JP5928461B2 - プローブ - Google Patents

Description

本発明は、生体組織の測定対象部位に照射光を照射して、この照射光に起因して測定対象部位から放射される放射光を受光する光学系を備えるプローブに関する。

今日、上部食道内視鏡としては、経口タイプが普及しており、経鼻タイプのものも普及しつつある。
近時、いわゆる内視鏡ビデオスコープ以外に、超音波診断装置、蛍光診断装置等様々な光学原理を活用した特殊診断装置が提案され、一部は実用化されている。
特に、蛍光を応用する蛍光診断装置にあっては、内視鏡ビデオスコープでは得られない不可視な情報を得て、悪性腫瘍の早期発見につなげるなど診断に役立つため、非常に期待されている。
このような診断をするための診断子、すなわち、プローブは、内視鏡の鉗子チャネルを経由して体内に至るもの、あるいは内視鏡と一体になっているものなどがある。
ここで、鉗子チャネルとは、鉗子や捕捉ネットなどの処置具を通す、内視鏡の基端から先端にかけて内視鏡内部に形成されたトンネル状の経路のことである。作業チャネル、挿通チャネルなどともいう（チャネルをチャンネルと表記することもある）。以下、このような内視鏡の基端から先端にかけて内視鏡内部に形成されたトンネル状の経路を内視鏡チャネルという。

経口タイプの内視鏡は１０ｍｍ程度の外径であり、３ｍｍ弱の内視鏡チャネルを備えているものが多い。
このような内視鏡チャネルを経由してプローブを挿通させる場合は、従来の内視鏡を活用でき、また比較的ゆるやかなカーブを描いて体内管腔に至るので、プローブには経鼻内視鏡のような柔軟性は要求されないものの、内視鏡チャネルを通る非常に小径な外径にする必要があるため、プローブに搭載する構成によっては非常に精密な構造になりがちである。特に、測定を確実に行うことを目的として光照射用と受光用との２種類の光ファイバーを用いたり、さらに後述するような照明用の光ファイバーを用いたりする場合は、部品点数が多くなるため、プローブの構造複雑化や大型化の回避が強く求められる。

昨今、内視鏡本体で撮像した食道内壁や胃壁などの画像に、プローブを介して検出した結果を重ね合わせて診断に役立てたいという要望がある。蛍光強度などのプローブを介して検出した結果を内視鏡本体で撮像した通常画像と重ね合わせることで、目視では認識できない病変を通常画像上の位置とともに医師、患者等に認識させることができるからである。
一般に内視鏡はその進行方向を撮像する直視型である。例えばプローブが内視鏡の進行方向と垂直な側方を観察する側視型である場合は、プローブの測定対象部位が内視鏡の視野から外れるので、プローブを介して検出した結果を内視鏡本体で撮像した通常画像と重ね合わせることには困難性がある。
そのため、内視鏡に適用されるプローブによる観察方向を、内視鏡本体による撮像方向に一致させたいという要望がある。
内視鏡本体による画像取得には照明が不可欠であるが、内視鏡チャネルに挿通されるプローブが光学的原理を利用したプローブである場合、内視鏡本体が備えている照明が外乱となり、好適な測定（診断）ができないという問題がある。そのため、プローブを介した観察時には、内視鏡本体の照明を消すか、あるいはプローブの測定対象部位を遮光する等の処置が必要である。さらにその後に内視鏡本体による画像取得を行うには、消していた照明を灯したり、遮光を解除したりしなければならない。このことから、内視鏡本体及び特殊診断装置の操作が煩雑となるおそれがあり、その結果として検査時間が長くなり、患者の身心の負担が増加するおそれがある。

このような問題を解決するための一つの方法として、内視鏡チャネルに挿抜されるプローブ自体に照明を設けることが考えられる。プローブに照明を設けた例として、特許文献１には、励起光照射用の第１の光ファイバーと組織からの光の受光用の第２光ファイバーの周囲に、視認用の光を導く第３の光ファイバーとが配置され、第１、第２の光ファイバーの周囲で第３の光ファイバーの先端側にリング状部材が設けられ、第３の光ファイバーにより導光した光をリング状部材に付設された反射膜で反射し、外周へ放射させて視認性を向上しようとするプローブが記載されている。
一方、プローブにより正確な診断情報を得るためには、測定時にプローブ先端と生体組織の測定対象部位とが好ましい一定の距離に保たれていることとともに、測定対象部位に測定に影響するような負荷を加えないことも望まれる。また、非接触での測定の準備ができた段階で測定対象部位の状態を観察し、その状態を把握してから測定を開始することが望まれる場合もある。
特許文献１に記載されるプローブは、測定の際にほぼ平坦なプローブ先端部を測定部位に密着させるとされており、このような非接触での測定が難しい。しかも、キャップの先端面の周部に突起及び吸引口が設けられ吸引することで固定を行うものであるため、吸引力や透明キャップの形状によっては生体組織の測定対象部位への負荷がかかることが懸念される。測定のために測定対象部位に負荷がかかると、血流状態が変化して、負荷の無い本来の状態に対する正確な測定が損なわれるから、組織を傷つけることになる。
なお、特許文献２の図９には、光ファイバーによって導かれたレーザ光を走査することで組織の観察を行うための光診断装置であって、プローブ先端に配置された環状のキャップを観察対象の組織に押し付けて観察を行うようにした光診断装置が記載されている。しかしながら、特許文献２には、観察前に照明を行うことについて記載がなく、プローブを内視鏡チャネルに挿抜することについても記載がない。

特開２００３−１８０６１４号公報 特開２０００−１２６１１４号公報

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、プローブの構造複雑化や大型化を回避しつつ、生体組織の測定対象部位への負荷を可及的に避けた状態での正確な測定が円滑に行えるプローブを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、測定対象部位に向けて先端部から測定用の照射光を照射し前記測定対象部位から放射される放射光を受光して基端側へ導くプローブであって、
測定用の照射光を導光する照射用光ファイバーと、
前記照射光が照射された生体組織の測定対象部位から当該照射光に起因して放射される放射光を受光してプローブの基端側へ導光する受光用光ファイバーと、
照明光を導光する照明用光ファイバーと、
プローブ先端部に配置された先端部材と、を備え、
前記先端部材は、
前記照明用光ファイバーにより導光された照明光を透過させてプローブ軸方向先端を含む所定範囲に放射し、
前記測定対象部位に接触することなく前記測定対象部位の周囲で前記生体組織に当接してプローブ先端部を前記測定対象部位に対して位置決めする位置決め部を有し、
前記先端部材には、当該先端部材の先端面を含む平面における前記照射光の照射範囲を含む範囲で当該先端面に開口する穴部が形成されているプローブである。

請求項２記載の発明は、前記先端部材の前記穴部の周囲に構成される部位の先端面が前記生体組織に当接する請求項１に記載のプローブである。

請求項３記載の発明は、前記先端部材は、前記穴部の周囲に周壁を構成する円筒状に形成されている請求項２に記載のプローブである。

請求項４記載の発明は、前記周壁は、プローブ軸方向について同一厚で形成されている請求項３に記載のプローブである。

請求項５記載の発明は、前記周壁は、プローブ軸方向先端に向かって前記穴部の径を拡大するように内テーパー状に形成されている請求項３に記載のプローブである。

請求項６記載の発明は、前記先端部材の前記生体組織に当接する先端面の縁部に丸みが付けられている請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項７記載の発明は、前記先端部材の前記生体組織に当接する先端面よりプローブ軸方向後方に前記照射光及び前記放射光を導くための測定用光学系が配置されている請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項８記載の発明は、前記照明用光ファイバーの出射端部がプローブ半径方向外方に向かって前記先端部材の内周面に当接することで、当該出射端部のプローブ半径方向についての位置が固定されている請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項９記載の発明は、前記照明用光ファイバーの出射端部がプローブ軸方向先端に向かって前記先端部材の後向きの面に当接することで、当該出射端部のプローブ軸方向についての位置が固定されている請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項１０記載の発明は、前記先端部材の後端部内周面にプローブ軸方向に延在する保持溝が形成されており、前記照明用光ファイバーの出射端部が当該保持溝に嵌ることで、当該出射端部のプローブ周方向についての位置が固定されている請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項１１記載の発明は、前記保持溝のプローブ軸方向の後端は、照明用光ファイバーを配置する前の状態において、開放されている請求項１０に記載のプローブである。

請求項１２記載の発明は、前記先端部材の後端に接続し、前記照射用光ファイバー、前記受光用光ファイバー及び前記照明用光ファイバーを保持するホルダーを備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項１３記載の発明は、前記先端部材の後端を、前記ホルダーに当接させることにより、前記先端部材と前記ホルダーとをプローブ軸方向に位置決めする請求項１２に記載のプローブである。

請求項１４記載の発明は、前記先端部材は前記照射光を拡散させる請求項１から請求項１３のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項１５記載の発明は、前記照明用光ファイバーの先端が、前記先端部材の後端よりもプローブ先端側に配置されている請求項１から請求項１４のうちいずれか一に記載のプローブである。

請求項１６記載の発明は、前記位置決め部が当接する面を含む光軸方向の所定領域において、前記光学系の焦点が結ばれるように、前記位置決め部の光軸方向の長さが設定されている請求項７に記載のプローブである。

本発明によれば、照明用光ファイバーにより導かれ先端部材を介して放射される照明光で生体組織を照らすことによって、プローブの位置を正確に把握することができる。また、先端部材は、測定対象部位に接触することなく測定対象部位の周囲で生体組織に当接してプローブ先端部を測定対象部位に対して位置決め可能であるから、照明を点灯した状態で測定対象部位のありのままの状態で正確に観察することができる。さらに、照明を消灯しても位置決めされた状態を維持しやすく、生体組織の測定対象部位への負荷を可及的に避けた状態での正確な測定を円滑に行うことができる。さらに、位置決めを行う先端部材が照明手段の一部を構成しているため部品点数が増えず、しかも先端部材を透過して照明を行うため、プローブの構成が複雑化・大型化することをも回避することができる。

本発明の一実施形態に係るプローブ及び内視鏡の使用状況を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係るプローブのベースユニットの簡易構成図(b)である。 本発明の一実施形態に係るプローブの構成部品である先端部材、ホルダー及び外皮チューブの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るプローブの構成部品である先端部材の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るプローブの構成部品であるホルダーの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、測定用の光路が示される。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端が内テーパー状である例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端縁部の角に丸みがある場合を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、照明光が示される。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の外周面に拡散用の周溝を有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の外周面に照明光拡散用の窪みを有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の外周面に照明光拡散用の粗面を有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の内面に照明光拡散用の粗面を有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の内部に照明光拡散用の乱反射部材を有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、照明用光ファイバーの出射端部が拡径化された例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、照明用光ファイバーの出射端面が窪んだ例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、照明用光ファイバーの出射端部の被覆に照明光の漏れを生じさせる傷が加工された例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、照明用光ファイバーの出射端部の被覆が剥離された例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの上半分断面・下半分側面図であり、先端部材の内周面に反射膜が設けられた例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端部材の内周面に反射率の低い膜が設けられた例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端部材の内周面に照射光等の拡散用の粗面を有する例を示す。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端部材の内周面に照射光等の拡散用の筋溝を有する例を示す。 Ａ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係るプローブの縦断面図であり、先端部材にレンズが一体成形された例を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

図１Ａに示すように本実施形態のプローブ１は、内視鏡１００に形成された内視鏡チャネル１０１に挿通されて使用される。
内視鏡１００の先端面には、撮影用窓１０２や照明用窓１０３が設けられている。すなわち、内視鏡１００は、撮影用窓１０２から生体内を撮影するための内視鏡カメラ及び照明用窓１０３から撮影対象を照明するための照明装置を有する。
プローブ１を内視鏡チャネル１０１に挿通させて体内に導き、プローブ１により光学的な測定を行う。プローブ１による測定を伴う検査時には、少なくとも生体内に内視鏡を挿入しその先端が測定対象部位の近くに達するまでに、内視鏡１００の照明装置を消灯して、プローブ１から放射される照明光ｉにより体内を照らす。そして、このプローブ１からの照明光を用いて内視鏡による撮影を行うことで、プローブ１を測定対象部位に正確に位置させる。
図１Ｂに示すようにプローブ１の基端は、プローブシステムのベースユニット２に接続されている。

さてプローブ１の構成の詳細について説明する。
プローブ１は、図２に示す先端部材１０、ホルダー２０、外皮チューブ３０をこの順序で接続して構成される。図３に先端部材１０の詳細が、図４にホルダー２０の詳細が示される。これらの部材の詳細については後述する。
さらにプローブ１は、図５に示すように、測定用の照射光を導光する照射用光ファイバー４１と、照射光Ｌ１が照射された生体組織３の測定対象部位３ａから照射光Ｌ１に起因して放射される放射光Ｌ２を受光してプローブ１の基端側へ導光する受光用光ファイバー４２と、照明光を導光する照明用光ファイバー４３と、レンズ４４と、フェルール４５とを備えて構成されている。

照射用光ファイバー４１及び受光用光ファイバー４２は、フェルール４５に固定され、さらに、フェルール４５がホルダー２０の後端部に挿入されてホルダー２０に固定される。一方、レンズ４４は、先端部材１０の内部に固定されており、ホルダー２０の先端部が先端部材１０の後端部に挿入されて固定される。
以上により、レンズ４４の光軸に対する照射用光ファイバー４１の出射端の中心軸及び受光用光ファイバー４２の受光端の中心軸が位置決めされている。
ベースユニット２には、照射用光ファイバー４１に入射させる照射光の光源装置２ａ、受光用光ファイバー４２により導光された光を検出する光検出器２ｂ、照明光の光源装置２ｃ、これらを制御する制御装置２ｄ等が備えられている。制御装置２ｄは、ユーザーからの測定の実行指示を受け付けるための操作部を備えており、この指示に基づいて各部の制御を行う。

ここで、プローブ１による測定につき説明する。
光源装置２ａから発せられ照射用光ファイバー４１により導光された照射光を、レンズ４４を介して生体組織３の測定対象部位３ａに照射し、当該照射光に起因して測定対象部位３ａから放射される放射光をレンズ４４により集光して受光用光ファイバー４２に入射させる。受光用光ファイバー４２によりプローブ１の基端側へ導きベースユニット２の光検出器２ｂに導入する。
ベースユニット２の制御装置２ｄは、ユーザーからプローブ１を用いた測定の実行指示の入力を受けると、照明光の光源装置２ｃを制御して照明を消灯させ、測定用の照射光の光源装置２ａ及び光検出器２ｂを制御して、上述のとおり生体組織３からの放射光を受光させて光検出器２ｂに検出結果を出力させる。この検出終了時に制御装置２ｄは、照明光の光源装置２ｃを制御して照明を再点灯させる。
光検出器は、受光用光ファイバー４２を通じて入力された光の光強度、分光特性、偏光特性などを検出し、検出結果を制御装置２ｄの測定演算部に出力する。制御装置２ｄの測定演算部がこの検出結果を分析して生体組織３の病変状態の診断に役立つ情報を特定する。

プローブ１による測定を、生体組織から発せられる蛍光の測定とする場合は、測定用照射光の光源装置２ａにより励起光を発生させる。
励起光が照射された測定対象部位３ａで励起光により、病変状態に従って蛍光が発生する。蛍光が発生すれば蛍光及び反射光が含まれる測定対象部位３ａからの放射光が受光用光ファイバー４２に入射し光検出器２ｂに入力される。
蛍光は、広義には、Ｘ線や紫外線、可視光線が照射された被照射物が、そのエネルギーを吸収することで電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーを電磁波として放出するものである。励起光によって、その波長とは異なった波長の蛍光が戻り光に含まれるので、光検出器２ｂが戻り光を分光し、測定演算部がスペクトル分布を分析することで蛍光量を特定して検出対象の病変状態を検知する。

次に、プローブ１の先端部を測定対象部位３ａに対して位置決めするための構成につき説明する。
この位置決めは、先端部材１０の先端面を生体組織３に当接することで行う。
但し、先端部材１０の先端面が、測定対象部位３ａに接触することなく測定対象部位３ａの周囲で生体組織３に当接する。当接によって測定対象部位３ａに血流の変化等の変化を生じさせず、本来ある状態で正確に測定を行うためである。
そのために、先端部材１０には、当該先端部材１０の先端面１１を含む平面における照射光Ｌ１の照射範囲を含む範囲で先端面１１に開口する穴部１２が形成されている。つまり、本実施形態においては、穴部１２を囲む先端部材１０の筒状の部位及び先端面１１が位置決め部を構成している。
生体組織への当接は、生体組織を傷付けないために穴部１２の周囲で全体的に行うことが好ましい。また、先端部材１０は、照明光を放射させる光学部材として、先端側からみて穴部１２内に最初に現れる光学部品（本実施形態にあってはレンズ４４）を汚れから保護する防汚部材として機能する。そのため、先端部材１０は、穴部１２の周囲に周壁１３を構成する円筒状に形成されている。そして、先端部材１０の穴部１２の周囲に構成される部材（周壁１３）の先端面１１、すなわち、穴部１２の周り一周にわたって先端面１１が生体組織に当接する構成がとられる。

先端部材１０の生体組織３に当接する先端面１１よりプローブ軸方向後方の所定位置（本実施形態においてはレンズ４４の前面位置）よりプローブ軸方向後方の範囲に照射光及び放射光を導く測定用光学系（本実施形態においては照射用光ファイバー４１、受光用光ファイバー４２、及びレンズ４４）が配置されている。
したがって、穴部１２の先端開口から前記所定位置まで空洞が確保され、プローブ１には測定対象部位３ａに接触する部分が構成されない。なお、レンズ４４の前面位置から先端部材１０の先端面１１を含む面までの距離、つまり、周壁１３のプローブ軸方向の長さは、レンズの焦点が先端面１１を含む面又はこの面のプローブ軸方向における近傍位置に結ばれるように設定されている。従って、先端面１１を生体組織に当接させることにより、レンズの光軸方向における位置決めがなされ、先端面１１が当接する面を含む光軸方向の所定領域にレンズの焦点が結ばれることとなる。
これにより、測定対象部位３ａに接触することなく、プローブ１の先端部を測定対象部位３ａに対して位置決めする。

図５に示す先端部材１０にあっては、周壁１３は、プローブ軸方向について同一厚で形成されている。同一厚とすれば、先端面１１を狭くすることなく、生体組織３への当接時の圧力を緩和できる。
これに拘わらず、図６に示す先端部材１０ａのように、プローブ軸方向先端に向かって穴部１２ａの径を拡大するように内テーパー状に周壁１３ａを形成してもよい。この構成により、周壁１３ａが照射光Ｌ１、放射光Ｌ２の光路から遠ざかり、周壁１３ａと干渉することによる迷光を防ぎ、測定精度を確保できる。また、照射光Ｌ１の照射範囲をプローブの外径に対してより大きくとるためにも有効である。

また、先端部材１０を生体組織３に当接する際に生体組織３を傷付けないために、先端部材１０の生体組織３に当接する先端面１１の縁部（特に外縁部）の角に丸みが付けられている。丸みが無いと、生体組織３に先端部材１０ｂの角が接触したときに、押圧力が集中し生体組織３を痛め、傷付けるおそれがあるので、図７に示すように、角に丸みを付けて接触時の押圧力を分散させることが望ましい。

次に、プローブ１から照明光を放射するための構成につき説明する。
上述したように、プローブ１内には照明用光ファイバー４３が設けられている。照射用光ファイバー４１及び受光用光ファイバー４２がプローブの中心部に配置され、照明用光ファイバー４３はその周囲に複数本配置される。
図５又は図８に示すように、照明用光ファイバー４３の出射端部は、先端部材１０の後端よりもプローブ１の先端側に配置されている。照明用光ファイバー４３の出射端部は、ホルダー２０の後端から挿入され、ホルダー２０の先端からプローブ軸方向先端に向かって斜め外側に突出する。このように斜め外側に突出させるための案内部がホルダー２０に設けられる。図４にその案内部の詳細が示される。
案内部は、照明用光ファイバー４３の１本１本に対して設けられている。１つの案内部は、ファイバー挿通孔２１と、テーパー溝２２とから構成される。本実施形態におけるホルダー２０にあっては、周囲に７本の照明用光ファイバー４３を配置する構成である。
テーパー溝２２がファイバー挿通孔２１に対してプローブ軸方向の先端へ連続しており、かつ、テーパー溝２２の内面はプローブ軸方向先端に向かってプローブ半径方向外方に移動するようにテーパー状に形成されている。
したがって、ファイバー挿通孔２１を通ってプローブ軸方向の先端へ延出する照明用光ファイバー４３の出射端部がプローブ軸方向先端に向かって斜め外側に突出するように案内される。

図３に示すように、先端部材１０の後端部内周面にプローブ軸方向に延在する保持溝１７が形成されている。
図８に示すように、先端部材１０の内部には、上述した穴部１２の後方に連続して、レンズ配置孔１５、ホルダー挿入穴１６が形成されている。保持溝１７は、ホルダー挿入穴１６の内周面に形成されている。保持溝１７は、テーパー溝２２に一対一で対向する数、位置で形成されている。保持溝１７のプローブ軸方向の後端は、照明用光ファイバーを取り付ける前の状態において開放されており、ホルダー２０から延出する照明用光ファイバー４３の出射端部を後方から挿入しやすい。また、先端部材１０の成型時に、ホルダー挿入穴１６及び保持溝１７を成形する成形型を後方に抜くことができ、成型上都合が良い。保持溝１７のプローブ軸方向の先端は、先端側壁面１７ａ（図３参照）で構成されており、その向きはプローブ１の後端向きである。
照明用光ファイバー４３の出射端部は、最終的な照明光ｉの発光部である先端部材１０に対して正確に配置しなければならない。そのために、ホルダー２０から突出する照明用光ファイバー４３の出射端部を、第一に、プローブ半径方向外方に向かって先端部材１０の内周面に当接することで、当該出射端部のプローブ半径方向についての位置が固定されている。この内周面は、本実施形態では、保持溝１７の略半円筒状の内底面が相当している。
第二に、照明用光ファイバー４３の出射端部がプローブ軸方向先端に向かって先端部材１０の後向きの面に当接することで、当該出射端部のプローブ軸方向についての位置が固定されている。この後向きの面は、本実施形態においては保持溝１７の先端側壁面１７ａが相当している。なお、この後向きの面は、照明用光ファイバー４３の出射端を係止する作用を奏する限りにおいて斜めであってもよい。
第三に、照明用光ファイバー４３の出射端部が保持溝１７に嵌ることで、当該出射端部のプローブ周方向についての位置が固定されている。
以上の第一から第三の固定構造によって、照明用光ファイバー４３の出射端部の先端部材１０に対するすべての方向の位置が所望の位置に固定され、複数の照明用光ファイバー４３を、プローブ軸周りに均等に分散配置するなど、所望の配置にして固定することができる。これにり、プローブ１から放射する照明光ｉの照度分布の均一化が図られる。
本実施形態における、典型的な測定の手順について説明する。
まず、内視鏡チャネルに挿入したプローブ１の照明を点灯した状態で内視鏡を人体内へ挿入する。そして、内視鏡１００の撮影装置により撮影した画像を見ながら内視鏡を測定対象部位の近くへ移動する。測定対象部位に近づいたら、プローブ１を内視鏡１００から突出させて測定対象部位に近づけ、プローブ１の先端面１１を測定対象部位の周囲に押し当てる。次に、ユーザーがプベースユニット２を操作して測定開始を指示する。これを受け制御装置２ｄがプローブ１に設けられた照明の消灯、プローブ１による測定、同照明の点灯までを自動的に実行する。プローブの照明消灯・測定・照明点灯を繰り返して必要な箇所の測定を行う。なお、プローブ１を測定対象部位に押し当てる工程より前の段階までは、内視鏡１００の照明を用いるようにしてもよい。
このように、本実施形態においては、照明用光ファイバーにより導かれ先端部材１０を介して放射される照明光で生体組織を照らすことによって、プローブの位置を正確に把握することができる。また、先端部材１０は、測定対象部位に接触することなく測定対象部位の周囲で生体組織に当接してプローブ１の先端部を測定対象部位に対して位置決め可能であるから、照明を点灯した状態で測定対象部位のありのままの状態で正確に観察することができる。さらに、照明を消灯しても位置決めされた状態を維持しやすく、生体組織の測定対象部位への負荷を可及的に避けた状態での正確な測定を円滑に行うことができる。さらに、位置決めを行う先端部材が照明手段の一部を構成しているため部品点数が増えず、しかも先端部材を透過して照明を行うため、プローブの構成が複雑化・大型化することをも回避することができる。さらに、照明がプローブに設けられているため、プローブによる測定時にはプローブの照明や照射光の制御を行えばよく、プローブとは別体の内視鏡の照明を操作する必要がない。プローブの測定に連動してプローブの照明を自動的に消灯する機能も備えることで、照明操作の煩雑さをさらに軽減することができる。また、プローブの照明の光源としてＬＥＤや有機ＥＬ素子などの固体発光素子を用いると、内視鏡の照明として用いられているキセノンランプやハロゲンランプに比べて点灯や消灯に要する時間が短くて済み、測定の効率が上がり、測定箇所が多くなるほど有利である。

上述したような固定状態を得るための組立て段階においても本実施形態は有利である。
先端部材１０とホルダー２０とを連結固定した場合における、照明用光ファイバー４３の出射端部の保持溝１７によって規制される位置より先へ、すべての照明用光ファイバー４３の該出射端部をホルダー２０から延出させておき、その後に、先端部材１０を取り付けることによって、当該出射端部を逆戻りさせるようにして保持溝１７によって確実に位置規制することができる。これにより、保持溝１７の先端側壁面１７ａと照明用光ファイバー４３との間に隙間が空くなどの組立不良を効率よく防止できる。

先端部材１０とホルダー２０との連結固定は、図４に示す凸部２３を、保持溝１７の後端部に嵌合することによって行う。
凸部２３は、テーパー溝２２に後方にそれぞれ配置されており、保持溝１７の内底面に対応した円筒面状の表面を有し、後方のフランジ２４まで形成されている。
したがって、各凸部２３が各保持溝１７に嵌合し、先端部材１０の後端がフランジ２４に突き当たることによって、少なくともプローブ軸方向における先端部材１０とホルダー２０との位置は精度良く決定される。両者の接続角度、すなわち、先端部材１０の軸方向とホルダー２０の軸方向とのなす角度も精度よく決定され、本実施形態においては、両者が実質的に一致される。これにより、照射用光ファイバー４１及び受光用光ファイバー４２とレンズ４４との軸方向距離その他の位置関係も精度良く決定される。
先端部材１０とホルダー２０との間に接着剤が付与されて固定される。凸部２３が形成されていることによって、先端部材１０とホルダー２０との接触面積が増加し、接着による接合強度が増す。また、凸部２３が保持溝１７に軽圧入する寸法にしておくことにより、接着剤硬化中における先端部材１０とホルダー２０との位置ずれを防止できる。
ホルダー２０と外皮チューブ３０とは、フランジ２４より後方のチューブ接続部２５が外皮チューブ３０に圧入されることで固定される。この固定にも接着剤を適用してもよい。

以上説明した構造によって照明用光ファイバー４３の出射端は、周壁１３の後方において、プローブ軸方向先端に向かってやや斜め外側に軸方向を向けて配置される。
図８に示すように照明用光ファイバー４３の出射端から出射した照明光ｉは、先端部材１０に入射し、先端部材１０から出射する。先端部材１０は、照明光ｉを透過させてプローブ軸方向の先端を含んだ所定範囲に放射する。照明光ｉの放射範囲、すなわち、照明範囲で内視鏡カメラの撮影範囲を十分にカバーするように、照明光ｉを先端部材１０で拡散させる。

以下に照明光ｉを先端部材１０で拡散させる種種の構成を開示する。
図９に示す構成にあっては、照明光ｉが出射する先端部材１０の外周面に周溝１８ａが形成されており、照明光ｉを先端部材１０からの出射時に拡散する。
図１０に示す構成にあっては、照明光ｉが出射する先端部材１０の外周面に窪み１８ｂが形成されており、照明光ｉを先端部材１０からの出射時に拡散する。
図１１に示す構成にあっては、照明光ｉが出射する先端部材１０の外周面に粗面１８ｃが形成されており、照明光ｉを先端部材１０からの出射時に拡散する。粗面１８ｃは光を拡散させるように表面が粗くされたものである。粗面１８ｃは、先端面１１にも形成してもよい。

図１２に示す構成にあっては、照明光ｉが入射する先端部材１０の内面に粗面１８ｄが形成されており、照明光ｉを先端部材１０への入射時に拡散する。粗面１８ｄは光を拡散させるように表面が粗くされたものである。

図１３に示す構成にあっては、先端部材１０の照明光ｉが入射する部分に乱反射部材１８ｅが配置されており、照明光ｉが乱反射部材１８ｅを通過する時に照明光ｉを乱反射部材１８ｅにより拡散する。乱反射部材１８ｅとしては、繊維状物、粒状物などの小片を１又は複数適用する。乱反射部材１８ｅの材料としては、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。

先端部材１０の樹脂成形品として、周溝１８ａ、窪み１８ｂ、粗面１８ｃ，１８ｄを先端部材１０の樹脂成形時に同時に形成することができる。粗面１８ｃ，１８ｄに関しては、成形型の微小な凹凸が形成された表面を転写して形成する。同時に加工することで生産性が良好になる。乱反射部材１８ｅを適用する場合は、乱反射部材１８ｅを格納する溝を先端部材１０の内側に成形しておき、これに乱反射部材１８ｅを充填する方法を採ることができる。

照明光ｉの放射範囲を拡大させることは、照明用光ファイバー４３の出射端部を加工することによってもなし得る。
図１４に示す構成にあっては、照明用光ファイバー４３の出射端部１９ａが熱溶融処理等により拡径化されており、出射端部１９ａから照明光ｉの出射範囲が拡大する。
図１５に示す構成にあっては、照明用光ファイバー４３の出射端面１９ｂがすり鉢状に窪んでおり、照明光ｉの出射角が拡大する。
図１６に示す構成にあっては、照明用光ファイバー４３の出射端部の外周被覆１９ｃに照明光ｉの漏れを生じさせる傷が加工されており、照明用光ファイバー４３の出射端部の外周部からも照明光ｉが出射し、照明光ｉの出射範囲が拡大する。
図１７に示す構成にあっては、照明用光ファイバー４３の出射端部１９ｄは、被覆１９ｅが剥離されており、照明用光ファイバー４３の出射端部１９ｄの外周部からも照明光ｉが出射し、照明光ｉの出射範囲が拡大する。

また、先端部材１０の側方への照度をあげるために、先端部材１０の内面を反射性に構成することが効果的である。
図１８に示すように、先端部材１０の穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面にアルミ金属膜等による反射膜１９ｆを被着して設けることで鏡面に形成し、先端部材１０の内部で穴部１２又はレンズ配置孔１５の方へ向かう照明光を外側へ反射する。
以上のように穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面は、外側から来る光に対して反射性に構成する。しかし、内側から来る光に対しては事情が異なる。
照射用光ファイバー４１から出射した照射光Ｌ１の一部は、レンズ４４の表面で反射する。この反射光が受光用光ファイバー４２に入射すると、生体組織からの放射光以外の光を受光してしまい、正確な測定ができない。そのため、穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面に至った光に関しては、この面で吸収するか、拡散させて受光用光ファイバー４２に入射する率が減少するようにすることが好ましい。
すなわち、穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面は、内側に対しては、光吸収性又は拡散性に構成することが好ましい。
図１９に示す構成にあっては、穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面に、黒色膜等の反射率の低い膜１９ｇが形成されており、これにより、内周面に至った光が受光用光ファイバー４２に入射する率を減少させる。
図２０に示す構成にあっては、穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面に、上述した粗面１８ｃ，１８ｄと同様の粗面１９ｈが形成されており、粗面１９ｈに至った光を拡散させて受光用光ファイバー４２に入射する率を減少させる。粗面１９ｈも、穴部１２及びレンズ配置孔１５を成型する成形型表面の粗面を転写することによって、先端部材１０の成型時に同時に形成することが可能である。
図２１Ａ及び図２１Ｂに示す構成にあっては、穴部１２及びレンズ配置孔１５の内周面に、プローブ軸方向に延在する多数の筋溝１９ｉが形成されており、筋溝１９ｉに至った光をプローブ中心部を避けた方向へ拡散させて受光用光ファイバー４２に入射する率を減少させる。筋溝１９ｉを穴部１２及びレンズ配置孔１５と同じプローブ軸方向とすることによって、先端部材１０の成型時に同時に筋溝１９ｉを形成することが容易となる。

なお、レンズ４４の先端部材１０への固定は、レンズ４４を配置したレンズ配置孔１５と、その前方の穴部１２との段差部にレンズ４４を係止して、レンズ４４と先端部材１０との接触部に接着剤を付与することで固定することができる。
また、図２２に示すように、先端部材１０ｃの一部としてレンズ部４４ｃを一体に成形することで構成してもよい。この場合、レンズと先端部材との組立、固定作業は不要となり、組立誤差の解消によりレンズ部４４ｃの位置精度を向上できる。また、小型レンズは、加工の都合上半球レンズとなることが多いが、レンズを先端部材と一体で形成することで、両面非球面レンズなどの加工が可能になるなどレンズの光学設計の自由度が向上する。

以上の実施形態においては、光ファイバーは励起光を測定対象部位へ照射するとともに、この励起光に起因して生じる蛍光を受光することを例に挙げたが、照射光に起因して生じる散乱光またはラマン散乱光を受光することとしてもよい。これらの場合であっても、生体組織の変性や癌などの疾患状態の診断を行うことができる。

本発明は、生体組織の光学的測定に利用することができる。

１ プローブ
２ ベースユニット
３ 生体組織
３ａ 測定対象部位
１０ 先端部材
１０ａ 先端部材
１０ｂ 先端部材
１０ｃ 先端部材
１１ 先端面（生体組織への当接面）
１２ 穴部
１２ａ 穴部
１３ 周壁
１３ａ 周壁
１５ レンズ配置孔
１６ ホルダー挿入穴
１７ 保持溝
１８ａ 周溝
１８ｃ 粗面
１８ｄ 粗面
１８ｅ 乱反射部材
２０ ホルダー
２１ ファイバー挿通孔（案内部）
２２ テーパー溝（案内部）
３０ 外皮チューブ
４１ 照射用光ファイバー
４２ 受光用光ファイバー
４３ 照明用光ファイバー
４４ レンズ
４４ｃ レンズ部
４５ フェルール
１００ 内視鏡
１０１ 内視鏡チャネル
１０２ 撮影用窓
１０３ 照明用窓
ｉ 照明光
Ｌ１ 照射光
Ｌ２ 放射光

Claims (16)

1. 測定対象部位に向けて先端部から測定用の照射光を照射し前記測定対象部位から放射される放射光を受光して基端側へ導くプローブであって、
   測定用の照射光を導光する照射用光ファイバーと、
   前記照射光が照射された生体組織の測定対象部位から当該照射光に起因して放射される放射光を受光してプローブの基端側へ導光する受光用光ファイバーと、
   照明光を導光する照明用光ファイバーと、
   プローブ先端部に配置された先端部材と、を備え、
   前記先端部材は、
   前記照明用光ファイバーにより導光された照明光を透過させてプローブ軸方向先端を含む所定範囲に放射し、
   前記測定対象部位に接触することなく前記測定対象部位の周囲で前記生体組織に当接してプローブ先端部を前記測定対象部位に対して位置決めする位置決め部を有し、
   前記先端部材には、当該先端部材の先端面を含む平面における前記照射光の照射範囲を含む範囲で当該先端面に開口する穴部が形成されているプローブ。
2. 前記先端部材の前記穴部の周囲に構成される部位の先端面が前記生体組織に当接する請求項１に記載のプローブ。
3. 前記先端部材は、前記穴部の周囲に周壁を構成する円筒状に形成されている請求項２に記載のプローブ。
4. 前記周壁は、プローブ軸方向について同一厚で形成されている請求項３に記載のプローブ。
5. 前記周壁は、プローブ軸方向先端に向かって前記穴部の径を拡大するように内テーパー状に形成されている請求項３に記載のプローブ。
6. 前記先端部材の前記生体組織に当接する先端面の縁部に丸みが付けられている請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のプローブ。
7. 前記先端部材の前記生体組織に当接する先端面よりプローブ軸方向後方に前記照射光及び前記放射光を導くための測定用光学系が配置されている請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のプローブ。
8. 前記照明用光ファイバーの出射端部がプローブ半径方向外方に向かって前記先端部材の内周面に当接することで、当該出射端部のプローブ半径方向についての位置が固定されている請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のプローブ。
9. 前記照明用光ファイバーの出射端部がプローブ軸方向先端に向かって前記先端部材の後向きの面に当接することで、当該出射端部のプローブ軸方向についての位置が固定されている請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載のプローブ。
10. 前記先端部材の後端部内周面にプローブ軸方向に延在する保持溝が形成されており、前記照明用光ファイバーの出射端部が当該保持溝に嵌ることで、当該出射端部のプローブ周方向についての位置が固定されている請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載のプローブ。
11. 前記保持溝のプローブ軸方向の後端は、照明用光ファイバーを配置する前の状態において、開放されている請求項１０に記載のプローブ。
12. 前記先端部材の後端に接続し、前記照射用光ファイバー、前記受光用光ファイバー及び前記照明用光ファイバーを保持するホルダーを備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載のプローブ。
13. 前記先端部材の後端を、前記ホルダーに当接させることにより、前記先端部材と前記ホルダーとをプローブ軸方向に位置決めする請求項１２に記載のプローブ。
14. 前記先端部材は前記照射光を拡散させる請求項１から請求項１３のうちいずれか一に記載のプローブ。
15. 前記照明用光ファイバーの先端が、前記先端部材の後端よりもプローブ先端側に配置されている請求項１から請求項１４のうちいずれか一に記載のプローブ。
16. 前記位置決め部が当接する面を含む光軸方向の所定領域において、前記光学系の焦点が結ばれるように、前記位置決め部の光軸方向の長さが設定されている請求項７に記載のプローブ。

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