JP2009247629A - 生体組織に光線を照射するためのコイル状光拡散体及びそれを含む光拡散デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ファイバーの光射出端に装着し、光ファイバーから射出された光を光射出方向以外の方向に拡散させるための、少なくとも表面が光反射性の金属からなる線材を円筒形状に巻回して形成した生体組織に光線を照射するためコイル状光拡散体であって、光ファイバーに装着するための部位と、光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位からなるコイル状光拡散体及び該コイル状光拡散体を装着してなる光拡散デバイス。
【選択図】図1
Description
[1] 光ファイバーの光射出端に接合又は着脱可能に装着し、光ファイバーから射出された光を光射出方向以外の方向に拡散させるための、少なくとも表面が光反射性の金属からなる線材を円筒形状に巻回して形成した生体組織に光線を照射するためのコイル状光拡散体であって、光ファイバーに装着するための部位と、光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位からなるコイル状光拡散体。
[2] 光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位の巻き回した線材の間隔が等ピッチである、[1]のコイル状光拡散体。
[3] 光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位の巻き回した線材の間隔を手元側は狭く、先端側は広くなるように不等ピッチで設計した、[1]のコイル状光拡散体。
[5] コイル状光拡散体が、体液の進入を防ぐための光透過性樹脂皮膜にて覆われている[1]〜[4]のいずれかのコイル状光拡散体。
[7] [1]〜[6]のいずれかのコイル状光拡散体を含む光拡散デバイス。
[8] [1]〜[6]のいずれかのコイル状光拡散体を先端に装着してなる生体治療用光ファイバー。
本発明は、光線を用いた生体組織の治療において、光ファイバーから射出された光線を拡散させて、治療しようとする生体組織の広い範囲に光線を均一に照射させるための光拡散体である。光ファイバーから射出される光は、そのままでは射出方向のみに多少の広がりをもって照射される。この場合、生体組織の照射される範囲は狭く、また、狭隘な管腔臓器では光線が接線照射となることから、光照射量、光照射の均一性に問題が生じ、治療効果は必ずしも高くなかった。本発明のコイル状光拡散体を用いることにより、光ファイバーから射出された光線は、光拡散体により拡散されて射出方向だけではなく、射出方向に対する直角方向にも円周状に拡散、すなわち円周方向に拡散し、周囲の生体組織を照射する。本発明において、拡散光の照射方向について、光ファイバーからの射出方向をz軸方向といい、射出方向に対する円周方向をθ方向という。すなわち、本発明のコイル状光拡散体を用いることにより、光ファイバーから射出した光線は、z軸方向だけでなく、θ方向にも拡散し、生体組織を広く均一に照射する。光ファイバーから射出された光線が広く均一に生体組織を照射するか否かは、例えば、横軸にファイバー端面の光線が射出する面からのz軸方向への距離をとり、縦軸にファイバー中心線からの一定の距離における拡散光強度をとり、z軸方向に対する拡散光の強さの分布を調べればよい。
本発明のコイル状光拡散体を形成する線材は、表面が光を反射させ、少なくとも表面に光を反射する光反射性物質を含む。光を反射する物質として、金属やガラス、マイカ、シリカ等の無機物が挙げられる。この際、全体が同じ物質で形成されていてもよいし、基体となる線状物質でコイル形状を形成し、その表面に光を反射する物質をコーティングしてもよい。本発明のコイル状光拡散体は、生体内で組織に接触し、屈曲した状態で使用することがあるため、基体となる物質は、複雑な管腔組織に挿入したときに先端が屈曲するように、弾性を有していることが望ましい。
以下のコイル状光拡散体を用いた。
線材材質:ステンレス鋼sus304
線材断面:円形
寸法:内径0.75mm、自由長43mm(ファイバーとの嵌装部3mm、光が射出する照射部40mm)、線径0.18mm
照射部のピッチ:0.09mm、0.18mm、0.27mmの3種類
(2)光ファイバー(ST600F, NA=0.22, 三菱電線)
He-Neレーザ光をコイル状光拡散体内部に照射する。
(3)He-Neレーザ(632.8nm, 3mW, 05LHR111, Mlles Griot)
拡散光計測の光源として使用する。
(4)レーザビームエキスパンダー(LBE-5, シグマ光機)
He-Neレーザ光のビーム径を拡大してファイバー入射することでNAを設定する。
(5)球面平凸レンズ(SLB-30-40P, シグマ光機)
He-Neレーザ光を集光してファイバーに入射する。
回転中のコイル状光拡散体の芯出しに用いる。
(7)自動回転ステージ(SGSP-80YAW, シグマ光機)
サンプルコイルのレーザ光放射方向と直角方向の拡散光計測でコイル状光拡散体を回転させる。
(8)高感度光学センサー(OP-2VIS, Coherent)
コイル状光拡散体の拡散光を検出する。
コイル状光拡散体のレーザ光放射方向の拡散光計測で高感度光学センサーを移動させる。
(10-1)FC型光ファイバーホルダー(FOP-1, シグマ光機)
FCコネクタの光ファイバーを固定する。
(10-2)光ファイバーホルダー(OFH-1, シグマ光機)
光ファイバーを固定する。
アクリル製、実験機材を設置する。
(12)ピンホール(S71-500, 穴径φ500μm, 駿河精機)
拡散光計測の空間分解能を高める。
(13)L型ブラケット(LBR-4053, シグマ光機)
高剛性・精密型自動ステージに高感度光学センサーを設置する。
(14)ロッド及びロッドスタンド(RO及び RSシリーズ, シグマ光機)
実験機材を定盤に固定する。
(15)ズーム式レーザビームエキスパンダー(LBEZ, シグマ光機)
実施例3で使用。
ピッチ間隔の異なるコイルの拡散光分布を図6に示す。等ピッチを有するコイル状光拡散体の拡散光はコイル状光拡散体を装着していない状態と比較して拡散光の絶対値が増えることを確認した。各コイル状光拡散体はファイバー端面から約7.5mmで拡散光が最大となり、これはレーザビームの広がり角から計算されるコイル状光拡散体内での反射の位置とほぼ一致する。本実験よりピッチ間隔を狭くするほど、コイル状光拡散体の外側に漏れる光が減り、レーザ光がコイル状光拡散体先端まで届くことを確認した。
以下のコイル状光拡散体を用いた。
線材材質:ステンレス鋼sus304
線材断面:円形
寸法:内径0.75mm、自由長43mm(ファイバーとの嵌装部3mm、光が射出する照射部40mm)、線径0.18mm
照射部のピッチ:ピッチ0.09mm長さ10mm+ピッチ0.18mm長さ30mm
ピッチ0.09mm長さ15mm+ピッチ0.18mm長さ25mm
ピッチ0.09mm長さ15mm+ピッチ0.27mm長さ25mm
以下のコイル状光拡散体を用いた。
線材材質:ステンレス鋼sus304
線材断面:円形
寸法:内径0.75mm、自由長43mm(ファイバーとの嵌装部3mm、光が射出する照射部40mm)、線径0.18mm
照射部のピッチ: 0.09mm
Claims (8)
- 光ファイバーの光射出端に装着し、光ファイバーから射出された光を光射出方向以外の方向に拡散させるための、少なくとも表面が光反射性の金属からなる線材を円筒形状に巻回して形成した生体組織に光線を照射するためのコイル状光拡散体であって、光ファイバーに装着するための部位と、光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位からなるコイル状光拡散体。
- 光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位の巻き回した線材の間隔が等ピッチである、請求項1に記載のコイル状光拡散体。
- 光ファイバーから射出された光を拡散させるための部位の巻き回した線材の間隔を手元側は狭く、先端側は広くなるように不等ピッチで設計した、請求項1に記載のコイル状光拡散体。
- コイル状光拡散体の線材が金属製であるか、又は線材の表面を光反射性の金属でコーティングしてなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコイル状光拡散体。
- コイル状光拡散体が、体液の進入を防ぐための光透過性樹脂被膜にて覆われている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のコイル状光拡散体。
- コイル状光拡散体の先端にX線透視用金属マーカー及び/又は生体電位測定用電極を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のコイル状光拡散体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のコイル状光拡散体を含む光拡散デバイス。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のコイル状光拡散体を先端に装着してなる生体治療用光ファイバー。
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