WO2023281918A1 - 光照射医療装置 - Google Patents

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WO2023281918A1
WO2023281918A1 PCT/JP2022/020216 JP2022020216W WO2023281918A1 WO 2023281918 A1 WO2023281918 A1 WO 2023281918A1 JP 2022020216 W JP2022020216 W JP 2022020216W WO 2023281918 A1 WO2023281918 A1 WO 2023281918A1
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WO
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section
clad
core
light
medical device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/020216
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English (en)
French (fr)
Inventor
弘規 ▲高▼田
Original Assignee
株式会社カネカ
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/06Radiation therapy using light
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/06Radiation therapy using light
    • A61N5/067Radiation therapy using light using laser light

Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation medical device for irradiating tissues such as cancer cells with light in body lumens such as blood vessels and gastrointestinal tracts.
  • a photosensitizer is administered into the body by intravenous injection or intraperitoneal injection, and the photosensitizer is accumulated in target tissues such as cancer cells, and light of a specific wavelength is used. to excite the photosensitizer.
  • An energy transfer occurs when the excited photosensitizer returns to the ground state, generating reactive oxygen species.
  • Target tissue can be removed by attacking the target tissue with reactive oxygen species.
  • ablation using laser light a target tissue is irradiated with laser light and cauterized. An apparatus for performing such light irradiation has been proposed.
  • Patent Documents 1 to 5 disclose devices that can irradiate the side of the device.
  • the irradiation portion of the optical fiber has a plurality of grooves, each groove continuing one round in the circumferential direction of the optical fiber and forming an annular concave portion extending in the circumferential direction of the optical fiber.
  • the distance between two adjacent grooves gradually narrows toward the tip of the optical fiber.
  • the depth can be read as a constant value from the drawing, so the surface roughness of the irradiated portion as a whole exhibits a constant value.
  • the optical fiber of Patent Document 1 has a tapered surface extending from the tip, and the afterglow left inside the optical fiber is emitted from the tapered surface without being irradiated sideways from the irradiation unit.
  • the optical fiber has a scattering tip, the scattering tip including a stripped portion extending beyond the coating of the optical fiber, the stripped portion directing light out of the scattering tip. It is disclosed to have an orienting roughened surface and a portion of the cladding removed from the optical fiber by polishing in the area of the scattering tip.
  • Patent Document 3 discloses that the catheter device includes a light irradiation section, and the light irradiation section is formed by blasting the surface of an optical fiber that constitutes a light guide member, and that the tip of the optical fiber is processed into a conical shape. It is disclosed that the core is exposed from the clad of the optical fiber in the light irradiation section.
  • US Pat. No. 5,300,003 discloses a diffuser consisting of an optical waveguide having a core and a jacket, the core being exposed and roughened in the active region near its distal end.
  • Patent Document 5 discloses a medical light guide that includes an optical fiber and a cover tube that covers the optical fiber.
  • An optical fiber has a core, a clad, and a coating covering the clad.
  • JP 2019-187935 A Japanese Patent Publication No. 2001-502438 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-89480 JP-A-7-265449 JP 2019-51023 A
  • the emission intensity distribution may be uneven in the circumferential direction of the device.
  • Embodiments of the photoirradiation medical device of the present invention that can achieve the above objects are as follows.
  • a shaft having a longitudinally extending distal end and a proximal end and having a longitudinally extending lumen; and an optical fiber disposed in the lumen of the shaft.
  • the optical fiber has a longitudinally extending core, the optical fiber has a first section having a first cladding disposed about the core, and a first section disposed about the core.
  • the first section 31 light is likely to be totally reflected at the boundary between the core and the first clad. is propagated to In the second section, part of the light is confined within the core and propagates distally to the optical fiber, while the rest of the light escapes out of the second cladding and exits radially outward.
  • the third section where there is no cladding, and the outer diameter of the core decreases toward the distal end, the light from the core is emitted forward from the distal end face of the optical fiber rather than forward. It becomes easier to inject radially outward.
  • the emission intensity distribution of the light emitted radially outward can be easily made uniform in the longitudinal axis direction.
  • the proximal end of the cylindrical member is positioned closer to the proximal side than the distal end of the second section, and the portion of the cylindrical member disposed in the third section has a length of , the light irradiation medical device according to [8] or [9], which is longer than the length of the portion arranged in the second section.
  • the emission intensity distribution of the light emitted radially outward is likely to be uniform in the longitudinal axis direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (partial side view) of a light irradiation medical device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view (partial side view) of the distal side of the light irradiation medical device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional end view of the light irradiation medical device shown in FIG. 2 taken along line III-III; 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing a modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing another modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view (partial side view) of the distal side of the light irradiation medical device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional end view of the light irradiation medical device shown in FIG. 2
  • FIG. 6 is a cut end view of the cylindrical member shown in FIG. 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing still another modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing still another modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing still another modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (partial side view) showing still another modification of the light irradiation medical device shown in FIG. 2.
  • One embodiment of the photomedical device of the present invention includes a shaft having longitudinally distal and proximal ends and having a longitudinally extending lumen; and an optical fiber disposed in a first section, the optical fiber having a core extending longitudinally, the optical fiber having a first cladding disposed about the core. and a second clad that is arranged on the outer periphery of the core and has a surface roughness of the outer peripheral surface that is larger than that of the first clad and that is located on the distal side of the first section, and the clad is present.
  • a third section positioned distally relative to the second section and having a portion in which the outer diameter of the core decreases toward the distal end side;
  • the average thickness of the second clad in the second section is smaller than the average thickness of the first clad in the first section, and the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad in the second section is the core in the third section.
  • the gist is that the third section is smaller than the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface and the third section is shorter than the second section in the longitudinal axis direction.
  • the emission intensity distribution of the light emitted radially outward can be easily made uniform in the longitudinal axis direction. As a result, it is possible to reduce the number of times of irradiating a target tissue such as a tumor and adjusting the position of the light irradiation medical device with respect to the target tissue, thereby improving the efficiency of the procedure.
  • a photoirradiation medical device is used in PDT and photoablation to irradiate light of a specific wavelength to the treatment area, which is the target tissue such as cancer cells, in a body lumen such as a blood vessel or digestive tract.
  • the light irradiation medical device may be delivered to the treatment site alone, or may be used together with a delivery catheter or endoscope.
  • a light irradiation medical device is placed inside the body through a forceps channel of the endoscope and delivered to a treatment site.
  • FIG. 1 is a sectional view (partial side view) of a light irradiation medical device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view (partial side view) enlarging the distal side of the light irradiation medical device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an end view of the light irradiation medical device shown in FIG. 2 taken along line III-III.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (partial side view) showing a modification of the light irradiation medical device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view (partial side view) showing another modification of the light irradiation medical device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cut end view of the cylindrical member shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 to 9 are sectional views (partial side views) showing still another modification of the light irradiation medical device shown in FIG.
  • the light irradiation medical device 1 has a shaft 10 and an optical fiber 20 .
  • the light irradiation medical device may be simply referred to as the device.
  • the distal side of the device 1 refers to the distal end side of the shaft 10 in the longitudinal direction x and the treatment target side.
  • the proximal side of the device 1 refers to the proximal end side of the shaft 10 in the longitudinal direction x and the user's hand side.
  • the proximal side may be called the proximal portion
  • the distal side may be called the distal portion.
  • the inner side refers to the direction toward the central axis c extending in the longitudinal direction x of the shaft 10
  • the outer side refers to the radial direction opposite to the inner side.
  • the shaft 10 has a longitudinal direction x, a radial direction and a circumferential direction p. As shown in FIG. 1, shaft 10 has a distal end and a proximal end in longitudinal direction x and has a lumen 11 extending in longitudinal direction x. The shaft 10 may have only one lumen 11 or may have a plurality of them. Shaft 10 has a tubular shape for arranging optical fiber 20 and tubular member 40 in lumen 11 thereof. Shaft 10 preferably has a cylindrical shape with only one lumen 11 . Since the shaft 10 is inserted into the body, it is preferably flexible. Shaft 10 has an inner peripheral surface 12 and an outer peripheral surface 13 .
  • the shaft 10 is a hollow body formed by arranging one or more wires in a predetermined pattern; a hollow body having at least one of its inner surface or outer surface coated with a resin; a resin tube; , such as those connected in the longitudinal direction.
  • a hollow body in which wires are arranged in a predetermined pattern includes a cylindrical body having a mesh structure formed by simply crossing or weaving wires, and a coil in which wires are wound.
  • the wire may be one or more solid wires or one or more twisted wires.
  • a resin tube can be manufactured, for example, by extrusion molding. When the shaft 10 is a resin tube, the shaft 10 can be composed of a single layer or multiple layers.
  • a portion of the shaft 10 in the longitudinal direction x or the circumferential direction p may be composed of a single layer, and the other portion may be composed of a plurality of layers.
  • the shaft 10 is made of, for example, polyolefin resin (eg, polyethylene or polypropylene), polyamide resin (eg, nylon), polyester resin (eg, PET), aromatic polyether ketone resin (eg, PEEK), polyether polyamide resin, polyurethane. It can be made of synthetic resin such as resin, polyimide resin, fluorine resin (for example, PTFE, PFA, ETFE), or metal such as stainless steel, carbon steel, nickel-titanium alloy. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types. It is preferable that at least a portion of the shaft 10 that overlaps the light diffusing portion 21 is made of a resin having optical transparency. At least a portion of the shaft 10 that overlaps the light diffusing portion 21 may be made of a transparent resin.
  • polyolefin resin eg, polyethylene or polypropylene
  • polyamide resin eg, nylon
  • polyester resin eg, PET
  • aromatic polyether ketone resin eg
  • a distal tip 15 may be attached to the distal end of the shaft 10 as shown in FIG. Damage to living tissue by the distal end of the shaft 10 can be avoided.
  • Examples of the shape of the distal tip 15 include a cylindrical shape, an oval cylindrical shape, a hemispherical shape, an oval spherical shape, a truncated pyramid shape, a truncated cone shape, a long truncated cone shape, a rounded truncated pyramid shape, or a combination thereof. can be done.
  • a handle 60 is connected to the proximal portion of the shaft 10 in FIG. By holding the handle 60 by the operator, the device 1 can be easily operated.
  • the handle 60 extends, for example, in the longitudinal direction x.
  • Handle 60 may be constructed from one or more members.
  • the handle 60 has a hollow portion extending in the longitudinal direction x.
  • the handle 60 may have, for example, a cylindrical shape.
  • a shaft 10 and an optical fiber 20 are inserted through the hollow portion.
  • the material of the handle 60 is not particularly limited, for example, polyolefin resins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE), polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate resins, ABS resins, and synthetic resins such as polyurethane resins are used. be able to.
  • polyolefin resins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE)
  • PET resins such as polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • polycarbonate resins polycarbonate resins
  • ABS resins polyurethane resins
  • the optical fiber 20 is a transmission line that transmits optical signals to the target tissue. As shown in FIGS. 1-2, optical fiber 20 is disposed within lumen 11 of shaft 10 .
  • the optical fiber 20 includes a first section 31 having a first clad 26 arranged on the outer circumference of the core 25, and a first section 31 arranged on the outer circumference of the core 25 and having A second section 32 having a second clad 27 with a large surface roughness on the outer peripheral surface and located distally than the first section 31, and a clad absent and distally than the second section 32 and a third section 33 having a portion where the outer diameter of the core 25 decreases toward the distal end.
  • the average thickness of the second clad 27 in the second section 32 is smaller than the average thickness of the first clad 26 in the first section 31, and the average surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the second section 32 is , and the third section 33 is shorter than the second section 32 in the longitudinal axis direction x.
  • the light is likely to be totally reflected at the boundary between the core 25 and the first clad 26. Therefore, in the first section 31, the light is confined within the core 25 and propagates to the distal side of the optical fiber 20. .
  • the clad surface roughness By making the clad surface roughness larger in the second section 32 than in the first section 31, part of the light is confined within the core 25 and propagated to the distal side of the optical fiber 20, and the remaining light is transmitted to the second section 31. It leaks out from the clad 27 and is injected radially outward. Since there is no clad in the third section 33 and the outer diameter of the core 25 decreases toward the distal end side, the light from the core 25 is emitted forward from the distal end face of the optical fiber 20. It tends to be ejected radially outward rather than inward.
  • the second section 32 and the third section 33 function as light emitting areas.
  • the emission intensity distribution of the light emitted radially outward can be easily made uniform in the longitudinal axis direction x.
  • the average thickness of the second clad 27 in the second section 32 is smaller than the average thickness of the first clad 26 in the first section 31, light is easily confined within the core 25 in the first section 31. , in the second section 32, the light is more likely to be emitted radially outward from the second clad 27. As shown in FIG. In addition, the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the second section 32 is smaller than the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the third section 33; Since the third section 33 is shorter than the second section 32, the light propagated to the distal side of the optical fiber 20 while confined within the core 25 in the second section 32 is transferred to the optical fiber in the third section.
  • the emission intensity distribution of the light emitted radially outward in the second section 32 and the third section 33 can be easily made uniform in the longitudinal axis direction x.
  • the second section 32 and the third section 33 may be collectively referred to as the light diffusion section 21.
  • the light diffusing portion 21 is arranged to extend in the longitudinal direction x and the circumferential direction p of the shaft 10 .
  • the light diffusing portion 21 has an outer peripheral surface 23 .
  • An outer peripheral surface 23 of the light diffusion portion 21 faces the inner peripheral surface 12 side of the shaft 10 .
  • the proximal end of optical fiber 20 extends proximally from handle 60 .
  • the proximal end of optical fiber 20 is connected to a light source such as a semiconductor laser.
  • the device 1 is inserted through the endoscope to the position where the target tissue is in the body cavity. At this time, the target tissue is positioned radially outward of the outer peripheral surface 13 of the shaft 10 .
  • the light emitted from the light diffusing portion 21 passes through at least a portion of the shaft 10 that overlaps the light diffusing portion 21 , so that the light reaches the target tissue around the device 1 .
  • the light diffusing portion 21 From the light diffusing portion 21 , it is sufficient that light is emitted at least outward in the radial direction of the shaft 10 , and from the light diffusing portion 21 , the radial direction of the shaft 10 extends over the entire circumferential direction p of the shaft 10 . It is preferable that the light is emitted outward. Light may be emitted further from the light diffusing portion 21 toward the distal direction of the shaft 10, that is, toward the front. However, it is preferable that the device 1 does not include a device that emits light only in the distal direction of the shaft 10 from the light diffusing portion 21 .
  • the resin forming the shaft 10 contains inorganic particles such as titanium oxide, barium sulfate, and calcium carbonate, and organic particles such as crosslinked acrylic particles and crosslinked styrene particles. Light diffusing materials can be added. Light emitted from the light diffusing portion 21 is more easily diffused by the shaft 10 .
  • the material constituting the core 25, the first clad 26, or the second clad 27 is not particularly limited, and glass such as plastic, quartz glass, and fluoride glass can be used.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the second section 32 is greater than the surface roughness of the outer peripheral surface of the first clad 26 in the first section 31 .
  • the surface roughness is the arithmetic mean roughness Ra between the reference lengths of the roughness curve in the longitudinal axis direction of the outer peripheral surface of the optical fiber 20 .
  • the reference length may be set according to the magnification of the laser microscope used, and is, for example, 200 ⁇ m.
  • the above arithmetic mean roughness Ra corresponds to the arithmetic mean roughness Ra specified in JIS B 0601 (2001) and is measured according to JIS B 0633 (2001).
  • a measuring machine specified in JIS B 0651 (2001) for example, a laser microscope VK-X3000 manufactured by Keyence Corporation is used.
  • the average thickness of the second clad 27 in the second section 32 is smaller than the average thickness of the first clad 26 in the first section 31.
  • the clad thickness can be measured using a laser microscope VK-X3000 manufactured by Keyence Corporation.
  • one core 25 is arranged in one first clad 26 in the first section 31 .
  • the optical fiber can be rephrased as a single-core optical fiber.
  • the first clad 26 may be positioned radially outwardly of the optical fiber 20 in the first section 31 . That is, the first section 31 does not need to be provided with other members such as a covering material.
  • the first section 31 of the optical fiber 20 may be provided with a coating material around the outer periphery of the first clad 26 . It is possible to protect the outside of the first section 31 , and it is also possible to suppress light leakage and emission to the outside in the first section 31 .
  • the coating material may be a coating layer arranged on the outer peripheral surface of the first clad 26 or a sheath enclosing the first clad 26 .
  • the covering material can be made of a resin such as an ultraviolet curable resin.
  • the first section 31 does not emit light radially outward or that the amount of light leakage is smaller than that of the second section 32 .
  • one core 25 is preferably arranged in one second clad 27 .
  • the first section 31 and the second section 32 may consist of one optical fiber.
  • the first clad 26 of the first section 31 and the second clad 27 of the second section 32 may be integrally molded.
  • the optical fiber 20 may be formed by joining the optical fiber for the first section 31 and the optical fiber for the second section 32 in the longitudinal axis direction x.
  • the first clad 26 of the first section 31 and the second clad 27 of the second section 32 may be separately formed and then joined together.
  • the second clad 27 of the second section 32 may be arranged only on a part of the core 25 in the circumferential direction, but is preferably arranged on the entire core 25 in the circumferential direction. Since a wide range in the circumferential direction can be irradiated with light at once, the efficiency of the procedure can be improved.
  • the second clad 27 in the second section 32 preferably has an outer peripheral surface roughness larger than that of the first clad 26 in at least a part of the core 25 in the circumferential direction. It is more preferable that the surface roughness of the outer peripheral surface is larger than that of 26 .
  • the second clad 27 is located on the outermost side of the optical fiber 20 in the radial direction. That is, in the second section 32, it is preferable that no member (for example, a covering material) other than the core 25 and the second clad 27 is arranged. With this configuration, light can be emitted outward in the radial direction of the shaft 10 from the second section 32 .
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the proximal portion 324 is The average value is preferably smaller than the average surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the distal portion 323 .
  • the proximal portion 324 enhances the effect of confining light within the core 25 more than the distal portion 323, while the distal portion 323 facilitates the radially outward emission of light from the second clad 27. Therefore, the emission intensity distribution of the second section 32 is easily uniformed in the longitudinal direction x.
  • the average value of the surface roughness is 10 or more points set to be aligned in the longitudinal direction x in the section to be measured (for example, the distal portion 323 or the proximal portion 324 of the second section 32). is the average value of the surface roughness values of the measurement points.
  • the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the second clad 27 in the second section 32 is preferably larger than the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the first clad 26 in the first section 31 .
  • first section 31 light is likely to be confined within the core 25
  • second section 32 light is likely to be emitted radially outward from the second clad 27 .
  • the light emission intensity distribution of the light diffusing portion 21 is easily made uniform in the longitudinal direction x.
  • the second section 32 is preferably shorter than the first section 31 in the longitudinal axis direction x. It becomes easier to form the light diffusing portion 21, and the flexibility of the distal end portion of the optical fiber 20 can also be increased.
  • the length of the second section 32 in the longitudinal direction x can be set to 1/20 or less, 1/25 or less, or 1/30 or less of the length of the first section 31 .
  • the length of the second section 32 in the longitudinal axis direction x may be set to 1/50 or more, 1/45 or more, or 1/30 or more of the length of the first section 31. good.
  • no clad exists in at least a part of the core 25 in the circumferential direction, and more preferably, no clad exists in the entire circumferential direction of the core 25.
  • the core 25 is positioned radially outermost in the optical fiber 20.
  • the outer diameter of the core 25 may decrease toward the distal end side over the entire longitudinal axis direction x.
  • the outer diameter of the core 25 may be reduced toward the distal end side only partly in the longitudinal direction x.
  • the outer diameter of the core 25 may taper toward the distal end side.
  • the taper is not limited to the linear taper shown in FIG. 2, and may be an exponential function taper or a parabolic taper.
  • the outer diameter of the core 25 may gradually decrease toward the distal end side.
  • the third section 33 may have a portion where the outer diameter of the core 25 is constant.
  • that the outer diameter of the core 25 is constant includes a mode in which the outer diameter fluctuates within a range of ⁇ 5%.
  • the portion where the outer diameter of the core 25 is constant may be located on the distal side of the portion where the outer diameter of the core 25 decreases toward the distal end side. , may be located proximally.
  • the portion where the outer diameter of the core 25 is constant in the longitudinal direction x is preferably shorter than the portion where the outer diameter of the core 25 decreases toward the distal end side. .
  • Light is more likely to be emitted radially outward in the third section 33, and the emission intensity distribution in the longitudinal axis direction x of the third section 33 is more likely to be uniform.
  • the third section 33 is preferably located at the most distal position. Also, the distal end of the third section 33 is preferably at the same position as the distal end of the core 25 in the longitudinal direction x. It becomes easier to form the third section 33, and the flexibility at the distal end of the optical fiber 20 can also be increased.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 may have a constant value in the longitudinal axis direction x.
  • the expression that the surface roughness is a constant value includes a mode in which the surface roughness value fluctuates within a range of ⁇ 5%.
  • the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the proximal portion of the third section 33 is preferably smaller than the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the distal portion of the third section 33. . This makes it easier to uniformize the emission intensity distribution of the entire third section 33 in the longitudinal direction x. Note that the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the proximal portion of the third section 33 is larger than the average value of the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the distal portion of the third section 33. good too.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the core 25 in the third section 33 is preferably larger than the surface roughness of the outer peripheral surface of the first clad 26 in the first section 31 . Light is likely to be confined within the core 25 in the first section 31 , and light is likely to be emitted radially outward from the core 25 in the third section 33 .
  • the total length of the second section 32 and the third section 33 in the longitudinal direction x may be set to 1/50 or more, 1/45 or more, or 1/30 or more of the total length of the optical fiber 20. . By setting such a length, it becomes easy to irradiate the entire target tissue with a single irradiation.
  • the total length of the second section 32 and the third section 33 in the longitudinal direction x is set to 1/20 or less, 1/25 or less, or 1/30 or less of the total length of the optical fiber 20. good too. By setting such a length, it is possible to prevent irradiation of non-target tissues.
  • the length of the third section 33 in the longitudinal direction x is preferably 20% or less of the total length of the second section 32 and the third section 33, and is preferably 18% or less. More preferably, the size is 15% or less. In addition, the length of the third section 33 in the longitudinal direction x may be 5% or more, 8% or more, or 10% or more of the total length of the second section 32 and the third section 33. . With this configuration, the emission intensity distribution of the second section 32 and the third section 33 can be easily made uniform in the longitudinal direction x.
  • the outer diameter of the core 25 at the distal end of the third section 33 is preferably 85% or less of the outer diameter of the core 25 at the proximal end of the second section 32, and is preferably 80% or less. It is more preferable to have a size of 75% or less.
  • the outer diameter of the core 25 at the distal end of the third section 33 is 50% or more, 55% or more, or 60% or more of the outer diameter of the core 25 at the proximal end of the second section 32. is also allowed. With this configuration, the emission intensity distribution of the second section 32 and the third section 33 can be easily made uniform in the longitudinal direction x.
  • the first section 31, the second section 32 and the third section 33 are adjacent in the longitudinal direction x. More specifically, it is preferable that the first section 31 and the second section 32 are adjacent, and the second section 32 and the third section 33 are adjacent. With this configuration, light can be efficiently propagated from the first section 31 to the third section 33, and the emission intensity distribution of the second section 32 and the third section 33 can be easily made uniform in the longitudinal axis direction x.
  • the second section 32 and the third section 33 can be formed by removing the clad by etching or polishing.
  • the unevenness can be formed by mechanically or chemically roughening the surface of the core 25 of the second clad 27 or the third section 33 . Examples of methods for roughening the surface include etching, blasting, a method using a scribe, a wire brush, or sandpaper.
  • the unevenness may be arranged on the outer peripheral surface of the distal portion of the second section 32, and the unevenness may not be arranged on the outer peripheral surface of the proximal portion of the second section 32.
  • the unevenness may be provided on the outer peripheral surface of the core 25 only partially in the longitudinal direction x, but the unevenness may be provided on the outer peripheral surface of the core 25 over the entire lengthwise direction x. preferably.
  • the light diffusing portion 21 should emit the first light beam for treatment.
  • the first light beam is preferably laser light with a wavelength suitable for phototherapy such as PDT and PIT for irradiating internal tissue.
  • a second targeting beam may be emitted.
  • the second light beam is a light beam emitted to grasp the treatment site before the first light beam is emitted, and preferably has a lower radiant energy than the first light beam.
  • the device 1 has a tubular member 40 disposed in the lumen 11 of the shaft 10 and covering a portion of the distal portion of the optical fiber 20, the distal end of the tubular member 40
  • 401 is positioned distally of proximal end 332 of third section 33 .
  • the fact that the distal end 401 of the cylindrical member 40 is located on the distal side of the proximal end 332 of the third section 33 means that part of the light diffusion section 21 is covered with the cylindrical member 40. .
  • FIG. 5 shows how the light traveling from the proximal side toward the distal side is directly emitted from the exposed portion 22 and how the light is emitted from the exposed portion 22 after being reflected by the cylindrical member 40 .
  • An example is indicated by a thick arrow.
  • a portion corresponding to the second section 32 and the third section 33, through which light is emitted at least radially outward when the tubular member 40 is removed from the optical fiber 20, is referred to as a light diffusion section 21.
  • the cylindrical member 40 partially covers the light diffusing section 21, at least one of the distal end and the proximal end of the light diffusing section 21 may be hidden by the cylindrical member 40 and may not be visible. It may be difficult to know the location of the distal and proximal ends of 21 . Therefore, the positions of the distal end and the proximal end of the light diffusing portion 21 are specified with the cylindrical member 40 removed from the optical fiber 20 .
  • the portion of the light diffusing portion 21 that is not covered with the cylindrical member 40 and is exposed to the shaft 10 side is called an exposed portion 22 .
  • the shaft 10 it is preferable that there be no separate member between the exposed portion 22 and the shaft 10 , but any member that does not block the light emitted from the exposed portion 22 may be provided.
  • the tubular member 40 covers only a part of the light diffusing section 21 and does not cover the entire light diffusing section 21 . That is, the exposed portion 22 is always formed in the light diffusion portion 21 .
  • the tubular member 40 is formed to extend in the longitudinal direction x of the shaft 10 .
  • a direction parallel to the longitudinal axis direction x of the shaft 10 in the tubular member 40 is referred to as an axial direction of the tubular member 40 .
  • the tubular member 40 has an inner peripheral surface 43 and an outer peripheral surface 44 .
  • the inner peripheral surface 43 extends in the circumferential direction p of the shaft 10 and faces the outer peripheral surface 23 side of the optical fiber 20 .
  • the outer peripheral surface 44 extends in the circumferential direction p of the shaft 10 and faces the inner peripheral surface 12 side of the shaft 10 . It is preferable that the light emitted from the light diffusing portion 21 is reflected at least by the inner peripheral surface 43 of the tubular member 40 .
  • the tubular member 40 is in contact with the outer peripheral surface of the core 25 in the third section 33 .
  • the cylindrical member 40 when the cylindrical member 40 partially covers the second section 32 , the cylindrical member 40 preferably contacts the outer peripheral surface of the second clad 27 in the second section 32 .
  • the tubular member 40 may have a shape in which the distal end 401 side is closed and the proximal end 402 side is open.
  • the tubular member 40 has an outer end surface 45 on the distal end 401 side and an inner end surface 46 on the distal end 401 side.
  • This shape can also be rephrased as a bottomed tubular shape in which the closed portion on the distal end 401 side is the tubular bottom.
  • the outer end surface 45 on the distal end 401 side is a visible surface when the tubular member 40 is viewed from the distal side toward the proximal side.
  • the inner end surface 46 on the distal end 401 side corresponds to the inner bottom surface of the bottomed cylindrical shape.
  • the tubular member 40 may have a tubular shape in which the distal end 401 side and the proximal end 402 side are respectively opened.
  • the inner peripheral surface 43 may be composed of only the curved surface portion, may be composed of only the flat surface portion, or may be composed of a combination of the curved surface portion and the flat surface portion.
  • the inner peripheral surface 43 preferably has a curved surface portion in order to facilitate diffusion of the light reflected by the inner peripheral surface 43 in multiple directions.
  • the inner end surface 46 may be composed of only the flat surface portion, may be composed of only the curved surface portion, or may be composed of a combination of the curved surface portion and the flat surface portion.
  • the tubular member 40 preferably has one lumen.
  • the shape of the cylindrical member 40 is not particularly limited, it may be cylindrical, long cylindrical, or polygonal.
  • the axial length of the tubular member 40 may be larger or smaller than the maximum outer diameter of the tubular member 40 .
  • the tubular member 40 preferably has a coil portion 41 in which a wire 42 is helically wound around the optical fiber 20 .
  • the light emitted from the light diffusion portion 21 is reflected on the inner surface of the coil portion 41 , so the reflected light is exposed to the portion of the optical fiber 20 that is not covered with the cylindrical member 40 . It becomes easier to diffuse in various directions from the portion 22 .
  • the configuration of the coil portion 41 will be described later.
  • the cylindrical member 40 may not have a coil shape in which the wire rod 42 is wound, and may be a cylindrical body such as a resin tube or a metal pipe as shown in FIG.
  • the light emitted from the light diffusing portion 21 does not pass through the tubular member 40 outward in the radial direction of the shaft 10 .
  • the distal end 401 of the cylindrical member 40 is preferably located at the same position as the distal end of the light diffusing section 21 or on the distal side of the distal end of the light diffusing section 21. .
  • the tubular member 40 is preferably arranged at a position including the distal end 331 of the third section 33 . Since a wide range of the third section 33 is easily covered by the cylindrical member 40 in the longitudinal direction x, the light emitted from the third section 33 is easily reflected on the inner surface of the cylindrical member 40 .
  • the tubular member 40 may cover only a part of the third section 33 in the longitudinal direction x. Further, the cylindrical member 40 may cover only a portion of the third section 33 in the circumferential direction p. As can be understood from FIG. 5, the cylindrical member 40 preferably covers the entire third section 33 in the longitudinal direction x and in the circumferential direction p. Since the light emitted from the third section 33 is reflected on the inner surface of the cylindrical member 40, the reflected light is easily diffused in various directions from the exposed portion 22 of the optical fiber 20 that is not covered with the cylindrical member 40.
  • the proximal end 402 of the tubular member 40 is preferably at the same position as or distal to the proximal end 332 of the third section 33 in the longitudinal direction x.
  • the second section 32 is not covered with the cylindrical member 40 , so that light can be emitted radially outward from the entire second section 32 .
  • the proximal end 402 of the tubular member 40 may be positioned closer to the proximal side than the distal end 321 of the second section 32 in the longitudinal direction x. Since the second section 32 is covered with the cylindrical member 40 , the light emitted radially outward from the second section 32 and the third section 33 is reflected by the portion of the second section 32 covered with the cylindrical member 40 . can be made However, it is preferable that the cylindrical member 40 is not located on the proximal side of the midpoint of the light diffusing portion 21 in the longitudinal direction.
  • the entire cylindrical member 40 is arranged in the lumen 11 of the shaft 10 in the longitudinal direction x.
  • the length of the tubular member 40 can be set to be less than 1/2, less than 1/3, or less than 1/4 of the length of the exposed portion 22.
  • the length of the cylindrical member 40 in the longitudinal axis direction x may be set to 1/20 or more, 1/18 or more, or 1/15 or more of the length of the exposed portion 22 .
  • the outer diameter of the cylindrical member 40 may be constant in the longitudinal axis direction x of the shaft 10, or the outer diameter of the cylindrical member 40 may vary depending on the position in the longitudinal axis direction x. For example, when the tubular member 40 is divided into a distal portion and a proximal portion in the longitudinal direction x, the average outer diameter of the distal portion of the tubular member 40 is equal to the average outer diameter of the proximal portion of the tubular member 40. may be greater than
  • the tubular member 40 is preferably made of a material having a higher reflectance than the shaft 10 . This configuration makes it easier for the reflected light to diffuse on the inner surface of the cylindrical member 40 .
  • the reflectance refers to the reflectance of light emitted from the light diffusing portion 21, and the unit is %.
  • the cylindrical member 40 is preferably made of metal, for example, radiopaque metals such as gold, silver, platinum, palladium, tungsten, tantalum, iridium and alloys thereof, stainless steel, Ni—Ti alloys. and other superelastic alloys.
  • the reflectance can be measured using a reflectance measurement system OP-RF-VIS-GT50 manufactured by Ocean Photonics.
  • the tubular member 40 may have a tubular member main body and a reflective layer disposed on the inner surface of the tubular member main body.
  • the light from the light diffusing portion 21 can be reflected by the reflective layer regardless of the material of the cylindrical member main body.
  • a coil body or a resin tube around which a resin wire is wound may be used as the tubular member main body.
  • the reflective layer may be provided by applying a coating agent containing a reflective material to the inner surface of the cylindrical member body, and the reflective material is applied to the inner surface of the cylindrical member body by a method such as vapor deposition, sputtering, electroplating, or chemical plating. It may be arranged by adhering.
  • the reflective layer may be a metal thin film.
  • Reflective materials include, for example, aluminum, gold, silver, copper, tin, titanium dioxide, tantalum pentoxide, aluminum oxide, silicon dioxide, magnesium fluoride, or combinations thereof.
  • any of the materials listed as the constituent materials of the shaft 10 can be used for the tubular member main body.
  • the tubular member 40 with the distal end 401 side closed as shown in FIG. 6 can be obtained.
  • a tubular coil having one lumen and a metallic member separate from the tubular coil are prepared, and the metallic member is heated and welded so as to close the opening on the distal side of the tubular coil. It is also possible to obtain a cylindrical member 40 closed at the proximal end 401 side.
  • Concavities and convexities may be arranged on the inner peripheral surface 43 of the tubular member 40 .
  • the concave-convex structure of the inner peripheral surface 43 of the tubular member 40 may be formed by etching, blasting, roughening the inner peripheral surface 43 of the tubular member 40 with a scribe, wire brush, or sandpaper.
  • the unevenness may be arranged only on a part of the tubular member 40 , or the unevenness may be arranged on the entirety of the tubular member 40 .
  • the unevenness may be provided only on a part of the tubular member 40 , or the unevenness may be provided on the entirety of the tubular member 40 .
  • a reflector 17 that reflects the light from the light diffusing portion 21 is arranged on the distal end 401 side of the tubular member 40 .
  • the reflector 17 is, for example, a mirror arranged so that the reflecting surface faces the proximal side. With this configuration, light can be reflected not only by the inner peripheral surface of the cylindrical member 40 but also by the reflector 17, so that the reflected light can be easily diffused from the exposed portion 22 in various directions.
  • the surface of the reflector 17 is preferably made of aluminum, gold, silver, copper, tin, titanium dioxide, tantalum pentoxide, aluminum oxide, silicon dioxide, or magnesium fluoride.
  • the reflector 17 is arranged on the distal side of the cylindrical member 40. As shown in FIG. although not shown, the reflector 17 may be arranged on the most distal side of the lumen of the tubular member 40 . When the distal end 401 side of the tubular member 40 is closed, the inner end surface 46 of the tubular member 40 and the distal end surface of the reflector 17 may be in contact with each other.
  • the cylindrical member 40 is fixed to the third section 33 as shown in FIG. In that case, it is more preferable that the tubular member 40 is fixed to the outer peripheral surface of the third section 33 . More preferably, the inner peripheral surface 43 of the tubular member 40 is fixed to the outer peripheral surface of the third section 33 . Since the position of the proximal end 402 of the cylindrical member 40 is fixed so as not to shift with respect to the light diffusing portion 21 in the longitudinal axis direction x even when the device 1 is inserted into the body, the irradiation position can be stabilized. Note that even when the cylindrical member 40 is fixed to the outer peripheral surface 23 of the light diffusing portion 21 , it is preferable that the cylindrical member 40 also bends following the bending of the device 1 .
  • the tubular member 40 when the tubular member 40 partially covers the second section 32 , the tubular member 40 may be fixed to the second section 32 .
  • the cylindrical member 40 is preferably fixed to the outer peripheral surface of the second section 32 , and more preferably the inner peripheral surface 43 of the cylindrical member 40 is fixed to the outer peripheral surface of the second section 32 .
  • the tubular member 40 When the tubular member 40 partially covers the second section 32 , the tubular member 40 may be fixed only to the third section 33 and not fixed to the second section 32 . Also, the cylindrical member 40 may be fixed only to the second section 32 and not fixed to the third section 32 .
  • the light diffusion section 21 has a distal end surface 212 as shown in FIG.
  • the distal end surface 212 of the light diffusing portion 21 is not fixed to the tubular member 40 .
  • the distal end surface 212 need only be fixed so as not to move with respect to the tubular member 40, and it is permissible for the distal end surface 212 to be in contact with the tubular member 40 as shown in FIG.
  • the distal end surface 212 of the light diffusing portion 21 preferably has a planar shape perpendicular to the longitudinal axis direction of the optical fiber 20 as shown in FIG. It may have a planar shape, or may have a curved shape.
  • the fixing between the cylindrical member 40 and the light diffusing portion 21 can be performed by bonding the cylindrical member 40 and the light diffusing portion 21 or by caulking the cylindrical member 40 to fix the cylindrical member 40 to the light diffusing portion 21 . .
  • the outer peripheral surface 44 of the cylindrical member 40 is preferably in contact with the inner peripheral surface 12 of the shaft 10. With this configuration, the position of the cylindrical member 40 relative to the shaft 10 is less likely to shift, and the position of the exposed portion 22 is fixed, so that the irradiation position can be stabilized.
  • the tubular member 40 may be inserted into the inner cavity 11 of the shaft 10 , and the outer peripheral surface 44 of the tubular member 40 may not be fixed to the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 .
  • the outer peripheral surface 23 of the light diffusing portion 21 is preferably arranged apart from the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 .
  • the outer peripheral surface 23 of the light diffusing portion 21 is arranged apart from the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 in the exposed portion 22 .
  • the outer peripheral surface 23 of the light diffusing portion 21 is separated from the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 over the entire longitudinal axis direction x.
  • the outer peripheral surface 23 of the light diffusion portion 21 be separated from the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 over the entire circumferential direction p of the shaft 10 . Moreover, it is preferable that the distance between the outer peripheral surface 23 of the light diffusion portion 21 and the inner peripheral surface 12 of the shaft 10 in the radial direction of the shaft 10 be uniform at any position in the circumferential direction p of the shaft 10 . As a result, the emission intensity distribution of the exposed portion 22 can be easily uniformed in the circumferential direction p.
  • a wire rod 42 forming the coil portion 41 has a distal end and a proximal end in its longitudinal direction.
  • the wire 42 may be composed of a single linear member from the distal end to the proximal end, or the wire 42 may be composed of a plurality of linear members connected to each other in the longitudinal direction thereof.
  • the cross-sectional shape of the wire rod 42 perpendicular to the longitudinal axis direction may be circular, oval, polygonal, or a combination thereof.
  • the oval shape includes an elliptical shape, an egg shape, and a rounded rectangular shape. The same applies to other descriptions in this specification.
  • the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal axis direction of the wire rod 42 is preferably circular or oval. With such a cross-sectional shape, as shown in FIG. arranged side by side. As a result, it is preferable that the recess 492 is arranged between the two protrusions 491 . Reflected light is easily diffused in multiple directions by the protrusions 491 and the recesses 492 of the inner peripheral surface 43 .
  • the wire diameter (thickness) of the wire 42 constituting the coil portion 41 and the number of turns of the wire 42 are not particularly limited.
  • the axial length of the coil portion 41 may be larger or smaller than the maximum outer diameter of the coil portion 41 .
  • the coil part 41 may be a single-layer wound coil or a multi-layer wound coil.
  • FIG. 5 shows an example in which the coil portion 41 is composed only of a single-layer wound coil.
  • the coil portion 41 may have a first coil portion that is wound in a single layer and a second coil portion that is wound in multiple layers.
  • the pitch P of the coil portion 41 is not particularly limited, and may be constant in the axial direction or may vary depending on the position in the axial direction.
  • the pitch P is the interval between the central axes of two adjacent wire rods 42 forming the coil portion 41 in the axial direction, as shown in FIG.
  • the coil portion 41 gaps may be formed between the wire rods 42 adjacent in the axial direction, but the gaps between the adjacent wire rods 42 are preferably not too large. This is because if too much light leaks through the gaps between the adjacent wires 42, the light emission intensity at the exposed portion 22 may be reduced. Therefore, as shown in FIG. 6, the coil portion 41 preferably has a first pitch portion 48 having a pitch of twice or less than the wire diameter of the wire rod 42 .
  • the coil portion 41 may have the same pitch as the wire diameter of the wire rod .
  • Such coils are commonly referred to as tight wound coils.
  • a tightly wound coil is preferable because there is no gap between two adjacent wire rods 42 and light is less likely to leak from the coil portion 41 .
  • the first pitch portion 48 the coil portion 41 may have a pitch smaller than the wire diameter of the wire 42 .
  • the coil portion 41 may have a pitch of 1.1 times or more the wire diameter of the wire rod 42, or may have a pitch of 1.2 times or more. Further, in the first pitch portion 48, the coil portion 41 may have a pitch of 1.9 times or less the wire diameter of the wire rod 42, or may have a pitch of 1.8 times or less. By setting the pitch in this way, it is possible to suppress leakage of light from the coil portion 41, which is preferable.
  • the first pitch portion 48 may constitute only a part of the coil portion 41 in the axial direction. Further, the first pitch portion 48 may constitute the entire axial direction of the coil portion 41 .
  • the coil portion 41 constitutes only a part of the cylindrical member 40 in the axial direction.
  • the trunk portion may be the coil portion 41 . preferable.

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Abstract

シャフト(10)と、シャフト(10)内に配置されている光ファイバー(20)と、を有し、光ファイバー(20)はコア(25)の外周に配されている第1クラッド(26)を有する第1区間(31)と、コア(25)の外周に配され第1クラッド(26)よりも外周面の表面粗さが大きい第2クラッド(27)を有し第1区間(31)よりも遠位側にある第2区間(32)と、クラッドが存在せず第2区間(32)よりも遠位側にある第3区間(33)であってコア(25)の外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分を有する第3区間(33)と、を有し、第2区間(32)の第2クラッド(27)の平均厚みは、第1区間(31)の第1クラッド(26)の平均厚みよりも小さく、第2区間(32)の第2クラッド(27)の外周面の表面粗さの平均値は、第3区間(33)のコア(25)の外周面の表面粗さの平均値よりも小さく、第2区間(32)よりも第3区間(33)の方が短い光照射医療装置(1)。

Description

光照射医療装置
 本発明は、血管や消化管等の体内管腔において、がん細胞等の組織に光を照射するための光照射医療装置に関するものである。
 光線力学的療法(Photodynamic Therapy:PDT)では、光増感剤を静脈注射や腹腔内投与で体内に投与し、がん細胞等の対象組織に光増感剤を集積させ、特定の波長の光を照射することにより光増感剤を励起させる。励起された光増感剤が基底状態に戻るときにエネルギー転換が生じ、活性酸素種を発生させる。活性酸素種が対象組織を攻撃することにより、対象組織を除去することができる。レーザー光を用いたアブレーションでは、対象組織にレーザー光を照射し、焼灼することが行われる。このような光照射を行うための装置が提案されている。
 特許文献1~5には装置の側方へ照射可能なデバイスが開示されている。特許文献1では、光ファイバの照射部が複数の溝を有し、各溝が光ファイバの周方向に一周続いており、光ファイバの周方向に延びる環状凹部とされている。隣接する2つの溝の間隔は光ファイバの先端に向かうに従って徐々に狭くなっている。但し、照射部において溝の間隔は狭くなっているが、図面から深さは一定の値であることが読み取れるため、照射部全般で表面粗さは一定の値を示すこととなる。また、特許文献1の光ファイバは先端から延びるテーパ面を有し、テーパ面からは照射部から側方に照射されずに光ファイバの内部に残された残光が出射することも記載されている。
 特許文献2には、光ファイバが散乱チップを有し、散乱チップは光ファイバの被覆を超えて延びているすり剥がされた部分を含むこと、当該すり剥がされた部分が光を散乱チップから外方へ向かせる粗面を有していること、クラッドの一部分が散乱チップの領域において研磨により光ファイバから除去されていることが開示されている。
 特許文献3には、カテーテル装置が光照射部を備え、光照射部は導光部材を構成する光ファイバの表面がブラスト加工されてなるものであること、光ファイバの先端は円錐状に加工されていること、光照射部では光ファイバのクラッドからコアが露出することが開示されている。
 特許文献4には、散光器が、コアと外被を持つ光学導波管からなり、コアはその遠位端の近傍の活性領域において露出され粗削りされていることが開示されている。
 特許文献5には、光ファイバと、光ファイバを覆うカバーチューブとを備える医療ライトガイドが開示されている。光ファイバは、コアと、クラッドと、クラッドを覆う被覆とを有し、光ファイバが延びる長手方向に順に、コア及びクラッドが被覆に覆われた第1の被覆部と、被覆が除去されクラッドが露出した第1のクラッド部と、コア及びクラッドが被覆に覆われた第2の被覆部と、被覆及びクラッドが除去されコアが露出したコア部と、コア及びクラッドが被覆に覆われた第3の被覆部と、被覆が除去されクラッドが露出した第2のクラッド部と、先端部と、を有している。
特開2019-187935号公報 特表2001-502438号公報 特開2020-89480号公報 特開平7-265449号公報 特開2019-51023号公報
 しかしながら、特許文献1~5に記載されているような装置では、装置の周方向において発光強度分布にムラが生じることがあった。その場合、対象組織の全体を照射するためには光射出と発光部位の位置調整を繰り返し行う必要があり、手技の長時間化や患者および術者の負担を引き起こすおそれがあった。そこで本発明は、手技の効率化に資する光照射医療装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成し得た本発明の光照射医療装置の実施態様は下記の通りである。
 [1]長手軸方向に遠位端と近位端を有し、かつ長手軸方向に延在している内腔を有するシャフトと、シャフトの内腔に配置されている光ファイバーと、を有し、光ファイバーは、長手軸方向に延在しているコアを有し、光ファイバーは、コアの外周に配されている第1クラッドを有している第1区間と、コアの外周に配されており第1クラッドよりも外周面の表面粗さが大きい第2クラッドを有し第1区間よりも遠位側に位置している第2区間と、クラッドが存在せず第2区間よりも遠位側に位置している第3区間であってコアの外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分を有する第3区間と、を有し、第2区間の第2クラッドの平均厚みは、第1区間の第1クラッドの平均厚みよりも小さく、第2区間の第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値は、第3区間のコアの外周面の表面粗さの平均値よりも小さく、長手軸方向において第2区間よりも第3区間の方が短い光照射医療装置。
 上記光照射医療装置によれば、第1区間31では、コアと第1クラッドの境界で光が全反射しやすくなるため、第1区間では、光がコア内に閉じ込められながら光ファイバーの遠位側に伝搬される。第2区間では、光の一部はコア内に閉じ込められながら光ファイバーの遠位側に伝搬され、残りの光は第2クラッドから外に漏れて径方向の外方に射出される。第3区間ではクラッドが存在せず、コアの外径が遠位端側に向かって小さくなっていることにより、コアからの光は光ファイバーの遠位端面から前方に向かって射出されるよりもむしろ径方向の外方に射出されやすくなる。このように第1~第3区間を配置することで、径方向の外方に射出される光の発光強度分布が長手軸方向において均一化されやすくなる。その結果、腫瘍等の対象組織への照射回数や対象組織に対する光照射医療装置の位置調整の回数を減らすことができるため、手技の効率化が図られる。
 [2]長手軸方向において、第1区間と第2区間と第3区間は隣接している[1]に記載の光照射医療装置。
 [3]長手軸方向において第3区間の長さは、第2区間および第3区間の合計長さの20%以下の大きさである[1]または[2]に記載の光照射医療装置。
 [4]第3区間の遠位端におけるコアの外径は、第2区間の近位端におけるコアの外径の85%以下の大きさである[1]~[3]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 [5]長手軸方向において第2区間を遠位部と近位部に二等分割したときに、第2区間の近位部における第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値が、第2区間の遠位部における第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値よりも小さい[1]~[4]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 [6]長手軸方向において、第3区間の遠位端は、コアの遠位端と同じ位置にある[1]~[5]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 [7]長手軸方向において第1区間よりも第2区間の方が短い[1]~[6]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 [8]さらに、シャフトの内腔に配置されており、光ファイバーの遠位部の一部を覆っている筒部材を有し、筒部材の遠位端が第3区間の近位端よりも遠位側に位置している[1]~[7]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 [9]筒部材は光ファイバーを周回するように線材がらせん状に巻回されているコイル部を有している[8]に記載の光照射医療装置。
 [10]長手軸方向において、筒部材の近位端は、第3区間の近位端と同じまたはこれよりも遠位側の位置にある[8]または[9]に記載の光照射医療装置。
 [11]長手軸方向において、筒部材の近位端は、第2区間の遠位端よりも近位側の位置にあり、筒部材のうち第3区間に配されている部分の長さが、第2区間に配されている部分の長さよりも長い[8]または[9]に記載の光照射医療装置。
 [12]筒部材は、第3区間の長手軸方向の全体および周方向の全体を覆っている[8]~[11]のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
 上記光照射医療装置によれば、径方向の外方に射出される光の発光強度分布が長手軸方向において均一化されやすくなる。その結果、腫瘍等の対象組織への照射回数や対象組織に対する光照射医療装置の位置調整の回数を減らすことができるため、手技の効率化が図られる。
本発明の一実施形態に係る光照射医療装置の断面図(一部側面図)である。 図1に示した光照射医療装置の遠位側を拡大した断面図(一部側面図)である。 図2に示した光照射医療装置のIII-III線における切断部端面図である。 図2に示した光照射医療装置の変形例を示す断面図(一部側面図)である。 図2に示した光照射医療装置の他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。 図5に示した筒部材の切断部端面図である。 図2に示した光照射医療装置のさらに他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。 図2に示した光照射医療装置のさらに他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。 図2に示した光照射医療装置のさらに他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。
 以下、下記実施の形態に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施の形態によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、各図面において、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、明細書や他の図面を参照するものとする。また、図面における種々部材の寸法は、本発明の特徴の理解に資することを優先しているため、実際の寸法とは異なる場合がある。
 本発明の光照射医療装置の一実施態様は、長手軸方向に遠位端と近位端を有し、かつ長手軸方向に延在している内腔を有するシャフトと、シャフトの内腔に配置されている光ファイバーと、を有し、光ファイバーは、長手軸方向に延在しているコアを有し、光ファイバーは、コアの外周に配されている第1クラッドを有している第1区間と、コアの外周に配されており第1クラッドよりも外周面の表面粗さが大きい第2クラッドを有し第1区間よりも遠位側に位置している第2区間と、クラッドが存在せず第2区間よりも遠位側に位置している第3区間であってコアの外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分を有する第3区間と、を有し、第2区間の第2クラッドの平均厚みは、第1区間の第1クラッドの平均厚みよりも小さく、第2区間の第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値は、第3区間のコアの外周面の表面粗さの平均値よりも小さく、長手軸方向において第2区間よりも第3区間の方が短い点に要旨を有する。上記光照射医療装置によれば、第1区間31では、コアと第1クラッドの境界で光が全反射しやすくなるため、第1区間では、光がコア内に閉じ込められながら光ファイバーの遠位側に伝搬される。第2区間では、光の一部はコア内に閉じ込められながら光ファイバーの遠位側に伝搬され、残りの光は第2クラッドから外に漏れて径方向の外方に射出される。第3区間ではクラッドが存在せず、コアの外径が遠位端側に向かって小さくなっていることにより、コアからの光は光ファイバーの遠位端面から前方に向かって射出されるよりもむしろ径方向の外方に射出されやすくなる。このように第1~第3区間を配置することで、径方向の外方に射出される光の発光強度分布が長手軸方向において均一化されやすくなる。その結果、腫瘍等の対象組織への照射回数や対象組織に対する光照射医療装置の位置調整の回数を減らすことができるため、手技の効率化が図られる。
 光照射医療装置は、PDTや光アブレーションにおいて血管や消化管等の体内管腔で、がん細胞等の対象組織である処置部に対して特定の波長の光を照射するために用いられる。光照射医療装置は、単独で処置部まで送達されるものであってもよく、送達用のカテーテルや内視鏡と共に用いられてもよい。内視鏡を用いた治療では、内視鏡の鉗子チャンネルを通じて光照射医療装置が体内に配置され、処置部まで送達される。
 図1~図9を参照しながら、装置の基本構成について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る光照射医療装置の断面図(一部側面図)である。図2は図1に示した光照射医療装置の遠位側を拡大した断面図(一部側面図)である。図3は図2に示した光照射医療装置のIII-III線における切断部端面図である。図4は図2に示した光照射医療装置の変形例を示す断面図(一部側面図)である。図5は図2に示した光照射医療装置の他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。図6は図5に示した筒部材の切断部端面図である。図7~図9は図2に示した光照射医療装置のさらに他の変形例を示す断面図(一部側面図)である。光照射医療装置1は、シャフト10と光ファイバー20を有している。以下では光照射医療装置を単に装置と称することがある。
 本明細書において、装置1の遠位側とは、シャフト10の長手軸方向xの遠位端側であって処置対象側を指す。装置1の近位側とは、シャフト10の長手軸方向xの近位端側であって使用者の手元側を指す。各部材をシャフト10の長手軸方向xにおいて二等分割したときの近位側を近位部、遠位側を遠位部と称することがある。装置1の径方向において、内方はシャフト10の長手軸方向xに延びる中心軸cに向かう方向を指し、外方は内方とは反対の放射方向を指す。
 シャフト10は長手軸方向xと径方向と周方向pを有している。図1に示すようにシャフト10は、長手軸方向xに遠位端と近位端を有しており、長手軸方向xに延在している内腔11を有している。シャフト10は、内腔11を1つのみ有していてもよく、複数有していてもよい。シャフト10はその内腔11に光ファイバー20および筒部材40を配置するために筒形状を有している。シャフト10は、内腔11を1つのみ有する筒形状を有していることが好ましい。シャフト10は体内に挿入されるため、好ましくは可撓性を有している。シャフト10は内周面12と外周面13を有している。
 シャフト10は、一または複数の線材を所定のパターンで配置することで形成された中空体;上記中空体の内側表面または外側表面の少なくともいずれか一方に樹脂をコーティングしたもの;樹脂チューブ;またはこれらを組み合わせたもの、例えばこれらを長手軸方向に接続したものが挙げられる。線材が所定のパターンで配置された中空体としては、線材が単に交差される、または編み込まれることによって網目構造を有する筒状体や、線材が巻回されたコイルが示される。線材は、一または複数の単線であってもよく、一または複数の撚線であってもよい。樹脂チューブは、例えば押出成形によって製造することができる。シャフト10が樹脂チューブである場合、シャフト10は単層または複数層から構成することができる。シャフト10は長手軸方向xまたは周方向pの一部が単層から構成されており、他部が複数層から構成されていてもよい。
 シャフト10は、例えば、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリエチレンやポリプロピレン)、ポリアミド樹脂(例えば、ナイロン)、ポリエステル樹脂(例えば、PET)、芳香族ポリエーテルケトン樹脂(例えば、PEEK)、ポリエーテルポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂(例えば、PTFE、PFA、ETFE)等の合成樹脂や、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケルチタン合金等の金属から構成することができる。これらは一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。シャフト10のうち少なくとも光拡散部21と重なる部分は、光透過性を有する樹脂から構成されていることが好ましい。シャフト10のうち少なくとも光拡散部21と重なる部分は、透明樹脂から構成されていてもよい。
 図1に示すようにシャフト10の遠位端には先端チップ15が取り付けられていてもよい。シャフト10の遠位端部による生体組織の損傷を回避することができる。先端チップ15の形状としては、例えば円柱形状、長円柱形状、半球形状、長円球形状、角錐台形状、円錐台形状、長円錐台形状、角丸錐台形状、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。
 図1では、シャフト10の近位部にハンドル60が接続されている。術者がハンドル60を把持することで、装置1の操作が行いやすくなる。ハンドル60は、例えば長手軸方向xに延在している。ハンドル60は、一または複数の部材から構成することができる。図1では、ハンドル60は長手軸方向xに延在している中空部を有している。ハンドル60は例えば筒形状を有していてもよい。図1では、中空部にシャフト10と光ファイバー20が挿通されている。
 ハンドル60の構成材料は特に限定されないが、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂等の合成樹脂を用いることができる。
 光ファイバー20は対象組織まで光信号を送信する伝送路である。図1~図2に示すように光ファイバー20は、シャフト10の内腔11に配置されている。例えば図2に示すように光ファイバー20は、コア25の外周に配されている第1クラッド26を有している第1区間31と、コア25の外周に配されており第1クラッド26よりも外周面の表面粗さが大きい第2クラッド27を有し第1区間31よりも遠位側に位置している第2区間32と、クラッドが存在せず第2区間32よりも遠位側に位置している第3区間33であってコア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分を有する第3区間33と、を有している。第2区間32の第2クラッド27の平均厚みは、第1区間31の第1クラッド26の平均厚みよりも小さく、第2区間32の第2クラッド27の外周面の表面粗さの平均値は、第3区間33のコア25の外周面の表面粗さの平均値よりも小さく、長手軸方向xにおいて第2区間32よりも第3区間33の方が短くなっている。第1区間31では、コア25と第1クラッド26の境界で光が全反射しやすくなるため、第1区間31では、光がコア25内に閉じ込められながら光ファイバー20の遠位側に伝搬される。第1区間31よりも第2区間32でクラッドの表面粗さを大きくすることで、光の一部はコア25内に閉じ込められながら光ファイバー20の遠位側に伝搬され、残りの光は第2クラッド27から外に漏れて径方向の外方に射出される。第3区間33ではクラッドが存在せず、コア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっていることにより、コア25からの光は光ファイバー20の遠位端面から前方に向かって射出されるよりもむしろ径方向の外方に射出されやすくなる。第2区間32と第3区間33が発光エリアとして機能する。このように第1区間31~第3区間33を配置することで、径方向の外方に射出される光の発光強度分布が長手軸方向xにおいて均一化されやすくなる。その結果、腫瘍等の対象組織への照射回数や対象組織に対する装置1の位置調整の回数を減らすことができるため、手技の効率化が図られる。
 詳細には、第2区間32の第2クラッド27の平均厚みが第1区間31の第1クラッド26の平均厚みよりも小さいことにより、第1区間31ではコア25内に光が閉じ込められやすくなり、第2区間32では第2クラッド27から光が径方向の外方に射出されやすくなる。また、第2区間32の第2クラッド27の外周面の表面粗さの平均値が、第3区間33のコア25の外周面の表面粗さの平均値よりも小さいこと、長手軸方向xにおいて第2区間32よりも第3区間33の方が短くなっていることにより、第2区間32においてコア25内に閉じ込められながら光ファイバー20の遠位側に伝搬された光が、第3区間では光ファイバー20の遠位端面から前方に向かって射出されるよりもむしろ径方向の外方に射出されやすくなる。このため、第2区間32と第3区間33で径方向の外方に射出される光の発光強度分布が長手軸方向xにおいて均一化させやすくなる。
 以下では、第2区間32と第3区間33をまとめて光拡散部21と称することがある。光拡散部21は、シャフト10の長手軸方向xおよび周方向pに延在するように配されている。光拡散部21は外周面23を有している。光拡散部21の外周面23はシャフト10の内周面12側に面している。図1では光ファイバー20の近位端部はハンドル60から近位側に向かって延出している。光ファイバー20の近位端部は半導体レーザー等の光源に接続される。
 内視鏡を通じて、装置1を体腔内の対象組織がある位置まで挿入する。このとき、対象組織がシャフト10の外周面13よりも径方向の外方に位置するように配される。光拡散部21から射出された光がシャフト10のうち少なくとも光拡散部21と重なる部分を透過することで、装置1の周りにある対象組織に光が到達する。
 光拡散部21からは、少なくともシャフト10の径方向の外方に向かって光が射出されればよく、光拡散部21からは、シャフト10の周方向pの全体に亘ってシャフト10の径方向の外方に向かって光が射出されることが好ましい。光拡散部21からは、さらにシャフト10の遠位方向、すなわち前方に向かって光が射出されてもよい。ただし、装置1には光拡散部21からシャフト10の遠位方向のみに光が射出されるものは含まれないことが好ましい。
 シャフト10のうち少なくとも光拡散部21と重なる部分では、シャフト10を構成する樹脂に酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の無機系粒子、架橋アクリル系粒子、架橋スチレン系粒子等の有機系粒子の光拡散性の材料を添加することができる。光拡散部21から射出される光がシャフト10によって一層拡散されやすくなる。
 コア25、第1クラッド26、または第2クラッド27を構成する材料は特に限定されず、プラスチック、石英ガラス、フッ化物ガラス等のガラスを用いることができる。
 第2区間32の第2クラッド27の外周面の表面粗さは、第1区間31の第1クラッド26の外周面の表面粗さよりも大きくなっている。ここで、表面粗さは、光ファイバー20の外周面の長手軸方向における粗さ曲線の基準長さ間での算術平均粗さRaである。基準長さは、使用するレーザー顕微鏡の拡大率に応じて設定すればよいが、例えば200μmである。上記算術平均粗さRaは、JIS B 0601(2001)に規定される算術平均粗さRaに相当し、JIS B 0633(2001)に準じて測定される。測定には、JIS B 0651(2001)に規定される測定機(例えば、キーエンス社製レーザー顕微鏡 VK-X3000)を用いる。
 第2区間32の第2クラッド27の平均厚みが第1区間31の第1クラッド26の平均厚みよりも小さくなっている。ここでクラッドの厚みは、キーエンス社製レーザー顕微鏡 VK-X3000を用いて測定することができる。
 第1区間31では、1つの第1クラッド26の中に1つのコア25が配されていることが好ましい。第1区間31では、光ファイバーをシングルコア光ファイバーと言い換えることができる。
 光ファイバー20のプロファイルの増加を防ぐために、第1区間31では第1クラッド26が光ファイバー20の径方向の最も外側に位置していてもよい。すなわち、第1区間31には被覆材などの他の部材が配されなくてもよい。
 図示していないが、光ファイバー20の第1区間31には、第1クラッド26の外周に被覆材が配されていてもよい。第1区間31の外側を保護することが可能となり、第1区間31において外への光漏れや射出を抑制することもできる。被覆材は、第1クラッド26の外周面上に配される被覆層であってもよく、第1クラッド26を内包するシースであってもよい。被覆材は、紫外線硬化樹脂等の樹脂から構成することができる。
 第1区間31では光が径方向の外方に射出されないか、または第2区間32よりも光の漏れ量が小さいことが好ましい。
 第1区間31と同様に、第2区間32では、1つの第2クラッド27の中に1つのコア25が配されていることが好ましい。第1区間31と第2区間32は一の光ファイバーから構成されていてもよい。第1区間31の第1クラッド26と第2区間32の第2クラッド27は一体成形されていてもよい。光ファイバー20は、第1区間31用の光ファイバーと第2区間32用の光ファイバーが長手軸方向xに接合されることによって形成されていてもよい。第1区間31の第1クラッド26と第2区間32の第2クラッド27は別々に形成された後で接合されてもよい。
 第2区間32の第2クラッド27は、コア25の周方向の一部のみに配されていてもよいが、コア25の周方向の全体に配されていることが好ましい。周方向の広範囲に対して光を一度に照射することができるため、手技の効率化が図られる。
 第2区間32の第2クラッド27は、コア25の周方向の少なくとも一部で第1クラッド26よりも外周面の表面粗さが大きいことが好ましく、コア25の周方向の全体にわたって第1クラッド26よりも外周面の表面粗さが大きいことがより好ましい。
 第2区間32では、第2クラッド27が光ファイバー20の径方向の最も外側に位置していることが好ましい。すなわち、第2区間32では、コア25と第2クラッド27以外の部材(例えば被覆材)が配されていないことが好ましい。この構成により、第2区間32からシャフト10の径方向の外方に向かって光を射出することができる。
 図2に示すように長手軸方向xにおいて第2区間32を遠位部323と近位部324に二等分割したときに、近位部324における第2クラッド27の外周面の表面粗さの平均値が、遠位部323における第2クラッド27の外周面の表面粗さの平均値よりも小さいことが好ましい。この構成により、近位部324では遠位部323よりもコア25内に光を閉じ込める効果を高めつつ、遠位部323では第2クラッド27から径方向の外方に向かって光が射出されやすくなるため、長手軸方向xにおいて第2区間32の発光強度分布が均一化されやすくなる。ここで、表面粗さの平均値とは、測定対象となる区間(例えば第2区間32の遠位部323または近位部324)において、長手軸方向xに並ぶように設定された10点以上の測定点の表面粗さ値の平均値である。
 第2区間32の第2クラッド27の外周面の表面粗さの平均値が、第1区間31の第1クラッド26の外周面の表面粗さの平均値よりも大きいことが好ましい。第1区間31ではコア25内に光が閉じ込められやすくなり、第2区間32では第2クラッド27から光が径方向の外方に射出されやすくなる。その結果、長手軸方向xにおいて光拡散部21の発光強度分布が均一化されやすくなる。
 図1~図2から理解できるように長手軸方向xにおいて第1区間31よりも第2区間32の方が短いことが好ましい。光拡散部21を形成しやすくなり、光ファイバー20の遠位端部での柔軟性も高めることができる。長手軸方向xにおいて第2区間32の長さは、第1区間31の長さの20分の1以下、25分の1以下、30分の1以下の長さに設定することができる。また、長手軸方向xにおいて第2区間32の長さは、第1区間31の長さの50分の1以上、45分の1以上、あるいは30分の1以上の長さに設定されてもよい。
 第3区間33では、コア25の周方向の少なくとも一部でクラッドが存在していないことが好ましく、コア25の周方向の全体でクラッドが存在していないことがより好ましい。
 第3区間33では、光ファイバー20の中ではコア25が径方向の最も外側に位置していることが好ましい。但し、第3区間33の少なくとも一部が筒部材40により覆われていることが好ましい。すなわち、第3区間33では、クラッドだけでなく、コア25と筒部材40以外のあらゆる部材(例えば被覆材)が配されていないことが好ましい。
 図2に示すように、第3区間33では、長手軸方向xの全体に亘ってコア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっていてもよい。図示していないが、第3区間33では、長手軸方向xの一部のみでコア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっていてもよい。
 第3区間33では、コア25の外径が遠位端側に向かってテーパ状に小さくなっていてもよい。テーパは、図2に示すような線形テーパに限られず、指数関数テーパや放物線テーパであってもよい。第3区間33では、コア25の外径が遠位端側に向かって段階的に小さくなっていてもよい。
 第3区間33は、コア25の外径が一定となっている部分を有していてもよい。ここで、コア25の外径が一定であるとは、外径が±5%の範囲内で変動する態様を含むものとする。
 第3区間33では、コア25の外径が一定となっている部分は、コア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分よりも遠位側に位置していてもよく、近位側に位置していてもよい。
 第3区間33では、長手軸方向xにおいて、コア25の外径が一定となっている部分は、コア25の外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分よりも短いことが好ましい。第3区間33において光が径方向の外方に射出されやすくなり、第3区間33の長手軸方向xにおける発光強度分布が均一化されやすくなる。
 図2に示すように、光ファイバー20において、第3区間33が最も遠位に位置していることが好ましい。また、長手軸方向xにおいて、第3区間33の遠位端は、コア25の遠位端と同じ位置にあることが好ましい。第3区間33を形成しやすくなり、光ファイバー20の遠位端部での柔軟性も高めることができる。
 第3区間33は、長手軸方向xにおいて、コア25の外周面の表面粗さが一定の値を有していてもよい。表面粗さが一定の値であるとは、表面粗さの値が±5%の範囲内で変動する態様を含むものとする。
 第3区間33の近位部におけるコア25の外周面の表面粗さの平均値は、第3区間33の遠位部におけるコア25の外周面の表面粗さの平均値よりも小さいことが好ましい。これにより、長手軸方向xにおける第3区間33の全体の発光強度分布を均一化させやすくなる。なお、第3区間33の近位部におけるコア25の外周面の表面粗さの平均値は、第3区間33の遠位部におけるコア25の外周面の表面粗さの平均値よりも大きくてもよい。
 第3区間33のコア25の外周面の表面粗さは、第1区間31の第1クラッド26の外周面の表面粗さよりも大きいことが好ましい。第1区間31ではコア25内に光が閉じ込められやすくなり、第3区間33ではコア25から光が径方向の外方に射出されやすくなる。
 長手軸方向xにおいて第2区間32と第3区間33の合計長さは光ファイバー20の全長の50分の1以上、45分の1以上、30分の1以上の長さに設定されてもよい。このような長さに設定することで一度の照射で対象組織全体を照射しやすくなる。また、長手軸方向xにおいて第2区間32と第3区間33の合計長さは光ファイバー20の全長の20分の1以下、25分の1以下、30分の1以下の長さに設定されてもよい。このような長さに設定することで対象外の組織への照射を防ぐことができる。
 長手軸方向xにおいて第3区間33の長さは、第2区間32および第3区間33の合計長さの20%以下の大きさであることが好ましく、18%以下の大きさであることがより好ましく、15%以下の大きさであることがさらに好ましい。また、長手軸方向xにおいて第3区間33の長さは、第2区間32および第3区間33の合計長さの5%以上、8%以上、あるいは10%以上の大きさであってもよい。この構成により、長手軸方向xにおいて第2区間32および第3区間33の発光強度分布が均一化されやすくなる。
 第3区間33の遠位端におけるコア25の外径は、第2区間32の近位端におけるコア25の外径の85%以下の大きさであることが好ましく、80%以下の大きさであることがより好ましく、75%以下の大きさであることがさらに好ましい。また、第3区間33の遠位端におけるコア25の外径は、第2区間32の近位端におけるコア25の外径の50%以上、55%以上、あるいは60%以上の大きさであることも許容される。この構成により、長手軸方向xにおいて第2区間32および第3区間33の発光強度分布が均一化されやすくなる。
 図2に示すように、長手軸方向xにおいて第1区間31と第2区間32と第3区間33は隣接していることが好ましい。より詳細には、第1区間31と第2区間32が隣接し、第2区間32と第3区間33が隣接していることが好ましい。この構成により、第1区間31から第3区間33への光の伝搬を効率よく行えるとともに、長手軸方向xにおいて第2区間32および第3区間33の発光強度分布が均一化されやすくなる。
 第2区間32および第3区間33は、エッチングや研磨によりクラッドを剥離させることで形成することができる。第2区間32や第3区間33の表面粗さを調整するために、図4に示すように、第2クラッド27の外周面や第3区間33のコア25の外周面に凹凸が配されていてもよい。凹凸は、機械的または化学的に第2クラッド27または第3区間33のコア25の表面を荒らすことで形成可能である。表面を荒らす方法としては、エッチング加工、ブラスト加工、けがき針、ワイヤブラシ、またはサンドペーパーを用いる方法が挙げられる。
 第2区間32の遠位部の外周面に凹凸が配され、第2区間32の近位部の外周面に凹凸が配されていなくてもよい。
 第3区間33では、長手軸方向xの一部のみでコア25の外周面に凹凸が配されていてもよいが、長手軸方向xの全体に亘ってコア25の外周面に凹凸が配されていることが好ましい。
 光拡散部21からは治療用の第1光線が射出されればよい。第1光線は、体内組織を照射し、PDTやPITといった光治療に適した波長のレーザー光であることが好ましい。第1光線のほか、標的化用の第2光線が射出されてもよい。第2光線は、第1光線の射出前に治療部位を把握するために射出される光線であり、第1光線よりも放射エネルギーが低いことが好ましい。
 図5に示すように、装置1は、シャフト10の内腔11に配置されており、光ファイバー20の遠位部の一部を覆っている筒部材40を有し、筒部材40の遠位端401が第3区間33の近位端332よりも遠位側に位置していることが好ましい。筒部材40の遠位端401が第3区間33の近位端332よりも遠位側に位置するということはすなわち光拡散部21の一部が筒部材40に覆われているということである。光拡散部21のうち筒部材40に覆われている部分では光拡散部21から射出される光が筒部材40の内面で反射するため、反射光が光拡散部21のうち筒部材40で覆われていない部分である露出部22から様々な方向に拡散されやすくなる。その結果、シャフト10の周方向pにおいて露出部22の発光強度分布が均一化されやすくなる。これにより、腫瘍等の対象組織への照射回数や対象組織に対する露出部22の位置調整の回数を減らすことができるため、手技の効率化が図られる。なお、図5には、近位側から遠位側に向かって進んだ光が、露出部22から直接射出される様子と、筒部材40で反射した後、露出部22から射出される様子の一例を太い矢印で示した。
 本明細書では、筒部材40を光ファイバー20から取り外したときに少なくとも径方向の外方に光が射出される、第2区間32と第3区間33に相当する部分を光拡散部21と称している。筒部材40が光拡散部21の一部を覆っている状態では、光拡散部21の遠位端と近位端の少なくともいずれかが筒部材40に隠れて視認できないことがあり、光拡散部21の遠位端と近位端の位置を把握することが困難な場合がある。このため、光拡散部21の遠位端と近位端の位置の特定は、筒部材40を光ファイバー20から取り外した状態で行うものとする。
 本明細書では、光拡散部21のうち、筒部材40に覆われておらずシャフト10側に露出している部分を露出部22と称している。シャフト10の径方向において、露出部22とシャフト10の間には別の部材が存在しないことが好ましいが、露出部22から射出される光を遮らない部材であれば配されていてもよい。
 筒部材40は光拡散部21の一部のみを覆うものであり、光拡散部21の全部を覆うものではない。すなわち、光拡散部21には必ず露出部22が形成される。
 筒部材40は、シャフト10の長手軸方向xに延在するように形成される。筒部材40のうち、シャフト10の長手軸方向xに平行な方向を筒部材40の軸方向と称する。図5、図6に示すように、筒部材40は、内周面43と外周面44を有している。内周面43は、シャフト10の周方向pに延在しており光ファイバー20の外周面23側に面している。外周面44は、シャフト10の周方向pに延在しておりシャフト10の内周面12側に面している。光拡散部21から射出される光は、少なくとも筒部材40の内周面43で反射されることが好ましい。
 図5に示すように、第3区間33では、筒部材40はコア25の外周面に接していることが好ましい。図7に示すように、筒部材40が第2区間32の一部を覆っている場合、第2区間32では、筒部材40は第2クラッド27の外周面に接していることが好ましい。
 図5~図6に示すように、筒部材40は、遠位端401側が閉じられており、近位端402側が開口した形状を有していていてもよい。その場合、筒部材40は遠位端401側の外側端面45と遠位端401側の内側端面46を有している。この形状は、遠位端401側の閉じられている部分を筒底とした有底筒形状と言い換えることもできる。遠位端401側の外側端面45は、筒部材40を遠位側から近位側に向かって見たときに視認可能な面である。遠位端401側の内側端面46は、有底筒形状の内底面に相当する。この構成により、筒部材40の内周面43だけでなく遠位端401側の内側端面46でも光を反射することができるため、反射光が露出部22から様々な方向に拡散されやすくなる。なお、図9に示すように筒部材40は遠位端401側と近位端402側がそれぞれ開口した筒形状であってもよい。
 内周面43は曲面部のみから構成されていてもよく、平面部のみから構成されていてもよく、曲面部と平面部の組み合わせから構成されていてもよい。内周面43で反射された光を多方向に拡散しやすくするためには、内周面43は曲面部を有していることが好ましい。内側端面46は平面部のみから構成されていてもよく、曲面部のみから構成されていてもよく、曲面部と平面部の組み合わせから構成されていてもよい。
 筒部材40は、1つの内腔を有していることが好ましい。筒部材40の形状は特に限定されないが、円筒形状、長円筒形状、または多角筒形状であってもよい。筒部材40の軸方向の長さは筒部材40の最大外径より大きくても小さくてもよい。
 図5~図7に示すように筒部材40は、光ファイバー20を周回するように線材42がらせん状に巻回されているコイル部41を有していることが好ましい。光ファイバー20のうちコイル部41に覆われている部分では光拡散部21から射出される光がコイル部41の内面で反射するため、反射光が光ファイバー20のうち筒部材40で覆われていない露出部22から様々な方向に拡散されやすくなる。コイル部41の構成については後述する。
 筒部材40は線材42が巻回されたコイル形状でなくてもよく、図8に示すように樹脂チューブや金属パイプ等の筒状体であってもよい。
 筒部材40の内周面43によって光を反射する効果を高めるため、光拡散部21から射出される光はシャフト10の径方向の外方に向かって筒部材40を透過しないことが好ましい。
 長手軸方向xにおいて、筒部材40の遠位端401は、光拡散部21の遠位端と同じ位置か、光拡散部21の遠位端よりも遠位側に位置していることが好ましい。
 筒部材40は、第3区間33の遠位端331を含む位置に配されていることが好ましい。長手軸方向xにおいて筒部材40によって第3区間33の広範囲を覆いやすくなるため、第3区間33から射出される光が筒部材40の内面で反射されやすくなる。
 筒部材40は、第3区間33において、長手軸方向xの一部のみを覆っていてもよい。また、筒部材40は、第3区間33において、周方向pの一部のみを覆っていてもよい。図5から理解できるように、筒部材40は、第3区間33の長手軸方向xの全体および周方向pの全体を覆っていることが好ましい。第3区間33から射出される光が筒部材40の内面で反射するため、反射光が光ファイバー20のうち筒部材40で覆われていない露出部22から様々な方向に拡散されやすくなる。
 図5に示すように、長手軸方向xにおいて、筒部材40の近位端402は、第3区間33の近位端332と同じまたはこれよりも遠位側の位置にあることが好ましい。この構成により第2区間32は筒部材40に覆われないため、第2区間32の全体から径方向の外方に向かって光を射出することができる。
 図7に示すように、長手軸方向xにおいて、筒部材40の近位端402は、第2区間32の遠位端321よりも近位側の位置にあってもよい。第2区間32が筒部材40に覆われるため、第2区間32および第3区間33から径方向の外方に射出された光を第2区間32のうち筒部材40に覆われた部分で反射させることができる。但し、筒部材40は、光拡散部21の長手軸方向の中点よりも近位側には位置していないことが好ましい。
 図7に示すように、長手軸方向xにおいて、筒部材40の近位端402が、第2区間32の遠位端321よりも近位側の位置にある場合、筒部材40のうち第3区間33に配されている部分の長さが、第2区間32に配されている部分の長さよりも長いことが好ましい。このように筒部材40を配置することで、長手軸方向xの広範囲で反射光を拡散させることができる。
 長手軸方向xにおいて筒部材40の全体が、シャフト10の内腔11に配置されていることが好ましい。
 長手軸方向xにおいて、筒部材40の長さは露出部22の長さの2分の1以下、3分の1以下、4分の1以下の長さに設定することができる。また、長手軸方向xにおいて、筒部材40の長さは露出部22の長さの20分の1以上、18分の1以上、15分の1以上の長さに設定されてもよい。
 シャフト10の長手軸方向xにおいて筒部材40の外径は一定であってもよく、長手軸方向xの位置によって筒部材40の外径が異なっていてもよい。例えば、長手軸方向xにおいて筒部材40を遠位部と近位部に二等分割したときに、筒部材40の遠位部の平均外径が、筒部材40の近位部の平均外径よりも大きくてもよい。
 筒部材40は、シャフト10よりも反射率が高い材料から構成されていることが好ましい。この構成により、筒部材40の内面で反射光が拡散されやすくなる。ここで、反射率は光拡散部21から射出される光の反射率を指し、単位は%である。筒部材40は金属から構成されていることが好ましく、例えば、金、銀、白金、パラジウム、タングステン、タンタル、イリジウムおよびそれらの合金等の放射線不透過性金属でもよく、ステンレス鋼、Ni-Ti合金等の超弾性合金でもよい。反射率は、オーシャンフォトニクス社製 反射率測定システム OP-RF-VIS-GT50を用いて測定することができる。
 筒部材40が、筒部材本体と、筒部材本体の内面に配されている反射層とを有していてもよい。筒部材本体の材料によらず、反射層によって光拡散部21からの光を反射させることができる。例えば樹脂線材が巻回されたコイル体または樹脂チューブが筒部材本体であってもよい。反射層は、筒部材本体の内面に反射材料を含むコート剤が塗布されることで配されてもよく、蒸着、スパッタリング、電気メッキ、化学メッキ等の方法で筒部材本体の内面に反射材料を付着させることにより配されてもよい。なお、反射層は金属薄膜であってもよい。反射材料としては、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、二酸化チタン、五酸化タンタル、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウムまたはこれらの組み合わせが挙げられる。筒部材40が反射層を有する場合、筒部材本体にはシャフト10の構成材料として挙げた材料のいずれかを用いることができる。
 筒部材40の遠位端401側を加熱して変形させることによって、図6のような遠位端401側が閉じられた筒部材40を得ることができる。また、1つの内腔を有する筒状コイルと、筒状コイルとは別の金属部材を準備し、金属部材を加熱して筒状コイルの遠位側の開口を塞ぐように溶着することで遠位端401側が閉じられた筒部材40を得ることもできる。
 筒部材40の内周面43に凹凸が配されていてもよい。内周面43の表面を粗面化させて、マイクロメートルオーダーまたはナノメートルオーダーの微細な凹凸を形成することにより、反射光が多方向に拡散されやすくなる。
 筒部材40の内周面43の凹凸構造は、筒部材40の内周面43をエッチング加工、ブラスト加工、けがき針、ワイヤブラシ、またはサンドペーパーを用いて荒らすことによって形成されてもよい。
 シャフト10の長手軸方向xにおいて、凹凸は、筒部材40の一部のみに配されていてもよく、凹凸は、筒部材40の全体に配されていてもよい。また、シャフト10の周方向において、凹凸は、筒部材40の一部のみに配されていてもよく、凹凸は、筒部材40の全体に配されていてもよい。
 図9に示すように、筒部材40の遠位端401側には光拡散部21からの光を反射する反射材17が配されていることが好ましい。反射材17とは、例えば反射面が近位側を向くように配されたミラーである。この構成により、筒部材40の内周面だけでなく反射材17によっても光を反射することができるため、反射光が露出部22から様々な方向に拡散されやすくなる。
 反射材17の表面は、アルミニウム、金、銀、銅、スズ、二酸化チタン、五酸化タンタル、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、またはフッ化マグネシウムから構成されていることが好ましい。
 図9に示すように、反射材17は、筒部材40よりも遠位側に配されていることが好ましい。図示していないが、筒部材40の内腔の最も遠位側に反射材17が配されていてもよい。筒部材40の遠位端401側が閉じられている場合には、筒部材40の内側端面46と反射材17の遠位端面が接していてもよい。
 図5に示すように、筒部材40が第3区間33に固定されていることが好ましい。その場合、筒部材40が第3区間33の外周面に固定されていることがより好ましい。筒部材40の内周面43が、第3区間33の外周面に固定されていることがさらに好ましい。体内に装置1を挿入しても長手軸方向xにおいて筒部材40の近位端402の位置が光拡散部21に対してずれないように固定されるため、照射位置を安定させることができる。なお、筒部材40が光拡散部21の外周面23に固定されている場合であっても、装置1の湾曲に追従して筒部材40も湾曲することが好ましい。
 図7に示すように、筒部材40が第2区間32の一部を覆っている場合、筒部材40が第2区間32に固定されていてもよい。その場合、筒部材40が第2区間32の外周面に固定されていることが好ましく、筒部材40の内周面43が、第2区間32の外周面に固定されていることがより好ましい。
 筒部材40が第2区間32の一部を覆っている場合、筒部材40が第3区間33のみに固定され、第2区間32には固定されていなくてもよい。また、筒部材40が第2区間32のみに固定され、第3区間32に固定されていなくてもよい。
 第3区間33が光ファイバー20の最遠位に配される場合、図5に示すように光拡散部21は遠位端面212を有する。その場合、光拡散部21の遠位端面212は筒部材40に固定されていないことが好ましい。このように遠位端面212を非固定にすることで、装置1が体内の屈曲部を通る場合でも、筒部材40の遠位端401側が突っ張らずにシャフト10の湾曲に追従しやすくなる。その結果、光ファイバー20の破損のリスクを低減することができ、シャフト10の周方向pにおいて露出部22の発光強度分布も均一化されやすくなる。なお、遠位端面212は筒部材40に対して動かないように固定されていなければよく、図5に示すように遠位端面212が筒部材40に接していることは許容される。
 光拡散部21の遠位端面212は、図2に示すように光ファイバー20の長手軸方向に対して垂直な平面形状を有していることが好ましいが、光ファイバー20の長手軸方向に対して傾斜している平面形状を有していてもよく、曲面形状を有していてもよい。
 筒部材40と光拡散部21との固定は、筒部材40と光拡散部21を接着する、筒部材40をかしめることで光拡散部21に筒部材40を固定する等の方法が挙げられる。
 図5に示すように、筒部材40の外周面44は、シャフト10の内周面12と接していることが好ましい。この構成により、シャフト10に対する筒部材40の位置がずれにくくなり露出部22の位置が固定されるため、照射位置を安定させることができる。筒部材40はシャフト10の内腔11に挿入されていればよく、筒部材40の外周面44は、シャフト10の内周面12に対して固着されていなくてもよい。
 図1に示すように、光拡散部21の外周面23は、シャフト10の内周面12と離れて配されていることが好ましい。図5に示すように、露出部22において、光拡散部21の外周面23が、シャフト10の内周面12と離れて配されていることがより好ましい。また、図1、図5に示すように、長手軸方向xの全体にわたって、光拡散部21の外周面23が、シャフト10の内周面12と離れて配されていることがさらに好ましい。このようにシャフト10の内腔11に光拡散部21を配することで、光拡散部21でのシャフト10の柔軟性を維持することができる。
 シャフト10の周方向pの全体において、光拡散部21の外周面23がシャフト10の内周面12と離れて配されていることが好ましい。また、シャフト10の径方向における光拡散部21の外周面23とシャフト10の内周面12との距離が、シャフト10の周方向pのいずれの位置でも均一であることが好ましい。これにより、周方向pにおいて露出部22の発光強度分布が均一化されやすくなる。
 以下では、コイル部41の構成について詳述する。コイル部41を構成する線材42はその長手軸方向に先端と基端を有している。線材42は先端から基端まで単一の線状部材から構成されていてもよく、線材42はその長手軸方向において互いに連結された複数の線状部材から構成されてもよい。
 線材42の長手軸方向に垂直な断面の形状は、円形状、長円形状、多角形状、またはこれらの組み合わせであってもよい。長円形状には楕円形状、卵形状、角丸長方形状が含まれるものとする。本明細書の他の説明においても同様である。
 線材42の長手軸方向に垂直な断面の形状は、円形状または長円形状であることが好ましい。このような断面形状であれば、図6に示すようにシャフト10の長手軸方向xに沿った断面において、筒部材40の内周面43にはそれぞれ長手軸方向xに複数の凸部491が並ぶように配される。その結果、2つの凸部491の間には凹部492が配されることが好ましい。内周面43の凸部491と凹部492により、反射光は多方向に拡散されやすくなる。
 コイル部41を構成する線材42の線径(太さ)や、線材42の巻き数は特に限定されない。コイル部41の軸方向の長さはコイル部41の最大外径より大きくても小さくてもよい。
 コイル部41は、単層巻きコイルであってもよく、多層巻きコイルであってもよい。図5ではコイル部41は単層巻きコイルのみから構成されている例を示している。コイル部41は、単層巻きされている第1コイル部と、多層巻きされている第2コイル部を有していてもよい。
 コイル部41のピッチPは特に限定されず、軸方向において一定であってもよく、軸方向の位置によって異なっていてもよい。ピッチPとは、図5に示すように軸方向においてコイル部41を形成する隣り合う2つの線材42の中心軸の間隔である。
 コイル部41は、軸方向において隣り合う線材42同士の間に隙間が形成されていてもよいが、隣り合う線材42同士の隙間は大きすぎないことが好ましい。隣り合う線材42の隙間から光が漏れ過ぎると露出部22での発光強度が小さくなることがあるためである。したがって、図6に示すようにコイル部41は線材42の線径の2倍以下のピッチを有する第1ピッチ部48を有していることが好ましい。
 図5~図6から理解できるように、第1ピッチ部48において、コイル部41は線材42の線径と同じピッチを有していてもよい。このようなコイルは、一般に密着巻きコイルと称される。密着巻きコイルでは、隣り合う2つの線材42の間に隙間がなく、コイル部41から光が漏れにくいため好ましい。
 線材42の線径が、その長手軸方向で変化している場合(例えば、太径部と、太径部よりも線径が細い細径部がある場合)には、第1ピッチ部48において、コイル部41は線材42の線径よりも小さいピッチを有していてもよい。
 第1ピッチ部48において、コイル部41は線材42の線径の1.1倍以上のピッチを有していてもよく、1.2倍以上のピッチを有していてもよい。また、第1ピッチ部48において、コイル部41は線材42の線径の1.9倍以下のピッチを有していてもよく、1.8倍以下のピッチを有していてもよい。このようにピッチを設定することで、コイル部41からの光の漏れを抑えることができるため好ましい。
 第1ピッチ部48がコイル部41の軸方向の一部のみを構成していてもよい。また、第1ピッチ部48がコイル部41の軸方向の全体を構成していてもよい。
 コイル部41が、筒部材40の軸方向の一部のみを構成していることが好ましい。例えば、筒部材40が、シャフト10の周方向に延びた形状を有する胴部と、胴部よりも遠位側に位置する底部を有している場合、胴部がコイル部41であることが好ましい。
 本願は、2021年7月7日に出願された日本国特許出願第2021-112718号に基づく優先権の利益を主張するものである。2021年7月7日に出願された日本国特許出願第2021-112718号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
1:光照射医療装置
10:シャフト
11:内腔
17:反射材
20:光ファイバー
21:光拡散部
22:露出部
25:コア
26:第1クラッド
27:第2クラッド
31:第1区間
32:第2区間
323:遠位部
324:近位部
33:第3区間
40:筒部材
41:コイル部
42:線材
x:長手軸方向
p:周方向

Claims (12)

  1.  長手軸方向に遠位端と近位端を有し、かつ前記長手軸方向に延在している内腔を有するシャフトと、
     前記シャフトの前記内腔に配置されている光ファイバーと、を有し、
     前記光ファイバーは、前記長手軸方向に延在しているコアを有し、
     前記光ファイバーは、前記コアの外周に配されている第1クラッドを有している第1区間と、前記コアの外周に配されており前記第1クラッドよりも外周面の表面粗さが大きい第2クラッドを有し前記第1区間よりも遠位側に位置している第2区間と、クラッドが存在せず前記第2区間よりも遠位側に位置している第3区間であって前記コアの外径が遠位端側に向かって小さくなっている部分を有する第3区間と、を有し、
     前記第2区間の前記第2クラッドの平均厚みは、前記第1区間の前記第1クラッドの平均厚みよりも小さく、
     前記第2区間の前記第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値は、前記第3区間の前記コアの外周面の表面粗さの平均値よりも小さく、 前記長手軸方向において前記第2区間よりも前記第3区間の方が短い光照射医療装置。
  2.  前記長手軸方向において、前記第1区間と前記第2区間と前記第3区間は隣接している請求項1に記載の光照射医療装置。
  3.  前記長手軸方向において前記第3区間の長さは、前記第2区間および前記第3区間の合計長さの20%以下の大きさである請求項1に記載の光照射医療装置。
  4.  前記第3区間の遠位端における前記コアの外径は、前記第2区間の近位端における前記コアの外径の85%以下の大きさである請求項1に記載の光照射医療装置。
  5.  前記長手軸方向において前記第2区間を遠位部と近位部に二等分割したときに、
     前記第2区間の前記近位部における前記第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値が、前記第2区間の前記遠位部における前記第2クラッドの外周面の表面粗さの平均値よりも小さい請求項1に記載の光照射医療装置。
  6.  前記長手軸方向において、前記第3区間の遠位端は、前記コアの遠位端と同じ位置にある請求項1に記載の光照射医療装置。
  7.  前記長手軸方向において前記第1区間よりも前記第2区間の方が短い請求項1に記載の光照射医療装置。
  8.  さらに、前記シャフトの前記内腔に配置されており、前記光ファイバーの遠位部の一部を覆っている筒部材を有し、
     前記筒部材の遠位端が前記第3区間の近位端よりも遠位側に位置している請求項1~7のいずれか一項に記載の光照射医療装置。
  9.  前記筒部材は前記光ファイバーを周回するように線材がらせん状に巻回されているコイル部を有している請求項8に記載の光照射医療装置。
  10.  前記長手軸方向において、前記筒部材の近位端は、前記第3区間の近位端と同じまたはこれよりも遠位側の位置にある請求項8に記載の光照射医療装置。
  11.  前記長手軸方向において、前記筒部材の近位端は、前記第2区間の遠位端よりも近位側の位置にあり、
     前記筒部材のうち前記第3区間に配されている部分の長さが、前記第2区間に配されている部分の長さよりも長い請求項8に記載の光照射医療装置。
  12.  前記筒部材は、前記第3区間の前記長手軸方向の全体および周方向の全体を覆っている請求項8に記載の光照射医療装置。
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JP2001502438A (ja) * 1996-09-16 2001-02-20 フォーカル・インコーポレーテッド 光ファイバの光散乱体及びその製造方法
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