JP2015142676A - 光プローブおよび光プローブの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現できる光プローブおよび光プローブの取り付け方法を提供する。【解決手段】光プローブ２０は、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一の端面に接続され、光ファイバとともに回転するコネクタ２１と、光ファイバを包囲し、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブ２４と、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線Ｒ周りにコネクタ２１を囲み、光ファイバ２２とともに回転するインナーシェル４３と、ジャケットチューブ２４に取り付けられ、インナーシェル４３を囲むアウターシェル４４と、インナーシェル４３とアウターシェル４４との間で弾性変形する弾性体４３ｃと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、光プローブおよび光プローブの取り付け方法に関するものである。

光干渉断層撮像（ＯＣＴ）は、血管などの管腔形状を有する生体対象物の内腔の断層構造を測定する技術であり、光プローブが生体対象物の内腔に挿入される（例えば、特許文献１〜３参照）。光プローブは、例えば光ファイバと、該光ファイバの先端に設けられた集光レンズとしてのグレーデットインデックス光ファイバとを備えており、長さ１ｍｍを超えるワーキングディスタンス及び１００μｍ以下のスポットサイズとを有するように構成される。これにより、ＯＣＴは、内半径が１ｍｍより大きな生体対象物の断層画像を、１００μｍより小さい空間分解能で提供することができる。また、ＯＣＴ技術は、血管内の病変部を診断して治療方法を選択する際に用いられる。ＯＣＴ技術によれば、病変部の断層画像が得られる。この断層画像は、例えば、病変部の内部において光の散乱が強い部分が明るく、弱い部分が暗い階調の単色画像として提供される。この断層画像の明暗の分布のパターンが病変の種類によって異なることを利用し、病変の種類をある程度推定することができる（例えば、非特許文献１参照）。

米国特許第６４４５９３９号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１５１８２３号明細書 国際公開第２００９／１５４１０３号

W. M. Suh et al., "Intravascular Detection of the Vulnerable Plaque",Circ Cardiovasc Imaging, USA, American Heart Association, April 2011, pp.169-178.

通常、光プローブは、回転スキャン及びプルバック動作を行うための駆動装置に取り付けられるが、一回限りの使用で使い捨てされるので、撮影毎に操作者によって駆動装置に取り付けられる必要がある。また、駆動装置は患者の近くに配置されるので、通常は滅菌カバーを掛けて使用される。従って、細かい手作業を要することなく容易に、光プローブの取り付けがなされることが望まれる。そのため、光プローブの取り付けに際し、駆動装置内のアダプタが、自動的に光プローブの光コネクタに接近後、アダプタと光コネクタとが当接して光結合するという自動嵌合が行われることが望ましい。しかしながら、このような自動嵌合では、アダプタと光コネクタとの光結合が十分なレベルに達しない場合があり、頻繁に必要とされる光プローブの取り付け作業が困難となる場合がある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現することができる光プローブおよび光プローブの取り付け方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光プローブは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一の端面に接続され、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りにコネクタを囲み、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルと、インナーシェルおよびアウターシェルのいずれか一方に取り付けられ、インナーシェルとアウターシェルとの間で弾性変形する弾性体と、を備える。

本発明による光プローブおよび光プローブの取り付け方法によれば、コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現することができる。

本発明の一実施形態に係る光プローブを備えるＯＣＴ装置の構成を示す図である。 （ａ）は、光プローブの全体構成を示す平面図である。（ｂ）は、光プローブの端部を光プローブのアウターシェルの開口側から見た側面図である。 ジャケットチューブがプルバックされた状態を示す図である。 駆動装置の詳細な構成を示す側断面図であって、駆動装置に光プローブが接続された状態を示している。 光プローブの挿入側から見た接続孔の形状を示す図である。 駆動装置及び光プローブの動作を説明するための図である。 駆動装置及び光プローブの動作を説明するための図である。 駆動装置及び光プローブの動作を説明するための図である。 駆動装置及び光プローブの動作を説明するための図である。 駆動装置及び光プローブの動作を説明するための図である。 光プローブを駆動装置に取り付ける手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、第１変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、XII−XII線断面図である。図１２は、アダプタとコネクタとが互いに当接する前の態様を示している。 （ａ）は、第１変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、XIII−XIII線断面図である。図１３は、アダプタとコネクタとが自動嵌合した際の態様を示している。 （ａ）は、第２変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、XIV−XIV線断面図である。図１４は、アダプタとコネクタとが互いに当接する前の態様を示している。 （ａ）は、第２変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、XV−XV線断面図である。図１５は、アダプタとコネクタとが自動嵌合した際の態様を示している。 （ａ）は、第２変形例の更なる変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、インナーシェルおよびアウターシェルの斜視図である。 （ａ）は、第２変形例の更なる変形例に係る光プローブの端部をアウターシェルの開口側から見た正面図である。（ｂ）は、インナーシェルおよびアウターシェルの斜視図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明による光プローブは、（１）回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一の端面に接続され、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りにコネクタを囲み、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルと、インナーシェルおよびアウターシェルのいずれか一方に取り付けられ、インナーシェルとアウターシェルとの間で弾性変形する弾性体と、を備える。

この光プローブでは、コネクタを介して光ファイバおよびサポートチューブが回転するので、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）の断層画像を好適に取得することができる。また、この光プローブと駆動装置との自動嵌合においてコネクタが光結合される際には、インナーシェルとアウターシェルとの間に備えられる弾性体が押圧され、弾性体の反力が生じる。これによって、コネクタが確実に光結合されるので、自動嵌合が容易に実現される。

（２）上記の光プローブでは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一の端面に接続され、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りに前記コネクタを囲み、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルと、を備え、インナーシェルおよびアウターシェルの少なくとも一方は、当該インナーシェルまたは当該アウターシェルと一体として成形され、インナーシェルおよびアウターシェルが互いに接触することにより、少なくとも一部が弾性変形する弾性構造を含む。

この光プローブでは、コネクタを介して光ファイバおよびサポートチューブが回転するので、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）の断層画像を好適に取得することができる。また、この光プローブと駆動装置との自動嵌合においてコネクタが光結合される際には、インナーシェルおよびアウターシェルの少なくとも一方に一体として成形された弾性構造の有する反力によって、コネクタが確実に光結合されるので、自動嵌合が容易に実現される。

（３）上記の光プローブでは、インナーシェルは、フランジを備え、フランジは、アウターシェルに対向する対向面を有し、弾性体は、対向面に設けられることが好ましい。この光プローブでは、インナーシェルにフランジが設けられることによって、例えば、Ｏリングなどの弾性体が、インナーシェルとアウターシェルとの間に容易に設置される。

（４）上記の光プローブは、駆動装置に取り付けられる光プローブであって、駆動装置は、自動嵌合用可動部およびアダプタを有する自動嵌合部と、自動嵌合部を収容する筐体と、を備え、自動嵌合用可動部は、アダプタを回転軸線に沿って移動させるステージと、アダプタを回転軸線周りに回転させるモータとを有し、アダプタは、ステージの回転軸線に沿った移動によって、コネクタと結合され、インナーシェルは、モータの回転軸線周りの回転とともに、回転軸線周りに回転し、アウターシェルは、筐体に着脱可能に固定されることが好ましい。

この光プローブでは、この光プローブを用いたＯＣＴ装置によって断層イメージを取得する際、モータが、アダプタ及びコネクタを介して、光ファイバおよびサポートチューブを回転させる。このため、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）が好適にスキャンされる。また、アウターシェルが駆動装置の筐体に容易に取り付けられる上、容易に自動嵌合が行われるように、ステージが、アダプタを回転軸線に沿ってコネクタ側に移動させ、コネクタと当接させる。

（５）また、本発明による光プローブの取り付け方法は、本発明の光プローブを駆動装置に取り付ける方法であって、アウターシェルを、駆動装置の筐体に取り付ける第一ステップと、アダプタを、自動嵌合用可動部のステージにより、回転軸線に沿ってコネクタ側に移動して、コネクタと自動嵌合する第二ステップと、を有する。この取り付け方法では、操作者がアウターシェルを駆動装置の筐体に取り付けると、その後は自動嵌合用可動部のステージによってアダプタが回転軸線に沿ってコネクタ側に移動し、コネクタと当接する。このとき、インナーシェルとアウターシェルとの間に設けられる弾性体の反力が利用され、自動嵌合が容易に実現される。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる光プローブおよび光プローブの取り付け方法の具体例を、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すべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態に係る光プローブを備えるＯＣＴ装置の構成を示す図である。ＯＣＴ装置１は、駆動装置１０、光プローブ２０および検出部３０を備え、生体対象物３の断層イメージを得る装置である。図１では、後述のインナーシェルおよびアウターシェルは省略されている。光プローブ２０は、長手方向における一方の端部２０Ａ及び他方の端部２０Ｂを備える。端部２０Ａは、コネクタ２１を有する。光プローブ２０は、コネクタ２１を介して、駆動装置１０に光学的に接続される。端部２０Ｂは、光測定部２０Ｃを有する。

光プローブ２０は、光ファイバ２２、サポートチューブ２３およびジャケットチューブ２４を有する。サポートチューブ２３は、筒状を呈しており、光ファイバ２２と光偏向部材２５とを内包する。サポートチューブ２３は、光ファイバ２２の少なくとも一部分およびコネクタ２１に固定されている。このため、コネクタ２１が回転すると、その回転トルクがサポートチューブ２３を通して光ファイバ２２、光偏向部材２５に伝達され、これらが一体となって回転する。この回転により、光偏向部材２５から出射される照射光Ｌ２が、生体対象物３に照射される。ジャケットチューブ２４は、筒状を呈し、光ファイバ２２、光偏向部材２５およびサポートチューブ２３を包囲し、光プローブ２０の最外部を構成する。ジャケットチューブ２４は、回転せず常に静止している。光ファイバ２２、光偏向部材２５およびサポートチューブ２３は、回転に際して、生体対象物３に接触しない態様がとられるので、生体対象物３の損傷が防止される。

検出部３０は、光源３１、２×２光カプラ３２、光検出器３３、光端末３４、反射鏡３５、分析部３６、および出力ポート３７を有する。また、検出部３０は、ケーブル３８および導波路３０１〜３０４を有する。ケーブル３８は、検出部３０と駆動装置１０とを互いに結合する。導波路３０１は、光源３１と２×２光カプラ３２とを互いに光学的に結合する。導波路３０２は、２×２光カプラ３２と光検出器３３とを互いに光学的に結合する。導波路３０３は、２×２光カプラ３２とロータリジョイント１５（図４参照）とを互いに光学的に結合する。駆動装置１０は、コネクタ２１と光学的に結合される。導波路３０４は、２×２光カプラ３２と光端末３４とを互いに光学的に結合する。光検出器３３と分析部３６とは信号配線３０５によって互いに電気的に接続され、分析部３６と出力ポート３７とは信号配線３０６によって互いに電気的に接続される。

光源３１は、低コヒーレンス光Ｌ１を発生する。低コヒーレンス光Ｌ１は、導波路３０１を導波後、２×２光カプラ３２によって、照射光Ｌ２および参照光Ｌ３に分岐される。照射光Ｌ２は、導波路３０３を導波後、ケーブル３８、駆動装置１０およびコネクタ２１を介して、光プローブ２０内の光ファイバ２２の一端に入射する。照射光Ｌ２は、光ファイバ２２の他端から出射した後、光偏向部材２５によって偏向され、ジャケットチューブ２４を透過して、例えば血管などの生体対象物３に照射される。生体対象物３では、照射光Ｌ２が反射されて反射光Ｌ４が生じる。反射光Ｌ４は、光偏向部材２５を経て、照射光Ｌ２と逆方向に光ファイバ２２を導波する。反射光Ｌ４は、コネクタ２１、駆動装置１０およびケーブル３８を介して導波路３０３に入射した後、２×２光カプラ３２に導入される。反射光Ｌ４は、２×２光カプラ３２から導波路３０２へ導かれ、光検出器３３に導入される。一方、参照光Ｌ３は、導波路３０４を導波した後、光端末３４から出射され、反射鏡３５において反射され、折返参照光Ｌ５となる。折返参照光Ｌ５は、光端末３４および導波路３０４を経て、２×２光カプラ３２に導入される。そして、２×２光カプラ３２において反射光Ｌ４と折返参照光Ｌ５とが互いに干渉し、干渉光Ｌ６が生じる。干渉光Ｌ６は、２×２光カプラ３２から導波路３０２に導かれ、光検出器３３に導入される。

光検出器３３は、干渉光Ｌ６の波長毎の光強度（スペクトル）を検出する。干渉光Ｌ６のスペクトルに関する検出信号は、信号配線３０５を介して分析部３６に入力される。分析部３６は、干渉光Ｌ６のスペクトルを解析し、生体対象物３の内部の各点における反射効率の分布を計算する。分析部３６は、その計算結果に基づいて、生体対象物３の断層イメージを求め、その断層イメージに関する画像信号を出力する。画像信号は、出力ポート３７からＯＣＴ装置１の外部へ出力される。

生体対象物３からの反射光Ｌ４と参照光Ｌ３とは、異なる光路を経由するため、光路上の波長分散が異なる場合がある。波長分散が異なると、光の群遅延時間が波長によって異なってくる。一方、ＯＣＴ装置の本体は、波長の関数であるスペクトルをフーリエ解析することで自己相関関数を群遅延時間の関数として計算し、その計算結果に基づいて断層画像を生成する。このため、波長によって群遅延時間が異なると、断層画像の空間分解能が低下する。本実施形態では、生体対象物３の測定前に、鏡などの基準物体が測定される。これにより、波長分散の影響が見積もられ、波長分散を補償するようなデータ処理が行われる。

なお、照射光Ｌ２が生体対象物３に照射された後、再び光偏向部材２５に戻ってくるメカニズムには、生体対象物３における反射のほか、屈折や散乱等がある。しかし、メカニズムの違いは、本実施形態における画像信号の取得には影響を及ぼさないので、図１では、光偏向部材２５に戻ってくる光を、一括して反射光Ｌ４と表記している。

光プローブ２０を構成する光ファイバ２２は、１ｍ〜２ｍの光ファイバ長を有し、例えば、石英ガラスなどから成る。光ファイバ２２は、波長１．６μｍ〜１．８μｍにおいて、伝送損失１ｄＢ以下を示す。また、光ファイバ２２は、１．５３μｍ以下のカットオフ波長を有し、波長域１．６μｍ〜１．８μｍで、シングルモード動作が可能である。光ファイバ２２としては、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２、Ｇ．６５４、およびＧ．６５７に準拠した光ファイバが好適である。さらに、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４ＡまたはＣに準拠した光ファイバが、より好適である、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４ＡまたはＣに準拠した光ファイバは、波長１．４５μｍにおいて伝送損失が０．２２ｄＢ／ｋｍ以下と低く、また、主に純石英ガラスから成るコア部を有する。このため、非線形光学係数が低く、自己位相変調などの非線形光学効果による雑音を低減できる。

光偏向部材２５は、集光レンズの機能を併せて有してもよい。例えば、グレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズとしての屈折率分布を有するように調整されることにより、集光レンズの機能が好適に実現される。照射光Ｌ２が小スポット化されるので、生体対象物３の微細領域の断層イメージが得られる。光偏向部材２５は、例えば、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、波長域１．６μｍ〜１．８μｍにおいて２ｄＢ以下の伝送損失を有する。光偏向部材２５の反射面２５Ａは、円柱形のガラスに、軸に対して３５〜５５度の角度をなす平坦な反射面を形成した構造をとる。反射面２５Ａは、全反射によって光を反射させることができるが、さらにアルミニウムまたは金が蒸着することで、波長１．６〜１．８μｍにおける反射率を高められることが好適である。

上述の通り、光ファイバ２２、光偏向部材２５およびサポートチューブ２３は、一体となって回転する。そのため、光ファイバ２２だけが回転する場合に比べて、光ファイバ２２に負荷されるトルクが低減され、トルクによる光ファイバ２２の破断が防止される。サポートチューブ２３は、厚みが０．１５ｍｍ以上であるとともに、ステンレスと同等程度の１００ＧＰａ〜３００ＧＰａの範囲内のヤング率を持つことが望ましい。サポートチューブ２３は、必ずしも周方向に連結していなくともよく、５〜２０本程度の線を撚り合わせた構造をとり、その撚り合わせた構造によって、柔軟性が調整される形態を有しても良い。

ジャケットチューブ２４は、例えば、フッ素樹脂（ＦＥＰ、ＰＦＡあるいはＰＴＦＥなど）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または、ナイロンなどで構成されることが好ましい。また、ジャケットチューブ２４は、１０μｍ〜５０μｍの厚みを有し、波長１．６μｍ〜１．８μｍにおいて２ｄＢ以下の透過損失を示すことが好ましい。なお、サポートチューブ２３とジャケットチューブ２４との間には、緩衝流体が充填されることが好ましい。緩衝流体は、回転するサポートチューブ２３の外面とジャケットチューブ２４の内面との間の摩擦を低減する。また、光偏向部材２５とジャケットチューブ２４の間の光路における屈折率変化量を調整する。緩衝流体は、波長域１．６μｍ〜１．８μｍにおいて、２ｄＢ以下の透過損失を示すものが好ましい。緩衝流体には、例えば、生理食塩水またはデキストラン水溶液またはシリコーンオイルなどが用いられる。

図２（ａ）は、光プローブ２０の全体構成を具体的に示す平面図である。光プローブ２０の使用は一回限りなので、光プローブ２０は駆動装置１０に対して着脱可能となっており、使用毎に交換される。光プローブ２０は、シース４６を有し、また、インナーシェル４３、アウターシェル４４、及びコネクタ２１を有している。光プローブ２０は、アウターシェル４４を介して駆動装置１０に対し着脱可能に取り付けられる。図２（ｂ）は、光プローブ２０の端部２０Ａを光プローブ２０のアウターシェル４４の開口側から見た側面図である。

図１に示されたように、光プローブ２０は、光ファイバ２２、サポートチューブ２３、光偏向部材２５、および、これらを囲むジャケットチューブ２４を備えており、その先端には患者の体内に光を照射するための光測定部２０Ｃが設けられている。図２（ａ）に示されるシース４６は、ジャケットチューブ２４とアウターシェル４４との間に設けられる管状の部材であって、光ファイバ２２を収容する。光ファイバ２２は、回転スキャン動作およびプルバック動作の為、シース４６の管内に長手方向に移動可能な状態で収容されている。シース４６は、光プローブ２０の回転スキャン動作およびプルバック動作の際に、静止状態を維持する。図３は、光ファイバ２２がプルバックされた状態を示している。図３に示されるように、プルバックされたときにシース４６から露出する光ファイバ２２の部分は、金属管４２によって保護されている。金属管４２は、プルバック時の回転スキャン動作の際には回転軸（シャフト）として機能する。金属管４２の構成材料は、強い曲げ応力が生じても降伏することなく復元させるために、超弾性であるＮｉＴｉ合金等が好適である。

インナーシェル４３、アウターシェル４４、及びコネクタ２１は、光プローブ２０において駆動装置１０に接続される側の端部に設けられている。コネクタ２１は、光ファイバ２２の駆動装置１０側の一端に取り付けられ、駆動装置１０のアダプタ（後述）と結合されることにより、該アダプタと光ファイバ２２との間に介在して光の授受を行う。また、コネクタ２１は、シース４６に対して固定されておらず、光ファイバ２２と共に回転し、また図３に示されるように矢印Ｐに沿って移動可能となっている。コネクタ２１としては、例えば押し込み動作のみによって嵌合するＳＣコネクタが用いられる。また、コネクタ２１には、反射防止のための斜めＰＣ研磨（ＡＰＣ）が施されていることが好ましい。

インナーシェル４３は、コネクタ２１の回転軸線Ｒ周りにコネクタ２１を囲むシェルである。インナーシェル４３は、光プローブ２０の長手方向に延びており且つ金属管４２側の一端が半球状に閉じた略円筒形状を呈している。インナーシェル４３は、コネクタ２１と同様、シース４６に対して固定されておらず、光ファイバ２２及びコネクタ２１と共に回転し、また矢印Ｐに沿って移動可能となっている。

また、インナーシェル４３は、光プローブ２０の長手方向に沿って延びる切り欠き４３ａを有している。切り欠き４３ａは、インナーシェル４３の駆動装置１０側の端部に形成されている。この切り欠き４３ａには、後述するストッパ機構１９（図４を参照）のキー部材１９ａが挿入される。

また、インナーシェル４３は、フランジ４３ｂを有する。フランジ４３ｂは、インナーシェル４３の外周面に沿って設けられ、光プローブ２０の長手方向と垂直な面上に広がる。フランジ４３ｂの外径は、後述するアウターシェル４４の内径よりも大きい。そのため、駆動装置１０に接続される側におけるインナーシェル４３の先端部は、アウターシェル４４の先端部から常に突き出ている。フランジ４３ｂは、アウターシェル４４へのインナーシェル４３の入り込む長さを規定する。

フランジ４３ｂには、インナーシェル４３の外周面、すなわち、アウターシェル４４に対向する対向面において、弾性体４３ｃが取り付けられている。弾性体４３ｃは、インナーシェル４３とアウターシェル４４との間で弾性変形する。弾性体４３ｃの材料としては、例えば、フッ素ゴムまたはシリコンゴムなどが好適である。弾性体４３ｃの硬度（ショアＡ）は、Ａ５０〜Ａ９０の範囲内にあることが好ましく、フッ素ゴムおよびシリコンゴムの硬度は、ともにＡ７０である。弾性体４３ｃには、ショアＡが、Ａ５０〜Ａ９０の範囲内であれば、基本的には、どのような材料でも用いられることが出来る。弾性体４３ｃの材料としては、例えば、バイトンなどのフッ素ゴム（Ａ６０〜Ａ８０）、シリコン（Ａ５０〜Ａ７０）、ニトリルゴム（Ａ５０〜Ａ７０）、ウレタン（Ａ５０〜Ａ９０）などが好適である。弾性体４３ｃの形態としては、例えば、Ｏリングなどが好適である。

アウターシェル４４は、インナーシェル４３を収容する部材であって、インナーシェル４３、コネクタ２１といった回転部分に操作者が直接触れないための保護手段である。アウターシェル４４は、シース４６の駆動装置１０側の一端に取り付けられており、光プローブ２０の回転スキャン動作およびプルバック動作の際に、シース４６と共に静止状態を維持する。アウターシェル４４は、回転軸線Ｒ周りにインナーシェル４３を囲む形状を有しており、一例では、インナーシェル４３と同軸に延びており且つシース４６側の一端が半球状に閉じた略円筒形状を呈している。そして、該円筒形状の開口端側においてインナーシェル４３が出入可能となっている。

また、アウターシェル４４は、本実施形態における接続部材であって、駆動装置１０に対して着脱可能に接続される。その為に、アウターシェル４４は、鍔部４４ａ及び爪部４４ｂを有している。

鍔部４４ａは、光プローブ２０の長手方向と垂直な面上に拡がる略円板状の部分であって、アウターシェル４４の外周面に沿って設けられている。鍔部４４ａは、その外径が駆動装置１０の接続孔１２ｅ（図４を参照）の内径よりも大きく形成されており、アウターシェル４４が接続孔１２ｅに挿入される際に、接続孔１２ｅの周囲に当接してアウターシェル４４の挿入方向の位置決めを行う。

爪部４４ｂは、アウターシェル４４の端部と鍔部４４ａとの間において、アウターシェル４４の外周面から光プローブ２０の長手方向と垂直な方向に突出して設けられている。爪部４４ｂは、駆動装置１０の接続孔１２ｅに設けられた爪係止部（後述）に係止されることにより、駆動装置１０からのアウターシェル４４の脱落を防止する。なお、図では周方向に１８０°間隔で配置された２つの爪部４４ｂが例示されているが、爪部４４ｂの個数は任意であり、複数の場合は周方向に並んで配置されるとよい。

図４は、駆動装置１０の詳細な構成を示す側断面図であって、駆動装置１０に光プローブ２０が接続された状態を示している。駆動装置１０は、自動嵌合部１０Ａと、自動嵌合部１０Ａを収容する筐体１２とを備える。自動嵌合部１０Ａは、自動嵌合用可動部１０ｂおよびアダプタ５３を備える。自動嵌合用可動部１０ｂは、ステージ１３と、ロータリジョイント１５と、モータ１６と、回転伝達ベルト１７、制御部１８と、ストッパ機構１９と、回転角度センサ５１とを備えている。制御部１８は、ステージ１３、モータ１６、及びストッパ機構１９を制御するための部分であって、ケーブル３８（図１を参照）に含まれる配線３８ｂを介して検出部３０と接続されている。

筐体１２は、略直方体状の外観を有する中空の部材であって、底板１２ａ及び天板１２ｄ、並びに前板１２ｂ及び背板１２ｃを有している。天板１２ｄの表面には、操作者が操作するための操作パネル１１が配置されており、操作パネル１１は、制御部１８と電気的に接続されている。接続孔１２ｅは前板１２ｂに形成されている。

ステージ１３は、アダプタ５３をアウターシェル４４から後退させる機構であって、筐体１２内部の底板１２ａ上に配置されている。ステージ１３は、送りネジ１３ｃを回転させる前後進駆動モータ１３ｂと、送りネジ１３ｃの回転量に応じて移動する前後進駆動ステージ１３ａとを有している。前後進駆動モータ１３ｂの回転量は、制御部１８によって制御される。前後進駆動ステージ１３ａ上には、アダプタ５３及び該アダプタ５３を覆うアダプタヘッド５２が取り付けられたロータリジョイント１５、モータ１６、及び回転角度センサ５１が載置されている。ステージ１３は、光プローブ２０のプルバック動作の際、及び光プローブ２０が駆動装置１０から取り外される際に、アダプタ５３をアウターシェル４４から後退させる。

ロータリジョイント１５は、ケーブル３８（図１を参照）に含まれる光ファイバ３８ａとアダプタ５３とを光学的に結合するための部分である。ロータリジョイント１５のアダプタ５３との結合軸１５ａは、回転軸線Ｒ周りに回転可能となっている。結合軸１５ａには、回転伝達ベルト１７を介してモータ１６の回転軸が連結されており、モータ１６の動力が結合軸１５ａに伝えられる。モータ１６はロータリジョイント１５上に載置されており、モータ１６の回転は制御部（回転制御部）１８によって制御される。

回転角度センサ５１は、本実施形態における回転角検出部であって、回転軸線Ｒ周りのアダプタ５３の回転角を検出する。回転角度センサ５１は、例えば結合軸１５ａに取り付けられたロータリエンコーダによって好適に構成される。回転角度センサ５１は、検出したアダプタ５３の回転角を示す信号を、制御部１８へ送る。制御部１８は、回転角度センサ５１からの信号に基づいて、モータ１６の回転を制御する。

アダプタ５３は、光プローブ２０のコネクタ２１と結合され、光プローブ２０の光ファイバ２２との間で光の授受を行う。アダプタ５３は、ロータリジョイント１５の結合軸１５ａの先端に取り付けられており、結合軸１５ａと共に回転し、その回転力を光プローブ２０のサポートチューブ２３に伝える。また、アダプタ５３は、前後進駆動ステージ１３ａによって移動し、それによりサポートチューブ２３を矢印Ｐに沿って移動させる。アダプタ５３は、回転軸線Ｒ周りにアダプタ５３を囲む円筒状のアダプタヘッド５２に覆われている。

ストッパ機構１９は、光プローブ２０のプルバック動作の際にコネクタ２１がアダプタ５３とともに移動することを許容し、光プローブ２０が駆動装置１０から取り外される際にコネクタ２１がアダプタ５３により引き出されることを妨げる。ストッパ機構１９は、キー部材１９ａ及びキー駆動部１９ｂを有している。キー部材１９ａは、インナーシェル４３の切り欠き４３ａ（図２，図３を参照）に挿通されることで、インナーシェル４３及びコネクタ２１がアダプタ５３により引き出されることを妨げる。また、キー部材１９ａが切り欠き４３ａから抜出されると、インナーシェル４３及びコネクタ２１は矢印Ｐに沿って移動可能となり、アダプタ５３と共に移動する。キー部材１９ａは、光プローブ２０のプルバック動作の際、切り欠き４３ａに挿通されずに抜出状態とされ、コネクタ２１及びジャケットチューブ２４のプルバック動作を許容する。また、キー部材１９ａは、光プローブ２０が駆動装置１０から取り外される際、切り欠き４３ａに挿通されてインナーシェル４３及びコネクタ２１の移動を妨げる。

キー駆動部１９ｂは、キー部材１９ａの移動を実現するためのアクチュエータである。キー駆動部１９ｂは、制御部１８からの指令に応じて、キー部材１９ａを回転軸線Ｒと交差する方向に移動させる。

図５は、光プローブ２０の挿入側から見た接続孔１２ｅの形状を示す図である。図５に示されるように、接続孔１２ｅは、略円筒状であるアウターシェル４４に合わせて、アダプタ５３の中心軸線（すなわち図４の回転軸線Ｒ）と同心の略円形状を呈している。キー部材１９ａは、光プローブ２０が駆動装置１０から取り外される際、図５に示されるように接続孔１２ｅの内側に突出して、インナーシェル４３を係止する。

また、図５には、接続孔１２ｅの縁に形成された２つの爪係止部１２ｆが示されている。爪係止部１２ｆは、アウターシェル４４の爪部４４ｂの形状に合わせて接続孔１２ｅの外縁に形成された爪通し溝１２ｇと、爪通し溝１２ｇと繋がっており周方向に延びる爪掛かり部１２ｈとを有している。アウターシェル４４が接続孔１２ｅに挿入される際、アウターシェル４４が押し込まれることで爪部４４ｂが爪通し溝１２ｇを通過し、その後、アウターシェル４４が例えば１５°〜４５°回転されることで、爪部４４ｂが爪掛かり部１２ｈに止まり固定され、その状態でロックされ得る。

以上の構成を備えるＯＣＴ装置１の動作を説明する。図６〜図１０は、駆動装置１０及び光プローブ２０の動作を説明するための図である。まず、図６に示されるように、交換用の光プローブ２０が用意される。このとき、光プローブ２０が接続されていない駆動装置１０において、制御部１８は、ステージ１３によってアダプタ５３が後退した状態を維持させる。また、制御部１８は、キー部材１９ａを、インナーシェル４３の切り欠き４３ａに相当する位置まで移動させる。更に、制御部１８は、回転角度センサ５１により検出されるアダプタ５３の角度が、キー部材１９ａが切り欠き４３ａに挿通された状態におけるコネクタ２１の角度と合致するように（換言すれば、周方向での切り欠き４３ａの位置がキー部材１９ａの位置と合致した状態において、アダプタ５３及びコネクタ２１の角度が互いに合致するように）、モータ１６の回転角度を制御する。

次に、図７に示されるように、光プローブ２０のインナーシェル４３及びアウターシェル４４が、操作者によって駆動装置１０の接続孔１２ｅに挿入される。同時に、コネクタ２１が筐体１２の内部に挿入される。アウターシェル４４は、図２に示された爪部４４ｂが爪係止部１２ｆに係止されることにより、筐体１２に固定される。また、このとき、インナーシェル４３の切り欠き４３ａの位置とキー部材１９ａの位置とが合致するようにインナーシェル４３が挿入されることにより、コネクタ２１の回転位置を決めることができる。このような動作は、コネクタ２１及びアダプタ５３の結合時の向きが限定されており、これらの向きを揃える必要がある場合に好適である。

続いて、図８に示されるように、制御部１８は、ステージ１３によってアダプタ５３を前進させることにより、アダプタ５３とコネクタ２１とを互いに接合させる。その際、インナーシェル４３は、アダプタ５３によって、アダプタ５３とは反対の方向（挿入方向とは逆の方向）に押される。インナーシェル４３のフランジ４３ｂには弾性体４３ｃが設けられているので、アダプタ５３および自動嵌合用可動部１０ｂによって押されると、弾性体４３ｃがアウターシェル４４とフランジ４３ｂとの間で弾性変形する（図２を参照）。弾性体４３ｃが弾性変形すると、力を受けた方向と逆の方向に物を押し返す力（反力）が発生する。すなわち、弾性体４３ｃによって、インナーシェル４３は、アダプタ５３に向けて押し返される。この反力の発生は、光プローブ２０の取り付けに際し、アダプタ５３とコネクタ２１との自動嵌合を容易にする。なお、本実施形態では、弾性体４３ｃは、インナーシェル４３に取り付けられているが、アウターシェル４４に取り付けられてもよい。

上述した自動嵌合の動作は、例えばインナーシェル４３及びアウターシェル４４を接続孔１２ｅに挿入し終えた操作者が、操作パネル１１を操作することにより行われる。或いは、駆動装置１０においてインナーシェル４３及びアウターシェル４４の挿入を検知し、制御部１８が自動的に行ってもよい。

上述した自動嵌合の動作後、制御部１８は、モータ１６を回転させることによりコネクタ２１と金属管４２に収容された光ファイバ２２とを回転させ、スキャン動作を開始する。このスキャン動作は、操作者が操作パネル１１を操作することにより開始される。そして、このスキャン動作の間、図９に示されるように、制御部１８は、ステージ１３によってアダプタ５３を徐々に後退させることにより、コネクタ２１及び金属管４２（光ファイバ２２）を引き出す（プルバック動作）。また、このプルバック動作に際し、制御部１８は、キー部材１９ａを、インナーシェル４３の切り欠き４３ａから外れる位置（待避位置）まで移動させておく。これにより、インナーシェル４３及びコネクタ２１が切り欠き４３ａに係止されないので、コネクタ２１及び金属管４２（光ファイバ２２）を引き出すことができる。スキャン動作が終了した後、制御部１８は、モータ１６を停止させる。

続いて、光プローブ２０が駆動装置１０から取り外される際の動作を説明する。まず、図１０に示されるように、制御部１８は、ステージ１３によってアダプタ５３を前進させて、インナーシェル４３及びコネクタ２１を元の位置（図８を参照）に戻す。次に、制御部１８は、回転角度センサ５１により検出されるアダプタ５３の角度を、切り欠き４３ａの回転位置がキー部材１９ａの位置と合致するように制御する。その後、制御部１８は、キー部材１９ａを、インナーシェル４３の切り欠き４３ａに挿入される位置まで移動させる。

こうしてインナーシェル４３の移動を妨げた状態で、制御部１８は、ステージ１３によってアダプタ５３を再び後退させる。これにより、コネクタ２１とアダプタ５３との結合状態が解除され、アダプタ５３がコネクタ２１から離される（図７を参照）。なお、これらの一連の動作は、操作者が操作パネル１１の「ＵＮＬＯＡＤ」スイッチを操作することにより自動的に行われる。

以上の動作を経たのち、操作者がアウターシェル４４を回転させ、インナーシェル４３及びアウターシェル４４を接続孔１２ｅから抜き取ることにより、光プローブ２０の取り外し作業が完了する。

なお、図１１は、光プローブ２０を駆動装置１０に取り付ける手順を示すフローチャートである。本実施形態では、初めに、操作者によって、アウターシェル４４が駆動装置１０の接続孔１２ｅへの挿入されることにより、アウターシェル４４が駆動装置１０に取り付けられる（ステップＳ１１、第一ステップ）。次に、操作者によって、操作パネル１１が操作される（ステップＳ１２）。最後に、アダプタ５３が、自動嵌合用可動部１０ｂのステージ１３により、回転軸線Ｒに沿ってコネクタ２１側に移動させられ、弾性体４３ｃの反力を利用して、コネクタ２１と自動嵌合される（ステップＳ１３、第二ステップ）。

以上に説明した光プローブ２０によって得られる効果について説明する。本実施形態の光プローブ２０では、コネクタ２１を介して光ファイバ２２およびサポートチューブ２３が回転するので、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）の断層画像を好適に取得することができる。また、コネクタ２１とアダプタ５３とが結合される際に、インナーシェル４３とアウターシェル４４との間に位置する弾性体４３ｃが押圧されて弾性変形するので、弾性体４３ｃの反力によって、コネクタ２１とアダプタ５３とが確実に結合される。従って、本実施形態の光プローブ２０によれば、コネクタ２１とアダプタ５３との確実な自動嵌合を容易に実現することができる。

また、本実施形態の光プローブ２０では、インナーシェル４３にフランジ４３ｂが設けられることによって、例えば、Ｏリングなどの弾性体４３ｃが、インナーシェル４３とアウターシェル４４との間に容易に設置される。

また、本実施形態の光プローブ２０では、この光プローブ２０を用いたＯＣＴ装置１によって断層イメージを取得する際、モータ１６が、アダプタ５３及びコネクタ２１を介して、光ファイバ２２およびサポートチューブ２３を回転させる。このため、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）が好適にスキャンされる。また、アウターシェル４４が駆動装置１０の筐体１２に容易に取り付けられる上、容易に自動嵌合が行われるように、ステージ１３が、アダプタ５３を回転軸線Ｒに沿ってコネクタ２１側に移動させ、コネクタ２１と当接させる。駆動装置１０のこのような構成によって、自動嵌合を更に容易に実現することができる。

また、本実施形態の光プローブ２０の取り付け方法では、操作者が、アウターシェル４４を、駆動装置１０の筐体１２に取り付けると、その後は、アダプタ５３が、自動嵌合用可動部１０ｂのステージ１３により、回転軸線Ｒに沿ってコネクタ２１側に移動し、コネクタ２１と当接する。そして、インナーシェル４３とアウターシェル４４との間に設けられる弾性体４３ｃの反力が利用されて確実に自動嵌合が行われる。このように、本実施形態の光プローブ２０の取り付け方法によれば、自動嵌合を容易に実現することができる。

（第１の変形例）
図１２および図１３は、上記実施形態の第１の変形例を表す図である。図１２（ａ）および図１３（ａ）は、光プローブ２０の端部をアウターシェル４４の開口側から見た正面図であり、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は、図１２（ａ）および図１３（ａ）それぞれのXII−XII線及びXIII−XIII線それぞれに沿った断面図である。図１２は、アダプタ５３とコネクタ２１とが互いに当接する前の図であり、図１３は、アダプタ５３とコネクタ２１とが嵌合した状態を表す図である。

本変形例では、インナーシェル４３が切り欠き４３ａを有していない。そして、インナーシェル４３のフランジ４３ｂは、インナーシェル４３の開口端部４３Ｄに沿って設けられており、フランジの端面とインナーシェル４３の開口面との軸方向位置が互いに一致している。フランジ４３ｂは、光プローブ２０の長手方向と垂直な面上に広がる。フランジ４３ｂの外径は、アウターシェル４４の内径よりも大きくなっている。

本変形例の形態であっても、アダプタ５３とコネクタ２１との確実な自動嵌合が可能である。すなわち、アダプタ５３とコネクタ２１とが自動的に接近した後、弾性体４３ｃの弾性変形に基づく反力によって、確実な自動嵌合を容易に実現することができる。

（第２の変形例）
図１４および図１５は、上記実施形態の第２の変形例を表す図である。図１４（ａ）および図１５（ａ）は、光プローブ２０の端部をアウターシェル４４の開口側から見た正面図であり、図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は、図１４（ａ）および図１５（ａ）それぞれのXIV−XIV線及びXV−XV線それぞれに沿った断面図である。図１４は、アダプタ５３とコネクタ２１とが互いに当接する前の図であり、図１５は、アダプタ５３とコネクタ２１とが嵌合した状態を表す図である。

上記実施形態及び第１変形例では、弾性体４３ｃが、インナーシェル４３の外周部に別部材として取り付けられていたが、弾性変形を行う部分がインナーシェル４３またはアウターシェル４４の一部として構成されても良い。すなわち、そのような弾性構造は、インナーシェル４３またはアウターシェル４４と一体として成形される。例えば、図１４及び図１５に示されるように、インナーシェル４３の開口端部４３Ｄ付近において、インナーシェル４３のフランジ４３ｂを削って当該部分の厚みを薄くし、薄くなった部分を弾性構造４３ｅとすることができる。このような形態では、自動嵌合の際にインナーシェル４３およびアウターシェル４４が互いに接触すると、弾性構造４３ｅが弾性変形するので、上記実施形態及び第１変形例に示されたОリングなどの弾性体４３ｃと同様の反力を生じさせることができる。

従って、本変形例の形態であっても、弾性構造４３ｅが有する反力によって、コネクタ２１とアダプタ５３とが確実に結合される。従って、コネクタ２１とアダプタ５３との確実な自動嵌合を容易に実現することができる。

図１６（ａ）および図１７（ａ）は、第２変形例の更なる変形例に係る光プローブ２０の端部をアウターシェル４４の開口側から見た正面図である。図１６（ｂ）および図１７（ｂ）は、インナーシェル４３およびアウターシェル４４の斜視図である。図１６および図１７は、弾性構造４３ｅ（図１４および図１５を参照）の弾性変形をさらに調整する構造例を表している。図１６および図１７では、フランジ４３ｂにおいて、インナーシェル４３の内周面から外周面に向かって、それぞれスリット４３ｆおよび切り欠き４３ｇが設けられている。スリット４３ｆおよび切り欠き４３ｇは、弾性変形を調整することができる。このため、弾性構造４３ｅ（図１４および図１５を参照）の弾性変形が調整される構造としては、例えば、フランジ４３ｂにスリット４３ｆまたは切り欠き４３ｇが設けられるのが好適である。

１…ＯＣＴ装置、３…生体対象物、１０…駆動装置、１０Ａ…自動嵌合部、１０ｂ…自動嵌合用可動部、１２…筐体、１３…ステージ、１５…ロータリジョイント、１６…モータ、１７…回転伝達ベルト、１８…制御部、１９…ストッパ機構、２０…光プローブ、２０Ａ、２０Ｂ…端部、２１…コネクタ、２２…光ファイバ、２３…サポートチューブ、２４…ジャケットチューブ、３０…検出部、３８…ケーブル、４３…インナーシェル、４３ｂ…フランジ、４３ｃ…弾性体、４３ｅ…弾性構造、４３Ｄ…開口端部、４４…アウターシェル、５１…回転角度センサ、５２…アダプタヘッド、５３…アダプタ、Ｌ２…照射光、Ｌ４…反射光、Ｒ…回転軸線。

Claims (5)

1. 回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバの一の端面に接続され、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するコネクタと、
   前記光ファイバを包囲し、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するサポートチューブと、
   前記サポートチューブを覆うジャケットチューブと、
   前記サポートチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記コネクタを囲み、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するインナーシェルと、
   前記ジャケットチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記インナーシェルを囲むアウターシェルと、
   前記インナーシェルおよび前記アウターシェルのいずれか一方に取り付けられ、前記インナーシェルと前記アウターシェルとの間で弾性変形する弾性体と、
   を備える、光プローブ。
2. 回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバの一の端面に接続され、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するコネクタと、
   前記光ファイバを包囲し、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するサポートチューブと、
   前記サポートチューブを覆うジャケットチューブと、
   前記サポートチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記コネクタを囲み、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するインナーシェルと、
   前記ジャケットチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記インナーシェルを囲むアウターシェルと、
   を備え、
   前記インナーシェルおよび前記アウターシェルの少なくとも一方は、当該インナーシェルまたは当該アウターシェルと一体として成形され、前記インナーシェルおよび前記アウターシェルが互いに接触することにより、少なくとも一部が弾性変形する弾性構造を含む、光プローブ。
3. 前記インナーシェルは、フランジを備え、
   前記フランジは、前記アウターシェルに対向する対向面を有し、
   前記弾性体は、前記対向面に設けられる、請求項１に記載の光プローブ。
4. 駆動装置に取り付けられる光プローブであって、
   前記駆動装置は、
   自動嵌合用可動部およびアダプタを有する自動嵌合部と、
   前記自動嵌合部を収容する筐体と、
   を備え、
   前記自動嵌合用可動部は、前記アダプタを前記回転軸線に沿って移動させるステージと、前記アダプタを前記回転軸線周りに回転させるモータとを有し、
   前記アダプタは、前記ステージの前記回転軸線に沿った移動によって、前記コネクタと結合され、
   前記インナーシェルは、前記モータの前記回転軸線周りの回転とともに、前記回転軸線周りに回転し、
   前記アウターシェルは、前記筐体に着脱可能に固定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光プローブ。
5. 請求項４に記載の光プローブを前記駆動装置に取り付ける方法であって、
   前記アウターシェルを、前記駆動装置の前記筐体に取り付ける第一ステップと、
   前記アダプタを、前記自動嵌合用可動部の前記ステージにより、前記回転軸線に沿って前記コネクタ側に移動して、前記コネクタと自動嵌合する第二ステップと、
   を有する光プローブの取り付け方法。

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