JP5194839B2 - Rotating light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、ラジアル走査しつつ対象物に光を照射する回転型光照射装置に関するものである。 The present invention relates to a rotary light irradiation apparatus that irradiates a target with light while performing radial scanning.
近年、心筋梗塞、脳梗塞といった循環器系の疾患が増加している。前記心筋梗塞や脳梗塞はいわゆる動脈硬化プラークの沈着によって冠状血管が詰まった状態になることが発生の要因のひとつと考えられている。従来、低侵襲な心臓冠状血管の検査として、超音波端子を血管内に挿入して行われる血管内超音波検査法(IVUS:Intra Vascular Ultra Sound)を利用した検査が行われている。 In recent years, cardiovascular diseases such as myocardial infarction and cerebral infarction are increasing. It is considered that the myocardial infarction or cerebral infarction is one of the factors that cause the coronary blood vessels to become clogged by the deposition of so-called atherosclerotic plaque. Conventionally, as a minimally invasive examination of a coronary blood vessel, an examination using an intravascular ultra sound (IVUS) method in which an ultrasound terminal is inserted into a blood vessel has been performed.
前記血管内超音波検査法を行うための検査装置はカテーテルと、超音波振動子を内蔵し前記カテーテルの内部に配置された超音波照射部と、前記超音波照射部を前記カテーテルのラジアル方向に回転させる駆動機構とを有している。血管内超音波検査法は以下のようにして行われる。すなわち、前記カテーテルが検査対象となっている冠状血管内に挿入される。前記超音波振動子が駆動され、超音波が前記冠状血管内に照射されるとともに、前記駆動機構が駆動され、前記超音波照射部が回転される(ラジアル走査させる)。そして、前記超音波振動子が体組織で反射された反射波を受信する。その受信した信号をもとに、増幅、検波等の処理が施され、生成された超音波エコーの強度に基づいて、検査対象の冠状血管の断面像が出力される。 An inspection apparatus for performing the intravascular ultrasonic inspection method includes a catheter, an ultrasonic irradiation unit that includes an ultrasonic transducer and is disposed inside the catheter, and the ultrasonic irradiation unit is arranged in a radial direction of the catheter. And a drive mechanism for rotating. Intravascular ultrasonography is performed as follows. That is, the catheter is inserted into a coronary blood vessel to be examined. The ultrasonic transducer is driven to irradiate ultrasonic waves into the coronary blood vessel, and the drive mechanism is driven to rotate the ultrasonic irradiation unit (radial scanning). The ultrasonic transducer receives the reflected wave reflected by the body tissue. Based on the received signal, processing such as amplification and detection is performed, and a cross-sectional image of the coronary blood vessel to be examined is output based on the intensity of the generated ultrasonic echo.
しかしながら、前記血管内超音波検査法は、冠状血管内の一断面の二次元像しか得ることができない。この血管内超音波検査法で前記冠状血管のより正確な三次元像を得るためには、前記カテーテルを引き抜きつつ多数の断面での二次元像を撮像し、その多数の撮像データから三次元像を構築する必要がある。この三次元像の構築には高度な技術が必要であり、手間と時間がかかる。また、超音波の特性上、分解能が限られ、微小部分の三次元像を得ることは困難である。 However, the intravascular ultrasonography can only obtain a two-dimensional image of a section within a coronary blood vessel. In order to obtain a more accurate three-dimensional image of the coronary blood vessel by this intravascular ultrasonography, a two-dimensional image of a large number of cross sections is taken while the catheter is pulled out, and a three-dimensional image is obtained from the many pieces of imaging data. Need to build. The construction of this three-dimensional image requires advanced technology, which takes time and effort. Further, the resolution is limited due to the characteristics of ultrasonic waves, and it is difficult to obtain a three-dimensional image of a minute portion.
そこで、近年、眼底や網膜を非侵襲的に検査する、近赤外光を用いた光干渉断層撮影法(OCT:Optical Coherence Tomography)を血管内部の検査方法に適用する技術が開発されている。 Therefore, in recent years, a technique has been developed in which optical coherence tomography (OCT) using near infrared light, which noninvasively inspects the fundus and retina, is applied to an inspection method inside a blood vessel.
以下に、光干渉断層撮影法について説明する。図9はOCT検査法の概略を示す図である。図9に示すように、まず、光源(スーパールミネッセントダイオード)Ldより出射された近赤外線低干渉ビーム(波長850nm)が、ビームスプリッタBsで2つに分光される。一方のビームはビームスプリッタBsで反射され、参照鏡Cmに向かい、参照鏡Cmで反射され、参照光(コントロール光)CoとしてビームスプリッタBsに向けて戻ってくる。 Hereinafter, optical coherence tomography will be described. FIG. 9 is a diagram showing an outline of the OCT inspection method. As shown in FIG. 9, first, the near-infrared low interference beam (wavelength 850 nm) emitted from the light source (super luminescent diode) Ld is split into two by the beam splitter Bs. One beam is reflected by the beam splitter Bs, travels toward the reference mirror Cm, is reflected by the reference mirror Cm, and returns toward the beam splitter Bs as reference light (control light) Co.
また、他方の近赤外線低干渉ビームはビームスプリッタBsを透過し、測定光として対象物(ここでは、眼)Tgに照射される。測定光Soは対象物Tgの各層で反射され、それぞれ遅れを伴い、異なった強度の反射光として戻ってくる。ビームスプリッタBsを透過した参照光Coと、ビームスプリッタBsで反射された測定光Soとが合流され、検知器Pdにて検知される。近赤外線低干渉ビームは波であり、測定光Soと参照光Coとが重なると、干渉現象が発生する。この測定光Soと参照光Coとの干渉により、測定光Soの強度と時間的ずれとが検知される。この強度と時間的ずれとの情報を空間的位置関係に換算することで、対象物の断層像を得ることができる。なお、OCT検査法の解像度は10μm〜20μmである。 The other near-infrared low-interference beam passes through the beam splitter Bs and is applied to the object (here, the eye) Tg as measurement light. The measuring light So is reflected by each layer of the object Tg and returns as reflected light having different intensities with a delay. The reference light Co transmitted through the beam splitter Bs and the measurement light So reflected by the beam splitter Bs are merged and detected by the detector Pd. The near-infrared low interference beam is a wave, and an interference phenomenon occurs when the measurement light So and the reference light Co overlap. Due to the interference between the measurement light So and the reference light Co, the intensity and temporal deviation of the measurement light So are detected. A tomographic image of the object can be obtained by converting the information on the intensity and the time lag into a spatial positional relationship. The resolution of the OCT inspection method is 10 μm to 20 μm.
この光干渉断層撮影法を血管内を検査する検査方法に用いた検査装置はカテーテルと、前記カテーテルの先端部に光照射部と、前記光照射部を軸周りに回転させる駆動機構と、前記カテーテルの内部に配置され光源より出射された近赤外光を前記光照射部に導く光ファイバーとを有している。前記光照射部は前記光ファイバーにて導かれた近赤外光を直交する方向に分光するものである。 An inspection apparatus using this optical coherence tomography in an inspection method for inspecting the inside of a blood vessel includes a catheter, a light irradiation unit at a distal end portion of the catheter, a drive mechanism for rotating the light irradiation unit around an axis, and the catheter And an optical fiber that guides near-infrared light emitted from a light source to the light irradiation unit. The light irradiation unit separates near-infrared light guided by the optical fiber in a perpendicular direction.
光干渉断層撮影法を血管内の検査に応用する方法は、以下のようにしてなされる。前記近赤外光が前記光ファイバーにて前記光照射部に導入されている状態で、前記駆動機構にて前記光照射部を前記カテーテルのラジアル方向に回転させる。前記光照射部より近赤外光が冠状血管に向かって照射され、生体組織で反射される。前記生体組織で反射された反射光が前記光ファイバーを介して画像処理ユニットに導かれる。画像処理ユニットでは、前記反射光を基に前記光干渉断層撮影法と同じ方法で光の干渉を利用して前記環状血管の断面画像が形成される(特開2005−95624号公報)。 A method for applying the optical coherence tomography to the examination in the blood vessel is performed as follows. In a state where the near infrared light is introduced into the light irradiation unit by the optical fiber, the light irradiation unit is rotated in the radial direction of the catheter by the drive mechanism. Near-infrared light is irradiated toward the coronary blood vessel from the light irradiation unit and reflected by the living tissue. The reflected light reflected by the living tissue is guided to the image processing unit via the optical fiber. In the image processing unit, a cross-sectional image of the annular blood vessel is formed based on the reflected light using light interference in the same manner as the optical coherence tomography (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-95624).
前記光干渉断層撮影法を利用した検査装置では、前記カテーテル内部に前記光照射部を駆動するための駆動機構が配置されている。前記駆動機構として、前記光照射部に取り付けられ、電磁気力で駆動させるもの(モータ等の電動アクチュエータ)や前記カテーテルを貫通し、前記光照射部に接続され、前記カテーテルの外部に配置された動力源より出力される駆動力を機械的に伝達する連結機構を備えたものが用いられる。 In the inspection apparatus using the optical coherence tomography, a drive mechanism for driving the light irradiation unit is disposed inside the catheter. As the driving mechanism, a power attached to the light irradiation unit and driven by electromagnetic force (an electric actuator such as a motor) or the catheter, connected to the light irradiation unit, and disposed outside the catheter A device provided with a coupling mechanism that mechanically transmits the driving force output from the source is used.
また、細管内に光照射部を挿入し、前記細管のラジアル方向に光を照射するものは前記光干渉断層撮影法以外にも用いられており、前記光干渉断層撮影法で用いられているような可撓性を有する管(カテーテル)の内部に光照射部と駆動機構とを備えたものが用いられている。
近年、冠状血管よりもさらに細い血管の断面像を形成することが要求されており、低侵襲化のために、従来の検査装置よりも細い管(カテーテル)の検査装置が求められている。しかしながら、従来用いられている電磁気力を用いた駆動機構を備えたものの場合、検査信号を送受信するための信号線以外にも駆動機構の駆動を制御するための信号線も必要であり、構成の簡略化、装置の小型化は困難である。また、前記信号線では電気信号が送られるので漏電による体組織への障害が発生したり、外部からの電磁波の妨害によって駆動が安定しない等の不具合の発生も考えられ、これらの電気的或いは電磁気的な不具合が発生するのを防ぐために十分な防御策を用いなくてはならず、管を細くすることは困難である。 In recent years, it has been required to form a cross-sectional image of a blood vessel that is thinner than a coronary blood vessel, and a tube (catheter) inspection device that is thinner than a conventional inspection device is required to reduce the invasiveness. However, in the case of a conventional drive mechanism using an electromagnetic force, a signal line for controlling the drive of the drive mechanism is required in addition to the signal line for transmitting and receiving the inspection signal. Simplification and downsizing of the device are difficult. In addition, since an electric signal is transmitted through the signal line, troubles such as damage to body tissues due to electric leakage, or unstable driving due to interference from external electromagnetic waves may occur. Sufficient defensive measures must be used to prevent common failures, and it is difficult to narrow the tube.
また、前記回転型光照射装置が外部に設けられた動力源より出力される回転駆動力を伝達する連結機構を備えるものの場合、前記伝達機構は管(カテーテル)が曲がってもそれに追従して変形するとともに、軸方向に回転することができる複雑な形状を有しており小型化すのは困難である。また、複雑に入り組んだ細管に挿入する場合、前記伝達機構を安定して回転させることが難しい場合もある。また、前記伝達機構が長くなると、ねじれ等の機械的なひずみが生じてしまうことがあり、前記光照射部の回転の精度が低下してしまうこともありえる。 In the case where the rotary light irradiation device includes a coupling mechanism that transmits a rotational driving force output from a power source provided outside, the transmission mechanism deforms following a tube (catheter) even if it is bent. In addition, it has a complicated shape that can rotate in the axial direction, and it is difficult to reduce the size. Moreover, when inserting into a complicated intricate tube, it may be difficult to rotate the transmission mechanism stably. In addition, when the transmission mechanism becomes long, mechanical distortion such as torsion may occur, and the accuracy of rotation of the light irradiation unit may decrease.
また、引火性を有する物質(気体、液体、粉体等)が充満した細管内部で電気的な駆動機構を駆動させる場合、信号線よりの放電や漏電により前記引火性を有する物質に引火する危険性があり、十分な安全策をとらなくてはならず、小型化が困難である。 In addition, when an electric drive mechanism is driven inside a narrow tube filled with a flammable substance (gas, liquid, powder, etc.), there is a risk of igniting the flammable substance due to discharge from a signal line or electric leakage. Therefore, sufficient safety measures must be taken and miniaturization is difficult.
そこで本発明は、簡単な構成を有し、血管等の細管に挿入され前記細管のラジアル方向に光を照射するものであり、従来の細管よりも細い細管にも安全に挿入することができるとともに前記細管のラジアル方向に精密に光を照射させることができる回転型光照射装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has a simple configuration, is inserted into a thin tube such as a blood vessel, and irradiates light in the radial direction of the thin tube, and can be safely inserted into a thin tube smaller than a conventional thin tube. It is an object of the present invention to provide a rotary light irradiation device capable of precisely irradiating light in the radial direction of the narrow tube.
さらに本発明は、装置外部或いは装置自体からの電磁波による妨害や挿入される細管の雰囲気による影響を受けにくく、それだけ、安全且つ円滑に細管のラジアル方向に精密に光を照射させることができる回転型光照射装置を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention is less susceptible to interference by electromagnetic waves from the outside of the device or from the device itself or the atmosphere of the inserted thin tube, and as it is, it is possible to irradiate light precisely and smoothly in the radial direction of the thin tube. It aims at providing a light irradiation apparatus.
上記目的を達成するために本発明は、照射光を対象物に照射する光照射部と、前記光照射部を回転駆動する回転駆動部と、前記光照射部に光を伝達する光伝達部とを有し、回転しつつ、前記対象物に照射光を照射する回転型光照射装置であって、前記回転駆動部が駆動光の照射によって変形され、変形により回転駆動力を発生する光変形素子を備えており、前記光照射部は伝達された光の一部を前記照射光として分割するものであり、前記光伝達部は前記照射光と前記駆動光とを伝達させる共通の信号線を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes a light irradiation unit that irradiates an object with irradiation light, a rotation drive unit that rotationally drives the light irradiation unit, and a light transmission unit that transmits light to the light irradiation unit. A rotating light irradiation device that irradiates the object with irradiation light while rotating, and the rotation driving unit is deformed by the irradiation of the driving light and generates a rotational driving force by the deformation The light irradiation unit divides a part of transmitted light as the irradiation light, and the light transmission unit includes a common signal line for transmitting the irradiation light and the driving light. It is characterized by.
この構成によると、回転駆動部を駆動する駆動光と対象物に照射する照射光とが共通の光伝達部より伝達されるので、回転駆動部に駆動信号を送信するための独立した信号線が不要である。このことは、複数の信号線同士が絡み合ったり、こすれて短絡したりする不具合が発生することを抑制することが可能である。また、光で駆動するものであり、外部からの電磁波の影響を受けにくく、外部へ電磁波の影響を与える不具合が発生するのも抑制することが可能である。また、光で駆動するものであり、放電や漏電の危険性もなく、安全性が高い。 According to this configuration, since the driving light for driving the rotation driving unit and the irradiation light for irradiating the object are transmitted from the common light transmission unit, an independent signal line for transmitting a driving signal to the rotation driving unit is provided. It is unnecessary. This can suppress the occurrence of a problem that a plurality of signal lines are entangled or rubbed and short-circuited. Further, it is driven by light, is not easily affected by electromagnetic waves from the outside, and it is possible to suppress the occurrence of problems that cause the influence of electromagnetic waves to the outside. In addition, it is driven by light, and there is no risk of electric discharge or leakage, and safety is high.
また、光伝達部が共通の信号線で照射光と駆動光とを伝達させるので、簡単な構成とすることができ、それだけ、小型化することが可能である。前記信号線として、光ファイバーを挙げることができる。 In addition, since the light transmission unit transmits the irradiation light and the drive light through a common signal line, the configuration can be simplified, and the size can be reduced accordingly. An example of the signal line is an optical fiber.
上記構成において、前記光照射部が前記光伝達部より伝達された光の一部を反射し、残りの光を透過する光分割部を有しており、前記回転駆動部が前記光照射部を透過した残りの光が照射されるように配置されているものであってもよい。また、前記回転駆動部の回転中心軸と前記光照射部を透過した残りの光の光軸とが平行であるものを挙げることができる。 In the above configuration, the light irradiation unit includes a light dividing unit that reflects a part of the light transmitted from the light transmission unit and transmits the remaining light, and the rotation driving unit includes the light irradiation unit. You may arrange | position so that the remaining light which permeate | transmitted may be irradiated. Moreover, the rotation center axis | shaft of the said rotation drive part and the optical axis of the remaining light which permeate | transmitted the said light irradiation part can be mentioned.
上記構成において、前記光照射部が前記対象物より反射された検査光を前記光伝達部に入射させ、前記光伝達部が前記照射光及び前記駆動光が伝達されるのと同じ信号線を用いて前記検査光を伝達させるものであってもよい。この構成によると、照射光、駆動光及び検査光の伝達に共通の信号線を用いることができるので、簡単な構成とすることができる。このことにより、回転型光照射装置をより小型化することができるとともに、信号線が絡む不具合が発生するのも抑制することが可能である。 In the above configuration, the light irradiation unit causes the inspection light reflected from the object to be incident on the light transmission unit, and the light transmission unit uses the same signal line as the irradiation light and the driving light are transmitted. The inspection light may be transmitted. According to this configuration, since a common signal line can be used for transmission of irradiation light, driving light, and inspection light, a simple configuration can be achieved. Thereby, it is possible to further reduce the size of the rotary light irradiation device and to suppress the occurrence of a problem involving the signal line.
上記構成において、前記光照射部が前記光伝達部より伝達された光から前記照射光を取り出す光取出部を備えているものであってもよい。このことによると、照射光以外の光が前記照射光を照射する対象物にとって有害である場合、照射光以外の光が照射されることで発生する不具合を防ぐことができる。例えば、前記回転型光照射装置が生体内部に挿入され光を照射するものの場合、紫外光は生体組織にとって有害である場合が多く、その紫外光を取り除くことができるので、安全に用いることが可能である。さらには、前記回転型光照射装置を所定の波長(波長域)の光に反応する液体、気体等の内部で用いる場合においても、その波長(波長域)の光を取り除き、必要な照射光を照射することができる。 The said structure WHEREIN: The said light irradiation part may be provided with the light extraction part which takes out the said irradiation light from the light transmitted from the said light transmission part. According to this, when light other than irradiation light is harmful to the object irradiated with the irradiation light, it is possible to prevent problems caused by irradiation with light other than irradiation light. For example, in the case where the rotary light irradiation device is inserted into a living body and irradiates light, ultraviolet light is often harmful to living tissue and can be used safely because the ultraviolet light can be removed. It is. Furthermore, even when the rotary light irradiation device is used in a liquid, gas, or the like that reacts with light of a predetermined wavelength (wavelength range), the light of that wavelength (wavelength range) is removed, and the necessary irradiation light is removed. Can be irradiated.
上記構成において、前記回転駆動部は前記光変形素子を複数備えるとともに、前記駆動光を所定の方向に限定的に出射させる分光部を備えており、前記分光部は一部に前記駆動光が出射されるのを抑制する遮光部が形成されており、前記回転駆動部の回転によって、前記複数の光変形素子に対する前記駆動光の照射、停止が順番に繰り返されるものであってもよい。 In the above-described configuration, the rotation driving unit includes a plurality of the light deformation elements and a spectroscopic unit that emits the drive light limitedly in a predetermined direction. The spectroscopic unit emits the drive light in part. The light shielding part which suppresses that may be formed, and irradiation of the said drive light with respect to these light deformation elements and a stop may be repeated in order by rotation of the said rotational drive part.
この構成によると、光伝達部にて伝達される駆動光の照射と停止を切り替えることなく、光変形素子をタイミングよく変形させることが可能であり、構成及び動作の制御を簡略化することが可能である。分光部として、例えば正三角錐形状のプリズムを挙げることができる。正三角錐形状のプリズムを用いる場合、前記複合光は正三角形状の底面より入射し、3個の側面のいずれかより出射されるものとすればよい。また、三角錐のプリズムに限定されるものではなく、前記光変形素子にタイミングよく光を照射することができる光学素子を広く採用することが可能である。 According to this configuration, the light deforming element can be deformed in a timely manner without switching between irradiation and stopping of the driving light transmitted by the light transmitting unit, and the configuration and operation control can be simplified. It is. An example of the spectroscopic unit is a regular triangular pyramid prism. In the case of using a regular triangular pyramid prism, the composite light may be incident from the bottom surface of the regular triangle shape and emitted from any one of the three side surfaces. In addition, the optical element is not limited to a triangular pyramid prism, and an optical element that can irradiate the light with good timing can be widely used.
また、前記遮光部として、前記三角形状の側面部のいずれか一面が光を遮断する加工が施されているものとしてもよい。このように、一面に遮光部が形成されていることで、周期的に光変形素子に照射される駆動光の遮断が行われ、少なくとも1個の光変形素子が復元される。前記分光部が回転されることで、復元された光変形素子に再度駆動光が照射され変形される。これにより、光変形素子が連続して変形/復元され、これに伴って回転駆動部に回転駆動力が発生し、回転駆動部が円滑且つ安定して回転させることができる。 Further, as the light shielding portion, any one of the triangular side surfaces may be processed so as to block light. As described above, since the light shielding portion is formed on one surface, the drive light that is periodically irradiated to the light deformation element is blocked, and at least one light deformation element is restored. By rotating the spectroscopic unit, the restored light deforming element is again irradiated with driving light and deformed. Thereby, the optical deformation element is continuously deformed / restored, and accordingly, a rotational driving force is generated in the rotational driving unit, and the rotational driving unit can be rotated smoothly and stably.
また、すべての側面部の回転方向前方側の端部から前記突起部と対向する部分までの部分を前記遮光部とするようにしてもよい。これによると、前記光変形素子に照射される前記駆動光が遮断されることで前記光変形素子が復元し、再度駆動光が照射されるときに、前記光変形素子と前記突出部とが接触するように形成することができるので、安定して回転駆動力が発生される。また、前記光駆動素子が各側面部と対向するときに復元及び変形し前記突起部を押すので、変形/復元の切り替えのタイミングが早くなり、一面を遮光するものに比べて大きな回転駆動力を発生することが可能である。 Moreover, you may make it the part from the edge part of the rotation direction front side of all the side parts to the part facing the said projection part be the said light-shielding part. According to this, the light deforming element is restored by blocking the driving light applied to the light deforming element, and the light deforming element and the protruding portion are in contact with each other when the driving light is irradiated again. Therefore, the rotational driving force can be generated stably. Further, since the light driving element is restored and deformed and pushes the protrusion when facing each side surface, the switching timing of the deformation / restoration is accelerated, and a large rotational driving force is obtained compared to the one that shields one surface. Can occur.
上記構成において、前記回転駆動部は台座部と、前記台座部に回転可能に支持された回転体と、前記回転体より突出する突起部とを備えており、前記光変形素子は一部が前記台座部に固定されているとともに、前記回転体が前記突起部を前記光変形素子に押されることで回転駆動力が発生されるものであってもよい。これによると、前記突起部を前記光変形素子が押すので、前記光変形素子の変形による力が、前記回転体に確実に伝達されるので、前記回転駆動部を効率よく、安定して回転させることが可能である。 In the above-described configuration, the rotation driving unit includes a pedestal portion, a rotating body rotatably supported by the pedestal portion, and a protrusion protruding from the rotating body, and a part of the light deformation element is the While being fixed to the pedestal portion, the rotating body may generate a rotational driving force by pressing the projection portion against the light deformation element. According to this, since the light deforming element pushes the protrusion, the force due to the deformation of the light deforming element is reliably transmitted to the rotating body, so that the rotation driving unit is rotated efficiently and stably. It is possible.
前記光変形素子としてPLZT素子を用いたもの、フォトクロミック分子結晶を用いたもの及びアゾベンゼン高分子フィルムを用いたものを挙げることができる。 Examples of the light deformation element include those using a PLZT element, those using a photochromic molecular crystal, and those using an azobenzene polymer film.
上記構成において、先端部が密閉されたカテーテルカバーを備え、前記カテーテルカバーの先端部に前記回転駆動部及び前記光照射部とが配置され、前記光伝達部は前記カテーテルカバーの内部に配置され前記カテーテルカバーの後端部から先端部に光を伝達するものであってもよい。 In the above-described configuration, a catheter cover having a sealed tip is provided, the rotation driving unit and the light irradiation unit are arranged at the tip of the catheter cover, and the light transmission unit is arranged inside the catheter cover. It may transmit light from the rear end portion of the catheter cover to the front end portion.
本発明によると、簡単な構成を有し、血管等の細管に挿入され前記細管のラジアル方向に光を照射するものであり、従来の細管よりも細い細管にも挿入することができるとともに前記細管のラジアル方向に精密に光を照射させることができる回転型光照射装置を提供することができる。 According to the present invention, it has a simple configuration, is inserted into a thin tube such as a blood vessel, and irradiates light in the radial direction of the thin tube, and can be inserted into a thin tube that is thinner than a conventional thin tube. It is possible to provide a rotary light irradiation apparatus capable of precisely irradiating light in the radial direction.
さらに本発明によると、装置外部或いは装置自体からの電磁波による妨害や挿入される細管の雰囲気による影響を受けにくく、それだけ、安全且つ円滑に細管のラジアル方向に精密に光を照射させることができる回転型光照射装置を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, rotation that is less susceptible to interference from electromagnetic waves from the outside of the device or from the device itself or the atmosphere of the inserted thin tube, and can radiate light precisely in the radial direction of the thin tube safely and smoothly. A mold light irradiation apparatus can be provided.
以下に、本発明にかかる回転型光照射装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a rotary light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明にかかる回転型光照射装置の一例の概略配置図である。図1に示すように、回転型光照射装置Aは光源1と、光伝達部2と、光照射部3と、回転駆動部4とを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic layout diagram of an example of a rotary light irradiation apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the rotary light irradiation apparatus A includes a light source 1, a
光源1は少なくとも、光照射部3が外部に対して照射する照射光と、回転駆動部4を駆動する駆動光とを出射するものである。照射光と駆動光が同じ波長の光である場合、単一波長の光を出射するものである。また、照射光と駆動光の2波長の光を出射するものであってもよく、照射光の波長(波長域)から駆動光の波長(波長域)までの成分を含む波長域の複合光を出射するものであってもよい。光源1として、発光ダイオード、レーザダイオード等の発光素子や冷陰極管、キセノンランプ等の放電を利用して発光するものを挙げることができる。また、これらに限定されるものではなく、所定の波長及び強度の光を出射することができるものを広く採用することが可能である。
The light source 1 emits at least irradiation light that the
光伝達部2は、光源1より出射された光を光照射部3及び回転駆動部4まで伝達させるものである。光伝達部2として、それには限定されないがここでは、光ファイバー2が用いられている。光ファイバー2の第1端部21が光源1と対向するように、第2端部22が光照射部3と対向するように配置されている。
The
光照射部3は、ミラー31及び光取出部32を有している。ミラー31はハーフミラーになっており、ミラー31に入射された光のうち半分が透過し、半分が反射されるものである。ミラー31は光ファイバー2の第2端部22より出射される光に対して所定の角度(ここでは45°)傾斜されて配置されている。ミラー31は光ファイバー2と対向する側と反対側で回転駆動部4と連結されており、回転駆動部4が回転することでミラー31も回転される。なお、本実施形態ではミラー31としてハーフミラーを採用しているが、入射された光の一部を透過させ、一部を反射させることができるビームスプリッタのような光学素子を用いてもよい。
The
光取出部32はミラー31で反射された光のうち所定の波長の光を選別する、いわゆる波長選別素子である。例えば、特定の波長の光のみを透過する機能を有する波長板や、光の干渉現象を用い特定の波長の光は透過し、それ以外の波長の光は反射するような波長選択素子などを利用して特定波長の光を選別することが可能なものである。光取出部32はミラー31で反射された光が透過されるように配置されているものであり、ミラー31に固定され、ミラー31の回転と共に回転される。
The
以下に、回転駆動部4について詳しく説明する。図2は図1に示す回転型光照射装置に用いられる回転駆動部の正面図であり、図3は図1に示す回転型光照射装置の側面図である。回転駆動部4は台座部41と、回転体42と、光変形素子43と、分光部44と、中心軸45とを有している。
Below, the rotation drive
台座部41は円板状の部材でありそれには限定されないが、ここでは樹脂の一体成形にて製造されるものである。回転体42は光が透過することができるように形成されている回転体であり、それには限定されないが、ここでは台座部41と同様、樹脂で成形された部材である。回転体42は円板状の本体部421と、本体部421の外周壁より法線方向に伸び、同一の形状を有する3個の突起部422とを備えている。この3個の突起部422は外周壁を周方向に3等分する点、すなわち、隣り合う点同士の回転体42の中心に対する中心角度が120°となる3点より突出している。それには限定されないがここでは回転体42の本体部421と突起部422とは一体に形成されている。なお、突起部422は本体部421と別途形成され、本体部421の外周壁に固定されたものであってもよい。
The
図3に示すように回転体42の中央は中心軸45が貫通している。回転体42と中心軸45とは固定されており、中心軸45の端部は台座部41に回動可能に支持されている。また、中心軸41の台座部41に支持されているのと逆の端部は、光照射部3のミラー31と接続されている。ミラー31と中心軸45とは相対的に回転しないように固定されているものである。回転体42と中心軸45及びミラー31と中心軸45との固定は接着、圧入等の従来よく知られた方法でなされている。
As shown in FIG. 3, the
光変形素子43はPLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛)を用いた素子が用いられている。PLZTとは、PbZrO3(ジルコン酸鉛)とPbTiO3(チタン酸鉛)との固溶体にLa2O3(酸化ランタン)を数モルパーセント加え、ホットプレスで焼結したセラミックスである。PLZTは圧電材料の一種で、圧電効果を有している。また、この材料は所定波長の光が照射されることで起電力を発生する光起電力効果も有している。この圧電効果と光起電力効果との重畳効果により高速に機械的歪みを発生する光歪効果を発現する。
The
PLZT素子は長尺の直方体形状を有するものであり、バイモルフ構造で形成されている。PLZT素子は駆動光(紫外光)が照射されている間、光歪効果により、電界発生方向に伴って屈曲状態に変形する。そして、駆動光の照射が停止されると、光起電力が0となり、素子は元の真直状態に戻る。 The PLZT element has a long rectangular parallelepiped shape and is formed with a bimorph structure. While the drive light (ultraviolet light) is irradiated, the PLZT element is deformed into a bent state in accordance with the electric field generation direction due to the photodistortion effect. When the irradiation with the driving light is stopped, the photovoltaic power becomes 0 and the element returns to the original straight state.
図2、図3に示すように光変形素子43は同一形状のものが3個、台座部41に固定されており、台座部41より中心軸45と平行となるように突出されている。光変形素子43と台座部41とは圧入、接着等の従来よく知られた方法で固定されているものである。図3に示すように、光変形素子43は回転体42が回転したときの突起部422の軌跡と重なるように配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, three
図2及び図3に示すように、分光部44は正三角錐形状のプリズムである。分光部44は正三角形状の底面部441と、底面部441の各辺と接続する三角形状の側面部442とを有している。3個の側面部442は、同一の形状を有するものである。分光部44は底面部441より入射した光を屈折させ、側面部442より出射させるものであり、底面部441より入射した光の光束は、分割され3個の側面部442より均等に出射されるものである。側面部442から出射される光の角度は、底面部441と側面部442との角度で決定されるものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
側面部442の1つの面には分光部44に入射された光が透過するのを防ぐための表面処理が施され、遮光部を形成している。分光部44には3個の側面部442が集合する頂点部443を通り底面部441と直交するように中心軸45が貫通している。分光部44と中心軸45とは固定されている。なお、ここでは分光部44として、正三角錐形状のプリズムを用いているが、それに限定されるものではなく、ミラー31を透過した光をラジアル方向に均等に分光することができるものを広く採用することが可能である。
One surface of the
回転駆動部4の駆動動作について説明する。なお、説明の便宜上、回転体42より突出する3個の突起部に対してそれぞれ第1突起部422a、第2突起部422b、第3突起部422c、3個の光変形素子に対してそれぞれ第1光変形素子43a、第2光変形素子43b、第3光変形素子43cと名前をつける。また、分光部44の側面部442にも第1側面部442a、第2側面部442b、第3側面部442cと名前をつけてあり、第3側面部442cには光が透過するのを防ぐ表面処理が施されている。
The drive operation of the
光源1には、光照射部3より対象物(図示省略)照射される照射光(近赤外光)と、回転駆動部4の光変形素子43の駆動に用いられる駆動光(紫外光)との両方の光を含む光である複合光を出射することができるものである。ここでは、光源1として紫外光域から近赤外光域までの波長域の複合光が出射されるものが採用されている。
In the light source 1, irradiation light (near infrared light) irradiated from a
回転駆動部4において初期状態では、回転体42は静止している。なお、回転体42の第1突起部422aと分光部44の第1側面部442a、第2突起部422bと第2側面部442b及び第3突起部422cと第3側面部442cとがそれぞれ対向するように、回転体42と分光部44とが中心軸45を介して接続されている。また、初期状態において、第1光変形素子43aと第1突起部422a、第2光変形素子43bと第2突起部422b及び第3光変形素子43cと第3突起部422cがそれぞれ接触した状態で静止するように配置されている。なお、回転体42は停止するときに突起部422と光変形素子43とが接触して静止するように形成されている。
In the initial state of the
光源1より複合光が照射されると、複合光は光ファイバー2を介してミラー31に導かれる。ミラー31に照射された複合光の一部はミラー31で反射され、残りはそのままミラー31を透過される。反射及び透過の比率はそれには限定されないが、それぞれ半分ずつである。なお、ミラー31の光学特性を変更することで、反射と透過の比率を用意に変更できることは周知の通りである。ミラー31を透過した光は駆動光として分光部44の底面部441に入射される。底面部441に入射された光は、分光部44にて屈折され、表面処理が施された第3側面部442c以外の、第1側面部442a、第2側面部442bより出射される。
When composite light is irradiated from the light source 1, the composite light is guided to the
第1側面部442a及び第2側面部442bより出射された光はそれぞれ、第1光変形素子43a及び第2光変形素子43bに照射される。第1光変形素子43a及び第2光変形素子43bに照射された光には紫外光(駆動光)が含まれており、駆動光を含む光が照射されたことで第1光変形素子43a及び第2光変形素子43bが真直状態から屈曲状態に変形する。
The light emitted from the first
この第1光変形素子43a及び第2光変形素子43bの真直状態から屈曲状態への変形に伴って、第1突出部422a及び第2突出部422bが弾かれるように回転駆動力を受け、回転体42が中心軸45を中心としたラジアル方向に回転される。また、回転体42と中心軸45を介して接続されているミラー31もラジアル方向に回転される。
As the first
回転駆動部4が一定の角度回転すると(ここでは120°)、第3側面部442cが第1光変形素子43aと対向する位置に移動し、第1光変形素子43aへの光が遮断され、第1光変形素子43aは屈曲状態から真直状態へ復帰する。このとき、回転体42の回転に伴って第3突起部422cと第1光変形素子43aとが接触する。しかしながら、光変形素子43は屈曲状態から真直状態に復帰するとき或いは駆動光が照射されておらず真直状態にあるときは力が発生されていないため、突起部422と接触しても回転体42の回転に対して大きな抵抗とはならない。
When the
一方、第2光変形素子43b及び第3光変形素子43cは第1側面部442a及び第2側面部442bのそれぞれより透過してきた駆動光が照射され、屈曲状態へ変形される。回転体42は第1突起部422a及び第2突起部422bが第2光変形素子43b及び第3光変形素子43cにて弾かれ、回転駆動力が継続して付勢される。
On the other hand, the second
すなわち、回転駆動部4が回転することで、駆動光が遮断される第3側面部442cが移動し、順次異なる光変形素子への駆動光が遮断される。このとき、駆動光が遮断された光変形素子は屈曲状態から真直状態に復帰する。それと同時に、残りの光変形素子には第1側面部442a及び442bより駆動光が照射され、その変形によって突起部422に回転駆動力が付勢され回転駆動部4が中心軸45を中心としたラジアル方向に継続して回転される。
That is, when the
光ファイバー2にてミラー31に導かれる光は、紫外光から近赤外光までの波長域の複合光であり、一部はミラー31にて反射される。ミラー31で反射された複合光は光取出部32に入射する。光取出部32は複合光の中から近赤外光のみを照射光として透過させるものである。光取出部32はミラー31と一体的に回転されるものであり、ミラー31の回転によって照射光が、ラジアル方向に360°にわたって連続して照射される。
The light guided to the
本実施形態にかかる回転型光照射装置Aは回転駆動部に歯車やクランク等の機械的な駆動機構や電気回線が使用されていないので摩擦による発熱、構成物品の接触又は放電による火花の発生を防止することができる。 The rotary light irradiation apparatus A according to the present embodiment does not use a mechanical drive mechanism such as a gear or a crank or an electric circuit in the rotation drive unit, and therefore generates heat due to friction, sparks due to contact of components or discharge. Can be prevented.
また、回転駆動部4を用いていることで、電気配線や永久磁石等の微小化が困難な部材を採用しないので、回転駆動部を小さく形成することができ、回転型光照射装置の小型化を促進することが可能である。さらに、信号線が光ファイバー1本だけであり、信号線が絡んだり、ねじれたりする不具合が発生するのを抑制することができる。
In addition, since the
また、外部に備えられた動力源から光照射部をラジアル方向に回転させるための回転駆動力を機械的に伝達させる連結構造を有するものと比べても、構造を簡略化することができる。 In addition, the structure can be simplified as compared with a connection structure that mechanically transmits a rotational driving force for rotating the light irradiation unit in the radial direction from a power source provided outside.
(第2実施形態)
本発明にかかる回転型光照射装置の他の例について図面を参照して説明する。図4は本発明にかかる回転型光照射装置に用いられる回転駆動部の正面図である。図4に示すように、回転駆動部4Aは分光部44に変えて分光部46を備えている以外は、回転駆動部4と同一の構成を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してあり、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Another example of the rotary light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a front view of a rotation driving unit used in the rotary light irradiation apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 4, the
図4に示す分光部46は、底面部461と、側面部462とを有している。分光部46は、中心軸45を介して回転体42と連結されており、回転体42の突出部422が分光部46の底面部461の各辺の中心と、回転体42の径方向に重なるように配置されている。3個の側面部462それぞれの回転駆動部4の回転方向前方側から中心部までの領域には、底面部461に入射された光が透過するのを防ぐための表面処理が施され、遮光部463が形成されている。
The
回転駆動部4Aに複合光(駆動光)が照射されると、底面部461より入射された複合光が側面部462の遮光部463が形成されていない部分より出射される。側面部462から出射された複合光は光変形素子43に照射され、光変形素子43が変形される。光変形素子43が変形するときに、回転体44は突起部442が光変形素子43に押されて回転駆動される。このとき、3個の光変形素子43が同時に3個の突起部442を弾く。
When composite light (driving light) is irradiated to the
遮光部463と光変形素子43とが回転体42の径方向に並ぶ位置に回転体42が回転すると、光変形素子43への複合光の照射が遮断され、光変形素子43は屈曲状態から真直状態に復元される。
When the
回転体42が回転されると、突起部422が光変形素子43を押しのける。光変形素子43が突起部422を越えると、側面部462の遮光部463が光変形素子43と径方向に並ぶ位置からずれる。そして、側面部462の遮光部463が形成されていない部分より光変形素子43に複合光が照射され、光変形素子43が変形され、光変形素子43が突起部442を弾く。
When the
駆動光の波長成分を含む複合光が照射されることで、光変形素子43が変形/復元が繰り返され、回転駆動力が回転体42に継続して付勢される。これにより、回転駆動部4Aが円滑に安定して回転される。
By irradiating the composite light including the wavelength component of the drive light, the
この回転駆動部4Aを用いることで、3個の光変形素子43で同時に突起部422を回転駆動するので、効率よく回転駆動力を発生することが可能である。なお、遮光部463は側面部の半分に限られるものではなく、突起部422と側面部462との位置関係に合わせて、光変形素子43が効率よく突起部422を弾くように、形成するものであればよい。
By using this
(第3実施形態)
本発明にかかる回転型光照射装置の他の例について図面を参照して説明する。図5は本発明にかかる回転型光照射装置に用いられる回転駆動部の正面側断面図であり、図6は図5に示す回転駆動部のX−X断面図である。なお、回転駆動部以外の部分に関しては、回転型光照射装置Aと同一の構造を有しているものであり、実質上同じ部分には、同じ符号が用いられている。図5、図6に示すように、回転駆動部5は台座部51と、回転体52と、中心軸53と、光変形素子54とを有している。
(Third embodiment)
Another example of the rotary light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a front cross-sectional view of a rotary drive unit used in the rotary light irradiation apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is an XX cross-sectional view of the rotary drive unit shown in FIG. In addition, about parts other than a rotation drive part, it has the same structure as the rotary light irradiation apparatus A, and the same code | symbol is used for the substantially same part. As shown in FIGS. 5 and 6, the
台座部51は円板状の部材である。回転体52は円筒形状の部材であり、円筒部521と、円筒部521の端部に一体的に連設された蓋状部522と、円筒部521の内壁面より内側に突出された突起部55とを有している。突起部55は円筒部521の中心線から見て隣り合うもの同士が等中心角度をなすように配置されている。それには限定されないが、ここでは12個の突起部が設けられている。
The
蓋状部522の中央には中心軸53が貫通している。蓋状部522と中心軸53とは回転体52が回転されるとき、滑らないように強固に固定されているものである。また、中心軸53は台座部51に回動可能に支持されている。なお、回転体52において、少なくとも蓋状部522は光を透過することができるように形成されている。光を透過することができるものとしては、透明な素材で形成されたもの、網目状、放射状に並べられたワイヤー形状の部材で形成されたもの等、光の全部又は一部を透過することができるとともに、十分な強度を有し円筒部52と中心軸53とを確実に連結できるものを広く採用することができる。
A
中心軸53の台座部51に支持されているのと逆の先端部は光照射部のミラー31が固定されている。ミラー31と中心軸53とは接着、溶着等の従来よく知られている方法で強固に固定されている(図6参照)。
The
図5に示すように、突起部55は回転体52の内壁面より回転方向の後方に向かって傾斜して配置された前方側傾斜部551と、前方側傾斜部551の回転方向の後方側より直径と平行に配置された後方側傾斜部552と、前方側傾斜部551と後方側傾斜部552とが交差する頂点部553とを有している。
As shown in FIG. 5, the
光変形素子54はフォトクロミック分子結晶を用いている。フォトクロミック分子結晶は、第1の状態のときに第1駆動光として紫外光を照射すると第2の状態に高速変形する。第2の状態に変形したフォトクロミック分子結晶は、紫外光の照射を中止しても第2の状態を維持する。また、フォトクロミック分子結晶は可逆的に変形することができる性質も有しており、第2の状態のフォトクロミック分子結晶に第2駆動光として可視光を照射すると第1の状態に変形する。なお、ここでは光変形素子54は棒状の部材であり、第1の状態を真直状態、第2の状態を屈曲状態(それ以上変形できない状態)として説明する。
The
光変形素子54は棒状の部材であり、一方の端部に台座部51に固定された固定部541が形成されている。また、光変形素子54の固定部541と反対側の端部は、固定されない自由端部542が形成されている。光変形素子54は円筒部521にて囲まれた領域内に配置されるものであり、光固定部541が台座部51の中心に近い側に固定されている。
The
光変形素子54は照射された複合光が参照光と第1駆動光(紫外光)とが含まれるもののとき、複合光の照射によって光変形素子54が真直状態から屈曲状態に変形する。また、光変形素子54に照射された複合光が参照光と第2駆動光(可視光)とを含むもののとき、複合光の照射によって光変形素子54が屈曲状態から真直状態に変形する。
When the irradiated composite light includes reference light and first drive light (ultraviolet light), the
本実施形態の回転型光照射装置の回転駆動についてさらに詳しく説明する。図7は本実施形態の回転駆動部を回転させるための複合光のタイミングチャートである。 The rotational drive of the rotary light irradiation apparatus of this embodiment will be described in more detail. FIG. 7 is a timing chart of composite light for rotating the rotation drive unit of the present embodiment.
回転駆動部5は初期状態のとき、回転体52が静止した状態になっている。光変形素子54の自由端部542と突起部55の後方側傾斜部552とが接触している。なお、回転体52は常に光変形素子54の自由端部542と突起部55の後方側傾斜部552とが接触して静止するように形成されている。
In the initial state, the
図7に示されているように、光ファイバー2より照射光(近赤外光)と第1駆動光(紫外光)と含む複合光がミラーに照射されると、複合光の一部はミラー31で反射され、残りはミラー31を透過する。ミラー31を透過した複合光は蓋状部522を透過し光変形素子54に照射される。このとき、第2駆動光は停止されている。
As shown in FIG. 7, when composite light including irradiation light (near infrared light) and first drive light (ultraviolet light) is irradiated from the
第1駆動光を含む複合光が光変形素子54に照射されると、光変形素子54が真直状態から屈曲状態へと変形される。突起部55の後方側傾斜部552は光変形素子54の自由端部542に弾かれて回転駆動力を受け、回転体52が中心軸53を中心として回転される。
When the
その後、照射光と第2駆動光とを含む複合光が照射される。このとき、第1駆動光は停止されている。第2駆動光を含む複合光が光変形素子54に照射されると、光変形素子54は屈曲状態から真直状態へと変形される。
Thereafter, composite light including irradiation light and second driving light is irradiated. At this time, the first drive light is stopped. When the
光変形素子54が真直状態のとき回転体52が回転されると、光変形素子54の自由端部542が突起部55の前方側傾斜部551と接触し、その上を滑って、頂点部553を乗り越える。このとき、自由端部542は回転体52の回転の妨げになるが、前方側傾斜部551の傾斜が緩いので、自由端部542から突起部55に作用される回転体52を逆方向に回転させる力は減衰され、回転に大きな支障が出ない。
When the
図7に示すように、第1駆動光と第2駆動光とが交互に含まれた複合光を照射することで、光変形素子54を真直状態と屈曲状態との間で可逆的に変形させることが可能である。それによって、突起部55が連続して押されるので、回転体51の円滑な連続回転が可能である。なお、図示は省略しているが、第1駆動光と第2駆動光の照射タイミングを変えることで、回転駆動部5の回転速度を変えることが可能である。
As shown in FIG. 7, the
回転体52の回転に伴ってミラー31も回転される。ミラー31には回転駆動部5が駆動している間複合光が照射されており、複合光の一部はミラー31で反射されて、光取出部32に入射している。複合光は光取出部32を透過するときに、対象物に照射されるべき波長の光(照射光)が取り出される。ミラー31が回転するとともに、照射光が光取出部32より出射されることで、回転型光照射装置は対象物にラジアル方向に連続して照射光を照射することができる。
As the
本実施形態の回転型光照射装置を用いることで、1個の光変形素子で駆動することが可能であり簡単な構造とすることが可能である。また、光変形素子を円筒部にて囲まれる領域の内部に配置するとことが可能であり、薄く小型の回転駆動部とすることができる。薄く小型の回転駆動部を用いることで、回転型光照射装置を小型化することが可能である。 By using the rotary light irradiation apparatus of the present embodiment, it is possible to drive with one light deformation element and to have a simple structure. In addition, it is possible to arrange the light deformation element inside the region surrounded by the cylindrical portion, and it is possible to make a thin and small rotary drive portion. By using a thin and small rotary drive unit, the rotary light irradiation device can be downsized.
本実施形態では光変形素子にフォトクロミック分子結晶を用いているが、同様の変形を行うアゾベンゼン高分子フィルムを用いてもよい。また、本実施形態では突起部が円筒部の内側に突出するものを例に説明しているが、外側に突出するものであってもよい。また、光変形素子を複数個備えているものであってもよい。 In this embodiment, a photochromic molecular crystal is used for the light deformation element, but an azobenzene polymer film that performs the same deformation may be used. Further, in the present embodiment, the example in which the protruding portion protrudes inside the cylindrical portion is described, but the protruding portion may protrude outward. Further, a plurality of light deformation elements may be provided.
また、光変形素子としてPLZT素子を用いてもよい。この場合、上述のように駆動光を2種類用意しなくてもよいので、駆動の制御が簡単である。 Also, a PLZT element may be used as the light deformation element. In this case, since it is not necessary to prepare two types of drive light as described above, the drive control is simple.
(第4実施形態)
本発明にかかる回転型光照射装置の他の例について図面を参照して説明する。図8は本発明にかかる回転型光照射装置の断面図である。図8に示す回転型光照射装置Bは、柔軟性を有するとともに、光透過性を有するカテーテルカバー6の内部に配置されているものである。図8に示す回転型光照射装置Bは、光源装置及びカテーテルカバー以外は第1実施形態に記載されている回転型光照射装置Aと同じ構成を有するものであり、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。
(Fourth embodiment)
Another example of the rotary light irradiation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a sectional view of the rotary light irradiation apparatus according to the present invention. The rotary light irradiation apparatus B shown in FIG. 8 is arranged inside the catheter cover 6 having flexibility and light transmittance. The rotating light irradiation apparatus B shown in FIG. 8 has the same configuration as the rotating light irradiation apparatus A described in the first embodiment except for the light source device and the catheter cover, and substantially the same parts are the same. The code | symbol is attached | subjected.
図8に示す回転型光照射装置BはOCT検査に用いられるものであり、OCT検査法については従来用いられているものと同じ方法であるので詳細な説明は省略する。図8に示すように回転型光照射装置Bは、光源装置1bと、光ファイバー2と、光照射部3と、回転駆動部4と、カテーテルカバー6とを有している。光源装置1bは、光源11bと、図9に示すようなOCT検査に用いられるビームスプリッタBsと、参照鏡Cmと、光検出器Pdとを有している。
The rotary light irradiation apparatus B shown in FIG. 8 is used for OCT inspection, and the OCT inspection method is the same as that conventionally used, so detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 8, the rotary light irradiation device B includes a light source device 1 b, an
カテーテルカバー6は樹脂製の円筒状部材である。カテーテルカバー6は血管内に挿入されるものであり生体適合性のある材料が用いられる。生体適合性のある材料として、例えばPDMS(Poly−dimethylsiloxane:ポリジメチルシロキサン)のポリマーを挙げることができる。また、これに限定されるものではなく、生体適合性を有し、光が透過することができる材料を広く採用することができる。カテーテルカバー6の表面には防水のために表面処理が施されている。この表面処理は周知の表面処理のうち、生体に挿入したときに悪影響を及ぼさない方法で行われるものである。また、血管内に挿入されるものであり、血管内部を傷つけないように先端部が曲面状に形成されている。 The catheter cover 6 is a cylindrical member made of resin. The catheter cover 6 is inserted into a blood vessel, and a biocompatible material is used. Examples of the biocompatible material include a polymer of PDMS (Poly-dimethylsiloxane). Moreover, it is not limited to this, The material which has biocompatibility and can permeate | transmit light can be employ | adopted widely. The surface of the catheter cover 6 is subjected to a surface treatment for waterproofing. This surface treatment is performed by a method that does not adversely affect the surface treatment when it is inserted into a living body. In addition, it is inserted into a blood vessel, and the tip is formed in a curved shape so as not to damage the inside of the blood vessel.
回転型光照射装置Bにおいて、光照射部3はカテーテルカバー6の内部の先端61に配置されている。また、光源装置1bは光照射部3が配置されている側と反対側の端部62側に配置されている。光ファイバー2がカテーテルカバー6の内部に配置されており、光ファイバー2はカテーテルカバー6の中心軸に沿って配置されている。光ファイバー2の先端より出射される光はその出射先端でのカテーテルカバー6の中心軸に沿った方向に出射されるものである。
In the rotary light irradiation apparatus B, the
光照射部3のミラー31は光ファイバー2の先端側より出射された光の光軸に対して45°傾斜されて配置されている。光ファイバー2より出射された光はミラー31にてカテーテルカバー6の中心軸と直交する方向に曲げられる。なお、ミラー31は回転駆動部4にてカテーテルカバー6の中心軸を中心にラジアル方向に回転されるものである。
The
光取出部32はミラー31で反射された光のうち所定の波長を選別する、いわゆる波長選別素子である。例えば、特定の波長の光のみを透過する機能を有する波長板や、光の干渉現象を用い特定の波長の光は透過し、それ以外の波長の光は反射するような波長選択素子などを利用して特定波長の光を選別することが可能な波長選択素子を用いることが可能である。光取出部32はミラー31で反射された光が照射されるように配置されていればよく、ミラー31に固定されているもの、カテーテルカバー6の側面のミラー31がラジアル方向に回転するときに光が照射される領域全体に配置されているものであってもよい。本実施形態では、ミラー31と固定され、ミラー31と一体的に回転するものが用いられている。
The
回転駆動部4の台座部41はカテーテルカバー6と同じ生体適合性を持つポリマーであるPDMSにて成形された円板状の部材である。台座部41として、ここでは、カテーテルカバー6と別体で形成されているものを示しているが、一体に形成されているものであってもかまわない(図2、図3参照)。
The
回転体42は光が透過することができるように形成されているものであり、それには限定されないが、ここでは台座部41と同様、PDMSで成形された部材である。光変形素子44はPLZTを用いた素子が用いられている(図2、図3参照)。
The rotating
光源装置1bは、OCT検査に用いられる測定光(近赤外光)と、回転駆動部4の光変形素子43の駆動に用いられる駆動光(紫外光)との両方の波長の光を出射することができるものである。ここでは、光源装置1bとして紫外光域から近赤外光域までの波長成分を含む複合光が出射されるものが採用されている。
The light source device 1b emits light having both wavelengths of measurement light (near infrared light) used for the OCT inspection and drive light (ultraviolet light) used to drive the
回転駆動部の動作について説明する。図2、図3に示すように、回転駆動部4は初期状態において、回転体42は静止している。第1突起部422aと第1側面部442a、第2突起部422bと第2側面部442b及び第3突起部422cと第3側面部442cがそれぞれ対向するように、回転体42と分光部44とが中心軸45を介して接続されている。また、第1光変形素子43と第1突起部422a、第2光変形素子43bと第2突起部422b及び第3光変形素子43cと第3突起部422cがそれぞれ接触した状態で静止するように配置されている。なお、回転体42は常に突起部422と光変形素子43とが接触して静止するように形成されている。第3側面部442cに光が透過するのを防ぐ表面処理が施されている。
The operation of the rotation drive unit will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the
光源装置1bより複合光が照射されると、光ファイバー2を介してミラー31に導かれる。ミラー31に照射された複合光の一部はそのままミラー31を透過し、残りはミラー31で反射される。ミラー31を透過した光は回転駆動部4に入射され、光変形素子43を駆動させ、回転駆動部4を回転させる。回転駆動部4の回転駆動については、上述したとおりであり、詳細な説明は省略する。
When the composite light is irradiated from the light source device 1 b, the light is guided to the
光ファイバー2にてミラー31に導かれる光は、紫外光領域から近赤外光領域までの波長成分を含む複合光であり、一部はミラー31にて反射される。ミラー31で反射された複合光は光取出部32に入射する。光取出部32は複合光の中から生体組織に対して有害な紫外光を取り除き、OCT検査に用いられる近赤外光を検査光として透過させる。光取出部32はミラー31と一体的に回転されるものであり、ミラー31の回転によって検査光は、カテーテルカバー6が挿入された血管に対し、ラジアル方向に360°にわたって連続して照射される。生体組織より反射された近赤外光は測定光としてミラー31で反射され、光ファイバー2を介して光源装置1bに戻る。
The light guided to the
測定光は光源装置1b内で参照光と重ねあわせられ、光源装置1b内に配置された光検出器Pdに検出され、検査光が照射された位置での空間的位置関係の情報を得ることができる。ミラー31の回転に測定光を光ファイバー2を介して光源装置1bに送ることを繰り返し、血管の断層像を得る。
The measurement light is superimposed on the reference light in the light source device 1b, detected by the photodetector Pd disposed in the light source device 1b, and information on the spatial positional relationship at the position where the inspection light is irradiated can be obtained. it can. The measurement light is repeatedly sent to the light source device 1b through the
以上のように、OCT検査装置に回転駆動部4を用いていることで、電気配線や永久磁石等の微小化が困難な部材を採用しないので、回転駆動部を小さく形成することができ、回転型光照射装置の小型化を促進することが可能である。また、電気配線を必要とせず、1本の光ファイバーで回転駆動部を駆動するための駆動光と対象物に照射するための照射光とを同行させることができるのでカテーテルカバーを細くすることが可能である。さらに、信号線が光ファイバー1本だけであり、信号線が絡んだり、ねじれたりする不具合が発生するのを抑制することができる。
As described above, since the
また、回転駆動部4がカテーテルカバー6の外部に備えられた動力源から光照射部3をラジアル方向に回転させるための回転駆動力を機械的に伝達させる連結構造を有しておらず、カテーテルカバー6を含む回転型光照射装置を小型化することが可能である。また、複雑な形状の駆動軸を必要しないので、カテーテルカバー6が複雑に変形するような部分に挿入される場合においても、回転駆動部4を安定して、円滑に回転させることができ、それだけ、光をラジアル方向に連続且つ均一に照射することが可能である。
Further, the
本実施形態では、光照射部3、光ファイバー2及び回転駆動部4がカテーテルカバー6の内部に配置されている回転型光照射装置をOCT検査装置に用いているが、それに限定されるものではなく、予め光感受性物質を体内に注射しておき、腫瘍組織、プラーク等の病変部に光を照射することで、光感受性物質を活性化させ、病変部の細胞を壊死させて、病変部を治療する光線力学療法(PDT:Photodynamic Therapy)にも利用することが可能である。この場合、光源装置1bのビームスプリッタBs、参照鏡Cmや光検知器Pdが不要である。また、OCT治療、PDT治療のいずれの治療法にも使えるように、それぞれに対応した波長の光を出射することができる光源を備えていてもよい。
In the present embodiment, the rotary light irradiation device in which the
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して説明したが、本発明の範囲は実施形態に記載されたものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present invention has been described above with reference to specific embodiments, but the scope of the present invention is not limited to those described in the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. .
本発明の回転型光照射装置は、ラジアル方向に光を連続して照射することができる装置で、小型、構造が簡単、電磁波や引火性物質等の外部環境に左右されにくい等の長所を有するものであり、血管の内壁面に照射光を照射する医療用の検査装置(OCT治療用、PDT治療用)、ガス管等の細管に挿入される光学式の検査装置等、細管内部に挿入されて周囲に光を照射する光照射装置として利用することが可能である。 The rotary light irradiation apparatus of the present invention is an apparatus capable of continuously irradiating light in the radial direction, and has advantages such as small size, simple structure, and being less susceptible to external environments such as electromagnetic waves and flammable substances. Medical inspection devices (for OCT treatment and PDT treatment) that irradiate the inner wall of blood vessels with irradiation light, optical inspection devices that are inserted into thin tubes such as gas tubes, etc. Therefore, it can be used as a light irradiation device that irradiates light to the surroundings.
1 光源
2 光伝達部(光ファイバー)
3 光照射部
31 ミラー
32 光取出部
4 回転駆動部
41 台座部
42 回転体
421 本体部
422 突起部
43 光変形素子
44 分光部
441 底面部
442 側面部
45 中心軸
46 分光部
461 底面部
462 側面部
5 回転駆動部
51 台座部
52 回転体
521 円筒部
522 蓋状部
53 中心軸
54 光変形素子
55 突起部
551 前方側傾斜部
552 後方側傾斜部
6 カテーテルカバー
1
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記光照射部を回転駆動する回転駆動部と、
前記光照射部に光を伝達する光伝達部とを有し、回転しつつ、前記対象物に照射光を照射する回転型光照射装置であって、
前記回転駆動部が駆動光の照射によって変形され、変形により回転駆動力を発生する光変形素子を備えており、
前記光照射部は伝達された光の一部を前記照射光として分割するものであり、
前記光伝達部は前記照射光と前記駆動光とを伝達させる共通の信号線を備えていることを特徴とする回転型光照射装置。 A light irradiation unit for irradiating the object with irradiation light;
A rotation drive unit for rotating the light irradiation unit;
A rotating light irradiation device that irradiates the object with irradiation light while rotating and having a light transmission unit that transmits light to the light irradiation unit;
The rotational drive unit is deformed by irradiation of drive light, and includes a light deformation element that generates a rotational drive force by deformation,
The light irradiation unit divides a part of transmitted light as the irradiation light,
The rotating light irradiation apparatus, wherein the light transmission unit includes a common signal line for transmitting the irradiation light and the driving light.
前記回転駆動部は前記光照射部を透過した残りの光が照射されるように配置されている請求項1に記載の回転型光照射装置。 The light irradiation unit includes a light dividing unit that reflects a part of the light transmitted from the light transmission unit and transmits the remaining light,
The rotary light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the rotation driving unit is disposed so that the remaining light transmitted through the light irradiation unit is irradiated.
前記光伝達部が前記照射光及び前記駆動光が伝達されるのと同じ信号線を用いて前記検査光を伝達させる請求項1から請求項3のいずれかに記載の回転型光照射装置。 The light irradiating unit causes the inspection light reflected from the object to enter the light transmitting unit,
4. The rotary light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the light transmission unit transmits the inspection light using the same signal line through which the irradiation light and the driving light are transmitted.
前記台座部に回転可能に支持された回転体と、
前記回転体より突出する突起部とを備えており、
前記光変形素子は一部が前記台座部に固定されているとともに、
前記回転体が前記突起部を前記光変形素子に押されることで回転駆動力が発生される請求項1から5のいずれかに記載の回転型光照射装置。 The rotation drive unit is a pedestal unit,
A rotating body rotatably supported by the pedestal portion;
A protrusion protruding from the rotating body,
The light deforming element is partially fixed to the pedestal portion,
The rotary light irradiation apparatus according to claim 1, wherein a rotational driving force is generated when the rotating body pushes the protruding portion against the light deformation element.
前記分光部は一部に前記駆動光が出射されるのを抑制する遮光部が形成されており、
前記回転駆動部が回転することで、前記複数の光変形素子に対する前記駆動光の照射、停止が順番に繰り返される請求項6に記載の回転型光照射装置。 The rotational drive unit includes a plurality of the light deformation elements and a spectroscopic unit that emits the drive light in a predetermined direction in a limited manner.
The spectroscopic part is formed with a light-shielding part that suppresses the drive light from being emitted in part.
The rotary light irradiation apparatus according to claim 6, wherein the rotation driving unit rotates, and irradiation and stop of the driving light to the plurality of light deformation elements are repeated in order.
前記カテーテルカバーの先端部に前記回転駆動部及び前記光照射部とが配置され、
前記光伝達部は前記カテーテルカバーの内部に配置され前記カテーテルカバーの後端部から先端部に光を伝達する請求項1から請求項10のいずれかに記載の回転型光照射装置。 A catheter cover with a sealed tip,
The rotation drive unit and the light irradiation unit are arranged at the distal end portion of the catheter cover,
The rotary light irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the light transmission unit is disposed inside the catheter cover and transmits light from a rear end portion of the catheter cover to a front end portion.
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