JP2008284340A - モータ及びそのモータを備えたｏｃｔ内視鏡プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】OCT内視鏡プローブ先端部の屈曲不可能な箇所を短縮化すると共に、被検体への効率的な光伝送を可能とした、プローブ搭載用のモータ又はギヤードモータを提供する。
【解決手段】ハウジング内に、マグネットの中心にシャフトを備えたロータを回転可能に配置し、更にハウジング内壁にマグネットと間隙を介して対向させて界磁コイルを配置してDCブラシレスモータを形成すると共に、モータの外径を３mm以下に選定し、更に、シャフトの端部を、シャフトの軸方向に対して斜めに切断し、シャフトの斜め形成面を光の反射面として形成する。ギヤードモータの場合は、ギヤヘッドの外径も３mm以下に選定し、前記シャフトの代わりにギヤヘッドの出力軸の端部を、出力軸の軸方向に対して斜めに切断し、その斜め形成面を光の反射面として形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、OCT型式の内視鏡プローブに使用されるモータとそのモータを使用したOCT内視鏡プローブに関する。

近年、診療における画像利用が普及し、被検体の内部情報を無侵襲的、非接触的に計測する技術の重要性がますます高まっている。

従来、生体などの被検体内部の情報の無侵襲的、非接触的な計測は、主としてX線によって行われていたが、このX線の使用は、放射線被爆の問題や生体機能の画像化が困難という問題があり、超音波内視鏡による体腔内組織の観察が行われるようになった。

しかしながら、前記超音波内視鏡は、空間分解能があまり高くなく、形態以外の生理的組成などの情報を知ることが出来なかった。更に前記超音波内視鏡の使用に際しては、水などの媒体が必要であるため、被検体の観察に対しての処置が繁雑であるという問題がある。

このため、最近では、光を用いて被検体内部の情報を可視化するOCT（Optical Coherence
Tomography）に係わる技術が種々提案されており、例えば特許文献１にその先行技術が開
示されている。これはOCT内視鏡プローブを体腔器官に挿入してから、OCT走査を行って、器官管壁の断層像を取得するものである。

ＵＳ２００５／０１４３６６４

断層像観察に必要な光の走査を、簡単な操作でしかも確実に行なうために、図１３に
示す特許文献１では、小径のモータ101をプローブ先端部102に配置したOCT内視鏡プロ
ーブ100が形成されている。更に光ファイバ103と対向するモータ101のシャフト104端
部に、光ファイバ103からの出射光を45度反射させるスキャナー105として、プリズム又
はミラーが固定されている（図１３では、プリズムの実施例を図示している）。特許文献
１では、そのスキャナー105表面で光ファイバ103からの出射光を45度反射させ、前記シ
ャフト104を回転させることによって、光ファイバ103の光軸方向に対して90度の角度に
光路を変更して、被検体内部のOCT走査を行っている。

被検体である患者への苦痛を軽減するため、前記OCT内視鏡プローブの外径寸法は可能な限り小さく形成する必要があると同時に、所望の部位を走査するためにOCT内視鏡プローブはその先端部に近い部分まで屈曲できるほうが望ましい。しかしながら、特許文献１で示されるOCT内視鏡プローブ100の場合、プローブ先端部102に前記スキャナー105が搭載されるため、次のような問題点がある。

第１に、プローブ先端部102の内部空間における前記スキャナー105の占有空間分だけ、プローブ先端部102に屈曲不可能な箇所が発生してしまい、しかもその屈曲不可能な箇所が長大になってしまう。

第２に、モータ101及びスキャナー105共に微小な寸法であるため、モータ101のシャフト104とスキャナー105の取付け精度を高めることが難しく、取付け精度の低下に伴いスキャナー105での反射後の光の光路が所望通りとならず、被検体への効率的な光伝送が出来ない。

第３に、スキャナー105ごとシャフト104を回転させる必要があるため、小径のモータ101ではシャフト104の回転時に過大なトルクが必要となる。このトルクを出力するためにはモータ101を大径化しなければならず、その結果OCT内視鏡プローブ100の大径化を招いてしまう。

第４に、スキャナー105となる光学部品を別途用意する必要があるため、部品点数が多
くなってしまう。

本発明の請求項１に記載のモータは、マグネットと、界磁コイルと、ハウジング及びシャフトを含み、
更に、前記シャフトの端部は、前記シャフトの軸方向に対して斜めに形成され、
前記シャフトの斜め形成面が光の反射面に形成されることを特徴とするモータである。

又、請求項２に記載のギヤードモータは、モータと減速用のギヤヘッドを含み、
前記モータは、マグネットと界磁コイルとハウジング及びシャフトを備え、
前記シャフトの端部にはピニオンが形成されると共に、前記ピニオンを介して前記ギヤ
ヘッドが前記モータに駆動連結され、
更に、前記ギヤヘッドの出力軸の端部は、前記出力軸の軸方向に対して斜めに形成され、
前記出力軸の斜め形成面が光の反射面に形成されることを特徴とするギヤードモータである。

更に請求項３に記載のモータ又はギヤードモータは、反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータである。

又、請求項４に記載のモータ又はギヤードモータは、前記斜め形成面を鏡面研磨することによって、前記反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータである。

又、請求項５に記載のモータ又はギヤードモータは、前記斜め形成面を鏡面研磨し、更に反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記斜め形成面に光の反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータである。

又、請求項６に記載のモータ又はギヤードモータは、前記斜め形成面がガラス質基合金からなり、
前記斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定され
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータである。

又、請求項７に記載のモータ又はギヤードモータは、前記斜め形成面がガラス質基合金からなり、
前記斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定され
更に、反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記斜め形成面に光の反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータである。

又、請求項８に記載のモータは、前記シャフト全体がガラス質基合金からなり、
前記反射面或いは斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１又は３に記載のモータである。

又、請求項９に記載のギヤードモータは、前記出力軸全体がガラス質基合金からなり、
前記反射面或いは斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定されることを特徴とする請求項２又は３に記載のギヤードモータである。

更に、請求項１０に記載のOCT内視鏡プローブは、光ファイバ、及び請求項１乃至９の何れかに記載の前記モータ又は前記ギヤードモータを含み、
前記OCT内視鏡プローブ本体の末端部分に、前記モータ又は前記ギヤードモータが配
置され、
前記反射面が前記光ファイバの端部と対向し、
前記光ファイバの端部から出射された光が、前記反射面で反射して、その光路が変換さ
れることを特徴とするOCT内視鏡プローブである。

又、請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブは、光ファイバ、及び請求項１乃至９の何れかに記載の前記モータ又は前記ギヤードモータを含み、
前記OCT内視鏡プローブ本体の末端部分に、前記モータ又は前記ギヤードモータが配
置され、
前記光ファイバの端部にグレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズが備え
られ、
前記反射面が前記グレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズの端部と対向
し、
前記光ファイバを伝搬し、前記グレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズの端部から出射された光が、前記反射面で反射して、その光路が変換されることを特徴とするOCT内視鏡プローブである。

更に、請求項１２に記載のOCT内視鏡プローブは、前記グレーデッドインデックス光ファイバの長さが、
前記グレーデッドインデックス光ファイバのコア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１、或いは４分の１の奇数倍に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブである。

又、請求項１３に記載のOCT内視鏡プローブは、前記グレーデッドインデックス光ファイバの長さが、
前記グレーデッドインデックス光ファイバのコア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１
から２分の１の間に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブである。

又、請求項１４に記載のOCT内視鏡プローブは、前記GRINレンズの長さが、0.25P（但し、P：GRINレンズのピッチ）、又は前記0.25Pの奇数倍に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブである。

又、請求項１５に記載のOCT内視鏡プローブは、前記GRINレンズの長さが、0.25Pから0.5Pの間（但し、P：GRINレンズのピッチ）に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブである。

本発明に依れば、モータのシャフト端部またはギヤードモータの出力軸端部を光の反射面として形成したため、従来のようにミラー或いはプリズムと云ったスキャナー用光学部品が不要となる。従って、プローブ先端部の内部空間におけるスキャナーの占有空間分を皆無とすることができ、OCT内視鏡プローブ先端部の屈曲不可能な箇所を短縮化することが出来る。更に、部品点数が少なくて済む。

更に、シャフト端部または出力軸端部に直接、光の反射面を形成したため、反射面で反射後の光の光路を所望の通りにすることができ、被検体への効率的な光伝送が可能となる。

更に、シャフトまたは出力軸に前記スキャナー用光学部品と云った別部品が付けられないため、小さなトルクでシャフトまたは出力軸を回転させることが可能となり、モータまたはギヤードモータの大型化を抑制することが出来る。よって、OCT内視鏡プローブ全体の大径化も抑制することが可能となる。

更に、スキャナー用光学部品が除かれることにより、光ファイバのコア軸とモータまたはギヤードモータの軸間における軸ずれ要素を１つ減少させることが可能となる。

又、請求項３、又は４に記載のモータ又はギヤードモータに依れば、シャフト端部または出力軸端部に、反射膜を形成するか、鏡面研磨を施すことで、シャフト端部または出力軸端部での光の反射効率が向上するため、光の伝搬効率も向上する。

又、請求項６、８、又は９に記載のモータ又はギヤードモータに依れば、シャフト又は出力軸全体、或いはシャフト又は出力軸の端部の少なくとも反射面のみをガラス質基合金で構成することにより、結晶粒界が無いガラス質基合金の特性を活かして、前記反射面の表面平滑性を向上させることが可能となる。従ってガラス質基合金は射出成形時の金型転写性や研磨加工時の研磨性が良好であるため表面平滑性に優れ、その結果、製造された反射面での反射効率が向上し、光の伝搬効率も向上する。

又、請求項５、７、８、又は９に記載のモータ又はギヤードモータに依れば、反射膜が成膜される土台となる斜め形成面を、鏡面形成してから反射膜を成膜することにより、反射面での反射効率をより向上させることが可能となる。

又、光ファイバの端部にグレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズを設けることにより、前記光ファイバからの出射光をコリメーション又は収束させてOCT走査が可能なOCT内視鏡プローブを構成することが出来る。従って、本発明のように、スキャナー用光学部品の不要化に伴ってOCT走査時の光の反射面が小さくなっても、反射面に効率よく光を伝搬させることができ、光の反射効率と伝搬効率の低下を抑制することが可能となる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係るモータとOCT内視鏡プローブの実施の形態について、図１〜図７を参照して詳細に説明する。図１は第１の実施形態に係るモータの断面図であり、図２は図１のモータのステータ構造を示す分解斜視図である。更に、図５は図１のモータの側面図であり、図６は図１のモータのシャフト端部の部分拡大図、及び図７は図１のモータを搭載したOCT内視鏡プローブ内部構造の模式図である。

図１よりモータ１は、マグネット２と界磁コイル３とハウジング４及びシャフト５を含んで構成される。更に図２よりモータ１のステータは、ハウジング４、界磁コイル３、引き出し線ガイド６、エンドフランジ７、及びフレキシブル基板８より構成される。

前記ハウジング４の外観は略円筒形状を呈し、一端に切り欠き部24、24が備えられている。前記界磁コイル３には、１本ずつ計３本のタップ線９と中性点となる縒り線12を備える。又、前記引き出し線ガイド６には４箇所の溝部10を備える。エンドフランジ７には軸受11が備えられている（図１参照）。

一方、図１に示すようにハウジング４の内壁には前記界磁コイル３を配置固定すると共
に、前記界磁コイル３の前記タップ線９側に前記引き出し線ガイド６を配置する。更に、マグネット２とその中心を貫通するシャフト５から構成されるロータを、間隙を介して前記界磁コイル３の内部に対向するように挿置すると共に、軸受11、11にて回転可能に保持する。このようにして、マグネット２とシャフト５がハウジング４内に配置される。

界磁コイル３から引き出したタップ線９及び縒り線12は、前記引き出し線ガイド６の溝部10を這わして前記フレキシブル基板８、８に結線される。以上のような構成により、DCブラシレスモータ１が形成され、モータ１全体の外径寸法L（図５参照）は、３mm以下である２mm程度に選定することが可能となる。

このとき、フレキシブル基板８、８の給電ランド13と、タップ線９及び縒り線12とを
半田付けにて結線した箇所、及び前記溝部10を、接着剤等にて固着することにより、直接タップ線９、縒り線12及び各結線箇所に過負荷がかからず断線を防ぐ構造となり、また固定強度も高められる。

フレキシブル基板８、８は折り曲げられて切り欠き部24、24に沿って収納されることで、モータ１の外径からはみ出すことなく、モータ１の外側へと引き出される。

更に本発明に係るモータ１は、図５及び図６に示す通りシャフト５の端部が、シャフト
５の軸方向に対して斜めに切断されることで、シャフト５の端部は、シャフト５の軸方向に対して斜めに形成される。その切断角度θは、モータ１を搭載するOCT内視鏡プローブの要求特性によって所望の角度に設定すれば良い。本実施形態では一例として45度の場合を示す。なお、シャフト５には通常、ステンレス鋼が用いられる。

シャフト５の斜め形成面5aには、反射膜14が成膜されるか（図６(a)参照）、又は鏡面研磨が施されて（図６(b)参照）、光の反射面が形成される。鏡面研磨を行う場合、斜め形成面5aを機械的に研磨することによって鏡面仕上げを行う。又、反射膜14を形成する場合、反射率の高いアルミニウム、ニッケル、金、銀などの金属膜、又は誘電体多層膜を斜め形成面5aの面上に成膜する。成膜方法には、蒸着、スパッタリング、CVD、メッキ、コーティング等を適用すれば良い。

或いは、シャフト５全体をガラス質基合金で構成しても良いし、少なくとも斜め形成面5aのみをガラス質基合金で構成し、このガラス質基合金からなる斜め形成面5aを、シャフト５の端部に接合しても良い。何れにしても反射面或いは斜め形成面5aはガラス質基合金によって構成されるが、反射面或いは斜め形成面5aの表面粗さRyは、0.4μｍ以下、より好ましくは0.1μｍ以下に設定することとする。表面粗さRyを前記範囲内に収めることにより、反射面における光の反射効率低下を防止できる。

ガラス質基合金としては、特にFe，Ni，Cu，Ti，Zrなどの元素の１種以上を主成分とする組成を有するガラス質基合金を用いることが好ましい。

ガラス質基合金で斜め形成面5a又はシャフト５全体を構成する場合、斜め形成面5a又はシャフト５全体は射出成形により製造される。特に反射面となる斜め形成面5aを成形する金型に研磨加工を施し、金型表面粗さRyを0.4μｍ以下、より好ましくは0.1μｍ以下に設定することが、前述のように転写後の反射面における光の反射効率低下防止という点で望ましい。

或いは、上記各技術要素を組み合わせて、例えばシャフト５の斜め形成面5aを鏡面研磨し、更に反射膜14を斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成しても良い。又は、シャフト５全体をガラス質基合金で構成し、シャフト５の斜め形成面5aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14を前記斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成しても良い。又は、斜め形成面5aのみをガラス質基合金で構成し、その斜め形成面5aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14をその斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成しても良い。

以上のように構成されたモータ１が、図７に示すOCT内視鏡プローブ15に搭載される。
OCT内視鏡プローブ15内には、光伝搬路としてシングルモード光ファイバ16が設けられ、更にOCT内視鏡プローブ15本体の末端部分にはモータ１が配置されることで、反射面が光ファイバ16の端部と対向配置される。図示しない光源から出射された光が光ファイバ16のコア内を伝搬し、光ファイバ16端部から前記光が出射される。出射された光は前記反射面で反射して、その光路が90度変換されて器官を照射して結像される。更に、反射面がモータ１の駆動により回転されてOCT走査が行われることで、器官管壁の断層像が得られる。

光ファイバ16の端部には、光ファイバ16から出射した光のコリメーション又は光を収
束させて焦点を結ぶために、グレーデッドインデックス光ファイバ17が備えられる。前記反射面が前記グレーデッドインデックス光ファイバ17の端部と対向配置されることにより、光ファイバ16を伝搬し、グレーデッドインデックス光ファイバ17の端部から出射された光が、前記反射面で反射して、その光路が90度変換されて器官を照射して器官管壁の断層像が得られる。

グレーデッドインデックス光ファイバ17は、クラッド、及び屈折率分布が放物線状の勾配を示すコアとから構成される。更にその長さLgは、前記コリメーション用に適用するときは、コア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１、或いはその奇数倍に相当する長さに設定される。一方、光の収束用として用いる場合には、コア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１から２分の１の間に設定される。

グレーデッドインデックス光ファイバ17を設ける場合は、光ファイバ16の一端にグレーデッドインデックス光ファイバ17を融着接続し、その後、グレーデッドインデックス光ファイバ17を所望のコア長Lgで切断すれば良い。

なお、グレーデッドインデックス光ファイバ17をGRINレンズに置き換えても良い。GRINレンズをコリメーション用に適用するときは、GRINレンズの長さ（前記Lgに相当）は0.25P（但し、P：GRINレンズのピッチ）、又は0.25Pの奇数倍に設定すれば良い。一方、光の収束用として用いる場合には、GRINレンズの長さ（前記Lgに相当）は0.25Pから0.5Pの間に設定すれば良い。

本実施形態では、従来のOCT内視鏡プローブ100で存在していたスキャナー用光学部品（図１３ではプリズム105）を取り除いて、シャフト５端面をOCT走査時の光の反射面としている。従って、スキャナー用光学部品の不要化に伴い、OCT走査時の光の反射面が小さくなる。しかし、グレーデッドインデックス光ファイバ17（又はGRINレンズ）を設けることで、シャフト５端面へと伝搬する光の広がりを抑えて反射面に効率よく光を伝搬させることが出来るので、光の反射効率と伝搬効率の低下を抑制することが可能となる。

以上のように本実施形態に依れば、モータ１のシャフト５端部を光の反射面として形成したため、従来のようにミラー或いはプリズムと云ったスキャナー用光学部品が不要となる。従って、プローブ先端部の内部空間におけるスキャナーの占有空間分を皆無とすることができ、OCT内視鏡プローブ15先端部の屈曲不可能な箇所を短縮化することが出来る。更に、部品点数が少なくて済む。

更に、シャフト５端部に直接、光の反射面を形成したため、反射面での反射後の光の光路を所望の通りにすることができ、被検体への効率的な光伝送が可能となる。

更に、モータ１のシャフト５に前記スキャナー用光学部品と云った別部品が付けられないため、小さなトルクでシャフト５を回転させることが可能となり、モータ１の大型化を抑制することが出来る。よって、OCT内視鏡プローブ15全体の大径化も抑制することが可能となる。

更に、スキャナー用光学部品が除かれることにより、光ファイバ16のコア軸とモータ１の軸間における軸ずれ要素を１つ減少させることが可能となる。

又、シャフト５端部に、反射膜14を形成するか、鏡面研磨を施すことで、シャフト５端部での光の反射効率が向上するため、光の伝搬効率も向上する。

又、ガラス質基合金には結晶粒界が無いことから、シャフト５全体或いはシャフト５の端部の少なくとも反射面のみをガラス質基合金で構成することにより、前記反射面の表面平滑性を向上させることが可能となる。従ってガラス質基合金は射出成形時の金型転写性や研磨加工時の研磨性が良好であるため表面平滑性に優れ、その結果、製造された反射面での反射効率も向上し、光の伝搬効率も向上する。

又、シャフト５の斜め形成面5aを鏡面研磨し、更に反射膜14を斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成するか、シャフト５全体をガラス質基合金で構成し、シャフト５の斜め形成面5aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14を前記斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成するか、或いは、斜め形成面5aのみをガラス質基合金で構成し、その斜め形成面5aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14をその斜め形成面5aに成膜することによって、斜め形成面5aに光の反射面を形成することによって、反射膜14が成膜される土台となる斜め形成面5aを、鏡面形成してから反射膜14を成膜することが可能となる。これにより、反射面での反射効率をより向上させることが可能となる。

なお、本実施形態はその技術的思想に基づいて種々変更可能であり、例えばモータ１の構成を図３と図４に示すような、モータ外径1.5mm程度となる構成に変更しても良い。図３は第１の実施形態の変更例に係るモータ18の断面図であり、図４は図３のモータ18のステータ構造を示す分解斜視図である。なお、モータ18の説明に関しては、モータ１と重複する箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略または簡略化して記述する。モータ18のステータは、ハウジング19、界磁コイル３、引き出し線ガイド20、エンドフランジ21、及びフレキシブル基板22、23より構成される。

前記ハウジング19の外観は略円筒形状を呈し、一端に切り欠き部24、24が備えられている。前記界磁コイル３には、タップ線９を備える。又、前記引き出し線ガイド20には段部25及び３箇所の溝部10を備える。尚、エンドフランジ21は、軸受を兼ねる形状となっており、また、外周面には平面部26、27が備えられている。さらに前記平面部26、27にそれぞれ前記フレキシブル基板22、23が同一構成で配置固定されている。

図３に示すように、前記ハウジング19の内壁には前記界磁コイル３を配置固定すると共に、前記界磁コイル３のタップ線９側に前記引き出し線ガイド20を配置する。更に、マグネット２とその中心を貫通するシャフト５から構成されるロータを、間隙を介して前記界磁コイル３の内部に挿置すると共に、前記ハウジング19の各端部に嵌め込み固定した軸受を兼ねるフランジ28と前記エンドフランジ21とで回転可能に保持する。更に、タップ線９を前記引き出し線ガイド20の溝部10及び段部25により設けられた間隙を這わして引き回し、１本ずつ計３本のタップ線と中性点となる縒り線を形成する。そのタップ線と縒り線を前記フレキシブル基板22、23に半田付けにて結線することにより、界磁コイル３の引き出し線をモータ18の外周面にて結線することが可能となる。

このとき、前記溝部10、段部25を接着剤等にて充填すると共に、フレキシブル基板22、23の給電ランド29と、タップ線及び縒り線とを半田付けにて結線した箇所も接着剤等にて固着することにより、直接タップ線及び各結線箇所に過負荷がかからず断線を防ぐ構造となり、また固定強度も高められる。

本実施形態のモータ１、18は、以上のような給電部構造とすると共に、反射面が形成されたシャフト５端部を、フレキシブル基板８、22、23の引き出し側に突出させているため、OCT内視鏡プローブ15内にモータ１、18を搭載したとき、前記プローブ15内でフレキシブル基板を引き回す際にフレキシブル基板８、22、23を折り曲げずに済む。従って、フレキシブル基板８、22、23の断線を防止することが出来ると共に、折り曲げに伴って発生する折り曲げ部分のR（コーナーR）の発生を解消することが出来る。よって、プローブ15の大径化の抑制と、プローブ15先端部の屈曲不可能な箇所の短縮化が可能となる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係るギヤードモータとOCT内視鏡プローブの実施の形態について、図８〜図１２を参照して詳細に説明する。図８は第２の実施形態に係るギヤードモータの断面図であり、図９は図８中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。更に、図１０はモータのシャフト端部に形成されたピニオンを示すシャフト斜視図であり、図１１はギヤヘッドの出力軸端部の部分拡大図、及び図１２は図８のギヤードモータを搭載したOCT内視鏡プローブ内部構造の模式図である。なお、第１の実施の形態と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略または簡略化して説明する。

図８よりギヤードモータ30は、モータ１とギヤヘッド31を含んで構成される。図中、１がモータ、31はシャフト５に形成されたピニオン32を介してモータ１に駆動連結される減速用ギヤヘッドである。本実施形態において、モータ１の構造は図１又は図３に示す構造とすれば良い（図８では、図１のモータ１を一例として示している）。

図８と図１０より、前記シャフト５の端部には、シャフト５の外径以下の外径を有するピニオン32が一体的に形成されている。通常、ピニオン32はシャフト５そのものにホブ加工などの切削加工や転造加工等を施すことにより形成するが、それ以外の方法、例えば、ピニオンが形成された部材をモータシャフトの先端部に接合するなど、適宜な方法でピニオン32を形成することができる。

シャフト５そのものを切削加工や転造加工してピニオン32を形成する場合には、ステンレス鋼などの丸棒からなるシャフト５用部材をセンタレス加工して外径寸法精度と面粗さを調整した後、その端部に切削加工又は転造加工等によってピニオン32を形成し、次いで、熱処理、バレル研磨処理等の工程を経てピニオン32を備えたシャフト５を仕上げる。なお、ピニオン32の形成位置は必ずしもシャフト５の最先端部でなくても良い。

本実施形態において、ピニオン32の外径をシャフト５の外径以下とするのは、ピニオンを小径化して大きな減速比を得るためである。ピニオン32外径の下限は特に限定しないが、一般には強度的な面からシャフト５の外径の少なくとも80％程度の外径を有することが好ましい。

減速用ギヤヘッド31は、ハウジング33と、前記ピニオン32が駆動連結される減速用ギヤ機構部34と、その出力側（先端側）に配置され、軸受11に回転自在に支持される出力軸35とを備えており、前記ピニオン32は、減速用ギヤ機構部34の初段歯車に噛み合っている。この減速用ギヤヘッド31が有する減速用ギヤ機構部34の構造は任意であり、種々の機構のものが適用できるが、本実施形態では遊星歯車減速機構により構成されている。この遊星歯車減速機構の基本構造は、モータ１側から出力軸35側に向かって順に配置される２組の独立したキャリアユニット36a，36bと、出力軸35の基端部に設けられた１組のキャリアユニット36cを備えている。

前記各キャリアユニット36a，36bは、モータ１側の面に遊星歯車支持用の３本の軸部37が周方向において120°等分の配置関係で突設されるとともに、反モータ１側の面の中央部に太陽歯車38が突設された板状のキャリア39と、前記各軸部37に回転自在に支持された遊星歯車40（周方向において120°等分の配置関係の遊星歯車40）とを備えている。又、キャリアユニット36cは、モータ１側の面に遊星歯車支持用の３本の軸部37cが周方向において120°等分の配置関係で突設されると共に、反モータ１側の面の中央部に出力軸35が基端部に固定（又は基端部に一体的に形成）された板状のキャリア39cと、前記各軸部37cに回転自在に支持された遊星歯車40cとを備えている。又、減速用ギヤ機構部34が配置されたハウジング33の内面には内歯車41が設けられている。

以上のようにキャリアユニット36a〜36cの遊星歯車40，40cは内歯車41に噛み合うとともに、隣り合うキャリアユニット間では、モータ１側のキャリアユニットの太陽歯車38が反モータ１側のキャリアユニットの各３つの遊星歯車40，40cに噛み合い、更に、第１段目のキャリアユニット36aの３つの遊星歯車40にモータシャフト５に形成されたピニオン32が噛み合っている。これによりピニオン32の回転は、３つのキャリアユニット36a〜36cを経て出力軸35に伝えられる。以上のように構成されるギヤヘッド31の外径は1.5〜２mm程度に選定される。従ってギヤードモータ30全体の外径寸法Lgm（図８参照）は、３mm以下である1.5〜２mm程度に設定出来る。

更に本実施形態に係るギヤードモータ30は、図８及び図１１に示す通り出力軸35の端
部が、出力軸35の軸方向に対して斜めに切断されることで、出力軸35の端部は、出力軸35の軸方向に対して斜めに形成される。その切断角度φは、ギヤードモータ30を搭載するOCT内視鏡プローブの要求特性によって所望の角度に設定すれば良い。本実施形態では一例として45度の場合を示す。

出力軸35の斜め形成面35aには、反射膜14が成膜されるか（図１１(a)参照）、又は鏡面研磨が施されて（図１１(b)参照）、光の反射面が形成される。鏡面研磨を行う場合、斜め形成面35aを機械的に研磨することによって鏡面仕上げを行う。又、反射膜14を形成する場合、反射率の高いアルミニウム、ニッケル、金、銀などの金属膜、又は誘電体多層膜を斜め形成面35aの面上に成膜する。成膜方法には、蒸着、スパッタリング、CVD、メッキ、コーティング等を適用すれば良い。

或いは、出力軸35全体をガラス質基合金で構成しても良いし、少なくとも斜め形成面35aのみをガラス質基合金で構成し、このガラス質基合金からなる斜め形成面35aを、出力軸35の端部に接合しても良い。何れにしても反射面或いは斜め形成面35aはガラス質基合金によって構成されるが、その反射面或いは斜め形成面35aの表面粗さRyは、0.4μｍ以下、より好ましくは0.1μｍ以下に設定することとする。表面粗さRyを前記範囲内に収めることにより、反射面における光の反射効率低下を防止できる。

ガラス質基合金としては、特にFe，Ni，Cu，Ti，Zrなどの元素の１種以上を主成分とする組成を有するガラス質基合金を用いることが好ましい。

ガラス質基合金で斜め形成面35a又は出力軸35全体を構成する場合、斜め形成面35a又は出力軸35全体は射出成形により製造される。特に反射面となる斜め形成面35aを成形する金型に研磨加工を施し、金型表面粗さRyを0.4μｍ以下、より好ましくは0.1μｍ以下に設定することが、前述のように転写後の反射面における光の反射効率低下防止という点で望ましい。

或いは、上記各技術要素を組み合わせて、例えば出力軸35の斜め形成面35aを鏡面研磨し、更に反射膜14を斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成しても良い。又は、出力軸35全体をガラス質基合金で構成し、出力軸35の斜め形成面35aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14を前記斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成しても良い。又は、斜め形成面35aのみをガラス質基合金で構成し、その斜め形成面35aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14をその斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成しても良い。

以上のように構成されたギヤードモータ30が、図１２に示すOCT内視鏡プローブ15に
搭載される。OCT内視鏡プローブ15本体の末端部分にギヤードモータ30が配置されることで、前記反射面が、光ファイバ16に備えられたグレーデッドインデックス光ファイバ17（又はGRINレンズ）の端部と対向配置される。図示しない光源から出射された光が光ファイバ16のコア内を伝搬し、光ファイバ16端部から前記光が出射される。出射された光は前記反射面で反射して、その光路が90度変換されて器官を照射して結像される。更に、反射面がモータ１の駆動により回転されてOCT走査が行われることで器官管壁の断層像が得られる。

以上のように本実施形態に依れば、ギヤードモータ30の出力軸35端部を、光の反射面として形成したため、従来のようにミラー或いはプリズムと云ったスキャナー用光学部品が不要となる。従って、プローブ先端部の内部空間におけるスキャナーの占有空間分を皆無とすることができ、OCT内視鏡プローブ15先端部の屈曲不可能な箇所を短縮化することが可能となる。更に、部品点数が少なくて済む。

更に、出力軸35端部に直接、光の反射面を形成したため、反射面での反射後の光の光路を所望の通りにすることができ、被検体への効率的な光伝送が出来る。

更に、出力軸35に前記スキャナー用光学部品と云った別部品が付けられないため、小さなトルクで出力軸35を回転させることが可能となり、ギヤードモータ30の大型化を抑制することが出来る。よって、OCT内視鏡プローブ15全体の大径化も抑制することが可能となる。

又、出力軸35端部に、反射膜14を形成するか、鏡面研磨を施すことで、出力軸35端部での光の反射効率が向上するため、光の伝搬効率も向上する。

更に、スキャナー用光学部品が除かれることにより、光ファイバ16のコア軸とギヤードモータ30の軸間における軸ずれ要素を１つ減少させることが可能となる。

本実施形態では、従来のOCT内視鏡プローブ100で存在していたスキャナー用光学部品（図１３ではプリズム105）を取り除いて、出力軸35端面をOCT走査時の光の反射面としている。従って、スキャナー用光学部品の不要化に伴い、OCT走査時の光の反射面が小さくなる。しかし、グレーデッドインデックス光ファイバ17（又はGRINレンズ）を設けることで、出力軸35端面へと伝搬する光の広がりを抑えて反射面に効率よく光を伝搬させることが出来るので、光の反射効率と伝搬効率の低下を抑制することが可能となる。

又、ガラス質基合金には結晶粒界が無いことから、出力軸35全体或いは出力軸35の端部の少なくとも反射面のみをガラス質基合金で構成することにより、前記反射面の表面平滑性を向上させることが可能となる。従ってガラス質基合金は射出成形時の金型転写性や研磨加工時の研磨性が良好であるため表面平滑性に優れ、その結果、製造された反射面での反射効率も向上し、光の伝搬効率も向上する。

又、出力軸35の斜め形成面35aを鏡面研磨し、更に反射膜14を斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成するか、出力軸35全体をガラス質基合金で構成し、出力軸35の斜め形成面35aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14を前記斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成するか、或いは、斜め形成面35aのみをガラス質基合金で構成し、その斜め形成面35aの表面粗さRyを、0.4μｍ以下に設定した上で、更に、反射膜14をその斜め形成面35aに成膜することによって、斜め形成面35aに光の反射面を形成することによって、反射膜14が成膜される土台となる斜め形成面35aを、鏡面形成してから反射膜14を成膜することが可能となる。これにより、反射面での反射効率をより向上させることが可能となる。

なお、本実施形態のギヤードモータ30は、ハウジング33にフレキシブル基板収納溝42、42を形成すると共にフレキシブル基板収納溝42、42内にフレキシブル基板８、８を収納し、更に、反射面が形成された出力軸35端部を、フレキシブル基板８、８の引き出し側に突出させているため、OCT内視鏡プローブ15内にギヤードモータ30を搭載したとき、前記プローブ15内でフレキシブル基板８、８を引き回す際にフレキシブル基板８、８を折り曲げずに済む。従って、フレキシブル基板８、８の断線を防止することが出来ると共に、折り曲げに伴って発生する折り曲げ部分のR（コーナーR）の発生を解消することが出来る。よって、プローブ15の大径化の抑制と、プローブ15先端部の屈曲不可能な箇所の短縮化が可能となる。

本発明のモータ及びギヤードモータは、医療分野における内視鏡プローブ、特にOCT型式として使用される内視鏡プローブに適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係るモータの断面図。 図１のモータのステータ構造を示す分解斜視図。 第１の実施形態の変更例に係るモータの断面図。 図３のモータのステータ構造を示す分解斜視図。 図１のモータの側面図。 (a) 図１のモータのシャフト端部の部分拡大図であり、斜め形成面に反射膜を成膜したシャフト端部を表す部分拡大図。 (b) 図１のモータのシャフト端部の部分拡大図であり、斜め形成面を鏡面研磨したシャフト端部を表す部分拡大図。 図１のモータを搭載したOCT内視鏡プローブ内部構造の模式図。 第２の実施形態に係るギヤードモータの断面図。 図８中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図８のモータシャフト端部に形成されたピニオンを示すシャフト斜視図。 (a) 図８のギヤードモータの出力軸端部の部分拡大図であり、斜め形成面に反射膜を成膜した出力軸端部を表す部分拡大図。 (b) 図８のギヤードモータの出力軸端部の部分拡大図であり、斜め形成面を鏡面加工した出力軸端部を表す部分拡大図。 図８のギヤードモータを搭載したOCT内視鏡プローブ内部構造模式図。 モータを搭載した従来のOCT内視鏡プローブ内部構造模式図。

符号の説明

１、18 モータ
２ マグネット
３ 界磁コイル
４、19 （モータ）ハウジング
５ シャフト
６、20 引き出し線ガイド
７、21 エンドフランジ
８、22、23 フレキシブル基板
９ タップ線
10 溝部
11 軸受
12 縒り線
13、29 給電ランド
14 反射膜
15 OCT内視鏡プローブ
16 シングルモード光ファイバ
17 グレーデッドインデックス光ファイバ
24 切り欠き部
25 段部
26、27 平面部
28 フランジ
30 ギヤードモータ
31 ギヤヘッド
32 ピニオン
33 （ギヤヘッド）ハウジング
34 減速用ギヤ機構部
35 出力軸
36a、36b、36c キャリアユニット
37 、37c 軸部
38 太陽歯車
39 、39c キャリア
40 、40c 遊星歯車
41 内歯車
42 フレキシブル基板収納溝

Claims (15)

1. モータは、マグネットと、界磁コイルと、ハウジング及びシャフトを含み、
   更に、前記シャフトの端部は、前記シャフトの軸方向に対して斜めに形成され、
   前記シャフトの斜め形成面が光の反射面に形成されることを特徴とするモータ。
2. ギヤードモータは、モータと減速用のギヤヘッドを含み、
   前記モータは、マグネットと界磁コイルとハウジング及びシャフトを備え、
   前記シャフトの端部にはピニオンが形成されると共に、前記ピニオンを介して前記ギヤ
   ヘッドが前記モータに駆動連結され、
   更に、前記ギヤヘッドの出力軸の端部は、前記出力軸の軸方向に対して斜めに形成され、
   前記出力軸の斜め形成面が光の反射面に形成されることを特徴とするギヤードモータ。
3. 反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータ。
4. 前記斜め形成面を鏡面研磨することによって、前記反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータ。
5. 前記斜め形成面を鏡面研磨し、更に反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記斜め形成面に光の反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータ。
6. 前記斜め形成面がガラス質基合金からなり、
   前記斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定され
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータ。
7. 前記斜め形成面がガラス質基合金からなり、
   前記斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定され
   更に、反射膜を前記斜め形成面に成膜することによって、前記斜め形成面に光の反射面が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ又はギヤードモータ。
8. 前記シャフト全体がガラス質基合金からなり、
   前記反射面或いは斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１又は３に記載のモータ。
9. 前記出力軸全体がガラス質基合金からなり、
   前記反射面或いは斜め形成面の表面粗さRyが、0.4μｍ以下に設定され
   ることを特徴とする請求項２又は３に記載のギヤードモータ。
10. OCT内視鏡プローブは、光ファイバ、及び請求項１乃至９の何れかに記載の前記モータ又は前記ギヤードモータを含み、
    前記OCT内視鏡プローブ本体の末端部分に、前記モータ又は前記ギヤードモータが配
    置され、
    前記反射面が前記光ファイバの端部と対向し、
    前記光ファイバの端部から出射された光が、前記反射面で反射して、その光路が変換さ
    れることを特徴とするOCT内視鏡プローブ。
11. OCT内視鏡プローブは、光ファイバ、及び請求項１乃至９の何れかに記載の前記モータ又は前記ギヤードモータを含み、
    前記OCT内視鏡プローブ本体の末端部分に、前記モータ又は前記ギヤードモータが配
    置され、
    前記光ファイバの端部にグレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズが備え
    られ、
    前記反射面が前記グレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズの端部と対向
    し、
    前記光ファイバを伝搬し、前記グレーデッドインデックス光ファイバ又はGRINレンズの端部から出射された光が、前記反射面で反射して、その光路が変換されることを特徴とするOCT内視鏡プローブ。
12. 前記グレーデッドインデックス光ファイバの長さは、
    前記グレーデッドインデックス光ファイバのコア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１、或いは４分の１の奇数倍に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブ。
13. 前記グレーデッドインデックス光ファイバの長さは、
    前記グレーデッドインデックス光ファイバのコア内を伝搬する光の蛇行周期の４分の１
    から２分の１の間に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブ。
14. 前記GRINレンズの長さが、0.25P（但し、P：GRINレンズのピッチ）、又は前記0.25Pの
    奇数倍に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブ。
15. 前記GRINレンズの長さが、0.25Pから0.5Pの間（但し、P：GRINレンズのピッチ）に設定されることを特徴とする請求項１１に記載のOCT内視鏡プローブ。
    

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