特許 6350042 光プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6350042

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】光プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/067 20060101AFI20180625BHJP

   G02B 6/00 20060101ALI20180625BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20180625BHJP

   A61B 18/24 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/067

   G02B6/00 331

   G02B6/32

   A61B18/24

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-138377(P2014-138377)

(22)【出願日】2014年7月4日

(65)【公開番号】特開2016-15980(P2016-15980A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 大

(72)【発明者】

【氏名】佐野 知巳

(72)【発明者】

【氏名】為國 芳享

【審査官】 後藤 健志

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１０５６３１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｎ ５／０６７

Ａ６１Ｂ １８／２４

Ｇ０２Ｂ ６／００

Ｇ０２Ｂ ６／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光軸に沿って延び、コアと、前記コアを覆うクラッド部と、前記クラッド部の周囲を覆う被覆部とを有し、その一端側において前記被覆部が除去されてクラッド部が露出された光ファイバと、
生体適合性を有する材料により構成され、前記光ファイバの前記一端側に接着剤によって固定されたフェルールと、
を備える医療用の光プローブであって、
前記フェルールは、
前記フェルールの第１面に形成された第１開口部から前記光軸に沿って延びる孔部と、
前記孔部の前記第１面側の端部とは逆側の端部と連通し、前記フェルールの側面に連通する溝部と、
前記第１面とは逆側の第２面に形成される凸型のレンズ部と、を有し、
前記溝部は、前記光軸と交差する第１溝面と、前記第１溝面に対向し、前記孔部と連通する第２開口部が形成される第２溝面と、を有し、
前記光ファイバは、前記一端側の端面が前記第１溝面と当接した状態で、前記溝部及び前記孔部に導入された前記接着剤によって固定される光プローブ。

【請求項2】

前記第１溝面の表面粗さが、前記第２溝面の表面粗さよりも小さい請求項１記載の光プローブ。

【請求項3】

前記フェルールの側面の表面粗さが、前記第２溝面の表面粗さよりも大きい請求項１又は２記載の光プローブ。

【請求項4】

前記第２面の外周縁が丸められている請求項１〜３のいずれか一項に記載の光プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光プローブに関し、特に医療用の光プローブに関する。

【背景技術】

【0002】

光化学医療の一種として、光線力学的治療法（ＰＤＴ：Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ Ｔｈｅｒａｐｙ）が知られている。ＰＤＴは、腫瘍親和性のある光感受性物質を患者に投与した後、腫瘍組織に対してレーザ光を照射することで、光感受性物質による光化学反応を起こして腫瘍組織の変性又は壊死を導く治療法であり、患者への肉体的な負担が少ないことから注目されている。このようなＰＤＴに用いられる光プローブとして、例えば特許文献１記載では、光ファイバ中を導波したレーザ光を照射するためのポリアミド樹脂製のチップ（フェルール）が光ファイバ端部に装着された構成が示されている。このような光プローブでは、レーザ光は、光ファイバの端面から出射された後、フェルールに形成されたレンズを経て出射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９−０４７５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のような光プローブの場合、光ファイバから出射されたレーザ光の一部がフェルールのレンズから外方に出射されず反射する場合がある。反射光が多くなると光プローブから出射する光の光量が少なくなることから、これを防止するために、フェルールの端面のレンズをフッ化マグネシウム等によってコーティングするＡＲ（Anti-Reflective）コーティングを施す必要がある。しかしながら、ＡＲコーティングは一般的に高価である。また、フェルールのような樹脂材料に対してＡＲコーティングを施す場合には、液体中での使用による劣化が激しく、実用性に課題がある。

【0005】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、光利用効率の高い光プローブを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願発明は、
（１） 光軸に沿って延び、コアと、前記コアを覆うクラッド部と、前記クラッド部の周囲を覆う被覆部とを有し、その一端側において前記被覆部が除去されてクラッド部が露出された光ファイバと、
生体適合性を有する材料により構成され、前記光ファイバの前記一端側に接着剤によって固定されたフェルールと、
を備える医療用の光プローブであって、
前記フェルールは、
前記フェルールの第１面に形成された第１開口部から前記光軸に沿って延びる孔部と、
前記孔部の前記第１面側の端部とは逆側の端部と連通し、前記フェルールの側面に連通する溝部と、
前記第１面とは逆側の第２面に形成される凸型のレンズ部と、を有し、
前記溝部は、前記光軸と交差する第１溝面と、前記第１溝面に対向し、前記孔部と連通する第２開口部が形成される第２溝面と、を有し、
前記光ファイバは、前記一端側の端面が前記第１の面と当接した状態で、前記溝部及び前記孔部に導入された前記接着剤によって固定される光プローブ
である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光利用効率の高い光プローブが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係るＰＤＴ装置の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る光プローブの概略構成図である。

【図3】本実施形態に係る光プローブにおける光の進行の例を示す図である。

【図4】本実施形態に係る光プローブにおける光の進行の例を示す図である。

【図5】本実施形態に係る光プローブにおける光の進行の例を示す図である。

【図6】本実施形態に係る光プローブにおける光の進行の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。

【0010】

本願の光プローブは、（１）光軸に沿って延び、コアと、前記コアを覆うクラッド部と、前記クラッド部の周囲を覆う被覆部とを有し、その一端側において前記被覆部が除去されてクラッド部が露出された光ファイバと、生体適合性を有する材料により構成され、前記光ファイバの前記一端側に接着剤によって固定されたフェルールと、を備える医療用の光プローブであって、前記フェルールは、前記フェルールの第１面に形成された第１開口部から前記光軸に沿って延びる孔部と、前記孔部の前記第１面側の端部とは逆側の端部と連通し、前記フェルールの側面に連通する溝部と、前記第１面とは逆側の第２面に形成される凸型のレンズ部と、を有し、前記溝部は、前記光軸と交差する第１溝面と、前記第１溝面に対向し、前記孔部と連通する第２開口部が形成される第２溝面と、を有し、前記光ファイバは、前記一端側の端面が前記第１の面と当接した状態で、前記溝部及び前記孔部に導入された前記接着剤によって固定されることを特徴とする。

【0011】

上記の光プローブによれば、光ファイバからフェルールに入射した光がレンズ部で反射されたとしても、溝部の第１溝面で再度反射させることができる。したがって、第２面のレンズ部から出射する光を増やすことができることから、光利用効率が向上する。また、上記の光プローブでは、光ファイバの固定に用いられる接着剤を導入する溝部を利用して反射光の抑制を行うことができることから、従来のＡＲコーティングと比較してより簡易な方法で、反射光を抑制することができる。

【0012】

（２）前記第１溝面の表面粗さが、前記第２溝面の表面粗さよりも小さい態様とすることができる。

【0013】

この場合、レンズ部側で反射された光が第１溝面において散乱することを防ぐことができるため、第１溝面で再度反射する光を増やすことができる。したがって、光利用効率の高い光プローブを提供できる。また、第１溝面を透過した光を第２溝面で散乱することで、第２溝面に到達した光が局所的に出射されることを防ぐことができる。

【0014】

（３）前記フェルールの側面の表面粗さが、前記第２溝面の表面粗さよりも大きい態様とすることができる。

【0015】

この場合、レンズ部で反射した光が、フェルールの側面から局所的に出射されることを防ぐことができる。

【0016】

（４）前記第２面の外周縁が丸められている態様とすることができる。

【0017】

この場合、レンズ部で反射した光が第１溝面等で再度反射されて外周縁に到達した光を、光軸方向により近い方向に出射させることができる。従って、光利用効率の高い光プローブを提供できる。

【0018】

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明に係る光プローブの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0019】

図１に本発明の一形態に係る光プローブを含む光化学医療用装置であるＰＤＴ装置の概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態に係るＰＤＴ装置１は、フェルール１０と光ファイバ２０とを含んで構成される光プローブ３０と、光プローブ３０に接続される光源である半導体レーザ装置４０と、を含んで構成される。

【0020】

ＰＤＴ装置１は、患者の体内の腫瘍等の病巣部に対してレーザ光を照射して治療を行うための装置である。具体的には、ＰＤＴ（光線力学的治療法）とは、患者に腫瘍親和性のある光感受性物質を投与することで病巣部に光感受性物質を集めた後に、病巣部にレーザ光を照射して病巣部の腫瘍細胞を変性・壊死させる局所治療法である。ＰＤＴ装置１は、半導体レーザ装置４０から出射される光を、光プローブ３０を介して病巣部に照射する装置である。このように、光プローブ３０は患者の体内に挿入される。

【0021】

半導体レーザ装置４０は、レーザ光を出射する光源である。半導体レーザ装置４０には、コネクタ等を介して光ファイバ２０が接続されている。半導体レーザ装置４０から出射されるレーザ光は、光ファイバ２０を介してフェルール１０へ導波される。そして、レーザ光はフェルール１０の端部から患者の病巣部へ向けて出射される。レーザ光はパルス光であってもよい。

【0022】

次に、図２を参照しながら、フェルール１０周辺について説明する。光プローブ３０では、光ファイバ２０の一方の端部を覆うようにフェルール１０固定されている。フェルール１０と光ファイバ２０とは、接着剤により固定される。

【0023】

光ファイバ２０は、光軸Ｘに沿って延び、光を導波するコアとして（図示せず）と、コアを覆うクラッド部２１と、クラッド部２１を覆う被覆部２２とを含んで構成される。コアおよびクラッド部２１は、ガラスにより形成されたものを用いることが好適である。クラッド部２１の直径は例えば０．４〜０．５ｍｍ程度である。被覆部２２は、光ファイバ２０の端部近傍においては除去されていて、クラッド部２１が露出されている。光ファイバ２０も生体内に導入されるため、被覆部２２も生体適合性を有する樹脂材料により構成される。このような材料としては、例えば、ポリイミドやアクリル、ナイロンを使用することができる。

【0024】

フェルール１０は、光ファイバ２０の光軸Ｘに沿って延びる柱状形状の部材である。フェルール１０は、生体適合性を有する材料により構成される。フェルール１０は、光軸Ｘを中心として直径が１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、光軸Ｘ方向の長さが５〜１０ｍｍ程度とされる。また、フェルール１０は、半導体レーザ装置４０から出射されるレーザ光を透過可能な材料で形成されることが好ましい。ＰＤＴに用いる場合、レーザ光の波長として例えば６６４ｎｍが選択されるため、６１０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域の光に対する吸収が少ない透明な材料によって構成されることが好ましい。さらに、フェルール１０は、可視光に対しても透過率が高いことが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリフェニルサルフォン樹脂を用いることができる。ポリフェニルサルフォン樹脂は、厚さ２ｍｍの場合に、波長６６４ｎｍの光を９０％以上透過することができる。その他、フェルール１０には、ポリエーテルイミドの樹脂や、ガラスを用いることもできる。

【0025】

また、フェルール１０は、一方側の第１面１１ａから光ファイバ２０を挿入するための孔部１２が形成される。また、孔部１２が形成される側とは逆側の第２面１１ｂには、光ファイバ２０を導波した光の出射方向を制御するための凸型のレンズ部１３が形成される。フェルール１０は、凸型のレンズ部１３を含めて一体的に形成されることが好ましい。

【0026】

孔部１２は、第１孔部１６と、縮径部１７と、第２孔部１８と、を含む。第２孔部１８は、縮径部１７から連続して光軸Ｘに沿って延び、その径が第１孔部１６よりも小さい。

【0027】

第１孔部１６は、第１開口部１２ａから延びる。第１孔部１６の径は、被覆部２２を含む光ファイバ２０の径と略同一とされる。また、第１孔部１６は、第１面１１ａ側の第１開口部１２ａに向けてその径が大きくなる拡径部１６ａを備えていてもよい。この場合、光ファイバ２０を孔部１２へ挿入しやすくなる。

【0028】

縮径部１７は、前記第１孔部から連続して光軸Ｘに沿って延びる。縮径部１７の径は、第１孔部１６から離間するにつれてその径が小さくなる。なお、縮径部１７は、傾斜面を有するテーパ状に構成しても良いし、階段状に構成しても良い。

【0029】

第２孔部１８は、縮径部１７から連続して光軸Ｘに沿って延びる。第２孔部１８の径は、第１孔部１６よりも小さく、光ファイバ２０のクラッド部２１の径と略同一とされる。

【0030】

第２孔部１８の縮径部１７の端部と逆側の端部側には、溝部１９が形成されている。溝部１９は、フェルール１０の本体部１１の側面から光軸Ｘに対して交差する方向（図２では上下方向）に切り込まれて形成された溝であり、第２孔部１８のうち縮径部１７と連続する側とは逆側の端部と連通する第２開口部１２ｂを有する。この溝部１９は、後述のように、接着剤を孔部１２内に導入させる機能を有する。

【0031】

溝部１９は、第１溝面１９ａと、第２溝面１９ｂと、を有する。第１溝面１９ａは、光軸Ｘと直交する。第２溝面１９ｂは、第１溝面１９ａに対向して設けられ、第２孔部１８と連通する。第１溝面１９ａの表面粗さは、第２溝面１９ｂの表面粗さよりも小さい。光ファイバ２０からのレーザ光が、表面粗さが小さい領域である第１溝面１９ａに入射することで、レーザ光の散乱を抑制することができる。また、第１溝面１９ａと比較して第２溝面１９ｂの表面粗さが大きい場合、第２溝面１９ｂの接着剤に対する濡れ性が高められ、後述のように、第２開口部１２ｂから孔部１２への接着剤の移動が促進される。なお、本実施形態において、表面粗さとは、算術平均粗さをいう。

【0032】

また、側面１１ｃの表面粗さは、溝部１９の第１溝面１９ａ及び第２溝面１９ｂよりも大きい。第２溝面１９ｂ及び側面１１ｃの表面粗さは、光ファイバ２０内で導波するレーザ光の波長の１０倍以上であることが好ましい。

【0033】

第２面１１ｂには、レンズ部１３が設けられる。レンズ部１３の光軸は中央が光軸Ｘと略一致する。レンズ部１３の外径は第２面１１ｂの外径よりも小さい。このため、フェルール１０の第２面１１ｂ側の端部は、曲面状の表面を有するレンズ部１３の周囲に平坦面が設けられた形状となる。なお、レンズ部１３の外径は、照射したいビーム径に応じて適宜変更される。

【0034】

本体部１１の第１面１１ａ及び第２面１１ｂは、外周縁が本体部１１の側面１１ｃにかけて丸められている。また、側面１１ｃと溝部１９との境界部分も、外周縁が丸められている。これは、光プローブ３０を患者の体内に挿入したり、引き抜く際に、患者を傷つけることを防ぐためである。

【0035】

光ファイバ２０は、次に示す方法でフェルール１０に取り付けられる。まず、光ファイバ２０の端部の被覆部２２を一部除去して、クラッド部２１を露出する。次に、光ファイバ２０をフェルール１０の第１開口部１２ａから挿入し、光ファイバ２０の端部を溝部１９の第１溝面１９ａに当接させる。このとき、光ファイバ２０は被覆部２２を除去する領域の長さが調整され、被覆部２２が第１孔部１６および縮径部１７に配置される。また、クラッド部２１が第２孔部１８、縮径部１７及び溝部１９に配置される。また、光ファイバ２０の端面は、光軸Ｘに対して直交する面である。これにより、光ファイバ２０の端面を第１溝面１９ａと密着させることができる。

【0036】

次に、溝部１９から接着剤を導入する。接着剤は、生体適合性を有するものである。接着剤は、硬化前は流動性が高く、乾燥硬化型であるものを用いることができる。また、フェルール１０をＵＶに対し高い透過率を有する樹脂や、ガラスで構成した場合には、ＵＶ硬化型の接着剤を用いることができる。この場合、硬化時間を短縮できる。また、硬化前の状態での可視光に対する透過率が、フェルール１０を構成する材料よりも低いことが好ましく、特に透過率の差が１０％以上であることが好ましい。このような構成とすることで、孔部１２内を移動する接着剤を、フェルール１０の外側から確認することができる。

【0037】

溝部１９から導入された接着剤は、毛細管現象によって、溝部１９に設けられた第２開口部１２ｂから、第２孔部１８、縮径部１７、第１孔部１６の壁面に沿って広がる。これにより、孔部１２内の光ファイバ２０と孔部１２との間が接着剤で満たされる。このとき、接着剤に気泡等が含まれる場合には光ファイバ２０の周辺に残留しないように溝部１９から外部に排出することができる。さらに、孔部１２の第１開口部１２ａに到達した接着剤は、第１開口部１２ａ周辺で流動し、光ファイバ２０及び第１面１１ａに沿ってフィレット状に滞留する。

【0038】

この状態で接着剤が硬化することにより、光ファイバ２０の外周と孔部１２の内面とが、硬化した接着剤によって固定される。特に、被覆部２２の端部を縮径部１７に配置することにより、被覆部２２とクラッド部２１の境界が多くの接着剤層４１によって満たされる。これにより、光ファイバ２０は、フェルール１０に対してより強固に固定される。さらに、硬化後の状態での可視光に対する透過率が、フェルール１０を構成する材料よりも低いことが好ましく、特に透過率の差が１０％以上であることが好ましい。このような構成とすることで、孔部１２内が接着剤で十分に満たされたことを、フェルール１０の外側から確認することができる。なお、可視光領域の少なくとも一部の波長帯域において、透過率の差を１０％以上有していればよく、その波長帯域は材料に応じて適宜選択できる。

【0039】

さらに、フェルール１０の第１面１１ａ側では、フィレット状の接着剤が硬化することで、フィレット部４２が形成される。これにより、第１面１１ａ側でも光ファイバ２０がフェルール１０に対して強固に固定される。なお、第１面１１ａの表面粗さが、第１孔部１６の表面粗さよりも大きい場合、第１面１１ａの接着剤に対する濡れ性が第１孔部１６よりも高くなるため、フィレット部４２が好適に形成される。また、第１面１１ａの外周縁が丸められている場合、第１面１１ａに到達した未硬化の接着剤が外周縁へ広がることが抑制されることから、フィレット部４２がより好適に作成される。

【0040】

ここで、光ファイバ２０からフェルール１０に入射した光の一部は、レンズ部１３において反射する場合がある。反射光が多くなると、レンズ部１３から出射して所望の領域（患者の病巣部）を照射する光の光量が減少するため、ＰＤＴ装置１としての光利用効率が低下する。また、レンズ部１３での反射光は、フェルール１０や接着剤層４１等を伝搬して側面１１ｃ等から出射することが考えられる。このような光が所望の領域とは異なる領域に局所的に出射されてしまうと、光プローブ３０としての安全性にも問題が生じる。

【0041】

これに対して、本実施形態では、溝部１９を設けることで、レンズ部１３での反射光を再度反射して前方に出射する構成を有している。図３に示すように、光ファイバ２０の端面２１ａから出射した光がレンズ部１３にて反射された場合、レンズ部１３から外方へ出射されずに、反射光Ｌ１として光ファイバ２０側へ進む。ここで、溝部１９を設けることによって、反射光Ｌ１を第１溝面１９ａで再度反射して、再反射光Ｌ２をレンズ部１３方向へ伝搬させることができる。これにより、レンズ部１３から出射させる光を増加させて、光利用効率を向上させることができる。

【0042】

そして、本実施形態では、第１溝面１９ａの表面粗さが第２溝面１９ｂの表面粗さよりも小さい。これにより、光ファイバ２０の端面２１ａから出射した光をフェルール１０に対して好適に導入できる。また、レンズ部１３での反射光Ｌ１が第１溝面１９ａで散乱することを防ぐことができることから、第１溝面１９ａでの再反射光Ｌ２を増やすことができる。

【0043】

また、図４に示すように、反射光Ｌ１のうち第１溝面１９ａを透過した透過光Ｌ３は第２溝面１９ｂに到達する。第２溝面１９ｂの表面粗さが大きい場合には、透過光Ｌ３を散乱させることで、側面１１ｃから局所的に出射されることを防ぐことができる。したがって、第２溝面１９ｂの表面粗さを第１溝面１９ａの表面粗さを大きくすることで、光利用効率を向上させつつ、光プローブ３０の安全性を高めることができる。また、第２溝面１９ｂの表面粗さを第１溝面１９ａの表面粗さを大きくすることで、第２溝面１９ｂの接着剤に対する濡れ性が高くなり、第２開口部１２ｂから孔部１２内へ接着剤を好適に導入できる。

【0044】

また、本実施形態では、フェルール１０の側面１１ｃの表面粗さが第２溝面１９ｂの表面粗さよりも大きい。これにより、図５に示すように、レンズ部１３で反射し、第１溝面１９ａを透過し、第２溝面１９ｂで散乱された光を、フェルール１０の側面１１ｃでさらに散乱して出射できる。これにより、光利用効率を向上させつつ、光プローブ３０の安全性をさらに高めることができる。

【0045】

また、本実施形態では、第１孔部１６と第２孔部１８との間に、第１孔部１６及び第２孔部１８とは異なる角度の面を形成する縮径部１７が設けられている。これにより、レンズ部１３で反射し、第１溝面１９ａを透過し、第２溝面１９ｂで散乱された光のうち、縮径部１７の表面に到達した光を反射させて好適にフェルール１０の側面１１ｃへ導くことができる。これにより、光利用効率を向上させつつ、光プローブ３０の安全性をさらに高めることができる。

【0046】

また、本実施形態では、フェルール１０の第２面１１ｂの外周縁が丸められている。この場合、図６に示すように、再反射光Ｌ２を第２面１１ｂの外周縁に形成された曲面によって屈折し、光軸Ｘ方向に近い方向へ進行する光Ｌ４として出射させることができる。このため、光プローブ３０の光利用効率を向上できる。

【0047】

以上、本発明の実施形態に係る光プローブ３０ついて説明したが、本発明に係る光プローブ３０は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0048】

１…ＰＤＴ装置、１０…フェルール、１１…本体部、１２…孔部、１３…レンズ部、１６…第１孔部、１７…縮径部、１８…第２孔部、１９…溝部、２０…光ファイバ、３０…光プローブ、４０…半導体レーザ装置、４１…接着剤層、４２…フィレット部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】