(57)【要約】【課題】  側方に光を照射可能であり且つより容易に製造可能な光照射ファイバを提供する。【解決手段】光照射ファイバ１は、光ファイバ１０の出射端１０ａ側に、光ファイバ１０の長手方向Ｌに延在する光照射部２０が取り付けられて構成されている。そして、上記光照射部２０は、出射端１０ａから出射された光を散乱させる散乱体２２Ａが分散されており上記長手方向に延在する光散乱部２２を有し、光散乱部２２における散乱体２２Ａの濃度分布は、光ファイバ１０側から光散乱部２２の先端２２ａ側に向けて高くなるように段階的に変化している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
前記光ファイバの出射端側に取り付けられており前記光ファイバの長手方向に延在する光照射部と、
を備え、
前記光照射部は、前記長手方向に延在しており前記出射端から出射された光を散乱させる散乱体を有する光散乱部を有し、
前記光散乱部における前記散乱体の濃度分布が、前記光ファイバ側から前記光散乱部の先端側に向けて高くなるように段階的に変化していることを特徴とする光照射ファイバ。
【請求項２】
前記光散乱部は、前記散乱体の濃度が互いに異なっており前記長手方向に沿って配列された複数の層を有し、
前記複数の層のうち隣接する層の一方の層が他方の層側に入り込んでいることを特徴とする請求項１に記載の光照射ファイバ。
【請求項３】
各前記層は、前記散乱体がゲル状又は粘性を有する媒質中に異なる濃度で分散されてなり、
前記光照射部は、前記光散乱部を内側に保持し前記散乱体で散乱された光を通す管状部材を更に有することを特徴とする請求項２に記載の光照射ファイバ。
【請求項４】
前記光散乱部は、各前記層となるべき前記散乱体の濃度の異なる各前記媒質が順に前記管状部材内に充填されて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光照射ファイバ。
【請求項５】
前記光散乱部は、前記散乱体の濃度が互いに異なり前記長手方向に沿って配列された複数の層を有し、
各前記層は、前記散乱体がゲル状の媒質に分散されてなり、
前記光照射部は、前記複数の層の各々を内側に保持し前記散乱体で散乱された光を通す複数の管状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光照射ファイバ。
【請求項６】
前記光照射部は、各前記層となるべき前記散乱体の濃度の異なる複数の前記媒質を予め保持した複数の前記管状部材を繋ぎ合わせることによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光照射ファイバ。
【請求項７】
前記管状部材はガラスパイプであることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の光照射ファイバ。
【請求項８】
前記光散乱部又は前記光照射部の側面の一部を覆うと共に、前記散乱体で散乱された光を遮蔽する金属材を更に有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の光照射ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野で利用される光照射ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、患部に光を照射して治療する治療法が知られている。このような治療には、例えば、特許文献１に記載されているように側方に光を照射可能な光照射ファイバが利用される。特許文献１に記載の光照射ファイバは、光ファイバの出射端に、その出射端から出射された光を光照射ファイバの側方に出力させるための拡散チップ（光照射部）が取り付けられて構成されている。この拡散チップは、媒質中に散乱体が分散されたものであり、光ファイバから出力された光は散乱体で散乱させるため、光照射ファイバのファイバ軸に略直交する方向に光が出力される。光照射ファイバから出力される光を患部に略均一な強度で照射するために、特許文献１に記載の光照射ファイバでは、散乱体の濃度分布が拡散チップの長手方向に沿って滑らか且つ連続的に変化するように散乱体を分散させるようにしている。
【特許文献１】米国特許第５９７８５４１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、散乱体の濃度分布が滑らかに且つ連続的に変化するように散乱体の分散状態を調整することが困難であるため、特許文献１に記載のような光照射ファイバを容易に製造することができない。
【０００４】
そこで、本発明は、側方に光を照射可能であり且つより容易に製造可能な光照射ファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光照射ファイバは、光ファイバと、光ファイバの出射端側に取り付けられており光ファイバの長手方向に延在する光照射部と、を備え、光照射部は、上記長手方向に延在しており出射端から出射された光を散乱させる散乱体を有する光散乱部を有し、光散乱部における散乱体の濃度分布が、光ファイバ側から光散乱部の先端側に向けて高くなるように段階的に変化していることを特徴とする。
【０００６】
上記光照射ファイバでは、光ファイバの出射端から出射された光は、光散乱部内の散乱体で散乱されるため、光ファイバの長手方向に略直交する方向、すなわち、光照射ファイバの側方に主に光が出力される。そして、光散乱部内の散乱体は、その濃度分布が光散乱部の先端に向けて高くなるように段階的に変化していることから、光の散乱効率が光散乱部の先端側で大きくなる。この場合、光ファイバから出射され光散乱部内をその先端に向けて伝搬する光の強度が光散乱部内を伝搬中に減衰しても、先端側でより多く散乱されることになるため、光照射部の長手方向に沿って略均一な強度で光を出力できる。そのため、患部の治療に光照射ファイバを利用した場合、一定の大きさを有する患部に略均一な強度の光を照射可能であり、治療を効率的に実施することができる。更に、散乱体の濃度分布が段階的に変化していることから、散乱体の濃度を連続的に変化させる場合などに比べて、光照射ファイバの製造が容易であり、製造性の向上が図られている。
【０００７】
また、本発明に係る光照射ファイバでは、光散乱部は、上記散乱体の濃度が互いに異なっており長手方向に沿って配列された複数の層を有し、複数の層のうち隣接する層の一方の層が他方の層側に入り込んでいることが好適である。
【０００８】
光散乱部の先端側で散乱体濃度は高くなっているため、上記のように複数の層を有する場合、散乱体濃度のより高い層が光散乱部の先端側に位置する。そして、各層の散乱体濃度が異なっていることから、光散乱部において散乱体の濃度分布が光照射部の先端に向けて高くなるように段階的に変化していることになる。また、複数の層のうち隣接する層の一方の層は他方の層に入り込んでいるため、隣接する層の境界部において、散乱体濃度の異なる領域が長手方向に略直交する方向に重なっている。この場合、光照射部から出力される光において、各層内を光が長手方向に伝搬することで生じた光の強度の減衰を散乱体濃度がより高い領域における散乱により補うことが可能である。その結果、光照射部から出力される光の長手方向における強度の均一化がより一層図られている。
【０００９】
また、本発明に係る光照射ファイバでは、各層は、散乱体がゲル状又は粘性を有する媒質中に異なる濃度で分散されてなり、光照射部は、光散乱部を内側に保持し散乱体で散乱された光を通す管状部材を更に有することが好ましい。この場合、光散乱部はゲル状又は粘性を有するものとなり、その光散乱部がパイプに保持されて光照射部が構成されている。そして、管状部材が散乱体で散乱された光を通すため、光散乱部を管状部材によって保持していても散乱体で散乱された光を確実に出力することが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る光照射ファイバでは、光散乱部は、各層となるべき散乱体の濃度の異なる各媒質が順に管状部材内に充填されて形成されていることが好適である。
【００１１】
上記媒質はゲル状又は粘性を有するものであることから、各層となるべき散乱体濃度の異なる媒質を順番に管状部材内に充填することで、隣接する層のうち一方の層が他方の層に入り込んだ光散乱部を容易に形成できる。
【００１２】
更に、本発明に係る光照射ファイバでは、光散乱部は、散乱体の濃度が互いに異なり長手方向に沿って配列された複数の層を有し、各層は、散乱体がゲル状又はゲル状の媒質に分散されてなり、光照射部は、複数の層の各々を内側に保持し散乱体で散乱された光を通す複数の管状部材を有することが好適である。
【００１３】
この場合、散乱体濃度が異なる上記各媒質からなる各層がそれぞれ管状部材で保持されていることから、光照射部は、各媒質を保持した管状部材を光ファイバの出射端からより離れた位置に散乱体濃度のより高い層が配置され繋げられた構成となっている。また、管状部材が散乱体で散乱された光を通すため、管状部材で光散乱部を保持していても散乱体で散乱された光を確実に出力することが可能である。
【００１４】
また、本発明に係る光照射ファイバでは、光照射部は、各層となるべき散乱体の濃度の異なる複数の媒質を予め保持した複数の管状部材を繋ぎ合わせることによって形成されていることが好適である。
【００１５】
各層となるべき散乱体が分散された媒質を予め内側に保持した各管状部材を繋ぎ合わせることで、光照射部が形成されるため、光照射部の形成が容易であり、結果として、光照射ファイバの製造が簡易になっている。また、この構成では、繋ぎ合わされた各管状部材に保持された各媒質が長手方向に配置されることによって層構造の光散乱部が形成されることになる。
更に、本発明に係る光照射ファイバでは、上記管状部材は、ガラスパイプであることが好ましい。この場合、管状部材としてのガラスパイプによる発熱がより一層生じにくくなるため、医療用として好適に使用することが可能である。
【００１６】
更に、本発明に係る光照射ファイバでは、光散乱部又は光照射部の側面の一部を覆うと共に、散乱体で散乱された光を遮蔽する金属材を有することが好ましい。
【００１７】
この構成では、上記散乱体で散乱された光は、金属材で覆われていない部分から外部に出力されることになる。この場合、光照射ファイバから出力される光は、指向性を有することになるので、例えば患部に選択的に光を照射することができる。例えば、温熱治療などにおいて大パワーの光を使用した場合、患部以外に光が照射されると、その部分を傷つけることになるが、上記のように照射する光に指向性を持たせることで、生体への影響を抑制しながら治療することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、側方に光を照射可能であり且つより容易に製造可能な光照射ファイバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係る光照射ファイバの実施形態について説明する。以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る光照射ファイバの一実施形態の側断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１では、後述する患部Ｓを二点鎖線で模式的に示している。
【００２１】
光照射ファイバ１は、生体細胞等に吸収される波長を有し大パワー（高出力）の光を体内の患部Ｓに照射し、患部Ｓの細胞を壊死させることによって治療する温熱治療に好適に利用されるものである。光照射ファイバ１は、光ファイバ１０と、光ファイバ１０の出射端１０ａ側に設けられた光照射チップ２０と、光照射チップ２０の外周面２０ａの一部を覆っている金属箔（金属材）３０と、光照射チップ２０を光ファイバ１０に固定するための熱収縮チューブ４０とを有する。
【００２２】
光ファイバ１０は、体外から体内の患部Ｓ近傍まで光を伝搬させるためのものである。光ファイバ１０は、プラスチック材料からなるコア部１０Ａ、クラッド部１０Ｂ及び被覆層１０Ｃを有するプラスチック光ファイバである。コア部１０Ａは、例えばＰＭＭＡからなり、その直径としては４００μｍが例示される。クラッド部１０Ｂは、コア部１０Ａの外周面上に設けられており、例えばフッ化ビニリデンからなる。クラッド部１０Ｂの外径としては４３０μｍが例示される。被覆層１０Ｃは、クラッド部１０Ｂの外周面上に設けられており、例えばＥＴＦＥ又はＰＥＦＥからなる。被覆層１０Ｃの外径、すなわち、光ファイバ１０の直径としては約８００μｍが例示される。なお、出射端１０ａ側が体内に挿入されるため、光照射ファイバ１は、折れにくく生体負荷の小さいプラスチック光ファイバが好ましいが、光を伝搬できれば特に限定されず、例えば、石英を主成分とする光ファイバであってもよい。
【００２３】
光ファイバ１０の出射端１０ａ側には、ファイバ軸Ｆ方向（長手方向）に延びた光照射チップ２０が取り付けられている。光照射チップ２０は、光ファイバ１０の入射端１０ｂから入射され出射端１０ａから出射される光Ｌを散乱させて光照射ファイバ１の側方に出力するためのものであり、光ファイバ１０のファイバ軸Ｆ方向に延在したチューブ（管状部材）２１を有する。
【００２４】
チューブ２１は、熱可塑性フッ素樹脂（例えばＰＦＡ）からなり、出射端１０ａから出力される光Ｌに対して透過性を有する。また、チューブ２１は、光ファイバ１０の直径とほぼ同じ又は光ファイバ１０の直径より大きい内径を有する。チューブ２１は、チューブ２１の一端２１ａ側から光ファイバ１０が挿入されることで光ファイバ１０に取り付けられており、チューブ２１の一端２１ａと反対側には、ゲル状の光散乱部２２が設けられている。
【００２５】
光散乱部２２は、光を散乱させるための散乱体としてのシリカ微粒子２２Ａが媒質としてのシリコーンゲル２２Ｂ中に分散されて構成されており、ファイバ軸Ｆ方向に延びている。シリカ微粒子２２Ａの粒径としては、１０〜２０μｍが例示される。光散乱部２２は、シリカ微粒子２２Ａの濃度が異なる３つの光散乱層２２１，２２２，２２３からなる３層構造を有しており、光散乱層２２１〜２２３は、光ファイバ１０側から光散乱層２２１，２２２，２２３の順にファイバ軸Ｆ方向に沿って配置されている。
【００２６】
光散乱部２２では、３つの光散乱層２２１〜２２３のうち隣接する光散乱層の境界部において、一方の光散乱層が他方の光散乱層側に入り込み、隣接する２つの光散乱層の界面が湾曲している。より具体的には、光散乱層２２２が光散乱層２２１側に入り込み光散乱層２２１，２２２の境界面Ｐ１が光散乱層２２１側に湾曲しており、光散乱層２２３が光散乱層２２２側に入り込み光散乱層２２２，２２３の境界面Ｐ２が光散乱層２２２側に湾曲している。この構成では、光散乱層２２１と光散乱層２２２との間及び光散乱層２２２と光散乱層２２３との間でシリカ微粒子２２Ａの濃度の異なる領域が径方向において重なっている領域を有することになる。
【００２７】
図３は、光散乱部２２の長手方向におけるシリカ微粒子の濃度分布を示す模式図であり、チューブ２１の中心軸線上の濃度分布を示している。図３の横軸は、光ファイバ１０の出射端１０ａの位置を原点（基準）とし、出射端１０ａから光散乱層２２３側に向かう方向を正の方向としたときのファイバ軸Ｆ方向の位置を示している。図３の縦軸はシリカ微粒子２２Ａの濃度を示している。
【００２８】
図３に示すように、各光散乱層２２１〜２２３のシリカ微粒子２２Ａの濃度は、光散乱層２２１，２２２，２２３の順に段階的に高くなっており、階段状の濃度分布が形成されている。そして、各光散乱層２２１〜２２３のシリカ微粒子２２Ａの濃度は、光照射チップ２０から出力されて患部Ｓに照射される光（以下、「照射光」とも称す）Ｌの強度が長手方向に沿って一定になるように調整されている。より具体的には、光ファイバ１０の出射端１０ａから出力され光散乱部２２内を先端２２ａに向けて伝搬する光Ｌの強度の減衰を、散乱効率で補うように光散乱部２２における光の散乱効率が長手方向に沿って大きくなるように調整されている。各光散乱層２２１，２２２，２２３のシリカ微粒子２２Ａの濃度としては、４ｗｔ％、７ｗｔ％、２４ｗｔ％が例示される。
【００２９】
上記光照射チップ２０は、図１に示すように、チューブ２１内に一端２１ａ側から光ファイバ１０が挿入されることによって光ファイバ１０に取り付けられており、チューブ２１に被せられた熱収縮チューブ４０を光ファイバ１０に一体的に固定することによって光ファイバ１０に固定されている。図１に示すように、光照射ファイバ１では、光照射チップ２０の位置決め用のＦＥＰ製熱収縮チューブ４５が光ファイバ１０の所定位置に設けられている。
【００３０】
また、図１及び図２に示すように、光照射ファイバ１では、上記チューブ２１と熱収縮チューブ４０との間には金属箔３０が配設されている。金属箔３０の内周面における周方向の長さは、チューブ２１の外周面における周方向の長さより短く、ファイバ軸Ｆ方向の長さはチューブ２１の長さとほぼ同じか或いはそれより長ければよい。この場合、金属箔３０において長手方向に略直交する断面の形状は、一部が開いた円環形状であり、チューブ２１の外周面の一部が金属箔３０で覆われることになる。その結果、図２に示すように、金属箔３０で覆われていない領域から所定の照射角度θの範囲でシリカ微粒子２２Ａで散乱された光Ｌが出力されるため、照射光Ｌが指向性を有することになる。以下の説明では、光照射チップ２０において、チューブ２１のうち金属箔３０で覆われておらず、照射光Ｌが出力される領域を照射領域とも称す。
【００３１】
図１に示した光照射ファイバ１は、例えば次のようにして製造される。
【００３２】
まず、図４に示すように、光ファイバ１０を例えば２００ｍｍの長さのチューブ（管状部材）２１内にチューブ２１の一端２１ａ側から挿入する。この際、光ファイバ１０の出射端１０ａとチューブ２１の他端（以下、「先端」とも称す）２１ｂとの間に光散乱部２２の配設領域を確保するために、出射端１０ａをチューブ２１の先端２１ｂから光散乱部２２の長さ程度手前に位置させておく。この位置決めを確実にするために、光ファイバ１０をチューブ２１に挿入する前に、光ファイバ１０には予め熱収縮チューブ４５を固定しておくことが好ましい。
【００３３】
また、図５に示すように、例えば長さ２３０ｍｍ程度の熱収縮チューブ４０内に熱収縮チューブ４０の内周面の曲率とほぼ同じ曲率で丸めた金属箔３０を挿入する。この際、金属箔３０は、周方向において熱収縮チューブ４０の内周面全体を覆わないサイズとしておき、丸められた金属箔３０の長手方向に略直交する断面の形状を、一部が開いた円環形状としておく。
【００３４】
次に、図６に示すように、光ファイバ１０が挿入されたチューブ２１を、金属箔３０が内側に設けられた熱収縮チューブ４０内に挿入する。この際、金属箔３０が熱収縮チューブ４０とチューブ２１との間に位置するように挿入し、熱収縮チューブ４０の先端をチューブ２１の先端２１ｂより一定の長さ（例えば５ｍｍ程度）だけ出しておく。そして、チューブ２１を覆っている部分の熱収縮チューブ４０をハンダゴテなどを利用して熱収縮させる。これにより、金属箔３０がチューブ２１と熱収縮チューブ４０に挟まれて固定されることになる。
【００３５】
続いて、図７に示すようにチューブ２１の先端２１ｂ側から注射器５０を利用してシリカ微粒子２２Ａが予め分散されたシリコーンゲル２２Ｂを充填して光散乱部２２を形成する。具体的には、各光散乱層２２１〜２２３となるべきシリカ微粒子２２Ａの濃度が異なる３つのシリコーンゲル（媒質）２２Ｂを順に注射器５０からチューブ２１内に押し出して、３層構造の光散乱部２２を形成する。このようにシリカ微粒子２２Ａの濃度の異なるシリコーンゲル２２Ｂをチューブ２１内に順番に押し出すことにより、隣接する光散乱層の一方の光散乱層が他方の光散乱層側に入りこみ、湾曲形状の境界面Ｐ１，Ｐ２が形成されることになる。各光散乱層２２１，２２２，２２３のシリカ微粒子２２Ａの濃度は、出射端１０ａから光散乱部２２の先端２２ａに向けて光の散乱効率が大きくなり、光散乱部２２中を先端２２ａに向けて伝搬する光Ｌの強度の減衰が補われるように調整しておく。この調整するための各光散乱層２２１〜２２３のシリカ微粒子２２Ａの濃度は例えばLambert-Beerの法則を利用して決定することができる。なお、前記Lambert-Beerの法則での吸収光強度が各層の散乱光の強度に対応し、吸光係数が光の散乱効率に対応する。
【００３６】
次に、図８に示すように、注射器５０を引き抜き、例えば４５０℃程度に熱したハンダゴテ５５を押しつけ、チューブ２１から突出している熱収縮チューブ４０の部分を溶融させて一体化する。この際、２〜３ｍｍ程度の長さのＰＦＡ製又はＦＥＰ製等のロッドを熱収縮チューブ４０の先端側から挿入して栓をした後に熱収縮チューブ４０を溶融させて一体化してもよい。更に、熱収縮チューブ４０の根本側、すなわち、熱収縮チューブ４０の先端と反対側であって光ファイバ１０を覆っている部分を熱収縮させることで、光照射チップ２０を光ファイバ１０に固定して、光照射ファイバ１とする。
【００３７】
次に、上記光照射ファイバ１の作用・効果について、温熱治療を例として説明する。なお、温熱治療の治療対象としては、前立腺肥大症や痔などが例示される。
【００３８】
光照射ファイバ１を、光照射チップ２０側から体内に挿入し、光照射チップ２０を患部Ｓ近傍に配置する。この際、図１に示すように、照射光Ｌが出力される領域である光照射チップ２０の照射領域を患部Ｓに向けておく。光照射ファイバ１を体内に挿入する場合には、例えば、カテーテルを予め挿入しておきカテーテル内に光照射ファイバ１を通せばよい。また、尿道や肛門等から光照射ファイバ１を挿入する際には、カテーテルを利用せずに直接光照射ファイバ１を挿入してもよい。なお、上記のように光照射ファイバ１は、光照射チップ２０側が体内に挿入されるため、挿入を容易にする観点から、光照射チップ２０の先端は錘状やテーパ状のように先細りしていることが好ましい。
【００３９】
次に、光ファイバ１０の入射端１０ｂから患部Ｓ内の細胞が吸収可能な波長（例えば、波長１０６４ｎｍ）であって大パワー（例えば、４Ｗ）の光Ｌを光ファイバ１０に入射する。光ファイバ１０に入射された光Ｌは、光ファイバ１０中を伝搬して出射端１０ａから出射され、光散乱媒体としての光散乱部２２内を先端２２ａ側に伝搬しながらシリカ微粒子２２Ａにより散乱される。チューブ２１は光Ｌを通すが、光散乱部２２を保持しているチューブ２１の外周面の一部は金属箔３０で覆われているため、シリカ微粒子２２Ａで散乱された光Ｌは、金属箔３０で覆われていない照射領域から光照射ファイバ１の側方に照射光Ｌとして出力される。前述したように、照射領域は、患部Ｓに向けられているため、患部Ｓにほぼ選択的に照射光Ｌが照射されることになる。この照射光Ｌが細胞に吸収され、細胞の温度を上げてその細胞を壊死させる。
【００４０】
上記のように所定波長の光Ｌを患部Ｓに照射して患部Ｓの細胞を壊死させて治療する温熱治療では、大パワーの光を利用するため、患部Ｓ以外の部分に光Ｌが照射されると、その部分の細胞も壊死する恐れがある。しかしながら、光照射ファイバ１では、光照射チップ２０の外周面２０ａの一部を金属箔３０で覆って散乱光Ｌを遮蔽しているため、照射光Ｌは指向性を有することになる。よって、患部Ｓにほぼ選択的に照射光Ｌを照射することが可能であり、患部Ｓ以外の細胞等への影響を抑制しながら治療をすることができる。
【００４１】
また、光照射ファイバを医療用として利用し、その一部を体内に挿入する場合、患部Ｓ以外への影響を低減する観点から、体内に挿入されている部分の発熱が抑制されていることが必要となる。特に、大パワーの光を散乱体により散乱させて光照射ファイバの側方に光を出力する場合、散乱体（例えばシリカ微粒子）が分散されている媒質部分の発熱を抑制しなければならない。
【００４２】
これに対して、光照射ファイバ１では、可視域から近赤外域（３００ｎｍ〜１５００ｎｍ）までの広範囲にわたって光の吸収が少ないシリコーンゲル２２Ｂを光散乱部２２の媒質として使用しているため、大パワーの光を利用しても発熱が生じにくい。また、照射光Ｌの照射角度θを規定するために金属箔（金属材）３０を利用していることから、金属箔３０による発熱も低減されている。よって、光照射ファイバ１の構成は、医療用、特に大パワーの光を利用する温熱治療に適した構成となっており、光照射ファイバ１を利用することによって、患部Ｓ以外の生体への影響を低減しながら治療が可能となっている。
【００４３】
更に、光散乱部２２の主成分であるシリコーンゲル２２Ｂは、耐熱性に優れているため、大パワーの光Ｌを利用することによって若干発熱したとしても焼き切れたりすることが殆どない。更に、シリコーンゲル２２Ｂは、生体への負荷も小さいため、光照射ファイバ１の構成は、医療用としてより一層好ましい構成となっている。
【００４４】
また、近赤外領域の波長の光が生体に吸収されることが知られているため、温熱治療のように生体に光を吸収させる場合などでは、波長１０００ｎｍ近傍の光が使用される傾向にある。このような波長の光を使用する場合には、金属箔３０における発熱を抑制する観点から、金属箔３０の材質としては、金、銀、銅が好適である。金、銀、銅は、近赤外領域に対して９８％以上の反射率を有するので、発熱を抑制できると共に、照射領域からより高い強度の光Ｌを出力することが可能である。その結果として、効率的に患部Ｓを治療することができる。
【００４５】
また、光照射ファイバ１では、光散乱部２２が、シリカ微粒子２２Ａの濃度が異なる３つの光散乱層２２１〜２２３から構成された３層構造を有し、光散乱部２２の先端２２ａに向けて、すなわち、出射端１０ａから離れるに従ってシリカ微粒子２２Ａの濃度が段階的に高くなっていることが重要である。
【００４６】
光散乱部２２内を伝搬する光Ｌの強度は光ファイバ１０の出射端１０ａから離れるに従って減衰する傾向にある。そのため、仮に、散乱体としてのシリカ微粒子の濃度分布が光散乱部の長手方向に沿って一定であるとすると、照射光の強度も出射端１０から遠くなるにつれて減衰することになる。その結果、患部Ｓに略均一な強度で照射光を照射することができない。
【００４７】
これに対して、光照射ファイバ１が有する光散乱部２２では、光散乱部２２中を伝搬する光Ｌの強度の減衰を、散乱量や散乱回数で補うように光散乱部２２の先端２２ａに向けて段階的にシリカ微粒子２２Ａの濃度が高くなっているため、照射光Ｌの強度が長手方向に沿って略均一になる。その結果、患部Ｓに略均一な強度の光を照射することが可能であり、患部Ｓの全体をより確実に治療することができる。
【００４８】
更に、光散乱部２２を３層構造としているため、各光散乱層２２１〜２２３となるようにシリカ微粒子２２Ａの濃度が調整されたシリコーンゲル２２Ｂを予め準備しておき、シリカ微粒子２２Ａの濃度の異なる３つのシリコーンゲル２２Ｂをチューブ２１内に押し出し充填することで光散乱部２２を容易に形成することができる。そのため、例えば、連続的にシリカ微粒子の濃度を変化させる場合に比べて、光照射ファイバ１の製造が容易である。更に、光散乱層２２１〜２２３毎にシリカ微粒子２２Ａの濃度を調整すればよいため、照射光Ｌの長手方向の強度分布として所望の強度分布を実現し易い。その結果、患部Ｓにより均一な強度分布を有する照射光Ｌを照射可能である。更に、光散乱部２２が層構造を有することで、光源に近い部分から段階的に散乱が大きくなるように各層２２１〜２２３の散乱体濃度が決定され、配置される。光照射チップ２０に入射した光は各層２２１〜２２３の散乱体濃度に応じて段階的に散乱されるため、例えば光照射チップ２０へ長時間光Ｌを供給したとしてもシリカ微粒子２２Ａの拡散による照射光Ｌの強度分布の変動が抑制されている。
【００４９】
また、光散乱部２２では、隣接する光散乱層の境界面Ｐ１，Ｐ２が湾曲していることから、隣接する光散乱層２２１，２２２及び光散乱層２２２，２２３の境界部において、シリカ微粒子濃度が異なる領域が径方向において重なっている。各光散乱層２２１〜２２３内では、シリカ微粒子２２Ａの濃度分布は略一定であるため、各光散乱層２２１〜２２３内においても光散乱部２２の先端２２ａ側に向けて伝搬する光Ｌの強度の減衰によって、境界部近傍では光散乱部２２から出力される光Ｌの強度変化が生じるおそれがある。しかしながら、上記のように境界部において、シリカ微粒子濃度が異なる領域が径方向において重なっている場合、シリカ微粒子濃度のより高い領域での散乱効率の増加により、光散乱部２２中を伝搬する光Ｌの強度の減衰が補われることになる。その結果、長手方向における照射光Ｌの強度の均一化をより一層図ることができている。また、シリカ微粒子２２Ａの濃度の観点から述べると、境界面Ｐ１，Ｐ２が湾曲していることで、境界面Ｐ１，Ｐ２近傍の領域において、光散乱部２２の延在方向に略直交する断面でのシリカ微粒子２２Ａの平均濃度が先端２２ａ側に向けて緩やかに増加することになるので、長手方向における照射光Ｌの強度の均一化をより一層図ることができていることになる。
【００５０】
なお、光散乱層２２１〜２２３のファイバ軸Ｆ方向の長さとしては、７ｍｍとして例示したように２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内の長さが好適である。各光散乱層２２１〜２２３の長さが２ｍｍより小さい場合、製造時にシリカ微粒子濃度の異なるシリコーンゲル２２Ｂ間での混ざり合いが起こり易いため、再現性が低下し歩留まりが悪化する傾向にある。一方、各光散乱層２２１〜２２３の長さが１５ｍｍより長くなると、各光散乱層２２１〜２２３内での長手方向における光Ｌの強度変化が大きくなる結果、照射光Ｌの強度が長手方向において不均一となり易い。これに対して、上記のように光散乱層２２１〜２２３のファイバ軸Ｆ方向の長さが２ｍｍ〜１５ｍｍであれば、再現性よく且つ長手方向において均一な照射光強度分布を実現できることになる。
【００５１】
また、本実施形態では、光散乱層２２２が光散乱層２２１側に入り込み、光散乱層２２３が光散乱層２２２２側に入り込んでいるとしたが、光散乱層２２１が光散乱層２２２側に入りこみ、光散乱層２２２が光散乱層２２３側に入り込んでいても良い。すなわち、境界面Ｐ１，Ｐ２が先端２２ａ側に向けて凸となるように湾曲していてもよい。この場合は、図７において光散乱部２２を形成する際に、例えば、チューブ２１の一端２１ａ側からシリカ微粒子２２Ａが分散されたシリコーンゲル２２Ｂを充填した後に、チューブ２１の一端２１ａ側から光ファイバ１０を挿入すればよい。また、境界面Ｐ１，Ｐ２の形状は、例えば錘状であってもよい。
【００５２】
（第２の実施形態）
図９は、本発明に係る光照射ファイバの第２の実施形態の断面図である。図９においても患部Ｓを二点鎖線で模式的に示している。図１０は、図９のＸ―Ｘ線に沿った断面図である。
【００５３】
光照射ファイバ２の構成は、３つの光照射ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが繋ぎ合わされて光照射チップ６０が構成されている点で、第１の実施形態の光照射ファイバ１の構成と主に相違する。この点を中心にして光照射ファイバ２について説明する。
【００５４】
光照射ファイバ２は、光ファイバ１０の出射端１０ａ側に光照射チップ６０が取り付けられて構成されている。光ファイバ１０は、第１の実施形態の場合と同様に、プラスチック材料からなるコア１０Ａ，クラッド１０Ｂ及び被覆層１０Ｃを有するプラスチック光ファイバである。なお、光ファイバ１０が、治療に使用する光Ｌを伝搬できれば特に限定されないことも第１の実施形態の場合と同様である。
【００５５】
光照射チップ６０は、熱収縮チューブ４０を利用して光ファイバ１０の出射端１０ａ側に固定されており、３つの光照射ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃを有する。各光照射ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは、光ファイバ１０の外径とほぼ同じ又は光ファイバ１０の外径より大きい内径を有するチューブ（管状部材）６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ内に光散乱媒体６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃが保持されて構成されている。チューブ６１Ａ〜６１Ｃの材質は、図１に示したチューブ２１の材質と同じとすることができる。
【００５６】
各光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃは、散乱体としてのシリカ微粒子２２Ａが媒質としてのシリコーンゲル２２Ｂに分散されたものであり、シリカ微粒子２２Ａの濃度は光散乱媒体６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの順に高くなっている。また、各光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃの両端面は、チューブ６１Ａ〜６１Ｃの中心軸線に対して略直交しており、各光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃの長手方向の長さとしては例えば７ｍｍである。
【００５７】
光照射チップ６０は、３つの光照射ユニット６０Ａ〜６０Ｃが、光ファイバ１０側から離れるに従ってシリカ微粒子２２Ａの濃度が高くなるように繋げられて構成されている。そして、光照射チップ６０は、熱収縮チューブ４０内に保持され、その熱収縮チューブ４０の先端を溶融させて閉じ、光ファイバ１０と重なっている部分を熱収縮させて光ファイバ１０に一体的に固定することで、光ファイバ１０の出射端１０ａ側に取り付けられている。
【００５８】
上記構成の光照射チップ６０において、繋げられた３つの光散乱媒体６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、光照射チップ６０における光散乱部６２を構成している。この場合、光散乱部６２は、光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃからなる３層構造を有しており、各光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃは、第１の実施形態における光散乱部２２の光散乱層２２１〜２２３に相当することになる。そして、光散乱部６２でのシリカ微粒子２２Ａの濃度分布は、第１の実施形態の場合と同様、図３に示すように、光ファイバ１０の出射端１０ａから光散乱部６２の先端６２ａに向けて段階的に高くなっている。
【００５９】
なお、３層構造の光散乱部６２の各層を構成している光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃの両端面は、パイプ６１Ａ〜６１Ｃの中心軸線に対して略直交しているため、光散乱媒体６２Ａと光散乱媒体６２Ｂの境界面Ｐ１及び光散乱媒体６２Ｂと光散乱媒体６２Ｃの境界面Ｐ２は、光ファイバ１０のファイバ軸Ｆに略直交していることになる。
【００６０】
また、光照射ファイバ２においても、図９及び図１０に示すように、光照射チップ６０の外周面（側面）６０ａ、すなわち、パイプ６１Ａ〜６１Ｃの外周面の一部と熱収縮チューブ４０との間には、金属箔３０が挟まれている。この金属箔３０のサイズは、第１の実施形態の場合と同様である。すなわち、金属箔３０の周方向の長さは、チューブ６１Ａ〜６１Ｃの外周面における周方向の長さより短い。なお、金属箔３０のファイバ軸Ｆ方向の長さは、繋げられた３つのチューブ６１Ａ〜６１Ｃをカバーする長さであればよい。これにより、光照射チップ６０の外周面６０ａの一部は金属箔３０で覆われているため、その被覆された領域からは光が照射されず、金属箔３０で覆われていない部分から所定の照射角度θの範囲内で光Ｌが出力されることになる。
【００６１】
上記光照射ファイバ２は例えば次のようにして製造される。
【００６２】
図１１（ａ）に示すように、チューブ６１内に、所定の濃度のシリカ微粒子２２Ａが分散されたシリコーンゲル２２Ｂを例えば注射器などを利用して充填する。次いで、チューブ６１を所定の長さ（例えば、７ｍｍ）に分断して、光照射ユニット６０Ａとする。図１１中の一点鎖線は、チューブ６１の分断位置（切断位置）を示すものである。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、光照射ユニット６０Ｂ，６０Ｃの製造工程を示す図であり、光照射ユニット６０Ｂ，６０Ｃの製造方法は光照射ユニット６０Ａの場合と同様であるため説明を省略する。
【００６３】
また、第１の実施形態の場合と同様に、丸められた金属箔３０が挿入された熱収縮チューブ４０（図５参照）を用意しておき、図１２に示すように、熱収縮チューブ４０内に光ファイバ１０を挿入し、更に、光ファイバ１０と反対側から光照射ユニット６０Ａ〜６０Ｃの順に光照射ユニット６０Ａ〜６０Ｃを熱収縮チューブ４０内に挿入する。この際、光照射ユニット６０Ａが有する光散乱媒体６２Ａの端面と光ファイバ１０の出射端１０ａとが接し且つパイプ６１Ａ〜６１Ｃと熱収縮チューブ４０の間に金属箔３０が配置されるようにしておく。
【００６４】
次に、熱収縮チューブ４０の先端をハンダゴテ５５を利用して溶融することで一体化し、熱収縮チューブ４０において光ファイバ１０と重なっている部分を熱収縮させて光ファイバ１０と一体化させることによって、光照射チップ６０を光ファイバ１０に固定し、光照射ファイバ２とする。
【００６５】
上記光照射ファイバ２の作用・効果は、第１の実施形態の光照射ファイバ１の場合と同様である。すなわち、チューブ２１の外周面の一部を金属箔３０で覆ってシリカ微粒子２２Ａで散乱した光Ｌを遮蔽しているため、光照射ファイバ２から出力される光Ｌである照射光Ｌが一定の照射角度θの範囲内で出力されることになる。よって、体内の患部Ｓにほぼ選択的に照射光Ｌを照射することが可能であり、患部Ｓ以外の細胞等への影響を抑制しながら治療をすることができる。
【００６６】
また、光散乱部６２の媒質として、可視域から近赤外域までの広範囲にわたって光の吸収が小さく且つ耐熱性を有する等の特性を備えたシリコーンゲル２２Ｂを使用していることにより、光照射ファイバ２の構成は、医療用、特に、温熱治療に好適な構成となっている。
【００６７】
更に、光散乱部６２では、光散乱部６２の先端６２ｂに向けて、すなわち、光ファイバ１０の出射端１０ａから離れるに従ってシリカ微粒子２２Ａの濃度が段階的に高くなっているため、光散乱部６２を構成する各光散乱媒体６２A〜６２Cのシリカ微粒子２２Aの濃度は、先端６２ｂ側で光の散乱効率が大きくなっている。これにより、光散乱部６２中を先端６２ｂに向けて伝搬する光Ｌの強度の減衰分を、光の散乱効率の増加により補うことができているため、患部Ｓに略均一な強度で照射光Ｌを照射することが可能である。
【００６８】
更にまた、光散乱部６２は、予め製造した光照射ユニット６０Ａ〜６０Ｃ内の光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃが繋げられて構成されてなる３層構造を有しているため、例えば、連続的にシリカ微粒子の濃度を変化させる場合に比べて、光照射ファイバ２の製造が容易である。また、各光散乱媒体６２A〜６２Cにおけるシリカ微粒子２２Aの濃度の調整が容易であるため、長手方向における照射光Ｌの強度の均一化を図りやすい。その結果、長手方向においてより一層均一な強度で照射光Ｌを患部Ｓに照射可能である。なお、第１の実施形態の光散乱層２２１〜２２３に相当する光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃのファイバ軸Ｆ方向の長さは、第１の実施形態の場合と同様の理由により１５ｍｍ以下が好ましい。また、光散乱媒体６２Ａ〜６２Ｃの長手方向における長さの下限としては、患部Ｓの大きさなどを考慮して決定すればよい。
【００６９】
以上、本発明の光照射ファイバの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、光散乱部２２，６２は３層構造としたが、複数の層からなる層構造を有しており、光散乱部２２，６２の先端２２ａ，６０ａに向けて散乱体の濃度が段階的に変化していればよい。
【００７０】
また、光照射チップ２２，６２から所定の照射角度θで光Ｌを出力するために設けられた金属材は金属箔３０としたが、金属材は、金属蒸着膜でもよいし、金属メッキでもよい。更に、金属材は、光照射チップ２０の外周面２０ａ上に設けられているとしたが、図１３（ａ）に示すように、光散乱部２２の外周面上、より具体的には、光散乱部２２とチューブ２１の間に配設することも可能である。光照射チップ６０の場合も同様である。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、光散乱部６２の外周面上、より具体的には、光散乱部６２とチューブ６１Ａ〜６１Ｃの間に配設することもできる。なお、図１３（ｂ）では、光散乱部６２の外周面上に金属箔３０が配置された光照射ユニット６０Ｂの断面構成を示している。更に、第１及び第２の実施形態では、金属材３０を設けて、照射光Ｌの照射角度θを規定しているが、患部Ｓの形状や治療法に応じて、金属材３０を設けずに全方位に光Ｌを出力するものとしてもよい。光照射ファイバ１，２を利用した治療法としては、温熱治療の他に、予め患部に投与された薬剤を光により励起して治療する光線力学的治療法なども例示される。
【００７１】
また、媒質はシリコーンゲル２２Ｂとしたが、光ファイバ１０から出力される光Ｌを伝搬可能であって散乱体２２Ａを保持できれば特に限定されない。例えば散乱体２２Ａを保持可能な粘性を有するシリコーンオイルとすることもできる。また、光散乱部２２，６２はゲル状や粘性を有するものに限らず、固体とすることも可能である。ただし、発熱を抑制する観点から、光ファイバ１０から出力される光Ｌの波長に対して吸収係数が小さいものが好ましい。更に、散乱体２２Ａとしてはシリカ微粒子としたが、光を散乱可能であれば特に限定されず、例えばダイヤモンド微粒子、サファイヤ微粒子、PMMA微粒子なども使用可能である。
【００７２】
更に、チューブ（管状部材）２１，６２Ａ〜６２Ｃを利用して散乱体（例えばシリカ微粒子）２２Ａが分散された媒質（例えばシリコーンゲル）２２Ｂを保持するとしたが、上記媒質２２Ｂを保持可能であって光Ｌを透過可能な管状部材であればよい。例えば、管状部材としてのチューブ２１，６２Ａ〜６２Ｃは、ガラスパイプとすることも可能である。ガラスパイプを使用した場合、光が照射されても発熱が小さく医療用として好適である。温熱治療などに使用される傾向のある波長１０６４ｎｍ近傍の光に対しても吸収が少ないためより一層発熱が生じにくく好ましい。更にまた、光照射チップ２０，６０は、熱収縮チューブ４０を利用して光ファイバ１０に固定されるとしたが、光Ｌを透過可能であって光照射チップ２０，６０及び金属材３０を保持可能であれば特に限定されない。また、光照射チップ２０，６０は、熱収縮チューブ４０を利用せずに接着剤等を利用して固定されていてもよく、光照射チップ６０は、チューブ６２Ａ〜６２Ｃが接着剤などを利用して繋げることで構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る光照射ファイバの第１の実施形態の断面図である。
【図２】図１に示した光照射ファイバのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】光散乱部内の散乱体の濃度分布を模式的に示す図である。
【図４】図１に示した光照射ファイバを製造工程の一工程を示す図である。
【図５】図１に示した光照射ファイバの製造工程のうち図４に示した工程の後の工程を示す図である。
【図６】図１に示した光照射ファイバの製造工程のうち図５に示した工程の後の工程を示す図である。
【図７】図１に示した光照射ファイバの製造工程のうち図６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図８】図１に示した光照射ファイバの製造工程のうち図７に示した工程の後の工程を示す図である。
【図９】本発明に係る光照射ファイバの第２の実施形態の断面図である。
【図１０】図９に示した光照射ファイバのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】図９に示した光照射ファイバの製造工程の一工程を示す図である。
【図１２】図９に示した光照射ファイバの製造工程のうち図１０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図１３】金属材の他の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，２…光照射ファイバ、１０…光ファイバ、１０ａ…出射端、２０，６０…光照射チップ（光照射部）、２０ａ，６０ａ…外周面（側面）、２０ｂ…先端、２１…チューブ（管状部材）、２２，６２…光散乱部、２２ａ，６２ａ…先端、２２A…シリカ微粒子（散乱体）、２２Ｂ…シリコーンゲル（媒質）、３０…金属箔（金属材）、６１Ａ〜６１Ｃ…チューブ（管状部材）、６２Ａ〜６２Ｃ…光散乱媒体（層）、２２１〜２２３…光散乱層（層）、Ｐ１，Ｐ２…境界面。
【図１】
2008216918.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008216918.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008216918.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008216918.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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