[发明专利]光纤光扩散器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于产生大致均匀的散射光输出的光纤装置，特别是对两种可在生物环境中使用的光纤光扩散器的改进，及制造这种装置的方法。

近年来，“荧光疗法”（PDT）在治疗癌症、肿瘤及其它人类甚至动物疾病方面得到了广泛应用。美国第4889129号专利就专门讨论了这种荧光疗法以及进行治疗所用的设备。荧光疗法主要使用三种光学设备向治疗部位进行光配送。光纤微镜就是其中之一，它可将一束扩散光传导到可接触到的细胞组织表面。管形光纤光扩散器（也叫“线状光源”）是另外一种装置，它相对于光纤的中轴线使光成管形扩散输出，可用于支气管和食管等管形部位。第三种装置是球形光纤光扩散器（也叫“光球”），可产生球形的散射光。球形扩散器常用于治疗球状的空腔，如膀胱或肿瘤切除手术造成的空腔。

1987年4月28日授予美国的小詹姆斯·S·麦高恩的第4442950号专利介绍了一种管形光纤光扩散器及其制造方法。这种管形扩散器包括一个一端露出芯部的光纤，涂于暴露的芯子表面和邻近的光纤包层上的光散射介质，以及一根端部开口的固定在散射介质的管子。这种扩散器的制造过程主要包括以下步骤：将光纤一头的外部包层除去，露出一段纤芯;对露出的纤芯进行抛光;在纤芯和邻近的光纤上涂上一层光散射层;将光散射介质紧紧插入管内;在光散射介质和管子之间的缝隙中再注入光散射介质;以及将其中截留的空气排除。

1987年9月15日授予美国的小詹姆斯·S·麦高恩的第4693556号专利介绍了一种典型的球形光纤光扩散器及其制造方法。该方法主要包括如下步骤：除去光纤一头的外部包层，以提供一暴露的纤芯部;将露出的纤芯抛光;以及在露出的纤芯和邻近的光纤外层上反复涂光散射介质，直到形成一个导光的球体。

在进行荧光治疗时，对光纤光扩散器的基本要求是：在含有肿瘤的细胞组织内，光的分布要尽可能均匀，机械性能必须可靠。如果光纤光扩散器组件在插入或治疗时折断，光的分布就会不适当。而且，还有可能会使折断一段光纤留下，如果氧气聚集多了还有着火的危险，因为光纤折断处具有较高的功率密度。此外，光纤光扩散器的刚性也是荧光疗法的一个重要指标。这是因为光纤在内窥镜和肿瘤中穿行时是受插入方向来控制，而不是受细胞组织或肿瘤的不规则的机械特性的控制。光纤光扩散器功率损耗要小，而功率控制能力要强。

普通装置由于结构上和制造上缺陷颇多，因此无法满足这些要求。

本发明对现有的光纤光扩散器及其制造方法作了很大改进，包括现有的管形和球形光纤光扩散器。

本发明的目的是提供一种能发生均匀散射光且具有良好的机械性能的光纤光扩散器。

这种具有良好光学性能和机械性能的扩散器可以在生物环境中使用。

该扩散器的制造方法比一般方法要简单。

该扩散器可以是管形的，它相对于光纤的中轴线均匀地扩散，具有良好的机械性能。

这种管形扩散器功率损耗小，可以达到至少630nm光连续600mw/cm无损耗，还具有良好的机械强度和刚性，使光纤可以平滑地插入和通过内窥镜沿直线通道进入肿瘤。

该扩散器也可以是球形的，可产生球形的均匀的光，具有良好的机械性能。

这种球状扩散器功率损耗小，可达到连续功率程度至少630nm光3瓦无损耗，还具有良好的物理特性，可承受冷冻消毒，并顺利通过细胞镜。

本发明还提供了一种经过改进的散射光源，可用于光纤光扩散器，并具有良好的光学特性。

本发明是荧光治疗法中使用的一种经过改进的光纤光扩散器。这种扩散器可以是管形的，光纤的一头剥示包层露出纤芯，纤芯表面涂一层薄薄的光散射介质，光纤头上套一个无色的套件，它固定在光纤的包层上，但不接触光散射介质。在最佳实施例中，套件带有与光纤中轴线成一定角度的芯头。套件最好通过螺纹以水密的方式固定在光纤包层上。如果是短头光扩散器，可简单地把裸露的短芯头抛光成平的矩形端面，不涂光散射介质。

扩散器也可以是球形的，光纤的一头剥去包层露出纤芯，一小套管沿圆周方向围绕露出的芯头并固定在光纤的包层上，纤芯头上以及套管的一部分上涂一层球形光散射介质。在制造过程中，可以用硅胶模子达到光散射介质一次成型，而不必一遍一遍地涂。本发明还公开了一种可减少功率损耗、提高光纤光扩散器功率操纵能力的光散射剂。

图1是本发明的一种管形光纤光扩散器的剖视图。

图2A、2B、2C是用于本发明的管形光纤光扩散器的套件的锥形头部的三个实施例的剖视图。