JP2016202281A - 光プローブ - Google Patents
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Abstract
【課題】先端が細径化された光プローブを提供する。【解決手段】光プローブ10は、OCT装置30に接続される近位端10aと、観察光Lを照射する遠位端10bと、を備え、光ファイバ11と、OCT装置30に対して接続される光コネクタ12と、遠位端10bで光ファイバ11と光学的に接続された集光光学系および偏向光学系であるGrinレンズ13と、光ファイバ11とGrinレンズ13を回転自在に収容するニードル18と、近位端10aと遠位端10bとの間で、光ファイバ11の一部を回転自在に収容し、ニードル18を保持するハンドピース16と、近位端側が光コネクタ12に対して固定され、遠位端側がハンドピース16に回転自在に収容されているサポートチューブ14と、を備え、ニードル18の外径は、サポートチューブ14の外径より小さい。【選択図】図1
Description
本発明は、光干渉断層撮像(Optical Coherence Tomography:OCT)の手法を用いて測定するために使用される光プローブに関するものである。
生体等の対象物の断層構造を測定する手法として、光干渉断層撮像(OCT)が知られている。OCT測定では対象物の近傍に光プローブが挿入され、当該光プローブから観察光が照射される。対象物において後方反射された観察光は当該光プローブで取得される。特許文献1には、血管等の体腔といった対象物のOCT測定に適した光プローブが開示されている。
特許文献1に記載の技術では、ジャケットチューブ内に光ファイバや集光偏向光学系、回転トルクを伝達するサポートチューブが収容されている。従って、光プローブの先端を細径化することについては限界がある。
本発明は、生体等に挿入される先端が細径化された光プローブを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態による光プローブは、OCT装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、前記近位端で前記光ファイバと接続され、前記測定部に対して接続される光コネクタと、前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、前記観察光を透過する材料で構成され、前記遠位端において、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容するニードルと、前記近位端と前記遠位端との間で、前記光ファイバの一部を回転自在に収容し、前記ニードルを保持するハンドピースと、前記近位端側が前記光コネクタに対して固定され、前記遠位端側が前記ハンドピースに回転自在に収容されているサポートチューブと、を備え、前記ニードルの外径は、前記サポートチューブの外径より小さい。
本発明によれば、生体等に挿入される先端が細径化された光プローブを提供できる。
[本発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態による光プローブは、以下のような構成を備える。
(項目1)
OCT装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、
前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、
前記近位端で前記光ファイバと接続され、前記測定部に対して接続される光コネクタと、
前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、
前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、
前記観察光を透過する材料で構成され、前記遠位端において、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容するニードルと、
前記近位端と前記遠位端との間で、前記光ファイバの一部を回転自在に収容し、前記ニードルを保持するハンドピースと、
前記近位端側が前記光コネクタに対して固定され、前記遠位端側が前記ハンドピースに回転自在に収容されているサポートチューブと、を備え、
前記ニードルの外径は、前記サポートチューブの外径より小さい、光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピースがサポートチューブと光ファイバを回転自在に収容し、光ファイバを収容するニードルが固定されるので、サポートチューブより外径が小さいニードルを採用しても、光コネクタからの回転トルクをサポートチューブ、光ファイバを介して遠位端まで効率よく伝達できる。従って、生体等に挿入される先端が細径化された光プローブが提供される。
(項目2)
前記ニードルの内部に固定され、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する金属管をさらに備える、項目1に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバと集光光学系と偏向光学系が回転した場合にも、ニードルが変形することが防止される。従って、回転トルクが効率よく遠位端に伝達される。
(項目3)
前記金属管は、前記光ファイバと前記集光光学系と偏向光学系を覆うように延在し、
前記偏向光学系で偏向された前記観察光を前記遠位端から出射させるスリットを備え、
前記スリットは前記金属管の周方向における所定部分が切り欠かれて構成されている、項目2に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバが回転された場合に、光プローブの周方向におけるスリット以外の方向へは観察光が出射されないようにできる。これにより、観察対象部以外に光が照射され、対象物が予期せず損傷することを防止できる。
(項目4)
前記金属管は、前記ニードルの内部に固定される面である外面の表面粗さより、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する内面の表面粗さの方が小さい、項目2または3に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、金属管は表面の粗い外面のアンカー効果によって強固にニードルに固定される。また、摩擦係数の小さい内面で回転する光ファイバ等を包囲することによって、回転が阻害されることを防ぐことができる。
(項目5)
前記光ファイバは、前記ニードル内において、被覆部と、被覆が除去された露出部を含み、
前記露出部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周が、観察光を透過するモールド部によって覆われている、項目1〜4の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、偏向光学系で偏向された観察光を容易に光プローブの側方から出射できる。また、回転によって光ファイバと集光光学系と偏向光学系の固定部分が損傷することを防止できる。
(項目6)
前記集光光学系と前記偏向光学系は、前記光ファイバの光軸方向から見たとき、前記モールド部の外縁は、前記被覆部の外縁の内側に位置している、項目5の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバから偏向光学系に向かって先細りの構造となる。これにより、回転トルクが効率よく偏向光学系まで伝達される。
(項目7)
前記モールド部は、前記光ファイバの光軸方向に沿った一部に、前記モールド部の外周から前記ニードルに向けて突出する凸部を備える、項目5または6に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、凸部によって光ファイバをニードル内の所望の位置に配置することができる。これにより、光ファイバに第1方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
(項目8)
前記光ファイバの周方向に、前記モールド部からの高さが等しい凸部が複数設けられている、項目7の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、回転する光ファイバ等を容易にニードル内部の所望の位置に配置させることができ、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
(項目9)
前記光ファイバを収容する貫通穴を有するハンドピースをさらに備え、
前記貫通孔は、前記光ファイバおよび前記サポートチューブを回転自在に収容する第2部分と、前記光ファイバを回転自在に収容する第3部分と、前記ニードルを固定するとともに、前記光ファイバを回転自在に収容する第4部分を備え、
前記第2部分の内径>前記第4部分の内径>前記第3部分の内径 なる関係を満たす、項目1〜8の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピースとサポートチューブ、光ファイバ、ニードルとの間のクリアランスを小さくすることができる。これにより、ハンドピースを介したとしても、効率よく回転トルクを遠位端まで伝達することができる。
(項目10)
前記第3部分は、前記第2部分および第4部分より摩擦係数の小さい材料で構成されている、項目9の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピース内において光ファイバが露出する部分で、回転によって光ファイバが損傷することを防止できる。
(項目11)
前記ニードルの内部に固定された金属管をさらに備え、
前記ニードルは前記第4部分に接着固定され、
前記金属管の前記近位端側における端部は、前記ニードルの前記近位端側における端部よりも、前記遠位端側に配置されている、項目9または10の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ニードルと金属管の端部の間にクリアランスが設けられるので、ニードルに金属管を接着する場合に、接着材が金属管内にまで進入することを防止できる。従って、ハンドピース内の接着材が光ファイバの回転を阻害することを防止し、効率よく回転トルクを遠位端まで伝達することができる。
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態による光プローブは、以下のような構成を備える。
(項目1)
OCT装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、
前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、
前記近位端で前記光ファイバと接続され、前記測定部に対して接続される光コネクタと、
前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、
前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、
前記観察光を透過する材料で構成され、前記遠位端において、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容するニードルと、
前記近位端と前記遠位端との間で、前記光ファイバの一部を回転自在に収容し、前記ニードルを保持するハンドピースと、
前記近位端側が前記光コネクタに対して固定され、前記遠位端側が前記ハンドピースに回転自在に収容されているサポートチューブと、を備え、
前記ニードルの外径は、前記サポートチューブの外径より小さい、光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピースがサポートチューブと光ファイバを回転自在に収容し、光ファイバを収容するニードルが固定されるので、サポートチューブより外径が小さいニードルを採用しても、光コネクタからの回転トルクをサポートチューブ、光ファイバを介して遠位端まで効率よく伝達できる。従って、生体等に挿入される先端が細径化された光プローブが提供される。
(項目2)
前記ニードルの内部に固定され、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する金属管をさらに備える、項目1に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバと集光光学系と偏向光学系が回転した場合にも、ニードルが変形することが防止される。従って、回転トルクが効率よく遠位端に伝達される。
(項目3)
前記金属管は、前記光ファイバと前記集光光学系と偏向光学系を覆うように延在し、
前記偏向光学系で偏向された前記観察光を前記遠位端から出射させるスリットを備え、
前記スリットは前記金属管の周方向における所定部分が切り欠かれて構成されている、項目2に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバが回転された場合に、光プローブの周方向におけるスリット以外の方向へは観察光が出射されないようにできる。これにより、観察対象部以外に光が照射され、対象物が予期せず損傷することを防止できる。
(項目4)
前記金属管は、前記ニードルの内部に固定される面である外面の表面粗さより、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する内面の表面粗さの方が小さい、項目2または3に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、金属管は表面の粗い外面のアンカー効果によって強固にニードルに固定される。また、摩擦係数の小さい内面で回転する光ファイバ等を包囲することによって、回転が阻害されることを防ぐことができる。
(項目5)
前記光ファイバは、前記ニードル内において、被覆部と、被覆が除去された露出部を含み、
前記露出部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周が、観察光を透過するモールド部によって覆われている、項目1〜4の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、偏向光学系で偏向された観察光を容易に光プローブの側方から出射できる。また、回転によって光ファイバと集光光学系と偏向光学系の固定部分が損傷することを防止できる。
(項目6)
前記集光光学系と前記偏向光学系は、前記光ファイバの光軸方向から見たとき、前記モールド部の外縁は、前記被覆部の外縁の内側に位置している、項目5の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバから偏向光学系に向かって先細りの構造となる。これにより、回転トルクが効率よく偏向光学系まで伝達される。
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前記モールド部は、前記光ファイバの光軸方向に沿った一部に、前記モールド部の外周から前記ニードルに向けて突出する凸部を備える、項目5または6に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、凸部によって光ファイバをニードル内の所望の位置に配置することができる。これにより、光ファイバに第1方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
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前記光ファイバの周方向に、前記モールド部からの高さが等しい凸部が複数設けられている、項目7の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、回転する光ファイバ等を容易にニードル内部の所望の位置に配置させることができ、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
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前記光ファイバを収容する貫通穴を有するハンドピースをさらに備え、
前記貫通孔は、前記光ファイバおよび前記サポートチューブを回転自在に収容する第2部分と、前記光ファイバを回転自在に収容する第3部分と、前記ニードルを固定するとともに、前記光ファイバを回転自在に収容する第4部分を備え、
前記第2部分の内径>前記第4部分の内径>前記第3部分の内径 なる関係を満たす、項目1〜8の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピースとサポートチューブ、光ファイバ、ニードルとの間のクリアランスを小さくすることができる。これにより、ハンドピースを介したとしても、効率よく回転トルクを遠位端まで伝達することができる。
(項目10)
前記第3部分は、前記第2部分および第4部分より摩擦係数の小さい材料で構成されている、項目9の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ハンドピース内において光ファイバが露出する部分で、回転によって光ファイバが損傷することを防止できる。
(項目11)
前記ニードルの内部に固定された金属管をさらに備え、
前記ニードルは前記第4部分に接着固定され、
前記金属管の前記近位端側における端部は、前記ニードルの前記近位端側における端部よりも、前記遠位端側に配置されている、項目9または10の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、ニードルと金属管の端部の間にクリアランスが設けられるので、ニードルに金属管を接着する場合に、接着材が金属管内にまで進入することを防止できる。従って、ハンドピース内の接着材が光ファイバの回転を阻害することを防止し、効率よく回転トルクを遠位端まで伝達することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態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。
本発明の実施形態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、本発明の実施形態に係る光プローブ10を備えるOCT装置1の構成を示す。図2は光プローブ10の遠位端10bのYZ断面図を示す。図3は金属管17の構成を説明するための、遠位端10bのYZ断面を示す斜視図である。図中にはXYZ直交座標系が示されており、光ファイバが延在する方向とZ方向が一致するように設定されている。X方向はZ方向と直交し、Y方向はZ方向およびX方向と直交する。図4は本実施形態における光プローブ10の作用を説明するための図である。
OCT装置1は光プローブ10と測定部30を備え、対象物3の光干渉断層画像を取得する。光プローブ10は近位端10aと遠位端10bを備え、その中間にハンドピース16を備える。光ファイバ11は近位端10aから遠位端10bに向けて延在し、ハンドピース16内の貫通穴16Aに挿通される。本実施形態の光プローブ10は、ハンドピース16を把持して遠位端10bを観察対象である生体内に挿入し、遠位端10bの先端を観察対象部位の近くに配置して用いることができる。
測定部30は、光源31と、分岐部32と、検出部33と、端末34と、反射鏡35と、分析部36と、出力ポート37を備える。光源31から出力された光は、分岐部32において観察光と参照光に分岐される。観察光は光プローブ10の近位端10aに出力され、光ファイバ11を伝搬して遠位端10bから対象物3へ照射される。
対象物3への観察光の照射に応じて生じた後方反射光は遠位端10bから再び光ファイバ11に入射し、近位端10aから分岐部32へ入力される。参照光は端末34から反射鏡へ出射され、再び端末34に入射し、分岐部32へ入力される。分岐部32に入射した観察光と参照光は分岐部32において結合されることによって干渉し、干渉光が検出部33で検出される。分析部36で干渉光のスペクトルが解析され、対象物3の内部断面の各点における後方反射効率の分布が計算される。その計算結果に基づいて、対象物3の断層画像が計算され、画像信号が出力ポート37から出力される。
なお、観察光が対象物3を経由して再び遠位端10bに戻るメカニズムとしては、厳密には反射や屈折や散乱がある。しかし、それらの違いは本発明にとっては本質的でないので、簡潔化のために本明細書ではこれらを総称して後方反射と呼ぶ。
光ファイバ11は近位端10a側に光コネクタ12を備え、光コネクタ12を介して測定部30と光学的に接続されている。OCT装置1は、光コネクタ12を回転させることによって遠位端10b内の光ファイバ11を回転させ、観察光を周方向に走査することによって、対象物3の所定範囲の光干渉断層画像を取得する。
光プローブ10は、ハンドピース16より近位端10a側において、光ファイバ11の外周を覆うサポートチューブ14と、サポートチューブ14の外周を覆うジャケットチューブ15を備える。光ファイバ11とサポートチューブ14は光コネクタ12に対して固定され、ジャケットチューブ15に対して回転自在にされている。
サポートチューブ14は、金属製の中空部材であり、管状の薄いパイプ部材であっても良いし、繊維状の金属を撚りあわせて柔軟性を調整して管状に構成したものであっても良い。サポートチューブ14は、内径が例えば0.4〜0.6mmであり、外径0.25mmのシングルモード光ファイバを内部に挿通可能に構成されている。また、光コネクタ12の回転トルクを効率的に遠位端10bに伝達するために、サポートチューブ14の厚みは0.3mm〜0.7mm程度であることが好ましい。従って、サポートチューブの外径は1〜2mm程度である。
ハンドピース16は光ファイバ11を挿通する貫通穴16Aを有し、貫通穴16Aは近位端10a側から遠位端側10bに向かって順に第1部分16aと、第2部分16bと、第3部分16cと、第4部分16dを備える。
第1部分16aは、ジャケットチューブ15を固定する部分である。第2部分16bは、光ファイバ11およびサポートチューブ14を回転自在に収容する。第3部分16cは光ファイバ11を回転自在に収容する。第4部分16dは遠位端10b(後述する金属管17及びニードル18)を固定するとともに、光ファイバ11を回転自在に収容する。第2部分16b〜第4部分16dの構成及び機能の詳細は後述する。
図2(a)に示すように、遠位端10bは光ファイバ11と、光ファイバ11と光学的に接続されたGrinレンズ13と、光ファイバ11及びGrinレンズ13を覆う金属管17と、金属管17を覆う樹脂製のニードル18を備える。光ファイバ11及びGrinレンズ13は、モールド部19によって一体とされている。ニードル18は内部空間SPを気密に封止するようにされている。内部空間SP内を占める媒質は空間とされても良いし、流体が充填されていてもよい。ニードル18の外径d1は1mm以下とされ、サポートチューブ14の外径よりも小さくされていることが好ましい。図3に示すように、金属管17は、端部からZ方向に切りかかれて形成されたスリットSLを有する。
光ファイバ11はシングルモード光ファイバであり、光を伝搬する高屈折率のコア(図示しない)及びコアを包囲する低屈折率のクラッド(図示しない)を備えるガラス部11aと、ガラス部11aを覆う被覆11bを備える。光ファイバ11は、遠位端10b側の端部において被覆11bが所定長さだけ除去された露出部11aを有し、その先端にGrinレンズ13が融着接続されている。露出部11aとGrinレンズ13は、モールド部19に包囲されており、光ファイバ11、Grinレンズ13及びモールド部19は一体に構成されている。
露出部11aとGrinレンズ13の光軸方向に垂直なXY断面における直径は等しくても良いし、Grinレンズの直径を若干大きく(ガラス部11aの直径の1.02〜1.10倍程度)しておいても良い。これにより、Grinレンズ13とガラス部11aの境界を容易に認識できるため、Grinレンズ13の長さを容易に管理できる。
モールド部19は、露出部11aとGrinレンズ13を融着した後、光ファイバ11を金型内に配置して樹脂を充填し、硬化することによって形成される。モールド部19の外径は露出部11aの外周部分とGrinレンズ13の外周部分において、互いに等しいことが好ましい。これにより、露出部と11aGrinレンズ13の外径の差異が、モールド部19において吸収されるように構成される。従って、一体に構成された光ファイバ11、Grinレンズ13、及びモールド部19の構造が、Z方向を軸として対称性の良い構造となる。これにより、光ファイバにZ方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを遠位端10bまで伝達することができる。なお、モールド部19は観察光Lを透過する樹脂で構成しても良いし、ガラスキャピラリ等の観察光Lを透過する材料で構成されたパイプ状の部材の内部に、露出部11aとGrinレンズ13を挿通して接着固定して構成しても良い。
金属管17の内部で光ファイバ11を効率よく回転させるためには、モールド部19の外径d2は、被覆部11bの直径以下にされていることが好ましい。光ファイバがシングルモード光ファイバである場合には、ガラス部11aの直径は約0.125mmであり、被覆部11bの直径は約0.25mmであり、モールド部19の外径d2は0.125mm〜0.25mm程度である。この場合には、金属管17の内径d3が0.3〜0.5mm程度であることが好ましい。また、モールド部19はフッ素樹脂といった摩擦係数の小さい樹脂で構成されていることが好ましい。
図2(b)は、以上のような光ファイバのガラス部11a、被覆11b、モールド部19、Grinレンズ13のZ方向から見た場合のサイズ関係を示す。集光光学系および偏向光学系であるGrinレンズは被覆の断面内に収まる形状とされている。モールド部19は被覆の断面内に収まる形状とされている。これにより、遠端部10b内で回転する光ファイバ11、モールド部19、Grinレンズ13が全体として先細りな形状となっている。従って、回転トルクが光ファイバ11を介して遠位端10bに伝わった際に、ニードル18内で光ファイバ11の先端が回転軸であるZ軸から外方へ暴れるのを防ぐことができる。
図2,4に示すように、遠位端10bにおいて、Grinレンズ13の端面はZ方向に対して角度θで傾斜した反射面13aを備える。Grinレンズ13の屈折率と内部空間SPの屈折率差により、光を全反射して偏向することができる。従って、Grinレンズ13は本発明の偏向光学系としての機能を有する。
Grinレンズ13は本発明の集光光学系としての機能をも有し、光ファイバ11のコアから出射された光を拡大するとともに集光して出射する。図4に示すように、Grinレンズ13はZ方向に延びる光軸13bからの距離rが長いほど屈折率nが次第に小さくなる屈折率分布を有しており、屈折率nは距離rの2次関数で表される。Grinレンズの屈折率は中心軸の周りで回転対称的である。これにより、光ファイバ11の基底モードで伝搬され、端面においてコアから出射されて発散された光を、内部でZ方向と略平行に伝搬させながら収斂させ、その収斂の途中で反射面13aによって偏向することで、外部のある点の近傍に集光することができる。
なお、本実施形態では、集光光学系と偏向光学系の機能を兼ねるGrinレンズ13を用いているが、両機能を異なる部材に分離させても良い。即ち、Grinレンズ13は反射面13aを有しないようにZ軸に直交する端面を有することとし、集光光学系としての機能のみを有することとする。そして、この端面に反射面13aを有するプリズム等の偏向光学系としての機能を有する部材を固定しても良い。
金属管17は、端部からZ方向に切り欠かれて形成されたスリットSLを有する。ニードル18およびモールド部19は光ファイバ11を伝搬する観察光Lを透過する材料で構成される。これにより、光ファイバ11を伝搬する観察光Lは、Grinレンズ13で集光しつつ反射面13aでY方向へ偏向された後、内部空間SP、スリットSL、ニードル18を介して、遠位端10bの側方に存在する対象物3へ入射する。反射面13aが中心軸となす角度は、20°以上45°未満に設定し、観察光LがY方向に対してZ方向傾斜して出射するようにすることが好ましい。
このような構成を有する光プローブ10は、光コネクタ12を回転させることにより、光ファイバ11とサポートチューブ14をジャケットチューブ15内で軸回転させることができる。また、サポートチューブ14及び光ファイバ11の回転トルクは、ハンドピース16の貫通穴内に保持された光ファイバ11を介して、遠位端10b内の光ファイバ11に伝達される。従って、光コネクタ12を回転させることにより、遠位端10bの金属管17及びニードル18内で、光ファイバ11及びGrinレンズ13をZ方向を軸として回転させることができる。
また、光プローブ10はスリットSLを有する金属管17内で、光ファイバ11を軸回転させることができる。これにより、回転トルクがハンドピース16を介してニードル18に伝わった際に、ニードル18が変形して遠位端が回転軸から外方へ暴れるような挙動を示すことを好適に防止できる。また、光プローブ10の側方の対象物へ走査される観察光は、スリットSLのZ軸周りにおける開口範囲Rに限定される。これにより、対象物3の観察したい領域以外に観察光Lが照射されることを抑制でき、予期せぬ部位に損傷が加わることを防止できる。
図5,6は、ハンドピース16の遠位端10b側におけるYZ断面図である。ハンドピース16は、光ファイバ11を遠位端10b内において回転自在に保持する。前述のように、ハンドピース16の貫通穴16Aは、第3部分16bと、第3部分16cと、第3部分16dを備える。
金属管17の外面はニードル18の内面に対して接着固定されているニードル18の外面は第4部分16dの内面に接着固定される。金属管17の内径d2は光ファイバ11の外径より僅かに大きく構成されている。これにより、第4部分16dは、光ファイバ11を金属管17及びニードル18内において回転自在に収容する。
第2部分16bは光ファイバ11およびサポートチューブ14を回転自在に収容する。第2部分16bと第3部分16cの間には当接面16eが設けられ、サポートチューブ14が位置決めされる。第3部分16cは光ファイバ11を回転自在に収容する。従って、ハンドピース16は、光ファイバ11が遠位端10b内で回転自在となるように、光ファイバ11を挿通孔16Aに収容する。
ここで、光コネクタ14によって加えられる回転トルクは、ハンドピース16より近位端10a側ではサポートチューブ14および光ファイバ11によって伝えられ、ハンドピース16より遠位端10b側では光ファイバのみによって伝えられる。ハンドピース16内にこの境界部分が存在するため、挿通孔16Aとサポートチューブ14および光ファイバ11との間のクリアランスを小さくすることによって、効率よく回転トルクを遠位端10bまで伝達することができる。
ニードル18は内部に光ファイバ11を収容するので、その外径d1(および金属管17の内径d3)は、光ファイバ11の外径より大きい。一方、本実施形態ではサポートチューブ14の外径よりもニードル18の外径d1の方が小さい。従って、サポートチューブ14、光ファイバ11、ニードル18をそれぞれ収容する第2部分16bの内径d4、第3部分10cの内径d5、第4部分10dの内径d6は、d4>d6>d5の関係を満足していることが好ましい。
また、ニードル18の外面を第4部分16dの内面に接着する際に、接着材が金属管17の内面に進入すると、光ファイバ11の回転を阻害する恐れがある。従って、金属管17の近位端10a側の端面と、第3部分16cの間にクリアランスCが設けられていることが好ましい。この場合には、金属管17の近位端10a側の端面は、ニードル18の近位端10a側の端面よりも、遠位端10b側に配置されていることが好ましい。これにより、クリアランスCを確保しつつ、ニードル18を第4部分16dに接着する面積を十分に確保できる。
光コネクタの12の回転トルクが、サポートチューブ14に把持されていない第3部分16cより遠位端10b側に効率よく伝達されるためには、光ファイバ11の被覆11bが接触する可能性がある第3部分16cの内壁は摩擦係数が小さいことが好ましい。従って、図6に示すように、第3部分16cはフッ素樹脂等によって構成されたOリング16fの内面によって構成されても良い。Oリング16fの内径が、第3部分16cの内径d5に相当する。この場合には、第3部分16cの近位端10a側に、サポートチューブ14を位置決めするための当接面16eを設けた上で、Oリング16fを配置することが好ましい。
また、同様に、内部で光ファイバ11が回転する金属管11の内面も摩擦係数が小さいことが好ましい。一方で、金属管11の外壁はニードル18の内壁に接着固定されるので、金属管17の外面は摩擦係数が大きいことが好ましい。従って、金属管17は、外面の表面粗さより、内面の表面粗さの方が小さいことが好ましい。これにより、金属管17は表面の粗い外面のアンカー効果によって強固にニードル18に固定される一方、摩擦係数の小さい内面で光ファイバ11とGrinレンズ13を包囲することによって、その回転を阻害することを防ぐ。
(変形例)
図7は、本実施形態の変形例にかかる光プローブの遠位端10bのXY断面図である。本変形例では、モールド部19が凸部19aを備える点で上述の実施形態と相違する。凸部19aはモールド部19のZ方向に沿った一部に、外周からニードル18に向けて突出するように設けられている。凸部19aは、光ファイバ11とGrinレンズ13の外周にモールド部19を設ける際に、モールド部19と同じ樹脂で一体に形成することが好ましい。
図7は、本実施形態の変形例にかかる光プローブの遠位端10bのXY断面図である。本変形例では、モールド部19が凸部19aを備える点で上述の実施形態と相違する。凸部19aはモールド部19のZ方向に沿った一部に、外周からニードル18に向けて突出するように設けられている。凸部19aは、光ファイバ11とGrinレンズ13の外周にモールド部19を設ける際に、モールド部19と同じ樹脂で一体に形成することが好ましい。
凸部19aによって光ファイバ11をニードル18の中心位置に配置することができる。即ち、光ファイバ11にZ方向を軸とする回転が加えられた場合に、ニードル18内で光ファイバ11がZ方向から外周に暴れたとしても、凸部19aがニードル18の内周(金属管17の内周)に当接して規制することができる。従って、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
凸部19aはモールド部19のZ方向周りに複数設けられていることが好ましく、例えば周方向に90°間隔で4つ、または、120°間隔で3つ設けられている。また、Z方向に沿って複数設けられていることが好ましい。この場合に、凸部19aの高さを等しくしておくことにより、光ファイバ11やGrinレンズ13を円筒形のニードル18の中心位置に容易に配置できる。凸部19aの高さは、頂部が被覆11bより高く、かつ、金属管17の内面との間に僅かにクリアランスを有するように設定されることが好ましい。
1…OCT装置、3…対象物、10…光プローブ、10a…近位端、10b…遠位端、11…光ファイバ、11a…ガラス部(露出部)、11b…被覆部、12…光コネクタ、13…GRINレンズ(集光光学系、偏向光学系)、14…サポートチューブ、15…ジャケットチューブ、16…ハンドピース、16A…貫通穴、16a…第1部分、16b…第2部分、16c…第3部分、16d…第4部分、17…金属管、18…ニードル、19…モールド部、30…測定部、31…光源、32…分岐部、33…検出部、34…端末、35…反射鏡、36…分析部、37…出力ポート
Claims (11)
- OCT装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、
前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、
前記近位端で前記光ファイバと接続され、前記測定部に対して接続される光コネクタと、
前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、
前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、
前記観察光を透過する材料で構成され、前記遠位端において、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容するニードルと、
前記近位端と前記遠位端との間で、前記光ファイバの一部を回転自在に収容し、前記ニードルを保持するハンドピースと、
前記近位端側が前記光コネクタに対して固定され、前記遠位端側が前記ハンドピースに回転自在に収容されているサポートチューブと、を備え、
前記ニードルの外径は、前記サポートチューブの外径より小さい、光プローブ。 - 前記ニードルの内部に固定され、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する金属管をさらに備える、請求項1に記載の光プローブ。
- 前記金属管は、前記光ファイバと前記集光光学系と偏向光学系を覆うように延在し、
前記偏向光学系で偏向された前記観察光を前記遠位端から出射させるスリットを備え、
前記スリットは前記金属管の周方向における所定部分が切り欠かれて構成されている、請求項2に記載の光プローブ。 - 前記金属管は、前記ニードルの内部に固定される面である外面の表面粗さより、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を回転自在に収容する内面の表面粗さの方が小さい、請求項2または3に記載の光プローブ。
- 前記光ファイバは、前記ニードル内において、被覆部と、被覆が除去された露出部を含み、
前記露出部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周が、観察光を透過するモールド部によって覆われている、請求項1〜4の光プローブ。 - 前記集光光学系と前記偏向光学系は、前記光ファイバの光軸方向から見たとき、前記モールド部の外縁は、前記被覆部の外縁の内側に位置している、請求項5の光プローブ。
- 前記モールド部は、前記光ファイバの光軸方向に沿った一部に、前記モールド部の外周から前記ニードルに向けて突出する凸部を備える、請求項5または6に記載の光プローブ。
- 前記光ファイバの周方向に、前記モールド部からの高さが等しい凸部が複数設けられている、請求項7の光プローブ。
- 前記光ファイバを収容する貫通穴を有するハンドピースをさらに備え、
前記貫通孔は、前記光ファイバおよび前記サポートチューブを回転自在に収容する第2部分と、前記光ファイバを回転自在に収容する第3部分と、前記ニードルを固定するとともに、前記光ファイバを回転自在に収容する第4部分を備え、
前記第2部分の内径>前記第4部分の内径>前記第3部分の内径 なる関係を満たす、請求項1〜8の光プローブ。 - 前記第3部分は、前記第2部分および第4部分より摩擦係数の小さい材料で構成されている、請求項9の光プローブ。
- 前記ニードルの内部に固定された金属管をさらに備え、
前記ニードルは前記第4部分に接着固定され、
前記金属管の前記近位端側における端部は、前記ニードルの前記近位端側における端部よりも、前記遠位端側に配置されている、請求項9または10の光プローブ。
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WO2016167205A1 (ja) | 2016-10-20 |
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Legal Events
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