JPWO2020153430A1 - 光プローブ - Google Patents

Abstract

狭い場所であっても、一度に所望の範囲に光を照射することができる光プローブを提供する。光源装置からの光を導光する線状導光体と、前記線状導光体の先端部に接続され、前記光を出射する面状出射体と、前記面状出射体の一部に設けられ、前記面状出射体内に入射した前記光を反射させる反射面と、前記反射面に対向して設けられ、前記反射面で反射した前記光を面状に出射させる出射面と、を備えた光プローブ。

Description

本発明は光プローブに関する。

一般的な光プローブは、光源装置からの光を光ファイバ等の線状導光体を用いて導光させ、その先端部から出射させる。しかしながら、このような光プローブから出射される光は点状であるため、一度に所望の範囲全体に光を照射することができない。そこで、光を照射する範囲を制御するためのレンズやミラー等の光学系を先端側に有する光プローブが知られている。特許文献１には、明るさムラおよび色ムラの無い均一な照明光によって被写体を照明することができる内視鏡用照明装置および内視鏡を提供することが記載されている。特許文献２には、高透過性合成樹脂製の一体成形した光学素子を備える光導体が記載されている。

特許第６３０９６５４号 特許第６３３６１３０号

ところで、ある場所に光プローブを挿入した状態で、所望の範囲に光を照射する場合がある。しかし、レンズやミラー等の光学系を有する従来の光プローブは、当該光学系の大きさのために、挿入可能な場所が制限される。従って、従来の光プローブでは、狭い場所において所望の範囲に一度に光を照射することができない。

本発明の目的は、狭い場所であっても、一度に所望の範囲全体に光を照射することができる光プローブを提供することにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、光源装置からの光を導光する線状導光体と、前記線状導光体の先端部に接続され、前記光を出射する面状出射体と、前記面状出射体の一部に設けられ、前記面状出射体内に入射した前記光を反射させる反射面と、前記反射面に対向して設けられ、前記反射面で反射した前記光を面状に出射させる出射面と、を備えた光プローブである。本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、狭い場所であっても、一度に所望の範囲に光を照射することができる。

実施形態に係る照明システムの全体構成を示す概略図である。 実施形態に係る光プローブを説明する概略図である。 実施形態に係る光プローブを説明する図である。 実施形態に係る光プローブを説明する図である。 変形例１に係る光プローブを説明する図である。 変形例２に係る光プローブを説明する図である。 変形例２に係る光プローブを説明する図である。 変形例３に係る光プローブを説明する図である。 変形例３に係る光プローブを説明する図である。 光学シミュレーションに用いた面状出射体を説明する図である。 光学シミュレーションに用いた面状出射体を説明する図である。 光学シミュレーションに用いた面状出射体を説明する図である。 光学シミュレーションに用いた面状出射体を説明する図である。 光学シミュレーションに用いた面状出射体を説明する図である。 光学シミュレーションの結果を説明する図である。 強膜強化作用についての試験の結果を説明する図である。 コラーゲン架橋率についての試験の結果を説明する図である。

＜実施形態＞
＝＝照明システムの概要＝＝
図１は、本実施形態に係る照明システム１の全体構成を示す概略図である。照明システム１は、光源装置２及び光プローブ３を含む。光プローブ３は、光を照射するためのプローブである。光プローブ３は、挿入部３ａ、把持部３ｂ、ケーブル部３ｃ等を含む（詳細は後述）。光源装置２は、光を発生させるハロゲンランプ等の光源を有する。光源装置２は、光プローブ３に光を供給する。

＝＝光プローブ＝＝
図２は、本実施形態に係る光プローブ３の構成を説明する概略図である。

挿入部３ａは、光を照射する場所に挿入される部分である。挿入部３ａは、線状導光体３２と、面状出射体３３とを備えている。

線状導光体３２は、光源装置２からの光を面状出射体３３まで導光するための部材である。線状導光体３２は、その先端部が面状出射体３３に接続されている。線状導光体３２の基端部は、把持部３ｂ及びケーブル部３ｃを通ってライトガイドプラグ３ｄまで延出している。

線状導光体３２の材質は、例えば、光ファイバ又は光ファイババンドルである。線状導光体３２は、外装パイプ（図示なし）により被覆されている。外装パイプの材質は、例えばステンレス鋼等の金属である。

面状出射体３３は、線状導光体３２から入射した光を出射する部材である。面状出射体３３の材質としては、例えばアクリル樹脂等の透明材料を用いることができる。面状出射体３３は、挿入部３ａの先端部に設けられている。面状出射体３３の構成については、後述する。

把持部３ｂは、光プローブ３を使用する際に使用者が把持する部分である。把持部３ｂの先端部側には挿入部３ａの基端部が連結されている。把持部３ｂの基端部側には、ケーブル部３ｃの先端部が連結されている。

ケーブル部３ｃは、光プローブ３を光源装置２に接続するための部材である。ケーブル部３ｃは、樹脂等で形成された中空の部材であり、その内部に挿入部３ａから延出する線状導光体３２が挿通される。ケーブル部３ｃの基端部には、ライトガイドプラグ３ｄが設けられている。線状導光体３２の基端部は、ライトガイドプラグ３ｄに配置される。ライトガイドプラグ３ｄを光源装置２に接続することによって、光源装置２からの光を線状導光体３２に供給し、挿入部３ａの先端部側（面状出射体３３）から光を照射することができる。

＝＝面状出射体の詳細＝＝
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して面状出射体３３の詳細な構成について説明する。以下、本明細書においては、次のようなＸＹＺ方向からなる直交座標系を用いる。出射面３５に平行な面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面において面状出射体３３の長手方向をＸ方向、それに垂直な方向をＹ方向とする。また、出射面３５に垂直な方向をＺ方向とする。図３Ａは、本実施形態に係る面状出射体３３をＺ方向上側（反射面３４側）から見た平面図である。図３Ｂは、面状出射体３３をＹ方向から見た側面図である。

面状出射体３３は、接続部３３ａと、円盤部３３ｂを有する。接続部３３ａは、線状導光体３２と接続される部分である。図３Ａに示すように、接続部３３ａは、円盤部３３ｂから延出している部分である。接続部３３ａ内には、線状導光体３２の先端部が嵌合している。線状導光体３２の先端部から出射される光は、接続部３３ａを通って円盤部３３ｂ内に入射する。円盤部３３ｂは、円盤状の部分である。円盤部３３ｂは、Ｚ方向に所定の厚みを有する。また円盤部３３ｂをＺ方向から見た場合、略円形となっている。円盤部３３ｂは、反射面３４と出射面３５を有する。

反射面３４は、面状出射体３３内に入射した光を反射させる面である。面状出射体３３（円盤部３３ｂ）内に入射した光は、円盤部３３ｂ内で多方向に分散し、それぞれ反射面３４に到達する。反射面３４は、これらの光を出射面３５側に反射させるように構成されている。

具体的に、本実施形態において、反射面３４は、複数の段差部３４１と、各段差部３４１の間に設けられる複数の平面部３４２を含む階段状に形成される（図３Ｂ参照）。段差部３４１と平面部３４２は、交互に連続する。複数の段差部３４１は、出射面３５に対して角度を有する。この角度は、反射面３４の段差部３４１の任意の点における接平面と、出射面３５との角度である。つまり、当該接平面は、出射面３５に対して平行とならず、当該接平面と出射面３５の成す角度は、０度よりも大きい。複数の段差部３４１の各々は、好ましくは、出射面３５に対する当該角度が２５度以上６５度以下である。複数の平面部３４２は、出射面３５に対して略平行である。つまり、反射面３４の平面部３４２の任意の点における接平面と、出射面３５は略平行である。

また、図３Ａに示すように、本実施形態においては、複数の段差部３４１及び複数の平面部３４２は、同心円状に設けられる。本実施形態においては、複数の段差部３４１及び複数の平面部３４２は、線状導光体３２の先端部近傍を中心とする同心円状に設けられている。本実施形態においては、９箇所に段差部３４１が設けられている（図３Ａ参照）。また、隣接する段差部３４１の幅（つまり、平面部３４２の幅）はほぼ等間隔となるように設けられている。円盤部３３ｂにおいて、最も内側の段差部３４１（３４１ａ）は、線状導光体３２の先端部側に設けられ、最も外側の段差部３４１（３４１ｂ）は、円盤部３３ｂの先端部側（接続部３３ａが接続されている側とは反対側）に設けられている。尚、本実施形態に係る段差部３４１の配置は一例であって、これに限られるものではない。

出射面３５は、円盤部３３ｂにおいて、反射面３４と対向する位置に設けられている。出射面３５は、反射面３４で反射した光を面状に出射させる。反射面３４で反射した光が出射面３５に到達すると、出射面３５を透過して外部に出射する。

前述のように、反射面３４は、反射面３４の全域において、反射した光が出射面３５側に向かうように構成されている。そのため、反射面３４で反射した光は、出射面３５の複数か所に到達する。従って、出射面３５は、面状に光を出射させることができる。

また、円盤部３３ｂにおいて、反射面３４と出射面３５との幅（すなわち、反射面３４と出射面３５とのＺ方向の距離）は、接続部３３ａから離れるほど（すなわち、線状導光体３２の先端部から離れるほど）、小さくなっている（図３Ｂ参照）。つまり、円盤部３３ｂの厚みは、接続部３３ａから離れるほど、薄くなっている。

なお、面状出射体３３が透明材料で形成されている場合、反射面３４に到達した光の一部は反射面３４を透過する。このような光の透過を防ぐため、反射面３４に反射膜を形成してもよい。反射膜は、例えば、アルミニウム、銀等の金属である。反射膜は金属の蒸着で形成される。反射膜を形成した反射面３４に到達した光は、反射面３４を透過することなく出射面３５側に反射される。

＝＝光プローブの使用例＝＝
本実施形態に係る光プローブ３は、例えば生体部位に対して用いることができる。生体部位は、例えば、眼球と瞼の内側との間のような狭い場所や、病変等により狭窄した場所である。本実施形態に係る光プローブ３の面状出射体３３は円盤状に構成されているため、このような場所に対しても挿入することができる。また、面状出射体３３が略円形の出射面３５を有するため、出射面３５から出射される光は、一定の広がりを持って照射される。つまり、光プローブ３は、一度の照射で所望の範囲に光を照射することができる。

更に、生体の患部に対して、特定の波長の光に選択的に作用する薬剤を体内に投与し、生体内で薬剤の化学反応を誘起するために患部に直接光を照射するという手技がある。このような場合に、患部が狭い場所等にあっても、本実施形態に係る光プローブ３を用いることで、所望の範囲に光を照射することができる。また、本実施形態に係る光プローブ３によれば、所定の範囲に一度に光を照射できるため、患部が広範囲である場合であっても、従来の光プローブに比べて照射する回数を低減できる。

尚、このような場合に面状出射体３３から出射される光は、薬剤の化学反応を誘起するための光であることが好ましい。面状出射体３３から出射される光は、生体の安全性に著しい影響を及ぼさない波長であればよく、例えば、生体内に投与される薬剤が紫外光によって誘起される光感受性物質（光増感剤）を含む薬剤である場合、面状出射体３３から出射される光は、紫外光を用いることが好ましい。また、例えば、生体内に投与される薬剤がブルーライトによって誘起される光感受性物質（光増感剤）を含む薬剤である場合、面状出射体３３から出射される光は、ブルーライトを用いることが好ましい。光感受性物質を含む薬剤が投与される生体部位に対して光を照射することで、当該生体部位のみを選択的に処置することができる。光感受性物質は、光によって励起される化合物であればよく、例えば、リボフラビン、フラビンモノヌクレオチド（ＦＭＮ）、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）およびこれらの塩または水和物等が挙げられる。

生体部位としては、例えば眼球の強膜を挙げることができ、好ましくは後部強膜を挙げることができる。眼科分野において、強膜の剛性を高めることができれば、眼軸の延長が抑制され、強度近視やブドウ腫などの病状を治療、緩和または予防できる可能性がある（特許第５４８７４７０号）。この場合、光プローブ３の面状出射体３３を、瞼の内側と強膜との間に挿入する。このとき、出射面３５と強膜とが接触した状態を保ったまま、眼球の外周（表面）に沿って所望の位置（例えば、赤道部、後極部（または「後部」ともいう）等）まで挿入する。

このようにして面状出射体３３を強膜の所望の位置に配置させた後に、光の照射を行う。本実施形態の光プローブ３において、出射面３５から面状に光が出射する。このように、本実施形態に係る光プローブ３によれば、強膜の所定の範囲（つまり出射面３５に相当する範囲）に対し、一度に光を照射することができる。

例えば、眼球の強膜に処置をする場合、光プローブ３を眼球の外周に沿って赤道部まで挿入し、光感受性物質の一つであるリボフラビンを含む薬剤を投与しながら、面状出射体３３から紫外光を出射する。リボフラビンと紫外光によって化学反応が誘起されることにより、照射範囲において強膜の強度を向上させることができる。この場合の「化学反応が誘起される」とは、例えば、リボフラビンと紫外光によって生じる活性酸素（例えば、一重項酸素、スーパーオキシド、ヒドロキシラジカル、等）によって、強膜のコラーゲン線維が架橋されること、等が挙げられる。コラーゲン線維が架橋されることによって強膜の剛性を高めることができる。

また、光プローブ３を生体部位に対して用いる場合には、使用後に洗浄、滅菌して再利用してもよいが、感染防止の観点から使い捨てにすることが好ましい。

尚、図３Ｂでは、出射面３５は平面である態様を示したが、これに限らず、用途に応じて適宜設計してもよい。本使用例の場合は、出射面３５は、強膜の表面に沿うような曲面としてもよい。

以上、本実施形態に係る照明システム１、光プローブ３及びその使用例について説明した。本実施形態に係る光プローブ３の用途は、強膜に対する光照射に限られるものではなく、例えば生体内の他の器官に対しても用いることができる。更に、生体部位の光照射に限られるものではない。例えば電子機器の内部や建築物の亀裂等に対しても用いることができる。なお、挿入部３ａの大きさは、特に限られるものではないが、生体部位に挿入して用いる場合には小さいものが好ましく、例えば、面状出射体の円盤部の径は２０ｍｍ以下がより好ましく、１０ｍｍ以下がさらに好ましい。また面状出射体の長手方向の長さは３０ｍｍ以下がより好ましく、２０ｍｍ以下がさらに好ましい。また、面状出射体の最大厚みは１０ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。

以上から明らかなように、実施形態に係る光プローブ３は、光源装置２からの光を導光する線状導光体３２と、線状導光体３２の先端部に接続され、光を出射する面状出射体３３と、面状出射体３３の一部に設けられ、面状出射体３３内に入射した光を反射させる反射面３４と、反射面３４に対向して設けられ、反射面３４で反射した光を面状に出射させる出射面３５とを備える。

このような構成を有することによって、実施形態に係る光プローブ３は、線状導光体３２によって導かれた光を、出射面３５から面状に出射させることができる。従って、光プローブ３の先端側に、光を照射する範囲を制御するためのレンズやミラー等の光学系を必要としない。そのため、例えば瞼の内側と眼球との間のように狭い場所での使用が可能となる。また、出射面３５から出射される光は面状であるため、一回の照射で所望の範囲に光を照射できる。そのため、従来の光プローブに比べ、一回の照射で広範囲に渡って光を照射することができる。すなわち、本実施形態に係る光プローブ３によれば、狭い場所であっても、一度に所望の範囲全体に光を照射することができる。

更に、実施形態に係る光プローブ３における面状出射体３３は、線状導光体３２の先端部から離れるほど出射面３５と反射面３４との幅が小さくなる。幅が大きくなるか、凡そ一定であるような構成では、線状導光体３２の先端部から離れるほど光が失われて弱くなるので、出射する光の強度を均一にすることが困難となる。これによって、出射面３５から効率良く光を出射することができ、出射する光の強度の均一性が向上する。

更に、実施形態に係る光プローブ３における反射面３４は、出射面３５に対して角度を有する複数の段差部３４１と、各段差部３４１の間に設けられる複数の平面部３４２を含み、段差部３４１と平面部３４２が交互に連続する階段状に形成される。段差部３４１の角度と幅、平面部３４２の幅をその位置毎に適宜設計することにより出射面３５から出射する光の方向と強度分布を調整することが可能となる。これによって、出射面３５から更に効率良く光を出射することができ、出射する光の強度の均一性が更に向上する。

更に、実施形態に係る光プローブ３において、複数の段差部３４１の各々は、出射面３５に対する角度が２５度以上６５度以下である。従って、線状導光体３２から面状出射体３３に入射して段差部３４１に到達した光が、段差部３４１で反射して効率的に出射面３５から出射することが可能となる。角度が小さすぎると段差部３４１で反射した光が出斜面でまた反射して面状出射体３３内に戻ってしまい、角度が大きすぎると段差部３４１で反射しないでそのまま透過してしまう。これによって、出射面３５から更に効率良く光を出射することができ、出射する光の強度の均一性が更に向上する。

更に、実施形態に係る光プローブ３において複数の段差部３４１は、同心円状に設けられる。従って、線状導光体３２から面状出射体３３に入射した光に対して段差部３４１が平面視でほぼ正対することになり、段差部３４１で反射した光が出射面３５に対してより垂直に近い方向から入射することが容易となる。これによって、出射面３５から更に効率良く光を出射することができ、出射する光の強度の均一性が更に向上する。

更に、本実施形態に係る光プローブ３において、面状出射体３３は、略円盤状である。このような構成によれば、光プローブ３を狭い場所により挿入しやすくなる。また、このような構成を有する光プローブ３を生体部位に用いる場合、生体部位を傷つけにくい。

本実施形態に係る光プローブ３において反射面３４は、反射膜が形成されていてもよい。これによって、線状導光体３２から面状出射体３３に入射した光の、反射面３４における反射率が増加する。従って、出射面３５から出射する光の強度が更に増加する。これによって、更に効率良く光を出射することができる。

更に、実施形態に係る光プローブ３は、線状導光体３２は、光ファイバ又は光ファイババンドルである。これによって、光源装置２からの光が線状導光体３２内を導光する際に、光の損失を抑制することができる。

更に、実施形態に係る光プローブ３において、照射部位は、生体部位である。つまり、生体内の微細な部位や狭窄している部位に光プローブ３を挿入し、所望の範囲に光を照射することができる。

更に、実施形態に係る光プローブ３において、光は、光感受性物質が投与される生体部位を処置するための紫外光である。これによって、生体部位において、光感受性物質が一定量以上存在し、かつ紫外光の照射をする範囲のみを選択的に処置することができる。

更に、実施形態に係る光プローブ３において、生体部位は、眼球であり、出射面３５は、強膜に沿って配置可能となるように所定の面積を有する。従って、強膜に沿って固定して配置した状態で、強膜の、出射面３５に対向する範囲に亘って一度に光を照射することができる。これによって、眼球において、所望の範囲に亘って化学反応を誘起させるために要する時間を短縮することができる。

以下では、本実施形態に対する幾つかの変形例について説明する。

＜変形例１＞
図４は、本変形例に係る光プローブ４の先端部近傍を説明する図である。本変形例では、面状出射体３３に対し、反射構造体３６が設けられている。反射構造体３６は、反射面３４を透過した光を反射させ、面状出射体３３へ再度入射させるための構成である。反射構造体３６は、面状出射体３３を覆う容器状の構造体であって、出射面３５に相当する部分が開口している。反射構造体３６の内面のうち、少なくとも反射面３４と向かい合う内面３６ａは、反射処理が施されている。反射処理とは、光の反射率を増加させるための処理である。反射処理としては、例えば金属を蒸着させることによって施される。金属としては、実施形態で述べた反射膜と同様の材料を用いることができる。図４の例において、反射面３４を透過した光は、内面３６ａで反射する。内面３６ａで反射した光は、反射面３４を透過し、面状出射体３３へ再度入射する。

反射構造体３６の材質としては、生体内での使用が制限される材質でなければ、金属や樹脂等、特に制限は無い。

尚、上述のように反射構造体３６に反射処理を施すのではなく、反射構造体３６の材質自体を所望の反射率を有する材質として選択してもよい。この場合、反射構造体３６の材質としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等を用いることができる。

＜変形例２＞
図５Ａ及び５Ｂは、本変形例に係る光プローブ５の先端部近傍を説明する図である。本変形例において、面状出射体３３は、線状導光体３２の先端部が接続される位置から反射面３４までの光路上に、他の領域との屈折率が異なる領域３３１が設けられている。領域３３１は、線状導光体３２から面状出射体３３に入射した光を多方向に、より分散させるために設けられている。

本変形例において、領域３３１は、線状導光体３２の先端部が接続される位置の近傍に設けられている（図５Ａ参照）。また、図５Ｂに示すように、領域３３１は、Ｚ方向に延びる筒状の領域（空洞）である。領域３３１の反射面３４側の端は解放されている。領域３３１のＸＹ断面の形状は、円の一部が円盤部３３ｂ側に突出した形状となっている。このような突出した形状とすることにより、入射した光を多方面に、より分散させることができる。

尚、領域３３１の形状は上記に示したような筒状の領域に限られない。また、本変形例においては、領域３３１の内部を空洞とする態様を示したが、これに限られるものではない。例えば屈折率が異なる領域として、他の領域と異なる屈折率を有する材料が埋め込まれていてもよい。

＜変形例３＞
図６Ａ及び６Ｂは、本変形例に係る光プローブ６の先端部近傍を説明する図である。図６Ａは、光プローブ６をＹ方向から見た側面図である。図６Ｂは、光プローブ６をＺ方向下側（出射面３５側）から見た平面図である。本変形例における面状出射体３３は、出射面３５からＺ方向下側に突出する突出部３７を有している。突出部３７は、複数の空孔３７１を有する。複数の空孔３７１の各々は、外部と連通する凹状の孔である。なお、複数の空孔３７１の各々は凹状の孔ではなく貫通し、出射面３５に対して開放されていてもよい。

本変形例においては、突出部３７は７個の空孔３７１を有する。７個の空孔３７１の各々は、断面形状が円である筒状の空孔３７１である。尚、空孔３７１の数及び形状はこれに限られない。空孔３７１は、内部に大気を保持できる。保持できる大気の量は、空孔３７１の径、空孔３７１の数、空孔３７１の深さ（Ｚ軸方向の長さ）をそれぞれ変えることによって増減させることができる。

突出部３７は面状出射体３３と一体成形されている。或いは突出部３７を別の部材として成形した後に、面状出射体３３の出射面３５に突出部３７を接合してもよい。また、複数の空孔３７１の各々の側面に反射処理が施されていてもよい。このような反射処理を施すことにより、出射面３５から出射された光を効率良く照射することができる。

なお、光プローブ６を使って上述のような薬剤投与及び光の照射を行う場合、薬剤と生体の患部との化学反応を誘起するために酸素を供給することが好ましい。例えば、上述した眼球に対する使用例において、本変形例に係る光プローブ６を瞼の内側と眼球の間に挿入する際、突出部３７と強膜が接触する。このとき、複数の空孔３７１の開口は強膜で塞がれるため、各空孔３７１において閉空間が形成される。このような閉空間の中には、大気が保持される。つまり、突出部３７を設けることにより、複数の空孔３７１に大気を保持した状態で、光プローブ６を生体部位に挿入できる。この状態で光を照射した場合、空孔３７１内に保持された大気中の酸素により、化学反応が更に誘起される。

以上から明らかなように、変形例１に係る光プローブ４において、反射面３４を覆う反射構造体３６であって、反射構造体３６の反射面３４に向かい合う面は、反射面３４を透過した光を面状出射体３３内に向けて反射させるための反射処理が施されている。線状導光体３２から面状出射体３３に入射した後に、反射面３４を透過して面状出射体３３の外部に出射した光を、面状出射体３３へ再度入射させることができる。そして、面状出射体３３は、面状出射体３３へ再度入射した光を、出射面３５から出射させることができる。従って、出射面３５から出射する光の強度が更に増加する。これによって、更に効率良く光を出射することができる。

変形例２に係る光プローブ５において、面状出射体３３は、線状導光体３２の先端部が接続される位置から反射面３４までの光路上に、他の領域との屈折率が異なる領域３３１が設けられる。線状導光体３２から面状出射体３３に入射した光が、領域３３１を導光することによって多方向に更に分散する。光が更に分散されることによって、反射面３４の全域で反射しやすくなる。これによって、出射面３５から出射する光の強度の均一性が向上する。

更に、変形例に係る光プローブにおいて、光は、照射された生体部位における化学反応を誘起するための光である。実施形態に係る光プローブによれば、生体内の所望の部位において、所望の範囲に一括で光を照射することができるため、当該所望の範囲に亘って同時に化学反応を誘起することができる。これによって、当該所望の範囲に亘る化学反応のために要する時間を短縮することができる。また、変形例１に係る光プローブ４によれば、出射面３５から更に効率良く光を出射することができるため、化学反応のために要する時間を更に短縮することができる。更に、変形例２に係る光プローブ５によれば、出射面３５から出射する光の強度の均一性が更に向上するため、当該所望の範囲に亘って更に均一に化学反応を誘起することができる。

変形例４に係る光プローブ６は、出射面３５から突出する突出部３７を有し、突出部３７は、外部と連通する複数の空孔３７１を有する。当該空孔３７１には大気を含ませることができる。これによって、当該空孔３７１に含まれた大気が当該化学反応を更に誘起する。

＜光学シミュレーション＞
変形例３で説明した屈折率が異なる領域３３１のように、光路上に屈折率が異なる領域を設けた場合における、出射する光の強度の均一性に及ぼす影響を調べるため、光学シミュレーションを行った。シミュレーションソフトは、Ｚｅｍａｘ社製Ｚｅｍａｘ ＯｐｔｉｃＳｔｕｄｉｏを用いた。各実施例の条件は以下の通りである。

（実施例１）
図７Ａ、７Ｂ及び８Ａは、実施例１に係る面状出射体７３の構成を説明する図である。図８Ａは、入光面７３２付近の形状を説明する図である。実施例１は、屈折率が異なる領域７３１ａが設けられている。実施例１における領域７３１ａは、入光面７３２に設けられ、Ｚ方向に延びた凹部である。当該凹部は、半径が０．３ｍｍの半円状の断面を有する（図８Ａ）。これらの図に示すように、面状出射体７３に、ＹＺ平面に平行な平面状の入光面７３２を設けた。本シミュレーションにおいては、入光面７３２に対して垂直方向に（つまりＸ方向に）、面状出射体７３へ光を入射させる。

（実施例２）
実施例２は、屈折率が異なる領域７３１ｂの形状が実施例１と異なる。実施例２における領域７３１ｂは、入光面７３２付近に設けられ、Ｚ方向に延びた筒状の領域である。当該筒状の領域の断面形状は、半径が０．３ｍｍ及び０．１ｍｍの２つの円を、互いの一部が重畳するように組み合わせたものの外形である（図８Ｂ）。

（比較例１）
比較例１は、屈折率が異なる領域７３１ａが設けられていない点で実施例１及び実施例２と異なる（図８Ｃ）。

（共通条件）
以下は、実施例１、２及び比較例１に共通する条件である。
[光源]
面状出射体７３の入光面７３２に、半径が１ｍｍの光ファイバを接続した。光ファイバを導光する光の強度は１Ｗとして、面状出射体７３に入射させた。
[面状出射体]
面状出射体７３の屈折率は、１．４９に設定した。入光面７３２と出射面７５以外の面の反射率を９５％として設定した。面状出射体７３の外部であって、出射面７５以下の領域は、屈折率を１．３５に設定した。
[受光器]
出射面７５から出射された光の強度分布を測定するための受光器８を設置した。受光器８は、８ｍｍ角とし、出射面７５から１ｍｍ下部の位置に設置した（図７Ｂ）。

（シミュレーション結果）
光学シミュレーションの結果を図９に示す。図９の上段、中段及び下段はそれぞれ、実施例１、実施例２及び比較例１に対する結果を示す。それぞれの結果において左の図は、受光器８によって検出されたＸＹ平面上の強度分布を示している。中央の図及び右の図は、図７Ａに示すＢ−Ｂ´及びＡ−Ａ´に対応する当該強度分布を示している。

受光器８によって検出された受光効率は、実施例１が８８％、実施例２が８４％、比較例１が８９％となった。

一方、各実施例の強度分布を比較すると、屈折率が異なる領域を設けた実施例１及び実施例２は、それを設けていない比較例１よりも光の強度の均一性が高いことがわかる。この結果から、屈折率が異なる領域を設けることによって、出射面７５から面状に出射する光の強度の均一性が向上することが示された。

＜強膜強化作用＞
眼科分野において、コラーゲン線維の架橋によって強膜の剛性を高めることができれば、眼軸の延長が抑制され、強度近視、病的近視などの病状を治療、緩和または予防できる可能性がある。実際に、光感受性物質と光プローブから照射される紫外線による化学反応が生体組織に及ぼす影響を明らかにするために、以下の試験を実施した。

（試験方法および測定方法）
本試験は、学術文献「Ｊ Ｃａｔａｒａｃｔ Ｒｅｆａｃｔ Ｓｕｒｇ．，２００４，３０（３），６８９−６９５」に記載の方法に準じて実施した。すなわち、
手順１） 長さ１０ｍｍ、幅５ｍｍのウサギ強膜組織片を用いて、これを０．２％リボフラビン−５’−リン酸液に１５分間浸漬した。
手順２） この強膜組織片に、光プローブ及び光源装置（パナソニック社製ＡＮＵＪ３５００）を用いて紫外光を３０分間照射した（波長：３６５ｎｍ，強度：３ｍＷ／ｃｍ²）。本試験では、面状出射体の円盤部の径が６ｍｍ、面状出射体の長手方向の長さが１０ｍｍ、面状出射体の最大厚みが２ｍｍの光プローブを用いた。また、線状導光体の先端部が接続される位置の近傍に、屈折率が異なる領域として空洞の領域を設けた。当該領域は、面状出射体の厚み方向に延び、面状出射体を貫通する筒状とした。また、当該領域は、出射面に平行な面の断面形状を、円の一部が円盤部側に突出した形状とした。
手順３） この強膜組織片を、ＥＺ Ｔｅｓｔ（小型卓上試験機、島津製作所製、型名：ＥＺ−Ｓ）に２ｍｍの冶具間距離で固定した。０．１Ｎ、１分間の前負荷をかけた後、１ｍｍ／ｍｉｎのスピードで引っ張り、変位量が０．８ｍｍの時の張力（Ｎ）を強膜強度の指標として採用した。
上記手順１）〜３）を行ったサンプルを実施例３、上記手順３）のみを行ったサンプルを比較例２とし、実施例３と比較例２をそれぞれ３例ずつ行い、各例の張力の平均値および標準誤差を算出した。

（試験結果）
試験結果を図１０に示す。比較例２と比較して実施例３は、張力が増加していることから、強膜強度が向上していることが示された。この結果から、光感受性物質と紫外線の照射によって、強膜のコラーゲン線維の架橋が起こることが示された。また、上述のような面状出射体を有する構成の光プローブを用いることにより、１度の光照射で、広い範囲の強膜強度を向上することが可能であることが示された。

＜コラーゲン架橋率＞
眼科分野において、強膜のコラーゲン線維の架橋によって強膜の剛性を高めることができれば、眼軸の延長が抑制され、強度近視、病的近視などの病状を治療、緩和または予防できる可能性がある。光感受性物質と紫外線の照射によって、コラーゲン線維の架橋がどの程度起こるのかを明らかにするために、以下の試験を実施した。また、大気の存在が当該化学反応に及ぼす影響の評価も合わせて行った。

（試験方法および測定方法）
手順１） 重量５ｍｇのコラーゲン線維シート片（株式会社ニッピ、商品コード８９２２０１）を用いて、これを０．２５％リボフラビン−５’−リン酸液に３分間浸漬した。
手順２） このコラーゲン線維シート片に、紫外光照射ライト（オプトコード社製ＬＥＤ３６５−ＳＰＴ／Ｌ）を用いて紫外光を３０分間照射した（波長：３６５ｎｍ，強度：３ｍＷ／ｃｍ²）。このとき、直接紫外光を照射したシート片を実施例４、シート片にカバーガラス（０．１２〜０．１７ｍｍ厚）を乗せて大気と接触しない状態で紫外光を照射したシート片を実施例５とした。
手順３） このコラーゲン線維シート片を、０．１％Ｐｉｃｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ水溶液１ｍＬに４０℃で２時間浸漬した。その後、溶液５０μＬを取り出して注射用水で２０倍に希釈した。この希釈液の３４５ｎｍにおける吸光度を吸光プレートリーダー（ＳＰＥＣＴＲＡｍａｘＰＬＵＳ３８４、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ製）で測定した。

実施例である実施例４及び５については上記手順１）〜３）を行い、一方で上記手順３）のみを行ったシート片をコントロール群とした。実施例４及び５のコラーゲン架橋率（％）は、下記の式から算出した。
コラーゲン架橋率（％）＝１００×（［コントロール群の吸光度］−［実施例の吸光度］）／（［コントロール群の吸光度］）
尚、実施例４及び５についてはそれぞれ２例ずつ行い、各群のコラーゲン架橋率の平均値を算出した。

（試験結果）
試験結果を図１１に示す。実施例４及び５のどちらにおいても、コラーゲン線維の架橋の進行が確認された。

更に、大気と接触しない状態で紫外光を照射した実施例５よりも、大気と接触している状態で紫外光を照射した実施例４の方がよりコラーゲン線維の架橋反応が進行することが確認された。

この結果より、強膜にコラーゲン線維の架橋の処置を行う場合には、大気と接触している状態で紫外光を照射した方がより好ましいことが示唆された。このことから、大気と接触しない眼球の後極部近傍への処置を行う場合には、大気を供給することによって、より効果的にコラーゲン線維の架橋を進行させることができると考えられる。

１：照明システム
２：光源装置
３、４、５、６：光プローブ
３ａ：挿入部
３ｂ：把持部
３ｃ：ケーブル部
３ｄ：ライトガイドプラグ
３２：線状導光体
３３：面状出射体
３３ａ：接続部
３３ｂ：円盤部
３３１：屈折率が異なる領域
３４：反射面
３４１：段差部
３４２：平面部
３５：出射面
３６：反射構造体
３６ａ：内面
３７：突出部
３７１：空孔
７３：面状出射体
７３１ａ、７３１ｂ：屈折率が異なる領域
７３２：入光面
７４：反射面
７５：出射面
８：受光器

Claims (15)

1. 光源装置からの光を導光する線状導光体と、
   前記線状導光体の先端部に接続され、前記光を出射する面状出射体と、
   前記面状出射体の一部に設けられ、前記面状出射体内に入射した前記光を反射させる反射面と、
   前記反射面に対向して設けられ、前記反射面で反射した前記光を面状に出射させる出射面と、
   を備えた光プローブ。
2. 前記面状出射体は、
   前記線状導光体の前記先端部から離れるほど前記出射面と前記反射面との幅が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の光プローブ。
3. 前記反射面は、前記出射面に対して角度を有する複数の段差部と、各段差部の間に設けられる複数の平面部を含み、前記段差部と前記平面部が交互に連続する階段状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光プローブ。
4. 前記複数の段差部の各々は、前記出射面に対する角度が２５度以上６５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の光プローブ。
5. 前記複数の段差部、及び前記複数の平面部は、同心円状に設けられることを特徴とする請求項３又は４に記載の光プローブ。
6. 前記面状出射体は、略円盤状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の光プローブ。
7. 前記反射面は、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の光プローブ。
8. 前記反射面を覆う反射構造体であって、
   前記反射構造体の前記反射面に向かい合う面は、前記反射面を透過した光を前記面状出射体内に向けて反射させるための反射処理が施されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載の光プローブ。
9. 前記線状導光体は、光ファイバ又は光ファイババンドルであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の光プローブ。
10. 前記面状出射体は、前記線状導光体の前記先端部が接続される位置から前記反射面までの光路上に、他の領域との屈折率が異なる領域が設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の光プローブ。
11. 前記出射面から突出する突出部を有し、
    前記突出部は、外部と連通する複数の空孔を有することを特徴とする
    請求項１〜１０のいずれか一に記載の光プローブ。
12. 照射部位は、生体部位であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載の光プローブ。
13. 前記光は、前記生体部位における化学反応を誘起するための光であることを特徴とする請求項１２に記載の光プローブ。
14. 前記光は、光感受性物質が投与される前記生体部位を処置するための紫外光であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の光プローブ。
15. 前記生体部位は、眼球であり、
    前記出射面は、眼球の強膜に沿って配置可能となるよう所定の面積を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一に記載の光プローブ。

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