JP2016206486A - 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】光プローブは、光ファイバ５と、光ファイバ５とともに回転するコネクタ６と、光ファイバ５を包囲し、光ファイバ５とともに回転するサポートチューブ９ａ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９ａに取り付けられ、光ファイバ５とともに回転するインナーシェル１３と、ジャケットチューブに取り付けられ、インナーシェル１３を囲むアウターシェル１４、４４とを備える。インナーシェル１３及びアウターシェル１４、４４は、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有する。光プローブは、インナーシェル１３の対向面の一部として一体的に形成され、対向するアウターシェル１４、４４の対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。【選択図】図６

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 CardiovascImaging, 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。

本発明の一実施形態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、光ファイバの一端に取り付けられ、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を備え、インナーシェル及びアウターシェルは、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、インナーシェルまたはアウターシェルの対向面の一部として一体的に形成され、対向するアウターシェルまたはインナーシェルの対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。

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。

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。 図２（ａ）は、光プローブの全体構成を具体的に示す図である。図２（ｂ）は、光プローブを基端部側から見た正面図である。 図３は、プルバック動作後の状態を示している。 図４は、自動嵌合部を含む駆動装置の詳細な構成を示す側断面図であって、自動嵌合部に光プローブが接続された状態を示している。 図５は、接続孔の形状を示す図である。 図６（ａ）は、光プローブの基端部を回転軸線の方向から見た正面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたVI−VI線に沿った断面図である。 図７（ａ）は、光プローブの基端部を回転軸線の方向から見た正面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたVII−VII線に沿った断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、インナーシェルの外観を示す。 図９は、光プローブを駆動装置に取り付ける方法を示すフローチャートである。 図１０は、第１変形例によるインナーシェルの外観を示す。図１０（ａ）はインナーシェルの側面図であり、図１０（ｂ）はインナーシェルを斜め後方から見た斜視図である。 図１１は、上記実施形態の第２変形例によるアウターシェルの外観を示す。 図１２（ａ）は、アウターシェルを回転軸線の方向から見た正面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示されたXIIb−XIIb線に沿った断面図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示されたXIIc−XIIc線に沿った断面図である。図１２（ｄ）は、アウターシェルの背面図である。 図１３は、アウターシェルにインナーシェルが挿入された状態を示す。

［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。本願発明の一実施形態による光プローブは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に取り付けられ、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、を備え、インナーシェル及びアウターシェルは、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、一方の対向面の一部として一体的に形成され、他方の対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。

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、コネクタが駆動装置側のアダプタに嵌合される際には、インナーシェルまたはアウターシェルに形成された弾性体が弾性的に変形し、反力が生じる。これによって、コネクタが弾性的に移動することができ、アダプタと確実に嵌合されるので、自動嵌合が容易に実現される。

また、上記光プローブにおいて、弾性体は、一方の対向面の面内方向に沿って延びており、弾性体の一端が該一方の対向面と連結してもよい。これにより、上記弾性体を好適に実現することができる。

また、上記光プローブにおいて、他方の対向面に向けて突出する突起部が弾性体の他端に設けられてもよい。これにより、他方の対向面と弾性体との接触位置を決定し、弾性体の変形特性を好適に制御することができる。

また、上記光プローブにおいて、一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、弾性体は、板状部分がＵ字状に切り欠かれて成ってもよい。或いは、弾性体は、板状部分の一部がＬ字状に加工されて成ってもよい。これらの何れかにより、上記弾性体を好適に実現することができる。

また、上記光プローブは、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、アダプタ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てもよい。この光プローブを用いたＯＣＴ装置によって光干渉断層画像を取得する際には、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。これにより、光プローブの周囲に位置する体内（例えば血管）を好適にスキャンできる。また、ステージが、アダプタを回転軸線に沿って移動させてコネクタと結合させるので、自動嵌合を好適に行うことができる。

本願発明の一実施形態による光プローブの取り付け方法は、上記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移動し、コネクタと嵌合する。この嵌合の際、インナーシェルまたはアウターシェルに形成された弾性体の反力が働き、コネクタが弾性的に移動できるので、確実な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２を備えるＯＣＴ装置１の構成を示す図である。ＯＣＴ装置１は、光プローブ２、測定部３、及び自動嵌合部１１を備え、例えば血管といった生体部分である対象物４の光干渉断層画像を取得する。光プローブ２は、基端部２Ａ及び先端部２Ｂを有し、更に、光ファイバ５、光コネクタ６、集光光学系７、偏向光学系８、サポートチューブ９ａ、及びジャケットチューブ９ｂを有する。光ファイバ５は、基端部２Ａと先端部２Ｂとの間で光を伝送する。光コネクタ６は、基端部２Ａにおいて光ファイバ５の一端に取り付けられ、自動嵌合部１１内の自動嵌合用可動部１２に接続される。なお、自動嵌合用可動部１２は光ファイバ３０を介して測定部３と接続されている。集光光学系７の一端は、先端部２Ｂにおいて光ファイバ５の他端と光学的に結合されている。偏向光学系８は、集光光学系７の他端に固定されている。サポートチューブ９ａは、光ファイバ５を包囲しつつ光ファイバ５に沿って延びる。ジャケットチューブ９ｂは、サポートチューブ９ａを覆い、光ファイバ５に沿って延びる。

サポートチューブ９ａは、光コネクタ６及び集光光学系７に固定されている。このため、光コネクタ６が回転すると、その回転トルクがサポートチューブ９ａを通じて光ファイバ５、集光光学系７及び偏向光学系８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、偏向光学系８から出射される照明光Ｌ２が対象物４をスキャンする。このとき、ジャケットチューブ９ｂは、回転せず常に静止している。

測定部３は、光源２１、２入力２出力の光カプラ２２、光検出器２３、光端末２４、反射鏡２５、計算機２６、および出力ポート２７を有する。光源２１は、低コヒーレンスな光Ｌ１を発生する。光Ｌ１は、光カプラ２２によって２つの光（照明光Ｌ２および参照光Ｌ３）に分割される。

照明光Ｌ２は、光ファイバ３０を介して自動嵌合用可動部１２へ送られる。そして、この照明光Ｌ２は、光コネクタ６を経て光ファイバ５の一端に入射され、光ファイバ５により導光されて光ファイバ５の他端から出射される。その後、照明光Ｌ２は、集光光学系７により集光されたのち偏向光学系８により偏向され、ジャケットチューブ９ｂを通過して対象物４に照射される。この照明光Ｌ２の照射によって、対象物４において後方反射光Ｌ４が生じる。後方反射光Ｌ４は、偏向光学系８及び集光光学系７を介して光ファイバ５の他端に入射する。その後、後方反射光Ｌ４は、光ファイバ５により導光されて光ファイバ５の一端から出射され、自動嵌合用可動部１２及び光ファイバ３０を介して光カプラ２２に戻る。

一方、参照光Ｌ３は、光端末２４を通過したのち反射鏡２５において反射される。反射した参照光Ｌ３は、光端末２４を経て光カプラ２２に戻る。そして、光カプラ２２において参照光Ｌ３と後方反射光Ｌ４とが互いに干渉し、干渉光Ｌ５が生成される。干渉光Ｌ５は、光カプラ２２から光検出器２３に入射する。干渉光Ｌ５のスペクトルは計算機２６に入力され、計算機２６において解析され、対象物４の内部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４の断層画像が計算され、画像信号として信号出力ポート２７から出力される。

なお、光ファイバ５の他端から出射された照明光Ｌ２が対象物４を経由して再び光ファイバ５の他端に戻るメカニズムとしては、厳密には反射、屈折、及び散乱などが挙げられる。本実施形態では、これらを総称して後方反射光Ｌ４とする。

光ファイバ５は、１ｍ〜２ｍの長さを有し、例えば石英ガラスによって構成される。光ファイバ５は、１．６μｍ〜１．８μｍの波長範囲において１ｄＢ以下の伝送損失を有し、１．５３μｍ以下のカットオフ波長を有し、上記波長範囲においてシングルモードで動作する。そのような光ファイバ５としては、例えばＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２、Ｇ．６５４、またはＧ．６５７に準拠した光ファイバが好適である。特に、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４ＡまたはＣに準拠した光ファイバは、波長１．４５μｍにおける伝送損失が０．２２ｄＢ／ｋｍ以下と低く、典型的には純シリカガラスのコアを有し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ので特に好適である。

集光光学系７は、例えばグレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズであり、偏向光学系８は例えばミラーである。これらＧＲＩＮレンズ及びミラーは、光ファイバ５の光軸に沿って互いに融着接続されている。ＧＲＩＮレンズおよびミラーは、例えば石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスにより構成され、１．６μｍ〜１．８μｍの波長範囲において２ｄＢ以下の伝送損失を有する。ミラーは、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が形成されて成る。平坦面はそのままでも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されることにより、波長１．６〜１．８μｍにおける反射率を高めることができる。

上述の通り、光ファイバ５、光コネクタ６、集光光学系７、偏向光学系８およびサポートチューブ９ａは、一体となって回転する。具体的には、光コネクタ６に回転力が付与されると、光コネクタ６の回転に伴ってサポートチューブ９ａが回転し、さらに回転トルクが光ファイバ５、集光光学系７、及び偏向光学系８に伝達される。従って、光ファイバ５だけを回転させた場合と比較して、光ファイバ５に掛かるトルクが低減され、トルクによる光ファイバ５の破断が防止される。サポートチューブ９ａは、０．１５ｍｍ以上の厚さを有するとともに、ステンレスと同等程度（１００ＧＰａ〜３００ＧＰａ）のヤング率を有することが望ましい。サポートチューブ９ａ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として柔軟性を調整可能としても良い。そのようなサポートチューブは特許文献２に開示されている。

光ファイバ５、集光光学系７、偏向光学系８およびサポートチューブ９ａは、ジャケットチューブ９ｂの内腔に収納され、その中で回転する。これにより、回転物体が対象物４に接触することを防ぎ、対象物４の破損を好適に防止できる。ジャケットチューブ９ｂ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）、またはナイロンによって構成され、１０〜５０μｍの範囲内の厚さを有し、波長１．６〜１．８μｍにおける透過損失は例えば２ｄＢ以下である。

なお、ジャケットチューブ９ｂの内部には、緩衝流体が充填されてもよい。緩衝流体は、回転するサポートチューブ９ａの外面とジャケットチューブ９ｂの内面との間の摩擦を低減するとともに、偏向光学系８とジャケットチューブ９ｂと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、例えば生理食塩水、デキストラン水溶液、またはシリコーンオイルであり、波長１．６〜１．８μｍにおいて２ｄＢ以下の透過損失を有するとよい。

なお、ＯＣＴ測定において、対象物４からの後方反射光Ｌ４と参照光Ｌ３とは、互いに異なる光路を経由して光カプラ２２に達するので、光路での波長分散も異なり得る。これらの波長分散が互いに異なると、光の群遅延時間が波長によって異なることとなる。ＯＣＴ測定では、波長の関数であるスペクトルをフーリエ解析することにより自己相関関数を群遅延時間の関数として計算し、それに基づいて断層画像を生成するので、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。この問題は、対象物４を測定する前に、予め鏡などの基準物体を測定して波長分散の影響を測定しておき、その結果に基づいて分散を補償するデータ処理を行うことで解決できる。

図２（ａ）は、光プローブ２の全体構成を具体的に示す図である。図２（ｂ）は、光プローブ２を基端部２Ａ側から見た正面図である。光プローブ２は、前述した光ファイバ５及び光コネクタ６に加えて、インナーシェル１３及びアウターシェル１４を基端部２Ａに更に有する。

光コネクタ６としては、例えば回転軸線Ｒに沿った方向（すなわち光コネクタ６の挿抜方向）への押し込み動作のみによってアダプタと嵌合するＳＣコネクタが用いられる。また、光コネクタ６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。図３は、プルバック動作後の状態を示している。図３に示されるように、光コネクタ６は、アウターシェル１４に対し、回転軸線Ｒに沿った方向（矢印Ｐ）に相対的に移動可能となっている。プルバックされたときにアウターシェル１４から露出するサポートチューブ９ａの部分は、金属管によって構成されている。この金属管は、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１３は、回転軸線Ｒ周りに光コネクタ６を囲む部材であって、サポートチューブ９ａの基端部側の一端に取り付けられている。インナーシェル１３は、基端部２Ａにおける光プローブ２の長手方向に延びており、且つ先端部２Ｂ側の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１３は、光コネクタ６を収容するとともに、光ファイバ５及び光コネクタ６と共に回転し、また方向Ｐに沿って光コネクタ６と共に移動する。

アウターシェル１４は、インナーシェル１３を収容する部材であって、インナーシェル１３及び光コネクタ６といった回転部分に操作者が直接触れないための保護部材である。アウターシェル１４は、ジャケットチューブ９ｂの基端部側の一端に取り付けられており、光ファイバ５、光コネクタ６及びインナーシェル１３の回転動作及びプルバック動作の際に、ジャケットチューブ９ｂと共に静止する。アウターシェル１４は、回転軸線Ｒ周りにインナーシェル１３を囲む形状を有しており、一例では、インナーシェル１３と同軸に延びており且つ先端部２Ｂ側の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１３が出入可能となっている。

また、アウターシェル１４は、後述する駆動装置１０の筐体３３（図４参照）に対して着脱可能に固定される。その為に、アウターシェル１４は、鍔部１４ａ及び爪部１４ｂを有する。鍔部１４ａは、アウターシェル１４の外周面に沿って設けられた略円板状の部分である。鍔部１４ａの外径は筐体３３の接続孔３３ａ（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１４が接続孔３３ａに挿入される際に、接続孔３３ａの周囲に当接してアウターシェル１４の挿入方向の位置決めを行う。また、爪部１４ｂは、アウターシェル１４の端部と鍔部１４ａとの間において、アウターシェル１４の外周面から挿抜方向Ｐに対して垂直な方向に突出している。爪部１４ｂは、接続孔３３ａに設けられた爪係止部（後述）に係止されることにより、筐体３３からのアウターシェル１４の脱落を防ぐ。

図４は、自動嵌合部１１を含む駆動装置１０の詳細な構成を示す側断面図であって、自動嵌合部１１に光プローブ２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１１と、自動嵌合部１１を収容する筐体３３とを備える。自動嵌合部１１は、自動嵌合用可動部１２およびアダプタ５３を備える。自動嵌合用可動部１２は、ステージ３４、ロータリジョイント３５、モータ３６、回転伝達ベルト３７、及び制御部３８を有する。制御部３８は、ステージ３４及びモータ３６を制御するための部分であって、配線３８ｂを介して測定部３と接続されている。

筐体３３は、略直方体状の外観を有する中空の部材である。筐体３３の上面には、操作者が操作するための操作パネル３９が配置されており、操作パネル３９は、制御部３８と電気的に接続されている。接続孔３３ａは筐体３３の前面に形成されている。

ステージ３４は、アダプタ５３を方向Ｐに沿って後退させる機構であって、筐体３３内部の底面上に配置されている。ステージ３４は、送りネジ３４ｃを回転させる前後進駆動モータ３４ｂと、送りネジ３４ｃの回転量に応じて移動する前後進駆動ステージ３４ａとを有する。前後進駆動モータ３４ｂの回転量は、制御部３８によって制御される。前後進駆動ステージ３４ａ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３５と、モータ３６とが載置されている。ステージ３４は、プルバック動作の際に、アダプタ５３を回転軸線Ｒに沿った方向に後退させる。また、ステージ３４は、光プローブ２と自動嵌合部１１との自動嵌合の際に、アダプタ５３を回転軸線Ｒに沿った方向に前進させて光コネクタ６と結合させる。

ロータリジョイント３５は、光ファイバ３０とアダプタ５３とを光学的に結合する。ロータリジョイント３５のアダプタ５３との結合軸３５ａは、回転軸線Ｒ周りに回転する。結合軸３５ａには、回転伝達ベルト３７を介してモータ３６の回転軸が連結されており、モータ３６の動力が結合軸３５ａに伝えられる。モータ３６はロータリジョイント３５上に載置されており、モータ３６の回転は制御部３８によって制御される。

アダプタ５３は、光コネクタ６に接続され、光ファイバ５との間で光の授受を行う。アダプタ５３は、結合軸３５ａと共に回転し、その回転力をインナーシェル１３、光コネクタ６及びサポートチューブ９ａに伝える。これにより、インナーシェル１３、光ファイバ５、光コネクタ６及びサポートチューブ９ａは、アダプタ５３とともに回転軸線Ｒ周りに回転する。また、プルバック動作の際にアダプタ５３が後退すると、それに追従してサポートチューブ９ａが方向Ｐに沿って移動する。

図５は、方向Ｐから見た接続孔３３ａの形状を示す図である。図５に示されるように、接続孔３３ａは、アウターシェル１４の外形に合わせて、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。接続孔３３ａの縁には、２つの爪係止部３３ｆが形成されている。爪係止部３３ｆは、アウターシェル１４の爪部１４ｂの形状に合わせて接続孔３３ａの外縁に形成された爪通し溝３３ｇと、爪通し溝３３ｇと繋がっており周方向に延びる爪掛かり部３３ｈとを有する。アウターシェル１４が接続孔３３ａに挿入される際、アウターシェル１４が押し込まれることで爪部１４ｂが爪通し溝３３ｇを通過し、その後、アウターシェル１４が例えば１５°〜４５°回転されることで、爪部１４ｂが爪掛かり部３３ｈに止まり固定され、その状態でロックされ得る。

ここで、本実施形態のインナーシェル１３の構成を更に詳細に説明する。図６（ａ）及び図７（ａ）は、光プローブ２の基端部２Ａを回転軸線の方向から見た正面図である。図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）及び図７（ａ）に示されたVI−VI線、VII−VII線に沿った断面図である。図６は、アダプタ５３と光コネクタ６とが互いに当接する前の状態を示す。図７は、アダプタ５３と光コネクタ６とが互いに嵌合し、アダプタ５３のフェルール５３ａと光コネクタ６のフェルール６ａとが互いに当接した状態を示す。

図６及び図７に示されるように、アウターシェル１４は、インナーシェル１３を収容する凹部４１を有する。凹部４１の回転軸線Ｒ（図３及び図４を参照）に垂直な断面は回転軸線Ｒを中心とする円形状であり、更に、凹部４１は該回転軸線Ｒと交差する底面４１ａを有する。また、インナーシェル１３は、回転軸線Ｒを中心とする円筒部１３ａと、該円筒部１３ａの一端を塞ぐ底部１３ｂとを有する。底部１３ｂの外面１３ｃと、凹部４１の底面４１ａとは、それぞれ本実施形態における一方の対向面及び他方の対向面であって、回転軸線Ｒに垂直で互いに対向している。

図８は、インナーシェル１３の外観を示す。図８（ａ）はインナーシェル１３の側面図であり、図８（ｂ）はインナーシェル１３を斜め後方から見た斜視図である。図８に示されるように、インナーシェル１３の底部１３ｂには、４つの弾性体６０ａ〜６０ｄが形成されている。これらの弾性体６０ａ〜６０ｄは、底部１３ｂの外面１３ｃの一部を成すように底部１３ｂと一体的に形成されており、アウターシェル１４の凹部４１の底面４１ａと対向する。弾性体６０ａ〜６０ｄは、外面１３ｃの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体６０ａ〜６０ｄの各一端が外面１３ｃと連結している。また、外面１３ｃを含む平面からアウターシェル１４の底面４１ａに向けて突出する突起部６１ａ〜６１ｄが、各弾性体６０ａ〜６０ｄの他端にそれぞれ設けられている。

外面１３ｃに沿っており互いに直交するＸ方向及びＹ方向を定義する。一例では、弾性体６０ａと弾性体６０ｂとがＹ方向に並んで配置されており、弾性体６０ｃと弾性体６０ｄとがＹ方向に並んで配置されている。Ｙ方向における外面１３ｃの中心からの突起部６１ａ〜６１ｄの距離は互いに等しい。また、弾性体６０ａと弾性体６０ｃとがＸ方向に並んで配置されており、弾性体６０ｂと弾性体６０ｄとがＸ方向に並んで配置されている。Ｘ方向における外面１３ｃの中心からの突起部６１ａ〜６１ｄの距離は互いに等しい。

本実施形態では、インナーシェル１３の底部１３ｂが、外面１３ｃに沿った面内方向に拡がる板状に形成されており、外面１３ｃは、該板状の底部１３ｂの表面によって構成されている。従って、弾性体６０ａ〜６０ｄは、底部１３ｂがＵ字状に切り欠かれることによって形成されてもよい。

弾性体６０ａ〜６０ｄは、突起部６１ａ〜６１ｄにおいてアウターシェル１４の底面４１ａと接触する（図６（ｂ）及び図７（ｂ）を参照）。このとき、回転軸線Ｒの方向に沿ってインナーシェル１３とアウターシェル１４とが互いに近づくように力が加えられると、弾性体６０ａ〜６０ｄが弾性的に変形する。これにより、インナーシェル１３とアウターシェル１４とが互いに離れる方向に弾性力が生じる。

以上の構成を備えるＯＣＴ装置１の動作を説明する。まず、交換用の光プローブ２が用意される。このとき、光プローブ２が接続されていない自動嵌合部１１において、制御部３８は、ステージ３４によってアダプタ５３が後退した状態を維持する。次に、インナーシェル１３及びアウターシェル１４が、操作者によって接続孔３３ａに挿入される。同時に、光コネクタ６が筐体３３の内部に挿入される。アウターシェル１４は、爪部１４ｂが爪係止部３３ｆに係止されることにより、筐体３３に固定される。

続いて、制御部３８は、ステージ３４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と光コネクタ６とを互いに嵌合させる。その際、インナーシェル１３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１３の底部１３ｂには弾性体６０ａ〜６０ｄが設けられているので、このとき弾性体６０ａ〜６０ｄの突起部６１ａ〜６１ｄがアウターシェル１４の底面４１ａに接触し、弾性体６０ａ〜６０ｄが弾性的に変形する。これにより反力が生じ、インナーシェル１３は、アダプタ５３に向けて押し返される。このような反力は、アダプタ５３と光コネクタ６との確実な嵌合を容易にする。

上述した自動嵌合の動作は、例えばインナーシェル１３及びアウターシェル１４を接続孔３３ａに挿入し終えた操作者が、操作パネル３９を操作することにより行われる。或いは、自動嵌合部１１においてインナーシェル１３及びアウターシェル１４の挿入を検知し、制御部３８が自動的に行ってもよい。

図９は、光プローブ２を駆動装置１０に取り付ける方法を示すフローチャートである。本実施形態では、始めに、操作者によって、アウターシェル１４が筐体３３の接続孔３３ａへ挿入されることにより、アウターシェル１４が筐体３３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３９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１２のステージ３４により、回転軸線Ｒに沿って光コネクタ６側に移動し、弾性体６０ａ〜６０ｄの反力を利用して、光コネクタ６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、本実施形態による光プローブ２及びその取り付け方法によって得られる効果について説明する。この光プローブ２では、光コネクタ６を介して光ファイバ５およびサポートチューブ９ａが回転するので、光プローブ２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、光コネクタ６がアダプタ５３に嵌合される際には、インナーシェル１３に形成された弾性体６０ａ〜６０ｄが弾性的に変形し、反力が生じる。これによって、光コネクタ６が弾性的に移動することができ、アダプタ５３と確実に嵌合されるので、自動嵌合が容易に実現される。

また、本実施形態のように、弾性体６０ａ〜６０ｄは外面１３ｃの面内方向に沿って延び、弾性体６０ａ〜６０ｄの一端が該外面１３ｃと連結してもよい。これにより、アウターシェル１４との接触によって弾性的に変形する弾性体６０ａ〜６０ｄを好適に実現することができる。

また、本実施形態のように、弾性体６０ａ〜６０ｄと対向する底面４１ａに向けて突出する突起部６１ａ〜６１ｄが弾性体６０ａ〜６０ｄの他端に設けられてもよい。これにより、底面４１ａと弾性体６０ａ〜６０ｄとの接触位置を決定し、弾性体６０ａ〜６０ｄの変形特性を好適に制御することができる。

また、本実施形態のように、弾性体６０ａ〜６０ｄは、外面１３ｃを構成する底部１３ｂがＵ字状に切り欠かれて成ってもよい。これにより、アウターシェル１４との接触によって弾性的に変形する弾性体６０ａ〜６０ｄを好適に実現することができる。

また、本実施形態のように、自動嵌合用可動部１２はステージ３４及びモータ３６を有し、アダプタ５３は、ステージ３４の回転軸線Ｒに沿った移動によって光コネクタ６と結合され、インナーシェル１３は、アダプタ５３とともに回転軸線Ｒ周りに回転し、アウターシェル１４は、筐体３３に着脱可能に固定されてもよい。この光プローブ２を用いたＯＣＴ装置１によって光干渉断層画像を取得する際には、モータ３６が、アダプタ５３及び光コネクタ６を介して、光ファイバ５およびサポートチューブ９ａを回転させる。これにより、光プローブ２の周囲に位置する体内（例えば血管）を好適にスキャンできる。また、ステージ３４が、アダプタ５３を回転軸線Ｒに沿って移動させて光コネクタ６と結合させるので、自動嵌合を好適に行うことができる。

（第１変形例）
図１０は、上記実施形態の第１変形例によるインナーシェル１５の外観を示す。図１０（ａ）はインナーシェル１５の側面図であり、図１０（ｂ）はインナーシェル１５を斜め後方から見た斜視図である。図１０に示されるように、インナーシェル１５の底部１５ｂには、４つの弾性体６０ｅ〜６０ｈが形成されている。これらの弾性体６０ｅ〜６０ｈは、底部１５ｂの外面１５ｃの一部を成すように底部１５ｂと一体的に形成されており、アウターシェル１４の凹部４１の底面４１ａと対向する。弾性体６０ｅ〜６０ｈは、外面１５ｃの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体６０ｅ〜６０ｈの各一端が外面１５ｃと連結している。また、外面１５ｃを含む平面からアウターシェル１４の底面４１ａに向けて突出する突起部６１ｅ〜６１ｈが、各弾性体６０ｅ〜６０ｈの他端にそれぞれ設けられている。

本変形例では、インナーシェル１５の底部１５ｂが、外面１５ｃに沿った面内方向に拡がる板状に形成されており、外面１５ｃは、該板状の底部１５ｂの表面によって構成されている。そして、弾性体６０ｅ〜６０ｈは、底部１５ｂの一部がＬ字状に加工されることによって形成されている。このような構成であっても、アウターシェル１４との接触によって弾性的に変形する弾性体６０ｅ〜６０ｈを好適に実現することができる。

なお、弾性体の形状は、弾性体の反力の調整を容易にする（調整幅を広げる）ために、上記実施形態のような直線形状（Ｉ字形状）や、本変形例のようなＬ字形状に限られず、例えばＶ字形状、Ｎ字形状、Ｗ字形状、或いは曲線状（Ｓ字形状）といった、様々な形状であることができる。

（第２変形例）
図１１は、上記実施形態の第２変形例によるアウターシェル１７の外観を示す。図１２（ａ）は、アウターシェル１７を回転軸線の方向から見た正面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示されたXIIb−XIIb線に沿った断面図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に示されたXIIc−XIIc線に沿った断面図である。図１２（ｄ）は、アウターシェル１７の背面図である。図１３は、アウターシェル１７にインナーシェル１６が挿入された状態を示す。なお、インナーシェル１６及びアウターシェル１７の構成は、下記の構成を除いて、前述した第１実施形態のインナーシェル１３及びアウターシェル１４と同様である。

本変形例では、インナーシェル１６には弾性体が設けられておらず、アウターシェル１７に弾性体６２ａ〜６２ｄが設けられている。具体的には、図１１及び図１２に示されるように、アウターシェル１７の底部１７ａには、４つの弾性体６２ａ〜６２ｄが形成されている。これらの弾性体６２ａ〜６２ｄは、底部１７ａの底面１７ｂ（本変形例における一方の対向面）の一部を成すように底部１７ａと一体的に形成されており、インナーシェル１６の底部１６ｂの外面１６ｃ（本変形例における他方の対向面）と対向する。弾性体６２ａ〜６２ｄは、底面１７ｂの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体６２ａ〜６２ｄの各一端が底面１７ｂと連結している。また、底面１７ｂを含む平面からインナーシェル１６の外面１６ｃに向けて突出する突起部６３ａ〜６３ｄが、各弾性体６２ａ〜６２ｄの他端にそれぞれ設けられている。

底面１７ｂに沿っており互いに直交するＸ方向及びＹ方向を定義する。一例では、弾性体６２ａと弾性体６２ｂとがＹ方向に並んで配置されており、弾性体６２ｃと弾性体６２ｄとがＹ方向に並んで配置されている。Ｙ方向における底面１７ｂの中心からの突起部６３ａ〜６３ｄの距離は互いに等しい。また、弾性体６２ａと弾性体６２ｃとがＸ方向に並んで配置されており、弾性体６２ｂと弾性体６２ｄとがＸ方向に並んで配置されている。Ｘ方向における底面１７ｂの中心からの突起部６３ａ〜６３ｄの距離は互いに等しい。

弾性体６２ａ〜６２ｄは、突起部６３ａ〜６３ｄにおいてインナーシェル１６の外面１６ｃと接触する（図１３を参照）。このとき、回転軸線の方向に沿ってインナーシェル１６とアウターシェル１７とが互いに近づくように力が加えられると、弾性体６２ａ〜６２ｄが弾性的に変形する。これにより、インナーシェル１６とアウターシェル１７とが互いに離れる方向に弾性力が生じるので、自動嵌合が容易に実現される。

本発明による光プローブ及びその取り付け方法は、上述した実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び各変形例では弾性体がインナーシェルまたはアウターシェルに形成されている場合を例示したが、弾性体がインナーシェル及びアウターシェルの双方に形成されてもよい。また、上記実施形態及び各変形例では４つの弾性体が設けられているが、弾性体は一又は複数の任意の個数だけ設けられることができる。

２…光プローブ、２Ａ…基端部、２Ｂ…先端部、３…測定部、４…対象物、５…光ファイバ、６…光コネクタ、７…集光光学系、８…偏向光学系、９ａ…サポートチューブ、９ｂ…ジャケットチューブ、１０…駆動装置、１１…自動嵌合部、１２…自動嵌合用可動部、１３，１６…インナーシェル、１３ａ…円筒部、１３ｂ，１６ｂ…底部、１３ｃ，１６ｃ…外面、１４，１７…アウターシェル、１４ａ…鍔部、１４ｂ…爪部、２１…光源、２２…光カプラ、２３…光検出器、２４…光端末、２５…反射鏡、２６…計算機、２７…信号出力ポート、３０…光ファイバ、３３…筐体、３３ａ…接続孔、３４…ステージ、３５…ロータリジョイント、３６…モータ、３７…回転伝達ベルト、３８…制御部、３９…操作パネル、４１…凹部、４１ａ…底面、５２…アダプタヘッド、５３…アダプタ、６０ａ〜６０ｈ，６２ａ〜６２ｄ…弾性体、６１ａ〜６１ｈ，６３ａ〜６３ｄ…突起部、Ｌ２…照明光、Ｌ３…参照光、Ｌ４…後方反射光、Ｌ５…干渉光、Ｒ…回転軸線。

Claims (7)

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端に取り付けられ、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及び前記アウターシェルは、前記回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、
   一方の前記対向面の一部として一体的に形成され、他方の前記対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える、光プローブ。
2. 前記弾性体は、前記一方の対向面の面内方向に沿って延びており、
   前記弾性体の一端が該一方の対向面と連結している、請求項１に記載の光プローブ。
3. 前記他方の対向面に向けて突出する突起部が前記弾性体の他端に設けられている、請求項２に記載の光プローブ。
4. 前記一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、
   前記弾性体は、前記板状部分がＵ字状に切り欠かれて成る、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光プローブ。
5. 前記一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、
   前記弾性体は、前記板状部分の一部がＬ字状に加工されて成る、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光プローブ。
6. 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、前記アダプタ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１〜５のいずれか一項に記載の光プローブ。
7. 請求項６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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