具有带漫射器元件的光导的照明系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于医学技术治疗系统和/或诊断系统的照明系统，特别是应用于活体组织，该照明系统具有至少一个光源、可以在近侧端部连接到光源或可以配置给光源的光导、以及光学元件，该光学元件优选地设计为漫射器元件并且布置在光导的远侧端部，使得来自光导的光可以耦合到光学元件中。光学元件具有至少区段地被优选具有镜面层的至少一个反射层覆盖的侧表面，其中光学元件具有被反射层覆盖的光反射区域和优选保持无反射层的光透射区域，使得在光学元件中耦合的光可以至少部分地在光反射区域处反射，并且光可以在光透射区域处发射，其中，反射层的反射率在至少一个波长范围内大于90％。内大于90％。内大于90％。

【技术实现步骤摘要】
具有带漫射器元件的光导的照明系统


[0001]本专利技术涉及一种照明系统，该照明系统具有至少一个光源、光导和光学元件，该光学元件优选地设计为漫射器元件并且布置在光导的远侧端部，使得来自光导的光可以耦合到光学元件中。

技术介绍

[0002]这种类型的照明系统越来越多地用于医疗环境。目前可分为以下主要应用领域：
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用于肿瘤治疗的光动力疗法(PDT)或光免疫疗法(PIT)，
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用于治疗静脉曲张的静脉内激光治疗(EVLT)，
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激光诱导间质热疗(LITT)，以及
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其他应用，包括牙科、眼科和皮肤科领域，或用于治疗癫痫。
[0003]光动力疗法(PDT)是一种针对各种癌症的微创治疗选择。PDT理解为一种利用光与可光激活物质相结合的用于治疗肿瘤和其他组织变化(例如新生血管)的方法。在治疗开始时，将光敏物质、即所谓的光敏剂静脉注射到患者的血流中，这些物质会在癌细胞内或癌细胞上积聚。这些天然光物质集中在肿瘤细胞中，使它们对光高度敏感。为此目的，在PDT治疗期间将多个插管(通常上至8个)插入到肿瘤组织中，光源必须尽可能在空间上在肿瘤组织上分布地设置到插管中。通常具有可见光谱范围内的波长的激光，例如波长为532nm的绿光或波长为690nm的红光从内部尽可能均匀地照亮肿瘤组织。在此，在这些细胞中形成侵略性氧自由基，其选择性地破坏肿瘤细胞。与患病细胞相比，健康细胞应该不受这种化学反应的影响。确切的作用机制在“癌症的光动力疗法”，癌症医学，2003等中有描述。另一方面，在光免疫疗法(PIT)中，使用相应改性的光敏剂来触发癌细胞上或癌细胞中的免疫反应，该反应在光照射时会导致癌细胞死亡。
[0004]对于光源，通常会在柱形漫射器和点漫射器之间进行区分，它们会产生一个前向指向的照明锥体，而聚光灯则具有径向光发射。在柱形漫射器的情况下，在运行状态下特别重要的是在其长度上尽可能均匀的侧向发射。不仅轴向的、即沿着在纵向轴线方向上从近侧端部到远侧端部的每条线上的所有点的发射强度在均匀性要求的范围内都是相同的，而且径向的、即沿着纵向轴线的每条周向线的所有点的发射强度在均匀性要求范围内大致相同，因此柱形漫射器几乎用作朗伯发射器。
[0005]同时，如果可以实现高散射效率以确保尽可能低的热输入到组织中，则也是有利的。在这种情况下，应避免前向指向的发射，尤其来自远侧端部的发射。PDT应用中的典型激光功率小于5W持续功率，使得每厘米漫射器长度发射的最大功率在100mW和1000mW之间，通常在200mW和500mW之间。
[0006]现有的示例是由薄硅柱体制成的漫射器元件，散射粒子嵌入到其中。文献DE 10129029A1描述了一种用于通过激光发射对生物组织进行热硬化的灵活设备，该设备具有引导激光发射的光导，其远侧端部被对激光发射透明或不透明的护套软管包围，该软管伸出光纤端部。然而，这些只能以非常复杂和成本密集的方式产生利用足够的发射均匀性制
造，因为散射粒子的聚集体通常会产生强度远高于平均水平的发射点。
[0007]在一些应用中，带有漫射器元件的光导仅使用一次并且在每次治疗后被丢弃。因此，在制造成本方面也存在一定的成本压力。因此，也考虑越来越多的可重复使用的解决方案。然后，这种解决方案必须能够根据相关的已知的标准进行处理，例如消毒和/或灭菌。此处作为处理方法应提及使用强碱性溶液的清洁和灭菌方法以及通过在上至135℃的温度和约3bar的典型蒸汽压力下进行的高压灭菌器的消毒方法。通常，这涉及从几十到几百个这样的处理周期。这对耐热性、耐化学性和耐水解性提出了很高的要求。
[0008]在EVLT的情况下，主治医生通过一个微小的穿刺部位将导管插入相关的静脉中，该导管用作静脉激光的引导路径。激光能量通过漫射器的侧向照随后强烈加热血管内壁，由此静脉塌陷和关闭。因此防止了静脉血的病理性回流。作为结果，静脉变硬、收缩并且可以被身体去除。通常，使用所谓的环形或双环形点火系统作为光源。在此，为了进行均匀的治疗，发射元件通常被手动拉过静脉区段以尽可能恒定的速度进行治疗，这使得应用更加困难，因为不注意或在某一点停留时间过长会导致进一步的细胞损伤。
[0009]LITT是一种用于局部肿瘤破坏的微创方法。在此，在成像控制下(例如超声/MRT)肿瘤被穿刺，一根(或多根)激光纤维被引入肿瘤病灶中，并通过热能硬化。尤其，在此使用Nd:YAG激光器(1064nm)和漫射器末端应用器。激光功率约为5W至8W(另见“用于恶性肿瘤的激光诱导间质热疗(LITT)”(“Laserinduzierte Interstitielle Thermotherapie(LITT)”)，和KBV 01/2002)。
[0010]进一步的尤其体积散射的漫射器例如在EP 3184885A1中被描述。其描述了在由石英玻璃制成的光纤端部的漫射器，其中漫射是通过将散射物施加在光纤的远侧端部纤维端并将其固化以形成漫射来生产的。这种手段的缺点是，这些体积散射手段导致强度的强烈呈指数级的下降。此外，考虑到它们在医学技术应用中的可制备性，多孔材料也不是优选的。
[0011]在文献US 6,810,184 B2中描述了一种方式，其中使用纳米多孔二氧化硅涂装的光纤来制造具有可以熔合到其他纤维的整体形成的扩散尖端的纤维纤。EP 2062077 A4、US 2009/0204111 A1和DE 102015119875 A1描述了漫射器，其中借助激光在光纤中或光纤上引入或施加结构以产生它们。
[0012]WO 2008/024397 A2尤其提出了一种漫射器，其用于将高功率密度的光能输出到至少一根光纤远侧端部处的治疗部位。在此规定，散射中心布置在光纤芯的预定长度中，或者在预定长度中的纤维芯和包套之间的临界面中或附近。
[0013]然而，在上述方法中可以预料到缺点，即在散射中心设计地足够均匀的情况下，由于侧向发射的指数下降或侧向发射的不规则分布无法达到医疗环境中所需的均匀性。
[0014]US 2009/0204111 A1描述了一种激光传输系统，该系统具有光纤，该光纤具有纤芯和覆盖纤芯的至少一部分的包层，其中该包层的折射率低于纤芯；以及非特征区段和具有特征的特征区段，这些特征迫使光从特征区段径向发出并产生所需的径向光输出图案。在此规定，特征将选自螺旋结构、径向切口、轴向切口及其组合形成的组。
[0015]DE 102015119875 A1描述了一种光波导，其包括光波导芯、光波导中的区域，其中微改型部布置在光波导区域中并且微改型部的布置是有序的。
[0016]WO 2019/063799 A1描述了一种照明系统，尤其是用于医学技术治疗系统和/或诊
断系统的照明系统，其包括至少一个激光光源、可以在近侧端部连接到至少一个激光光源和/或配置给至少一个激光光源的光导，并且其在光导的远侧端部具有漫射器元件，该漫射器元件具有垂直于光导的耦合表面延伸到漫射器元件中或在漫射器元件中延伸的纵向轴线。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种照明系统(1)，尤其用于医学技术治疗系统和/或诊断系统的照明系统，所述照明系统具有至少一个光源(10)、能够在近侧端部连接到所述光源(10)或能够配置给所述光源的光导(30)、以及光学元件，所述光学元件优选地构造为漫射器元件(40)并且布置在所述光导(30)的远侧端部，使得来自所述光导(30)的光能够耦合到所述光学元件中，其中所述光学元件具有侧表面，所述侧表面至少区段地被至少一个反射层(43)覆盖，所述反射层优选地具有镜面层(43.2)，其中所述光学元件(40)具有被所述反射层(43)覆盖的光反射区域，并且具有优选地保持无反射层(43)的光透射区域，使得耦合到光学元件中的光至少部分地能够在所述光反射区域处反射，并且能够在所述光透射区域处发射，其中所述反射层(43)的反射率(101)在至少一个波长范围内大于90％。2.根据前一权利要求所述的照明系统(1)，其特征在于，光能够横向于所述光学元件的纵向轴线(L)并且侧向在所述光学元件的有效长度上发射。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，最大反射率(101)大于95％、特别优选大于99％，尤其当光垂直地入射到所述反射层(43)上，并且所述反射率(101)是有针对性地根据使用的光的限定的波长(103)或者在光的主波长(103)周围的可预定的区域内可调节的。4.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，在大于45
°
、优选大于60
°
、特别优选大于80
°
的光入射角的情况下，所述反射层(43)的反射率(101)相对于所述反射层(43)的垂线大于光垂直入射时反射率的50％、优选70％、最优选90％。5.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述漫射器元件(40)的至少一个未被所述反射层(43)覆盖的区域在所述漫射器元件(40)的纵向方向上延伸，并且该未被覆盖的区域是透光的，使得由所述漫射器元件(40)引导的光能够条状地发出。6.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述镜面层(43.2)具有金属层或由所述金属层形成，所述金属层优选地包括一种或多种来自贵金属的组的金属或来自由Mg、Al、Cu组成的组的金属。7.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述反射层(43)相对于镜面层(43.2)额外地具有位于镜面层(43.2)以下的下层(43.1)和/或位于镜面层(43.2)以上的上层(43.3)，其中下层(43.1)尤其由一个或多个层制成并且其中上层(43.3)尤其由一个或多个层制成，并且其中位于镜面层(43.2)以下的下层(43.1)优选构造为附着层或附着促进剂层，和/或其中位于镜面层(43.2)以下的下层(43.1)优选构造为在漫射器基体(41)上具有化学和/或物理改性的附着特性的层区域，和/或其中位于镜面层(43.2)以下的下层(43.1)优选构造为由单个层或一系列层制成的基层区域，其中位于镜面层(43.2)以下的基层区域优选包括施加在光学元件上的一个或多个层和/或包括具有改变的表面特性的光学元件的表面层，所表面特性尤其借助用于改变光学元件的至少一种表面特性的化学和/或物理工艺制造或可制造，优选地，所述照明系统(1)具有以下特征中的至少一个：
‑
下层(43.1)、尤其附着层或附着促进剂层(43.1)或基层区域构造为为电介质层，其中，所述电介质层优选具有由来自Si、Al、Ti、Zr、Hf、Y、Zn的组中的至少一种元素制成的氧
化物、氮化物或氧氮化物，
‑
上层(43.3)、尤其钝化层(43.3)构造为电介质层，其中，所述电介质层优选具有由来自Si、Al、Ti、Zr、Hf、Y、Zn的组中的至少一种元素制成的氧化物、氮化物或氧氮化物。8.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述镜面层(43.2)或所述反射层(43)构造为电介质多层系统，所述电介质多层系统具有尤其一系列低折射和高折射的金属氧化物和/或亚硝酸盐。9.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述镜面层(43.2)或所述反射层(43)包括散射中心或包括具有散射中心的层，其中光能够在所述散射中心处漫射地反射，并且，所述镜面层(43.2)或所述反射层(43)还包括优选具有金属的或具有与金属的化学连接的至少一个层，例如包括电介质层，其中光能够在所述具有金属的或具有与金属的化学连接的至少一个层处定向地反射，并且其中所述具有金属的或具有与金属的化学连接的至少一个层优选布置在具有散射中心的层以上，尤其如此布置使得具有散射中心的层被至少区域地外部地包围。10.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统(1)，其特征在于，所述层(43.1、43.2、43.3)的层厚度根据以下特性中的至少一项来限定：...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：