JP2021053176A - 光プローブ及び光プローブ用先端ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】滅菌等処理がしやすい光プローブ及びそれに用いられる先端ユニットを提供する。【解決手段】本発明に係る光プローブは、耐熱性かつ防水性を有する先端ユニット、及び、コードユニットを備えた光プローブであって、先端ユニットとコードユニットは、着脱可能となっている。また、本発明の他の一観点に係る光プローブ用先端ユニットは、第一のファイバーと、第二のファイバーと、第一のファイバー及び第二のファイバーのそれぞれの端部を固定する耐熱性ファイバー固定部材と、ファイバー固定部材、第一のファイバー、及び、第二のファイバーを収容する耐熱性筒部材と、耐熱性筒部材の一方の端部に形成される先端ユニット側コネクタを備えており、耐熱性かつ防水性を備えたものであることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、光プローブ及び光プローブ用の先端ユニットに関する。

光プローブは、入力された光を先端側まで所定距離導くことができる一方、先端側からも光の入力を受けることができ、この光を後端側に導くことができる器具であって、例えば腹腔鏡手術において用いることができる装置である。例えば腹腔鏡で用いる場合、具体的には、体内にこの光プローブの先端部分を挿入し、体内の状態を確認することができるもの。腹腔鏡手術は、メスで開腹する開腹手術とは異なり低侵襲であって、近年その重要性及びそのニーズが非常に高まっている。

上記光プローブに関する技術としては、例えば下記特許文献１に、腹腔鏡診断装置に関する例が開示されている。

特開２０１５−１７３９１７号公報

一方で、外科手術において患者の血液等に触れた手術器具や装置は、手術の度に洗浄・殺菌・滅菌等の処理（以下「滅菌等処理」という。）が必須となっており、光プローブにおいても例外ではない。

しかしながら、上記特許文献１に記載のような腹腔鏡では、滅菌等処理において非常に手間がかかるといった問題がある。具体的に説明すると、従前の腹腔鏡においては、制御装置の接続部分から先端部分まで一体で形成されており、その全体は非常に長く、そのため一般的な装置（例えばオートクレーブ等）では収納しきれず、滅菌等処理の手間が大きい。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、より滅菌等処理がしやすい光プローブ及びそれに用いられる先端ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一観点に係る光プローブは、耐熱性かつ防水性を有する先端ユニット、及び、コードユニットを備えた光プローブであって、先端ユニットとコードユニットは、着脱可能となっている。

また、本発明の他の一観点に係る光プローブ用先端ユニットは、第一のファイバーと、第二のファイバーと、第一のファイバー及び第二のファイバーのそれぞれの端部を固定する耐熱性ファイバー固定部材と、ファイバー固定部材、第一のファイバー、及び、第二のファイバーを収容する耐熱性筒部材と、耐熱性筒部材の一方の端部に形成される先端ユニット側コネクタを備えており、耐熱性かつ防水性を備えたものである。

以上、本発明によって、より滅菌等処理がしやすい光プローブ及びそれに用いられる先端ユニットを提供することができる。

実施形態に係る光プローブの概略図である。 実施形態に係る腹腔鏡装置における制御装置の機能ブロックを示す図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの概略断面図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの概略断面図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの後端側（制御装置接続側）の正面概略図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの先端側（先端ユニット接続側）の正面概略図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの後端側（制御装置接続側）の他の例の正面概略図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの先端側（先端ユニット接続側）の他の例の正面概略図である。 実施形態に係る光プローブのコードユニットの他の一例の概略断面図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの概略斜視図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの先端側の概略正面図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの後端側の概略正面図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの先端側部の部分拡大図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットと組み合わされるキャップの概略図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの他の例の概略断面図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの先端側の他の例の概略正面図である。 実施形態に係る光プローブの先端ユニットの後端側の他の例の概略正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例に具体的に記載された例にのみ限定されるわけではない。

図１は、本実施形態に係る光プローブ１を用いた腹腔鏡装置（以下「本装置」という。）Sの概略を示す図である。本装置Sは、耐熱性・防水性を備えた先端ユニット２とコードユニット３を有する光プローブ１と、これに接続される制御装置Cを備えている。なお、本図の例では、先端ユニット２とコードユニット３、コードユニット３と制御装置Ｃはそれぞれ着脱可能である。

光プローブ１は、制御装置Ｃに含まれる光源からの光を、コードユニット３を介して先端ユニット２に導き、光照射対象（例えば体内組織）側に出射し、逆に、体内組織から反射する光又は光照射対象（体内組織）において発せられた光（蛍光等）を先端ユニット２及びコードユニット３を通じて制御装置Cに送り、所定の処理を行うことで、体内の状態を光強度の情報として得ることができるものである。

図２は、本装置Ｓの機能ブロックを示す図である。光プローブ１における制御装置Ｃは、光源Ｃ１を備えるとともに、受信した光に基づき所定の処理を行うための情報処理部Ｃ２を備える。情報処理部Ｃ２の具体的な構造は特に限定されるわけではないが、例えばいわゆるコンピュータを用いることができる。また、本制御装置Ｃでは、光源Ｃ１の他、光源Ｃ１からコードユニット３に光を導くための導光部材Ｃ３と、コードユニット３からの光を受光して電気信号に変換するための受光素子Ｃ４及びこの受光素子C４に光を導くための導光部材Ｃ５を有していることが好ましい。また、後述の記載のように、先端ユニット２及びコードユニット３には通電用導線４が収容されており、これが制御装置Ｃにおける通電確認部Ｃ６を介して情報処理装置Ｃ２の制御を受ける構成となっている。

また、制御装置Ｃにおいて、用いる光源C１としては、所望の波長を発することができるものである限りにおいて特に限定されるわけではないが、ＬＤ、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等を用いることができる。

また、制御装置Ｃにおいて、用いる光の波長としては、限定されるわけではないが、例えば可視領域から近赤外領域の範囲における光を含んでいることが好ましく、具体的には７００ｎｍ以上９００ｎｍの波長範囲の光を含んでいることが好ましく、より好ましくは７５０ｎｍ以上８５０ｎｍ、更に好ましくは７８０ｎｍ以上８２０ｎｍである。一方、上記に加え、用いる光の波長には、可視領域の光も含ませておくことが好ましく、具体的には４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲の光を含んでいることが好ましく、より好ましくは４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。可視領域の光を含ませることで、体内に光を照射した際、手術者がその光が当たった部分を認識することが可能となる。また近赤外領域の波長領域の光を含ませることで、蛍光物質と組み合わせて所望の体内組織を特定することが可能となる。具体的には、被手術者の体内に予め蛍光物質を含む薬剤を投与し、これを所望の体内組織（例えばリンパ節）に集積させる一方、体内組織に上記光を当てて蛍光を発光させ、発光強度を確認することにより、発光強度の強い位置を所望の体内組織であると認識することができる。

光プローブ１におけるコードユニット３は、上記の通り、制御装置Ｃの光源C１からの光を先端ユニット２に導くためのものである。図３は、先端ユニット２の概略断面図であり、図４は、コードユニット３の概略断面図である。

これらの図で示すように、まず、コードユニット３は、照射用光ファイバー３１と、受光用光ファイバー３２、電気信号を通すための導線３３、これらを覆う外鎧３４、コードユニット３と制御装置Ｃを確実に接続させるためのコードユニット後端側コネクタ３５、先端ユニット２との接続を確実に行うためのコードユニット先端側コネクタ３６と、手術者が光照射等の操作を行うための操作スイッチ３７１を備える操作部３７と、を備えている。また、コードユニット３の外鎧３４の両端には、入射光ファイバー３１、受光用光ファイバー３２及び導線３３を固定するためのファイバー固定部材３８により固定されていることが好ましい。ファイバー固定部材３８を設けることで、先端ユニット２とコードユニット３、コードユニット３と制御装置Ｃの間の接続及び光の送受信を確実に行わせることができるようになる。なお図５に、コードユニット３の後端側（制御装置Ｃを接続する側）の正面の概略図を、図６に、コードユニット３の先端側（先端ユニット２を接続する側）の正面の概略図をそれぞれ示しておく。なお図５、図６はいわゆるMTフェルールを用い、これを更に金属等の部材により固定した構造を示しているが、例えば図７、図８のように金属等の部材に光ファイバーを固定する孔を所定の間隔で直接形成したものとすることも可能である。また、規格品のフェルールを金属の穴に固定したものであってもよい。

照射用光ファイバー３１は、制御装置Ｃ側から入射される光を先端ユニット２側に導くためのものであり、受光用光ファイバー３２は、逆に先端ユニット２側から入射される光を制御装置Ｃ側に導くためのものである。照射用光ファイバー３１及び受光用光ファイバー３２（これらを合わせた単に「光ファイバー」ともいう。）の構成については特に限定されず一般的な光ファイバーを採用することが可能である。より具体的には、コアと、このコアを覆うクラッド、更にこれらを被覆する被覆層を備えたものを採用することができる。

また、照射用光ファイバー３１と受光用光ファイバー３２の本数はそれぞれ限定されない。照射用光ファイバー３１の本数を増加させることで、より強い光を光照射対象に対して供給することができるようになり、受光用光ファイバー３２の本数を増加させることで、より多くの光を受光して制御装置Ｃ側に供給することができる。上記の図では、例えば照射用光ファイバー３１の本数を１本、受光用光ファイバー３２の本数を７本とし、合計８本の光ファイバーとした場合の例を示しておく。

導線３３は、導電性を備え、制御装置Ｃとの間の電気信号を伝達するために用いることができるものである。より具体的には、先端ユニット２とコードユニット３がしっかりと接続されているか否かの確認を電気信号の有無によって確認する、更に具体的には着脱検地を行うことができるようにするためのものであるとともに、先端ユニット２とコードユニット３が接続されている状態において、スイッチ３７１を押した状態においてのみ光が先端ユニット２に供給できるようにするためのものである。導線３３の構成としては、電気信号を伝達することができるものである限りにおいて限定されるわけではないが、電気の導通を確認するための電気回路（ループ）を形成する部分として、往復分となるよう偶数本、好ましくは少なくとも４本の導線を備えたものであることが好ましい。４本とする場合、コードユニット３における操作スイッチ３１によるオンオフ動作に２本、先端ユニットの接続の有無について２本用い、これらの接続を確認することができるようになる。なお、２本の導線３３とする場合は、図９で示すように、先端ユニット２側から戻ってくる電気信号用の導線３３をスイッチ３７１に接続させることとすればよい。

外鎧３４は、上記光ファイバー及び導線を収容するとともに、先端の方向を所望の方向に向けることができるよう柔軟性を備えている一方、外から力が加わったとしても光ファイバー及び導線を破断させないよう保護することができるものである。外鎧３４の構成としては、この限りにおいて限定されるわけではないが、例えばいわゆる金属コルゲートチューブであることが好ましい。

コードユニット後端側コネクタ３５は、上記の通り、コードユニット３と制御装置Ｃを確実に接続させるためのものであり、制御装置Ｃ側にもこの形状に対応するコネクタが備えられており、これらを嵌め合わせることで着脱可能となるとともに安定的に接続することができる。なお、コードユニット後端側コネクタ３５には、照射用光ファイバー３１、受光用光ファイバー３２及び導線３３を固定するための固定部材３８が備えられており、照射用光ファイバー３１等はこれに固定されている。これらを固定することで、より確実に光の送受信、電気信号の授受を行うことができるようになる。なお、コードユニット後端側コネクタ３５の形状は、制御装置Ｃ側のコネクタと嵌め合わせることができる限りにおいて限定されず、様々な形状や構造（例えば挿入側、被挿入側を反対にした構造）を採用することができるのは言うまでもない。

また、コードユニット先端側コネクタ３６は、先端ユニット２との接続を確実に行うためのものであり、後に詳述するように、先端ユニット側コネクタと接続され、光及び電気信号の授受を可能とする。具体的には、照射用光ファイバー３１、受光用ファイバー３２及び導線３３を固定しており、これと同様に固定された相手側と接続することで、光の授受及び電気信号の授受を可能とする。

また、操作部３７は、手術者が光照射等の操作を行うための操作スイッチ３７１を備えるものであり、手術者は操作部３７を把持しつつ、必要な場合、操作スイッチ３７１を押すことで、照射用光ファイバー３１から光を先端ユニット側に供給することが可能となる。より具体的に説明すると、操作スイッチ３７１には、上記導線３３のうちの２本が接続されており、操作スイッチ３７１を押した場合、これら２本の導線を導通させて制御装置Ｃ側の光源に光を発するよう指示（電気信号）を送ることが可能となる。なお、図９の例の場合は、先端ユニット２がしっかりと接続されていない場合、先端ユニット２とコードユニット３の間が断線しているため、スイッチ３７１を押したとしても動作しないようになっている一方、しっかりと接続されていれば回路が形成されるため、スイッチ３７１を押すことで照射用光ファイバー３１から光を供給することができるようになる。

また、本プローブ１は、上記の通り、先端ユニット２とコードユニット３は、それぞれに設けられるコネクタ（コードユニット３の先端側コネクタ３６と先端ユニット２の後端側コネクタ）によって着脱可能となっている。これにより、コードユニット３と、先端ユニット２をそれぞれ別に取り扱うことが可能となり、市販の洗浄装置や滅菌装置等で対応可能な大きさとすることができ、十分な滅菌等処理が可能となる。なお、本光プローブ１では、これらが着脱可能となる一方で、分離及び再接続により生じうる接続不良を抑えるために各種の工夫が行われている。これらについて以下詳述していくこととする。

ここで改めて、本光プローブ１における先端ユニット２について説明する。図１０は、本光プローブ１における先端ユニット２の概略斜視図であり、その概略断面図は上記図３で示した通りである。また、図１１に、先端側（光照射対象側）の正面の概略図を、図１２に、後端側（コードユニット３と接続する側）の正面概略図を、図１３に、図３の先端部分における一部拡大図をそれぞれ示しておく。

これらの図で示すように、先端ユニット２は、第一のファイバー２１と、第二のファイバー２２と、第一のファイバー２１及び第二のファイバー２２のそれぞれの端部を固定する耐熱性ファイバー固定部材２３と、耐熱性ファイバー固定部材２３、第一のファイバー２１、及び、第二のファイバー２２を収容する耐熱性筒部材２４と、耐熱性筒部材２４の一方の端部に形成される先端ユニット側コネクタ２５を備えている。

先端ユニット２において、第一のファイバー２１、第二のファイバー２２は、一方が光照射用であり、他方が受光用である。先端ユニット２がコードユニット３から分離された場合、どちらが光照射用で、どちらが受光用であるのかを区別しにくい場合が生じうるおそれがあるため、「第一」、「第二」という表現にしているが、それ以外の技術的な意味は持たない。なお本実施形態では、第一のファイバー２１を照射用の光ファイバー、第二の光ファイバー２２を受光用の光ファイバーとして説明する。

先端ユニット２において、第一の光ファイバー２１は、上記の通り光照射用に用いられるファイバーである。第一の光ファイバー２１の構成としては、いずれもが耐熱性を備えたものである限りにおいて特に限定されず、上記と同様、石英等を含む耐熱性コアに、これと屈折率の異なる耐熱性クラッドが形成され、更に、ポリイミドやパーフルオロポリエーテル等のフッ素樹脂等の耐熱性被覆材がコーティングされているものであることは好ましい一例である。また、第一の光ファイバー２１の先端側及びコードユニット側の端部には、耐熱性フェルールが付されていることも好ましい。耐熱性フェルールを用いることで、光ファイバーを保護するとともに、接続においてはその確実な接続が可能となり、更にファイバー固定部材による固定が容易となる。ここで耐熱性フェルールとしては、限定されるわけではないが、ジルコニア、ＳＵＳ、ガラス等で構成されていることが好ましい。

また、第二の光ファイバー２２も上記第一の光ファイバー２１と同様の構成を採用することができる。ただし、第二の光ファイバー２２は受光用であり、受光用である場合、複数本の光ファイバーにより構成されていることが好ましく、具体的には４本以上、好ましくは６本以上であることが好ましい。入射光は、予め体内に投与された蛍光物質に照射されることによって発生する蛍光に変化するが、光は様々な方向に広がる。そのため、多数の光ファイバーを組み合わせておくことで、より確実に受光することが可能となる。

なお、第一の光ファイバー２１及び第二の光ファイバー２２（以下これらを合わせた点に「光ファイバー」ともいう。）の径は特に限定されるわけではないが、１２５μｍ以上７００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは３００μｍ以下である。この範囲に収めておくことで、挿入ユニット全体の径を十分に小さくすることができるようになる。

また、第一の光ファイバー２１、第二の光ファイバー２２は、耐熱性である一方、熱による収縮によっても破損しないよう、常温（室温程度）において、長さに対して少し撓んだ状態で保持させておくことが好ましく、具体的には、先端ユニットにおける光ファイバーの端面間の直線距離１を１とした場合、実際の光ファイバーの長さ（端面間の距離）が０．０１％以上１％以下の範囲長くなっていることが好ましい（例えば図１４参照）。このようにしておくことで、熱による膨張があり、光ファイバーの端面間の直線距離が変動したとしても、光ファイバーが破断してしまうおそれが低くなる。

また、先端ユニット２における耐熱性ファイバー固定部材２３は、上記第一の光ファイバー及び第二の光ファイバーを固定することができるものである。具体的には、第一の光ファイバー及び第二の光ファイバーを挿入するための孔が形成されている。なお、断面は円形状であって、その直径は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。

また、耐熱性ファイバー固定部材２３は耐熱性であることが好ましいが、具体的にはＳＵＳ等の合金、ジルコニア等の金属酸化物、フッ素樹脂やＰＥＥＫ等の耐熱性プラスチック等を例示することができる。これにより、殺菌時の高温処理にも耐えることが可能である。

また、先端ユニット２における耐熱性筒部材２４は、上記の通り、第一のファイバー２１、第二のファイバー２２、耐熱性ファイバー固定部材２３を収容するものである。耐熱性筒部材２４は、文字通り耐熱性の材料で構成されていることが好ましく、具体的にはＳＵＳ等の合金、ジルコニア等の合金、ＰＥＥＫやフッ素樹脂などの耐熱性プラスチック等を例示することができる。これにより、殺菌時の高温処理にも耐えることが可能である。なお、耐熱性筒部材２４は、先端ユニット２の長さを規定する部材であり、先端ユニット２の長さとしては、全体として５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲とすることで市販のオートクレーブ等の装置に収容可能となる。また、耐熱性筒部材２４の表面は平滑であることが好ましい。このようにすることで、筒部表面に体組織が残ってしまわないようにすることでより洗浄・滅菌等処理がしやすくなるといった利点がある。

また、先端ユニット２における先端ユニット側コネクタ２５は、上記の通り、耐熱性筒部材２４の一方の端部に形成されるものであり、耐熱性を備えるとともに、コードユニット３側のコネクタに接続されるものである。

また、先端ユニット側コネクタ２５には、通電用導線２６が固定されている。この通電用導線を設けることで、導通を確認することが可能となり、先端ユニット２側とコードユニット３側の接続の位置関係が正常であるということを確認することができるようになる。具体的には、先端ユニット側コネクタ２５の二つの端子を接続する導線をそのまま接続する。これにより、コードユニット３の導線３３と接続してループとなり、制御回路はループが形成されている場合は先端ユニットが接続されており、ループが形成されていない場合は電気信号が認識できないため、接続されていないと認識することができる。

また、先端ユニット２の先端ユニット側コネクタ２５にはコードユニットと分離された状態であって、オートクレーブ等による洗浄工程において、このコネクタ内部を保護するためのキャップ４を備えていることが好ましい。このキャップ４を備えることで、コネクタ内に水分等が入り込んでしまうことを防止できるといった利点がある。このキャップのイメージについて図１５に示しておく。またこの場合において、キャップと先端ユニット側コネクタ２５の間にはゴム等で構成されるOリングを配置しておくことが好ましい。このようにすることで、密封性を確保することができる。もちろん、Oリングの配置についてはコネクタ側、キャップ側のいずれに配置されていてもよい。

また、上記図１１、１２の例では上記コードユニット３と同様、いわゆるMTフェルールを用いた例を示しているがこれに限定されず、例えば図１６、１７で示すように、耐熱性ファイバー固定部材２３に直接光ファイバーを固定するための孔を形成し、これに光ファイバーを固定するようにしてもよい。

以上、本実施形態により、滅菌等処理が可能な光プローブを提供することができる。具体的に効果について説明すると、本光プローブは、手術において一体として用いた後、先端ユニットとそれ以外（コードユニット及び制御装置）に分けることが可能となる。コードユニット側は体内に挿入するものではないため、簡単な拭き取り洗浄などの処理によって処置が簡便に完了できる。一方、先端ユニット１は血液などの体組織に触れているため、念入りな洗浄及びオートクレーブによる熱殺菌が必要となる。しかしながら本先端ユニット１はコードユニット等と切り離されているため、比較的小さい大きさとなっており、市販される程度の大きさのオートクレーブに収容、処理が可能となる。特に、先端ユニットは全体が耐熱性で構成されているため、熱処理を行っても破損することがない。そして、十分に滅菌等処理を行った後、再びコードユニットと接続することで、一体化した光プローブとして使用が可能となる。更に、本先端ユニットでは、通電用導線を設けることで、コードユニットおよびコードユニットと確実に接続が行われているか否かを確認することが可能となり、接続不良を防ぐことも可能となるといった利点がある。

本発明は、光プローブ及びそれに用いられる先端ユニットとして産業上の利用可能性がある。

Claims (4)

1. 耐熱性かつ防水性を有する先端ユニット、及び、コードユニットを備える光プローブであって、
   前記先端ユニットと前記コードユニットは、着脱可能である光プローブ。
2. 前記先端ユニットは、
   第一のファイバーと、
   第二のファイバーと、
   前記第一のファイバー及び前記第二のファイバーのそれぞれの端部を固定する耐熱性ファイバー固定部材と、
   前記耐熱性ファイバー固定部材、前記第一のファイバー、及び、前記第二のファイバーを収容する耐熱性筒部材と、
   前記耐熱性筒部材の一方の端部に形成される先端ユニット側コネクタを備えている、請求項１記載の光プローブ。
3. 前記先端ユニットにおける前記耐熱性ファイバー固定部材の一方には、通電用導線が固定されている請求項２記載の光プローブ。
4. 第一のファイバーと、
   第二のファイバーと、
   前記第一のファイバー及び前記第二のファイバーのそれぞれの端部を固定する耐熱性ファイバー固定部材と、
   前記ファイバー固定部材、前記第一のファイバー、及び、前記第二のファイバーを収容する耐熱性筒部材と、
   前記耐熱性筒部材の一方の端部に形成される先端ユニット側コネクタを備えている耐熱性かつ防水性を備えた光プローブ用先端ユニット。
   
   
   

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