(57)【要約】【課題】  延在方向に略均一な光強度で光を側方に出力可能であると共に、生体への負荷の低減された光照射チップ及び光導波繊維体を提供する。【解決手段】光照射チップ５は、光ファイバ３の出射端３ｂに取り付けられ出射端３ｂから出射される光を散乱させるものであり、出射端３ｂに接続される一端５ａから他端５ｂに向けて一方向に延在しており、一端５ａから他端５ｂに向けて光散乱係数が変化している。この場合、出射端３ｂから出射された光は光照射チップ５内において、一端５ａから順に散乱されるので、他端５ｂに向けて光の強度は変化する傾向にあるが、上記のように、一端５ａから他端５ｂに向けて光散乱係数が変化しているので、延在方向において均一に光を出力することが可能である。【選択図】図１
2007159862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの出射端に取り付けられ前記出射端から出射される光を散乱させる光照射チップであって、
前記出射端に接続される一端から他端に向けて一方向に延在しており、前記一端から前記他端に向けて光散乱係数が変化していることを特徴とする光照射チップ。
【請求項２】
前記光ファイバチップの前記一端から前記他端に向けて前記光散乱係数が増大していることを特徴とする請求項１に記載の光照射チップ。
【請求項３】
主成分とは異なる成分からなる複数の散乱体が、前記光散乱係数が増大するように前記一端から前記他端に向けて分散されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射チップ。
【請求項４】
前記主成分が脂肪族ポリエステルであることを特徴とする請求項３に記載の光照射チップ。
【請求項５】
前記主成分としての前記脂肪族ポリエステルはアモルファスであり、
前記散乱体は、前記主成分を構成する前記脂肪族ポリエステルが結晶化して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光照射チップ。
【請求項６】
入射端から入射される光を伝播させて出射端から出射する光ファイバと、
請求項１〜５の何れか一項に記載の光照射チップと、
を備え、
前記光照射チップが有する前記一端は、前記光ファイバの前記出射端に接続されることを特徴とする光導波繊維体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用として使用される光照射チップ及び光導波繊維体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガン治療等の医療の分野において、光線力学的療法（PDT : Photodynamic Therapy）が注目されている。このＰＤＴをガン治療を例にして説明する。ＰＤＴでは、先ず、ガン親和感受性薬品（PS：フォトセンシタイザ）を人体（生体）に投与する。ＰＳはガン細胞に親和性を有するので、ガン組織に選択的に取り込まれる。次に、ＰＳを励起可能な波長の光をガン組織に照射する。これにより、ガン組織に取り込まれたＰＳが光励起され、励起されたＰＳが緩和する際に活性酸素又は活性ラジカル種といった活性種を発生させる。この活性種がガン組織を攻撃し、ガン組織を壊死させる。ＰＳは、ガン組織に取り込まれたもの以外は、ほぼ体外に放出されるので、薬剤投与による副作用が起こらない。
【０００３】
ＰＤＴでは、ガン組織などの病巣全体に光を照射させるために、例えば、特許文献１に記載の光ファイバや、特許文献２に記載の光線治療装置が利用されている。
【０００４】
特許文献１に記載の光ファイバでは、先端部においてコア部がテーパ状になっており先細りしている。そして、そのテーパ状のコア部の周囲のクラッド部に散乱体が分散されている。この光ファイバでは、テーパ状に加工されたコア部からクラッド部に漏れた光が散乱体で散乱されることによって、クラッド部の外周面から光が出力される。よって、光ファイバの先端部を病巣近傍に配置した後、光ファイバ内に光を入射させることで、病巣へ光を照射できることになる。
【０００５】
また、特許文献２に記載の光線治療装置では、光ファイバの先端部に、散乱体（アルミナ、シリカ、チタン化合物）を内部に有するチップ（光照射チップ）が取り付けられている。光線治療装置では、光ファイバの長手方向に沿ってチップの外周面から確実に光が出力されるように、チップの光ファイバ側と反対側の端部に反射板が設けられている。
【０００６】
この構成では、光ファイバからチップに入射した光は、長手方向に伝播しながら散乱体で散乱されてチップの外周面から出力される。散乱体で散乱されなかった光は、反射板で反射された後、光ファイバ側に向かいながら散乱体で散乱され、チップの外周面から出力される。
【特許文献１】特開平８−１６４２１５号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
ところで、ＰＤＴでは病巣全体に均等に且つ確実に光を照射することが望まれている。特許文献１に記載の光ファイバでは、コア部をテーパ状にすることでクラッド部に漏れる光の量を多くしているが、依然としてコア部内を伝播する光の量が多く、かつテーパは形状制御が難しく散乱光強度の均一化が困難であるので、先端部から多くの光が照射され、病巣全体に均等且つ確実に光を照射することが難しい。
【０００８】
これに対して、特許文献２に記載の光線治療装置では、チップの先端部に反射板を設けているため、反射板に向かう往復路で散乱体によって光が散乱される結果、長手方向に沿ってチップから均一強度の光がより確実に出力される傾向にある。
【０００９】
しかしながら、通常、反射板に入射した光の多くは反射されるが、入射した光の一部は反射板に吸収される。そのため、光ファイバからチップ内に入射する光の強度が高くなると、特許文献２に記載の装置では、チップ部分が熱を帯びる場合がある。その結果、チップ部分が焼き切れたり、チップと光ファイバとの接続部で折れたりして、チップが光ファイバからとれることがある。この場合、チップや光ファイバの一部が体内に残り、生体に負荷をかけることになる。
【００１０】
そこで、本発明は、延在方向に略均一な光強度で光を側方に出力可能であると共に、生体への負荷の低減された光照射チップ及び光導波繊維体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】
【００１１】
本発明に係る光照射チップは、光ファイバの出射端に取り付けられ出射端から出射される光を散乱させる光照射チップであって、出射端に接続される一端から他端に向けて一方向に延在しており、前記一端から前記他端に向けて光散乱係数が変化していることを特徴とする。
【００１２】
この光照射チップでは、光ファイバの出射端から出射された光は一端から順に散乱される。そのため、他端に向けて光照射チップ内を通る光の強度は変化するが、上記のように、一端から他端に向けて光散乱係数が変化しているので、他端側でより多くの光が散乱される。その結果、側方に出力される光の強度の延在方向の均一化が図れることになる。
【００１３】
そして、このように光散乱係数を変化させることによって、出力される光強度の均一化を図っているので、例えば、ミラーなどの反射手段を要しない。その結果、光照射チップが熱を帯びて焼き切れたりして光照射チップが光ファイバからとれたりすることが抑制されている。そのため、医療用に利用した場合であっても、光照射チップが生体内に残留することが生じにくく、生体に負荷の小さいものとなっている。従って、医療用に好適に使用できる。
【００１４】
また、本発明に係る光照射チップは、光ファイバチップの一端から他端に向けて光散乱係数が増大していることが好ましい。
【００１５】
上記のように、一端から他端に向けて光散乱係数が増加しているので、他端側でより多くの光が散乱される。その結果、他端に向けて光照射チップ内を通る光の強度が低下するように変化していても、側方に出力される光の強度の延在方向の均一化が図れることになる。
【００１６】
また、本発明に係る光照射チップでは、主成分とは異なる成分からなる複数の散乱体が、光散乱係数が増大するように一端から他端に向けて分散されていることが好ましい。
【００１７】
光照射チップ内では、光照射チップの主成分とは異なる成分を有する散乱体が分散されているので、光照射チップに入射された光が確実に散乱される。そして、散乱体が上記のように一端から他端に向けて分散されていることで、光散乱係数が一端から他端に向けて増大する。そのため、光照射チップの長手方向の光強度の均一化を図れる。
【００１８】
更に、本発明に係る光照射チップの主成分が脂肪族ポリエステルであることが好適である。この構成では、光照射チップを医療用として使用した場合に、仮に光照射チップが生体内に残ったとしても、主成分が脂肪族ポリエステルであることから、光照射チップの多くは生体に分解され吸収される。よって、生体への負荷が低減されている。
【００１９】
更にまた、主成分が脂肪族ポリエステルである場合、本発明に係る光照射チップでは、その主成分としての脂肪族ポリエステルはアモルファスであり、散乱体は、結晶化した脂肪族ポリエステルであることが好ましい。この場合、散乱体も脂肪族ポリエステルであるため、更に生体への負荷が低減されることになる。
【００２０】
本発明に係る光導波繊維体は、入射端から入射される光を伝播させて出射端から出射する光ファイバと、本発明に係る上記光照射チップと、を備え、光照射チップが有する一端は、光ファイバの出射端に接続されることを特徴とする。
【００２１】
この光導波繊維体では、光ファイバの出射端から出射された光は光照射チップに一端から入射され、光照射チップ内を他端に向かって伝播しながら順に散乱される。そのため、他端に向けて光照射チップ内を通る光の強度は変化する傾向にあるが、前述したように、本発明に係る光照射チップでは、一端から他端に向けて光散乱係数が変化しており、延在方向において均一に光を出力することが可能である。
【００２２】
このように光散乱係数を変化させることで出力される光強度の均一化を図っているので、例えば、ミラーなどの反射手段を要していない。その結果、光照射チップが熱を帯びて焼き切れたりして光照射チップが光ファイバからとれたりすることが抑制されている。そのため、医療用に利用した場合であっても、光照射チップが生体内に残留することが生じにくく、生体に負荷の小さいものとなっている。従って、医療用に好適に使用できる
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る光照射チップ及び光導波繊維体は、延在方向に略均一な光強度で光を側方に出力可能であると共に、生体への負荷が低減されているので、医療用として使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に係る光導波繊維体の実施形態について説明する。図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００２５】
図１は、本発明に係る光導波繊維体の一実施形態の断面図である。光導波繊維体１は、光線力学療法（PDT : Photodynamic Therapy）において、ガン組織などの病巣に光を照射するために使用される。医療用として使用される光導波繊維体１の全長は例えば２〜３ｍである。光導波繊維体１は、光ファイバ３を有する。光ファイバ３はプラスチック光ファイバ（POF : Plastic Optical Fiber）であり、入射端３ａから入射される光を出射端３ｂに伝播する。光ファイバ３で伝播する光の波長は、ＰＤＴに好適に使用され波長であればよく、例えば、波長３００〜８００ｎｍである。光ファイバ３はＰＯＦとしたが、石英ガラスを主成分とするものであってもよい。
【００２６】
光ファイバ３の出射端３ｂには光照射チップ５が設けられている。光照射チップ５は、その一端である第１端５ａが出射端３ｂに光学的に接続するように取付手段７によって光ファイバ３に取り付けられている。光照射チップ５は、第１端５ａから入射された光を他端である第２端５ｂに伝播させながら散乱させて、光導波繊維体１の側方（例えば、延在方向と直交する方向）に光を出力するものである。
【００２７】
取付手段７は、太さの異なる２つの熱収縮チューブ９，１１を有する。熱収縮チューブ９，１１の材質は、光ファイバ３で伝播される光に対して透明なものであれば特に限定されず、テフロン（登録商標）系樹脂やポリオレフィン（ＰＥ、ＰＰなど）等を使用可能であり、熱収縮チューブ９，１１としては、ＦＥＰ熱収縮チューブが例示される。チューブ長/チップ長は、例えば、２〜３０である。
【００２８】
熱収縮チューブ９は、光ファイバ３の出射端３ｂ側の部分及び光照射チップ５を収容しており、光ファイバ３に光照射チップ５を取り付けた状態でそれらを保持する。熱収縮チューブ９は、光ファイバ３及び光照射チップ５を保護する機能も有する。熱収縮チューブ９の第１端９ａ（光ファイバ３側の端）側は熱収縮されて光ファイバ３に固定されており、第２端９ｂ側は溶融されて閉じられている。これにより、光照射チップ５と光ファイバ３とが確実に固定され、光照射チップ５がとれることが防止されている。
【００２９】
また、熱収縮チューブ９内には、光ファイバ３及び光照射チップ５と熱収縮チューブ９との間や、光ファイバ３と光照射チップ５との間の屈折率を整合させるための屈折率整合剤１３が充填されている。屈折率整合剤１３は、例えば、シリコンオイルである。
【００３０】
熱収縮チューブ９の第１端９ａ側には、熱収縮チューブ９の外径より大きな外径を有する熱収縮チューブ１１が被せられている。熱収縮チューブ１１の第１端１１ａ側は、例えば紫外線硬化接着剤１５で熱収縮チューブ９に接着されており、第２端１１ｂ側は、熱収縮されて熱収縮チューブ９に固定されている。
【００３１】
光導波繊維体１では、屈折率整合剤１３の充填された熱収縮チューブ９内に光ファイバ３と光照射チップ５を連結して収容し、熱収縮チューブ９を光ファイバ３及び光照射チップ５に固定することで、光ファイバ３及び光照射チップ５とが接続されている。よって、光ファイバ３から出射される光が光照射チップ５内に確実に入射されることになる。また、熱収縮チューブ９を熱収縮チューブ１１で固定しているので、光照射チップ５がとれたりすることが更に防止されている。
【００３２】
ここでは、熱収縮チューブ９と熱収縮チューブ１１とを利用して２層構造としているが、２層構造に限定されず、例えば、屈折率整合剤１３が漏れなければ一層構造でもよい。また、熱収縮チューブ１１と熱収縮チューブ９との間に紫外線硬化接着剤１５が充填されそれらが接着されているとしたが、例えば、熱収縮チューブ１１として、内側に接着剤がついているものを使用した場合には、紫外線硬化接着剤１５等の接着剤を用いなくてもよい。
【００３３】
図２を利用して、光照射チップ５についてより詳細に説明する。図２は、光照射チップ５の断面図である。
【００３４】
光照射チップ５は、脂肪族ポリエステルであるポリ乳酸を主成分として構成されている。主成分としてのポリ乳酸はアモルファスである。光照射チップ５は円柱形状を有しており光ファイバ３とほぼ同じ直径（例えば０．５ｍｍ）である。光照射チップ５は、一方向に延在しておりその全長は例えば３０ｍｍである。光照射チップ５の主成分は、光導波繊維体１で伝播する光を殆ど吸収しないものであればよいが、生体に分解・吸収される脂肪族ポリエステルが生体への負荷が低減できる観点から好ましい。脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸の他、ポリグリコール酸が例示され、ポリ乳酸及びポリグリコール酸を組み合わせたものも有効である。
【００３５】
光照射チップ５内には、光を散乱させるために複数の散乱体１７が分散されている。散乱体１７の大きさはサブμｍ〜数１０μｍが例示される。各散乱体１７は、光照射チップ５の主成分であるポリ乳酸が結晶化したものである。結晶化した部分と、その周りのアモルファスの部分との界面において光照射チップ５に入射され伝播する光が散乱されるので、結晶化した部分が散乱体１７として機能する。
【００３６】
上記光照射チップ５の構成では、光照射チップ５の第１端５ａに入射した光は、光照射チップ５内を第２端５ｂに向けて伝播しながら散乱体１７によって散乱される。この散乱された光の殆どは光照射チップ５の外周面５ｃから出力され、熱収縮チューブ９を通って、光導波繊維体１の側方（サイド）に出力される。散乱体１７で散乱されなかった光は第２端５ｂから出力される。
【００３７】
光照射チップ５では、第１端５ａから第２端５ｂに向かうにつれて光散乱係数を大きくすることで、光照射チップ５において側方に出力される光の強度の長手方向（光照射チップ５の延在方向）における均一化が図られている。
【００３８】
上記のように光の光散乱係数を変化させることで、光照射チップ５から側方に出力される光の強度の前述したような均一化が図れることを、シミュレーション結果を利用して説明する。
【００３９】
図３は、シミュレーションのためにモデル化した光導波繊維体の模式図である。シミュレーションでは、光導波繊維体１の長手方向をＸ軸とする。また、光照射チップ５の第１端５ａ（図３中、ハッチングで示す領域）の位置を原点とし、光照射チップ５の長さをＬとする。更に、位置ｘにおける光強度をＰ（ｘ）とし、原点（ｘ＝０）での光強度をＰ（０）＝Ｐ０とする。
【００４０】
また、シミュレーションでは次の３点を前提とする。すなわち、(i)光照射チップ５の径方向に光強度分布はないとする。(ii)散乱した光は長手方向に直交する方向（径方向）のみに同心円状に放射されるとする。(iii)位置ｘでの散乱光強度ｄＰ（ｘ）は次式に示すように光強度Ｐ（ｘ）に比例するものとする。
【数１】
2007159862.tif 000003
式（１）における比例係数ｑ（ｘ）が光散乱係数である。
【００４１】
散乱光強度ｄＰ（ｘ）が一定であるとき、Ｐ（ｘ）・ｑ（ｘ）は一定であるので、式（１）より、
【数２】
2007159862.tif 000004
が成り立つ。Ｌは光照射チップ５の長さで、Ｐ（Ｌ）はｘ＝Ｌでの光強度、すなわち、光照射チップ５に入射された光のうち散乱されずに光照射チップ５を抜けてしまう光強度を示している。
【００４２】
図４は、式（２）から得られる光散乱係数ｑ（ｘ）の位置依存性を示すグラフである。図４には、式（２）でＰ（Ｌ）／Ｐ０を変化させた場合をそれぞれ示している。光照射チップ５の全長Ｌは３０ｍｍとした。横軸は原点からの距離を示し、縦軸は光散乱係数ｑ（ｘ）[mm-1]を示している。図４は、光導波繊維体１の側方から出力される光の強度が長手方向で一定である、という条件の下では、光散乱係数ｑ（ｘ）は、光照射チップ５の他端である第２端５ｂに向けて大きくなることを示している。すなわち、図３に示すような光散乱係数ｑ（ｘ）の勾配を形成することで、側方から出力される光の強度を長手方向において均一にすることが可能である。
【００４３】
ここで、光照射チップ５を製造する方法の一例について説明する。
【００４４】
脂肪族ポリエステルであるポリ乳酸は、ガラス転移温度未満ではアモルファスである（言い換えれば、非晶性を有する）が、ガラス転移温度以上に加熱すると結晶化が生じ多結晶微粒子が生成されて白濁する。この性質を利用して光照射チップ５を製造する。
【００４５】
先ず、押出成形法等を利用してポリ乳酸からなるチップ用ロッド１９を製造する。このときにはロッド１９はアモルファスである。次いで、図５に示すように、ロッド加熱装置２１が有する金枠２３にロッド１９を固定して、例えば約１００℃の油浴２５に浸けてロッド１９を加熱する。
【００４６】
このとき、金枠２３を、例えば巻き取り機２７を利用して所定の速度で引き上げることでロッド１９の加熱時間を長手方向に変化させながらロッド１９の一部を結晶化させる。この結晶化した部分が散乱体１７となり、光照射チップ５が得られる。この場合、加熱時間を長手方向に変化させながら引き上げていることで、ロッド１９の長手方向において結晶化状態が変化している。そして、上記所定の速度は、光照射チップ５の外周面５ｃから出力される光の強度が、長手方向で略均一になる速度である。
【００４７】
ここで、ロッド１９を引き上げるときの所定の速度の決定方法について説明する。
【００４８】
ロッド１９を加熱して結晶化させる結晶化時間（以下、加熱時間とも称す）が一定のとき、光散乱係数ｑ（ｘ）は定数ｑｓとなるので、式（１）より、
【数３】
2007159862.tif 000005
が成り立つ。
【００４９】
従って、加熱温度と加熱時間とを一定とする条件の下で作製された光照射チップ５から側方に出力される光の強度（光散乱強度）を測定することで、その加熱時間での光散乱係数ｑｓを算出できる。そして、加熱時間を変えながら光散乱係数ｑｓを算出することによって、光散乱係数ｑｓの加熱時間依存性が得られる。よって、光照射チップ５を作製するためのポリ乳酸に対して予め加熱時間依存性を算出しておき、算出された加熱時間依存性から、図４に示すような光散乱係数ｑ（ｘ）の勾配が形成されるように引き上げ速度を決定する。
【００５０】
次に、上記のようにして製造される光照射チップ５を利用して光導波繊維体１を製造する方法の一例を図６〜図９を利用して説明する。
【００５１】
ここでは、光照射チップ５及び光ファイバ３の外径は０．５ｍｍとし、光照射チップ５の全長は約３０ｍｍとする。また、熱収縮チューブ９の外径は約０．９ｍｍ、内径は約０．６ｍｍ（熱収縮後は約０．４５ｍｍ）とし、熱収縮チューブ１１の外径は約１．４ｍｍ、内径は約１．１ｍｍ（収縮後は約０．９ｍｍ）とする。なお、光照射チップ５、光ファイバ３、熱収縮チューブ９，１１の大きさはこれらに限定されるものではない。
【００５２】
先ず、図６（ａ）に示すように、注射器２９を利用して熱収縮チューブ９内に屈折率整合剤１３を充填した後、図６（ｂ）に示すように、第２端９ｂ側に光照射チップ５の長さ分ほど余長を残して、熱収縮チューブ９の第１端９ａから光ファイバ３を挿入する。ここで、熱収縮チューブ９の第２端９ｂから屈折率整合剤１３を再度充填して内部の気泡を除いておく。次いで、図６（ｃ）に示すように、第２端９ｂから熱収縮チューブ９内に光照射チップ５を挿入する。この際、光照射チップ５の一部は、第２端９ｂから外側に例えば１ｍｍ程度突出させておき、突出した部分にも屈折率整合剤１３を塗布しておく。
【００５３】
このように屈折率整合剤１３が充填された熱収縮チューブ９内に両側から光ファイバ３及び光照射チップ５を挿入しているので、光ファイバ３の出射端３ｂと光照射チップ５の第１端５ａとは、屈折率整合剤１３により屈折率の整合性がとれることになる。また、光照射チップ５の外周面５ｃと熱収縮チューブ９との間の屈折率の整合性もとれる。
【００５４】
続いて、図７（ａ）に示すように、熱収縮チューブ９の第２端９ｂ側に、例えば約４５０℃に加熱したハンダゴテ３１を押しつけて光照射チップ５の一部と熱収縮チューブ９とを一体化させる。また、図７（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ９の第１端９ａ側に、例えば約１２０℃に加熱したハンダゴテ３１を当てて、光ファイバ３を溶融させずに熱収縮チューブ９を熱収縮させて熱収縮チューブ９を光ファイバ３に固定する。熱収縮させる部分の長さは例えば約３０ｍｍである。
【００５５】
その後、図８に示すように、熱収縮チューブ９の第１端９ａ側に熱収縮チューブ１１を被せた後、図９（ａ）に示すように、熱収縮チューブ１１の第２端１１ｂ側の例えば１０ｍｍ程度の領域にハンダゴテ３１を押しつけて熱収縮させて熱収縮チューブ１１を熱収縮チューブ９に固定する。次いで、図９（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ１１の第１端１１ａ側において、熱収縮チューブ９と熱収縮チューブ１１との間に紫外線硬化接着剤１５を充填し硬化させる。これにより、熱収縮チューブ１１が熱収縮チューブ９に確実に固定されて、光導波繊維体１が得られる。
【００５６】
次に、光導波繊維体１の作用・効果について図１０を利用して説明する。図１０は、光導波繊維体１を利用したガン治療におけるＰＤＴの一実施形態の模式図である。
【００５７】
先ず、ガン細胞に親和性を有するガン親和光感受性薬品（ＰＳ：フォトシンセタイザ）を人体（生体）３３に投与する。ここでは、波長６６４ｎｍの光に反応するレザフィリンをＰＳとする。ＰＳの多くは、病巣であるガン組織３５に選択的に取り込まれる一方、取り込まれたもの以外はほぼ体外に放出される。
【００５８】
次いで、図１０に示すように、テフロン（登録商標）等からなるガイド管３７を人体３３内に挿入した後、ガイド管３７内に光導波繊維体１を通して、光導波繊維体１の光照射チップ５をガン組織３５上又はガン組織３５近傍に配置する。続いて、光導波繊維体１の入射端３ａから、ＰＳを励起可能な波長６６４ｎｍの光を入射させる。
【００５９】
光導波繊維体１に入射された光は光ファイバ３内を伝播した後、出射端３ｂから出射される。光照射チップ５の第１端５ａと出射端３ｂとは光学的に結合しているので、出射端３ｂから出射された光は第１端５ａから光照射チップ５に入射する。光照射チップ５に入射された光は長手方向に伝播されながら、その一部は散乱体１７によって散乱されて外周面５ｃから出力され、熱収縮チューブ９を通過して光導波繊維体１から出力される。これにより、光照射チップ５に入射された光の殆どは、第２端５ｂからみた場合に光導波繊維体１を中心として全方位に向けて光導波繊維体１の外周面から出力される。
【００６０】
この際、第１端５ａから第２端５ｂに向けて例えば図４に示すように光散乱係数ｑ（ｘ）が増大する条件で複数の散乱体１７が光照射チップ５内に分散しているので、光照射チップ５からは長手方向に沿ってほぼ均一な強度を光が出力されることになる。
【００６１】
そして、光照射チップ５はガン組織３５近傍に配置されていることから、光照射チップ５から全方位に出力された光は、ガン組織３５全体に略均一な強度で照射される。この照射された光によってガン組織３５に取り込まれたＰＳが光励起される。光励起されたＰＳの緩和時に発生する活性酸素又は活性ラジカル種といった活性種がガン組織を攻撃し、ガン組織を壊死させる。ＰＤＴでは、投与される薬剤をガン組織３５にのみ選択的に作用させるので、薬剤投与による副作用が起こらない。以上の説明では、ガイド管３７内に光導波繊維体１が挿入されるとしたが、光導波繊維体１は、例えば、内視鏡等と組み合わせて使用しても良い。
【００６２】
上記光導波繊維体１では、光照射チップ５内に散乱体１７を分散させているので、より確実に側方に光を出力できる。更に、光照射チップ５内には、光照射チップ５での光散乱係数が第２端５ｂ側に向かうにつれて大きくなるように散乱体１７が設けられており、第２端５ｂ側で光が散乱される確率が高くなっている。この第２端５ｂ側での散乱確率の増加によって光照射チップ５内を伝播する光の強度の低下が補われ、光照射チップ５の側方からは長手方向の位置によらずにほぼ同じ強度の光が出力される。その結果、病巣全体に略均一な光を照射可能である。
【００６３】
また、光照射チップ５は、光ファイバ３から出射される光の波長に対して吸収を殆ど有しないので、吸収による熱発生もない。その結果、光照射チップ５が熱を帯びないため、熱発生による焼き切れ等が生じない。更に、人体３３に挿入されている部分において熱発生が生じないので、医療用として好適に使用できる。
【００６４】
また、仮に、光導波繊維体１の一部が破損したりして光照射チップ５が生体内に残ったとしても、光照射チップ５が生体吸収性高分子から形成されているので、生体に残った部分は、分解され生体に吸収される。よって、光導波繊維体１では生体に対する安全性の向上が図られており、前述したように、ＰＤＴ等の医療用として好適に使用できる。
【００６５】
以上、本発明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、結晶化していない脂肪族ポリエステルからなるロッド１９を油浴２５を利用して加熱することで光照射チップ５を形成しているが、ロッド１９の加熱方法は、油浴２５につけることに限定されず、結晶化した部分が形成されるように加熱できればよい。
【００６６】
また、散乱体１７は、光照射チップ５の主成分（例えば、ポリ乳酸）が結晶化したものとしたが、光照射チップ５内に入射された光を散乱できれば特に限定されない。例えば気泡なども有効である。この場合、ロッド１９中に気泡を発生させ、その発生量を長手方向に変化させておけばよい。気泡を発生させる場合には、結晶化していないロッドを高圧気泡ガス環境下においた後、一気に常圧に戻せばよく、更に、長手方向への気泡の分布はロッド１９に熱を加えることで変えることが可能である。
【００６７】
また、散乱体１７としては、食料用染料や、ビタミンや、医療用染料も例示され、生体への負荷を低減する観点から好ましい。食用染料としては、クチナシ黄色色素、クチナシ黄色素、ベニバナ黄色素、ウコン色素、ベニコウジ黄色素、パーム油カロテン、ベニコウジ色素、クチナシ赤色素、ベニバナ赤色素、ビートレッド、コチニール色素、ラック色素、アカネ色素、シソ色素、アカキャベツ色素、アカダイコン色素、ムラサキイモ色素、ムラサキトウモロコシ色素、ブドウ果皮色素、エルダーベリー色素、ブドウ果汁色素、ブルーベリー色素、トウガラシ色素、アナトー色素、クロロフィル、クチナシ青色素、スピルリナ色素、カカオ色素、タマリンド色素、カキ色素、コウリャン色素、植物炭末色素、ヘモグロビン等の天然染料や、Tartrazine、Sunset Yellow FCF、Amaranth、Erythrosine、Allura Red AC、NewCoccine、Phloxine、Rose Bengale、Acid Red、Brilliant Blue FCF、Indigo Carmine等の人工染料、や、更に、βカロチン、アナトー色素なども例示される。
【００６８】
また、ビタミンとしては、ビタミンＡ、ビタミンＫ１、ビタミンＫ２、ビタミンＫ３、ビタミンＤ２、ビタミンＤ３、ビタミンＥ、ビタミンＦ（リノール酸、リノレン酸）、ビタミンＢ１、ビタミンＢ２、ビタミンＭ、パントテン酸、リポ酸、ビタミンＢ９、ビタミンＢ１２、ビタミンＨ、ビタミンＣ、ビタミンＰなどが例示される。
【００６９】
更に、医療用染料としては、医療用染料として使用可能な核酸標識試薬、ナイルブルーやマラカイトグリーンなどが例示される。
【００７０】
また、光照射チップ５を、コア・クラッド構造を有するいわゆる光ファイバとしてもよい。この場合、石英ガラスを主成分としており、コア部に散乱体としてのゲルマニウムを添加された光ファイバを製造する。そして、その光ファイバを加熱してコア部内に添加されているゲルマニウムを拡散させることによって、長手方向に光散乱係数を増加させて光照射チップとする。なお、コア部に添加される散乱体としては、前述したような食料用染料や、ビタミンや、医療用染料とすることも可能である。
【００７１】
更に、光照射チップ５がコア・クラッド構造を有する光ファイバである場合でも、その主成分が脂肪族ポリエステルから構成されていることは、生体に負荷をかけない観点から好ましい。
【００７２】
また、取付手段７は、熱収縮チューブに限らず、普通のチューブやパイプでもよい。この場合も、それらは、光ファイバ３で伝播される光に対して透明な材質からなる。
【００７３】
更にまた、光導波繊維体１では、熱収縮チューブ９の第２端９ｂ側は溶融されて光照射チップと一体化されて閉じられているとしたがこれに限定されない。例えば、第２端９ｂ側に、超音波センサーとなる金属ロッド（金、銀、白金、アルミニウムなど）を詰めても良いし、テフロン（登録商標）などのプラスチックロッドを先端につめることも可能である。更に、熱収縮チューブの代わりに通常のチューブやパイプを用いる場合でも接着剤等で上記のものをつめることもできる。ただし、テフロン（登録商標）を接着剤で固定することは困難なので、パイプやチューブ内面を予め荒らして付けることが好ましい。
【００７４】
また、光照射チップ５では、光散乱係数が第１端（一端）５ａから第２端（他端）５ｂに向けて増加するとしているが、外周面５ｃから出力される光の強度が長手方向に略均一になるように第１端５ａから第２端５ｂに向けて光散乱係数が変化していればよい。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例を利用して本発明に係る光照射チップ及び光導波繊維体について説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７６】
本実施例では、光照射チップ５を製造するために、側方から出力される光の強度を、長手方向に沿って均一にするためのロッド１９の加熱条件を決定した。次いで、その加熱条件に基づいて製造した光照射チップ５を利用して光導波繊維体１を製造した。以下の説明では、説明の便宜上、長手方向に散乱体が一様に分布している光照射チップ及びそれを利用した光導波繊維体にも実施形態と同じ符号を付すものとする。
【００７７】
実施例では、ポリ乳酸として、レイシアＨ４００透明グレード（三井化学株式会社製）を使用した。また、光ファイバ３として、外径０．５ｍｍのプラスチック光ファイバ（東レ株式会社製）を使用した。更に、熱収縮チューブ９は、外径が０．９ｍｍ、内径が０．６ｍｍ（熱収縮後は０．４５ｍｍ）のＦＲＰ熱収縮チューブを使用し、熱収縮チューブ１１は、外径が約１．４ｍｍ、内径が１．１ｍｍ（収縮後の内径は約０．９ｍｍ）のＦＲＰ熱収縮チューブを利用した。また、屈折率整合剤１３は、温度２５℃で屈折率が１．４５８０であるシリコンオイルを利用した。
【００７８】
先ず、押出成形機を利用してポリ乳酸からなる直径０．５ｍｍのロッド１９を６個作製した。なお、光導波繊維体１に組み込まれたときに光照射チップ５の全長が約３０ｍｍとなるように、各ロッド１９の全長には、光導波繊維体１を製造時において熱収縮チューブ９の第２端９ｂから突出させるための余長を付加しておく。
【００７９】
次いで、図５に示したロッド加熱装置２１を利用してロッド１９全体を一様な温度で加熱して、各ロッド１９から光照射チップ５を作製した。油浴２５はシリコンオイルからなるとし、温度は約１００℃とした。６個の光照射チップ５の製造条件は、各ロッド１９の加熱時間を１分、２分、４分、８分、１６分、３２分と変えた点以外は、同じ条件とした。
【００８０】
そして、上記のようにして製造した各光照射チップ５を利用して図６〜図９に示した方法で光導波繊維体１をそれぞれ製造した。なお、図６（ｃ）に示す工程において、熱収縮チューブ９から光照射チップ５を突出させる長さは約１ｍｍとした。また、図７（ａ）に示す工程において、ハンダゴテ３１の温度は約４５０℃とし、図７（ｂ）に示す工程では、ハンダゴテ３１の温度は約１２０℃とした。更に、図９（ａ）に示す工程では、熱収縮チューブ１１を収縮させる長さは約１０ｍｍ程度とした。
【００８１】
次いで、製造した６本の光導波繊維体１各々の光照射チップ５から出力される光の長手方向における強度分布を図１１に示す方法で測定した。
【００８２】
すなわち、光ファイバ３に波長６５９ｎｍの光を１０ｍＷで入射した。そして、光導波繊維体１の側方に配置したパワーメータ３９を、第２端５ｂ側から第１端５ａ側に移動させながら光導波繊維体１から出力される光の強度を測定した。パワーメータ３９の受光面積は約４ｍｍ２であった。また、パワーメータ３９は、光導波繊維体１の外周面から約３ｍｍ離して配置した。そして、得られた光強度分布と式（３）とに基づいて各加熱時間に対する光散乱係数ｑｓを算出した。
【００８３】
次いで、Ｐ（Ｌ）／Ｐ０を目標とする値とした場合における加熱時間と散乱係数との関係を実験的に求めた。そして、ロッド１９の加熱条件を決定した後、その加熱条件に基づいて、光照射チップ５を作製し、更にその光照射チップ５を有する光導波繊維体１を作製した。そして、作製された光導波繊維体１を用いて、図１１に示す測定方法によって長手方向における光強度分布を測定した。
【００８４】
その結果、第１端５ａから第２端５ｂに向けて光散乱係数が増大するように形成された光照射チップ５を有する光導波繊維体１では、相対強度が０．８以上の領域が約２１ｍｍほど得られており、長手方向における光強度の均一化が実現できていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る光導波繊維体の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明に係る光照射チップの一実施形態の断面図である。
【図３】シミュレーションのためにモデル化した光導波繊維体の模式図である。
【図４】光散乱係数の位置依存性を示すグラフである。
【図５】光照射チップの製造における一工程を示す図である。
【図６】光導波繊維体の製造における一工程を示す図である。
【図７】光導波繊維体の製造における図６に続く工程を示す図である。
【図８】光導波繊維体の製造における図７に続く工程を示す図である。
【図９】光導波繊維体の製造における図８に続く工程を示す図である。
【図１０】光導波繊維体を適用した光線力学療法の一実施形態を示す模式図である。
【図１１】光照射チップから出力される光の長手方向の光強度分布の測定工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１…光導波繊維体、３…光ファイバ、３ａ…入射端、３ｂ…出射端、５…光照射チップ、５ａ…第１端（一端）、５ｂ…第２端（他端）、５ｃ…外周面、７…取付手段、９，１１…熱収縮チューブ、９ａ…第１端、９ｂ…第２端、１１ａ…第１端、１１ｂ…第２端、１３…屈折率整合剤、１５…紫外線硬化接着剤、１７…散乱体、１９…ポリ乳酸ロッド、２１…ロッド加熱装置、２３…金枠、２５…油浴、２７…巻き取り機、２９…注射器、３１…ハンダゴテ、３３…人体（生体）、３５…ガン組織、３７…ガイド管。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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