JP2008224979A - Optical irradiation fiber and method for manufacturing optical irradiation fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光照射ファイバ及び光照射ファイバの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light irradiation fiber and a method for manufacturing the light irradiation fiber.
従来、光ファイバの出射端から出射された光を先端部で拡散させて出力させる光照射ファイバが知られている(例えば非特許文献1、特許文献1参照)。このような光照射ファイバは、例えば医療分野において、PDT(Photodynamic Therapy)や温熱治療などに用いられている。 Conventionally, there has been known a light irradiation fiber that diffuses light emitted from an emission end of an optical fiber at a tip portion and outputs the diffused light (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). Such a light irradiation fiber is used for PDT (Photodynamic Therapy), thermal therapy, etc. in the medical field, for example.
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の出射方向前方にジルコニア製ボールレンズを配置し、このボールレンズと光ファイバとの中心軸線が一致するように位置決めして固定している。このように構成される光照射ファイバは、光ファイバの出射端から出射された光を、ボールレンズを通して拡散させている。 In the light irradiation fiber described in Patent Document 1, a ball lens made of zirconia is arranged in front of the emission direction of the emission end of the optical fiber, and the ball lens and the optical fiber are positioned and fixed so that the central axes coincide with each other. Yes. The light irradiation fiber configured as described above diffuses the light emitted from the emission end of the optical fiber through the ball lens.
非特許文献1に記載の光照射ファイバは、光ファイバの出射端の出射方向前方に楕円球状の楕円ミラーを配置し、この楕円ミラーと光ファイバとの中心軸線が一致するように位置決めして固定している。このように構成される光照射ファイバは、光ファイバの出射端から出射された光を、楕円ミラーで反射して光照射ファイバの側方に出力している。
しかしながら、特許文献1に記載の光照射ファイバでは、光照射ファイバの側方に光を出力することが困難である。一方、非特許文献1に記載の光照射ファイバでは、光照射ファイバの側方に光を出力することができる。しかしながら、楕円ミラーの中心軸線を光ファイバの中心軸線に一致させる必要があるため、光ファイバに対するミラーの位置決めには高い精度が要求される。その結果、光照射ファイバの歩留まりが低くなるという問題があった。 However, in the light irradiation fiber described in Patent Document 1, it is difficult to output light to the side of the light irradiation fiber. On the other hand, in the light irradiation fiber described in Non-Patent Document 1, light can be output to the side of the light irradiation fiber. However, since the center axis of the elliptical mirror needs to coincide with the center axis of the optical fiber, high accuracy is required for positioning the mirror with respect to the optical fiber. As a result, there is a problem that the yield of the light irradiation fiber is lowered.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、歩留まりの高い光照射ファイバの製造方法及び光照射ファイバを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light irradiation fiber manufacturing method and a light irradiation fiber with a high yield in order to solve the above-described problems.
本発明に係る光照射ファイバの製造方法は、光ファイバの出射端から出力された光を光散乱部により散乱させ、光散乱部を保持している管状部材を通して側方に出力する光照射ファイバを製造する製造方法において、管状部材のファイバ側挿入口から光ファイバの出射端を挿入する光ファイバ挿入工程と、球状のミラーである球ミラーを管状部材のミラー側挿入口から挿入するミラー挿入工程と、管状部材内に光散乱部を充填する光散乱部充填工程と、を備え、光散乱部充填工程は、光ファイバ挿入工程及びミラー配置工程の何れか一方を経た後に実施し、光ファイバ挿入工程及びミラー配置工程のうちの他方を、光散乱部充填工程の後に実施することを特徴とする。 The method of manufacturing a light irradiating fiber according to the present invention includes a light irradiating fiber that scatters light output from an output end of an optical fiber by a light scattering part and outputs the light to a side through a tubular member holding the light scattering part. In the manufacturing method to manufacture, an optical fiber insertion step of inserting the output end of the optical fiber from the fiber side insertion port of the tubular member, and a mirror insertion step of inserting a spherical mirror as a spherical mirror from the mirror side insertion port of the tubular member; A light scattering portion filling step for filling the light scattering portion in the tubular member, and the light scattering portion filling step is performed after passing through either the optical fiber insertion step or the mirror arrangement step, and the optical fiber insertion step. And the other of the mirror arrangement steps is performed after the light scattering portion filling step.
本発明に係る光照射ファイバの製造方法では、管状部材のファイバ側挿入口から光ファイバの出射端が挿入され、ミラー側挿入口から球ミラーが挿入されており、それらの間に光散乱部が充填されている光照射ファイバを製造することができる。そして、光ファイバの出射端から出射された光は、光散乱部により散乱されると共に、光散乱部を通過した光は球ミラーで反射されることで、光照射ファイバの側方に確実に光を出力することができる。そして、光ファイバの出射端から出力され光散乱部を通過した光を更に反射させるミラーを球状としているため、光ファイバに対する球ミラーの位置にかかわらず、球ミラーで反射される光の反射角度が殆ど変わらない。従って、球ミラーを光ファイバに対して高精度に位置決めしなくても、上記製造方法で製造される光照射ファイバから側方に出力される光の強度の同一性が保たれる。このように、球ミラー挿入側での位置合わせが不要であるため、歩留まりを高くすることができる。 In the method of manufacturing a light irradiation fiber according to the present invention, the exit end of the optical fiber is inserted from the fiber side insertion port of the tubular member, and the spherical mirror is inserted from the mirror side insertion port, and the light scattering portion is between them. Filled light-irradiating fibers can be manufactured. The light emitted from the output end of the optical fiber is scattered by the light scattering portion, and the light that has passed through the light scattering portion is reflected by the spherical mirror, so that the light is reliably emitted to the side of the light irradiation fiber. Can be output. Since the mirror that further reflects the light output from the output end of the optical fiber and that has passed through the light scattering portion is spherical, the reflection angle of the light reflected by the spherical mirror is independent of the position of the spherical mirror with respect to the optical fiber. Almost unchanged. Therefore, even if the spherical mirror is not positioned with high accuracy with respect to the optical fiber, the same intensity of light output from the light irradiation fiber manufactured by the above manufacturing method can be maintained. Thus, since the alignment at the side of the ball mirror insertion is unnecessary, the yield can be increased.
また、上記光散乱部充填工程では、光ファイバ挿入工程により光ファイバが挿入された管状部材内にミラー側挿入口から光散乱部を充填し、ミラー挿入工程では、光散乱充填工程により光散乱部が充填された管状部材に球ミラーを挿入することが好ましい。また、上記光散乱部充填工程では、球ミラー挿入工程により球ミラーが挿入された管状部材内にファイバ挿入口から光散乱部を充填し、光ファイバ挿入工程では、光散乱部充填工程により光散乱部が充填された管状部材内に光ファイバを挿入することが好ましい。 In the light scattering portion filling step, the light scattering portion is filled from the mirror side insertion port into the tubular member into which the optical fiber has been inserted by the optical fiber insertion step. In the mirror insertion step, the light scattering portion is filled by the light scattering filling step. It is preferable to insert a sphere mirror into a tubular member filled with. In the light scattering portion filling step, the light scattering portion is filled from the fiber insertion port into the tubular member into which the spherical mirror is inserted by the spherical mirror insertion step, and in the optical fiber insertion step, the light scattering portion is filled by the light scattering portion filling step. It is preferable to insert the optical fiber into the tubular member filled with the portion.
また、上記光散乱部は、出射端から出射される光を散乱させる散乱体が媒質に分散されて構成されており、散乱体の濃度は、光散乱部の一端から他端に向けて高くなっており、光散乱部充填工程では、一端がファイバ側挿入口側に位置し、他端がミラー側挿入口側に位置するように、光散乱部を充填することが好ましい。このような構成を採用した場合、光ファイバの出射端から出射される光は光散乱部内を伝播しながら減衰するが、光散乱部の光の散乱効率は球ミラー側に向かうほど大きくなるため、長手方向に沿って略均一な強度で光を出力することができる。 In addition, the light scattering portion is configured by dispersing a scatterer that scatters light emitted from the emission end in a medium, and the concentration of the scatterer increases from one end to the other end of the light scattering portion. In the light scattering portion filling step, it is preferable to fill the light scattering portion so that one end is located on the fiber side insertion port side and the other end is located on the mirror side insertion port side. When such a configuration is adopted, the light emitted from the exit end of the optical fiber attenuates while propagating through the light scattering portion, but the light scattering efficiency of the light scattering portion increases toward the spherical mirror side, Light can be output with substantially uniform intensity along the longitudinal direction.
また、光散乱部で散乱された光を遮蔽する金属材で管状部材の管状の内面又は外面の一部を覆う金属材覆い工程を更に備えることが好ましい。このような構成を採用した場合、光散乱部で散乱された光及び球ミラーで反射された光は、金属材により遮蔽され、金属材で覆われていない部分から外部に出力されため、光照射ファイバから出力される光に、指向性をもたせることができる。 Moreover, it is preferable to further include a metal material covering step of covering a part of the tubular inner surface or outer surface of the tubular member with a metal material that shields light scattered by the light scattering portion. When such a configuration is adopted, the light scattered by the light scattering portion and the light reflected by the spherical mirror are shielded by the metal material and output to the outside from the portion not covered by the metal material. The light output from the fiber can have directivity.
本発明に係る光照射ファイバの製造方法では、光ファイバと、光ファイバの出射端側に設けられると共に、光ファイバの出射端から出射される光を散乱させる光散乱部と、光ファイバの出射端及び光散乱部を内側に保持すると共に、光散乱部によって散乱された光を通す管状部材と、球状のミラーであって、光散乱部に対して光ファイバと反対側に配置されると共に、管状部材に保持される球ミラーと、を備えることを特徴とする。 In the method of manufacturing a light irradiation fiber according to the present invention, an optical fiber, a light scattering portion that is provided on the output end side of the optical fiber, scatters light emitted from the output end of the optical fiber, and an output end of the optical fiber And a tubular member that holds the light scattering portion on the inside and allows the light scattered by the light scattering portion to pass through, and a spherical mirror that is disposed on the opposite side of the optical fiber with respect to the light scattering portion, and is tubular And a spherical mirror held by the member.
本発明に係る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、光散乱部により散乱されると共に、光散乱部を通過した光は球ミラーで反射されることで、光照射ファイバの側方に確実に光を出力することができる。更に、光ファイバの出射端から出射された光を光照射ファイバの側方に反射するミラーを球状とすることで、この球ミラーを管状部材に挿入する際に光ファイバに対して位置合わせしなくても、光ファイバから出射される光の反射角度が殆ど変わらなくなるため、球ミラーを光ファイバに対して高精度に位置決めする必要がなくなり、歩留まりを高くすることができる。 In the light irradiation fiber according to the present invention, the light emitted from the emission end of the optical fiber is scattered by the light scattering portion, and the light that has passed through the light scattering portion is reflected by the spherical mirror, so that the light irradiation fiber Light can be reliably output to the side of the. Furthermore, the mirror that reflects the light emitted from the exit end of the optical fiber to the side of the light irradiating fiber is made spherical so that the spherical mirror is not aligned with the optical fiber when inserted into the tubular member. However, since the reflection angle of the light emitted from the optical fiber hardly changes, it is not necessary to position the spherical mirror with respect to the optical fiber with high accuracy, and the yield can be increased.
また、上記光散乱部は、出射端から出力される光を散乱させる散乱体が媒質に分散されて構成されており、散乱体の濃度は、光ファイバ側から球ミラー側に向けて高くなっていることが好ましい。このような構成を採用した場合、光ファイバの出射端から出射される光は光散乱部内を伝播しながら減衰するが、光散乱部の光の散乱効率は球ミラー側に向かうほど大きくなるため、長手方向に沿って略均一な強度で光を出力することができる。 In addition, the light scattering unit is configured such that a scatterer that scatters light output from the emission end is dispersed in a medium, and the concentration of the scatterer increases from the optical fiber side toward the spherical mirror side. Preferably it is. When such a configuration is adopted, the light emitted from the exit end of the optical fiber attenuates while propagating through the light scattering portion, but the light scattering efficiency of the light scattering portion increases toward the spherical mirror side, Light can be output with substantially uniform intensity along the longitudinal direction.
また、上記管状部材の管壁のうち光ファイバの出射端と球ミラーとの間における管壁の内面又は外面の一部が、光散乱部によって散乱された光を遮蔽する金属材で覆われていることが好ましい。このような構成を採用した場合、光散乱部で散乱された光及び球ミラーで反射された光は、金属材により遮蔽され、金属材で覆われていない部分から外部に出力されため、光照射ファイバから出力される光に、指向性をもたせることができる。 In addition, a part of the inner surface or outer surface of the tube wall between the emission end of the optical fiber and the spherical mirror among the tube wall of the tubular member is covered with a metal material that shields light scattered by the light scattering portion. Preferably it is. When such a configuration is adopted, the light scattered by the light scattering portion and the light reflected by the spherical mirror are shielded by the metal material and output to the outside from the portion not covered by the metal material. The light output from the fiber can have directivity.
本発明によれば、歩留まりの高い光照射ファイバの製造方法及び光照射ファイバを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and light irradiation fiber of a light irradiation fiber with a high yield can be provided.
以下、図面を参照して本発明に係る光照射ファイバ及び光照射ファイバの製造方法について説明する。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。 Hereinafter, a light irradiation fiber and a method for manufacturing the light irradiation fiber according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements, and duplicate descriptions are omitted. Further, the dimensional ratios in the figure do not necessarily match those in the description.
(第1の実施形態) (First embodiment)
図1は、第1の実施形態に係る光照射ファイバ1を示す側断面図である。図2は、図1のII−II線断面図である。図1に示すように、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(不図示)に照射し、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に好適に利用されるものである。図1に示すように、光照射ファイバ1は、光ファイバ2と、光ファイバ2の出射端2aがファイバ側挿入口3dから挿入されるチューブ(管状部材)3と、チューブ3内に充填される光散乱部としての光散乱媒体4と、チューブ3のミラー側挿入口3eから挿入される球ミラー5とを有する。なお、図1では後述するように、ミラー側挿入口3eは閉じられた状態を示している。
FIG. 1 is a side sectional view showing a light irradiation fiber 1 according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 1, the light irradiating fiber 1 irradiates a diseased part (not shown) in the body with high-power (high output) light having a wavelength that is absorbed by a living cell or the like, thereby necrotizing cells in the diseased part. Therefore, it can be suitably used for hyperthermia treatment. As shown in FIG. 1, the light irradiation fiber 1 is filled in the
光ファイバ2は、体外から体内の患部近傍まで光を伝播させるためのものであり、入射端(不図示)から入射された光Lを、光ファイバ2内を伝播させて、出射端2bから出射する。光ファイバ2は、シリカコアファイバ及びプラスチッククラッドにより構成されている。光ファイバ2の直径d1としては、0.8mmが例示される。
The
チューブ3は、出射端2bから出射される光Lに対して透過性を有する。チューブ3は、熱を加えると収縮する材質により形成されており、中間部に位置する細長筒状のパイプ部3aと、パイプ部3aにおいて光ファイバ2が配置される側に設けられており熱収縮する筒状の熱収縮部3bと、パイプ部3aにおいて球ミラー5が配置される側に設けられており外周面のミラー側挿入口3e側に設けられて熱収縮する筒状の熱収縮部3cとにより構成されている。
The
パイプ部3aの内径d2は、光ファイバ2の直径d1より大きい内径d2を有し、パイプ部3aの内径d2としては、1.0mmが例示される。また、パイプ部3aの長さlとしては、200mm以上が例示される。
The inner diameter d2 of the
また、パイプ部3aの内周面には、図1及び図2に示すように、金属箔8が配設されている。金属箔8の外周面における周方向の長さは、パイプ部3aの内周面における周方向の長さより短ければ良く、金属箔8の長手方向の長さは、パイプ部3a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8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、パイプ部3aの外周面の一部が金属箔8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8で覆われていない領域から所定の照射角度θの範囲においてシリカ微粒子6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。なお、金属箔8は必ずしもパイプ部3aの内周面に配設する必要は無く、図3に示すように、パイプ部3aの外周面に配設しても良い。
Moreover, as shown in FIGS. 1 and 2, a
熱収縮部3bは、光ファイバ2の出射端2aが挿入されるチューブ3のファイバ側挿入口3dを気密に封止すると共に、光ファイバ2の出射端2aがパイプ部3a内に収められた状態で固定するように、熱収縮により光ファイバ2の出射端2aに固着されている。
The heat-
熱収縮部3cは、熱収縮により閉じられており、その結果として、球ミラー5が覆われ、チューブ3の先端が気密に封止されている。
The
なお、パイプ部3aと熱収縮部3b,3cは、一体に形成されても良く、例えば、図4に示す光照射ファイバ11のチューブ13のように、パイプ部13aと熱収縮部13cとが一体となったものでも良く、パイプ部3aと熱収縮部3cとが一体になったものや、パイプ部3a,熱収縮部3b及び熱収縮部3cが一体になったものでも良い。
In addition, the
光散乱媒体4は、光を散乱させるための散乱体としてのシリカ微粒子6が媒質としてのシリコーンゲル7中に分散されて構成されており、光ファイバ2の出射端2bと球ミラー5との間に配置されている。光散乱媒体4は、シリカ微粒子6の濃度が異なる3つの光散乱層4a,4b,4cからなる3層構造を有しており、光散乱層4a〜4cは、光ファイバ2側から球ミラー5側に向けて、光散乱層4a,4b,4cの順に光ファイバ2の長手方向に沿ってシリカ微粒子6の濃度が濃くなるように配置されている。
The
光散乱媒体4では、3つの光散乱層4a〜4c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4bが光散乱層4a側に入り込み光散乱層4a,4bの境界面P1が光散乱層4a側に湾曲しており、光散乱層4cが光散乱層4b側に入り込み光散乱層4b,4cの境界面P2が光散乱層4b側に湾曲している。この構成では、光散乱層4aと光散乱層4bとの間及び光散乱層4bと光散乱層4cとの間でシリカ微粒子6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。
In the
シリカ微粒子6の直径としては、5〜20μmが例示され、各光散乱層4a,4b,4cのシリカ微粒子6の濃度としては、それぞれ4wt%、7wt%,24wt%が例示される。
Examples of the diameter of the
球ミラー5は、光ファイバ2の出射端2bから出射された光Lを受けて反射するものである。球ミラー5は、金、銀、銅、アルミなどの金属により形成されている。球ミラー5の材質は、光ファイバ2から出射される光Lが紫外線領域の場合は、アルミが好適で、可視光の赤色領域〜近赤外線領域では金、銀、銅が好適である。球ミラー5の直径は、チューブ3の内径よりも僅かに大きい直径を有し、球ミラー5がチューブ3にはめ込まれ、球ミラー5がチューブ3から抜け出ない大きさとする。球ミラー5の直径としては、チューブ3の内径と同径か、それ以上(球ミラー5を少々無理矢理押し込む程度)が望ましい。
The
次に、光照射ファイバ1の製造方法について、図5〜図10を参照しながら説明する。 Next, the manufacturing method of the light irradiation fiber 1 is demonstrated, referring FIGS.
まず、図5に示すように、チューブ3のパイプ部3a内に、パイプ部3aの内周面の曲率とほぼ同じ曲率で丸めた金属箔8を挿入する(金属材覆い工程)。この際、金属箔8は、周方向においてパイプ部3a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8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。
First, as shown in FIG. 5, the
そして、図6及び図7に示すように、チューブ3のファイバ側挿入口3dからチューブ3内に光ファイバ2の出射端2aを挿入する(光ファイバ挿入工程)。具体的には、光ファイバ2の出射端2bがチューブ3のパイプ部3a内に収まる位置まで挿入し、熱収縮部3bに加熱したハンダゴテを押し付けて熱収縮部3bを熱収縮させ、チューブ3のファイバ側挿入口3dを気密に封止すると共に、光ファイバ2にチューブ3を固定する。
Then, as shown in FIGS. 6 and 7, the
その後、図8に示すように、チューブ3のミラー側挿入口3eから注射器(不図示)を利用してチューブ3内に光散乱媒体4を充填する。具体的には、各光散乱層4a〜4cとなるべきシリカ微粒子6の濃度が異なる3つのシリコーンゲル(媒質)7を順に注射器からチューブ3内に押し出して、3層構造の光散乱層4a〜4cを形成する。このようにシリカ微粒子6の濃度の異なるシリコーンゲル7をチューブ3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4a,4b,4cのシリカ微粒子6の濃度は、ファイバ側挿入口3dからミラー側挿入口3eに向けて光の散乱効率が大きくなり、光散乱媒体4中を球ミラー5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4a〜4cのシリカ微粒子6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。この場合、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、吸収係数が光の散乱効率に対応する。なお、光散乱媒体4は、球ミラー5をチューブ3に挿入したときに光散乱媒体4が漏れ出さないように、チューブ3のパイプ部3aに残空間Cが生じるように充填する(光散乱部充填工程)。このように、光散乱媒体4を充填することで、光散乱媒体4の光ファイバ2側の端から光ファイバの反対側の端に向けて、散乱体の濃度が高くなる。
Thereafter, as shown in FIG. 8, the
次に、チューブ3から注射器を引き抜き、図9に示すように、チューブ3のミラー側挿入口3eから球ミラー5を挿入する(球ミラー挿入工程)。この際、球ミラー5の外径はチューブ3の内径より僅かに大きいため、球ミラー5はチューブ3内にはめ込まれて固定される。
Next, the syringe is withdrawn from the
その後、図10に示すように、熱収縮部3cに加熱したハンダゴテを押し付けて熱収縮部3cを熱収縮させ、球ミラー5を覆うようにチューブ3のミラー側挿入口3eを気密に封止して、光照射ファイバ1とする。
After that, as shown in FIG. 10, the heated soldering iron is pressed against the
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。 Next, the action and effect of the light irradiation fiber 1 will be described by taking a thermal treatment as an example. In addition, examples of the treatment target of the hyperthermia include prostatic hypertrophy and wrinkles.
光照射ファイバ1を、チューブ3が設けられている側から体内に挿入し、光散乱媒体4が充填されている光ファイバ2の出射端2bと球ミラー5の間の部分を患部近傍に配置する。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。
The light irradiation fiber 1 is inserted into the body from the side where the
次に、光ファイバ2の入射端(不図示)から患部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2に入射する。光ファイバ2に入射された光Lは、光ファイバ2中を伝搬して出射端2bから出射され、光散乱媒体4内を球ミラー5側に伝搬しながらシリカ微粒子6により散乱される。シリカ微粒子6により散乱された光Lは、光ファイバ2の長手方向に略直交する方向、すなわち光照射ファイバ1の側方に照射光Lとして出力される。一方、シリカ微粒子6により散乱されずに直進する光Lは、球ミラー5によって反射され、光照射ファイバ1の側方に照射光Lとして出力される。このようにして出力された照射光Lは患部に照射されることになり、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。
Next, light L having a wavelength (for example, a wavelength of 1064 nm) and a large power (for example, 4 W) that can be absorbed by cells in the affected area is incident on the
このように、光照射ファイバ1の製造方法及び光照射ファイバ1では、チューブ3のファイバ側挿入口3dから光ファイバ2の出射端2bが挿入され、ミラー側挿入口3eから球ミラー5が挿入されており、それらの間に光散乱媒体4が充填されている光照射ファイバ1を製造することができる。そして、光ファイバ2の出射端2bから出射された光Lは、光散乱媒体4を伝播する際にシリカ微粒子6で散乱され、側方に出力される。更に、光散乱媒体4を通過した光Lは球ミラー5で反射されることで、光照射ファイバ1の側方に確実に光Lを出力し、患部に光Lを照射できる。仮に、球ミラー5を設けない場合、光散乱媒体4を通過した光Lは患部に照射されないことになる。これに対して、光照射ファイバ1では、球ミラー5を有するため、出射端2bから出力された光Lを確実に患部に出射できる。そのため、光ファイバ2に入力した光Lを効率的に利用できる。更に、光ファイバ2の出射端2bから出射された光を光照射ファイバ1の側方に反射するミラーを球状の球ミラー5とすることで、この球ミラー5をチューブ3に挿入する際に光ファイバ2に対して位置合わせしなくても、光ファイバ2から出射される光Lの反射角度が殆ど変わらなくなるため、球ミラー5を光ファイバ2に対して高精度に位置決めする必要がなくなり、歩留まりを高くすることができる。
As described above, in the method of manufacturing the light irradiation fiber 1 and the light irradiation fiber 1, the
また、光ファイバ2の出射端2bから出射される光Lは光散乱媒体4内を伝播しながら減衰するが、光散乱媒体4の光の散乱効率は球ミラー5側に向かうほど大きくなるため、長手方向に沿って略均一な強度で光照射ファイバ1の側方から光Lを出力し易い。また、隣接する光散乱層4a,4b,4cの境界部分で、複数の光散乱層4a〜4c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、シリカ微粒子6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、出射端2bから出射される光Lにおいて、各層内を光Lが長手方向に伝播することで生じた光Lの強度の減衰を、シリカ微粒子6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、光照射ファイバ1から出力される光L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。
The light L emitted from the
また、シリカ微粒子6で散乱された光L及び球ミラー5で反射された光Lは、金属箔8により遮蔽され、金属箔8で覆われていない部分から外部に出力され、光照射ファイバ1から出力される光は、指向性を有することになる。これにより、例えば、患部に選択的に光Lを照射することができ、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L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。
Further, the light L scattered by the
また、球ミラー5を金属により形成することで、球ミラー5の形成を容易に行うことができている。
Moreover, the
(第2の実施形態) (Second Embodiment)
次に、図11〜図14を参照して本発明に係る光照射ファイバの製造方法及び光照射ファイバの第2の実施形態について説明する。 Next, with reference to FIGS. 11-14, the manufacturing method of the light irradiation fiber concerning this invention and 2nd Embodiment of a light irradiation fiber are demonstrated.
図11は、第2実施形態に係る光照射ファイバ21を示す側断面図である。図11に示すように、光照射ファイバ21は、光ファイバ2と、光ファイバ2の出射端2aがファイバ側挿入口3dから挿入されるチューブ3と、チューブ3内に挿入されるポリ乳酸ロッド22と、チューブ3のミラー側挿入口3eから挿入される球ミラー5とを有する。
FIG. 11 is a side sectional view showing the
ポリ乳酸ロッド22は、ポリ乳酸により棒状に形成されており、光ファイバ2と球ミラー5との間に挿入される。そして、ポリ乳酸ロッド22には、光を散乱させるための複数の散乱体23が分散されている。散乱体23は、ポリ乳酸ロッド22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、その回りのアモルファスの部分との界面において、入射され伝播する光が散乱されるため、この結晶化した部分が散乱体23としての機能を有する。そして、ポリ乳酸ロッド22は、光ファイバ2側から球ミラー5に向かうに従い、散乱体23の濃度が高くなっている。
The
また、チューブ3内において、光ファイバ2、球ミラー5及びポリ乳酸ロッド22の間には、屈折率調整剤24が充填されている。
In the
次に、光照射ファイバ21の製造方法について、図11〜図14を参照しながら説明する。
Next, the manufacturing method of the
まず、押出成形法等(不図示)を利用してポリ乳酸からなるポリ乳酸ロッド22を製造する。そして、このポリ乳酸ロッド22を、例えば100℃の油浴(不図示)に浸けて加熱して結晶化させる。このとき、ポリ乳酸ロッド22を油浴に浸ける時間を変えることで、ポリ乳酸ロッド22に長手方向に沿った散乱体23の濃度変化をつける。
First, a
次に、光照射ファイバ1と同様に、チューブ3のパイプ部3a内に金属箔8を挿入し、チューブ3のファイバ側挿入口3dから光ファイバ2の出射端2aを挿入し、光ファイバ2にチューブ3を固定する。
Next, similarly to the light irradiation fiber 1, the
そして、図12に示すように、チューブ3のミラー側挿入口3eから注射器(不図示)を利用してチューブ3内に屈折率調整剤24を充填した後、図13に示すように、チューブ3内にポリ乳酸ロッド22を挿入する。この際、ポリ乳酸ロッド22が、光ファイバ2側の端から光ファイバ2の反対側の端に向けて散乱体23濃度が高くなるように、チューブ3内に挿入する。そして、図14に示すように、球ミラー5をチューブ3のミラー側挿入口3eから挿入してはめ込み、図11に示すように、球ミラー5を覆うようにチューブ3のミラー側挿入口3eを気密に封止して、光照射ファイバ11とする。
Then, as shown in FIG. 12, after filling the
このように、光照射ファイバ21の製造方法及び光照射ファイバ21では、チューブ3のファイバ側挿入口3dから光ファイバ2を挿入し、チューブ3内に屈折率調整剤24を充填してポリ乳酸ロッド22を挿入し、チューブ3のミラー側挿入口3eから球状の球ミラー5を挿入して光照射ファイバ1を製造することにより、光ファイバ2の出射端2bから出射された光Lは、ポリ乳酸ロッド22を伝播する際に散乱体23で散乱されると共に、ポリ乳酸ロッド22を通過した光Lは球ミラー5で反射されることで、光照射ファイバ21の側方に確実に光Lを出力することができる。光照射ファイバ1及び光照射ファイバ1の製造方法において、球ミラー5を利用していることの作用効果は、第1の実施形態の場合と同様である。
As described above, in the method of manufacturing the
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、チューブ3のファイバ側挿入口3dから光ファイバ2を挿入し、チューブ3内に光散乱媒体4(ポリ乳酸ロッド22)を充填し、チューブ3のミラー側挿入口3eから球状の球ミラー5を挿入して光照射ファイバ1を製造するように説明したが、チューブ3のミラー側挿入口3eから球状の球ミラー5を挿入し、チューブ3内に光散乱媒体4(ポリ乳酸ロッド22)を充填し、チューブ3のファイバ側挿入口3dから光ファイバ2を挿入して光照射ファイバ1を製造しても良い。
The present invention has been specifically described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the optical fiber is inserted from the fiber
また、上記実施形態においては、チューブ3の内径,長さ、球ミラー5の直径、シリカ微粒子6の直径、光散乱媒体4の濃度などを具体的に示して説明したが、これらの値に限定されるものではなく、使用環境等に応じて適宜設定されるものである。
In the above embodiment, the inner diameter and length of the
また、上記実施形態においては、球ミラー5を金属で形成して説明したが、図15に示すように、例えばセラミック等により形成した球状体(基材)9aを形成し、その表面をメッキや蒸着により金属層9bを被覆して球ミラー9を形成してもよい。この場合、球ミラー9の球状体9aを金属以外の材質により形成することができ、材料選択の幅を広げることができる。
In the above embodiment, the
また、上記第2の実施形態においては、光ファイバ2とポリ乳酸ロッド22とを別々にしてチューブ3に挿入して説明したが、光ファイバ2の出射端2bにポリ乳酸ロッド22を固着して一体とした後、この光ファイバ2をチューブ3のファイバ側挿入口3dから挿入し、屈折率調整剤24が充填されたチューブ3内に挿入するようにしても良い。なお、屈折率調整剤24は、チューブ3内に充填されていなくても良い。
In the second embodiment, the
1,11,21…光照射ファイバ、2…光ファイバ、3,13…チューブ(管状部材)、4…光散乱媒体(光散乱部)、5,9…球ミラー、6…シリカ微粒子(散乱体)、7…シリコーンゲル(媒質)、8…金属箔(金属材)、9a…基材、9b…金属層(金属材)、22…ポリ乳酸ロッド(光散乱部)、23…散乱体。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記管状部材のファイバ側挿入口から前記光ファイバの前記出射端を挿入する光ファイバ挿入工程と、
球状のミラーである球ミラーを前記管状部材のミラー側挿入口から挿入するミラー挿入工程と、
前記管状部材内に前記光散乱部を充填する光散乱部充填工程と、
を備え、
前記光散乱部充填工程は、前記光ファイバ挿入工程及び前記ミラー配置工程の何れか一方を経た後に実施し、前記光ファイバ挿入工程及び前記ミラー配置工程のうちの他方を、前記光散乱部充填工程の後に実施することを特徴とする光照射ファイバ製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing a light irradiation fiber that scatters light output from an output end of an optical fiber by a light scattering portion and outputs the light to a side through a tubular member holding the light scattering portion.
An optical fiber insertion step of inserting the emission end of the optical fiber from a fiber side insertion port of the tubular member;
A mirror insertion step of inserting a spherical mirror, which is a spherical mirror, from the mirror side insertion port of the tubular member;
A light scattering portion filling step of filling the light scattering portion in the tubular member;
With
The light scattering portion filling step is performed after passing through either the optical fiber insertion step or the mirror arrangement step, and the other of the optical fiber insertion step and the mirror arrangement step is performed as the light scattering portion filling step. The light irradiation fiber manufacturing method characterized by implementing after this.
前記ミラー挿入工程では、前記光散乱充填工程により前記光散乱部が充填された前記管状部材に前記球ミラーを挿入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製造方法。 In the light scattering portion filling step, the light scattering portion is filled from the mirror side insertion port into the tubular member into which the optical fiber has been inserted by the optical fiber insertion step,
2. The light irradiation fiber manufacturing method according to claim 1, wherein, in the mirror insertion step, the spherical mirror is inserted into the tubular member filled with the light scattering portion in the light scattering filling step.
前記光ファイバ挿入工程では、前記光散乱部充填工程により前記光散乱部が充填された前記管状部材内に前記光ファイバを挿入することを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ製造方法。 In the light scattering portion filling step, the light scattering portion is filled from the fiber insertion port into the tubular member into which the spherical mirror is inserted by the spherical mirror insertion step,
2. The optical fiber manufacturing method according to claim 1, wherein, in the optical fiber insertion step, the optical fiber is inserted into the tubular member filled with the light scattering portion in the light scattering portion filling step.
前記散乱体の濃度は、前記光散乱部の一端から他端に向けて高くなっており、
前記光散乱部充填工程では、前記一端が前記ファイバ側挿入口側に位置し、
前記他端が前記ミラー側挿入口側に位置するように、前記光散乱部を充填することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の光照射ファイバの製造方法。 The light scattering portion is configured by dispersing a scatterer that scatters light emitted from the emission end in a medium,
The concentration of the scatterer increases from one end of the light scattering portion to the other end,
In the light scattering portion filling step, the one end is located on the fiber side insertion port side,
The method of manufacturing a light irradiation fiber according to claim 1, wherein the light scattering portion is filled so that the other end is positioned on the mirror side insertion port side.
前記光ファイバの出射端側に設けられると共に、前記光ファイバの出射端から出射される光を散乱させる光散乱部と、
前記光ファイバの出射端及び前記光散乱部を内側に保持すると共に、前記光散乱部によって散乱された光を通す管状部材と、
球状のミラーであって、前記光散乱部に対して前記光ファイバと反対側に配置されると共に、前記管状部材に保持される球ミラーと、
を備えることを特徴とする光照射ファイバ。 Optical fiber,
A light scattering portion that is provided on the output end side of the optical fiber and scatters light emitted from the output end of the optical fiber;
A tubular member that holds the output end of the optical fiber and the light scattering portion inside, and allows light scattered by the light scattering portion to pass through;
A spherical mirror, disposed on the side opposite to the optical fiber with respect to the light scattering portion, and held by the tubular member;
A light irradiating fiber comprising:
前記散乱体の濃度は、前記光ファイバ側から前記球ミラー側に向けて高くなっ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。 The light scattering portion is configured by dispersing a scatterer that scatters light output from the emission end in a medium,
The light irradiation fiber according to claim 6, wherein the concentration of the scatterer increases from the optical fiber side toward the spherical mirror side.
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