JP2015097569A - 光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法 - Google Patents

光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法 Download PDF

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充遥 平野
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Abstract

【課題】光ファイバとレンズドファイバとの境界部分において生じる反射光を低減することができるＯＣＴ用光プローブ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ＯＣＴ用光プローブ１０Ａは、照射光及び反射散乱光を伝送する光ファイバ２２と、光ファイバ２２の端面２２ｄに融着され、照射光をコリメートしつつ生体内に向けて出射するとともに反射散乱光を集光して光ファイバ２２の端面２２ｄへ導くレンズドファイバ１１とを備える。レンズドファイバ１１のコア領域には屈折率調整材料が添加されており、光ファイバ２２の端部２２Ｂに該屈折率調整材料が拡散している。
【選択図】図２

Description

本発明は、光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法に関するものである。
非特許文献１には、光ファイバの融着接続機が記載されている。２本の光ファイバは、各一端が互いに突き合わされ、加熱されることによって融着し、互いに接続される。また、非特許文献２には、光干渉断層撮像（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ）の感度について記載されている。
特表２００３−５１５７５８号公報 特許第３３５５５７５号公報 特開平４−１１８６０７号公報
「FITEL（登録商標） Fusion Splicers & Tools Catalog」、古河電工、Volume 4、２０１０年９月 Michael A. Choma, "Sensitivity advantage of swept source and Fourierdomain optical coherence tomography", OPTICS EXPRESS, Vol. 11, No. 18, pp.2183-2189,8 September 2003
ＯＣＴは、物体内部に照射される光と物体内部からの反射散乱光とを干渉させることにより断層イメージを得る技術である。この技術を応用して、管腔形状を有する生体対象物の内腔にカテーテルを挿入し、カテーテルの先端に設けられた光プローブから光を照射して生体対象物の断層イメージを得ることができる。光プローブは、照射光及び反射散乱光を伝送する光ファイバと、該光ファイバの一端に融着されたレンズドファイバとを有する。
このようなＯＣＴ装置では、生体対象物からの微弱な反射散乱光を精度良く検出する必要がある。しかし、光プローブにおける光ファイバとレンズドファイバとの融着部分において照射光の一部が反射し、その反射光がノイズとして反射散乱光に混入してしまうことがある。このような反射光は、微弱な反射散乱光を高精度で検出する際の妨げとなる。
例えば非特許文献１に記載されたような融着接続機を用いて同種の光ファイバ同士を接続させる場合であっても、その境界部分において、入射光に対して−６０ｄＢないし−７０ｄＢの光強度を有する反射光が発生する。ＯＣＴ装置の光プローブでは、開口数やコア屈折率が全く異なる光ファイバとレンズドファイバとを接続させるので、その境界部分において生じる反射光は格段に大きなものとなる。例えば非特許文献２に記載されているＯＣＴ装置では、反射散乱光を１００ｄＢ以上といった高い感度で検出しているが、そのような高い感度では上記の境界部分からの反射光も検出せざるを得ない。
本発明は、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分において生じる反射光を低減することができる光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明による光干渉断層撮像用光プローブは、（１）光干渉断層撮像用の光プローブであって、照射光及び反射散乱光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に融着され、照射光をコリメートしつつ測定対象物に向けて出射するとともに該測定対象物からの反射散乱光を集光して光ファイバの一端へ導くレンズドファイバとを備え、レンズドファイバのコア領域には屈折率を調整するための材料が添加されており、光ファイバの一端を含む端部に材料が拡散している。
本発明による光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法によれば、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分において生じる反射光を低減することができる。
図１は、第１実施形態に係るＯＣＴ用光プローブを備えるＯＣＴ装置の構成を示す図である。 図２は、第１実施形態の光プローブの構成を示す図である。 図３は、光ファイバ及びレンズドファイバの屈折率分布の典型例を示すグラフである。 図４（ａ）は、光ファイバの端部とレンズドファイバとの境界付近の構造を概略的に示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示された光ファイバの端部とレンズドファイバとの光軸に沿った屈折率分布を示すグラフである。 図５は、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分における反射光を計測した結果を示す図である。 図６は、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分における反射光を計測した結果を示す図である。 図７は、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分における反射光を計測した結果を示す図である。 図８は、比較のため、光ファイバとレンズドファイバとを融着していない状態で、光ファイバ端面からの反射光を計測した結果を示す図である。 図９は、ＯＣＴ計測画像を示す図である。 図１０は、ＯＣＴ計測画像を示す図である。 図１１は、ＯＣＴ計測画像を示す図である。 図１２は、屈折率差低減処理を行った場合の反射光強度の計測結果を示すグラフである。 図１３は、屈折率差低減処理を行わなかった場合の反射光強度の計測結果を示すグラフである。 図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、図１２のグラフＧ１１〜Ｇ１３にそれぞれ対応するＯＣＴ計測画像である。 図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、図１３のグラフＧ２１〜Ｇ２３にそれぞれ対応するＯＣＴ計測画像である。 図１６は、光プローブの製造工程のうち、光ファイバとレンズドファイバとを融着接続する工程を示す図である。
［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。本願発明は、（１）光干渉断層撮像用の光プローブであって、照射光及び反射散乱光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に融着され、照射光をコリメートしつつ測定対象物に向けて出射するとともに該測定対象物からの反射散乱光を集光して光ファイバの一端へ導くレンズドファイバとを備え、レンズドファイバのコア領域には屈折率を調整するための材料が添加されており、光ファイバの一端を含む端部に材料が拡散している。この光干渉断層撮像用光プローブでは、レンズドファイバのコア領域に添加された屈折率調整のための材料が、光ファイバの端部に拡散している。このような拡散は、例えば光ファイバとレンズドファイバとを融着する際の温度や時間が制御されることによって、好適に実現される。そして、このような拡散により、光ファイバの端部には、屈折率の傾斜分布すなわちレンズドファイバに近づくに従って光ファイバ側のコア領域の屈折率がレンズドファイバのコア領域の屈折率に近づくような分布が生じる。従って、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分における屈折率差が低減され、該境界部分において生じる反射光が効果的に低減される。
（２）上記の光干渉断層撮像用光プローブにおいて、光ファイバの他端において測定される、光ファイバの一端とレンズドファイバとの境界部分において反射した光の波長ごとの強度は、光ファイバの一端が空気に接している場合のフレネル反射強度を基準として−６０ｄＢ／ｎｍ未満であることが好ましく、−７０ｄＢ／ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分において生じる反射光による、反射散乱光の検出結果への影響をより効果的に抑え、高精度のＯＣＴ計測を実現することができる。
（３）また、境界部分において反射した光の強度は、フレネル反射強度を基準として−８０ｄＢ／ｎｍ以下であることが更に好ましい。これにより、更に高精度のＯＣＴ計測を実現することができる。
（４）上記の光干渉断層撮像用光プローブにおいて、光ファイバのコア領域の屈折率は、レンズドファイバからの距離が短くなるに従ってレンズドファイバのコア領域の屈折率に次第に近づいていることが好ましい。これにより、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分において生じる反射光をより効果的に低減することができる。
（５）また、本願発明は、上述した光干渉断層撮像用光プローブの製造方法であって、光ファイバの一端とレンズドファイバとを相互に融着し、その際の熱により、レンズドファイバのコア領域に含まれる材料を光ファイバの端部に拡散させる工程を備え、該工程の際、光ファイバの一端とレンズドファイバとの境界部分において反射した光の強度を光ファイバの他端において測定しながら、光ファイバの一端とレンズドファイバとを相互に融着する。これにより、光ファイバとレンズドファイバとの境界部分における反射光の強度が所望の強度まで低下するように融着の際の温度や時間を調整することができ、該境界部分において生じる反射光をより効果的に低減することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るＯＣＴ用光プローブ及びその製造方法の具体例を、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。
（第１実施形態）
図１は、一実施形態に係るＯＣＴ用光プローブを備えるＯＣＴ装置の構成を示す図である。ＯＣＴ装置１は、カテーテル２０と検出部３０とを備え、生体対象物３の断層イメージを得る装置である。カテーテル２０は、長手方向における一方の端部２０Ａ及び他方の端部２０Ｂを備える。端部２０Ａは、コネクタ２１を有する。カテーテル２０は、コネクタ２１を介して、検出部３０に光学的に接続される。端部２０Ｂは、ＯＣＴ用光プローブ（以下、単に光プローブという）１０Ａを有する。
カテーテル２０は、光ファイバ２２、回転力伝達部材（トルクワイヤ）２３および外装部材２４を有する。回転力伝達部材２３は、筒状を呈しており、光ファイバ２２を中空部に内包するとともに、コネクタ２１から伝達される回転力を端部２０Ｂへ伝える。外装部材２４は、筒状を呈しており、光ファイバ２２および回転力伝達部材２３を包囲する。外装部材２４は、カテーテル２０の最外部を構成しており、回転せず常に静止している。光ファイバ２２は、例えばシングルモード光ファイバによって構成され、高屈折率のコア領域および低屈折率のクラッドからなるガラス製線状体と、このガラス製線状体を覆う樹脂被覆とを含んで構成される。コネクタ２１とは反対側の光ファイバ２２の一端には、レンズドファイバ１１が取り付けられている。
検出部３０は、光源３１、２×２光カプラ３２、光検出器３３、光端末３４、反射鏡３５、分析部３６、および出力ポート３７を有する。また、検出部３０は、導波路３０１〜３０４を有する。導波路３０１は、光源３１と２×２光カプラ３２とを互いに光学的に結合する。導波路３０２は、２×２光カプラ３２と光検出器３３とを互いに光学的に結合する。導波路３０３は、２×２光カプラ３２とコネクタ２１とを互いに光学的に結合する。導波路３０４は、２×２光カプラ３２と光端末３４とを互いに光学的に結合する。光検出器３３と分析部３６とは信号配線３０５によって互いに電気的に接続され、分析部３６と出力ポート３７とは信号配線３０６によって互いに電気的に接続される。
光源３１は、低コヒーレンス光Ｌ１を発生する。低コヒーレンス光Ｌ１は、導波路３０１を導波後、２×２光カプラ３２によって、照射光Ｌ２および参照光Ｌ３に分岐される。照射光Ｌ２は、導波路３０３を導波後、コネクタ２１を介して、カテーテル２０内の光ファイバ２２の他端に入射する。照射光Ｌ２は、光ファイバ２２の一端から出射した後、レンズドファイバ１１の先端に形成された斜面によって偏向され、例えば血管などの生体対象物３に照射される。生体対象物３では、照射光Ｌ２が反射及び散乱されて反射散乱光Ｌ４が生じる。反射散乱光Ｌ４は、レンズドファイバ１１を経て、照射光Ｌ２と逆方向に光ファイバ２２を導波する。反射散乱光Ｌ４は、コネクタ２１を介して導波路３０３に入射した後、２×２光カプラ３２に導入される。反射散乱光Ｌ４は、２×２光カプラ３２から導波路３０２へ導かれ、光検出器３３に導入される。一方、参照光Ｌ３は、導波路３０４を導波した後、光端末３４から出射され、反射鏡３５において反射され、折返参照光Ｌ５となる。折返参照光Ｌ５は、光端末３４および導波路３０４を経て、２×２光カプラ３２に導入される。そして、２×２光カプラ３２において反射散乱光Ｌ４と折返参照光Ｌ５とが互いに干渉し、干渉光Ｌ６が生じる。干渉光Ｌ６は、２×２光カプラ３２から導波路３０２に導かれ、光検出器３３に導入される。
光検出器３３は、干渉光Ｌ６の波長毎の光強度（スペクトル）を検出する。干渉光Ｌ６のスペクトルに関する検出信号は、信号配線３０５を介して分析部３６に入力される。分析部３６は、干渉光Ｌ６のスペクトルを解析し、生体対象物３の内部の各点における反射効率の分布を計算する。分析部３６は、その計算結果に基づいて、生体対象物３の断層イメージを求め、その断層イメージに関する画像信号を出力する。画像信号は、出力ポート３７からＯＣＴ装置１の外部へ出力される。
図２は、本実施形態の光プローブ１０Ａの構成を示す図である。光プローブ１０Ａは、カテーテル２０の端部２０Ｂの一部を構成しており、外装部材２４に収容されている。光プローブ１０Ａは、光ファイバ２２の光軸Ａに沿う方向における光ファイバ２２の一方の端面２２ｄを含む光ファイバ２２の端部２２Ｂを備える。光ファイバ２２の端部２２Ｂは、回転力伝達部材２３の中空部に内包され、回転力伝達部材２３に接着固定される。回転力伝達部材２３と外装部材２４との間は、緩衝流体２５が充填されたり、空気であったりすることができる。緩衝流体２５としては、例えば、生理食塩水やマッチングオイルなどが用いられる。
また、光プローブ１０Ａは、レンズドファイバ１１及びキャップ部材１２を備える。レンズドファイバ１１は、光軸Ａに垂直な面内においてグレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズとしての屈折率分布を有するように内部の屈折率が調整されている。レンズドファイバ１１は、光軸Ａに沿う方向に並ぶ接続面１１ａ及び偏向面１１ｂを有する。偏向面１１ｂは、光軸Ａに沿う方向に対して或る傾きを成している。レンズドファイバ１１は、接続面１１ａを介して光ファイバ２２の端面２２ｄと融着接続されており、端面２２ｄから出射される照射光Ｌ２をコリメートしたのち、偏向面１１ｂによって側方（すなわち光軸Ａと交差する方向）へ偏向する。また、生体対象物３の内部から戻った反射散乱光Ｌ４を、偏向面１１ｂによって光ファイバ２２の端面２２ｄへ偏向し、集光して端面２２ｄに導く。このようなレンズドファイバ１１によって、照射光Ｌ２を小スポット化し、生体対象物３の微細領域の断層イメージを得ることができる。なお、レンズドファイバ１１の偏向面１１ｂには、低屈折率媒体１４が隣接している。低屈折率媒体１４の屈折率は、レンズドファイバ１１の偏向面１１ｂを含む端部１１Ｂの屈折率よりも低い。これにより、偏向面１１ｂは全反射面となっている。低屈折率媒体１４としては、例えば空気が好適である。
偏向面１１ｂの法線と光軸Ａとの成す角は、例えば４５°を超え５５°以下である。これらの成す角が４５°でないことにより、照射光Ｌ２が、外装部材２４等に対して垂直に入射することを回避し、外装部材２４等からの反射光が生体対象物３からの反射散乱光Ｌ４に混入することを防止できる。また、これらの成す角が５５°以下であることにより、照射光Ｌ２が外装部材２４等を十分に透過し、反射散乱光Ｌ４の強度の低下を防ぐことができる。
キャップ部材１２は、緩衝流体２５などの液体がレンズドファイバ１１の偏向面１１ｂに触れないように、偏向面１１ｂ及び低屈折率媒体１４を密閉的に包囲する。なお、本実施形態のキャップ部材１２は、回転力伝達部材２３の中空部まで延びている。また、キャップ部材１２は、レンズドファイバ１１によって偏向された照射光Ｌ２を透過させ、且つ、生体対象物３から戻ってきた反射散乱光Ｌ４を透過させる材料、すなわち照射光Ｌ２及び反射散乱光Ｌ４の波長に対して透明な材料によって構成されている。但し、照射光Ｌ２及び反射散乱光Ｌ４がキャップ部材１２とレンズドファイバ１１との境界を通過する際に、屈折率の相違に基づくフレネル反射による損失が抑制されるように、キャップ部材１２とレンズドファイバ１１との屈折率差は小さいことが好ましい。なお、キャップ部材１２の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが好適である。
図３は、光ファイバ２２及びレンズドファイバ１１の屈折率分布の典型例を示すグラフである。図３（ａ）は光ファイバ２２の屈折率分布を示しており、図３（ｂ）はレンズドファイバ１１の屈折率分布を示している。これらの図において、縦軸は屈折率を示し、横軸は光軸Ａに垂直な平面内での位置を示している。
光ファイバ２２がシングルモードファイバである場合、図３（ａ）に示されるように、光ファイバ２２の屈折率は、光軸Ａを含むコア領域でｎ１であり、コア領域の周囲のクラッド領域でｎ２（但し、ｎ１＞ｎ２）である。コア領域の屈折率ｎ１は、ｎ２よりも例えば０．４％大きい値である。また、図３（ｂ）に示されるように、レンズドファイバ１１の屈折率は、光軸Ａを含むコア領域でｎ３であり、コア領域の周囲のクラッド領域でｎ４（但し、ｎ３＞ｎ４、ｎ２＝ｎ４）である。コリメートの設計により、クラッド領域のないレンズドファイバを用いることがあるが、ｎ３がｎ４よりも２．４％程度大きいレンズドファイバを用いることが多い。従って、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とをそのまま接続すれば、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における屈折率差は２％となる。このような大きな屈折率差は、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における照射光Ｌ２の過度な反射の要因となる。なお、屈折率ｎ１の媒体と屈折率ｎ３の媒体との境界面では、一般には次の式（１）で表される反射Ｒが生じる。
Ｒ＝｛（ｎ３−ｎ１）／（ｎ３＋ｎ１）｝２ ・・・（１）
例えば、（ｎ３−ｎ１）が２％である場合、何らの対策も施さずにそのまま接続するとＲ＝−４０ｄＢとなり、極めて大きな反射光が発生する可能性がある。従って、本実施形態では以下に説明するような工夫が施されている。
図４（ａ）は、本実施形態における光ファイバ２２の端部２２Ｂとレンズドファイバ１１との境界付近の構造を概略的に示す図であって、光軸Ａに沿った断面を示している。前述したように、光ファイバ２２はコア領域２２ａ及びクラッド領域２２ｂを有しており、レンズドファイバ１１はコア領域１１ｃ及びクラッド領域１１ｄを有している。また、コア領域１１ｃの屈折率ｎ３はコア領域２２ａの屈折率ｎ１よりも大きく、コア領域１１ｃの直径はコア領域２２ａの直径よりも大きい。
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示された光ファイバ２２の端部２２Ｂとレンズドファイバ１１との光軸Ａに沿った屈折率分布を示すグラフである。図４（ｂ）において、横軸は光軸Ａに沿った方向の位置を示し、縦軸は屈折率を示している。図４（ｂ）に示されるとおり、本実施形態では、光ファイバ２２の端部２２Ｂのコア領域２２ａの屈折率が、レンズドファイバ１１からの距離が短くなるに従って、レンズドファイバ１１のコア領域１１ｃの屈折率ｎ３に次第に近づいている。具体的には、光軸Ａに沿った方向における或る位置から端面２２ｄに向けてコア領域２２ａの屈折率が単調増加しており、端面２２ｄすなわち光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分におけるコア領域２２ａの屈折率はｎ５（＞ｎ１）となっている。これにより、光ファイバ２２のコア領域２２ａとレンズドファイバ１１のコア領域との境界部分における屈折率差が低減され、該境界部分において生じる反射光が効果的に低減される。この屈折率ｎ５と、コア領域１１ｃの屈折率ｎ３との差は、極めて小さな値であることが好ましい。これにより、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分において生じる反射光をより効果的に低減することができる。
レンズドファイバ１１のコア領域１１ｃには、屈折率を調整するための材料（例えばＧｅ）が添加されている。上記の屈折率分布は、この屈折率調整材料が光ファイバ２２の端部２２Ｂに拡散したことにより生じたものである。なお、この拡散によって、光ファイバ２２の端部２２Ｂにおけるコア領域２２ａの直径もまた、レンズドファイバ１１からの距離が短くなるに従って次第に拡がる（図中のコア領域２２ｅ）。これにより、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射散乱光Ｌ４の伝搬損失をも低減することができる。
以上に説明した本実施形態の光プローブ１０Ａによって得られる効果は次の通りである。この光プローブ１０Ａでは、レンズドファイバ１１のコア領域１１ｃに添加された屈折率調整のための材料（Ｇｅ）が、光ファイバ２２の端部２２Ｂに拡散している。このような拡散は、例えば光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを融着する際の温度や時間が制御されることによって、好適に実現される。そして、このような拡散により、光ファイバ２２の端部２２Ｂには、屈折率の傾斜分布、すなわちレンズドファイバ１１に近づくに従って光ファイバ２２側のコア領域２２ａの屈折率がレンズドファイバ１１のコア領域１１ｃの屈折率に近づくような分布が生じる。従って、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における屈折率差が低減され、該境界部分において生じる反射光が効果的に低減される。
また、本実施形態において、光ファイバ２２の他端において測定される、光ファイバ２２の一端（端面２２ｄ）とレンズドファイバ１１との境界部分において反射した光の強度は、後述する実施例に示されるように、光ファイバ２２の端面２２ｄが空気に接している場合のフレネル反射強度を基準として、−７０ｄＢ／ｎｍ以下であることができ、或いは−８０ｄＢ／ｎｍ以下であることができる。これにより、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分において生じる反射光による、反射散乱光Ｌ４の検出結果への影響をより効果的に抑え、高精度のＯＣＴ計測を実現することができる。
（実施例）
図５〜図７は、本実施形態の光プローブ１０Ａの光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光を計測した結果を示す図である。これらの図において、縦軸は光強度を示し、横軸は単位波長あたりの反射光強度［ｄＢ／ｎｍ］を示している。この測定では、該反射光強度を光ファイバ２２の他端において測定した。図５は一回の放電による融着接続後の計測結果を示しており、図６はその後に屈折率差低減処理を行った場合の計測結果を示しており、図７はより強い屈折率差低減処理を行った場合の計測結果を示している。屈折率差低減処理の具体例としては、放電時間の延長、追加放電、加熱位置を移動させながらの放電が挙げられる。なお、図８は、比較のため、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを融着していない状態で、光ファイバ端面からの反射光を計測した結果を示す図である。また、以下に示される光強度計測値（ｄＢ／ｎｍ）は、光ファイバ２２の端面２２ｄが空気に接している場合のフレネル反射強度を基準（０ｄＢ／ｎｍ）としたときの相対値である。
図５に示される測定結果では、一回の放電による融着接続であっても、放電時間を適切に制御することにより、レンズドファイバ１１の屈折率調整材料を光ファイバ２２の端部２２Ｂに十分に拡散させて、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光（図中のピークＰ１）の強度を−７０．０２ｄＢ／ｎｍに抑えることができた。また、図６に示される測定結果では、追加放電を行うことにより、光ファイバ２２の端部２２Ｂへの屈折率調整材料の拡散量が増し、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光（図中のピークＰ２）の強度を−８２．１５ｄＢ／ｎｍに抑えることができた。また、図７に示される測定結果では、更に追加放電を行うことにより、光ファイバ２２の端部２２Ｂへの屈折率調整材料の拡散量が更に増し、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光（図中のピークＰ３）の強度を−８９．８４ｄＢ／ｎｍに抑えることができた。なお、図８には、光ファイバ２２の端面２２ｄにおけるフレネル反射（−１４．７ｄＢ）に対応するピークＰ４が示されている。
図９〜図１１は、ＯＣＴ計測画像を示す図である。図９及び図１０は、本実施形態の光プローブ１０Ａを用いたＯＣＴ計測画像を示している。図９は、本発明の拡散させる工程としての放電による融着接続後の計測画像であり、上述した図５に対応している。図１０は、図７における屈折率差低減処理を行った後の計測画像である。図１１は、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを一般的な放電時間により融着した場合の計測画像であり、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光の強度は−６０ｄＢ／ｎｍであった。図９〜図１１を比較すると、図１１において明瞭に示されている境界部分の反射光を示すリングＲ１が、図９では微弱になっており、図１０では殆ど消滅していることがわかる。なお、図９〜図１１において、リングＲ１の外側に存在する同心円状の複数のリングは、レンズドファイバ１１とキャップ部材１２との境界面における反射光などが現れたものである。
図１２は、屈折率差低減処理を行った場合の反射光強度の計測結果を示すグラフであり、図１３は、屈折率差低減処理を行わなかった場合の反射光強度の計測結果を示すグラフである。図１２及び図１３において、縦軸は光強度（任意単位）を表し、横軸は光軸Ａに沿った方向の位置を表している。横軸において、おおよそ１ｍｍ付近が光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分である。また、図１２では光プローブ１０Ａの３つのサンプルの計測結果がグラフＧ１１〜Ｇ１３として示されており、図１３では光プローブ１０Ａの別の３つのサンプルの計測結果がグラフＧ２１〜Ｇ２３として示されている。
図１２と図１３とを比較すると、屈折率差低減処理を行わなかった場合（図１３）では、境界部分付近に約２０ｄＢ程度のピークＰ５〜Ｐ７が生じていることがわかる。このようなピークは、図１２では見られない。従って、屈折率差低減処理を行うことにより、境界部分における反射光の強度をより効果的に低減できることがわかる。
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、図１２のグラフＧ１１〜Ｇ１３にそれぞれ対応するＯＣＴ計測画像である。また、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、図１３のグラフＧ２１〜Ｇ２３にそれぞれ対応するＯＣＴ計測画像である。図１４（ａ）〜図１４（ｃ）と図１５（ａ）〜図１５（ｃ）とを比較すると、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において明瞭に示されている境界部分の反射光を示すリングＲ１が、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）では微弱になっていることがわかる。このことから、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを融着接続する際の屈折率差低減処理によって、光ファイバ２２の端部２２Ｂへの屈折率調整材料の拡散量が増し、反射光の強度をより効果的に低減可能であることがわかる。
（第２実施形態）
続いて、上記第１実施形態の光プローブ１０Ａの製造方法について説明する。図１６は、光プローブ１０Ａの製造工程のうち、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを融着接続する工程を示す図である。図１６に示されるように、この工程では、光ファイバ２２の端面２２ｄとレンズドファイバ１１の接続面１１ａとを互いに突き合わせ、これらの端面２２ｄ及び１１ａに放電Ｖを行うことによって加熱し、その熱によって端面２２ｄ及び１１ａをそれぞれ溶融させることによりこれらを接合する。また、このとき、放電による熱拡散を生じさせ、レンズドファイバ１１のコア領域１１ｃに含まれる屈折率調整材料（Ｇｅ）を光ファイバ２２の端部２２Ｂに拡散させる。
本実施形態では、この工程の際、発光装置４１と光検出装置４２とを光ファイバ２２の他端面２２ｆに光学的に結合させる。そして、発光装置４１から光ファイバ２２の他端面２２ｆに試験光Ｌ７を入射させ、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分において生じる反射光Ｌ８の強度を光検出装置４２において測定しながら、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１とを相互に融着する。
本実施形態に係る光プローブ１０Ａの製造方法によれば、光ファイバ２２とレンズドファイバ１１との境界部分における反射光の強度が所望の強度まで低下するように融着の際の温度や時間を調整することができ、該境界部分において生じる反射光をより効果的に低減することができる。
本発明による光干渉断層撮像用光プローブ及びその製造方法は、上述した実施形態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、上記各実施形態では屈折率調整材料が熱拡散によって光ファイバ端部に拡散しているが、屈折率調整材料の拡散方法はこれに限られず、例えば融着接続前に予め光ファイバ端部に屈折率調整材料が拡散していてもよい。また、上記各実施形態では照射光を偏向するための斜面があらかじめレンズドファイバに形成されているが、偏向面１１ｂが未だ形成されていないレンズドファイバと光ファイバを融着し、その後に、偏向面１１ｂを形成してもよい。また、上記各実施形態では屈折率調整材料としてＧｅを例示したが、光ファイバ端部の屈折率を調整し得る材料であれば様々な材料を適用可能である。
１…ＯＣＴ装置、３…生体対象物、１０Ａ…（ＯＣＴ用）光プローブ、１１…レンズドファイバ、１１Ｂ…端部、１１ａ…接続面、１１ｂ…偏向面、１１ｃ…コア領域、１１ｄ…クラッド領域、１２…キャップ部材、１４…低屈折率媒体、２０…カテーテル、２０Ａ，２０Ｂ…端部、２１…コネクタ、２２…光ファイバ、２２Ｂ…端部、２２ａ…コア領域、２２ｂ…クラッド領域、２２ｄ…端面、２３…回転力伝達部材、２４…外装部材、２５…緩衝流体、３０…検出部、３１…光源、３２…光カプラ、３３…光検出器、３４…光端末、３５…反射鏡、３６…分析部、３７…出力ポート、４１…発光装置、４２…光検出装置、Ａ…光軸、Ｌ１…低コヒーレンス光、Ｌ２…照射光、Ｌ３…参照光、Ｌ４…反射散乱光、Ｌ５…折返参照光、Ｌ６…干渉光、Ｌ７…試験光、Ｌ８…反射光。

Claims (5)

  1. 光干渉断層撮像用の光プローブであって、
    照射光及び反射散乱光を伝送する光ファイバと、
    前記光ファイバの一端に融着され、前記照射光をコリメートしつつ測定対象物に向けて出射するとともに該測定対象物からの反射散乱光を集光して前記光ファイバの一端へ導くレンズドファイバと
    を備え、
    前記レンズドファイバのコア領域には屈折率を調整するための材料が添加されており、前記光ファイバの前記一端を含む端部に前記材料が拡散されている、光干渉断層撮像用光プローブ。
  2. 前記光ファイバの他端において測定される、前記光ファイバの前記一端と前記レンズドファイバとの境界部分において反射した光の強度が、前記光ファイバの前記一端が空気に接している場合のフレネル反射強度を基準として−６０ｄＢ／ｎｍ未満である、請求項１に記載の光干渉断層撮像用光プローブ。
  3. 前記境界部分において反射した光の強度が、前記フレネル反射強度を基準として−８０ｄＢ／ｎｍ以下である、請求項２に記載の光干渉断層撮像用光プローブ。
  4. 前記光ファイバのコア領域の屈折率が、前記レンズドファイバからの距離が短くなるに従って前記レンズドファイバの前記コア領域の屈折率に次第に近づいている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像用光プローブ。
  5. 請求項１に記載された光干渉断層撮像用光プローブの製造方法であって、
    前記光ファイバの前記一端と前記レンズドファイバとを相互に融着し、その際の熱により、前記レンズドファイバの前記コア領域に含まれる前記材料を前記光ファイバの前記端部に拡散させる工程を備え、
    前記工程の際、前記光ファイバの前記一端と前記レンズドファイバとの境界部分において反射した光の強度を前記光ファイバの前記他端において測定しながら、前記光ファイバの前記一端と前記レンズドファイバとを相互に融着する、光干渉断層撮像用光プローブの製造方法。
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