JPH07122682B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はファイバースコープなどに使用される光照射装
置に関するものである。

「従来の技術」 従来より、レーザは生体のあざの治療用とか癌の診断治
療用等の医用として使用されてきている。この医用レー
ザのパワー伝達には光ファイバが用いられるが、この光
ファイバには、単一本からなる単一光ファイバと、複数
本を束ねたバンドル光ファイバとがある。単一光ファイ
バの場合において、入射されたビームの断面方向の光強
度分布（横モード）が例えば中心部が強く周辺部に向っ
て次第に弱くなるガウス分布の光でも、ある程度の長さ
の光ファイバを通って放射されると、照射全面にわたっ
て平均化されて方形分布に近くなる。したがって、単一
横モードの質の良い光を入射しても放射端では集光性が
悪くなる。また、単一光ファイバは、出射端から照射面
へのレーザの広がりは開口数（NA）で決定される角度し
か得られず、小範囲照射となる。

これに対し、バンドル光ファイバ（１）は第11図に示す
ように、複数本の光ファイバ（2a）〜（2g）を束ねたも
ので、照射面（20）は、中心部の重なり部分が強く、周
辺部が弱くなる。また、このバンドル光ファイバ（１）
には、特開昭59-95063号広報記載のように、１本ずつ順
次走査するようにしたものもある。

「発明が解決しようとする課題」 光ファイバの放射端から出射したレーザを病巣などに照
射する場合、バンドル光ファイバ全体からレーザを照射
すると、エネルギー密度が面積に反比例して低下するの
で、エネルギー密度が低下することなく、治療効果を上
げることが望まれる。

また、光ファイバを癌の診断および治療装置に利用した
場合において、癌細胞の大きさに合せてレーザ照射面積
を自由に変えられたり、レーザのビーム径を小さくして
小さな癌細胞を発見したりすることが望まれる。

本発明の目的は上述のように、使用目的に応じてレーザ
の照射面積を容易に変更でき、また、照射エネルギー密
度も低下することのないものを得ることにある。

「課題を解決するための手段」 本発明は、複数本の光ファイバを束ねたバンドル光ファ
イバの入射端にレーザ光を入射し、出射端よりレーザ光
を放射するようにした光照射装置において、前記バンド
ル光ファイバの出射端近傍に、前記バンドル光ファイバ
を支持する第１、第２ファイバ支持板を入射端側から出
射端側に向かって設け、前記第１ファイバ支持板に前記
バンドル光ファイバの全ての光ファイバを互いに密着し
たまま挿入する挿入孔を設け、前記第２ファイバ支持板
に前記バンドル光ファイバの各光ファイバを互いに距離
をもって挿入する挿入孔を疎に設け、前記第１、第２フ
ァイバ支持板間の距離を調整することによって出射レー
ザ光の広がり角度を調整するようにしたことを特徴とす
るものである。

「作用」 バンドル光ファイバの出射端近傍に設けられた第１、第
２ファイバ支持板は、レーザ放射方向を可変する機能を
有する。すなわち、これら第１、第２ファイバ支持板の
間隔を短くすると、バンドル光ファイバのうち、外周部
分の光ファイバは中心光軸に対し外向きに屈曲される。
したがって、レーザ放射方向が全体として広がる。第
１、第２のファイバ支持板の間隔を長くすると逆に、レ
ーザ放射方向が狭くなる。第１、第２ファイバ支持板の
間隔調整は、ねじ式にしたり、電磁石などによって進退
させて行う。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。

第１図において、（１）はバンドル光ファイバで、この
バンドル光ファイバ（１）は例えば中心の光ファイバ
（2a）と、その回りに６本の光ファイバ（2b）〜（2g）
を密着して配列した７本の光ファイバからなり、外周は
カバー（３）で被覆されている。７本の各光ファイバ
（2a）〜（2g）はコア径0.125mm、クラッド径0.14mmの
石英ファイバからなり、NA（Numerical Aperture＝開口
数）は0.3で、したがって、sinθ＝0.3を満たすよう
に、θ＝17.5°（半角）でレーザ光が出射する。前記バ
ンドル光ファイバ（１）の入射端側にはレーザ発生装置
（４）が集光レンズ（５）を介して設けられている。ま
た、このバンドル光ファイバ（１）の出射端側にはレー
ザ光放射方向可変手段（６）が設けられている。このレ
ーザ放射方向可変手段（６）はバンドル光ファイバ
（１）のカバー（３）の一部を除去して、各光ファイバ
（2a）〜（2g）をばらばらな状態にし、厚さ0.1mmで直
径1.3mmのステンレス円板からなる第１、第２のファイ
バ支持板（７）（８）の挿入孔（９）（10）に進退自在
に挿入してなるものである。このうち、第１のファイバ
支持板（７）の挿入孔（９）は、直径0.15mmの孔を花び
らのように配置した形状をなし、バンドル光ファイバ
（１）の各光ファイバ（2a）〜（2g）が互いに密着した
まま挿入されるように中心部だけに密に穿設されてい
る。また、第２のファイバ支持板（８）の挿入孔（10）
〜は中心孔（10a）が直径0.15mm、外周孔（10b）〜が直
径0.2mmをなし、外周孔（10b）〜は半径0.5mmの円上に
所定間隔で疎に穿設されている。これらの第１、第２の
ファイバ支持板（７）（８）の間隔（ｄ）を調整するこ
とによってレーザの広がり角度が変えられる。前記間隔
（ｄ）を調整する手段として、例えば第４図に示すよう
に、第１のファイバ支持板（７）に、外周にねじ溝を切
った内筒体（11）を固着し、また第２のファイバ支持板
（８）は内周にねじ溝を切った外筒体（12）の内部の溝
（13）に遊嵌する。そして、外筒体（12）の回転によっ
て間隔（ｄ）を調整する。また、第５図に示すように、
第１、第２のファイバ支持板（７）（８）間をダンパ
（14）で連結し、また、内筒体（15）は磁性材からな
り、外筒体（16）はソレノイドコイルとし、電源（17）
からソレノイドコイル（16）に通電して間隔（ｄ）を調
整する。

このようにして構成されたバンドル光ファイバ（１）と
レーザ放射方向可変手段（６）は、第６図に示すよう
に、ファイバスコープ（18）の内部の鉗子孔（19）内に
収納される。この鉗子孔（19）は直径約2mmであるた
め、前記第１、第２のファイバ支持板（７）（８）は直
径を1.3mmとした。

以上のような構成において、第１、第２のファイバ支持
板（７）（８）の間隔（ｄ）を1mmとして、10mm先の病
巣照射面（20）でのレーザの広がりは第７図（ａ）に示
すように、外周の各光ファイバ（2b）〜（2g）の先端が
外方へ屈曲され、全角が17.5°×２＝35°で出射され
る。第７図（ｂ）は、このときのレーザの分布を示し、
各レーザスポット径が直径6mmとなる。各レーザスポッ
トが互いに重なり合っているが、実際は、ビームの周辺
部は光量がややおちるので、全体としてはほとんど問題
はない。

つぎに、第８図および第９図は照射面（20）における単
位照射点（20a）〜（20g）を順次走査しながら照射する
か、目的の例えば単位照射面（20a）とか（20e）だけを
照射する場合の例を示している。このうち、第８図は、
バンドル光ファイバ（１）の入射端において、各光ファ
イバ（2a）〜（2g）を横一列（１次元配置）に並べ、レ
ーザ発生装置（４）から集光レンズ（５）、回転ミラー
（21）を介して単一光ファイバ（2a）〜（2g）の入射面
に入射させるもので、回転コントローラ（22）にて回転
ミラー（21）の角度を連続的に、また間欠的に変化させ
て各光ファイバ（2a）〜（2g）の入射面を順次走査す
る。すると、照射面（20）では、各単位照射点（20a）
〜（20g）が順次走査しながら照射される。もちろん、
目的の１個所だけの照射に固定してもよい。

第９図は、バンドル光ファイバ（１）の入射端をバンド
ルのまま（２次元配置）とし、２枚の回転ミラー（21）
（23）をそれぞれ回転コントローラ（22）（24）で制御
して入射端の光ファイバ（2a）〜（2g）に順次入射せし
めるもので、第８図と同様各単位照射点（20a）〜（20
g）が順次走査されるとともに、目的の１個所だけに固
定して照射することもできる。

以上の第８図および第９図を癌の診断治療装置に利用し
たのが第10図である。この第10図は癌の診断、治療に、
HpDなど、癌に対して親和性の強い蛍光物質を予め病巣
部に吸収させておき、この部分をレーザ光で照射したと
きの蛍光物質とレーザ光との光化学反応を利用して癌細
胞だけを選択的に壊死させる癌診断治療装置で、基本構
成については既に提案されている（特公昭63-9464号公
報および特公昭63-2633号公報）。すなわち、この第10
図に示す装置は、通常の内視鏡診断系（25）と光化学反
応診断治療系（26）に分けることができる。内視鏡の一
部として、第８図または第９図に示すようなバンドル光
ファイバ（１）が組み込まれており、予めHpDを静注さ
れた患者の病巣と疑われる部位に挿入される。

前記内視鏡診断系（25）は、組織表面（27）を照射する
ための白色光源（28）と、この白色光を導くライトガイ
ド（29）と、組織表面（27）のイメージをカラーカメラ
（30）に導くイメージガイド（31）と、組織表面（27）
のイメージをカラーカメラ（30）で撮影して得たイメー
ジを写すモニタTV（31a）とから構成される。

前記光化学反応診断治療系（26）には、診断のための診
断レーザ（波長405nm）発生装置（33）と治療のための
治療レーザ（630nm）発生装置（34）をパルスレーザ光
として切換え装置（32）で切り換えて出力する。これら
の光は反射ミラー（35）、回転ミラー（21）を介してバ
ンドル光ファイバ（１）により患部に導かれ、これを照
射する。診断時に診断レーザ光の照射により生じた蛍光
は、ライトガイド（36a）により分光器（36）へ導かれ
る。この分光器（36）により得られた蛍光スペクトル像
（37）は高感度カメラ（38）により撮影され、この出力
ビデオ信号を解析回路（39）で演算処理して図形化し、
スペクトル波形としてモニタTV（40）に表示する。スペ
クトル像（37）はHpD蛍光に特徴的な630nm、690nmに中
心を持つ双峰形のスペクトルを示し、このスペクトルを
観察するため、分光器（36）の分光波長領域は600〜700
nmに設定している。

しかるに、従来の診断装置では、ファイバスコープ（1
8）の鉗子孔（19）に単一光ファイバを挿入して、これ
に405nmレーザを通して患部を照射し、広範囲を見る場
合は手元にある操作レバーを用いて内視鏡の先端を上下
左右に動かしていた。この機械的に動かす方式では先端
の動きはスムーズとは言えず、先端を対向できない場所
（死角）があり、対策が必要とされていた。そのため、
第８図または第９図に示すものを利用したのが第10図で
ある。これによれば患部に対して大まかにファイバスコ
ープ（18）を対向させ、ついで第８図または第９図で説
明した走査方式で各部分をもれなく診断することによ
り、従来の問題点が解決される。つまり、前記診断で病
巣部を判別した後に、レーザの波長を630nmに切り換え
て走査照射する。広範囲をビーム径の大きなもので照射
するよりも、ビーム径の小さなもので走査照射すること
によりレーザ光スポットは小さくなるので、病巣部での
レーザエネルギー密度は大きくなり治療効果が向上す
る。特に深部まで広がった癌に対して有効である。また
診断時に判別した病巣部をメモリーし、治療時にはその
メモリーされた場所に630nmレーザ光を自動的に走査照
射することもできる。

「発明の効果」 （１）第１、第２ファイバ支持板間の距離（ｄ）を調整
することによって、バンドル光ファイバの出射端からの
照射面を、広範囲から狭範囲まで自由に制御することが
できる。

（２）複数本の光ファイバから順次走査して照射するこ
とにより、高エネルギー密度のレーザを広範囲でかつ均
一に照射できる。

（３）癌診断治療装置に利用することにより、広範囲に
照射診断して、病巣部が確定したら、部分的な病巣部だ
けを治療のため照射できる。したがって、小さな病巣で
あっても蛍光スペクトルのS/N比を悪くすることなく診
断し、かつ病巣以外の部分に損傷を与えることがない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による光照射装置の一実施例を示す斜視
図、第２図および第３図はそれぞれ第１、第２のファイ
バ支持板の正面図、第４図および第５図は距離調整手段
のそれぞれ異なる例の断面図、第６図は本発明装置をフ
ァイバスコープに組込んだ状態の斜視図、第７図は本発
明装置による光照射状態の説明図、第８図および第９図
は本発明装置の走査手段のそれぞれ異なる例を示す説明
図、第10図は本発明装置を癌の診断治療装置へ利用した
例を示す説明図、第11図は従来のバンドル光ファイバの
説明図である。 （１）……バンドル光ファイバ、（2a）〜（2g）……光
ファイバ、（３）……カバー、（４）……レーザ発生装
置、（５）……集光レンズ、（６）……レーザ放射方向
可変手段、（７）……第１のファイバ支持板、（８）…
…第２のファイバ支持板、（９）（10）……挿入孔、
（11）（15）……内筒体、（12）（16）……外筒体、
（13）……溝、（14）……ダンパ、（17）……電源、
（18）……ファイバスコープ、（19）……鉗子孔。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の光ファイバを束ねたバンドル光フ
   ァイバの入射端にレーザ光を入射し、出射端よりレーザ
   光を放射するようにした光照射装置において、前記バン
   ドル光ファイバの出射端近傍に、前記バンドル光ファイ
   バを支持する第１、第２ファイバ支持板を入射端側から
   出射端側に向かって設け、前記第１ファイバ支持板に前
   記バンドル光ファイバの全ての光ファイバを互いに密着
   したまま挿入する挿入孔を設け、前記第２ファイバ支持
   板に前記バンドル光ファイバの各光ファイバを互いに距
   離をもって挿入する挿入孔を疎に設け、前記第１、第２
   ファイバ支持板間の距離を調整することによって出射レ
   ーザ光の広がり角度を調整するようにしたことを特徴と
   する光照射装置。
2. 【請求項２】第１、第２ファイバ支持板間の距離は、第
   １、第２ファイバ支持板にそれぞれ取付けた筒体を互い
   に螺合し、これらの筒体の回転により伸縮せしめるよう
   にした請求項（１）記載の光照射装置。
3. 【請求項３】第１、第２ファイバ支持板間の距離は、第
   １、第２ファイバ支持板の一方に設けた磁性体と他方に
   設けたコイルを遊嵌し、このコイルへの通電によって伸
   縮せしめるようにした請求項（１）記載の光照射装置。
4. 【請求項４】バンドル光ファイバの入射端に各光ファイ
   バ毎にレーザ光を順次走査して入射し、照射面を単位照
   射点に区分して照射するようにした請求項（１）記載の
   光照射装置。
5. 【請求項５】バンドル光ファイバの入射端を各光ファイ
   バを直線に配列してなる請求項（４）記載の光照射装
   置。
6. 【請求項６】バンドル光ファイバの入射端には、回転ミ
   ラーの回転角度の制御によりレーザ光を順次走査して入
   射するようにした請求項（４）または（５）記載の光照
   射装置。
7. 【請求項７】癌診断治療装置におけるレーザ導光用ファ
   イバとして内視鏡の一部に挿入してなる請求項（１）記
   載の光照射装置。