JP6542349B2 - 光駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、光駆動装置に関するものである。

例えば医療分野で使用されているカテーテルは、人体の内部を低侵襲で検査をするという目的で開発されたもので、種々の診療分野で多種多様な種類のものが使用されており、現代医療において欠かせない医療機器となっている。具体的には、体内に挿入して、検査や治療などを行うための柔らかい細い管状の構造体である。体内に入れる事が基本であることから、素材はナイロン、シリコン、テフロン（登録商標）などの高分子化合物が中心で、太さは１〜１０ｍｍ程度、長さは数ｃｍ〜２ｍ近くまで、用途、目的によって種々の形状のものがある。血圧や血流量の測定、血液・体液の採取や排出、更には検査、治療を行うために「カテーテル」は欠かせない道具であり、殆どの診療科で使用されている。特に近年では外科手術をしなくて済む「カテーテル治療」と呼ばれる分野が大きく発展している。

治療の一例として、狭窄した動脈をバルーンにより拡張し、血流を確保する冠動脈拡張法がある。バルーンとは、通常はコンパクトに折りたたまれているが、対外からのワイヤ操作や空気導入により遠隔操作可能な治療器具である。主に、狭窄した血管部を拡張させて、血流を確保するものである。バルーンはカテーテル内部から導入される。

また、別の例としてカテーテルアブレーション法がある。この方法は、動脈内の狭窄部に高周波電流を流して、狭窄部を焼切る治療法である。この場合も、カテーテル内から高周波電極を患部まで導入し、体外から導線を介して電極に通電する。また、光ファイバをカテーテル内部から患部まで導入し、光照射により狭窄部をアブレーションすることで取り除くことも行なわれている。

カテーテルの利用は、急激に増大しており、侵襲性が少ない診断がもたらされる。特に、内部組織や血液等の流体の圧力測定が必要である場合が多い。その代表例として、血管を通して計測できる生体内測定のための圧力センサがある。この圧力センサは、小型の頑強な光ファイバ圧力センサで、光ファイバに結合されたファブリ・ペローチップからなる構造体を有し、カテーテル内に光ファイバを通してカテーテル先端に装着される。そして、体外から光ファイバを通してレーザ光を導入して圧力センサ部で発生した干渉光をモニタすることにより、体内で発生する圧力を計測する。

より高度な計測への応用例としては、血管内視鏡が挙げられる。血管内視鏡は、光源導入用のファイバから患部に照明光を照射し、患部からの散乱又は発光する光を複数のバンドル状に束ねた受光用ファイバ（ファイババンドル）で受光して画像を転送する。ファイババンドルは、各ファイバが導光する光がそれぞれ１画素に対応し、全体画像を形成する。これにより、血管内視鏡は、医師が動的な分析をすることも可能になり、より高度な診断の道が拓かれた画期的な器具となっている。現在では、技術革新により柔軟化かつ細径化したカテーテルに改良され、血管内腔径１．５ｍｍ程度の比較的末梢の冠動脈の観察も可能となっている。

一般に、カテーテル治療においては、カテーテルの先端部に治療具等を具備し、これを患部まで到達させて治療又は計測を行う。その際、先端部の治療器具を患部まで誘導するために、ワイヤガイドが用いられる。ワイヤガイドは、潤滑性が高く、カテーテル内や血管、消化管等の管状組織等の生体組織内を安定して円滑に進行可能である。より具体的には、ワイヤガイドは、柔軟性・適度な剛性をもったＴｉ合金を用いたものが主流である。しかも、血管壁を損傷しないように、平滑性があるポリマーがコートされ、作業性と衛生面の配慮がなされている。例えば、冠動脈造影を行う場合は、まず局所麻酔をして、手首（他に肘、太ももの付け根など）から直径１．３ｍｍほど（鉛筆の芯ぐらい）の太さの管（カテーテル）を動脈の中に入れ、予め挿入したワイヤガイドに沿って心臓の近くまで進めていく。カテーテルの導入には、Ｘ線投影画像をモニタしながら慎重に行われる。

カテーテルを用いる治療・診断においては、複雑に分岐した血管を通過して、確実に患部までカテーテルを導入する操作が要求される。特に、血管分岐部では、カテーテルの先端部を屈曲させ、選択した血管に向かってカテーテルを更に導入していく。この際、先端が鍵型に曲がったワイヤガイドを用い、このワイヤガイドを体外から回転させて、目的とする血管の入り口にワイヤガイドの先端を潜り込ませ、次にワイヤガイドに沿ってカテーテルの導入を進める。この操作に対応して、先端が様々な屈曲形状をしたワイヤガイドが用意されており、血管形状に応じて適切に選択される。

カテーテルの先端操作においては、施術者の高い技能と経験が要求される。すなわち、ワイヤガイドの高度な操作技能が必要となる。特に、複雑に血管が分岐した心臓内ではワイヤガイドの高度な操作技能が必要となる。更に、カテーテルアブレーション治療においては、カテーテルの先端の角度を微妙に操作しながら、患部に適切に光照射を行ったり、高周波電流を供給したりする技能も要求される。

この様な背景のもと、近年では、アクチュエータによりカテーテルの高度な先端操作を簡便に行う、所謂「能動カテーテル」が開発されている（例えば、特許文献１参照）。能動カテーテルは、血管内治療などの低侵襲治療・検査へ役立てる目的で、ヘビのように動きながら体内の目的部位まで入っていくカテーテルである。能動カテーテルは、リード線を介した外部からの制御信号により、リード線を通して屈曲・ねじれ回転・伸縮を行い、カテーテルを能動的に操作する。この機能により、従来では挿入が難しい部位への到達が可能になるだけでなく、短時間かつ確実にカテーテルを病変部へ到達できるので、治療及び検査時間の短縮やカテーテル位置確認のためのＸ線血管造影回数を減らすことができる。

また、ワイヤガイドとして、先端部にフォトクロミック分子を含有する架橋型液晶高分子材料からなるポリマージャケットを被覆し、ポリマージャケットに近赤外光と可視光とを選択的に照射することにより、先端部を所望の方向に屈曲可能としたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２３３０２７号公報 国際公開第２０１３／１７６２８７号パンフレット

特許文献１に開示の能動カテーテルは、筋肉にあたるアクチュエータとして、通電加熱により変形する形状記憶合金コイルを用いる。形状記憶合金コイルはカテーテル内に分布しており、選択した部位を通電することで、コイルを復元式のバネとして用い、カテーテルを体外から遠隔操作する。

しかし、かかる構成の能動カテーテルは、温度管理を伴うフィードバック機構を有する高精度の駆動ユニット必要とし、先端複合技術をベースにした高度な加工・組み立て・制御技術が要求される。また、多数の電極をもつ要素部品をパッケージするための絶縁被服構造をカテーテル内に設ける必要もある。そのため、コストアップを招くことが懸念される。更に、形状記憶合金を使用するアクチュエータは、基本的に形状記憶合金の加熱放熱に伴う温度変化を利用するので、時間応答性に限界がある。特に、放熱に関しては、制御管理が全く不可能であり、血管内では自然放熱に依るのみである。また、血管内での余剰な熱の発生も生理的に好ましくない。加えて、駆動部を含む部材に関しては、高価なため繰り返しの使用を強いられる。そのために、使用毎に二次感染防止のために入念な洗浄と消毒とが必要となる。しかし、駆動部は複雑な構造を有していることから、洗浄作業には相当の時間と労力とが要求される。

これに対し、特許文献２に開示のワイヤガイドは、ポリマージャケットへの光の照射によって先端部を屈曲させるので、上述の能動カテーテルにおけるような問題は生じない。また、コストが低く、洗浄不要の使い捨て使用が可能であり、治療器具特有の衛生面の問題も解決できる。しかし、特許文献２に開示のワイヤガイドは、ポリマージャケットに光を照射するための光ファイバを、ワイヤガイドに沿ってワイヤガイドの外側の樹脂層内に埋設して延在させて、光ファイバの射出端部をポリマージャケットの内部に埋設させている。そのため、全体の径が太くなって、挿入の際に被検者等に与える負担を増大させることが懸念される。

上述した背景に鑑みてなされた本発明の目的は、改善された光駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成する光駆動装置の発明は、
波長の異なる少なくとも２色の駆動光を導光する導光部と、
フォトクロミック材料を有する駆動部と、
前記導光部と前記駆動部とに光学的に結合されて、前記導光部から導光される前記駆動光を前記駆動部に導入する光導入部と、を備え、
前記導光部及び前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入して該駆動部を可逆的に変位させる光駆動装置において、
前記導光部は、可撓性を有する筒状部材と、該筒状部材の内部に長手方向に延在して配置された前記駆動光を導光する光ファイバとを備え、
前記光導入部は、前記光ファイバの射出端面から射出される前記駆動光を前記駆動部に導入し、
前記駆動部は、前記筒状部材の内側表面に接合されて、当該駆動部の変位により前記筒状部材を変位させる、
ことを特徴とするものである。

前記筒状部材は蛇腹構造からなる伸縮部を備え、
前記駆動部は前記伸縮部に装着されているとよい。

前記駆動部は、前記フォトクロミック材料が配向特性を有しており、
前記光ファイバは偏波保存ファイバからなるとよい。

前記光ファイバは、異なる特性の前記駆動光を導光する複数の光ファイバを含むとよい。

前記複数の光ファイバは、偏波保存方向が互いに直交する２本の偏波保存ファイバを含み、
前記２本の偏波保存ファイバのいずれか一方から前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入するとよい。

前記複数の光ファイバは、第１の色の前記駆動光を導光する第１の光ファイバと、第２の色の前記駆動光を導光する第２の光ファイバとを含むとよい。

また、上記目的を達成する光駆動装置の発明は、
波長の異なる少なくとも２色の駆動光を導光する導光部と、
フォトクロミック材料を有する駆動部と、
前記導光部と前記駆動部とに光学的に結合されて、前記導光部から導光される前記駆動光を前記駆動部に導入する光導入部と、を備え、
前記導光部及び前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入して該駆動部を可逆的に変位させる光駆動装置において、
前記導光部は１本の光ファイバを備え、
前記駆動部は前記光ファイバの射出端部の外周面に装着され、
前記光導入部は、前記駆動部の装着部において前記光ファイバのクラッド層に設けられた前記駆動光の光透過部からなる、
ことを特徴とするものである。

前記光ファイバはフォトニック結晶ファイバからなるとよい。

前記光ファイバの外周面には、前記駆動部の装着部分を除いて被覆されたチタン又はチタン化合物を含む金属層を有するとよい。

さらに、前記筒状部材の内部に長手方向に延在して配置され、被検部に照射する照明光を導光するとともに、前記被検部からの前記照明光の照射による応答光を導光する計測用光ファイバを備えるとよい。

さらに、前記光ファイバは、被検部に照射する照明光を導光するとともに、前記被検部からの前記照明光の照射による応答光を導光するとよい。

前記フォトクロミック材料は、フルキド、アゾベンゼン、ジアリールエテン、サリチリデンアニリン、スピロピラン、イミダゾール、それら分子の誘導体の少なくとも一つを含むとよい。

本発明によれば、改善された光駆動装置を提供することができる。

第１実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。 図１のフォトメカニカル駆動部の構成を示す側面図である。 図２Ａのフォトメカニカル駆動部の正面図である。 図１の光駆動装置の光源システムの要部の一例の構成を示す図である。 図３の分岐光ファイバの一例を示す図である。 第１実施の形態の変形例を示す図である。 第２実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。 図６の光コネクタの一例を示す図である。 第３実施の形態に係る光駆動装置のフォトメカニカル駆動部の構成を示す側面図である。 図８Ａのフォトメカニカル駆動部の正面図である。 図８Ａのフォトメカニカル駆動部にＳ偏光の駆動光が入射された場合の偏波の挙動を示すフォトメカニカル駆動部の側面図である。 図９Ａのフォトメカニカル駆動部の正面図である。 図８Ａのフォトメカニカル駆動部にＰ偏光の駆動光が入射された場合の偏波の挙動を示すフォトメカニカル駆動部の側面図である。 図１０Ａのフォトメカニカル駆動部の正面図である。 第４実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。 図１１Ａの部分拡大図である。 図１１Ａの光駆動装置の光源システムの要部の一例の構成を示す図である。 ラスタ走査における波長制御の一例を示す図である。 第５実施の形態に係る光駆動装置のフォトメカニカル駆動部の構成を示す側面図である。 図１４Ａのフォトメカニカル駆動部の正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。本実施の形態に係る光駆動装置は、導光部１０と、導光部１０を長手方向であるｚ方向と直交するｘ方向及びｙ方向に駆動するフォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙとを備える。導光部１０は、可撓性の筒状部材からなるカテーテル３０と、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙとを備える。光ファイバ４０ｘ及び４０ｙは、カテーテル３０の空洞内に、カテーテル３０の長手方向に延在して配置される。フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙは、それぞれシート状の長方形状を成し、カテーテル３０の長手方向を長辺としてカテーテル３０の先端部の内周面の直交する位置に装着される。

フォトメカニカル駆動部２０ｘは、光ファイバ４０ｘに光学的に結合されて、光ファイバ４０ｘを経て導入される駆動光によりカテーテル３０をｘ方向に駆動する。フォトメカニカル駆動部２０ｙは、光ファイバ４０ｙに光学的に結合されて、光ファイバ４０ｙを経て導入される駆動光によりカテーテル３０をｘ方向と直交するｙ方向に駆動する。

フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙは、同様に構成される。したがって、以下の説明では、代表してフォトメカニカル駆動部２０ｘの構成について、図２Ａ及び図２Ｂに示す側面図及び正面図を参照して説明する。フォトメカニカル駆動部２０ｘは、バルク状のフォトクロミック材料からなる駆動部２１と、駆動部２１とは異なる複素屈折率を有する光学薄膜からなる光導入部２２とを備える。駆動部２１及び光導入部２２は、光学的に一体に接合される。すなわち、駆動部２１及び光導入部２２の界面は、光学平面として形成されて接合される。駆動部２１には、光導入部２２と接していない面にクラッド層２３がコートされている。同様に、光導入部２２の駆動部２１と接していない面にも、クラッド層２３がコートされている。

光導入部２２には、例えば端面２４に光ファイバ４０ｘが光学的に結合されて、光ファイバ４０ｘを経てカテーテル３０の延在方向に駆動光が導入される。なお、端面２４側を除くフォトメカニカル駆動部２０ｘの周囲は、好ましくは、光導入部２２に導入された駆動光が外部に漏れないように遮光処理がなされる。本実施の形態では、駆動部２１側がカテーテル３０の内周面に融着されているが、光導入部２２側がカテーテル３０の内周面に融着されてもよい。

駆動部２１は、２色の光を照明することで可逆的に分子構造を空間的に大きく変化されることができる。例えば、駆動部２１がアゾベンゼンのシート状からなる場合、波長４００ｎｍ以下の紫外光、例えば波長２６６ｎｍの駆動光を照射すると、駆動部２１は照射方向に向かって凹面を形成するように屈曲する。その後、駆動部２１に例えば波長５３２ｎｍの駆動光を同じ方向から照射すると、分子構造は元に戻って、駆動部２１は元のシート状に復帰する。

フォトクロミック材料は、アゾベンゼンの他にも、フルキド、ジアリールエテン、サリチリデンアニリン、スピロピラン、イミダゾールといった光異性化を起す分子、更にこれらの分子に側鎖の付いた誘導体も、同様の性質を示すことから利用可能である。また、分子からなる高分子材料あるいは結晶も、フォトクロミック材料として利用できる。何れも、４００ｎｍ以上の長波長の可視光と、４００ｎｍより短波長の紫外光とを交互に照射することにより、光化学反応によりシートの形状を可逆的に制御することができる。

光導入部２２は、例えば紫外領域まで透明であるＳｉＯ₂の光学薄膜層で構成される。この場合は、例えば、駆動部２１をシート状に切削する際に、接合面を予め光学研磨又はイオンスムージング法により平滑化した光学面として、駆動部２１の表面にＳｉＯ₂を蒸着等で積層して光導入部２２を形成することができる。あるいは、駆動部２１の表面にアクリルベースのレジスト剤をコートし、加熱或いは光硬化させて光導入部２２を形成してもよい。

クラッド層２３は、例えば反射率の高い金属層（例えば、金、銀、アルミ等）や、駆動部２１及び光導入部２２よりも屈折率が低いフッ化マグネシウム等により形成される。

図２Ａ及び図２Ｂにおいて、光ファイバ４０ｘから光導入部２２に、端面２４側から可視光又は紫外光（駆動光）が入射されると、入射光はクラッド層２３で反射されて、駆動部２１及び光導入部２２に完全に閉じ込められる。すなわち、光導入部２２に入射した光は、順次、駆動部２１で吸収されながら末端まで伝搬する。

その結果、駆動部２１の全ての領域に光が行き渡り、駆動部２１はｘ方向に屈曲する。これにより、駆動部２１と力学的に一体なカテーテル３０もｘ方向に屈曲する。例えば、駆動部２１がアゾベンゼンで構成されている場合、駆動光として、波長３５５ｎｍの紫外光を入射させると、カテーテル３０は屈曲し、波長５３２ｎｍの可視光を入射させると、カテーテル３０は元の形状に復帰する。波長３５５ｎｍ及び波長５３２ｎｍの駆動光は、例えば波長１０６４ｎｍの基本波を射出するＮｄ：ＹＶＯ４レーザやＮｄ：ＹＡＧレーザの３倍波及び２倍波を用いて容易に生成することができる。

本実施の形態におけるように、光ファイバ４０ｘの先端に光導入部２２を光学的に結合することは、近年の光ファイバ加工・製造技術の進歩により極めて容易にできる。具体的には、光ファイバ融着技術を用いれば良い。この技術は、顕微鏡観察下で、放電加工により、例えばファイバ材質である石英を溶かして光導入部２２と直接融着接続を行う。光導入部２２が幅広のシート状の場合は、光ファイバ４０ｘの射出端部をテーパー状にして融着すれば、駆動光は光ファイバ４０ｘの射出端部のテーパー形状に従って広がって射出されるので、光導入部２２の全体に均一に駆動光を導入することができる。

図３は、図１に示した光駆動装置の光源システムの要部の一例の構成を示す図である。光源システムは、光源部５０と制御部６０とを備える。光源部５０は、レーザ光源５１を備える。レーザ光源５１は、駆動部２１の特性に応じて、所要の波長のレーザ光を射出するものが使用される。ここでは、説明の便宜上、駆動部２１がアゾベンゼンで構成されているものとして、レーザ光源５１は、波長１０６４ｎｍの基本波を射出する半導体レーザ励起のＮｄ：ＹＶＯ４レーザを用いるものとする。

レーザ光源５１から射出されるレーザ光は、２光路に分岐されてＫＤＰ等の非線形光学結晶を備える３倍波発生部５２ａ及び２倍波発生部５２ｂに入射される。これにより、３倍波発生部５２ａからは、基本波（波長１０６４ｎｍ）の３倍波である波長３５５ｎｍの紫外光が射出され、２倍波発生部５２ｂからは、基本波の２倍波である波長５３２ｎｍの可視光が射出される。つまり、１台のレーザ光源５１から、フォトメカニカル駆動部２０の駆動部２１を可逆的に光異性化する２波長の活性光（駆動光）が得られる。

３倍波発生部５２ａから射出される駆動光は、例えば図４に示すような分岐光ファイバ５３ａにより２光路に分岐されて、ｘ方向駆動用のＡＯＭ（音響光学素子）５４ａｘ及びｙ方向駆動用のＡＯＭ５４ａｙに入射される。同様に、２倍波発生部５２ｂから射出される２倍波は、分岐光ファイバ５３ａと同様の分岐光ファイバ５３ｂにより２光路に分岐されて、ｘ方向駆動用のＡＯＭ５４ｂｘ及びｙ方向駆動用のＡＯＭ５４ｂｙに入射される。

ＡＯＭ５４ａｘ及びＡＯＭ５４ｂｘから射出される駆動光は、分岐光ファイバ５３ａと同様の合成光ファイバ５５ｘ及び必要に応じて延長用の光ファイバを経て光ファイバ４０ｘに結合される。同様に、ＡＯＭ５４ａｙ及びＡＯＭ５４ｂｙから射出される駆動光は、分岐光ファイバ５３ｂと同様の合成光ファイバ５５ｙ及び必要に応じて延長用の光ファイバを経て光ファイバ４０ｙに結合される。

レーザ光源５１、ＡＯＭ５４ａｘ、ＡＯＭ５４ａｙ、ＡＯＭ５４ｂｘ及びＡＯＭ５４ｂｙは、制御部６０により制御される。制御部６０は、例えばホストコンピュータにより構成される。これにより、レーザ光源５１の励起用半導体レーザの電流を制御して、３倍波発生部５２ａ及び２倍波発生部５２ｂから得られる３倍波及び２倍波の出力強度を制御することができる。また、レーザ光源５１が、光学フィルタの自動交換機能やシャッタの開閉機能等を有する場合は、それらも制御することができる。また、ＡＯＭ５４ａｘ、ＡＯＭ５４ａｙ、ＡＯＭ５４ｂｘ及びＡＯＭ５４ｂｙを独立して制御することにより、紫外光及可視光の照射時間を独立に制御することができる。

本実施の形態に係る光駆動装置によると、血管にカテーテル３０を導入後、カテーテル３０内から光ファイバ４０ｘ及び４０ｙを経て体外からフォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙに駆動光を導入する。これにより、カテーテル３０の先端部を２次元方向に遠隔駆動操作することができる。ここで、フォトクロミック材料からなる駆動部２１は、フォトクロミック材料が励起して光異性化した分子の数に応じて屈曲の程度が変わる。すなわち、駆動部２１に照射する光量により、駆動部２１の屈曲の角度を制御できる。したがって、駆動部２１への駆動光の照射時間又は照射強度を制御すれば、カテーテル３０の先端部の屈曲の角度を確実に制御できる。

また、カテーテル３０の空洞内径は、一般に２ｍｍ以下と狭いが、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙの径は太いマルチモードファイバであっても１００μｍ以下である。したがって、カテーテル３０の空洞内に光ファイバ４０ｘ及び４０ｙを余裕もって配置することができるので、カテーテル３０を大径化する必要がない。また、例えば、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙをカテーテル３０の内面に沿って配置すれば、ワイヤガイド、カテーテルアブレーション法やバルーン法で用いる処置具も、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙと干渉することなくカテーテル３０内を導入することができる。したがって、挿入の際に被検者等に与える負担を増大させることもない。

本実施の形態に係る光駆動装置によれば、例えば心臓病治療において、絶大な作業効果が期待できる。心臓は血管が入り組み、しかも複雑な空間形状の心室に分かれている。心臓病治療では、このような空間的に複雑な臓器の特定部位（被検部）にカテーテルの先端を導いて診断・処置を行う必要がある。既存の方法では、Ｘ線画像をモニタしながらカテーテルに先端が鉤型に曲がった柔軟性の高いワイヤガイドを挿入し、カテーテル先端でワイヤ全体を回転させて、カテーテルを導く方向を探る手法が採られている。この作業はカテーテル操作の中で最も高い技術を必要とし、臓器の形状や位置に応じて適切な角度で曲がった先端を有するワイヤガイドを選定するので、時間がかかり患者に多大なる負担を強いることになる。

これに対し、本実施の形態に係る光駆動装置によると、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙに駆動光を導入することにより、カテーテル３０の先端部を自由自在に曲げることができるので、鉤型でないストレートなワイヤガイドのみで、目的とする特定部位にカテーテル３０の先端を確実に導くことができる。極論をすれば、ワイヤガイド無しでも、カテーテル３０の先端を特定部位に導くことができる。

また、駆動部２１の屈曲の角度は、駆動部２１への駆動光の照射量で制御できるので、予め、照射量に応じた屈曲角をデータベース化することで、手作業によらずコンピュータ制御により確実にカテーテル３０の先端の誘導方向を決定することができる。更に、近年の画像情報処理技術によれば、Ｘ線モニタ画像の位置情報と連動することで、特定部位までの誘導を全自動で行うことも可能である。

現在、カテーテルを用いた診断・治療は多岐に渡っている。特に、カテーテル内部から医療処置具を導入して患部を切除することが積極的に行われている。例えば、医療用内視鏡と同様に、ホットバイオプシー鉗子やポリペクトミー鉗子を導入し病変部を切除及び回収といった作業が知られている。このような場合、処置具を確実に病変部に接近させる際に本実施の形態に係る光駆動装置は効力を発揮する。

この他にも本実施の形態に係る光駆動装置は、カテーテル３０内に薬剤注入チューブを導入し、患部に治療薬や検査薬を送り込む作業においても有効に機能する。特に、チューブ先端に注射針を設け、病変部に注射針を差し込んで薬剤を注入する際の位置決めに便利である。

このように、本実施の形態によれば、カテーテル３０の大径化を招くことがないとともに、ワイヤガイドを用いる高度なカテーテル操作技術が不要となる。また、駆動部２１を構成するフルキド、アゾベンゼン、ジアリールエテン、サリチリデンアニリン、スピロピラン、イミダゾール等のフォトクロミック材料は、人体に毒性が無いで安全面での問題が無い。また、カテーテル３０、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙ、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙは、廉価で、使い捨てが可能であることから、２次感染等の衛生面での問題もない。したがって、本実施の形態によれば、被検者等に与える負担を増大させることなく、安全かつ安価な新たなカテーテル治療技術及びカテーテル診断技術を提供できる改善された光駆動装置を実現することができる。

なお、実用的には、駆動部２１に対して、できるだけ少ない駆動光の照射でカテーテル３０の先端を駆動できることが望ましい。そのためには、例えば、図５に示すようにカテーテル３０のフォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙが装着される部分をそれぞれ蛇腹構造からなる伸縮部３１ｘ及び３１ｙとするのが有効である。このようにすれば、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙによる変形の発生力が弱くても、その変形にカテーテル３０を柔軟に追従させることができる。したがって、少ない駆動光の照射でカテーテル３０を駆動できるので、光源システムを小型かつ廉価にすることができる。

（第２実施の形態）
図６は、第２実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。本実施の形態に係る光駆動装置は、例えば動脈硬化病変部や血栓の状態等の血管内の状態を治療に先立って観察する血管内視鏡として機能するもので、第１実施の形態に示した光駆動装置を備える。以下、第１実施の形態で説明した構成要素と同一作用をなす構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。

図６において、カテーテル３０内には、カテーテル３０と一体に変位可能に、特定部位（被検部）に照射する照明光を導光するとともに、特定部位からの照明光の照射による応答光を導光する計測用光ファイバ７０が挿入される。計測用光ファイバ７０の先端にはファイバファイバ７０から射出される照明光を特定部位に集光し、特定部位からの応答光を計測用光ファイバ７０の端面に集光する集光レンズ７１が装着されている。

計測用光ファイバ７０は、内視鏡外部において、例えば図７に示すようなＦＣコネクタ等の光コネクタ７２及び中継アダプタ７３を介して光ファイバ８０の光コネクタ８１に結合される。光ファイバ８０には、プローブ光レーザ光源９０から射出されるプローブ光（照明光）が入射される。光ファイバ８０に入射されたプローブ光は、光ファイバ８０及び計測用光ファイバ７０を導光して、計測用光ファイバ７０の射出端面から射出される。これにより、集光レンズ３０を経て特定部位にプローブ光が照射される。

プローブ光レーザ光源９０は、特定部位等に応じて、所要の波長のレーザ光を射出するものが使用される。プローブ光レーザ光源９０は、制御部６０によりプローブ光の射出タイミングや強度等が制御される。

プローブ光レーザ光源９０から射出されるプローブ光は、ビームスプリッタ９１で反射されて光ファイバ８０に入射される。ビームスプリッタ９１は、例えばダイクロイックミラーが使用される。また、プローブ光の照射により特定部位から発生する散乱光や自家蛍光等の応答光は、集光レンズ７１により集光されて計測用光ファイバ７０に入射し、計測用光ファイバ７０及び光ファイバ８０を導光して光ファイバ８０から射出される。光ファイバ８０から射出された応答光は、ビームスプリッタ９１を透過して受光部９２で受光される。受光部９２は、例えば光電子増倍管を用いて構成される。受光部９２の出力は、制御部６０に入力される。

一方、フォトメカニカル駆動部２０ｘに結合された光ファイバ４０ｘは、カテーテル３０の外部において光コネクタ７５ｘに接続されて、中継アダプタ７６ｘ及び必要に応じて延長用の光ファイバを経て、光源部５０の分岐光ファイバ５５ｘの出力端に着脱自在に結合される。同様に、フォトメカニカル駆動部２０ｙに結合された光ファイバ４０ｙは、カテーテル３０の外部において光コネクタ７５ｙに接続されて、中継アダプタ７６ｙ及び必要に応じて延長用の光ファイバを経て、光源部５０の分岐光ファイバ５５ｙの出力端に着脱自在に結合される。

本実施の形態に係る血管内視鏡は、制御部６０によって全体の動作が制御される。すなわち、第１実施の形態の場合と同様にして、カテーテル３０の先端が血管内の所望の特定部位に挿入される。その後、カテーテル３０内に、先端に集光レンズ７１を設けた計測用光ファイバ７０が挿入されて、内視鏡操作者による走査（計測）の開始が操作されると、制御部６０による光源部５０及びプローブ光レーザ光源９０の制御が開始される。これにより、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙが駆動されて、カテーテル３０の先端とともに、計測用光ファイバ７０の先端が２次元的に変位して、計測用光ファイバ７０から集光レンズ７１を経て射出されるプローブ光により特定部位が２次元走査される。そして、各走査点において発生した信号光は、集光レンズ７１及び計測用光ファイバ７０を経て受光部９２で受光されて制御部６０に入力され、所要の信号処理が行われる。

制御部６０は、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙをそれぞれ駆動するレーザ光源５１の出力強度を、カテーテル３０の屈曲角に変換する、つまりレーザ光源５１の出力強度を計測用光ファイバ７０からのプローブ光による走査点の位置情報に変換する較正テーブルを有している。制御部６０は、この較正テーブルに基づいて、カテーテル３０を介して計測用光ファイバ７０の先端を２次元的に空間走査しながら、各集光点で発生する応答光を空間マッピングして特定部位の画像をモニタ６１に表示する。これにより、医師は、血管内の特定部位をリアルタイムで検査（診断）することが可能となる。なお、照明光の２次元走査の軌道や走査速度等は、制御部６０によって制御される。

本実施の形態によると、第１実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態において得られる特定部位の画像の解像度は、カテーテル３０の偏向角の角度分解能で決まる。したがって、従来の血管内視鏡におけるように、撮像素子等の画素数に制限されないので、極めて単純な構成で高解像度の血管内視鏡を実現することができる。また、集光レンズ７１に関しても、医療用の内視鏡の光学系では１ｍｍ以下の集光レンズが用いられているので、細いカテーテル３０の内部に集光レンズ７１と一体になった計測用光ファイバ７０を通すことができる。したがって、血管内視鏡の細径化が容易にでき、従来技術では不可能であった、狭い血管内の観察も可能となる。

ちなみに、従来の血管内視鏡は、カテーテル内にファイババンドルを導入して、直接、目視する方式や、同じくカテーテル内に小型な固体撮像素子を導入して、電子的に画像化する方法が主流である。しかし、血管内視鏡では、全てのパーツを血管サイズよりも小さく必要があることから、ファイババンドルを用いる場合は、ファイバ数が限られるため画素数の不足が否めない。同様に、固体撮像素子を用いる場合は、サイズが限られるため充分な画素数が確保できない。そのため、従来の血管内視鏡では、観察領域が狭くなると同時に解像度が低下することになる。また、微細なパーツを作製し、撮像システムを組み立てるには、高度な集積技術を必要とすることから、コストアップを招くことになるとともに、本実施の形態における血管内視鏡と同程度まで細径化するのは困難となる。

また、計測用光ファイバ７０は、体外において光コネクタ７２によりプローブ光レーザ光源９０に着脱可能となっている。同様に、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙに結合された光ファイバ４０ｘ、４０ｙも、体外において光コネクタ７５ｘ、７５ｙにより光駆動光源部５０に着脱可能となっている。したがって、プローブ光レーザ光源９０及び光源部５０を除く血管内視鏡ユニットを、体外でプローブ光レーザ光源９０及び光源部５０に簡単に着脱することができる。これにより、血管内視鏡ユニットを簡単に「使い捨て」とすることができ、血管内視鏡ユニットの洗浄の問題も解決することができる。

すなわち、血管内視鏡は、一度血管内にカテーテルが挿入されると、血液を介して細菌やウィルス等が挿入部に付着する場合がある。そのため、血管内視鏡を繰り返し使用する場合は、２次感染を防止するために、使用後に入念な洗浄及び消毒が必要となり、安全面及びコスト面で大きな負担となる。

これに対し、本実施の形態に係る血管内視鏡は、体内に挿入される血管ファイバットが、カテーテル３０、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙ、駆動光用の光ファイバ４０ｘ、４０ｙ、計測用光ファイバ７０、集光レンズ７１等で、全てが基本的に極めて廉価素材で構成することができるので、「使い捨て」が可能となる。したがって、検査毎に、新しい血管内視鏡ユニットを使用することで、安全性及び検査費用の低減が図れる。

なお、上記実施の形態では、一本の計測用光ファイバ７０をカテーテル３０に挿入し、その先端を空間走査することにより特定部位を画像化するようにしたが、カテーテル３０にバンドルファイバを挿入したり、カテーテル３０の先端に撮像素子を設けたりすることもできる。このようにすれば、カテーテル３０の先端部を自由に変位させることにより、観察視野を大きく広げることができるので、利便性を著しく向上させることができる。

また、本実施の形態は、単に血管内の光計測による画像化に留まらず、他の物理量に関しても空間マッピングすることができる。例えば、カテーテル３０に光ファイバ圧力センサを装着して、血管内の流体圧力分布や、臓器壁表面の弾性分布等を可視化することもできる。また、本実施の形態は、血管のみならず、尿道、鼻腔など狭い生体管に関しても応用可能であり、幅広く医療現場への導入が期待できる。

（第３実施の形態）
上述した第１実施の形態又は第２実施の形態において、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙのそれぞれの駆動部２１を構成するフォトクロミック材料は、駆動源となるフォトクロミック分子が配向特性を有するポリマー或いは結晶状態で提供される場合がある。このような配向特性（分極特性）を有するフォトクロミック材料は、分子レベルでは、その分子の種類に応じて特定方向に直線偏光した光が入射されると効率的に光を吸収して分子が変形し、フォトメカニカルの形状変化が容易におきる。したがって、この場合は、フォトクロミック材料の分子の配向方向（分極方向）に応じて駆動光の偏光方向を揃える必要がある。

第３実施の形態に係る光駆動装置は、第１実施の形態又は第２実施の形態において、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙのそれぞれの駆動部２１が配向特性を有するフォトクロミック材料からなる。したがって、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光駆動装置とは、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙ及び光ファイバ４０ｘ、４０ｙの構成が異なるものである。なお、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び２０ｙは同一構成からなり、光ファイバ４０ｘ及び４０ｙも同一構成からなるので、以下の説明では、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び光ファイバ４０ｘの構成について説明する。

図８Ａ及び図８Ｂは、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び光ファイバ４０ｘの構成を示す側面図及び正面図である。フォトメカニカル駆動部２０ｘは、駆動部２５が配向特性を有するフォトクロミック材料からなる。そのため、本実施の形態では、光ファイバ４０ｘを、保存する偏波方向が互いに直交する２本の偏波保存ファイバ４０ｘＰ及び４０ｘＳで構成して、それらの射出端面を光導入部２２の端面２４に並列させて光学的に結合する。そして、２本の偏波保存ファイバ４０ｘＰ及び４０ｘＳのうち、駆動部２５のフォトクロミック材料の配向方向に対応するいずれか一方の偏波保存ファイバ４０ｘＰ又は４０ｘＳから対応する直線偏光の駆動光を、光導入部２２を経て駆動部２５に導光する。なお、駆動部２５のフォトクロミック材料の配向方向に対応する偏波保存ファイバ４０ｘＰ又は４０ｘＳは、例えば光駆動装置の組立てに先立って実験等により決定することができる。

偏波保存ファイバは、コアの中心を原点として、水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）とで屈折率が大きくことなる屈折率分布を有している。具体的には、中心を挟むｘ方向の２領域に、添加剤（例えば、酸化ボロン）を母材である石英に添加する。ファイバの引き上げ時、添加した部分には大きな応力がかかり屈折率が著しく低くなる（所謂パンダ構造）。結果的に、偏波保存ファイバにｙ方向の直線偏光の光が入射されると、屈折率の高いｙ方向にみの選択的に電場分極ができるので、結果的に偏光方向が保存されたままファイバから射出される。したがって、駆動光の偏光方向とファイバの偏波の保存方向とを揃えるとともに、ファイバの射出口の向きを調整すれば、駆動部２５に駆動光を照射する際の偏光方向を調整することができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、偏波保存ファイバ４０ｘＳからＳ偏光の駆動光をフォトメカニカル駆動部２０ｘに導入した場合の挙動を示す側面図及び正面図である。この場合、フォトメカニカル駆動部２０ｘには、図９Ｂに両矢印で示すように、駆動部２５と光導入部２２との接合面に平行で、駆動光の進行方向と直交する方向に電場が発生する。したがって、この場合は、駆動部２５を構成するフォトクロミック分子の配向方向が、図９Ｂに破線で示すように電場方向と平行であれば、駆動部２５は駆動光を効率的に吸収することができるので、フォトメカニカル駆動部２０ｘを効率的に駆動することが可能となる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、偏波保存ファイバ４０ｘＰからＰ偏光の駆動光をフォトメカニカル駆動部２０ｘに導入した場合の挙動を示す側面図及び正面図である。この場合、フォトメカニカル駆動部２０ｘには、光導入部２２内で駆動光が斜入射して反射することにより、図１０Ｂに示すように、駆動部２５と光導入部２２との接合面に垂直な電場成分と、駆動部２５と光導入部２２との接合面に平行で駆動光の進行方向に平行な電場成分（両矢印で示す）とが発生する。したがって、この場合は、駆動部２５を構成するフォトクロミック分子の配向方向が、図１０Ｂに破線で示すように、駆動光の進行方向に平行な電場成分（両矢印で示す）と平行であれば、駆動部２５は駆動光を効率的に吸収することができるので、フォトメカニカル駆動部２０ｘを効率的に駆動することが可能となる。

このように、本実施の形態では、駆動部２５のフォトクロミック分子の配向方向に対応できるように、偏波保存方向が互いに直交する２本の偏波保存ファイバ４０ｘＳ及び４０ｘＰをフォトメカニカル駆動部２０ｘに結合している。したがって、駆動部２５のフォトクロミック分子の配向方向と駆動光の偏光方向とを最適化することで、少ない照射エネルギーで駆動部２５を効率的に駆動することができる。もちろん、駆動部２５のフォトクロミック分子の配向方向が既知の場合は、光ファイバ４０ｘは、その配向方向に対応する１本の偏波保存ファイバを光導入部２２に結合すればよい。また、駆動部２５のフォトクロミック分子の配向方向が、フォトメカニカル駆動部２０ｘにおける駆動光の進行方向に対して傾斜している場合は、Ｓ偏光又はＰ偏光の駆動光のうち、光の吸収率の高い偏光の駆動光を導入するとよい。

（第４実施の形態）
図１１Ａは、第４実施の形態に係る光駆動装置の要部の構成を示す図である。図１１Ｂは、図１１Ａの部分拡大図である。本実施の形態に係る光駆動装置は、ワイヤガイド兼スキャン型血管内視鏡として機能するもので、導光部を構成する１本の光ファイバ１１を備える。光ファイバ１１は、例えばガラスファイバ、プラスチックファイバ、フォトニック結晶ファイバのいずれかが用いられる。光ファイバ１１の先端部には、光ファイバ１１の外周面全体に亘ってフォトクロミック材料からなる駆動部２６が装着されている。

また、光ファイバ１１の先端部で、駆動部２６が装着される部分には、光透過部２７ｘ及び２７ｙが形成される。光透過部２７ｘ及び２７ｙは、それぞれ光導入部を構成するもので、光ファイバ１１の外周にクラッド層１２に代えてｘ方向及びｙ方向に９０°離間して形成される。光透過部２７ｘ及び２７ｙは、それぞれ光ファイバ１１の光軸方向（ｚ方向）に連続して１つ形成してもよいし、分割して複数形成してもよい。光透過部２７ｘは、駆動部２６をｘ方向に駆動する２色の駆動光を透過する分光透過率を有する光学多層膜からなる。光透過部２７ｙは、駆動部２６をｙ方向に駆動する２色の駆動光を透過する分光透過率を有する光学多層膜からなる。駆動部２６をｘ方向に駆動する２色の駆動光と、ｙ方向に駆動する２色の駆動光とは、それぞれ波長が異なる。

光ファイバ１１の外周面には、駆動部２６の装着部分を除いてチタン又はチタン化合物を含む金属層１３が被覆される。チタン又はチタン化合物は、伸縮性・柔軟性・殺菌性に優れているので光ファイバ１１の力学的強度を補強できるとともに、血管導入時の衛生面も向上できる。また、チタン又はチタン化合物は、電子密度が高く、Ｘ線の透過率が低いので、光ファイバ１１をワイヤガイドとして機能させる場合に、造影剤を用いたＸ線モニタでも十分に影が付き、光ファイバ１１を認識することができる。

本実施の形態に係る光駆動装置は、光ファイバ１１により計測用の照明光（１色）と、駆動部２６をｘ方向及びｙ方向に駆動する４色の駆動光との合計５色の光を導光可能である。５色の光は、照明光の波長をλｐ、ｘ方向屈曲用の波長をλｘｄ、ｘ方向復帰用の波長をλｘｒ、ｙ方向屈曲用の波長をλｙｄ、ｙ方向復帰用の波長をλｙｒとするとき、例えば、λｘｄ＜λｙｄ＜λｐ＜λｘｒ＜λｙｒ、を満たすように設定される。ただし、波長λｘｄ及びλｙｄは、例えば波長４００ｎｍ以下の紫外光であり、波長λｐ、λｘｒ、λｙｒは可視光である。

したがって、この場合、光透過部２７ｘを構成する光学多層膜は、波長λｘｄ及び波長λｘｒの駆動光を透過し、他の波長の光は反射させる分光透過特性を有するように設計される。また、光透過部２７ｙを構成する光学多層膜は、波長λｙｄ及び波長λｙｒの駆動光を透過し、他の波長の光は反射させる分光透過特性を有するように設計される。これにより、光ファイバ１１を導光する波長λｐの照明光は、光ファイバ１１の先端から射出される。また、波長λｘｄ及び波長λｘｒの駆動光は、光透過部２７ｘを透過して駆動部２６に入射される。同様に、波長λｙｄ及び波長λｙｒの駆動光は、光透過部２７ｙを透過して駆動部２６に入射される。

図１２は、本実施の形態に係る光駆動装置の光源システムの要部の一例の構成を示す図である。光源システムは、光源部１００と、受光部１１０と、全体の動作を制御する制御部１２０とを備える。光源部１００は、レーザ光源１０１と、分光部１０２と、５個のＡＯＭ１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｐ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒとを備える。レーザ光源１０１は、例えば広帯域のレーザ光を射出するスーパーコンティニュアム光源が使用される。レーザ光源１０１から射出されるレーザ光は、分光部１０２で分光されて波長λｘｄ、λｙｄ、λｐ、λｘｒ、λｙｒが取り出されて、それぞれ対応するＡＯＭ１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｐ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒに入射される。

ＡＯＭ１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｐ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒからそれぞれ射出される光は、同軸光学系１０４により同軸上に合成されて、ビームスプリッタ１０５で反射されて光源部１００から射出され、図１１Ａに示した光ファイバ１１に入射される。光ファイバ１１は、例えば図７に示したような光コネクタ及び必要に応じて延長用の光ファイバを経て、光源部１００の出力端に着脱自在に結合される。

本実施の形態に係る光駆動装置は、一例として、先ず、ワイヤガイド機能により光ファイバ１１の先端を血管内の目的とする特定部位（被検部）に導き、その後、スキャン型血管内視鏡機能により特定部位の画像を取得するのに使用される。

光駆動装置をワイヤガイドとして機能させる場合、制御部１２０は、ＡＯＭ１０３ｐにより照明光の射出を停止させた状態で、必要に応じてＡＯＭ１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒから駆動光を射出させて光ファイバ１１に入射させる。光ファイバ１１に波長λｘｄの駆動光が入射されると、その駆動光は先端部まで導光されて、先端部の光透過部２７ｘを透過して駆動部２６に入射する。これにより、駆動部２６はｘ方向に屈曲し、その屈曲に伴って光ファイバ１１の先端部もｘ方向に屈曲する。その後、光ファイバ１１に波長λｘｒの駆動光が入射されると、その駆動光は先端部の光透過部２７ｘを透過して駆動部２６に入射し、駆動部２６及び光ファイバ１１の先端部は元の状態に復帰する。同様に、光ファイバ１１に波長λｙｄ及び波長λｙｒの駆動光が順次に入射されると、それらの駆動光は先端部の光透過部２７ｙを透過して駆動部２６に入射し、駆動部２６及び光ファイバ１１の先端部はｙ方向に屈曲した後、復帰する。これにより、光ファイバ１１の先端を、目的とする特定部位に確実に導くことができる。

また、光駆動装置をスキャン型血管内視鏡として機能させる場合、制御部１２０は、駆動部２６を駆動して光ファイバ１１の先端を２次元的に変位させながら、光ファイバ１１から照明光を射出して特定部位を２次元走査する。例えば、特定部位をラスタ走査する場合、制御部１２０は、例えば図１３に示す順序で波長λｘｄ、λｙｄ、λｐ、λｘｒ、λｙｒの光を光ファイバ１１に入射させるようにＡＯＭ１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｐ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒを制御する。ラスタ走査の各ライン走査において、波長λｐの照明光の照射によって特定部位から得られる散乱光や自家蛍光等の応答光は、光ファイバ１１で導光されてビームスプリッタ１０５を経て受光部１１０で受光される。受光部１１０は、例えば光電子増倍管を用いて構成される。受光部１１０の出力は、制御部１２０に入力され、第２実施の形態の場合と同様に所要の信号処理が行われて特定部位の画像が生成されてモニタ１２１に画像が表示される。

本実施の形態によれば、第１実施の形態及び第２実施の形態と同様の効果が得られる。特に、本実施の形態では、光ファイバ１１を照明光及び応答光の導光部として機能させるとともに、光ファイバ１１の先端部外周面に装着した駆動部２６への駆動光の導光部としても機能させて、光ファイバ１１を通して駆動部２６に内側から駆動光を照射して駆動部２６を駆動させている。したがって、導光部をより細径化できるので、被検者等に与える負担を増大させることなく、ワイヤガイド兼スキャン型血管内視鏡の機能を有する改善された光駆動装置を提供することができる。

（第５実施の形態）
第５実施の形態に係る光駆動装置は、第１実施の形態又は第２実施の形態において、フォトメカニカル駆動部２０ｘ、２０ｙにそれぞれ駆動光を導光する光ファイバ４０ｘ、４０ｙの構成が異なるものである。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、フォトメカニカル駆動部２０ｘ及び光ファイバ４０ｘの構成を示す側面図及び正面図である。本実施の形態では、光ファイバ４０ｘが、第１の色の駆動光（例えば、ＵＶ光）を導光する第１の光ファイバ４０ｘＵＶと、第２の色の駆動光（例えば、可視光）を導光する第２の光ファイバ４０ｘＶＬとを有する。第１の光ファイバ４０ｘＵＶ及び第２の光ファイバ４０ｘＶＬのそれぞれの射出端面は、図８Ａ及び図８Ｂの場合と同様にフォトメカニカル駆動部２０ｘの光導入部２２の端面２４に並列されて光学的に結合される。なお、第１の光ファイバ４０ｘＵＶ及び第２の光ファイバ４０ｘＶＬは、それぞれ外径が数１０μｍあれば光を導光することができるので、カテーテル内に容易に配線することが可能である。フォトメカニカル駆動部２０ｙに結合される光ファイバ４０ｙも、光ファイバ４０ｘと同様に構成される。

本実施の形態によると、第１の色の駆動光及び第２の色の駆動光がそれぞれ専用の光ファイバで導光されるので、第１の色の駆動光及び第２の色の駆動光をそれぞれ効率よく導光することが可能となる。したがって、第１の色の駆動光及び第２の色の駆動光を生成するためにレーザ光源から射出するレーザ光の出力を低減することが可能となる。また、専用の光ファイバを用いることから、駆動光の切り替えを単純にできるので、ＡＯＭ等の部品点数を削減できるとともに、制御を簡略化することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、駆動部を２次元方向に駆動するようにしたが、１次元方向に駆動させるようにしてもよい。また、駆動光や照明光は、１つのレーザ光源に限らず、複数のレーザ光源を用いて得るようにしてもよい。また、内視鏡機能を有する実施の形態においては、生体の検査に限らず、光ファイバから治療用のレーザ光を射出することで、生体の種々の治療にも適用することができる。また、医療用に限らず、工業用の内視鏡や加工装置にも適用できるとともに、光ファイバから射出される光を振り分ける用途等にも適用できる。

また、第４実施の形態においては、レーザ光源１０１としてスーパーコンティニュアム光源を用いている。したがって、スーパーコンティニュアム光源からのショートパルスレーザ光から分光部１０２で近赤外光を取り出し、２光子励起用の駆動光や照明光として光ファイバ１１により導光することもできる。この場合、光ファイバ１１はフォトニック結晶ファイバが用いられる。これにより、駆動部２６を２光子励起過程で駆動制御したり、計測用の照明光として特定部位に照射したりすることもできる。また、上記実施の形態において、駆動部に充分高い強度の駆動光が導光可能な場合は、光導入部を空気層で構成して、導光部から放出される駆動光を空気層からなる光導入部で拡散及び散乱させて駆動部に導入するように構成することもできる。

１０ 導光部
１１ 光ファイバ
１２ クラッド層
１３ 金属層
２０ｘ、２０ｙ フォトメカニカル駆動部
２１、２５、２６ 駆動部
２２ 光導入部
２３ クラッド層
２７ｘ、２７ｙ 光透過部
３０ カテーテル
３１ｘ、３１ｙ 伸縮部
４０ｘ、４０ｙ 光ファイバ
４０ｘＰ、４０ｘＳ 偏波保存ファイバ
４０ｘＵＶ 第１の光ファイバ
４０ｘＶＬ 第２の光ファイバ
５０ 光源部
６０ 制御部
５１ レーザ光源
５２ａ ３倍波発生部
５２ｂ ２倍波発生部
５４ａｘ、５４ａｙ、５４ｂｘ、ＡＯＭ５４ｂｙ ＡＯＭ
７０ 計測用光ファイバ
７１ 集光レンズ
９０ プローブ光レーザ光源
９２ 受光部
１００ 光源部
１０１ レーザ光源
１０２ 分光部
１０３ｘｄ、１０３ｙｄ、１０３ｐ、１０３ｘｒ、１０３ｙｒ ＡＯＭ
１１０ 受光部
１２０ 制御部

Claims (12)

1. 波長の異なる少なくとも２色の駆動光を導光する導光部と、
   フォトクロミック材料を有する駆動部と、
   前記導光部と前記駆動部とに光学的に結合されて、前記導光部から導光される前記駆動光を前記駆動部に導入する光導入部と、を備え、
   前記導光部及び前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入して該駆動部を可逆的に変位させる光駆動装置において、
   前記導光部は、可撓性を有する筒状部材と、該筒状部材の内部に長手方向に延在して配置された前記駆動光を導光する光ファイバとを備え、
   前記光導入部は、前記光ファイバの射出端面から射出される前記駆動光を前記駆動部に導入し、
   前記駆動部は、前記筒状部材の内側表面に接合されて、当該駆動部の変位により前記筒状部材を変位させる、
   ことを特徴とする光駆動装置。
2. 請求項１に記載の光駆動装置において、
   前記筒状部材は蛇腹構造からなる伸縮部を備え、
   前記駆動部は前記伸縮部に装着されている、
   ことを特徴とする光駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の光駆動装置において、
   前記駆動部は、前記フォトクロミック材料が配向特性を有しており、
   前記光ファイバは偏波保存ファイバからなる、
   ことを特徴とする光駆動装置。
4. 請求項１又は２に記載の光駆動装置において、
   前記光ファイバは、異なる特性の前記駆動光を導光する複数の光ファイバを含む、
   ことを特徴とする光駆動装置。
5. 請求項４に記載の光駆動装置において、
   前記複数の光ファイバは、偏波保存方向が互いに直交する２本の偏波保存ファイバを含み、
   前記２本の偏波保存ファイバのいずれか一方から前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入する、
   ことを特徴とする光駆動装置。
6. 請求項４に記載の光駆動装置において、
   前記複数の光ファイバは、第１の色の前記駆動光を導光する第１の光ファイバと、第２の色の前記駆動光を導光する第２の光ファイバとを含む、
   ことを特徴とする光駆動装置。
7. 波長の異なる少なくとも２色の駆動光を導光する導光部と、
   フォトクロミック材料を有する駆動部と、
   前記導光部と前記駆動部とに光学的に結合されて、前記導光部から導光される前記駆動光を前記駆動部に導入する光導入部と、を備え、
   前記導光部及び前記光導入部を経て前記駆動部に前記駆動光を導入して該駆動部を可逆的に変位させる光駆動装置において、
   前記導光部は１本の光ファイバを備え、
   前記駆動部は前記光ファイバの射出端部の外周面に装着され、
   前記光導入部は、前記駆動部の装着部において前記光ファイバのクラッド層に設けられた前記駆動光の光透過部からなる、
   ことを特徴とする光駆動装置。
8. 請求項７に記載の光駆動装置において、
   前記光ファイバはフォトニック結晶ファイバからなる、
   ことを特徴とする光駆動装置。
9. 請求項７又は８に記載の光駆動装置において、
   前記光ファイバの外周面には、前記駆動部の装着部分を除いて被覆されたチタン又はチタン化合物を含む金属層を有する、
   ことを特徴とする光駆動装置。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光駆動装置において、
    さらに、前記筒状部材の内部に長手方向に延在して配置され、被検部に照射する照明光を導光するとともに、前記被検部からの前記照明光の照射による応答光を導光する計測用光ファイバを備える、
    ことを特徴とする光駆動装置。
11. 請求項７〜９のいずれか一項に記載の光駆動装置において、
    さらに、前記光ファイバは、被検部に照射する照明光を導光するとともに、前記被検部からの前記照明光の照射による応答光を導光する、
    ことを特徴とする光駆動装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光駆動装置において、
    前記フォトクロミック材料は、フルキド、アゾベンゼン、ジアリールエテン、サリチリデンアニリン、スピロピラン、イミダゾール、それら分子の誘導体の少なくとも一つを含む、
    ことを特徴とする光駆動装置。

Images