JP2007268133A - カテーテル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動シャフト先端部に一度過負荷が加わった場合、駆動シャフトの回転駆動力を瞬時かつ確実に停止させることが可能なカテーテル装置を提供する。
【解決手段】 信号の送受信を繰り返すプローブを備え、該プローブを体腔内においてラジアル走査させることで得られた反射信号を用いて該体腔内の断面画像を形成・出力可能な画像診断装置に、該反射信号を送信するカテーテル装置であって、前記プローブをラジアル走査させるための回転駆動力を伝達する中空のシャフト８０４と、シャフト８０４内に配され、前記反射信号を前記画像診断装置に送信するための伝送線と、を備え、シャフト８０４は、長手方向の一部において周方向の肉厚が不均一に形成されたトルクリミッタ（（Ａ）〜（Ｆ））を介して前記回転駆動力を受けることを特徴とする。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、カテーテル装置に関し、特にカテーテル内のプローブに回転駆動を伝達する伝達機構に関するものである。

従来より、動脈硬化の診断や、バルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療時の術前診断、あるいは術後の結果確認のために画像診断装置が広く使用されている。

画像診断装置の一例として、血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：Ｉｎｔｒａ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）が挙げられる。一般に血管内超音波診断装置は、血管内において超音波振動子を内蔵するプローブをラジアル走査させ、体腔内の生体組織で反射された反射波（超音波エコー）を同じ超音波振動子で受信した後、増幅、検波等の処理を施し、生成された超音波エコーの強度に基づいて、血管の断面画像を描出するよう構成されている。

また、血管内超音波診断装置の他、最近では、画像診断装置として光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）も利用されるようになってきている。光干渉断層診断装置は、先端に光学レンズ及び光学ミラーを内蔵するプローブを取り付けた光ファイバーを内蔵したカテーテルを血管内に挿入し、光ファイバーの先端側に配置した光学ミラーをラジアル走査させながら、血管内に光を照射し、生体組織からの反射光をもとに血管の断面画像を描出するものである。

更に、光干渉断層診断装置の改良型として、波長掃引利用の光干渉断層診断装置も利用されるようになってきている。

このように、画像診断装置として検出原理の異なる複数種類の装置が利用されてきているが、いずれの装置も回転駆動力を伝達する駆動シャフトの先端にプローブが固定され、駆動シャフト内の伝送線（電気信号または光信号の伝送線）を通じで信号の送受信が行われ、該プローブをラジアル走査させることで断面画像を抽出することを特徴としている。

かかる駆動シャフトは、カテーテルが血管や管腔等の体腔内に挿入された場合において、狭窄した場所でトラップされたり、駆動シャフトを覆っている外装シースが破損したりすると、先端部に過負荷が加わる危険性があるという問題がある。

このような問題に対して、例えば、特開平７−１８４８８８号公報では、駆動シャフトを動作させる回転制御機構に電流制限回路を設け、検出電流値が設定電流値よりも大きく、かつ計測通電時間が設定基準時間よりも大きくなった場合にモータ電流を遮断させることとし、駆動シャフトに過負荷が加わった場合のみモータ回転が停止するように構成している。

また、特開平１０−６６６９６号公報では、回転駆動源の回転軸に結合されたカプラと、駆動シャフト側に結合された永久磁石が埋め込まれたプラグと、カプラに軸支持で固定され回動可能な強磁性体の接触子とを配し、負荷トルクが所定値以内であれば永久磁石の吸引力により接触子を介してカプラとプラグを結合させ、負荷トルクが所定値を超えた場合には、接触子がプラグ外周面を滑り、接触子とプラグとの結合が断たれることで、接触子を遠心力により移動させるよう構成している。

このように、従来より駆動シャフト先端部に過負荷が加わることを回避するための様々な提案がなされている。これは、一般に、血管や管腔内で駆動シャフトを回転させる装置を使用する場合において、駆動シャフト先端部に過負荷が加わるということは、なんらかのトラブルが発生していると考えるのが普通であるからである。このため、回転制御機構としては、過負荷が加わった際に、生体組織へのダメージを最小限にすべく、瞬間的に駆動シャフトの回転を停止させることができる構成であることが望ましい。
特開平７−１８４８８８号公報 特開平１０−６６６９６号公報

しかしながら、上述した従来技術のうち、回転制御機構に電流制限回路を設ける方法（上記特許文献１）においては、通常、モータ電流を停止してから回転が停止するまで、モータ回転の慣性力により数秒の時間がかかるため、駆動シャフトに過負荷が加わるトラブルが発生してからモータが完全に停止するまでの間、血管や管腔内への損傷が増大する危険性がある。また、電気的に遮断させる方法であるため、誤作動の可能性を払拭させることが困難であり、回転駆動を遮断するうえでの確実性に乏しいと考えられる。

また、回転駆動源の駆動トルクの制御を磁力及び遠心力により制御させる方法（上記特許文献２）においては、駆動シャフトに過負荷が加わった後、何らかの要因で負荷トルクが小さくなった場合には、再び回転駆動部分が接続され駆動トルクが伝達されてしまうため、血管や管腔内への損傷が増大する危険性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題を考慮してなされたもので、駆動シャフト先端部に一度過負荷が加わった場合、駆動シャフトの回転駆動力を瞬時かつ確実に停止させることが可能なカテーテル装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係るカテーテル装置は以下のような構成を備える。即ち、
信号の送受信を繰り返すプローブを備え、該プローブを体腔内においてラジアル走査させることで得られた反射信号を用いて該体腔内の断面画像を形成・出力可能な画像診断装置に、該反射信号を送信するカテーテル装置であって、
前記プローブをラジアル走査させるための回転駆動力を伝達する中空のシャフトと、
前記シャフト内に配され、前記反射信号を前記画像診断装置に送信するための伝送線と、を備え、
前記シャフトは、
長手方向の一部において周方向の肉厚が不均一に形成されたトルクリミッタを介して、前記回転駆動力を受けることを特徴とする。

本発明によれば、駆動シャフト先端部に一度過負荷が加わった場合、駆動シャフトの回転駆動力を瞬時かつ確実に停止させることが可能なカテーテル装置を提供することが可能となる。

以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳細に説明する。

［第１の実施形態］
１．血管内超音波診断装置の外観構成
図１は本発明の第１の実施形態にかかる血管内超音波診断装置（１００）の外観構成を示す図である。

図１に示すように、血管内超音波診断装置（１００）は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により接続されている。

カテーテル部１０１は、直接血管内に挿入され、超音波振動子（不図示）を用いて血管内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニットのラジアル走査を規定する。

操作制御装置１０３は、血管内超音波診断を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、断面画像として表示するための機能を備える。

操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られたデータを処理したり、処理結果を出力する。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。

１１２は操作パネルであり、ユーザは該操作パネル１１２を介して、各種設定値の入力を行う。１１３はＬＣＤモニタであり、本体制御部１１１における処理結果を表示する。

２．血管内超音波診断装置の機能構成
図２は、図１に示した血管内超音波診断装置１００の機能構成を示す図である。

同図に示すように、血管内超音波診断装置１００は、カテーテル部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とに大別できる。

カテーテル部１０１は、先端内部に超音波振動子ユニット２０１を備えており、超音波振動子ユニット２０１は、カテーテル部１０１の先端が血管内に挿入された状態で、超音波信号送受信器２２１より送信されたパルス波に基づいて、超音波を血管の断面方向に送信するとともに、その反射信号（エコー）を受信し、コネクタ部２０２及びロータリジョイント２１１を介して超音波エコー信号として超音波信号送受信器２２１に送信する。

スキャナ／プルバック部１０２は、ロータリジョイント２１１、回転駆動装置２１２、直線駆動装置２１５を備える。カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１は、非回転部と回転部との間を結合するロータリジョイント２１１により回動自在に取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により回転駆動される。超音波振動子ユニット２０１が血管内を円周方向に回動することで、血管内の所定の位置における断面画像の生成に必要な超音波エコー信号を検出することができる。

なお、ラジアル走査モータ２１３の動作は信号処理部２２５からモータ制御回路２２６を介して送信された制御信号に基づいて制御される。また、ラジアル走査モータの回転角度は、エンコーダ部２１４により検出される。エンコーダ部２１４において出力される出力パルスは、信号処理部２２５に入力され、表示用の信号の読み出しタイミングに利用される。

スキャナ／プルバック部１０２は、更に、直線駆動装置２１５を備え、信号処理部２２５からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向（体腔内の末梢方向およびその反対方向）の動作（軸方向移動）を規定している。軸方向移動は、信号処理部２２５からの制御信号に基づいて、直線駆動モータ２１６が動作することにより実現される。また、軸方向移動の動作方向（体腔内の末梢方向またはその反対方向）は、移動方向検出器２１７により検出され、検出結果は信号処理部２２５に入力される。

超音波信号送受信器２２１は、送信回路と受信回路とを備える（不図示）。送信回路は、信号処理部２２５から送信された制御信号に基づいて、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１に対してパルス波を送信する。

また、受信回路は、カテーテル部１０１内の超音波振動子ユニット２０１より超音波エコー信号を受信する。受信された超音波エコー信号はアンプ２２２により増幅される。

更に、Ａ／Ｄ変換器２２４では、アンプ２２２より出力された超音波エコー信号をサンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波エコーデータ）を生成する。

Ａ／Ｄ変換部２２４にて生成されたライン単位の超音波エコーデータは信号処理部２２５に入力される。信号処理部２２５では、超音波エコーデータを検波して、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２７に出力する。

３．操作パネル１１２の構成
図３は、操作パネル１１２の構成を示す図である。３０１はＬＣＤモニタ操作部であり、ＬＣＤモニタ２２７上に表示される各種画面を操作するために用いる。３０４はトラックボールであり、ＬＣＤモニタ２２７上に表示されたポインタを操作する際に用いる。３０２、３０３はそれぞれ左右クリックボタンである。診断時の各種設定（回転速度等）は、ＬＣＤモニタ操作部３０１を介して行われる。

３１１から３１５は、信号処理回路２２５において超音波エコーデータを処理する際の補正値を設定するための設定器である。３１１は、画像回転設定器であり、入力された超音波エコーデータに基づいて生成される断面画像の回転方向の向きを設定する。３１２はガンマ補正設定器であり、ガンマ値を調整し色合わせを行う際に用いられる。３１３は濃度設定器であり、表示される断面画像の濃度を調整する。３１４はゲイン設定器であり、入力される超音波エコーデータのゲインを調整する。３１５はコントラスト設定器であり、表示される断面画像のコントラストを調整する。

３２１から３２３は、カテーテル部１０１の超音波振動子ユニット２０１をラジアル走査させる際に用いられるボタンである。３２１は前進ボタンであり、当該前進ボタン３２１を押圧している間、直線駆動モータ２１６が動作し、これによりカテーテル部１０１の超音波振動子ユニット２０１が体腔内の末梢方向に移動する（押圧が解除されると、動作を停止する）。３２２は後退ボタンであり、当該後退ボタン３２２を押圧している間、直線駆動モータ２１６が動作し、これによりカテーテル部１０１の超音波振動子ユニット２０１が体腔内の末梢方向と反対方向に移動する（押圧が解除されると、動作を停止する）。

３２３はスキャン開始ボタンであり、当該スキャン開始ボタン３２３を押圧すると、ラジアル走査モータ２１３が動作し、カテーテル部１０１の超音波振動子ユニット２０１が所定の回転速度で回転する。３２４はスキャン停止ボタンであり、当該スキャン停止ボタン３２４を押圧することにより、回転中の超音波振動子ユニット２０１が停止する。

３３１から３３６は、格納された断面画像をＬＣＤモニタ２２７に表示する際に用いられるボタンである。３３３はＰＬＡＹボタンであり、格納された断面画像を所定のフレームレートでＬＣＤモニタ２２７上に表示する際に用いる。３３１はＳＴＯＰボタンであり、断面画像の表示を停止する際に用いる。３３２はＰＡＵＳＥボタンであり、所定のフレームレートで表示中の断面画像を一時停止する際に用いる。

３３４は表示中の断面画像を所定の位置（現在表示中の位置よりも前の位置）にスキップする際に用いられる。３３５は表示中の断面画像を所定の位置（現在表示中の位置よりも後ろの位置）にスキップする際に用いられる。

３３６は早送り／巻き戻しボタンであり、右回りにまわすことで、所定のフレームレートで表示中の断面画像を早送り表示する。また、左回りにまわすことで、所定のフレームレートで表示中の断面画像を巻き戻し表示する。

なお、上記操作パネル１１２では、超音波振動子ユニット２０１のラジアル走査を、直線動作と回転動作をそれぞれ実行させるための別個の操作ボタンを操作することにより実現することとしたが、本発明は特にこれに限られない。例えば、ラジアル走査を直接実現するための単独の操作ボタンが設けられていてもよい。また、直線動作は、操作ボタンを押下することにより実現してもよいし、スキャナ／プルバック部１０２を、手で直接前後に動かすようにしてもよい。なお、この場合でも、移動方向検出器２１７による直線動作の動作方向は検出されるものとする。

４．カテーテル部の構成
４．１ カテーテル部の全体構成
次にカテーテル部１０１の全体構成について図４を用いて説明する。

図４に示すように、カテーテル部１０１は、血管内に挿入される長尺のカテーテルシース４０１と、ユーザが操作するために血管内に挿入されずユーザの手元側に配置されるコネクタ部４０２により構成される。シースの先端には、ガイドワイヤルーメン４０３が形成されており、カテーテルシース４０１は、ガイドワイヤルーメン４０３との接続部分からコネクタ部４０２との接続部分にかけて連続する管腔として形成されている。

カテーテルシース４０１の管腔内部には、超音波を送受信する超音波振動子ユニット４２１と、それを回転させるための駆動力を伝達する駆動シャフト４２２とを備えるイメージングコア４２０がカテーテルシース４０１のほぼ全長にわたって挿通されている。

コネクタ部４０２は、カテーテルシース４０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ４０２ａと駆動シャフト４２２の基端に設けられ、駆動シャフト４２２を回転可能に保持するよう構成された駆動シャフトコネクタ４０２ｂとからなる。

シースコネクタ４０２ａとカテーテルシース４０１の境界部には、耐キンクプロテクタ４１１が設けられている、これにより所定の剛性が保たれ、急激な変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。また、駆動シャフトコネクタ４０２ｂには、カテーテルシース４０１の管腔内全体を超音波伝達液で満たすため、シリンジ（不図示）等の取り付けが可能な注入ポート４１２が備えられている。駆動シャフトコネクタ４０２ｂの基端は、後述するスキャナ／プルバック部１０２と接続可能に構成されている。

図５は、駆動シャフト４２２をカテーテルシース４０１に対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。同図に示すように、シースコネクタ４０２ａは固定した状態で、不図示のスキャナ／プルバック部１０２を用いて駆動シャフトコネクタ４０２ｂを基端側に（矢印５０１方向に）スライドさせれば、内部の駆動シャフト４２２やその先端に固定された超音波振動子ユニット４２１が軸方向にスライドすることとなる。この軸方向のスライドは、ユーザが手動で行ってもよいし、電動で行っても良い。なお、駆動シャフトコネクタ４０２ｂの先端側には、高速回転する駆動シャフト４２２が露出しないように、保護内管４０２ｃが設けられている。

４．２ 血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作
図６は血管内超音波診断時のカテーテル部１０１の動作を説明するための模式図である。図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれカテーテル部１０１が挿入された状態の血管の断面図および斜視図である。

図６（ａ）において、６０１はカテーテル部１０１が挿入された血管断面を示している。上述のように、カテーテル部１０１はその先端内部に超音波振動子ユニット４２１が取り付けられており、ラジアル走査モータ２１３により矢印６０２方向に回転する。

超音波振動子ユニット４２１からは、各回転角度にて超音波の送信／受信が行われる。ライン１、２、・・・１０２４は各回転角度における超音波の送信方向を示している。本実施形態では、超音波振動子ユニット４２１が所定の血管断面（６０１）にて３６０度回動する間に、１０２４回の超音波の送信／受信が断続的に行われる。なお、３６０度回動する間における超音波の送信／受信回数は特にこれに限られず、任意に設定可能であるものとする。このように、超音波振動子（信号の送受信部）を回転させながら信号の送信／受信を繰り返すスキャン（走査）を、一般に「ラジアルスキャン（ラジアル走査）」という。

このような超音波の送信／受信は、血管内を矢印６０３方向（図６（ｂ））に進みながら行われる。

４．３ カテーテル部の先端部の構成
次にカテーテル部１０１の先端部の構成について図７を用いて説明する。

図７において、超音波振動子ユニット４２１は、超音波振動子７０１ｂとそれを保持するハウジング７０１ａからなり、当該超音波振動子７０１ｂより体腔内組織に向けて超音波が送信されるとともに、当該超音波振動子７０１ｂにて体腔内組織からの反射波が受信される。

駆動シャフト４２２はコイル状に形成され、その内部には電気伝送線が配され、超音波振動子７０１ｂからコネクタ部４０２まで伸びている。

超音波振動子７０１ｂは矩形状あるいは円形状をしており、ＰＺＴ等からなる圧電材の両面に、電極を蒸着することにより形成されている。超音波振動子７０１ｂは、駆動シャフト４２２が回転ムラを引き起こさないように、回転軸方向の中心付近に位置するよう設置されている。

ハウジング７０１ａは、短い円筒状のパイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、素材としては、金属又は硬質の樹脂が好適に用いられる。成形方法としては、パイプ状のものに切削加工、レーザ加工、プレス加工などの加工を施し、
切り欠き部を形成する方法や、射出成形やＭＩＭ（金属粉末射出成形）などにより直接所望の形状を得る方法がある。ハウジング７０１ａは、内部に超音波振動子７０１ｂを有し、基端側は駆動シャフト４２２と接続されている。また、先端側には短いコイル状の弾性部材７０４が設けられている。

弾性部材７０４はステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材７０４が先端側に配されることで、イメージングコア４２０の回転時の安定性が向上する。また、弾性部材７０４またはハウジング７０１ａの表面には金メッキが施されている。一般に、金は高いＸ線不透過性を有する金属であるため、当該金メッキにより、弾性部材７０４はカテーテルシース４０１が体腔内へ挿入された場合でも、Ｘ線撮像装置の映像下で造影される。これにより、ユーザは超音波振動子７０１ｂの位置を容易に知ることができる。

カテーテルシース４０１の先端部とガイドワイヤルーメン４０３との境界部には、プライミング作業で注入された超音波伝達液を外部に排出するための排出口７０５が設けられている。

７０６は補強コイルであり、カテーテルシース４０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。

ガイドワイヤルーメン４０３は、ガイドワイヤが挿入可能な孔を有する。ガイドワイヤルーメン４０３は、予め体腔内に挿入され、カテーテルシース４０１を患部まで導くために使用される。

駆動シャフト４２２は、カテーテルシース４０１に対して回転及びスライド動作することが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝達できる特性をもつ、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイル等により構成されている。

４．４ 駆動シャフトコネクタ４０２ｂの構成
図８（ａ）、（ｂ）は駆動シャフトコネクタ４０２ｂの内部構成を示す断面図であり、図８（ａ）は、スキャナ／プルバック部１０２が接続されていない状態を、図８（ｂ）は、スキャナ／プルバック部１０２が接続された状態をそれぞれ示している。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動シャフト４２２とコネクタ８０１とは、先端側接続パイプ８０２及び手元側接続パイプ８０３を介してトルクリミッタ８０４で接合されている。

超音波振動子７０１ｂを通電させる電気伝送線８０５は、駆動シャフト４２２内のルーメンを通じて挿入されており、コネクタ８０１で一方の信号電極８０７と他方の信号電極８０６とに分けられる。電気伝送線８０５はツイストペア線、同軸線のいずれでもかまわないが、本実施形態ではツイストペア線が用いられているものとする。

トルクリミッタ８０４内部の電気伝送線８０５の一部はトルクリミッタ式コネクタ（詳細は後述）になっており、一定以上の負荷トルクが加わった場合において、スキャナ／プルバック部１０２から伝達される回転駆動力が遮断できる機構となっている。

４．５ トルクリミッタ８０４の構成
図９はトルクリミッタ８０４の詳細を示す図である。トルクリミッタ８０４は、その一部に周方向に渡って溝が形成されており、駆動シャフト４２２の先端部に一定以上の負荷トルクが加わった場合において、スキャナ／プルバック部１０２から駆動シャフト４２２へ伝達される回転駆動力を遮断させる機構を備える。

本実施形態において、トルクリミッタ８０４の遮断トルクは、実用的には０．１〜５ｍＮ・ｍであることが好ましく、さらには０．５〜２ｍＮ・ｍであることが好ましい。従って、トルクリミッタ８０４自体の材料は、樹脂材料、紙・パルプ材料、無機材料であることが好ましく、さらには、再現性良く高精度に溝を形成させる方法に適した材料であることが好ましい。再現性良く高精度に溝を形成させる方法とは、例えば、エキシマレーザ加工方法が挙げられる。

トルクリミッタ８０４内において、電気伝送線８０５は、トルクリミッタ式コネクタ９０１により接続されており、トルクリミッタ式コネクタ９０１は、半円筒形状の絶縁材料である先端側部分９０１ａと手元側部分９０１ｂとを備える。

４．５．１ トルクリミッタ８０４の加工方法
上記トルクリミッタ８０４の加工方法（エキシマレーザ加工方法）について説明する。エキシマレーザとは、紫外線波長のパルス発振式ガスレーザである。使用される混合ガスは希ガスとハロゲンガスとの混合ガスであり、これらをＨｅ、Ｎｅなどのバッファガスで希釈し全圧力を４気圧程度としたものを放電励起させて、パルス幅が１０ｎｓ以下のレーザ光を発振させる。エキシマレーザにおける一般的な混合ガスはＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）である。

エキシマレーザ加工方法とは、アブレーションプロセスと呼ばれる、高分子材料の分子間結合力より大きいエネルギーを瞬時に吸収させ、分子間結合を断ち切り、ガス化または微粒子化させる方法で、これにより熱影響の少ない微細加工を行うことができる。なお、エキシマレーザはビームの絞込みが容易であるため、理論上１μｍレベルの微細加工が可能である。

他のレーザとしては、紫外線の発振が可能なハイパワーの高調波Ｑスイッチ Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長２６６ｎｍ）や、パルス発振式の炭酸ガスレーザが挙げられ、加工精度はやや劣るが、エキシマレーザの場合と同様に溝を形成することが可能である。

その他、溝を形成させる方法としては、微細カッターなどの刃物を用いた方法が挙げられる。しかしこの方法では、刃の切れ味が悪くなりやすいため、再現良く高精度に溝を形成させることがやや困難である。

エキシマレーザにて良好な微細加工が可能なトルクリミッタの代表的な高分子材料として、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドはエンジニアリングプラスチックに属し、ヤング率が大きいので肉薄のチューブ形状にしても実用強度がある。肉薄チューブであればエキシマレーザで微細貫通溝加工をするのに好都合である。

４．５．２ トルクリミッタ８０４の加工例１
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、トルクリミッタ８０４に形成される溝形状の一実施例を示したトルクリミッタの展開図である。図１０（Ａ）は、トルクリミッタ８０４に形成させる溝形状を台形としたものであり、トルクリミッタ８０４の表面上に、エキシマレーザの微細なビームスポットをあらかじめ入力されたプログラムで台形状にパターニングすることで形成される。この台形スロット１００１は、貫通または非貫通いずれの状態に形成されても良く、トルクリミッタ８０４の長手方向の一部において周方向に複数個形成される（つまり、トルクリミッタ８０４は長手方向の一部において周方向の肉厚が不均一に形成されている）。

なお、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）に示すようにスロット形成パターンはらせん状に形成されていても、あるいは互い違いに形成されていてもかまわない。また、スロットの形状は、台形以外に、菱形、二等辺三角形、楕円、トラック円、またはその他の形成可能な任意の形状であってもよい。また、エキシマレーザのビームスポットサイズは、できるだけ小さいことが好ましく、実サイズでは、φ０．０１〜０．０２であることが好ましい。また、ビームスポット形状は、丸形状、四角形状、三角形状、またはその他任意の形状であってもよい。

本実施例においては、スロットの数は少なくとも３つ以上あることが好ましい。スロットの数が２個以下では、応力がヒンジ部（溝加工されていない部分）に集中しやすく、組み立て時に破損しやすくなるからである。図１０（Ａ）〜（Ｃ）において、スロット間隔Ｌの長さは、トルクリミッタ８０４の材料及びスロットの数に依存するが、例えば、スロットの数が３個の場合においては、スロット間隔Ｌは０．２〜０．３ｍｍであることが好ましい。

４．５．３ トルクリミッタの加工例２
図１０（Ｄ）〜（Ｆ）は、トルクリミッタ８０４に形成される溝形状のその他の実施例を示したトルクリミッタ８０４の展開図である。図１０（Ｄ）は、トルクリミッタ８０４に形成させる溝を、エキシマレーザのビームスポットをそのまま周方向にパターニングしたものであり、断続的な貫通溝１００２としている。貫通溝の間隔Ｌ’の長さは、０．２〜０．３ｍｍであることが好ましい。また、図１０（Ｅ）は、貫通溝１００２と非貫通溝（破線）１００３とを組み合わせたものであり、図１０（Ｅ）と同程度の遮断トルクとした場合に貫通溝Ｌ’の長さを短くすることが可能となるため、トルクリミッタ８０４の組み立て時の耐破損性を向上させるのに有利である。図１０（Ｆ）は、ジグザグ形状の非貫通溝（破線）１００４を形成したものである。なお、非貫通溝のパターンは、ジグザグ形状以外に、半円形状、波形状、またはその他任意の形状であってもよい。また、これらの溝は全て非貫通溝であってもよい。

４．５．４ トルクリミッタ式コネクタ９０１の構成
電気伝送線８０５のトルクリミッタ式コネクタ９０１の詳細について図１１及び図１２の斜視図を用いて以下に説明する。

図１１に示すように、トルクリミッタ式コネクタ９０１は半円筒形状の絶縁材料より構成され、その一部にくびれ部分１１０１があり、一定以上の負荷トルク以上で破壊する構造となっている。ツイストペア線の電気伝送線８０５は、それぞれ、オス端子１１０２及びメス端子１１０３で脱着可能な構成となっており、くびれ部分１１０１でそれぞれの端子が接続されている。

トルクリミッタ式コネクタ９０１の半円筒形状部分である、先端側部分９０１ａ及び手元側部分９０１ｂは、それぞれ先端側接続パイプ８０２及び手元側接続パイプ８０３の内面に接着固定されている。トルクリミッタ式コネクタ９０１の材料は、樹脂材料であることが好ましく、さらには射出成形性が良く、各種接着剤との接着性の良い材料であることが好ましい。

４．６ トルクリミッタ及びトルクリミッタ式コネクタの動作
このようにして電気伝送線８０５がトルクリミッタ式コネクタ９０１上で端子接続された状態で、駆動シャフト４２２を高速回転させたときに、駆動シャフト４２２先端部に一定以上の負荷トルクが加わった場合において、トルクリミッタ８０４が破壊し駆動シャフト４２２の回転駆動が遮断されると同時に、トルクリミッタ式コネクタ９０１も破壊する。そして、図１２に示すように電気伝送線８０５の端子接続部が外れることで電気伝送線８０５も遮断される。このように、本実施形態によれば、スキャナ／プルバック部１０２から伝達される回転駆動力を瞬時に遮断させることが可能となる。

図１３は、駆動シャフト４２２先端部に過負荷が加わった場合においてトルクリミッタ８０４及びトルクリミッタ式コネクタ９０１が破断した状態を示す一部断面図である。駆動シャフト４２２の先端部に一定以上の負荷トルクが加わった場合において、スキャナ／プルバック部１０２から駆動シャフト４２２への回転駆動力が遮断され、同時にトルクリミッタ式コネクタ９０１が破断する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる血管内超音波診断装置によれば、駆動シャフト先端部に過負荷が加わった場合、トルクリミッタとトルクリミッタ式コネクタが瞬時に破談するため、駆動シャフトの回転駆動力を瞬時に遮断させ、プローブの回転を確実に停止させることが可能となる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、血管内超音波診断装置におけるカテーテル部について説明した。しかしながら、本発明は特に血管内超音波診断装置に限定されるものではなく、他の画像診断装置のカテーテル部においても適用可能である。そこで、本実施形態では、光干渉断層診断装置及び波長掃引利用の光干渉断層診断装置のカテーテル部に適用した場合について説明する。

１．光干渉断層診断装置の測定原理
はじめに光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。一般に光は電磁波であるため、重畳させた場合に干渉するという性質を有する。干渉しやすいか干渉しにくいかの干渉性能はコヒーレンスとも呼ばれ、一般的な光干渉断層診断装置では、干渉性の低い低コヒーレンス光（低干渉性光）が利用される。

低コヒーレンス光は、横軸に時間、縦軸に電場をとった場合、図１４（ａ）の１４０１、１４０２に示すように、ランダムな信号となる。同図における各々の山は波連と呼ばれ、波連は一つ一つが相互に独立な位相と振幅を持っている。このため、図１４（ａ）のように同じ波連同士が重なった場合は（１４０１と１４０２）干渉して強めあう一方（１４０３参照）、わずかな時間遅れがあった場合には（図１４（ｂ）の１４０４と１４０５）、打ち消しあって、干渉が観測されなくなる（図１４（ｂ）の１４０６参照）。

光干渉断層診断装置は、かかる性質を利用したものであり、図１５に装置の基本原理を示す。同図に示すように、低干渉性光源１５０１から出た光をビームスプリッタ１５０４で分割し、それぞれを参照ミラー１５０２と測定対象１５０３に向かわせる。このとき、測定対象側から戻ってくる反射光には、物体表面で反射した光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。

しかし、入射光が低干渉性光であるため、干渉が観測される反射光は、ビームスプリッタ１５０４から参照ミラー１５０２までの距離をＬ、コヒーレンス長をΔＬとすると、ビームスプリッタ１５０４からの距離がＬ＋ΔＬ／２の位置に存在する反射面からの反射光のみとなる。

したがって、ビームスプリッタ１５０４から参照ミラー１５０２までの距離を変えれば、検出器１５０５ではその距離に対応した物体内反射面からの反射光のみを選択的に検出することができる。そして、各距離に応じた反射光の強度に基づいて、物体内部の構造情報を可視化することで断面画像を形成することができる。

２．光干渉断層診断装置の外観構成
光干渉断層診断装置の外観構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置（図１参照）と同様であるため、説明は省略する。

３．光干渉断層診断装置の機能構成
本実施形態にかかる光干渉断層診断装置（１６００）の機能構成について図１６を用いて説明する。

１６０９は超高輝度発光ダイオード等の低干渉性光源である。低干渉性光源１６０９は、その波長が１３１０ｎｍ程度で、その可干渉距離（コヒーレント長）が数μｍ〜１０数μｍ程度であるような短い距離範囲でのみ干渉性を示す低干渉性光を出力する。

このため、この光を２つに分岐した後、再び混合した場合には分岐した点から混合した点までの２つの光路長の差が１７μｍ程度の短い距離範囲内の場合には干渉光として検出され、それよりも光路長の差が大きい場合には干渉光が検出されない。

低干渉性光源１６０９の光は、第１のシングルモードファイバ１６２８の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ１６２８は、途中の光カップラ部１６０８で第２のシングルモードファイバ１６２９と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部１６０８で２つに分岐されて伝送される。

第１のシングルモードファイバ１６２８の光カップラ部１６０８より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント１６０３が設けられている。

更に、光ロータリジョイント１６０３内の第３のシングルモードファイバ１６３０の先端には、光プローブのコネクタ部１６０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ１６０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ１６３１に、低干渉性光源１６０９からの光が伝送される。

伝送された光は、光プローブ１６０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部は光プローブ１６０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ１６２８側に戻り、光カップラ部１６０８によりその一部が第２のシングルモードファイバ１６２９側に移り、第２のシングルモードファイバ１６２９の一端から光検出器（例えばフォトダイオード１６１０）に入射される。なお、光ロータリジョイント１６０３の回転部側は回転駆動装置１６０４のラジアル走査モータ１６０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ１６０５の回転角度は、エンコーダ部１６０６により検出される。更に、光ロータリジョイント１６０３は、直線駆動装置１６０７を備え、信号処理部１６１４からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向（体腔内の末梢方向およびその反対方向）の動作（軸方向移動）を規定している。軸方向移動は、信号処理部１６１４からの制御信号に基づいて、直線駆動モータ１６１５が動作することにより実現される。また、軸方向移動の動作方向（体腔内の末梢方向またはその反対方向）は、移動方向検出器１６３０により検出され、検出結果は信号処理部１６１４に入力される。

また、第２のシングルモードファイバ１６２９の光カップラ部１６０８より先端側には、基準光の光路長を変える光路長の可変機構１６１６が設けてある。

この光路長の可変機構１６１６は生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長を高速に変化させる第１の光路長変化手段と、光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる第２の光路長変化手段とを備えている。

第２のシングルモードファイバ１６２９の先端に対向して、この先端とともに１軸ステージ１６２０上に取り付けられ、矢印１６２３に示す方向に移動自在のコリメートレンズ１６２１を介して、グレーティング１６１９が配置されている。また、このグレーティング１６１９（回折格子）と対応するレンズ１６１８を介して微小角度回動可能なガルバノメータ１６１７が第１の光路長変化手段として取り付けられている。このガルバノメータミラー１６１７はガルバノメータコントローラ１６２４により、矢印１６２２方向に高速に回転される。

ガルバノメータミラー１６１７はガルバノメータのミラーにより光を反射させるものであり、参照ミラーとして機能する。ガルバノメータに交流の駆動信号を印加することによりその可動部分に採りうけたミラーを高速に回転させるよう構成されている。

つまり、ガルバノメータコントローラ１６２４より、ガルバノメータに対して駆動信号が印加され、該駆動信号により矢印１６２２方向に高速に回転することで、基準光の光路長が、生体組織の深さ方向の検査範囲に相当する光路長だけ高速に変化することとなる。この光路長の変化の一周期が一ライン分の干渉光データを取得する周期となる。

一方、１軸ステージ１６２０は光プローブ１６０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する第２の光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ１６２０はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ１６０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージ１６２０により光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。

光路長の可変機構１６１６で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファイバ１６２９の途中に設けた光カップラ部１６０８で第１のシングルモードファイバ１６３８側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード１６１０にて受光される。

フォトダイオード１６１０にて受光された光は光電変換され、アンプ１６１１により増幅された後、復調器１６１２に入力される。この復調器１６１２では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器１６１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換器１６１３では、干渉光信号を２００ポイント分サンプリングして１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。サンプリング周波数は、光路長の１走査の時間を２００で除した値である。

Ａ／Ｄ変換器１６１３で生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部１６１４に入力される。この信号処理部１６１４では深度方向の干渉光データをビデオ信号に変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１６２７に出力する。

なお、信号処理部１６１４は位置制御装置１６２６と接続されている。信号処理部１６１４は位置制御装置１６２６を介して１軸ステージ１６２０の位置の制御を行う。また、信号処理部１６１４はモータ制御回路１６２５と接続され、ラジアル走査モータ１６０５の回転駆動を制御する。

また、信号処理部１６１４は、参照ミラー（ガルバノメータミラー）の光路長の走査を制御するガルバノメータコントローラ１６２４と接続され、ガルバノメータコントローラ１６２４は信号処理部１６１４へ駆動信号を出力し、モータ制御回路１６２５はこの駆動信号に基づいてガルバノメータコントローラ１６２４と同期をとる。

４．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理
次に波長掃引利用の光干渉断層診断装置の測定原理について簡単に説明する。なお、波長掃引利用の光干渉断層診断装置は、上記光干渉断層診断装置の測定原理（図１４、図１５）と光干渉を利用する点において基本的に同じである。そこで、ここでは光干渉断層診断装置１６００との相違点を中心に説明する。

光干渉断層診断装置との測定原理上の相違点は光源にあり、第１にコヒーレント長が異なる。つまり、光干渉断層診断装置の光源は、コヒーレント長が１０μｍ〜２０μｍ程度の低干渉性光を用いるのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の光源には、コヒーレント長が４〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。

これは、光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、参照ミラーの可動範囲に依存するのに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の検査範囲は、コヒーレント長に依存するからである。そして、血管等の生体組織の深さ方向の全範囲を網羅するために、波長掃引利用の光干渉断層診断装置では、コヒーレント長の比較的長い光源が用いられる。

光源の第２の相違点は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、異なる波長を持つ光が連続的に照射される点にある。

上述の光干渉断層診断装置の場合、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の抽出は、参照ミラーの移動により実現し、測定対象の深さ方向の分解能は、照射する光のコヒーレント長に依存していた。

これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、連続的に波長を変化させた光を照射し、生体組織の深さ方向の各点からの反射光の強度は、干渉光の周波数成分の違いに基づいて行うことを特徴としている。

一般的に、掃引する光の周波数（波長の逆数）を下式（式１）に示す時間関数として考えると、干渉光の強度は下式（式２）に示す時間関数として表現できる。このとき、Δｘは参照光と対象光の光路差を示し、Δｆは単位時間における周波数の変化率を示すものである。また、Ａ、Ｂ、Ｃは定数を示す。
（式１）ｆ（ｔ）＝ｆ_α＋Δｆｔ
（式２）Ｉ（ｔ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（ＣΔｘ（ｆ_α＋Δｆｔ））
式２からわかるように、干渉光強度Ｉ（ｔ）の時間変化の周波数成分は光路差Δｘと波長掃引の周波数変化Δｆで表される。したがって、干渉光の周波数成分がわかれば、光路差ごとの干渉光強度がわかることになる。

これにより、１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、また、描出深度を深くすることができる。

図１７は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。同図において光源１７０１は、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒである。

光源１７０１より連続的に出力された異なる波長を有する光は、ビームスプリッタ１７０４で分割され、それぞれを参照ミラー１７０２と測定対象１７０３に向かう。このとき測定対象１７０３側から戻ってくる反射光には、物体表面での反射光や、物体内部の浅い位置で反射した光、物体内部の深部で反射した光など様々な位置からの反射光が含まれる。

そして上述のように、検出器１７０５において観測された干渉光を周波数分解することで、測定対象の深さ方向の特定の位置での構造情報を可視化することが可能となる。この結果、断面画像を形成することができる。

なお、光源１７０１より出力される光は、コヒーレント長が４〜１０ｍｍ程度あるため、測定対象の深さ方向の検査範囲が全て網羅できるため、参照ミラーを動作させる必要は無く、参照ミラー１７０２は一定の距離に固定して配されることとなる。

このように参照ミラーを機械的に動かす必要がないので、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、光干渉断層診断装置と比べて１ライン分の信号を取得するのに要する時間が短くなり、フレームレートを上げることができる。光干渉断層診断装置における最大フレームレートが１５ｆｒ／ｓであるのに対し、波長掃引利用の光干渉断層診断装置のフレームレートは３０〜２００ｆｒ／ｓ程度である。

もともと光干渉断層診断装置や波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、血球成分への光の吸収を避け、良好な画像を取得するために、診断時には血液を排除しなければならない。このため、フレームレートが低いと血液を排除しておく時間を長くしなければならず、臨床上問題がある。これに対して、波長掃引利用の光干渉断層診断装置の場合、数秒間の血液排除で血管の軸方向に３０ｍｍ以上の断面画像を取得することができるため、臨床上の問題を低減させることができるというメリットがある。

５．波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成
図１８は、波長掃引利用の光干渉断層診断装置１８００の機能構成を示す図である。以下、図１６を用いて説明した光干渉断層診断装置との相違点を中心に説明する。

１８０８は光源であり、Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒが用いられる。Ｓｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ１８０８は、ＳＯＡ１８１６（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とリング状に結合された光ファイバ１８１７とポリゴンスキャニングフィルタ（１８０８ｂ）よりなる、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−ｃａｖｉｔｙ Ｌａｓｅｒの一種である。

ＳＯＡ１８１６から出力された光が、光ファイバ１８１７を進み、ポリゴンスキャニングフィルタ１８０８ｂに入り、ここで波長選択された光がＳＯＡ１８１６で増幅され、最終的にｃｏｕｐｌｅｒ１８１４から出力される。

ポリゴンスキャニングフィルタ１８０８ｂは、光を分光する回折格子１８１２とポリゴンミラー１８０９との組み合わせで波長を選択する。回折格子１８１２により分光された光を２枚のレンズ（１８１０、１８１１）によりポリゴンミラー１８０９の表面に集光させる。これによりポリゴンミラー１８０９と直交する波長の光のみ同一の光路を戻り、ポリゴンスキャニングフィルタ１８０８ｂから出力されるため、ミラーを回転させることで、波長の時間掃引を行う。

ポリゴンミラー１８０９は、例えば、３２面体のミラーが使用され、回転数が５００００ｒｐｍ程度である。ポリゴンミラー１８０９と回折格子１８１２とを組み合わせたユニークな波長掃引方式により、高速、高出力の波長掃引が可能である。

Ｃｏｕｐｌｅｒ１８１４から出力されたＳｗｅｐｔ Ｌａｓｅｒ１８０８の光は、第１のシングルモードファイバ１８３０の一端に入射され、先端面側に伝送される。第１のシングルモードファイバ１８３０は、途中の光カップラ部１８２６で第２のシングルモードファイバ１８３１と光学的に結合されている。従って、この光カップラ部１８２６で２つに分岐されて伝送される。

第１のシングルモードファイバ１８３０の光カップラ部１８２６より先端側には、非回転部と回転部との間を結合し、光を伝送する光ロータリジョイント１８０３が設けられている。

更に、光ロータリジョイント１８０３内の第３のシングルモードファイバ１８３２の先端には、光プローブのコネクタ部１８０２が着脱自在に接続されている。これにより光プローブ１８０１内に挿通され回転駆動可能な第４のシングルモードファイバ１８３３に、光源１８０８からの光が伝送される。

伝送された光は、光プローブ１８０１の先端側から体腔内の生体組織側にラジアル走査しながら照射される。そして、生体組織側の表面あるいは内部で散乱した反射光の一部に光プローブ１８０１により取り込まれ、逆の光路を経て第１のシングルモードファイバ１８３０側に戻る。さらに、光カップラ部１８２６によりその一部が第２のシングルモードファイバ１８３１側に移り、第２のシングルモードファイバ１８３１の一端から光検出器（例えばフォトダイオード１８１９）に入射される。なお、光ロータリジョイント１８０３の回転部側は回転駆動装置１８０４のラジアル走査モータ１８０５により回転駆動される。また、ラジアル走査モータ１８０５の回転角度は、エンコーダ部１８０６により検出される。更に、光ロータリジョイント１８０３は、直線駆動装置１８０７を備え、信号処理部１８２３からの指示に基づいて、カテーテル部１０１の挿入方向の動作を規定している。

また、第２のシングルモードファイバ１８３１の光カップラ部１８２６より先端側には、基準光の光路長を微調整する光路長の可変機構１８２５が設けてある。

この光路長の可変機構１８２５は光プローブを交換して使用した場合の個々の光プローブの長さのばらつきを吸収できるように、その長さのバラツキに相当する光路長を変化させる光路長変化手段を備えている。

第２のシングルモードファイバ１８３１およびコリメートレンズ１８２６は、その光軸方向に矢印１８３３で示すように移動自在な１軸ステージ１８３２上に設けられ、光路長変化手段を形成している。

具体的には、１軸ステージ１８３２は光プローブ１８０１を交換した場合に、光プローブの光路長のバラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変化手段を形成する。さらに、１軸ステージ１８３２はオフセットを調整する調整手段としての機能も備えている。例えば、光プローブ１８０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置から干渉する状態に設定することが可能となる。

光路長の可変機構１８２５で光路長が微調整された光は第２のシングルモードファイバ１８３１の途中に設けた光カップラ部１８２６で第１のシングルモードファイバ１８２６側から漏れた光と混合されて、フォトダイオード１８１９にて受光される。

フォトダイオード１８１９にて受光された光は光電変換され、アンプ１８２０により増幅された後、復調器１８２１に入力される。この復調器１８２１では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換器１８２２に入力される。

Ａ／Ｄ変換器１８２２では、干渉光信号を１８０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を１８０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を４０ｋＨｚにした場合に波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。

Ａ／Ｄ変換器１８２２にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部１８２３に入力される。この信号処理部１８２３では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータを生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での断面画像を形成し、所定のフレームレートでＬＣＤモニタ１８２７に出力する。

なお、信号処理部１８２３は位置制御装置１８３４と接続されている。信号処理部１８２３は位置制御装置１８３４を介して１軸ステージ１８３２の位置の制御を行う。また、信号処理部１８２３はモータ制御回路１８２４と接続され、断面画像を形成する際のビデオ同期信号に同期して内部のメモリに該断面画像を格納する。

６．カテーテル部の先端部の構成
カテーテル部１０１の全体構成は、上記第１の実施形態において説明した血管内超音波診断装置のカテーテル部の構成（図４、図５）と同じであるため説明は省略し、カテーテル部１０１の先端部の構成の相違点について、図１９を用いて説明する。

図１９は、本実施形態にかかる光干渉断層診断装置１６００または波長掃引利用の光干渉断層診断装置１８００のカテーテル部１０１の先端部の構成を示す図である。

図１９において、カテーテルシース４０１の管腔内部には、光を照射／受光する光プローブ１９０１が設けられている。光プローブ１９０１は、側方照射のためのプリズムまたはミラー１９０１ｂが設けられている。光プローブ１９０１は、プリズムまたはミラー１９０１ｂとそれを保持するハウジング１９０１ａからなり、プリズムまたはミラー１９０１ｂより体腔内組織にむけて光が照射されるとともに、当該プリズムまたはミラー１９０１ｂにて体腔内からの反射光を受ける。

また、駆動シャフト１９０２の内部には、光ファイバが配され、ハウジング１９０１ａからコネクタ部１６０２または１８０２まで伸びている。

なお、本実施形態における光干渉断層診断装置または波長掃引利用の光干渉断層診断装置においては、事前の生理食塩水の注入（プライミング作業）は必ずしも必要ではないため、カテーテルシース４０１の先端部とガイドワイヤルーメン４０３との境界部に形成されるプライミング用排出口７０５はなくても良い。

７．駆動シャフトコネクタ４０２ｂの構成
図２０（ａ）、（ｂ）は駆動シャフトコネクタ４０２ｂの内部構成を示す断面図である。駆動シャフト１９０２の手元側は、シースハブで外部を覆われており、シースハブはスキャナ／プルバック部１０２と容易に接続させることが可能な構造となっている。なお、図２０（ａ）は、スキャナ／プルバック部１０２が接続されていない状態を、図２０（ｂ）は、スキャナ／プルバック部１０２が接続された状態をそれぞれ示している。

図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動シャフト１９０２とコネクタ２００１とは、先端側接続パイプ２００２及び手元側接続パイプ２００３を介してトルクリミッタ２００４で接合されている。また、コネクタ２００１により光ファイバ２００５はスキャナ／プルバック部１０２と接続される。

更に、トルクリミッタ２００４内部の光ファイバ２００５の一部は溶接接続部２００６（詳細は後述）になっており、一定以上の負荷トルクが加わった場合に、スキャナ／プルバック部１０２から伝達される回転駆動力を遮断させる機構となっている。

なお、トルクリミッタ２００４の構成は、上記第１の実施形態において説明したトルクリミッタ８０４と同じであるため、ここでは説明を省略する。

８．溶接接続部の構成
光ファイバの溶接接続部について図２１〜図２３を用いて説明する。

８．１ 光ファイバの構成
はじめに一般的な光ファイバの構成について説明する。図２１は、一般的なシングルモード光ファイバの構成を示す一部断面図である。光ファイバ２００５は、光を伝送するコア２１０１と、コア２１０１よりも屈折率のやや小さいクラッド２１０２より構成され、入射角が臨界角よりも大きい場合にのみ、光がコア２１０１とクラッド２１０２との境界面で全反射を繰り返し伝送される。また、光ファイバ２００５のクラッド２１０２の外面はジャケット２１０３と呼ばれる樹脂材料で被覆されており、大きな曲率で曲げた場合においても、応力が分散され、光ファイバ２００５が折れたりしないようになっている。

光ファイバ同士は、一般的に通信業界で用いられている光ファイバ溶融接続機を使用して接続することができる。光ファイバ溶融接続機とは、アーク放電により発生した熱で光ファイバを溶融接続させる装置である。

図２２は、光ファイバ溶融接続機にセットする前の光ファイバ端面の前処理状態を示す一部断面図である。光ファイバ端部はあらかじめ、ジャケットストリッパーと呼ばれる専用の装置（図示せず）にてジャケット２１０３が剥離され、クリーバーと呼ばれる専用の装置（図示せず）にてクラッド２１０２の端面が直角にカットされる。

８．２ 光ファイバの溶接接続
図２３（Ａ）〜図２３（Ｃ）は、光ファイバ溶融接続機を用いて光ファイバが溶融接続される様子を示す一部断面図である。

図２３（Ａ）は、光ファイバ溶融接続機に光ファイバをセットした状態の一部断面図である。図２３（Ａ）に示すように、ファイバホルダー２３０２に固定された光ファイバは、光ファイバ溶融接続機の対向する電極２３０１の間に、光ファイバ端部のクラッド２１０２を露出させたそれぞれの光ファイバを電極２３０１と直角方向に対向した状態でセットされる。

図２３（Ｂ）は、光ファイバ溶融接続機の電極間にアーク放電を発生させ、光ファイバを溶融接続している状態を示す断面図である。光ファイバ溶融接続機のスイッチ操作により、それぞれの光ファイバが自動ステージで自動的に調芯され近接した後、電極２３０１よりアーク放電２３０３を行うことで光ファイバ同士を接続させることができる。

図２３（Ｃ）は、光ファイバの溶融接続された後に細径チューブを被覆した状態を示す断面図である。溶融接続部分は、光ファイバの他の部分と比較して耐久性が低いため、細径チューブ２３０５で被覆保護されている。この細径チューブ２３０５は、樹脂材料であることが好ましく、かつ一般的なエポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ＵＶ硬化型接着剤等との接着性が良好な材料であることが好ましい。さらには、内部が透視できる透明もしくは半透明の材料であることが好ましい。好適な実施例では、この細径チューブ２３０５の材料はポリイミドが選定される。細径チューブ２３０５は、手元側もしくは先端側のいずれかでジャケット２１０３と接着剤２３０４にて固定されている。なお、本実施形態においては、手元側で固定（接着）している。

以上のようにして溶接接続部が生成される。

８．３ トルクリミッタ及び溶接接続部の動作
図２４は、駆動シャフト先端部に過負荷が加わった場合においてトルクリミッタ２００４及び光ファイバ２００５が破断した状態を示す一部断面図である。駆動シャフト１９０２の先端部に一定以上の負荷トルクが加わった場合において、スキャナ／プルバック部１０２から駆動シャフト１９０２への回転駆動力が遮断され、同時に光ファイバの溶融接続部が破断する（２４０１）。

以上の説明から明らかなように、本実施形態にかかる波長掃引利用の光干渉断層診断装置によれば、駆動シャフト先端部に過負荷が加わった場合、トルクリミッタと光ファイバの溶接接続部が破断するため、駆動シャフトの回転駆動力を瞬時に遮断させ、プローブの回転を確実に停止させることが可能となる。

［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、血管内超音波診断装置用または光干渉断層診断装置（または波長掃引利用の光干渉断層診断装置）用のカテーテルについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記第１及び第２の実施形態において説明した駆動シャフトコネクタ部の機構を、血管内超音波診断装置及び光干渉断層診断装置（または波長掃引利用の光干渉断層診断装置）を組み合わせたカテーテルの駆動シャフトコネクタ部に適用してもよいことはいうまでもない。この場合、上記のトルクリミッタと、電気伝送線用のトルクリミッタ式コネクタ及び光ファイバケーブル用の溶融接続部とを組み合わせることにより実現される。

血管内超音波診断装置の外観構成を示す図である。 血管内超音波診断装置の機能構成を示す図である。 血管内超音波診断装置の操作パネルの構成を示す図である。 血管内超音波診断装置のカテーテル部の全体構成を示す図である。 カテーテル部において駆動シャフトをカテーテルシースに対して相対的にスライドさせた様子を示す図である。 血管内超音波診断時のカテーテル部の動作を説明するための模式図である。 血管内超音波診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。 駆動シャフトコネクタの内部構成を示す断面図である。 トルクリミッタの詳細を示す図である。 トルクリミッタに形成される溝形状の一実施例を示したトルクリミッタの展開図である。 電気伝送線のトルクリミッタ式コネクタの詳細を示す図である。 電気伝送線のトルクリミッタ式コネクタの詳細を示す図である。 駆動シャフト先端部に過負荷が加わった場合においてトルクリミッタ及びトルクリミッタ式コネクタが破断した状態を示す一部断面図である。 光干渉断層診断の基本原理を示す図である。 光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。 光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。 波長掃引利用の光干渉断層診断装置の基本原理を示す図である。 波長掃引利用の光干渉断層診断装置の機能構成を示す図である。 光干渉断層診断装置または波長掃引利用の光干渉断層診断装置のカテーテル部の先端部の構成を示す図である。 駆動シャフトコネクタの内部構成を示す断面図である。 一般的なシングルモード光ファイバの構成を示す一部断面図である。 光ファイバ溶融接続機にセットする前の光ファイバ端面の前処理状態を示す一部断面図である。 光ファイバ溶融接続機を用いて光ファイバが溶融接続される様子を示す一部断面図である。 駆動シャフト先端部に過負荷が加わった場合においてトルクリミッタ及び光ファイバの溶接接続部が破断した状態を示す一部断面図である。

符号の説明

４０１ カテーテルシース
４０２ コネクタ部
４０２ａ シースコネクタ
４０２ｂ 駆動シャフトコネクタ
４０３ ガイドワイヤルーメン
４２０ イメージングコア
４２１ 超音波振動子ユニット
４２２ 駆動シャフト
７０１ａ ハウジング
７０１ｂ 超音波振動子
８０１ コネクタ
８０２ 先端側接続パイプ
８０３ 手元側接続パイプ
８０４ トルクリミッタ
８０５ 電気伝送線
８０６ 信号電極
８０７ 信号電極
９０１ トルクリミッタ式コネクタ
９０１ａ トルクリミッタ式コネクタの先端側部分
９０１ｂ トルクリミッタ式コネクタの手元側部分
１００１ 台形スロット
１００２ 貫通溝
１００３ 非貫通溝
１００４ 非貫通溝
１１０１ くびれ部分
１１０２ オス端子
１１０３ メス端子
１９０１ 光プローブ
１９０１ａ ハウジング
１９０１ｂ プリズムまたはミラー
１９０２ 駆動シャフト
２００１ コネクタ
２００２ 先端側接続パイプ
２００３ 手元側接続パイプ
２００４ トルクリミッタ
２００５ 光ファイバ
２００６ 溶接接続部
２１０１ コア
２１０２ クラッド
２１０３ ジャケット
２３０４ 接着剤
２３０５ 細径チューブ

Claims (7)

1. 信号の送受信を繰り返すプローブを備え、該プローブを体腔内においてラジアル走査させることで得られた反射信号を用いて該体腔内の断面画像を形成・出力可能な画像診断装置に、該反射信号を送信するカテーテル装置であって、
   前記プローブをラジアル走査させるための回転駆動力を伝達する中空のシャフトと、
   前記シャフト内に配され、前記反射信号を前記画像診断装置に送信するための伝送線と、を備え、
   前記シャフトは、
   長手方向の一部において周方向の肉厚が不均一に形成されたトルクリミッタを介して、前記回転駆動力を受けることを特徴とするカテーテル装置。
2. 前記トルクリミッタは、長手方向の一部において、周方向に断続的な貫通溝が形成された円筒パイプであることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル装置。
3. 前記トルクリミッタは、長手方向の一部において、周方向に断続的または連続的な非貫通溝が形成された円筒パイプであることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル装置。
4. 前記伝送線は電気伝送線であることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル装置。
5. 前記伝送線は、前記トルクリミッタ内において、着脱可能なコネクタにより接続されていることを特徴とする請求項４に記載のカテーテル装置。
6. 前記伝送線は光ファイバケーブルであることを特徴とする請求項１に記載のカテーテル装置。
7. 前記伝送線は、前記トルクリミッタ内において、溶接により接続されていることを特徴とする請求項６に記載のカテーテル装置。

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