(57)【要約】【課題】素子単価が比較的安価である反面、集光性が悪いＬＥＤと、集光性に優れるが素子単価が高く、エネルギー密度が高いために安全面で問題があり、医療用照明で必要とされる白色光を出すことが困難なＬＤとの両者の問題点を解決することができ、両者のメリットを融合させた光源装置を提供すること。【解決手段】照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するφ２〜５ｍｍのバンドルファイバーと、紫色ＬＤ光源と、該紫色ＬＤ光源から紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーとを備え、前記バンドルファイバーの出射側の中心に、紫色ＬＤ光を導光するコア径φ１００〜２００μｍの単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュール構造を有するＰＤＤ用光源装置とする。単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールの出射側には液体ライトガイドを装着することができる。【選択図】図２
2017119072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用光源と、該照明用光源から照明用の光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、半導体レーザー（ＬＤ）光源と、該ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーと、を備え、
前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
照明用光源が照明用白色光源であり、照明用の光が照明用の白色光であり、ＬＤ光源が紫色ＬＤ光源であり、ＬＤ光源から導光するＬＤ光が、光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光であり、医療用途に用いられることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
照明用光源が照明用白色光源であり、照明用の光が照明用の白色光であり、ＬＤ光源が、紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源であり、ＬＤ光源から導光するＬＤ光が、光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光、又は光線力学的療法（ＰＤＴ）用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光であり、医療用途に用いられることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーが、開口数が０．３５〜０．５５と大きいファイバーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の光源装置。
【請求項５】
照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、紫色半導体レーザー（ＬＤ）光源、並びに、赤色半導体レーザー（ＬＤ）光源及び／又は緑色半導体レーザー（ＬＤ）光源と、該紫色ＬＤ光源、並びに、赤色ＬＤ光源及び／又は緑色ＬＤ光源から光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光、並びに、光線力学的療法（ＰＤＴ）用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーと、を備え、
前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口、並びに、ＰＤＴ用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光するための単芯ファイバーの出射口が配置された３又は４分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有し、医療用途に用いられることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
照明用白色光源が、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）又はキセノンランプであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか記載の光源装置。
【請求項７】
ＬＤ光用の単芯ファイバーが、コア径φ１００〜２００μｍのファイバーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の光源装置。
【請求項８】
単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造の被照射物側の端部に液体ライトガイドが装着されていることを特徴とする請求項１〜３及び５〜７のいずれか記載の光源装置。
【請求項９】
液体ライトガイドが、導光径φ３〜５ｍｍの液体ライトガイドであることを特徴とする請求項８記載の光源装置。
【請求項１０】
バンドルファイバーが、バンドル径φ２〜５ｍｍのバンドルファイバーであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の光源装置。
【請求項１１】
単芯ファイバー／光学ロッド混合モジュール構造が、光学ロッドの中心から側面にかけて貫通させた細径の穴にＬＤ光を導光した光ファイバーを通した構造であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用の白色光を導光するバンドルファイバーの出射側の中心に、紫色等の半導体レーザー（laser diode；ＬＤ）光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュール構造を有する医療用等の光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光線力学的療法（以下「ＰＤＴ」ともいう）は、光増感剤を投与し、患部に集積させ、光励起により生成される一重項酸素をはじめとする活性酸素種の殺細胞性を利用した治療法である。この光線力学的療法は、非侵襲的かつ治療痕が残りにくい治療法であるため、近年注目を集めている。また、光増感剤として用いられているものの多くはテトラピロールと呼ばれる構造を持ち、波長４００ｎｍ付近に特徴的に高い吸光度を示す吸光スペクトルのピークや、波長６００〜７００ｎｍ付近に吸光スペクトルのピークをもち、腫瘍組織や新生血管へ特異的に集積することが知られている。光増感剤の吸光スペクトルのピークに対応する光を励起光として、腫瘍組織や新生血管に集積した光増感剤に照射することで生ずる一重項酸素が腫瘍組織や新生血管の細胞を変性・壊死させることができると考えられており、４００ｎｍ付近の短波長の光照射により、にきび等の皮膚表面の疾患の治療が、６００〜７００ｎｍ付近の比較的組織深達性が良い長波長の光照射により、がん治療等が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、光増感物質を疾患組織に集積させ、励起光を照射することによって蛍光発光させ、これを観察することにより、疾病の有無及び患部を特定する診断法として、光線力学的診断法（Photodynamic diagnosis：以下「ＰＤＤ」ともいう）が開発されている。例えば、５−アミノレブリン酸（以下「５−ＡＬＡ」ともいう）は、動物や植物や菌類に広く存在する色素生合成経路の中間体として知られており、通常５−ＡＬＡシンセターゼにより、スクシニルＣｏＡとグリシンとから生合成される。５−ＡＬＡ自体には光感受性はないが、細胞内でヘム生合成経路の一連の酵素群によりＰｐＩＸに代謝され腫瘍組織や新生血管に蓄積することが知られている。かかるＰｐＩＸは４１０ｎｍ付近の励起光を受けると、６３６ｎｍ付近にピークを有する赤色蛍光を発することから、ＰＤＤによる腫瘍の診断に用いることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
その他、可視領域で発光強度が波長が短くなるのに伴って徐々に低下する黒体輻射光に、治療に有効な波長の発光スペクトルを重畳した光線を照射し得る生体用光線照射装置（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−００１３０７号公報
【特許文献２】特許第５４６７６３２号公報
【特許文献３】特開平１０−１６５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）光はＬＤ光などと比べて集光性が劣ることから、白色ＬＥＤ光及び紫色ＬＥＤ光の両者で十分な光量を得ることができず、導光径φ２〜３ｍｍの液体ライトガイドを用いる硬性内視鏡の先端までの導光効率はＬＥＤ光源の接続ポートの出力に対して７〜８％と極めて悪く、両者の光量の増大が望まれている。一方、ＬＤ光は集光性に優れ数ワット〜１０Ｗの光出力をコア径１００〜２００μｍの細径ファイバーで高効率導光できるメリットがあるが、ＬＥＤと比較して素子単価が高い上に、細径ファイバーのまま高出力のＬＤ光を導光するとエネルギー密度が高いことから安全面での問題がある。また、ＬＤでは可視光全域にわたる広範囲なスペクトルを有することが必要とされる医療用照明用の白色光を出すことは困難である。
【０００７】
本発明の課題は、素子単価が比較的安価である反面、集光性が悪いＬＥＤと、集光性に優れるが素子単価が高く、エネルギー密度が高いために安全面で問題があり、医療用照明で必要とされる白色光を出すことが困難なＬＤとの両者の問題点を解決することができ、両者のメリットを融合させた光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、開腹、開胸、開頭手術や腹腔鏡下の診断や手術などの際に照明光とＰＤＤ用（蛍光診断用）励起光としての紫色光を切替照射あるいは混合照射するために白色ＬＥＤ光と発光波長４１０ｎｍ付近の紫色ＬＥＤ光を混合してφ５ｍｍのバンドル径で出射する混合モジュールを用い、導光径φ５ｍｍの液体ライトガイドに導光する２色ＬＥＤ光源を開発してきた。導光径φ５ｍｍの液体ライトガイドを用いる場合は８０％前後の導光効率が得られるが、φ３ｍｍの液体ライトガイドを用いた場合は導光径の面積比に応じた結合損失により、３０％弱の導光効率になってしまう問題がある（図１参照）。
【０００９】
そこで、照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバーの出射側の中心に、ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュール構造を有する光源装置を用い、ＰＤＤ用の紫色光はＬＤからコア径φ１００〜２００μｍのファイバーで導光し、照明用の白色光は白色ＬＥＤ光をバンドルファイバーで導光する構造とした（図２参照）。
【００１０】
その結果、混合モジュールの導光面積の大半を白色ＬＥＤ光の導光に用いることができるため、白色ＬＥＤの光出力を２倍弱に上昇させることができ、紫色ＬＤ光は導光径φ３ｍｍの液体ライトガイドを用いたときでも結合損失が増えることはなくなる。結果としてＰＤＤ用紫色光と照明用白色光の両者とも必要十分なパワーを供給することが可能となった。
【００１１】
また、硬性内視鏡に接続する際に導光径φ２〜３ｍｍの液体ライトガイドを接続する際には白色ＬＥＤ光の導光効率は導光径の２乗に反比例して低下するが、蛍光励起用の紫色ＬＤ光の導光効率は低下しない。また、φ２〜５ｍｍと大きな導光径の液体ライトガイドで導光することで、紫色ＬＤ光のエネルギー密度や集光性が低下し、安全性が向上するため、行政上の承認取得のハードルを下げることが可能となる。
【００１２】
本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、以下の事項により特定されるものである。
（１）照明用光源と、該照明用光源から照明用の光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、半導体レーザー（ＬＤ）光源と、該ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーと、を備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有することを特徴とする光源装置。
（２）照明用光源が照明用白色光源であり、照明用の光が照明用の白色光であり、ＬＤ光源が紫色ＬＤ光源であり、ＬＤ光源から導光するＬＤ光が、光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光であり、医療用途に用いられることを特徴とする上記（１）記載の光源装置。
（３）照明用光源が照明用白色光源であり、照明用の光が照明用の白色光であり、ＬＤ光源が、紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源であり、ＬＤ光源から導光するＬＤ光が、光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光、又は光線力学的療法（ＰＤＴ）用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光であり、医療用途に用いられることを特徴とする上記（１）記載の光源装置。
（４）ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーが、開口数が０．３５〜０．５５と大きいファイバーであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の光源装置。
（５）照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、紫色半導体レーザー（ＬＤ）光源、並びに、赤色半導体レーザー（ＬＤ）光源及び／又は緑色半導体レーザー（ＬＤ）光源と、該紫色ＬＤ光源、並びに、赤色ＬＤ光源及び／又は緑色ＬＤ光源から光線力学的診断法（ＰＤＤ）用の紫色ＬＤ光、並びに、光線力学的療法（ＰＤＴ）用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーと、を備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口、並びに、ＰＤＴ用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光するための単芯ファイバーの出射口が配置された３又は４分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有し、医療用途に用いられることを特徴とする光源装置。
（６）照明用白色光源が、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）又はキセノンランプであることを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれか記載の光源装置。
（７）ＬＤ光用の単芯ファイバーが、コア径φ１００〜２００μｍのファイバーであることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか記載の光源装置。
（８）単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造の被照射物側の端部に液体ライトガイドが装着されていることを特徴とする上記（１）〜（３）及び（５）〜（７）のいずれか記載の光源装置。
（９）液体ライトガイドが、導光径φ３〜５ｍｍの液体ライトガイドであることを特徴とする上記（８）記載の光源装置。
（１０）バンドルファイバーが、バンドル径φ２〜５ｍｍのバンドルファイバーであることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれか記載の光源装置。
（１１）単芯ファイバー／光学ロッド混合モジュール構造が、光学ロッドの中心から側面にかけて貫通させた細径の穴にＬＤ光を導光した光ファイバーを通した構造であることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれか記載の光源装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、素子単価が比較的安価である反面、集光性が悪いＬＥＤと、集光性に優れるが素子単価が高く、エネルギー密度が高いために安全面で問題があり、医療用照明で必要とされる白色光を出すことが困難なＬＤとの両者の問題点を解決するとともに、両者のメリットを享受することにより、ＰＤＤ用紫色光と照明用白色光の両者とも必要十分なパワーを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】照明用の白色ＬＥＤ光と発光波長４１０ｎｍ付近の紫色ＬＥＤ光とを混合して、φ５ｍｍのバンドル径の混合モジュールから、導光径φ５ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合と、導光径φ３ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合とを模式的に示す図である。
【図２】照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドル径φ５ｍｍのバンドルファイバーの出射側の中心に、紫色ＬＤ光源から紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールから、導光径φ５ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合と、導光径φ３ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合とを模式的に示す図である。
【図３】キセノンランプ（Ｘｅランプ）、白色ＬＥＤ等の白色光源から照明用の白色光を導光するバンドル径φ５ｍｍのバンドルファイバーの出射側の中心に、紫色ＬＤ光源から紫色ＬＤ光を導光する開口数が大きいファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールから出射する場合を模式的に示す図である。
【図４】照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドル径φ５ｍｍのバンドルファイバーの出射側の中心に、紫色ＬＤ光源、緑色ＬＤ光源、及び赤色ＬＤ光源から紫色ＬＤ光、緑色ＬＤ光、及び赤色ＬＤ光を導光する３つの単芯ファイバーの出射口が配置された４分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールから、導光径φ５ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合と、導光径φ３ｍｍの液体ライトガイドで出射する場合とを模式的に示す図である。
【図５】多成分ガラスバンドルファイバーの出射側端面の中心に１本、あるいは２又は３本の石英ファイバーを側面にかけて通し、側面の外側に出た石英ファイバーの入射側にはＦＣ／ＰＣコネクタを付けた図５ａ）と、石英ロッドの出射側端面の中心から入射端近傍の側面にかけて細径の貫通穴を開け、入射側にＦＣ／ＰＣコネクタをつけた単芯ファイバーを通した図５ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の光源装置として、照明用光源と、該照明用光源から照明用の光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、ＬＤ光源と、該ＬＤ光源からＬＤ光を導光する単芯ファイバーとを備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有する光源装置（以下「タイプＩ光源装置」ということがある）を挙げることができる。上記照明用光源として照明用白色光源を、照明用の光として照明用の白色光を好適に例示することができる。このタイプＩ光源装置は、ＰＤＤやＰＤＴ等の医療装置の他、照明装置、映像装置、画像表示装置等に利用することができる。
【００１６】
また本発明の光源装置として、照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、紫色ＬＤ光源と、該紫色ＬＤ光源から紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーとを備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、紫色ＬＤ光を導光するコア径φ１００〜２００μｍの単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュール構造を有するＰＤＤ用光源装置（以下「タイプII光源装置」ということがある）を挙げることができる。このタイプII光源装置の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュールの出射側には液体ライトガイドも装着することが好ましい。
【００１７】
また本発明の光源装置として、照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源と、該紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源から、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光、又はＰＤＴ用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーとを備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光、又はＰＤＴ用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光を導光するコア径φ１００〜２００μｍの単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有するＰＤＤやＰＤＴ等の医療用光源装置（以下「タイプIII光源装置」ということがある）を挙げることができる。このタイプIII光源装置の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュールの出射側には液体ライトガイドも装着することが好ましい。
【００１８】
また本発明の光源装置として、照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバーと、紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源と、該紫色ＬＤ光源、又は赤色ＬＤ光源若しくは緑色ＬＤ光源から、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光、又はＰＤＴ用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光を導光する開口数が０．３５〜０．５５と大きい単芯ファイバーとを備え、前記バンドルファイバーの出射側の中心に、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光、又はＰＤＴ用の赤色ＬＤ光若しくは緑色ＬＤ光を導光する開口数が０．３５〜０．５５と大きい単芯ファイバーの出射口が配置された２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュール構造を有するＰＤＤやＰＤＴ等の医療用光源装置（以下「タイプIV光源装置」ということがある）を挙げることができる。
【００１９】
このタイプIV光源装置は、バンドルファイバーの出射側の中心に、例えばＰＤＤ用として紫色ＬＤ光用の開口数が大きいファイバーを配置した２分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールを術野に直接照射する光源や手術顕微鏡用の光源に転用することができ、顕微鏡の視野の中心部をＰＤＤ用の紫色ＬＤ光で励起できるようにし、残りのバンドルファイバーは照明用のＸｅランプあるいは白色ＬＥＤなどの照明用白色光を導光できるようにされている（図３参照）。
【００２０】
ここで開口数とは、一般的にはＮＡ（Numerical Aperture）の略語で示され、光ファイバー関連で用いられる場合はファイバーに入射した光が導光部であるコア内で全反射する（反射ロスなく伝搬できる）最大の入射角を示す最大受光角の正弦で定義され、ＮＡが大きいファイバーほど、ランプやＬＥＤ光源のような集光性が悪い光源を効率良く伝送できるため、手術顕微鏡の照明用のキセノンランプ光源などにはＮＡが大きな多成分ガラスファイバーなどが一般的に用いられている。多成分ガラスファイバーのＮＡは０．５８〜０．８７であり、開口角（２θ）は７１〜１２１°である。
【００２１】
ところが多成分ガラスファイバーは波長４００ｎｍ付近の短波長帯域での吸収損失が大きいため紫色ＬＤ光の伝送に適さず、紫色ＬＤ光の伝送には石英ファイバーのような短波長帯域で吸収損失が小さいファイバーを用いる必要がある。石英ファイバーのＮＡは０．２２であり、開口角（２θ）は２５．４゜である。
【００２２】
一方、多成分ガラスファイバーなどのＮＡが大きなファイバーから出力される光の拡がりはＮＡ大きいほどに大きくなるが、一般的な石英ファイバーはＮＡが小さいため多成分ガラスのバンドルファイバーの中心に配置した石英ファイバーから同軸で照射した光は多成分ガラスの照射スポット径と比べて小さいスポット径となってしまうため、Ｇｅをドープした石英ファイバーなどのＮＡが比較的大きなファイバーを用いることで、紫色ＬＤ光の照射スポット径を多成分ガラスファイバーの照射スポット径にできるだけ近づけることができる。Ｇｅドープ石英ファイバーのＮＡは０．３７〜０．５３であり、開口角（２θ）は４３〜６４゜である。
【００２３】
さらに本発明の光源装置として、照明用白色光源と、該照明用白色光源から照明用の白色光を導光するバンドルファイバー又は光学ロッドと、紫色ＬＤ光源、並びに、赤色ＬＤ光源及び／又は緑色ＬＤ光源と、該紫色ＬＤ光源、並びに、赤色ＬＤ光源及び／又は緑色ＬＤ光源からＰＤＤ用の紫色ＬＤ光、並びに、ＰＤＴ用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーと、を備え、前記バンドルファイバー又は光学ロッドの出射側の中心に、ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光を導光する単芯ファイバーの出射口、並びに、ＰＤＴ用の赤色ＬＤ光及び／又は緑色ＬＤ光を導光するための単芯ファイバーの出射口が配置された３又は４分岐の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュール構造を有するＰＤＤ及びＰＤＴの医療用光源装置（以下「タイプＶ光源装置」ということがある）を挙げることができる。このタイプＶ光源装置の単芯ファイバー／バンドルファイバー又は光学ロッド混合モジュールの出射側には液体ライトガイドも装着することが好ましい。
【００２４】
このタイプＶ光源装置をＬＥＤ光源を使用して達成することは困難である。前記図１に示される２色ＬＥＤ光源と同様の構造で、ＰＤＴ用の赤色ＬＥＤ光と緑色ＬＥＤ光を導光する際には先端の光出力で数ワット〜１０Ｗ程度必要となり、ＬＥＤをベースとした光源での実現は極めて困難である。さらに照明用の白色ＬＥＤ光やＰＤＤ用の紫色ＬＥＤ光を追加することは現時点では不可能と言わざるを得ない。ＰＤＤ用の紫色ＬＤ光に加えてＰＤＴ用光源としての機能を追加する場合は、ＰＤＴ用の赤色ＬＤ光や緑色ＬＤ光を導光するためのコア径φ１００〜２００μｍのファイバーを紫色ＬＤ光と同様に出射側のバンドルファイバー又は光学ロッドの中心に配置し、それぞれのＬＤモジュールに接続できるようファイバーを分岐することで対応可能となる（図４参照）。
【００２５】
上記照明用白色光源としては、白色ＬＥＤ又はキセノンランプを挙げることができる。キセノンランプの発光スペクトルは太陽光のスペクトルにきわめて近い性状のため演色性が良いことから、手術用顕微鏡の他、軟性内視鏡、硬性内視鏡などほとんどの医療照明用白色光源として用いることができる。
【００２６】
照明用の白色光を導光するバンドルファイバーは、光ファイバーを束ねて作製したもので、そのバンドル径は通常φ２〜１０ｍｍ、好ましくはφ２〜５ｍｍである。かかるバンドルファイバーの入射口には、多数の白色ＬＥＤ素子を面状に配列しパッケージ化した照明用白色ＬＥＤやキセノンランプが近接配置されている。
【００２７】
照明用の白色光を導光する光学ロッドは、大きい断面のために、光学ファイバーよりも大きな光束を伝達可能であり、その形状としては、断面が矩形、円形や楕円形、円や楕円の両側を切断した形等の柱状物であり、その材質としては、紫外域の透過性に優れる合成石英、ＢＫ７、安価な多成分ガラス等の光学ガラス、サファイア、ＣａＦ２（蛍石）、ＺｎＳｅ（ジンクセレン）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）等の光学結晶、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、チオウレタン樹脂等の光学樹脂を挙げることができる。例えば、φ２〜１０×１５〜３０ｍｍの合成石英製、出射側端面の中心から１０〜２０°の傾斜角で側面に貫通させるφ０．５〜１．２ｍｍのキリ穴加工し、側面及び入射・出射両端面は光学研磨により表面仕上げを施した光学ロッドを好適に例示することができる。
【００２８】
上記のように、ＬＤ光用の単芯ファイバーとしては、コア径φ１００〜２００μｍのファイバーが好ましく、タイプＶ光源装置においては単芯ファイバーが２〜３本束ねられて使用される。かかる単芯ファイバーの入射口には、ＬＤ光源が近接配置されている。
【００２９】
バンドルファイバーの中心に紫色ＬＤ光を導光した単芯ファイバーを通す手法を図５ａ）に、光学ロッドの中心に紫色ＬＤ光を導光した単芯ファイバーを通す手法を図５ｂ）に示す。バンドルファイバーは無数の光ファイバーを束ねた構造となっていることから、バンドルファイバーの入射面の総面積に対して実際に光を通す光ファイバーのコア部の面積を合計した値は５０％前後となり、その結果入射した光の導光効率も５０％前後の値しか得られない。これに対し、光学ガラスあるいは光学結晶などの材料を用いた光学ロッドに出射端（図５ｂ）の下側）の中心から側面にかけて開けた貫通穴に紫色ＬＤ光を導光した単芯ファイバーを光学ロッドの側面側から出射端まで通した構造の光学ロッド混合モジュールを用いることにより、同モジュールの入射端（図５ｂ）の上側）から入射した白色ＬＥＤ光は８０〜９０％程度の導光効率を得ることが可能となり、白色ＬＥＤ光の光量を増加させることが可能となる。
【００３０】
上記タイプIV光源装置を除く、タイプＩ、II、III及びＶの光源装置の単芯ファイバー／バンドルファイバー混合モジュールの出射口には液体ライトガイド、例えば導光径φ３〜５ｍｍの液体ライトガイドを装着することができる。複数の細径ファイバーを束ねた構造のバンドルファイバーはファイバー同士の隙間やクラッドの部分に光を通すことができず、バンドルファイバーの総断面積のうち光を通すことができるコアの総断面積は５０％程度となることから導光効率が悪い上に、繰り返し曲げて使用することにより製品にダメージを与えてしまうことがある。一方、液体ライトガイドは導光径内のすべてを導光に用いることができるため、長さにもよるが８０〜９０％の導光効率が得られる上に、繰り返し曲げて使用しても製品にダメージを与えることがない。しかし、液体ライトガイドはバンドルファイバーと比べて耐久性が劣り、万が一の破損時に中の液体が漏れる可能性があるため、現時点では液漏れしても患部に直接掛かる可能性がない硬性内視鏡用のライトガイドなどの用途に限定される。
【００３１】
本発明の光源装置を構成する白色ＬＥＤ、キセノンランプ、バンドルファイバー、光学ロッド、紫色ＬＤ光源、赤色ＬＤ光源、緑色ＬＤ光源、単芯ファイバー、液体ライトガイド等は市販品を使用することができる。
【００３２】
次に、紫色ＬＤ導光ファイバーを光学ロッドの先端中心から側面にかけて貫通させた穴から挿入する光学ロッド混合方式について、加工が容易なアクリルロッド（φ５×１２０ｍｍ）にφ１ｍｍの貫通穴を開けたモデルで検証した。
白色ＬＥＤ光を導光した液体ライトガイド（コア径φ５ｍｍ）の先に穴加工をしていないアクリルロッド（φ５×１２０ｍｍ）を装着したところ、白色ＬＥＤ光の導光パワーは２．０７Ｗであった。続いてアクリルロッドの先端の中心から側面の先端から約１５ｍｍにかけてφ１ｍｍのファイバー挿入穴を開けて光ファイバーを挿入した状態で白色ＬＥＤ光の導光パワーを計測したところ、１．８８Ｗのパワーが得られ、約９０％の導光効率が得られていることを確認した（バンドルファイバーを用いる混合方式では５０％前後の導光パワーとなる）。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の医療用光源装置は、ＰＤＤやＰＤＴなど医療分野において有用である。
【図１】
2017119072.tif 000003
【図２】
2017119072.tif 000004
【図３】
2017119072.tif 000005
【図４】
2017119072.tif 000006
【図５】
2017119072.tif 000007