JP7466653B2 - 光照射デバイス、及び、光照射システム - Google Patents
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Description
この構成によれば、光ファイバから入射した光の光路を変更する境界面のうち、少なくとも光ファイバからの光が照射される一部分は、垂直面に対して傾斜した平面である。このため、境界面の傾斜角を調整することにより容易に、光ファイバから入射した光を全反射させることができる。また、境界面のうち、少なくとも光ファイバからの光が照射される一部分を平面とすることにより、光照射デバイス内における光ファイバの軸ずれの影響を受けづらく、かつ、基端側部材と先端側部材との製造を容易にできる。
この構成によれば、光路変更部材の縦断面における境界面の傾斜角θb(すなわち、光ファイバの中心軸と境界面とが成す鋭角θb)は、0<θb≦π/2+[arcsin(NA/n1)]-[arcsin(n2/n1)]であるため、光ファイバから境界面に入射した光の少なくとも一部を全反射させて、光照射デバイスの中心軸と交差する方向に照射することができる。
この構成によれば、光路変更部材(基端側部材及び先端側部材)において、光ファイバから入射した可視光を含む全ての光を透過させることができると共に、光路変更部材の境界面において、光ファイバから入射した光の少なくとも一部を全反射させることができる。
この構成によれば、光路変更部材(基端側部材及び先端側部材)において、光ファイバから入射した赤外光(すなわち、780nm<波長λ<1mmの光)を透過させることができると共に、光路変更部材の境界面において、光ファイバから入射した光の少なくとも一部を全反射させることができる。
この構成によれば、境界面の先端側に配置された先端側部材の先端部は、角部にRが付与された湾曲形状を有しているため、例えば、光学素子を基端側から先端側に向かって尖った形状にする場合と比較して、光照射デバイスの安全性を向上できる。
この構成によれば、基端側部材の外周面のうち、境界面で反射した光が通過する領域は、球面形状を有している。このため、球面を通過した反射光を集光させて、光照射デバイスから生体組織に照射される光の光出力を大きくすることができる。また、球面を通過した反射光をコリメートさせる、すなわち、光照射デバイスから生体組織に照射される光を平行化することができる。このように、基端側部材の外周面のうち、境界面で反射した光が通過する領域を球面形状とすることにより、光照射デバイスから生体組織に照射される光の照射範囲を制御できる。
この構成によれば、光ファイバと、光路変更部材との間に光透過性の離間部を備えるため、離間部の剛性を調整することで、光照射デバイスの追従性を向上できる。
この構成によれば、光照射システムは、光照射デバイスと、光照射デバイスの境界面で反射した光を透過させる光透過部を有するカテーテルとを個別に備えるため、デバイス設計の自由度を向上できると共に、手技の幅を拡げることができる。
図1は、第1実施形態の光照射デバイス1の構成を例示した説明図である。光照射デバイス1は、血管系、リンパ腺系、胆道系、尿路系、気道系、消化器官系、分泌腺及び生殖器官といった、生体管腔内に挿入して使用される。光照射システムは、生体管腔内から生体組織に向けて光を照射するデバイスであり、例えば、PDT(Photodynamic Therapy:光線力学的療法)や、NIR-PIT(Near-infrared photoimmunotherapy:近赤外光線免疫療法)において使用される。本実施形態の光照射デバイス1は、光照射デバイス1の側方(換言すれば、光照射デバイス1の中心軸と交差する方向)に光LTを照射する光照射部100を備えるプローブ体である。図1に示すように、光照射デバイス1は、先端側から基端側に向かって、光照射部100と、延伸部200とを備えている。
0<θb≦π/2+[arcsin(NA/n1)]-[arcsin(n2/n1)] ・・・(1)
(条件a1)0.1≦NA≦0.5
(条件a2)1.3≦n2<n1≦2.0
(条件b1)0.1≦NA≦0.5
(条件b2)1.3≦n2<n1≦4.0
図10は、第2実施形態の光照射デバイス1AのA-A線(図1)における横断面構成を例示した説明図である。第2実施形態の光照射デバイス1Aは、第1実施形態の構成において、光路変更部材20に代えて光路変更部材20Aを備える。光路変更部材20Aは、図示のように、基端側から先端側にかけて略一定の外径を有する中実の略四角柱形状の部材である。光路変更部材20Aは、先端側部材22Aと、基端側部材21Aとを含んでいる。先端側部材22A及び基端側部材21Aの構成は、形状を除いて第1実施形態と同様である。
図11は、第3実施形態の光照射デバイス1Bの構成を例示した説明図である。第3実施形態の光照射デバイス1Bは、第1実施形態の構成において、光路変更部材20に代えて光路変更部材20Bを備える。光路変更部材20Bは、先端側に配置された先端側部材22Bと、基端側に配置された基端側部材21Bとが互いに接触することにより、境界面23Bを形成している。
図12は、第4実施形態の光照射デバイス1Cの構成を例示した説明図である。第4実施形態の光照射デバイス1Cは、第1実施形態の構成において、シャフト10に代えてシャフト10Cを備え、光路変更部材20に代えて光路変更部材20Cを備える。シャフト10Cは、光路変更部材20を覆う光透過部11(図1)を備えておらず、光路変更部材20Cは外部に露出している。図示の例では、シャフト10C(本体部12)の外径Φ10は、光路変更部材20Cの外径Φ20と等しい。なお「等しい」とは、製造誤差に起因する相違を許容する意味である。外径Φ10と外径Φ20とは相違していてもよい。
図13は、第5実施形態の光照射デバイス1Dの構成を例示した説明図である。第5実施形態の光照射デバイス1Dは、第4実施形態の構成において、光路変更部材20Cに代えて光路変更部材20Dを備える。図13に示すように、光路変更部材20Dは、半球状の先端側部材22Dと、半球状の基端側部材21Dとにより構成された略球状である。このため、基端側部材21Dの外周面のうち、境界面23で反射した反射光LTcが通過する領域25は、球面形状である。図13に示すように、境界面23で反射した反射光LTcは、球面形状の領域25において屈折して、集光する。なお、図示の例では、シャフト10C(本体部12)の外径Φ10は、光路変更部材20の外径Φ20Dよりも小さい。しかし、外径Φ10と外径Φ20Dとは同じでもよく、外径Φ10は、外径Φ20Dより大きくてもよい。
図14は、第6実施形態の光照射デバイス1Eの構成を例示した説明図である。第6実施形態の光照射デバイス1Eは、第4実施形態の構成において、光路変更部材20Cに代えて光路変更部材20Eを備える。図14に示すように、光路変更部材20Eは、基端側部材21に代えて基端側部材21Eを備える。基端側部材21Eは、境界面23による反射光が通過する側(図14:-Y軸方向)の外周面が、球面形状に突出した突出部26とされている。境界面23で反射した反射光は、図13と同様に、突出部26の表面において屈折して、集光する。
図15は、第7実施形態の光照射デバイス1Fの構成を例示した説明図である。第7実施形態の光照射デバイス1Fは、第1実施形態の構成において、光路変更部材20に代えて光路変更部材20Fを備え、さらに先端チップ32を備えている。光路変更部材20Fは、先端側部材22に代えて先端側部材22Fを備える。先端側部材22Fは、先端部が湾曲形状を有しておらず、先端側部材22Fの先端部は、光ファイバ80の中心軸Oの垂直面に平行な平面である。先端チップ32は、先端側部材22Fの先端部と、シャフト10(光透過部11)の先端部とを接合して、一体的に保持している。先端チップ32は、柔軟性を有することが好ましく、例えば、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー等の樹脂材料により形成できる。なお、先端チップ32は、放射線不透過性の材料により形成されてもよい。
図16は、第8実施形態の光照射デバイス1Gの構成を例示した説明図である。第8実施形態の光照射デバイス1Gは、第1実施形態の構成において、シャフト10に代えてシャフト10Gを備え、さらにマーカー33を備えている。シャフト10Gは、光透過部11に代えて光透過部11Gを備えている。光透過部11Gの肉厚部には、周方向(YZ軸方向)を取り囲むようにして、放射線不透過性を有するマーカー33が埋設されている。マーカー33は、X線画像下において、光照射デバイス1Gの先端部を識別するために用いられる。このため、マーカー33は、光透過部11Gの先端側の一部分に設けられることが好ましい。
図17は、第9実施形態の光照射デバイス1Hの構成を例示した説明図である。第9実施形態の光照射デバイス1Hは、第1実施形態の構成において、シャフト10に代えてシャフト10Hを備え、さらにコイル体40を備えている。シャフト10Hは、本体部12に代えて本体部12Hを備えている。本体部12Hの肉厚部には、コイル体40が埋設されている。
図18は、第10実施形態の光照射デバイス1Iの構成を例示した説明図である。図19は、図18のC-C線における横断面構成を例示した説明図である。第10実施形態の光照射デバイス1Iは、第1実施形態の構成において、さらにコア50を備えている。コア50は、光照射デバイス1Iのたわみを抑制する補強部材である。コア50は、軸線Oに沿って延びる長尺状の素線であり、本体部12の内側において、光ファイバ80と並んで配置されている(図19)。コア50は、強化プラスチック(PEEK)等の任意の硬質樹脂材料により形成されてもよく、SUS304、SUS316等のステンレス合金、ニッケルチタン合金等の超弾性合金、ピアノ線、ニッケル-クロム系合金、コバルト合金等の放射線透過性合金により形成されてもよい。
図20は、第11実施形態の光照射デバイス1Jの構成を例示した説明図である。第11実施形態の光照射デバイス1Jは、第1実施形態の構成において、シャフト10に代えてシャフト10Jを備える。シャフト10Jは、光透過部11に代えて光透過部11Jを備え、本体部12に代えて本体部12Jを備える。本体部12Jの先端側は、光路変更部材20の外周面の一部分(具体的には、光透過部11Jを除く部分)を覆っている。光透過部11Jは、本体部12Jの先端側であって、本体部12Jが光路変更部材20の外周面を覆っている部分のうち、境界面23で反射した反射光が通過する部分に形成された開口である。光照射デバイス1Jでは、境界面23で反射した反射光は、本体部12Jの開口(すなわち光透過部11J)を介して、外部へと照射される。
図21は、第12実施形態の光照射デバイス1Kの構成を例示した説明図である。図22は、図21のD-D線における横断面構成を例示した説明図である。第12実施形態の光照射デバイス1Kは、第1実施形態の構成において、さらにインナーシャフト60を備えている。インナーシャフト60は、光照射デバイス1Kに対して、ガイドワイヤ等の併用デバイスを挿通させるためのデバイスルーメン60Lを構成する部材である。インナーシャフト60は、軸線Oに沿って延びると共に、基端側から先端側にかけて略一定の外径を有する略円筒形状の部材である。インナーシャフト60は、光透過部11及び本体部12の内側において、光ファイバ80と並んで配置されている(図21)。インナーシャフト60は、抗血栓性、可撓性、生体適合性を有することが好ましく、例えば本体部12と同様の材料により形成できる。
図23は、第13実施形態の光照射デバイス1Mの構成を例示した説明図である。第13実施形態の光照射デバイス1Mは、第1実施形態の構成において、さらに離間部90を備える。離間部90は、光照射デバイス1Mの長手方向において、光ファイバ80と、光路変更部材20との間に配置された、光透過性を有する部分である。離間部90は、光ファイバ80から入射した光を、光路変更部材20へと伝達する。図23の例では、離間部90は、空気の層である。しかし、離間部90は、光透過性を有する限りにおいて任意の材料を用いることができ、空気以外の気体や、液体や、光透過性樹脂等により形成できる。また、離間部90の隣接面(すなわち、基端側部材21の基端面と、コア81の先端面とは、共に、光ファイバ80の中心軸に対して垂直な面とされることが好ましい。
図24は、第14実施形態の光照射デバイス1Nの構成を例示した説明図である。第14実施形態の光照射デバイス1Nは、第13実施形態の構成において、離間部90に代えて離間部90Nを備える。離間部90Nは、光路変更部材20に隣接して配置された第1離間部91と、光ファイバ80に隣接して配置された第2離間部92とを含む。
図25は、第15実施形態の光照射システムの構成を例示した説明図である。光照射システムは、第1実施形態で説明した光照射デバイス1と、カテーテル2とを備えている。カテーテル2は、長尺管形状であり、本体部210と、先端チップ220と、コネクタ240とを備えている。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記第1~第15実施形態では、光照射デバイス1,1A~1K,1M,1Nの構成の一例を示した。しかし、光照射デバイス1の構成は種々の変更が可能である。例えば、シャフト10の外周面には、親水性又は疎水性の樹脂からなるコーティングが施されていてもよい。そうすれば、生体管腔内における光照射デバイス1の滑り性を向上できる。また、シャフト10の外周面には、ヘパリンなどの抗血栓性材料からなるコーティングが施されていてもよい。そうすれば、レーザ光の照射に伴う血栓付着によるレーザ出力の低下を抑制できる。
第1~第15実施形態の光照射デバイス1,1A~1K,1M,1N及びカテーテル2の構成、及び上記変形例1の光照射デバイス1,1A~1K,1M,1Nの構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、第2~第14実施形態の光照射デバイス1A~1K,1M,1Nと、第15実施形態のカテーテル2とを組み合わせて光照射システムを構成してもよい。例えば、第2,第3実施形態の光路変更部材20A,20Bを、第7~第14実施形態の構成の光照射デバイス1F~1K,1M,1Nに適用してもよい。例えば、第4~第6実施形態の光路変更部材20C~20Eは、第1実施形態と同様に、シャフト10により覆われていてもよい。
2…カテーテル
3…光源
10,10C,10G,10H,10J…シャフト
11,11G,11J…光透過部
12,12H,12J…本体部
20,20A~20F…光路変更部材
21,21A,21B,21D,21E…基端側部材
22,22A,22B,22D,22F…先端側部材
23,23B…境界面
24…先端部
26…突出部
31…接合部
32…先端チップ
33…マーカー
40…コイル体
41…素線
50…コア
60…インナーシャフト
80…光ファイバ
81…コア
82…クラッド
90…離間部
91…第1離間部
92…第2離間部
100…光照射部
200…延伸部
201…貫通孔
210…本体部
220…先端チップ
231,232…マーカー
239…光透過部
240…コネクタ
Claims (7)
- 光照射デバイスであって、
光ファイバと、
前記光ファイバよりも先端側に配置されて、前記光ファイバから入射した光の光路を変更する光透過性の光路変更部材と、
を備え、
前記光路変更部材は、
前記光路変更部材の基端側に配置された基端側部材と、
前記光路変更部材の先端側に配置された先端側部材と、を含み、
前記基端側部材と前記先端側部材とは、互いに接触して境界面を形成しており、前記境界面は、前記光ファイバの中心軸の垂直面に対して傾斜しており、
前記境界面のうち、少なくとも前記光ファイバからの前記光が照射される一部分は、前記垂直面に対して傾斜した平面であり、
前記光ファイバの開口数をNAとし、前記基端側部材の屈折率をn1とし、前記先端側部材の屈折率をn2とし、前記光路変更部材の縦断面において、前記光ファイバの中心軸と前記境界面とが成す鋭角を、前記境界面の傾斜角θbとしたとき、
前記傾斜角θbは、
0<θb≦π/2+[arcsin(NA/n1)]-[arcsin(n2/n1)]
である、光照射デバイス。 - 請求項1に記載の光照射デバイスであって、
前記傾斜角θbは、0°<θb<64°であり、かつ、
前記開口数NAは、0.1≦NA≦0.5であり、かつ、
前記屈折率n1と前記屈折率n2は、1.3≦n2<n1≦2.0である、光照射デバイス。 - 請求項1に記載の光照射デバイスであって、
前記光ファイバからの前記光の波長λは、780nm<λ<1mmであり、かつ、
前記傾斜角θbは、0°<θb<79°であり、かつ、
前記開口数NAは、0.1≦NA≦0.5であり、かつ、
前記屈折率n1と前記屈折率n2は、1.3≦n2<n1≦4.0である、光照射デバイス。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光照射デバイスであって、
前記先端側部材の先端部は、角部にRが付与された湾曲形状を有している、光照射デバイス。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光照射デバイスであって、
前記基端側部材の外周面のうち、前記境界面で反射した光が通過する領域は、球面形状を有している、光照射デバイス。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光照射デバイスであって、さらに、
前記光ファイバと、前記光路変更部材との間に配置されて、前記光ファイバから入射した光を前記光路変更部材へと伝達する光透過性の離間部を備える、光照射デバイス。 - 光照射システムであって、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の光照射デバイスと、
前記光照射デバイスが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記カテーテルは、前記光照射デバイスを前記カテーテルに挿入した際に、前記基端側部材の外周面を覆う位置に設けられた光透過部であって、前記境界面で反射した光を透過させる光透過部を有する、光照射システム。
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