JP2002531846A - 深さ方向を分解する光学的分光法および分光測定法用の検出プローブ - Google Patents

深さ方向を分解する光学的分光法および分光測定法用の検出プローブ

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JP2002531846A
JP2002531846A JP2000586227A JP2000586227A JP2002531846A JP 2002531846 A JP2002531846 A JP 2002531846A JP 2000586227 A JP2000586227 A JP 2000586227A JP 2000586227 A JP2000586227 A JP 2000586227A JP 2002531846 A JP2002531846 A JP 2002531846A
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ルッツ オット，
アルフォンス クルーク，
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レア メディツィンテクニック ゲーエムベーハー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、光ファイバー（１、２）を利用した、組織（４）における分光法および／または分光測定法用の検出プローブに関する。少なくとも１本のファイバー（２）が光を組織（４）に伝送し、他のファイバー（２）が後方散乱光を受け取る。本発明によれば、光に対して偏向装置（鏡６、ファイバー７、プリズム９、１０、１１）が設けられ、これにより本発明のプローブは実質的に水平であり、かつ操作しやすい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、深さ方向を分解する（ｉｎ−ｄｅｐｔｈ ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ）光
学的分光法および分光測定法用の検出プローブに関する。
【０００２】 照明源からの距離に応じて、組織内に分散された光を検出し得る様々な可能性
が既にある。光検出器アレイを直接、組織表面上に用いる他に、ある配列のライ
トガイドにより光を検出器に伝送し得る可能性がある。
【０００３】 図１に示す周知の構造では、ある配列の光ファイバーを、組織上に隣接する手
法で配置することができる。この配列は、検出深さと深さ方向分解能を決定する
。同時に、これらのファイバー（照明ファイバー１、検出ファイバー２）は、対
応するファイバーホルダ３（材料：例えば、ＰＥＥＫ、高級鋼）に接着されてい
るか、または予め決められた間隔で相互の位置関係を保って注型用化合物（例え
ば、エポキシ樹脂注型用化合物Ｅｐｏ−Ｔｅｋ ３０１−２）により固定されて
いる。生体適合性のために、対応する材料を使用しなければならない。ファイバ
ー１からの光が接続される組織４と、個々の検出ファイバー２により捕捉される
分散光の路５もまた図１に示す。てこ比が比較的悪いため、かかる検出プローブ
は、検出プローブをしっかりと固定するための幅広のベースプレートを備えてい
なければならない。４本以上のファイバー１、２を使用すると、送り込んでいる
光ファイバーケーブルがかなり堅くなる。これにより、曲げ半径が大きくなり、
従って、大きな空間が必要とされる。
【０００４】 分散光をファイバーに直接接続すると、前記周知の配列は非常に有効となる。
しかしながら、これは、便利な操作性と固定を犠牲にするものである。このタイ
プの光検出では、０．３ｍｍのファイバー間隔の場合、５０μｍから始まるファ
イバー直径が適している。
【０００５】 この背景とは対照に、本発明の目的は、検出プローブの全寸法を小さくし、操
作性を改善することである。
【０００６】 この目的を達成するために、請求項１に記載の特徴を備える検出プローブが提
案される。本発明の構造は、サブクレームの主題である。
【０００７】 組織表面と平行に誘導されるファイバーと、０°〜１８０°、好ましくは、９
０°の光偏向と、少なくとも１つの鏡面により、分散光の直交検出（ｏｒｔｈｏ
ｇｏｎａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行うことが好ましい。
【０００８】 本発明により、特に検出プローブを水平にし、それにより全寸法が小さくなり
、操作性を改善することができる。心電図の場合の電極と同様に、電極を容易に
固定することができ、「リード線」が身体に対して水平なままであり、身体から
垂直にはみださないので邪魔なものであるとも感じられない。
【０００９】 本発明の他の目的、利点、特徴、および用途の可能性は、図面に基づく例示的
な実施形態の以下の説明から明らかになる。本明細書中に記載され、および／ま
たは図面で示された全ての特徴は、それ自体で、あるいは、クレームにおける組
み合わされ方または後者の互いとの関連の仕方と関係なくとも、任意の望ましい
意味のある組み合わせで本発明の主題をなす。
【００１０】 図２に示す第１の例示的な実施形態の場合、石英ファイバー７により光を偏向
する。このため、図１に記載の配列の場合と同様に、照明および後方散乱光検出
用の石英ファイバー１および２を、ファイバーホルダ３を形成する注型用化合物
８に埋め込む。
【００１１】 しかしながら、本発明によれば、ファイバー１および２は組織表面に対して垂
直に誘導されず、組織４の表面に対して本質的に水平に伸びる。光を偏向するた
めに、石英ファイバー７が、各ファイバー１、２の末端に設けられている。この
石英ファイバーは、末端面で垂直に研磨され、磨かれ、続いて鏡にされている。
これらの面は、ファイバー１からの光を組織４に偏向し、組織深部から後方散乱
された光をファイバー２に偏向する表面鏡６を形成する。これらの石英ファイバ
ー７は、ファイバー７のファイバー末端が鏡を形成するように、検出ファイバー
１、２に対して少なくとも１００°から多くても１７０°、好ましくは１３５°
の角度で、検出ファイバー１、２と共に注型される。この配列は、１回の注型操
作で作成することができる。しかしながら、鏡の付いたファイバー７は、検出フ
ァイバー１および２よりわずかしか大きくないことから、位置ずれについてファ
イバー７の取り付けは重要である。この方法で、高さ約３ｍｍのプローブを作成
することができる。必要とされる直径は、ファイバー間隔、従って、望ましい検
出深さによって異なるファイバー末端が組織表面から離れているため、空間分解
能はわずかに低減される。すなわち、ファイバー開口数および組織表面とファイ
バー末端との間の距離に対応するように、検出される表面積は増加する。光は、
鏡の付いた面で反射する際にいくらか消失する。これは、照明と検出の両方に影
響を及ぼす。
【００１２】 図３に記載の第２の例示的な実施形態の場合、鏡の付いたプリズム９により光
を偏向する。位置ずれに影響を受けやすい第１の例示的な実施形態によるファイ
バー末端７の調節を避けるために、１個の鏡の付いたプリズム９が設けられてい
る。プリズム９は、ファイバー１、２と共に、それらのファイバーから少し離し
て注型される。偏向する表面鏡６が、ファイバー１、２および組織４と向き合う
ガラスプリズム９の側面上にある。光の偏向は、プリズム９の外側で起こる。こ
の構造および前記構造の知識があれば、ファイバー末端７またはプリズム９の代
わりに、別の平面の鏡（図示せず）を使用してもよいが、正しく調節しなければ
ならない。プリズム９を使用した場合には、調節が簡単である。
【００１３】 この構造でも、前記構成部分の全てを保持するエポキシ樹脂注型用化合物６を
作成するのに１回の注型操作しか必要としない。１個のプリズムを用いた取り付
け法は、調節により影響を受けにくいが、エッジ長約２ｍｍ、長さ５〜８ｍｍを
有するプリズム９の作成は非常に複雑である。他の点では、この配列は、図２に
記載の第１の例示的な実施形態と同じ特性を有する。
【００１４】 図４に示す第３の例示的な実施形態の場合、ファイバー１、２のファイバー末
端上へのエポキシ樹脂プリズム１０の注型により、光を偏向する。この場合、立
方形にエポキシ樹脂注型用化合物を押し出すことで、これらのファイバーを所望
の間隔で注型する。ファイバー軸に対して少なくとも１００°から多くても１７
０°、好ましくは１３５°で、このエポキシ樹脂ブロックの末端を研磨し、ミラ
ーコーティングを施すことにより反射鏡を作成する。従って、プリズム１０内で
反射が起こる。第２の注型操作では、支持板を注型する。これは、ミラーコーテ
ィングを保護するために必要とされる。エポキシ樹脂立方体上でのプリズムの研
磨は、ガラスで作られたミニプリズムを研磨するより非常に簡単である。注型用
金型を注意深く作成すれば、鏡面の研磨および磨きを省くことさえ可能である。
【００１５】 図５に示す第４の例示的な実施形態の場合、ある角度をなしたファイバー１お
よび２における複数の注型エポキシ樹脂プリズム１１により、光を偏向する。次
に、それぞれのプリズム１１もまたミラーコーティングを含む。
【００１６】 内視鏡に使用するためには、レーザードップラー信号の深さ方向分解検出のた
めのプローブを小型化しなければならない。概して従来どおりの内視鏡のワーキ
ングチャンネルを使用可能にするためには、３ｍｍ未満の直径を目標としなけれ
ばならない。しかしながら、深さ方向分解を確実にするために、検出ファイバー
２の間隔を制限なく、任意の望ましい程度まで狭めることができない。
【００１７】 図２〜４のファイバー配列の場合、検出プローブの直径または横方向の長さは
、主としてファイバー２の間の距離により決定される。数ミリメートルの適切な
検出深さのためには、直径が２ｍｍ未満であってはならない。これは、これらの
設計が内視鏡使用に適していないことを意味している。図５によれば、ファイバ
ー１、２に軸方向に段をつけることにより、必要とされる検出深さを達成するこ
とができる。このために、１個のプリズム１１を、ファイバー１、２それぞれの
上に注型しなければならない。適切な注型用金型を用いれば、ファイバー１、２
のすべてについて１回の操作で注型を行うことができる。プリズム１１に鏡を取
り付けなければならない。反射層１４を保護するために、もう一度、ファイバー
バンドルを細いジャケットに注型しなければならない。
【００１８】 図５は、センサのファイバーに対して垂直に光を偏向し得る他の可能性を示す
。この技術を用いて、広範囲の角度を達成することが可能である。
【００１９】 図５の技術は、ＰＭＭＡ材料をベースにした、実質的に任意の望ましいライト
ガイド構造を設計できる可能性に基づいている。これにより、構築技術を用いる
ことによって作成しようとするファイバーの曲げ半径が制限されていたために以
前では達成できなかった偏向角が可能になる。
【００２０】 図２、３、４に示す例示的な実施形態は、ある測定チャンネルから、センサヘ
ッド内に既にある隣のチャンネルへの望ましくない光の伝達を防ぐ、図６に示す
チャンバシステムにより補われる。決定的要因は、優れた吸収材１２または反射
器による、斜めに向けられた反射面６（図面６のプリズム面１０の左部分、図面
６の石英ファイバー末端７の右部分）の間でのあるチャンネルから他のチャンネ
ルへの光の供給の中断である。あるチャンネルから他のチャンネルへの光の通過
を避けることが重要である。これは、不透明材料により、または光をさらに伝送
しないようにするスリットにより行うことができる。センサ後部は、広帯域吸収
性が高い材料からなることが好ましい。
【００２１】 図７に対応する手段では、心臓学および内科学における応用のために、穴また
はアイレット１３を、プローブの端部、注型用化合物８内に設けてもよい。前記
の穴またはアイレットを用いて、またはそこで、固定するためにセンサを心筋ま
たは他の内臓に縫いつける。穴またはアイレット１３の配列は自由に選択するこ
とができる。
【００２２】 臨床で使用するために、長時間の診察も行うことができるように、意図的にレ
ーザー電源をオンにするためにレーザー足踏みスイッチを使用しないことが望ま
しい。このために開発された安全性の考え方により、２個の追加チャンネルで唯
一無害なＬＥＤ光を発し、検出ファイバーで再度捕捉する。センサヘッドが組織
上にある場合にのみ、発せられたＬＥＤ光を検出することができる。従って、こ
の安全回路には、センサが組織上にある場合にのみレーザー電源がオンであり、
自由空間に光を発している場合にオフであり、この場合、故意に損傷を与えるこ
とはできないという効果がある。ここで必要とされるセンサの場合、対応する数
のチャンネルを組み込まなければならない。
【００２３】 本実施形態の他の利点は、足踏みスイッチを省くことが可能であり、センサヘ
ッドには光信号しか伝わらず、電気信号は伝わらないことから、ＣＥ認証を取得
するために必要な条件が少ないことである。この点で、当該装置は、規定された
もれ電流についての保護があまり必要とされない種類に入る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ある配列の光ファイバーを、組織上に隣接する手法で配
置する周知の構造を示す。
【図２】 図２は、本発明による検出プローブの実施形態を示す。
【図３】 図３は、本発明による検出プローブの実施形態を示す。
【図４】 図４は、本発明による検出プローブの実施形態を示す。
【図５】 図５は、本発明による検出プローブの実施形態を示す。
【図６】 図６は、本発明による検出プローブの実施形態を示す。
【図７】 図７は、固定され得るプローブを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ａ６１Ｂ 1/00 ３３４ Ａ６１Ｂ 1/00 ３３４Ｄ Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA25 CC16 DD02 FF44 GG04 GG07 LL01 LL02 LL12 NN05 NN08 PP22 2G020 BA17 BA20 CA03 CB23 CB36 2G059 BB12 EE02 EE12 FF01 GG01 GG02 JJ13 JJ17 JJ30 PP02 4C061 GG15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバー（１，２）を備える、組織における光学的分光
    法および／または分光測定法用の検出プローブであって、少なくとも１本の光フ
    ァイバー（１）が組織（４）に光を伝送し、他のファイバー（２）が後方散乱光
    を受け取り、前記光に対して偏向装置が設けられていることを特徴とする、検出
    プローブ。
  2. 【請求項２】 固定された、もしくは移動可能なプリズム（９，１０，１１
    ）、固定された、もしくは移動可能な鏡（６）、固定された、もしくは移動可能
    なレンズ、研磨された表面、処理されたライトガイド構造、半径方向に湾曲した
    ライトガイド、ファイバー（７）、および／または光屈折材料で形成されたライ
    トガイド構造が、偏向装置として設けられていることを特徴とする、請求項１に
    記載の検出プローブ。
  3. 【請求項３】 各ファイバー（１，２）がビーム偏向を受け、該偏向が、４
    ５°〜１３５°の範囲、特に９０°で起こり、該引き込まれたファイバー（１，
    ２）が、好ましくは組織表面と水平に誘導されることを特徴とする、請求項１に
    記載の検出プローブ。
  4. 【請求項４】 レーザードップラーおよび／または組織分光測定のために、
    あるチャンネルの各ビーム偏向が他のチャンネルのビーム偏向と独立しており、
    特に、分離したビーム誘導の結果として、該測定チャンネル間の光クロストーク
    が起こらないことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検出プロ
    ーブ。
  5. 【請求項５】 前記センサの２本のファイバーが、前記組織から前記センサ
    までの距離を測定するためにも使用され、振幅変調および／または位相変調され
    た光が、前記伝送光源として設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の
    いずれか１項に記載の検出プローブ。
JP2000586227A 1998-12-07 1999-12-07 深さ方向を分解する光学的分光法および分光測定法用の検出プローブ Pending JP2002531846A (ja)

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