(57)【要約】【課題】径方向への光を広範囲に照射することのできる光ファイバを提供する。【解決手段】治療のために照射される光を伝播させる長尺状の素線１５を有し、素線１５は、中心部のコア２０と該コア２０を覆うクラッド２１を有すると共に、周方向に沿う照射用溝３０を有し、照射用溝３０は、素線１５のクラッド２１からコア２０に達すると共に、素線１５の軸方向両側の側部３１と底部３２とを有し、側部３１は、照射用溝３０の内側に向かって膨らむ形状の張出部３１ａを有する。また、底部３２は、両側の側部３１間を連続的につなぐ湾曲状に形成され、照射用溝３０の縁部分には、コア２０の周面より盛り上がった縁凸状部３０ａが形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療のために照射される光を伝播させる長尺状の素線を有し、
前記素線は、中心部のコアと該コアを覆うクラッドを有すると共に、周方向に沿う照射用溝を有し、
前記照射用溝は、前記素線のクラッドからコアに達すると共に、前記素線の軸方向両側の側部と底部とを有し、
前記側部は、前記照射用溝の内側に向かって膨らむ形状の張出部を有する光ファイバ。
【請求項２】
前記底部は、両側の前記側部間を連続的につなぐ湾曲状に形成される請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記照射用溝の縁部分には、前記素線の周面より盛り上がった縁凸状部が形成される請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記照射用溝は、前記素線の軸方向と直交する断面形状において、前記張出部の下部に変曲点を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記照射用溝は、前記素線の軸方向と直交する面に対して傾斜状に形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記底部は、周方向に沿う複数または螺旋状の溝を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記照射用溝は、前記素線の軸方向に沿って複数が形成され、
前記複数の照射用溝の間には、クラッドが配置される請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記照射用溝及び該照射用溝の周囲部を含む領域のいずれかの範囲に、照射される光の波長より大きい凹凸を有する表面による粗部が形成される請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバに関し、特に、軸方向に伝播される光をコアの周方向に沿う照射用溝から径方向に向かって照射する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内の病巣に対して光ファイバから所定波長の光を照射し、治療を行うことが知られている。このような治療法としては、例えば、光線力学的療法（ＰＤＴ：Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｔｈｅｒａｐｙ）が挙げられる。この治療法では、生体内に光感受性物質を注入し、標的となる生体組織に所定波長の光を照射して、光感受性物質から活性酸素を生じさせ、これによって病巣を治療する。
【０００３】
このような用途に使用される光ファイバは、軸方向に伝播される光を、所定位置から径方向に向かって照射する構造を有している必要がある。このような構造としては、光ファイバの素線に、周方向に沿う断面Ｖ字状の照射用溝を形成し、この照射用溝から径方向への光の照射を行うものが知られている。かかる構造を有する光ファイバとしては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開２００９／０２４０２４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光ファイバにおける照射用溝の断面形状は、直線的な両側部が、底部で鋭角状に突き合わされたＶ字状である。このように、直線的な形状によって照射用溝が形成されていると、光の照射範囲が狭くなる。光の照射は、照射物に対して均一かつ広範囲に行われることが望ましいが、従来の光ファイバの照射用溝の形状では、照射物に対して局所的に高いエネルギー密度の光が照射される。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、径方向への光を広範囲に照射することのできる光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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る光ファイバは、治療のために照射される光を伝播させる長尺状の素線を有し、前記素線は、中心部のコアと該コアを覆うクラッドを有すると共に、周方向に沿う照射用溝を有し、前記照射用溝は、前記素線のクラッドからコアに達すると共に、前記素線の軸方向両側の側部と底部とを有し、前記側部は、前記照射用溝の内側に向かって膨らむ形状の張出部を有する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した光ファイバは、コアの軸方向に入射した光が、張出部によって径方向の広い角度範囲に出射されるので、照射用溝から広範囲に光を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の光ファイバの先端付近斜視図である。
【図２】光ファイバの先端付近断面図である。
【図３】照射用溝の断面形状を表した図である。
【図４】Ｖ字状に形成された照射用溝の断面形状と本実施形態の照射用溝の断面形状とを対比して表した図である。
【図５】照射用溝付近の素線の正面図である。
【図６】第１変形例の照射用溝を有する素線の正面図である。
【図７】第２変形例の照射用溝を有する素線の正面図である。
【図８】第３変形例の照射用溝の断面形状を表した図である。
【図９】第４変形例の照射用溝の素線における配置を示した図である。
【図１０】第５変形例の照射用溝の素線における配置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。また、本明細書では、光ファイバ１０の生体管腔に挿入する側を「先端」若しくは「先端側」、操作する手元側を「基端」若しくは「基端側」と称することとする。
【００１１】
本発明の実施形態に係る光ファイバ１０は、血管などの生体管腔内に挿入されて、病変部に対して光を照射することで治療を行うために用いられるものである。照射される光は、生体管腔内で治療のために用いられる光であり、例えば、８１０ｎｍ、９８０ｎｍ、１４７０ｎｍ、２０００ｎｍの波長の光から選択される。ただし、これ以外の波長の光を用いてもよい。光ファイバ１０に入射する光の発光源としては、図示しないがレーザー装置などが用いられる。
【００１２】
図１に示すように、光ファイバ１０の先端部には、キャップ１１が設けられる。キャップ１１に覆われた光ファイバ１０の先端部は、光ファイバ１０の保護層が除去されており、素線１５が露出した状態となっている。この部分に、光ファイバ１０を軸方向に伝播した光が周方向に出射される照射用溝３０が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、光ファイバ１０は、繊維状のコア２０の外周にクラッド２１がコア２０を覆うように設けられた素線１５を有し、さらにその外周に保護層２２が設けられて形成されている。コア２０は、誘電体材料の石英ガラス、多成分ガラスやプラスチック等によって形成されている。クラッド２１は、誘電体材料の石英ガラス、多成分ガラス、シリコーン、フッ素含有ポリマー、プラスチック等によって形成されている。コア２０は円筒形であり、クラッド２１はコア２０と同心円状である。また、保護層２２は、樹脂材により形成されている。ただし、光ファイバ１０は、その他の材料により形成されていてもよい。なお、本図以降において、図中左側が基端側、図中右側が先端側であるものとする。コア２０は、クラッド２１より屈折率が大きい。それによって、光はクラッド２１の境界面で全反射し、コア２０内に閉じ込められた状態で伝搬する。
【００１４】
キャップ１１は、光を透過するガラス等の材料によって形成されている。また、キャップ１１と光ファイバ１０の素線１５の間の空間は、空気層となっている。これにより、光ファイバ１０のコア２０を軸方向に伝播された光が、照射用溝３０で屈折及び反射し、周方向に向きを変えてキャップを介し外部に出射される。ただし、空気層以外にも、屈折率が異なるものとして、窒素や希ガスなどの充填、もしくはシリコンオイルのような流動体を、キャップ１１と光ファイバ１０の素線１５との間の空間に配置することができる。
【００１５】
照射用溝３０の形状について詳細に説明する。照射用溝３０は、素線１５の周方向全周に渡り、クラッド２１を貫通しコア２０に達するように形成されている。図３に示すように、照射用溝３０の断面形状は、直線部分や角部を有しない連続的な曲線によって形成されている。照射用溝３０には、素線１５の軸方向に向かう合う両側の側部３１，３１と、溝の底部３２とが、連続的な形状を有して形成されている。
【００１６】
照射用溝３０の開口入口を形成する両側の縁部分には、素線１５の外周面１５ａから外周側に盛り上がった縁凸状部３０ａが形成されている。本明細書では、縁凸状部３０ａの最も高い位置を、照射用溝３０の縁部３０ｂであるものとする。照射用溝３０の縁部３０ｂから底部３２側に向かって、側部３１が曲線状に形成されている。この側部３１は、照射用溝３０の縁部３０ｂと底部３２の最深点とを結んだ線（図中破線で示す）よりも、照射用溝３０の内側に向かって膨らむ形状の張出部３１ａを有している。張出部３１ａは、照射用溝３０の縁部３０ｂと底部３２の最深点とを結んだ線から、最大で図中に示すｈの大きさで突出している。また、張出部３１ａは、縁凸状部３０ａから底部３２までを連続的につないでいる。
【００１７】
照射用溝３０は、張出部３１ａの下部に変曲点３１ｂを有する。照射用溝３０の変曲点３１ｂより上部は、曲率半径を規定する中心位置が、照射用溝３０の表面の内側に存在するが、照射用溝３０の変曲点３１ｂより下部は、曲率半径を規定する中心位置が、照射用溝３０の表面の外側に存在する。本明細書では、照射用溝３０の変曲点３１ｂより上部を側部３１とし、照射用溝３０の変曲点３１ｂより下部を底部３２とする。照射用溝３０の底部３２は、両側の側部３１間を連続的につなぐ湾曲状に形成されており、具体的には断面Ｕ字状の形状を有している。
【００１８】
このような形状を有する照射用溝３０は、断面形状において直線部分及び角部を有するＶ字状の溝に比べて、より広い範囲に光を照射することができる。図４では、光の出射方向を模式的に表している。図４（ａ）は、Ｖ字状に形成された照射用溝７０の断面形状である。この照射用溝７０は、断面形状が直線状である２つの側部７１，７１が、底部で突き合わされた形状に形成されている。この場合、光はほぼ同じ方向に屈折、反射するので、コア２０の径方向に向かってほとんど広がり無く出射される。
【００１９】
これに対し、図４（ｂ）は、本実施形態の照射用溝３０の形状である。この場合、側部３１が湾曲した張出部３１ａを有していることにより、光は、到達した位置により異なる角度で屈折、反射するので、より広い角度に向かって光が出射される。また、照射用溝３０の縁部分が縁凸状部３０ａとなっていることも、光の出射角度を広げる効果を生じる。さらに、底部３２が湾曲状となっていることも、光の出射角度を広げる効果を生じる。
【００２０】
これらの効果により、照射用溝３０からの光は、Ｖ字状の照射用溝７０の場合よりも、より広い範囲に照射される。これによって、照射物の広い範囲に対して一度に光の照射を行うことができ、治療時間の短縮を図ることができる。また、照射される光のエネルギー密度のピーク値を小さくすることができ、より均一な光の照射を行うことができるので、治療の容易化を図ることができる。
【００２１】
照射用溝３０は、レーザー光を素線１５に照射することにより形成される。照射用溝３０を形成する際には、予め光ファイバ１０の先端部において保護層２２を除去しておく。次に、光ファイバ１０を製造装置に固定し、光ファイバ１０を、その軸を中心として回転させながら、外周面にレーザー光を照射し、素線１５のクラッド２１及びコア２０の表面を溶融、蒸散させることにより、照射用溝３０を形成する。このように、レーザー光の照射によって照射用溝３０を形成することで、曲面形状を容易に形成することができる。
【００２２】
図５に示すように、素線１５の外周面１５ａであって照射用溝３０を挟んだ照射用溝３０の周囲両端と、照射用溝３０の最深部３４の周囲には、それぞれ表面が粗い粗部３３が形成されている。つまり、最深部３４には粗部３３がなく、軸方向において最深部３４から遠ざかって行くにしたがって、粗部３３の領域、粗部３３がない領域、粗部３３の領域というように、粗部３３の領域と粗部３３がない領域とが順番に形成される。粗部３３は、表面の微小な凹凸によって形成されており、その凹凸の大きさは、少なくとも光ファイバ１０を伝播する光の波長よりも大きい。このため、光ファイバ１０の軸方向に伝播される光の一部が、粗部３３で乱反射し、光ファイバ１０の径方向に出射される。粗部３３から出射される光は、乱反射によって様々な方向を向いているので、照射用溝３０から出射される光と共に、広範囲に渡る照射光の一部とすることができる。また、図５では、照射用溝３０の最深部３４には粗部３３がなく、その周囲に粗部３３が形成されているが、最深部３４に粗部３３が形成されていてもよい。
【００２３】
粗部３３は、素線１５にレーザー光を照射することにより照射用溝３０を形成する過程で、溶融した素線１５の材料が飛散することなどによって形成される。ただし、形成方法はこれに限られず、照射用溝３０を形成した後に、素線１５の表面に対し粗面加工するなどの方法であってもよい。
【００２４】
次に、照射用溝の第１変形例について説明する。図６に示すように、本変形例の照射用溝３５は、素線１５の軸方向と直交する面に対して傾斜状となるように形成されている。このため、両側の側部３６は、それぞれ周方向に沿って形状が変化するが、いずれも張出部３６ａを有する径状に形成されている。このような形状は、照射用溝３５の形成時に、レーザー光の入射角度に対して素線１５を傾斜させることで、形成することができる。
【００２５】
このように、照射用溝３５を素線１５の軸方向と直交する面に対して傾斜状となるように形成することで、照射用溝３５の軸方向における幅を大きくすることができる。これによって、より広い範囲に光を照射することができる。
【００２６】
次に、照射用溝の第２変形例について説明する。図７に示すように、本変形例の照射用溝４０は、側部４１に張出部４１ａを有している点ではこれまでと同様であるが、底部４２に、周方向に沿う螺旋状の溝４２ａが形成されている。溝４２ａは、底部４２の最深部に形成されている。このような形状は、照射用溝４０の形成時に、コア２０を加熱して軟化させ、捻ることによって形成することができる。
【００２７】
このように、照射用溝４０の底部４２に溝４２ａを形成することで、底部４２においてより多くの光を径方向に出射させることができ、また、溝４２ａは螺旋状であることから、底部４２の軸方向に複数の凹凸が形成されるため、広い幅で光を出射させることができる。これにより、照射用溝４０の側部４１から出射される光と合わせて、径方向に照射される光の量を大きく、かつ、幅広とすることができる。なお、本変形例では、溝４２ａは螺旋状としたが、軸方向に沿って複数の溝を形成するようにしてもよい。
【００２８】
次に、照射用溝の第３変形例について説明する。図８に示すように、本変形例の照射用溝４５は、一方の側部４６と他方の側部４７とで形状が異なっている。一方の側部４６は、張出部４６ａの突出高さがｈ１であり、他方の側部４７は、張出部４７ａの突出高さがｈ２である。ｈ１＜ｈ２であり、側部４７の方がより大きく突出する張出部４７ａを有している。このとき、一方の張出部４６ａの曲率半径は、他方の張出部４７ａの曲率半径よりも小さい。
【００２９】
このように、照射用溝４５が、異なる曲率半径の曲面によって形成される側部４６，４７を有することにより、照射用溝４５の基端側と先端側とで、それぞれ光のエネルギー密度を異ならせることができる。本変形例では、先端側の側部４７の方が、曲率半径が大きいため、より広範囲に光が出射される。一方、基端側の側部４６の方が、曲率半径が小さいため、狭い範囲に光が出射される。結果的に、照射用溝４５の先端側では、照射される光のエネルギー密度が低く、照射用溝４５の基端側では、照射される光のエネルギー密度が高くなる。このように先端側と基端側とで光のエネルギー密度が異なる照射光は、照射物の状態などにより必要に応じて用いることができる。また、本変形例とは逆に、基端側の側部４６の曲率半径を大きく、先端側の側部４７の曲率半径を小さくしてもよい。
【００３０】
次に、照射用溝の第４変形例について説明する。これまで説明した照射用溝は、いずれも素線１５に１つが設けられていたが、素線１５の軸方向に沿って複数の照射用溝を形成してもよい。図９に示すように、本変形例では、素線１５の軸方向に沿って２つの照射用溝５０，５５が形成されている。基端側に配置される照射用溝５０の溝幅に比べて、先端側に配置される照射用溝５５は、溝幅が小さくなるように形成されている。なお、溝深さはいずれも同じである。また、各照射用溝５０，５５間には、クラッド２１が配置される。
【００３１】
照射用溝５０，５５は、溝幅が大きいほど、より広い範囲に光を出射することができる。また、照射用溝５０，５５は、張出部５１ａ，５６ａの曲率半径が大きいほど、より広い範囲に光を出射することができる。また、照射用溝５０，５５は、溝深さが大きいほど、より多くの光を径方向に出射することができる。このため、溝幅が大きい基端側の照射用溝５０は、先端側の照射用溝５５よりもより広い範囲に光を出射することができる。一方、溝幅が小さい先端側の照射用溝５５は、狭い範囲に光を出射するが、その分、出射する光のエネルギー密度は大きくなる。
【００３２】
素線１５に複数の照射用溝５０，５５を設けた場合、基端側の照射用溝５０によって、素線１５の軸方向に入射する光の一部は出射され、それよりも先端側の照射用溝５５の位置では、光の強度がその分、減衰して弱くなっている。本変形例では、照射用溝５５の溝幅を照射用溝５０よりも狭くすることにより、光のエネルギー密度が基端側の照射用溝５５から出射される光のエネルギー密度と同等となるように溝幅を調整している。これによって、より広い範囲に均一な光を照射することができる。
【００３３】
本変形例では溝幅の異なる照射用溝５０，５５を設けたが、照射用溝の溝幅や溝深さ、または張出部の曲率半径を調整することで、複数の照射用溝を設けた場合に、軸方向の広い範囲で均一な照射光を得ることもできるし、軸方向に強度の異なる照射光を得ることもできる。
【００３４】
次に、照射用溝の第５変形例について説明する。本変形例でも、図１０に示すように、複数の照射用溝６０を軸方向に沿って配置している。これらの照射用溝６０は、いずれも同じ形状を有するように形成されている。一方、照射用溝６０の間隔は、基端側で広く、先端側で狭くなるように配置している。
【００３５】
前述のように、基端側から入射する光は、照射用溝６０で径方向に出射されることにより、その分、減衰するので、先端側ほど光の強度が弱くなる。本変形例では、先端側ほど照射用溝６０の間隔を小さくしていることにより、光の強度が弱い先端側においては、隣り合う照射用溝６０からの光が互いに重なり合うように配置している。これにより、軸方向に沿って広い範囲で均一な照射光を得ることができる。
【００３６】
なお、このように照射用溝６０の間隔を異ならせる場合において、本変形例のように光が軸方向に沿って均一になるように配置することもできるし、光が軸方向に沿って強度が異なるように配置することもできる。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係る光ファイバ１０は、治療のために照射される光を伝播させる長尺状の素線１５を有し、素線１５は、中心部のコアと該コアを覆うクラッドを有すると共に、周方向に沿う照射用溝３０を有し、照射用溝３０は、前記素線のクラッドからコアに達すると共に、素線１５の軸方向両側の側部３１と底部３２とを有し、側部３１は、照射用溝３０の内側に向かって膨らむ形状の張出部３１ａを有する。これにより、コア２０の軸方向に入射した光が、張出部３１ａによって広い角度範囲に出射されるので、照射用溝３０から広範囲に光を照射することができる。
【００３８】
また、底部３２は、両側の側部３１間を連続的につなぐ湾曲状に形成されるようにすれば、底部３２からの出射光にも広い角度範囲を持たせることができる。
【００３９】
照射用溝３０の縁部分には、素線１５の周面より盛り上がった縁凸状部３０ａが形成されるようにすれば、縁凸状部３０ａの部分によって光の出射角度をより広範囲化することができる。
【００４０】
照射用溝３０は、素線１５の軸方向と直交する断面形状において、張出部３１ａの下部に変曲点３１ｂを有するようにすれば、照射用溝３０の開口側と張出部３１ａとしつつ、底部３２をＵ字状の湾曲形状とすることができ、照射用溝３０を、光を広範囲に照射するための形状とすることができる。
【００４１】
照射用溝３５は、素線１５の軸方向と直交する面に対して傾斜状に形成されるようにすれば、照射用溝３５の軸方向幅を大きくすることで、より広範囲に光を照射することができる。
【００４２】
底部４２は、周方向に沿う複数または螺旋状の溝４２ａを有するようにすれば、底部４２においてより多くの光を出射し、かつ、より広範囲に光を照射することができる。
【００４３】
照射用溝５０，５５は、素線１５の軸方向に沿って複数が形成され、複数の照射用溝５０，５５の間には、クラッド２１が配置されるようにすれば、より広い領域に対して光を照射でき、また、各照射用溝の溝幅やピッチなどのパラメータを変化させることで、光の照射状態を様々にコントロールすることができる。
【００４４】
照射用溝３０及び該照射用溝３０の周囲部を含む領域のいずれかの範囲に、照射される光の波長より大きい凹凸を有する表面による粗部３３が形成されるようにすれば、粗部３３で乱反射した光を出射させることができ、より広い範囲に光を照射することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、図２に示すように素線１５の先端面はクラッド２１によって形成されており、光は先端面から照射されないようになっているが、素線１５の先端面にクラッドを切り欠いた部分を形成し、先端面からも光を照射可能としてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０    光ファイバ
１１    キャップ
１５    素線
２０    コア
２０ａ  外周面
２１    クラッド
２２    保護層
３０    照射用溝
３０ａ  縁凸状部
３０ｂ  縁部
３１    側部
３１ａ  張出部
３１ｂ  変曲点
３２    底部
３３    粗部
【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】
2016174660.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016174660.tif 000011
【図１０】
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