(57)【要約】【課題】  主に側方へ高出力な光を安定して照射可能な光照射ファイバを提供すること。【解決手段】  光照射ファイバ１は、光ファイバ１０と、前記光ファイバ１０の出射端１０ａに取り付けられており前記光ファイバ１０の長手方向に延在する光散乱部２０と、を備え、前記光散乱部２０は、前記出射端１０ａから出射された光Ｌを散乱させる散乱体２１が媒質２２中に分散されて構成されており、前記散乱体２１は前記媒質２２よりも屈折率が大きく、前記媒質２２はフッ素樹脂であること、を特徴として構成される。【選択図】  図１
2008216907.tif 000002
【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散乱部と、
を備え、
前記光散乱部は、前記出射端から出射された光を散乱させる散乱体が媒質中に分散されて構成されており、
前記散乱体は前記媒質よりも屈折率が大きく、
前記媒質はフッ素樹脂であること、
を特徴とする光照射ファイバ。
【請求項２】
前記光散乱部における前記散乱体の濃度分布は、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変化して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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野に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ある（光線治療）。このような治療法に用いる光照射ファイバとして、患部に光を照射するために光ファイバの出射端に拡散チップ（光照射部）を取り付けて、光ファイバから出射される光を略均一な強度で照射する光照射ファイバが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の光照射ファイバに用いられる拡散チップは、テフロンチューブに、エポキシ、シリコンまたは他のポリマー材料のような散乱粒子充填材料を注入したものである。
【特許文献１】特表平１０−５０４９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光線治療の方法としては、例えば高出力の光を患部内の細胞に照射してその細胞を壊死させる、いわゆる温熱治療のように、高出力の光を利用するものがある。しかしながら、特許文献１に記載の光照射ファイバを利用しようとすると、高出力な光によって光拡散チップが発熱して拡散チップ自体が変形したり、光拡散粒子の分布状態が変化したりする可能性がある。その結果、患部へ効率的に光を照射することが困難となる恐れがある。
【０００４】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、主に側方へ高出力な光を安定して照射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】
すなわち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散乱部と、を備え、光散乱部は、出射端から出射された光を散乱させる散乱体が媒質中に分散されて構成されており、散乱体は媒質よりも屈折率が大きく、媒質はフッ素樹脂であること、を特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、散乱体が分散して存在する媒質として耐熱性に優れたフッ素樹脂を用いることで、光散乱部の耐熱性が向上する。これにより、高出力の光が光散乱部に供給されても光散乱部の変形等や散乱体の分散状態が変化することが抑制されるため、安定して照射することが可能となり、例えば、温熱治療において好適に使用できる。さらに、散乱体として媒質よりも屈折率が大きい材料を用いることで、散乱体による散乱を大きくすることができ、光散乱部から主に側方へ照射する光の強度を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明に係る光照射ファイバにおいて、光散乱部における散乱体の濃度分布は、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変化していることが好ましい。
【０００８】
この構成では、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射できる。そのため、例えば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、温熱治療を効率的に実施することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光照射ファイバが耐熱性に優れた光散乱部を備えることにより、主に側方へ高出力で安定した照射を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。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。
【００１１】
（第一実施形態）
【００１２】
図１、図２を用いて本発明に係る光照射ファイバの第一実施形態の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光照射ファイバ１の側面図である。図２は、本実施形態に係る光照射ファイバ１が有する光散乱部２０の側断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る光照射ファイバ１は、光ファイバ１０と光ファイバ１０の出射端１０ａに設けられた光散乱部２０とを備えて構成される。この光照射ファイバ１は、光ファイバ１０の出射端１０ａから光Ｌを光散乱部２０で散乱させることで主に側方に光Ｌを照射するものであり、例えば、医療分野などに用いられる。このような医療分野での利用例として、光照射ファイバ１の光散乱部２０側を体内の患部近傍に挿入し、生体細胞等に吸収される波長の光Ｌを体内の患部に高出力で照射して患部の細胞を壊死させることによって治療する温熱治療が挙げられる。なお、光Ｌの波長としては可視域から近赤外域（３００〜１５００ｎｍ）までの波長が例示され、温熱治療としては波長１０６４ｎｍ近傍の光が例示される。
【００１４】
光ファイバ１０は、このように医療分野で利用する場合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、光を伝搬する機能を備えていれば足り、例えば石英を主成分とする光ファイバであってもよい。また、光ファイバ１０の出射端１０ａ側にはチューブ３０が設けられており、チューブ３０内に光ファイバ１０の一部が挿入されている。
【００１５】
チューブ３０は、光Ｌに対して透過性を有し、光ファイバ１０と光散乱部２０を保持する部材であり、例えば、熱可塑性フッ素樹脂（例えばＰＦＡ）で形成される。このチューブ３０は、光ファイバ１０の長手方向に延び、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している。
【００１６】
また、チューブ３０と光ファイバ１０は、固定部材４０によって一体的に固定されている。この固定部材４０としては、例えば、ＦＥＰ製熱収縮チューブが用いられる。
【００１７】
光照射ファイバ１に備わる光散乱部２０は、光ファイバ１０の出射端１０ａに取り付けられ、光ファイバ１０の長手方向に延びた部材である。この光散乱部２０は、光ファイバ１０の入射端（不図示）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の側方に出射する機能を備えている。
【００１８】
光ファイバ１０と光散乱部２０は、接合面で起こる乱反射を防ぐために隙間無く接合される。例えば、光ファイバ１０および光散乱部２０の接合する端面をそれぞれ鏡面にして押し当てることで接合してもよいし、融着させてもよい。また、接合部の外周のみを接着剤で覆っても良い。
【００１９】
また、光散乱部２０は、図２に示すように、光Ｌを散乱させるための散乱体２１が媒質２２に分散されて構成されている。
【００２０】
媒質２２は、フッ素樹脂としてのテフロン（登録商標）であり、より具体的にはポリテトラフルオロエチレンである。テフロン（登録商標）は耐熱性でエポキシやシリコンより優れており、１５０℃においても好適に利用可能である。よって、テフロン（登録商標）を媒質として採用することで、耐熱性に優れた光散乱部２０が形成される。これにより、長時間の照射や、高出力の光Ｌを照射することが可能となり、例えば、温熱治療において好適に使用できる。また、テフロン（登録商標）は透過性に優れており、媒質２２によって光Ｌが吸収されないため、媒質２２において発熱が起こりにくい。さらに、テフロン（登録商標）を利用することにより、媒質の材料として、水溶液や水を用いる場合に比べて、散乱体２１の分散状態を安定に保つことができる。
【００２１】
散乱体２１は、光Ｌを散乱する材料が用いられ、媒質２２よりも大きな屈折率を持つ材料が採用される。例えば、媒質２２としてテフロン（屈折率１．３８）を採用した場合は、シリカ粒子（屈折率１．４５）を用いることが好適である。このように、散乱体２１の屈折率が媒質２２に比べて約０．０７の差があるため、散乱体２１により大きな散乱が起こり、光散乱部２０から照射する光Ｌの強度を向上することができる。なお、上記のように大きな散乱を生じせしめる観点から、散乱体２１と媒質２２の屈折率差は０．０５以上あることが好ましい。
【００２２】
また、光散乱部２０において、散乱体２１の濃度は光ファイバ１０側から光散乱部２０の先端２０ａ側に向けて高くなるように変化して構成される。例えば、図２に示すように、光散乱部２０は、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、２２２、２２３は、光ファイバ１０側からファイバ長手方向に沿って順に配置されている。
【００２３】
各光散乱層２２１、２２２、２２３の散乱体２１の濃度は異なっており、光ファイバ１０側から順に段階的に高くなるように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、２２２、２２３の散乱体２１の濃度は、光散乱部２０から照射される光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から出射され光散乱部２０内を先端２０ａ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２０における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。
【００２４】
光散乱部２０は、光ファイバ１０が挿入されたチューブ３０内に散乱体２１が分散されている媒質２２であるテフロン（登録商標）を押し出すことまたは挿入し出射端１０ａに押し当てることで形成される。これにより光散乱部２０の端面と光ファイバ１０の出射端１０ａとが確実に接することになる。また、光散乱部２０を３層で形成する場合は各層２２１、２２２、２２３を順にチューブ３０内へ押し出すことまたは挿入し出射端１０ａに押し当てることで形成することができる。チューブ３０内に散乱体２１が分散されている媒質２１を直接押し出せば各層の境目を曲面とすることが可能である。このとき、押し出す媒質がテフロンの場合は溶融させながらになるので、ガラス等の融点が高いものにする必要がある。一方、例えば、端面をフラットに切ったものを繋げれば平面にすることも可能である。
【００２５】
次に、図２を用いて、本実施形態に係る光照射ファイバ１の作用効果を説明する。ここでは、光照射ファイバ１の光散乱部２０が体内に挿入され、患部近傍に配置されているものとする。
【００２６】
光ファイバ１０の入射端（不図示）から光Ｌが入射され、出射端１０ａから出射される光Ｌは、光散乱部２０に入射して、散乱体２１によって散乱される。この散乱体２１によって散乱された光Ｌは、光照射ファイバ１の側方に主に出力され、照射光Ｌとして患部に照射される。
【００２７】
光照射ファイバ１が有する光散乱部２０では、光散乱部２０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２０の先端２０ａに向けて散乱体２１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、略均一な強度の光Ｌを照射することが可能となっている。
【００２８】
また、媒質２２よりも屈折率が大きい散乱体２１を用いることで、散乱体２１での散乱を大きくすることができ、光散乱部２０から主に側方へ照射する光Ｌの強度を向上させることができる。
【００２９】
さらに、散乱体２１が分散して存在する媒質２２としてフッ素樹脂であるテフロン（登録商標）を用いることで、例えば、温熱治療などのように高出力（例えば、４Ｗ）の光Ｌを利用する場合に好適な構成となっている。光散乱部２０の媒質２２が耐熱性を有するため、高出力の光Ｌが光散乱部２０に入射され、仮に光散乱部２０において発熱が生じたとしても光散乱部２０が変形したり、媒質２２中の散乱体２１の分散状態が変化したりしにくい。そのため、長手方向における光Ｌの強度を略均一にしながら、高出力の光Ｌを患部に照射可能である。さらに、媒質２２は光Ｌの吸収が小さいので、発熱自体も抑制されているため、体内に光散乱部２０が挿入される医療用の光照射ファイバ１として好適な構成となっている。なお、高出力な光Ｌを使用する場合、患部の形状や位置等に応じて光照射ファイバ１は図３に示すように金属材６０を更に備えることが好ましい。金属材６０は、金属材６０の長手方向が光散乱部２０と同じかそれ以上の長さを備えていればよい。図３は光照射ファイバ１の長手方向に略直交する断面図であり、図２に示した光散乱層２２２の位置での断面構成を示している。図３に示すように、散乱体２０の側面の一部を金属材６０で被覆し、金属材６０で被覆されていない部分から光Ｌを照射する構造にすることで、側方へ略均一な強度の光Ｌを照射することができる。この場合、光散乱部２０から出力される光Ｌとしての照射光Ｌが指向性を有するため、患部に選択的に照射光Ｌを照射できる。そのため、光Ｌの強度または出力が強くても、患部以外の部分に影響を与えずに治療することができる。なお、側方へ照射させるために被覆する金属材６０は、金属箔をチューブ３０の内側に取り付けてもよいし、チューブ３０の外側に取り付けてもよい。また、メッキによる被覆であってもよい。
【００３０】
（第二実施形態）
【００３１】
次に本発明の第二実施形態について説明する。
【００３２】
図４は第二実施形態に係る光照射ファイバの側面図である。本実施形態に係る光照射ファイバは、第一実施形態に係る光照射ファイバ１とほぼ同様に構成されるものであり、チューブ３０と固定部材４０を備えない点で異なっている。この場合は例えば融着で固定され、このように構成した場合であっても、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３３】
なお、図４に示すように、乱反射によって光ファイバ１０と光散乱部２０の接合面で光漏れが発生し接合面付近が高温になるのを防ぐために、金属箔５０によって光ファイバ１０と光散乱部２０の接合部を覆い遮光してもよい。この金属箔５０に用いられる材料は遮光性があれば足り、例えば、波長１０００ｎｍ近傍の光を使用する場合は、金、銀、銅を用いることが好適である。
【００３４】
以上のように、第二実施形態によれば、第一実施形態の場合と同様に、散乱体２１が分散して存在する媒質２２としてフッ素樹脂であるテフロン（登録商標）を用いることで、光散乱部２０の耐熱性が向上している。このため、高出力の光Ｌを安定して照射することが可能となり、例えば、温熱治療において好適に使用できる。さらに、散乱体２１として媒質２２よりも屈折率が大きい材料を用いることで、散乱体２１での散乱を大きくすることができ、光散乱部２０から主に側方へ照射する光Ｌの強度を向上させることができる。
【００３５】
また、第二実施形態によれば、光散乱部２０内の散乱体２１は、その濃度分布が光散乱部２０の先端２０ａに向けて高くなるように変化していることから、光の散乱効率が光散乱部２０の先端２０ａ側で大きくなる。この場合、光ファイバ１０から出射され光散乱部２０内をその先端２０ａに向けて伝搬する光Ｌの強度が光散乱部２０内を伝搬中に減衰しても、先端２０ａ側でより多く散乱されることになるため、光照射部２０の長手方向に沿って略均一な強度で光Ｌを出射できる。そのため、例えば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Ｌを照射可能であり、温熱治療を効率的に実施することができる。
【００３６】
なお、上述した各実施形態は本発明に係る光照射ファイバの一例を示すものである。本発明に係る光照射ファイバは、これらの各実施形態に係る光照射ファイバに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る光照射ファイバを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００３７】
例えば、第一実施形態において、散乱体２１の濃度が３段階に変化する例を示したが、３段階に限らず２段階や４段階以上のように段階的に変化していればよい。また、散乱体２１の濃度を連続的に変化させた場合でも、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、強度を同一にする観点から、散乱体２１の濃度が変化する方が好ましいが、光散乱部２０の長さや患部の形状等によっては、散乱体２１の濃度が一様であってもよい。
【００３８】
また、第二実施形態において、金属箔５０によって光ファイバ１０と光散乱部２０の接合面を覆う構成の例を示したが、この構成は第一実施形態においても実施可能であり、第二実施形態と同様に接合面の乱反射を防ぎ接合面付近が高温になることを防ぐことができる。なお、第一実施形態においては、金属箔５０は、チューブ３０の内側に取り付けて光ファイバ１０と光散乱部２０の接合面を覆う構成にしてもよいし、チューブ３０の外側から光ファイバ１０と光散乱部２０の接合面を覆う構成にしてもよい。
【００３９】
更に、第二実施形態においても、光散乱部２０の一部を金属材６０で被覆して、照射光Ｌに指向性を持たせてもよい。
【００４０】
また、媒質２２はテフロン（登録商標）であるポリテトラフルオロエチレンとしたが、エポキシやシリコン樹脂より耐熱性に優れたフッ素樹脂であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第一実施形態に係る光照射ファイバの側面図である。
【図２】第一実施形態に係る光照射ファイバの側断面図である。
【図３】第一実施形態に係る光照射ファイバの断面図である。
【図４】第二実施形態に係る光照射ファイバの側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…光照射ファイバ、１０…光ファイバ、２０…光散乱部、２１…光散乱体、２２…媒質、３０…チューブ、４０…固定部材、５０…金属箔、６０…金属材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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