JP2018007931A - 光プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】観察の際に出射される光を周方向の一部のみに出射することができる光プローブを提供する。【解決手段】光プローブは、ＯＣＴ装置に接続される光プローブであって、軸方向と交差する方向に光を出射するＧＲＩＮレンズ１３を先端に有する光ファイバ１１と、ＧＲＩＮレンズ１３から出射される光を周方向の一部において透過する透光部（スリット２３ｂ）、及び、当該光を周方向の残部において遮蔽する遮蔽部（周壁２３ａ）を有し、軸方向を中心に光ファイバ１１を回転自在に収容する、先端が封止された筒状の外装体２０と、軸方向において、光ファイバ１１の先端よりも前方であって、外装体２０の内側に配置された、光を遮蔽する鋼球２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、光プローブに関する。

従来、生体内における光干渉断層画像を取得するためのＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）カテーテルが知られている。例えば特許文献１に開示されているカテーテルは、駆動部によって回転する中空のトルクコイルと、トルクコイルの中空部分に配置されトルクコイルと共に回転する光ファイバと、光ファイバの先端に形成されたＧＲＩＮレンズ及びプリズムと、ＧＲＩＮレンズ及びプリズムを覆う透明プラスチックのカバーとを備えている。

特開２０１３−１４１４９９号公報 特開２０１４−１８８２７６号公報

一般に、血管内に挿入される光プローブは、管状をなす観察対象の全周囲（３６０°）を観察することができるように、計測光を光プローブの全周囲に出射する。しかしながら、例えば、眼底観察のように所定の位置における光干渉断層画像を取得したい場合、計測光が光プローブの全周囲に出射されてしまうと、観察位置の特定が困難になる虞がある。

また、光プローブを用いた観察では、可視のガイド光を計測光と共に出射することが考えられる。この場合、ガイド光が光プローブの全周囲に出射されると、ガイド光が術者の目に入射する虞がある。

本発明は、観察の際に出射される光を周方向の一部のみに出射することができる光プローブを提供することを目的とする。

本発明の一側面は、ＯＣＴ装置に接続される光プローブであって、軸方向と交差する方向に光を出射する出射部を先端に有する光ファイバと、出射部から出射される光を周方向の一部において透過する透光部、及び、当該光を周方向の残部において遮蔽する遮蔽部を有し、軸方向を中心に光ファイバを回転自在に収容する、先端が封止された筒状の外装体と、軸方向において、光ファイバの先端よりも前方であって、外装体の内側に配置された、光を遮蔽する鋼球と、を備える。

本発明に係る光プローブによれば、観察の際に出射される光を周方向の一部のみに出射することができる。

光プローブを備えたＯＣＴ装置の構成を示す図である。 一実施形態に係る光プローブの遠位端を示す縦断面図である。 一実施形態に係る光プローブの遠位端を示す横断面図である。 一実施形態に係る光プローブの遠位端を示す斜視図である。 一実施形態に係る光プローブの遠位端を示す縦断面図である。

［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。本願発明の一側面に係る光プローブは、ＯＣＴ装置に接続される光プローブであって、軸方向と交差する方向に光を出射する出射部を先端に有する光ファイバと、出射部から出射される光を周方向の一部において透過する透光部、及び、当該光を周方向の残部において遮蔽する遮蔽部を有し、軸方向を中心に光ファイバを回転自在に収容する、先端が封止された筒状の外装体と、軸方向において、光ファイバの先端よりも前方であって、外装体の内側に配置された、光を遮蔽する鋼球と、を備える。

この光プローブでは、観察の際、外装体の内側に配置された光ファイバが、出射部から光を照射するとともに、外装体内において回転する。外装体は、光を透過する透光部と、光を遮蔽する遮蔽部とを有しているので、光ファイバから出射される光は、周方向において透光部のみから外装体の外に出射される。また、光ファイバの前方には鋼球が配置されているので、光ファイバの先端側に出射される光を遮蔽することができる。したがって、観察の際に出射される光を周方向の一部のみに出射することができる。

［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、光プローブの長手方向を前後方向として表現し、近位端側を後側又は基端側、遠位端側を前側又は先端側とする場合がある。

図１は、本実施形態の光プローブ１０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１０及び測定部３０を備え、対象物３の光干渉断層画像を取得する。

光プローブ１０は、近位端１０ａ、遠位端１０ｂ、及び、近位端１０ａと遠位端１０ｂとの間に配置されたハンドピース１６を備えている。また、光プローブ１０は、近位端１０ａと遠位端１０ｂとの間で光を伝送する光ファイバ１１を有している。本実施形態では、近位端１０ａにおいて光ファイバ１１と接続されている光コネクタ１２が、測定部３０に光学的に接続されている。ＯＣＴ装置１は、光コネクタ１２を回転させることによって遠位端１０ｂの光ファイバ１１を回転させる。観察光が周方向に走査されることによって、ＯＣＴ装置１は、対象物３の所定範囲の光干渉断層画像を取得する。

測定部３０は、光を発生させる光源３１と、光源３１から発せられた光を２分岐して観察光及び参照光として出力する光分岐部３２と、光分岐部３２から到達した光を検出する光検出器３３と、光分岐部３２から到達した参照光を出力する光端末３４と、光端末３４から出力された参照光を光端末３４へ反射させる反射鏡３５と、光検出器３３により検出された光のスペクトルを分析する分析部３６と、分析部３６による分析の結果を出力する出力ポート３７と、を備える。

測定部３０において光源３１から出力された光は、光分岐部３２により２分岐され観察光及び参照光として出力される。光分岐部３２から出力された観察光は、光コネクタ１２を経て光ファイバ１１の近位端１０ａに入射され、光ファイバ１１により導光されて遠位端１０ｂから出射されて、対象物３に照射される。その対象物３への観察光の照射に応じて生じた後方反射光は、光ファイバ１１の遠位端１０ｂに入射され、光ファイバ１１により導光されて近位端１０ａから出射されて、光コネクタ１２及び光分岐部３２を経て光検出器３３に結合される。光源３１から生じる光は、観察光及び参照光として利用される赤外光と、ガイド光として利用される可視光とを含む。ガイド光は、観察光の照射位置を術者が認識するための光であり、観察光と同様に遠位端１０ｂから出射される。

光分岐部３２から出力された参照光は、光端末３４から出射されて反射鏡３５で反射され、光端末３４及び光分岐部３２を経て光検出器３３に結合される。対象物３からの後方反射光と参照光とは光検出器３３において干渉し、この干渉光が光検出器３３により検出される。干渉光のスペクトルは分析部３６に入力される。分析部３６において、干渉光のスペクトルの解析が行われ、対象物３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３の断層画像が計算され、画像信号として出力ポート３７から出力される。

なお、光ファイバ１１の遠位端１０ｂから出射された観察光が対象物３を経由して再び光ファイバ１１の遠位端１０ｂに戻るメカニズムとしては、厳密には反射や屈折や散乱がある。しかし、それらの違いは本発明にとっては本質的でないので、簡潔化のために本明細書ではこれらを総称して後方反射と呼ぶ。

以下、光プローブ１０の詳細について説明する。光プローブ１０は、ハンドピース１６よりも近位端１０ａ側において、光ファイバ１１を包囲して光ファイバ１１に沿って延びるサポートチューブ１４と、サポートチューブ１４を包囲してサポートチューブ１４に沿って延びるジャケットチューブ１５とを備える。光ファイバ１１は、接着剤等によってサポートチューブ１４に固定されており、サポートチューブ１４とともに回転可能となっている。

サポートチューブ１４は、金属製且つ管状の可撓性部材であり、長手方向に一様な内径及び外径を有している。例えば、サポートチューブ１４は、管状の薄いパイプ部材によって形成されてもよいし、繊維状の金属を撚り合わせた柔軟性を有する管状部材によって形成されてもよい。

ジャケットチューブ１５は、管状の可撓性部材であり、サポートチューブ１４を包囲している。ジャケットチューブ１５の内周とサポートチューブ１４の外周との間には所定のクリアランスが設けられている。これにより、サポートチューブ１４は、ジャケットチューブ１５内で回転自在となっている。ジャケットチューブ１５は、基端において測定部３０に接続されており、先端においてハンドピース１６に接続されている。

ハンドピース１６は、光プローブ１０のうち術者に把持される部分である。ハンドピース１６は略筒状体であり、ハンドピース１６の基端から先端までを貫通する内部空間１７を有している。内部空間１７は、第１部分１７ａ、第２部分１７ｂ、第３部分１７ｃ及び第４部分１７ｄを含む。第１部分１７ａは、ハンドピース１６の基端側に形成されており、後方に向かって開口している。第１部分１７ａには、ジャケットチューブ１５の先端が固定されている。ジャケットチューブ１５の先端からは、サポートチューブ１４の先端側が露出している。第２部分１７ｂは、第１部分１７ａの前側に形成されている。第２部分１７ｂは、光ファイバ１１及びサポートチューブ１４を回転自在に収容している。サポートチューブ１４の先端からは、光ファイバ１１の先端側が露出している。第３部分１７ｃは、第２部分の前側に形成されている。第３部分１７ｃは、サポートチューブ１４から露出した光ファイバ１１を回転自在に収容している。第４部分１７ｄは、第３部分の前側に形成されており、前方に向かって開口している。第４部分１７ｄには、遠位端１０ｂが固定されている。

図２は、光プローブ１０の遠位端１０ｂを示す縦断面図である。図３は、光プローブ１０の遠位端１０ｂを示す横断面図である。図４は、光プローブ１０の遠位端１０ｂを示す斜視図である。図２に示すように、光プローブ１０の遠位端１０ｂは、外装体２０と、外装体２０の内側に回転自在に収容された光ファイバ１１と、を備えている。光ファイバ１１は、一般的なシングルモード光ファイバであり、高屈折率のコア及び低屈折率のクラッドを含むガラス部１１ａが樹脂被覆１１ｂによって覆われた構造を有する。光ファイバ１１のガラス部１１ａの先端には、集光光学系且つ偏向光学系としてのＧＲＩＮレンズ（出射部）１３が光学的に接続されている。ＧＲＩＮレンズ１３は、先端に反射面１３ａを有しており、光ファイバ１１の先端から出射される光Ｌを集光するとともに、光ファイバ１１の先端から出射される光Ｌを軸方向と交差する方向へ偏向する。ＧＲＩＮレンズ１３は、例えば石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等によって構成される。

また、光ファイバ１１の先端側では、樹脂被覆１１ｂが除去されており、樹脂被覆１１ｂの代わりにガラス部１１ａを被覆するモールド部１９が形成されている。モールド部１９は、ガラス部１１ａと共にＧＲＩＮレンズ１３も被覆している。すなわち、光ファイバ１１、ＧＲＩＮレンズ１３及びモールド部１９は一体に構成されている。モールド部１９は、光Ｌを透過する樹脂材料によって形成されている。

図３に示されるように、モールド部１９は、ＧＲＩＮレンズ１３の出射面側にレンズ形状部１９ａを有している。レンズ形状部１９ａは、モールド部１９における他の部分（例えば、ＧＲＩＮレンズ１３の出射面と逆側）に比べて小さな曲率を有しており、例えば球面レンズ形状をなしている。これにより、真円度の高い観察光を出射することができる。

また、モールド部１９は、径方向の外側に向かって突出する円環状の凸部１９ｂを有する。凸部１９ｂは、モールド部１９と同じ樹脂によって、モールド部１９と一体に形成され得る。凸部１９ｂは、軸方向の異なる位置に複数形成されてもよい。図示例では、軸方向の離間した２カ所にそれぞれ凸部１９ｂが形成されている。なお、凸部１９ｂは、例えば軸方向の同じ位置において、周方向に等間隔で複数形成される突起であってもよい。このような突起は、例えば周方向に９０°間隔で４つ形成されてもよいし、周方向に１２０°間隔で３つ形成されてもよい。

外装体２０は、第１筒体２１と、第１筒体２１の内部空間に収容される第２筒体２３とを有している。第１筒体２１は、光Ｌを透過する材料によって円筒状に形成されている。第１筒体２１の先端は、例えば紫外線硬化樹脂等の樹脂によって形成される封止部２２によって封止されている。また、第１筒体２１の基端は、ハンドピース１６の第４部分１７ｄに固定されている。第１筒体２１の材料としては、例えばポリカーボネート、アクリル等の透明樹脂材料が挙げられる。

第２筒体２３は、光Ｌを遮蔽する材料で形成されており、第１筒体２１の内径よりも小さな外径を有する円筒状をなしている。第２筒体２３は、光ファイバ１１の軸方向に沿って光ファイバ１１を包囲している。そのため、第２筒体２３は、光ファイバ１１の外径よりも大きな内径を有している。本実施形態では、光ファイバ１１に形成された凸部１９ｂと第２筒体２３の内周面との間に僅かにクリアランスが形成されている。第２筒体２３の材料としては、例えばステンレス等の金属材料、不透明な樹脂材料が挙げられる。

外装体２０は、ＧＲＩＮレンズ１３から出射される光Ｌを周方向の一部において透過する透光部と、当該光Ｌを周方向の残部において遮蔽する遮蔽部とを有する。本実施形態では、第２筒体２３は、円筒構造を形成する周壁２３ａと、周壁２３ａの周方向の一部において軸方向に沿って形成されたスリット２３ｂとを有している。これにより、第２筒体２３の周壁２３ａによって遮蔽部が形成され、周壁２３ａに形成されたスリット２３ｂによって透光部が形成されている。このように、透光性を有する第１筒体２１と、スリット２３ｂが形成された第２筒体２３との二層構造によって、遮蔽部及び透光部を容易に実現することができる。

スリット２３ｂは、第２筒体２３の先端から基端側に向けて形成されている。図２及び図４に示されるように、光プローブ１０の長手方向において、光ファイバ１１のＧＲＩＮレンズ１３は、スリット２３ｂの範囲内に配置されている。すなわち、光ファイバ１１から出射された光Ｌは、第２筒体２３のスリット２３ｂを通過し得る。また、スリット２３ｂを通過した光Ｌは第１筒体２１を透過して光プローブ１０の外部に至る。また、同様に、第１筒体２１を透過した後方反射光は、スリット２３ｂを通過して、光ファイバ１１に接続されたＧＲＩＮレンズ１３に入射される。なお、第１筒体２１が透光性を有する材料で形成されているため、図４では、第１筒体２１の内側に配置される第２筒体２３等を実線で描いている。

また、光ファイバ１１の軸方向において、光ファイバ１１の先端よりも前方には光Ｌを遮蔽する遮蔽部材が配置されている。本実施形態では、外装体２０の内側に収容された球状の鋼球２６によって遮蔽部材が形成されている。図２に示されるように、鋼球２６の外径は、第２筒体２３の内径よりも大きく、且つ、第１筒体２１の内径よりも小さい。鋼球２６は、第２筒体２３の先端と、第１筒体２１の封止部２２とによって挟持されており、長手方向における移動が規制されている。これにより、鋼球２６は、第２筒体２３の先端に接触するとともに、第１筒体２１の封止部２２に接触している。第２筒体２３の先端では、スリット２３ｂが形成されている部分以外の端縁が鋼球２６に接触している。このように、第２筒体２３の先端では、軸方向が鋼球２６によって遮光され、径方向のスリット２３ｂのみが光Ｌの通過を許容している。

以上説明した光プローブ１０では、観察の際、外装体２０の内側に配置された光ファイバ１１が、ＧＲＩＮレンズ１３から光を照射するとともに、外装体２０内において回転する。外装体２０では、第２筒体２３の周壁２３ａと鋼球２６とによって光Ｌを遮蔽する遮蔽部が構成されている。また、透光性を有する第１筒体２１と第２筒体２３のスリット２３ｂとによって光Ｌを透過する透光部が構成されている。透光部を構成するスリット２３ｂは、外装体２０の周方向の一部に形成されており、周方向の残部は遮蔽部となっている。そのため、光ファイバ１１から出射される光Ｌは、周方向において透光部のみから外装体２０の外に出射される。

そして、光ファイバ１１の軸方向において、光ファイバ１１の先端よりも前方には光Ｌを遮蔽する遮蔽部材としての鋼球２６が配置されていている。この構成により、先端側に出射される光を遮蔽することができる。したがって、観察の際に出射される光Ｌを周方向の一部のみに出射することができる。例えば、図５は、光プローブ１０の遠位端１０ｂを示す縦断面図であり、図２の状態から光ファイバ１１が光軸を中心に１８０°回転した様子を示している。図示されるように、例えば、ＧＲＩＮレンズ１３から出射された光Ｌが、光ファイバ１１の前方に向かって反射される場合がある。この場合、鋼球２６が配置されていなければ前方へ照射されていた光Ｌ１が、鋼球２６によって防止される。図示例では、光Ｌが鋼球２６で反射されスリット２３ｂから外装体２０の外に至っている。また、遮蔽部材として鋼球２６を用いることによって、円筒状の外装体２０の内側に精度良く遮蔽部材を配置することができる。また、円筒状の第２筒体２３の先端では、スリット２３ｂ以外の全周にわたって鋼球２６と第２筒体２３とを接触させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。

例えば、第１筒体及び第２筒体による二重筒構造によって外装体が形成されている例を示したが、これに限定されない。外装体は、周方向の一部に形成される透光部を有していればよい。例えば、外装体は、周方向の一部に透光性を有する窓部を備え、残部が遮光性を有した遮蔽部となっている管状体であってもよい。

１…ＯＣＴ装置、１０…光プローブ、１１…光ファイバ、１３…ＧＲＩＮレンズ（出射部）、２０…外装体、２１…第１筒体、２３…第２筒体、２３ａ…周壁（遮蔽部）、２３ｂ…スリット（透光部）、２６…鋼球（遮蔽部材）、Ｌ…光。

Claims (1)

1. ＯＣＴ装置に接続される光プローブであって、
   軸方向と交差する方向に光を出射する出射部を先端に有する光ファイバと、
   前記出射部から出射される前記光を周方向の一部において透過する透光部、及び、当該光を前記周方向の残部において遮蔽する遮蔽部を有し、前記軸方向を中心に前記光ファイバを回転自在に収容する、先端が封止された筒状の外装体と、
   前記軸方向において、前記光ファイバの先端よりも前方であって、前記外装体の内側に配置された、光を遮蔽する鋼球と、を備える、光プローブ。

Images