WO2023100737A1 - 光拡散装置 - Google Patents

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英明 長谷川
圭佑 武
真木 岩間
俊一 松下
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Definitions

  • the present invention relates to a light diffusion device used in medical equipment.
  • a conventional light diffusing device includes an optical fiber having a core positioned at the center in the radial direction and a clad positioned at the outer periphery of the core.
  • An optical fiber of a conventional light diffusing device has a light transmission section that transmits laser light incident from a base end, and a light emission section that emits the laser light transmitted through the light transmission section on the distal end side. ing.
  • the light diffusion device inserts the tip side of an optical fiber into the human body and irradiates laser light to the drug that has reached the cancer cells after being administered to the human body. used.
  • a conventional light diffusion device emits light from the outer peripheral surface of the light emitting portion by partially removing the clad on the tip side of the optical fiber to expose the core.
  • the difference between the refractive index of the core in the light emitting portion and the refractive index of the air located on the outer peripheral side of the core becomes large, and the light confinement effect becomes strong.
  • the laser light transmitted through the light transmission section has a different emission intensity between the portion where the core is exposed and the portion where the core is covered with the clad, and the laser light can be emitted uniformly from the outer peripheral surface of the light emission portion. Have difficulty.
  • the emission intensity of the laser light emitted from the light emitting portion is limited in the entire light emitting portion.
  • the area of the interface between the outer peripheral surface of the core and the air will increase.
  • the interface between the outer peripheral surface of the core and the air usually has a higher thermal resistance than the bulk, and an increase in the area increases the thermal resistance, which is undesirable because the amount of heat generated when laser light is emitted increases.
  • An object of the present invention is to provide a light diffusing device capable of emitting light uniformly from the outer peripheral surface of the light emitting portion of the optical fiber.
  • a light diffusing device comprises an optical fiber comprising a core located on the center side in the radial direction and a clad located on the outer peripheral side of the core. and a light diffusion device for emitting light from the tip side of the optical fiber, wherein the optical fiber includes a light transmission section for transmitting light incident from a base end portion toward the tip portion, and an outer peripheral side of the clad on the tip side. and a light emitting portion that emits light transmitted through the light transmitting portion from an outer peripheral surface by removing a portion located in the optical transmitting portion. is less than the thickness of the cladding at
  • the maximum thickness of the clad in the light emitting section is greater than or equal to the wavelength of light transmitted through the light transmitting section than the thickness of the clad in the light transmitting section. to small.
  • the light emitting portion is formed at least partially in the circumferential direction of the outer peripheral surface on the tip side of the optical fiber.
  • the light emitting portion is formed in a portion of 30% or more in the circumferential direction of the outer peripheral surface on the tip side of the optical fiber.
  • an uneven surface is formed in the light emitting portion along the circumferential direction, and the thickness of the clad of the light emitting portion is large enough to protrude to the outer peripheral side of the uneven surface.
  • the difference between the portion where the intensity is the largest and the portion where the intensity is the smallest is equal to or less than the wavelength of the light transmitted through the optical transmission section.
  • the clad has a thickness of 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the diameter of the minimum circumscribed circle which is a circle passing through the apexes of the uneven surface formed over the circumferential direction of the outer peripheral surface of the light emitting portion, is larger than the diameter of the light transmitting portion. It is smaller than the wavelength of light transmitted through the optical transmission section.
  • the diameter of the maximum inscribed circle which is a circle passing through the bottom of the uneven surface formed over the circumferential direction of the outer peripheral surface of the light emitting portion, is larger than the diameter of the light transmitting portion. is smaller than the wavelength of the light transmitted through the optical transmission section.
  • the outer diameter of the core in the light transmission section is 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the outer diameter of the clad in the light transmission section is 102 ⁇ m or more and 1100 ⁇ m or less.
  • the relative refractive index difference between the core and the clad is 2% or more and 11% or less.
  • the optical fiber is made of a resin member.
  • the light transmitted through the light transmitting section can be reliably emitted from the outer peripheral surface of the light emitting section, the light can be uniformly emitted from the outer peripheral surface of the light emitting section. , it is possible to improve the efficiency of treatment in photoimmunotherapy.
  • the variation of the light emission intensity in the longitudinal direction of the fiber is suppressed to within 22%, which is a practically acceptable level.
  • the clad is removed until the core is exposed, so the area of the interface between the outer peripheral surface of the core and the air increases, and the thermal resistance at the interface increases.
  • the conventional light diffusing device generates a large amount of heat during light emission, and when the heated optical fiber or the catheter into which the optical fiber is inserted comes into contact with the skin of a patient undergoing photoimmunotherapy. , damage to healthy cells may occur, increasing the pain and burden on the patient.
  • the area of the interface between the outer peripheral surface of the optical fiber and the air can be reduced by reducing the unevenness of the clad interface. can be reduced.
  • the heat generation at the light emitting portion is 70 degrees or more in the conventional light diffusion device at an emission intensity of about 800 mW, whereas it is 60 degrees or less in the comparative diffusion device of the present invention.
  • the heat generation of the light diffusing device of the present invention is predominantly generated at the tip of the optical fiber, and no heat is generated in the light emitting region of the outer peripheral surface of the optical fiber, so the region where heat is generated is limited. , it is easy to take countermeasures, and it is practically preferable.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light diffusing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical transmission portion of the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting portion of the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the light emitting portion of the optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a light emitting portion of an optical fiber according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the light emitting portion of the optical fiber of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light diffusing device
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a light transmitting portion of an optical fiber
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a light emitting portion of an optical fiber
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical fiber.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a light emitting portion;
  • the light diffusion device 1 of this embodiment is used for photoimmunotherapy, which is one of cancer treatment methods.
  • photoimmunotherapy a drug consisting of an antibody that binds to cancer cells and a substance that reacts to light is administered to the human body, and the drug bound to the cancer cells is irradiated with laser light to destroy the cancer cells. I am treating cancer.
  • the light diffusion device 1 includes a laser oscillator 10 as a light source for generating laser light, and an optical fiber 20 through which the laser light generated by the laser oscillator 10 is transmitted.
  • the laser oscillator 10 has a semiconductor laser, and causes laser oscillation by applying electricity to the semiconductor laser to generate laser light.
  • the laser oscillator 10 generates red laser light having a wavelength of 670 nm or more and 700 nm or less.
  • the optical fiber 20 is made of a member made of resin.
  • the optical fiber 20 is, as shown in FIG. 2, a single-core optical fiber including a core 21 located on the center side in the radial direction and a clad 22 located on the outer peripheral side of the core 21 .
  • the optical fiber 20 has a relative refractive index difference between the core 21 and the clad 22 of 2% or more and 11% or less.
  • the optical fiber 20 has, for example, an outer diameter of 500 ⁇ m, an outer diameter of the core 21 of 480 ⁇ m, and a thickness of the clad 22 of 10 ⁇ m.
  • the optical fiber 20 preferably has an outer diameter of the clad 22 of 102 ⁇ m or more and 1100 ⁇ m or less.
  • it is preferable that the optical fiber 20 has an outer diameter of the core 21 of 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the clad 22 preferably has a thickness of 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the optical fiber 20 includes an optical transmission section 20a for transmitting laser light incident from the base end toward the tip side, and an outer peripheral side of the clad 22 within a predetermined range in the extension direction of the tip side. and a light emitting portion 20b that emits the laser light transmitted through the light transmitting portion 20a from the outer peripheral surface by removing the portion located at .
  • the light emitting portion 20b is formed on the tip side of the optical fiber 20 within a range of, for example, 10 mm or more and 30 mm or less.
  • the light emitting portion 20b is formed by removing only the outer peripheral side of the clad 22, for example, by etching, while leaving the inner peripheral side of the clad 22. As shown in FIG.
  • the wavelength of the light emitting portion 20b becomes smaller than the wavelength in the longitudinal direction of the optical fiber 20.
  • the light intensity distribution in the cross section of the optical fiber 20 changes, light leaks, and laser light is emitted from the outer peripheral surface.
  • the phenomenon that light is emitted due to the structural change in the longitudinal direction of the optical fiber 20 as described above is due to mode mismatch.
  • the outer diameter of the light emitting portion 20b is defined as the diameter Db of the minimum circumscribed circle MCC, which is a circle passing through the apexes of the uneven surface 22a formed along the circumferential direction of the outer peripheral surface,
  • the light emitting portion 20b is formed so that the diameter Db of the minimum circumscribed circle MCC is smaller than the diameter Da of the light transmitting portion 20a by at least the wavelength of the laser light transmitted through the light transmitting portion 20a.
  • the diameter Da of the light transmitting portion 20a is 500 ⁇ m and the wavelength of the laser light is 680 nm (0.68 ⁇ m)
  • the diameter Db of the minimum circumscribed circle MCC in the light emitting portion 20b is 499.32 ⁇ m or less. form to the desired size.
  • the maximum thickness of the clad 22 in the light emitting portion 20b is smaller than the thickness of the clad 22 in the light transmitting portion 20a.
  • the maximum thickness of the clad 22 in the light emitting portion 20b is preferably smaller than the thickness of the clad 22 in the light transmitting portion 20a by at least the wavelength of the light transmitted through the light transmitting portion 20a.
  • the average thickness Tb of the clad 22 in the light emitting portion 20b is greater than the thickness Ta of the clad 22 in the light transmitting portion 20a. It is preferable that it is formed to be smaller than the size of the wavelength. That is, for example, when the thickness Ta of the clad 22 of the light transmitting portion 20a is 10 ⁇ m and the wavelength of the laser light is 680 nm (0.68 ⁇ m), the average thickness Tb of the clad 22 of the light emitting portion 20b is 9 . The size is formed to be 32 ⁇ m or less.
  • the light intensity distribution of the cross section of the optical fiber changes more at the clad portion, and more laser light is emitted from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b. It will be done.
  • the uneven surface 22a formed along the circumferential direction of the clad 22 in the light emitting portion 20b has a height difference between the portion where the size of the projection to the outer peripheral side is the largest and the portion where the size is the smallest. It is preferable that the height difference Hb is equal to or less than the wavelength of the laser light transmitted through the optical transmission section 20a.
  • a more uniform emission characteristic can be achieved by reducing local and fine structural changes in the clad portion.
  • the thermal resistance of the interface can be reduced, and heat generation can be reduced.
  • the light diffusion device 1 When used for photoimmunotherapy, the light diffusion device 1 configured as described above irradiates a drug that has reached cancer cells with laser light while the distal end side of the optical fiber 20 is inserted into the human body.
  • the laser light generated by the laser oscillator 10 propagates through the core 21 of the optical fiber 20 and is emitted from the light emitting portion 20b located on the tip side of the optical fiber 20.
  • the laser light emitted from the light emitting portion 20b is uniformly emitted from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b, and is irradiated to a target portion within the human body.
  • the optical fiber 20 is provided with the core 21 located on the center side in the radial direction and the clad 22 located on the outer peripheral side of the core 21.
  • a light diffusing device 1 that emits a laser beam incident from a base end portion of an optical fiber 20 from a distal end side of an optical fiber 20.
  • the optical fiber 20 transmits the laser beam incident from the proximal end portion toward the distal end portion.
  • the diameter Db of the minimum circumscribed circle MCC which is a circle passing through the apex of the uneven surface 22a formed over the circumferential direction of the outer peripheral surface, is transmitted through the light transmission portion 20a more than the diameter Da of the light transmission portion 20a. It is smaller than the wavelength of laser light.
  • the laser beam transmitted through the light transmitting portion 20a can be reliably emitted from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b, so that the laser beam can be emitted uniformly from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b. It becomes possible, and it becomes possible to improve the efficiency of treatment in photoimmunotherapy.
  • the thickness Tb of the clad 22 in the light emitting portion 20b is preferably smaller than the thickness Ta of the clad 22 in the light transmitting portion 20a by at least the wavelength of the laser light transmitted through the light transmitting portion 20a.
  • the laser light transmitted through the light transmitting section 20a can be more reliably emitted from the outer peripheral surface of the light emitting section 20b, and the amount of laser light emitted from the outer peripheral surface of the light emitting section 20b is increased. It is possible to
  • the laser light transmitted through the light transmitting portion 20a can be uniformly emitted from the entire outer peripheral surface of the light emitting portion 20b, and the amount of laser light emitted from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b can be increased. becomes possible.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention and is a cross-sectional view of a light emitting portion of an optical fiber.
  • the outer diameter of the light emitting portion 20b is defined as the diameter Dc of the maximum inscribed circle MIC, which is a circle passing through the bottom of the uneven surface 22a formed along the circumferential direction of the outer peripheral surface,
  • the light emitting portion 20b is formed so that the diameter Dc of the maximum inscribed circle MIC is smaller than the diameter Da of the light transmitting portion 20a by more than the wavelength of the laser light transmitted through the light transmitting portion 20a.
  • the optical fiber 20 is provided with the core 21 located on the center side in the radial direction and the clad 22 located on the outer peripheral side of the core 21.
  • a light diffusing device 1 that emits a laser beam incident from a base end portion of an optical fiber 20 from a distal end side of an optical fiber 20.
  • the optical fiber 20 transmits the laser beam incident from the proximal end portion toward the distal end portion.
  • the diameter Dc of the maximum inscribed circle MIC which is a circle passing through the bottom of the uneven surface 22a formed along the circumferential direction of the outer peripheral surface, is transmitted through the light transmission portion 20a more than the diameter Da of the light transmission portion 20a. It is smaller than the wavelength of the laser light.
  • the laser beam transmitted through the light transmitting portion 20a can be reliably emitted from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b, so that the laser beam can be emitted uniformly from the outer peripheral surface of the light emitting portion 20b. It becomes possible, and it becomes possible to improve the efficiency of treatment in photoimmunotherapy.
  • the portion of the light emitting portion 20b located on the outer peripheral side of the clad 22 is removed in the circumferential direction, but the present invention is not limited to this.
  • the laser beam may be emitted from only a part of the circumferential direction. That is, the light emitting portion may be formed at least partially in the circumferential direction on the distal end side of the optical fiber.
  • the light emitting portion may be formed in a portion of 30% or more in the circumferential direction on the distal end side of the optical fiber, for example, within a range of 120 to 180 degrees in the circumferential direction on the distal end side of the optical fiber. may be Further, the light emitting portions may be formed discretely in the circumferential direction on the tip side of the optical fiber, and the total area should be 30% or more of the area of the outer peripheral surface of the tip portion of the optical fiber.
  • a single-core optical fiber made up of one core 21 and a clad 22 located on the outer peripheral side of one core 21 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • a portion located on the outer peripheral side of the clad of a multi-core optical fiber in which a plurality of cores are provided in one clad may be removed to emit laser light.

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Abstract

光ファイバの光出射部の外周面から均一に光を出射させることのできる光拡散装置を提供する。　径方向の中心側に位置するコア２１と、コア２１の外周側に位置するクラッド２２と、からなる光ファイバ２０を備え、光ファイバ２０の基端部から入射したレーザ光を、光ファイバ２０の先端側から出射させる光拡散装置１であって、光ファイバ２０は、基端部から入射したレーザ光を先端部に向かって伝送する光伝送部２０ａと、先端側におけるクラッド２２の外周側に位置する部分を除去することによって光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を外周面から出射させる光出射部２０ｂと、を有し、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の最大厚さは、光伝送部２０ａにおけるクラッド２２の厚さよりも小さく形成されている。

Description

光拡散装置
　本発明は、医療機器に用いられる光拡散装置に関するものである。
　従来の光拡散装置としては、径方向の中心側に位置するコアと、前記コアの外周側に位置するクラッドと、からなる光ファイバを備え、光ファイバの基端部から入射したレーザ光を、光ファイバの先端部および先端側の外周面から出射させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の光拡散装置の光ファイバは、基端部から入射したレーザ光を伝送する光伝送部と、先端側において前記光伝送部を伝送されたレーザ光を出射させる光出射部と、を有している。
　光拡散装置は、癌の治療法の１つである光免疫療法において、光ファイバの先端側を人体内に挿入し、人体に投与されて癌細胞に到達した薬剤にレーザ光を照射するために用いられている。
特許第５７６６６０９号公報
　従来の光拡散装置は、光ファイバの先端側のクラッドを部分的に除去してコアを露出させることによって、光出射部の外周面から光を出射させている。この場合、従来の光拡散装置は、光出射部におけるコアの屈折率とコアの外周側に位置する空気の屈折率との差異が大きくなり、光の閉じ込め効果が強くなる。このため、光伝送部を伝送されたレーザ光は、コアが露出した部分とクラッドに覆われている部分とで出射強度が異なり、光出射部の外周面において均一にレーザ光を出射させることが困難である。また、光出射部から出射されるレーザ光は、光出射部の全体における出射強度が制限されることとなる。また、コアが露出するまでクラッドを深くエッチング、もしくは粗化するとコアの外周面と空気との界面の面積が増加することとなる。コアの外周面と空気との界面は、通常、熱抵抗がバルクよりも高く、面積が増加すると熱抵抗が増加し、レーザ光を出射する際における発熱量が大きくなるため望ましくない。
　本発明の目的とするところは、光ファイバの光出射部の外周面から均一に光を出射させることのできる光拡散装置を提供することにある。
　本発明に係る光拡散装置は、径方向の中心側に位置するコアと、前記コアの外周側に位置するクラッドと、からなる光ファイバを備え、前記光ファイバの基端部から入射した光を、前記光ファイバの先端側から出射させる光拡散装置であって、前記光ファイバは、基端部から入射した光を先端部に向かって伝送する光伝送部と、先端側における前記クラッドの外周側に位置する部分を除去することによって前記光伝送部を伝送された光を外周面から出射させる光出射部と、を有し、前記光出射部における前記クラッドの最大厚さは、前記光伝送部における前記クラッドの厚さよりも小さい。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部における前記クラッドの最大厚さが、前記光伝送部における前記クラッドの厚さよりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部が、前記光ファイバの先端側の外周面の周方向における少なくとも一部に形成される。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部が、前記光ファイバの先端側の外周面の周方向における３０％以上の部分に形成される。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部に、周方向に沿って凹凸面が形成され、前記光出射部の前記クラッドの厚さは、前記凹凸面の外周側に張り出す大きさが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との差が、前記光伝送部を伝送された光の波長の大きさ以下である。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記クラッドの厚さが、１μｍ以上５０μｍ以下である。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部が、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面の頂部を通る円である最小外接円の径が、前記光伝送部の直径よりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光出射部が、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面の底部を通る円である最大内接円の径が、前記光伝送部の直径よりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光伝送部における前記コアの外径が、１００μｍ以上１０００μｍ以下である。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光伝送部における前記クラッドの外径が、１０２μｍ以上１１００μｍ以下である。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記コアと前記クラッドとの比屈折率差が、２％以上１１％以下である。
　また、本発明に係る光拡散装置は、前記光ファイバが、樹脂製の部材からなる。
　本発明によれば、光伝送部を伝送された光を確実に光出射部の外周面から出射させることが可能となるので、光出射部の外周面から均一に光を出射させることが可能となり、光免疫療法における治療の効率を向上させることが可能となる。本技術の光出射均一性に関しては、光出射強度のファイバ長手方向に対するばらつきが２２％以内に抑えられ、実用上問題のないレベルである。また、従来の光拡散装置では、コアが露出するまでクラッドを除去しているため、コアの外周面と空気との界面の面積が増加し、界面における熱抵抗が増加する。このため、従来の光拡散装置は、光の出射中における発熱量が大きくなり、発熱した光ファイバ、もしくは光ファイバが挿入されたカテーテルが、光免疫療法を受ける患者の皮膚等に接触した場合に、健常細胞の損傷等が生じ、患者の痛み、負担が大きくなるおそれがある。一方、本発明の光拡散装置は、クラッド界面の凹凸を小さくすることにより、光ファイバの外周面と空気との界面の面積を減少させられるため光を出射中における発熱が抑制され、患者の負担を軽減することができる。光出射部における発熱は、出射強度８００ｍＷ程度において、従来の光拡散装置で７０度以上になるのに対して、本発明の比較拡散装置で６０度以下となる。さらに、本発明の光拡散装置の発熱は、光ファイバの先端部の発熱が支配的であり、光ファイバの外周面の光出射領域における発熱が見られないため、発熱する領域が限定的であり、対策を施しやすく、実用上好ましい。
図１は、本発明の第１実施形態に係る光拡散装置の概略図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの光伝送部の横断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの光出射部の横断面図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの光出射部の要部横断面図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバの光出射部の横断面図である。 図６は、本発明の光ファイバの光出射部のその他の例を示す横断面図である。
＜第１実施形態＞
　図１乃至図４は、本発明の第１実施形態を示すものである。図１は光拡散装置の概略図であり、図２は光ファイバの光伝送部の横断面図であり、図３は光ファイバの光出射部の横断面図であり、図４は光ファイバの光出射部の要部横断面図である。
　本実施形態の光拡散装置１は、癌の治療方法の１つである光免疫療法に用いられるものである。光免疫療法は、癌細胞に結合する抗体と光に反応する物質とからなる薬剤を人体に投与し、癌細胞に結合した薬剤に対してレーザ光を照射して癌細胞を破壊することによって、癌を治療している。
　光拡散装置１は、図１に示すように、レーザ光を発生させるための光源としてのレーザ発振器１０と、レーザ発振器１０において発生したレーザ光が伝送される光ファイバ２０と、を備えている。
　レーザ発振器１０は、半導体レーザを有し、半導体レーザに電気を流すことでレーザ発振を生じさせ、レーザ光を発生させるものである。レーザ発振器１０は、６７０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する赤色のレーザ光を発生させる。
　光ファイバ２０は、樹脂製の部材からなる。光ファイバ２０は、図２に示すように、径方向の中心側に位置するコア２１と、コア２１の外周側に位置するクラッド２２と、からなるシングルコア光ファイバである。光ファイバ２０は、コア２１とクラッド２２との比屈折率差が、２％以上１１％以下である。光ファイバ２０は、例えば、外径が５００μｍであり、コア２１の外径が４８０μｍであり、クラッド２２の厚さが１０μｍである。ここで、光ファイバ２０は、クラッド２２の外径が、１０２μｍ以上１１００μｍ以下である、ことが好ましい。また、光ファイバ２０は、コア２１の外径が、１００μｍ以上１０００μｍ以下である、ことが好ましい。クラッド２２は、厚さが１μｍ以上５０μｍ以下である、ことが好ましい。
　光ファイバ２０は、図１に示すように、基端部から入射したレーザ光を先端側に向かって伝送する光伝送部２０ａと、先端側の延在方向の所定範囲内のクラッド２２の外周側に位置する部分を除去することによって光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を外周面から出射させる光出射部２０ｂと、を有している。
　光出射部２０ｂは、光ファイバ２０の先端側の例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内に形成される。光出射部２０ｂは、クラッド２２の内周側を残して、クラッド２２の外周側のみを例えばエッチング加工により除去することで形成される。
　光出射部２０ｂは、クラッド２２を除去することによって径方向の大きさが、光伝送部２０ａの直径Ｄａよりもレーザ光の波長の大きさ以上に小さくなると、光ファイバ２０の長手方向の波長オーダの構造の変化により、光ファイバ２０の断面の光強度分布が変化し、光が漏れるようになり、外周面からレーザ光が出射されるようになる。しかし、光出射部２０ｂは、外周面の延在方向および周方向にわたって均一にクラッド２２を除去することは困難であり、部分的にばらつきを有している。上記のような光ファイバ２０の長手方向に対する構造の変化により、光が出射する現象はモードのミスマッチによるものである。
　そこで、光出射部２０ｂの外径を、図３に示すように、外周面の周方向に沿って形成される凹凸面２２ａの頂部を通る円である最小外接円ＭＣＣの径Ｄｂと定義し、最小外接円ＭＣＣの径Ｄｂが、光伝送部２０ａの直径Ｄａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上に小さくなるように光出射部２０ｂを形成する。
　即ち、例えば、光伝送部２０ａの直径Ｄａが５００μｍで、レーザ光の波長が６８０ｎｍ（０．６８μｍ）の場合には、光出射部２０ｂにおける最小外接円ＭＣＣの直径Ｄｂを、４９９．３２μｍ以下となる大きさに形成する。
　また、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の最大厚さは、光伝送部２０ａにおけるクラッド２２の厚さよりも小さく形成されている。光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の最大厚さは、光伝送部２０ａにおけるクラッド２２の厚さよりも光伝送部２０ａを伝送される光の波長の大きさ以上に小さい、ことが好ましい。
　また、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の平均厚さＴｂは、図２および図３に示すように、光伝送部２０ａにおけるクラッド２２の厚さＴａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上に小さく形成されている、ことが好ましい。即ち、例えば、光伝送部２０ａのクラッド２２の厚さＴａが１０μｍで、レーザ光の波長が６８０ｎｍ（０．６８μｍ）の場合には、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の平均厚さＴｂを、９．３２μｍ以下となる大きさに形成する。これにより、光ファイバの長手方向の波長オーダの構造の変化により、クラッド部分で光ファイバの断面の光強度分布がより変化することになり、光出射部２０ｂの外周面からレーザ光がより多く出射されるようになる。
　さらに、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の周方向に沿って形成される凹凸面２２ａは、図４に示すように、外周側に張り出す大きさが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との高さの差Ｈｂが、光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以下である、ことが好ましい。クラッド部分での局所的で微細な構造変化が小さくなることにより、より均一な出射特性を実現できる。同時に光出射部２０ｂの外周面と空気との界面の面積を減らすことができるため、界面の熱抵抗を低減でき、発熱を減らすことができる。
　以上のように構成された光拡散装置１は、光免疫療法に用いる場合に、光ファイバ２０の先端側を人体内に挿入した状態で、癌細胞に到達した薬剤にレーザ光を照射する。
　このとき、レーザ発振器１０において発生したレーザ光は、光ファイバ２０のコア２１を伝播し、光ファイバ２０の先端側に位置する光出射部２０ｂから出射される。光出射部２０ｂから出射されるレーザ光は、光出射部２０ｂの外周面から均一に出射され、人体内の目的の箇所に照射される。
　このように、本実施形態の光拡散装置１によれば、径方向の中心側に位置するコア２１と、コア２１の外周側に位置するクラッド２２と、からなる光ファイバ２０を備え、光ファイバ２０の基端部から入射したレーザ光を、光ファイバ２０の先端側から出射させる光拡散装置１であって、光ファイバ２０は、基端部から入射したレーザ光を先端部に向かって伝送する光伝送部２０ａと、先端側におけるクラッド２２の外周側に位置する部分を除去することによって光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を外周面から出射させる光出射部２０ｂと、を有し、光出射部２０ｂは、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面２２ａの頂部を通る円である最小外接円ＭＣＣの径Ｄｂが、光伝送部２０ａの直径Ｄａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上に小さい。
　これにより、光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を確実に光出射部２０ｂの外周面から出射させることが可能となるので、光出射部２０ｂの外周面から均一にレーザ光を出射させることが可能となり、光免疫療法における治療の効率を向上させることが可能となる。
　また、光出射部２０ｂにおけるクラッド２２の厚さＴｂは、光伝送部２０ａにおけるクラッド２２の厚さＴａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上小さい、ことが好ましい。
　これにより、光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光を、光出射部２０ｂの外周面からより確実に出射させることが可能となり、光出射部２０ｂの外周面から出射されるレーザ光の光量を増大させることが可能となる。
　また、光出射部２０ｂのクラッド２２の厚さは、凹凸面２２ａの外周側に張り出す大きさが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との高さの差Ｈｂが、光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以下である、ことが好ましい。
　これにより、光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光を、光出射部２０ｂの外周面の全体から均一に出射することが可能となり、光出射部２０ｂの外周面におけるレーザ光の出射量を大きくすることが可能となる。
＜第２実施形態＞
　図５は、本発明の第２実施形態を示すものであり、光ファイバの光出射部の横断面図である。
　本実施形態の光拡散装置１は、光出射部２０ｂの外径を、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面２２ａの底部を通る円である最大内接円ＭＩＣの径Ｄｃと定義し、最大内接円ＭＩＣの径Ｄｃが、光伝送部２０ａの直径Ｄａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上に小さくなるように光出射部２０ｂを形成する。
　このように、本実施形態の光拡散装置１によれば、径方向の中心側に位置するコア２１と、コア２１の外周側に位置するクラッド２２と、からなる光ファイバ２０を備え、光ファイバ２０の基端部から入射したレーザ光を、光ファイバ２０の先端側から出射させる光拡散装置１であって、光ファイバ２０は、基端部から入射したレーザ光を先端部に向かって伝送する光伝送部２０ａと、先端側におけるクラッド２２の外周側に位置する部分を除去することによって光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を外周面から出射させる光出射部２０ｂと、を有し、光出射部２０ｂは、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面２２ａの底部を通る円である最大内接円ＭＩＣの径Ｄｃが、光伝送部２０ａの直径Ｄａよりも光伝送部２０ａを伝送されるレーザ光の波長の大きさ以上に小さい。
　これにより、光伝送部２０ａを伝送されたレーザ光を確実に光出射部２０ｂの外周面から出射させることが可能となるので、光出射部２０ｂの外周面から均一にレーザ光を出射させることが可能となり、光免疫療法における治療の効率を向上させることが可能となる。
　尚、前記実施形態では、光出射部２０ｂのクラッド２２の外周側に位置する部分を周方向にわたって除去するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。光出射部２０ｂの外周面からレーザ光を出射させる光ファイバであれば、図６に示すように、光出射部２０ｂのクラッド２２の外周側に位置する部分における、周方向の一部分のみを除去し、周方向の一部分のみからレーザ光を出射させるようにしてもよい。即ち、光出射部は、光ファイバの先端側の周方向における少なくとも一部に形成されていればよい。光出射部は、光ファイバの先端側の周方向における３０％以上の部分に形成されていればよく、例えば、光ファイバの先端側の周方向における例えば１２０度～１８０度の範囲内に形成されていてもよい。また、光出射部は、光ファイバの先端側の周方向に離散的に形成されていてもよく、合計の面積が光ファイバの先端部の外周面の面積の３０％以上であればよい。
　また、前記実施形態では、一のコア２１と、一のコア２１の外周側に位置するクラッド２２と、からなるシングルコア光ファイバを示したが、これに限られるものではない。例えば、一のクラッドに複数のコアが設けられたマルチコア光ファイバのクラッドの外周側に位置する部分を除去し、レーザ光を出射させるようにしもよい。
　１　光拡散装置
　１０　レーザ発振器
　２０　光ファイバ
　２０ａ　光伝送部
　２０ｂ　光出射部
　２１　コア
　２２　クラッド
　２２ａ　凹凸面
　ＣＭＭ　最小外接円
　ＣＩＭ　最大内接円

Claims (12)

  1. 　径方向の中心側に位置するコアと、前記コアの外周側に位置するクラッドと、からなる光ファイバを備え、前記光ファイバの基端部から入射した光を、前記光ファイバの先端側から出射させる光拡散装置であって、
    　前記光ファイバは、基端部から入射した光を先端部に向かって伝送する光伝送部と、先端側における前記クラッドの外周側に位置する部分を除去することによって前記光伝送部を伝送された光を外周面から出射させる光出射部と、を有し、
    　前記光出射部における前記クラッドの最大厚さは、前記光伝送部における前記クラッドの厚さよりも小さい
    　光拡散装置。
  2. 　前記光出射部における前記クラッドの最大厚さは、前記光伝送部における前記クラッドの厚さよりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  3. 　前記光出射部は、前記光ファイバの先端側の外周面の周方向における少なくとも一部に形成される
    請求項１に記載の光拡散装置。
  4. 　前記光出射部は、前記光ファイバの先端側の外周面の周方向における３０％以上の部分に形成される
    　請求項３に記載の光拡散装置。
  5. 　前記光出射部には、周方向に沿って凹凸面が形成され、
    　前記光出射部の前記クラッドの厚さは、前記凹凸面の外周側に張り出す大きさが最も大きくなる部分と最も小さくなる部分との差が、前記光伝送部を伝送された光の波長の大きさ以下である
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  6. 　前記クラッドの厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下である
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  7. 　前記光出射部は、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面の頂部を通る円である最小外接円の径が、前記光伝送部の直径よりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  8. 　前記光出射部は、外周面の周方向にわたって形成される凹凸面の底部を通る円である最大内接円の径が、前記光伝送部の直径よりも前記光伝送部を伝送される光の波長の大きさ以上に小さい
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  9. 　前記光伝送部における前記コアの外径は、１００μｍ以上１０００μｍ以下である
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  10. 　前記光伝送部における前記クラッドの外径は、１０２μｍ以上１１００μｍ以下である
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  11. 　前記コアと前記クラッドとの比屈折率差は、２％以上１１％以下である
    　請求項１に記載の光拡散装置。
  12. 　前記光ファイバは、樹脂製の部材からなる
    　請求項１に記載の光拡散装置。
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