JPS60169805A - 光学的センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、たとえば内視鏡などに使用される光学的セ
ンーナおよびその製造方法に関する。

ここで光学的センサとは、少なくともイメージファイバ
と、照明用導光路とを含む光または画像の伝送路のこと
であるが、この発明は、さらに流体の通路をも含む光学
的センサに関する。

先行技術の説明 口の種の光学的センサは、腹腔、や心臓、血管内を観察
するための内視鏡の光伝送部として用いられる。この場
合、光学的センサはその先端部に取付けられたｌｌｕ像
アダプタとともに人体の中へ導入される。撮像アダプタ
にはレンズがあって、器官の内部の像をイメージファイ
バ前端面に結像りるようになっている。また、光学的セ
ンサの手元側には、内ｍ鏡を構成する装置が段けられる
。この内視鏡は、イメージファイバ内を伝送され！、：
画像を観察する受像部を有している。これは、重視アダ
プタにより、直接画像観察することもあり、モニタテレ
ビ上に映像として映し出すこともある。

さらに、照明用導光路の始端には、光源が設けられる。

そして、この光源からの光が導光路を伝わり、人体内部
の器官の対象面を照射づる。

上述した照明用導光路とイメージファイバとを備えるだ
けの光学的センサも対象によっては用いられることもあ
る。しかし、それだけでは十分でない場合もある。たと
えば心臓の内部を観察するような場合、血液が視野を遮
るので、この血液を排除しなければならない。そのため
に、流体通路が利用される。すなわち、モのような場合
には一１流体通路に生理食塩水を導入して、心臓内にＩ
ＩＩ銅し、瞬間的に血液を排除し視野を開（ようにする
。

しかし、これは、心臓内に食塩水を導入するので、あま
り好ましくない。

そこで、１ｆｆａｌｉ１部に透明のバルーンを取イリけ
るものが提案されている。これは、透明のバルーン内に
生理食塩水を入れて脹らませ、それによって血液を排除
し、心臓内壁が見えるにうにするものである。最初は、
ただ１本の流体通路を有する光学的センサを用いたが、
これでは、生理食塩水を透明バルーンに投入したとき、
透明バルーン内にあった空気を抜くことができない。そ
のため、好ましい例として、２本の流体通路を設け、一
方の通路から生理食塩水を透明バルーン内へ送給し、他
方の通路からバルーン内の空気を抜くようにしたものが
提案されている。

このような背景の下、従来第１図に示すような光学的セ
ンサが提供されている。図において、イメージファイバ
１と、プラスチックからなる円形断面の照明用導光路２
と、流体通路を形成Ｊるチューブ３とが束ねられ、さら
にその上にプラスチック外被覆４が設けられている。図
示される構造の光学的センサ、ずなわら複合ファイバの
場合、プラスチック外被覆４内にどうしても無駄な空隙
部が生ずる。そのため、体積効率が悪い。

この種の光学的センサでは、全体の直径が一小さいとい
うことと、照明光が強いということとが重要な！！素と
なる。しかし、第１図に示されるような構造のらのでは
、複数の照明用導光路ファイバ２を挿入するよう工夫し
たところで、導光路２の全断面積はあまり広くできない
ので、照明光が不十分である。一方、太い尋光路用光フ
ァイバを用いれば、照明光を増強することができる筈で
あるが、そうすると全体の直径が太くなりＪぎ、たとえ
ば人体用のイメージ力テーデルに使うことができない。

そこで、上述の欠点を解消づるものとし−（、第２図に
示すｍ造の光学的センサが本願出願と同一の出願人によ
ってなされた特願昭５８−１６２８４７月に開示されて
いる。図示されている光学的センサは、以下の方法によ
って製造される。すなわち、光遮蔽Ｈ５をイｉｌｊるイ
メージファイバ１と、流体通路６となるべき部分に配置
される２本の金属ワイ（７とを共押出ダイの後方から供
給する。そして、照明用導光路２になるべきコア材と、
コア材よりも屈折率の低いクラツド材（典型的には外被
覆４を形成づる）とを共押出ダイへ同時に供給して、共
押出ダイの中でイメージファイバおよび金属ワイヤの周
囲にコア材を円柱状に押出す。さらに、コア材の周囲に
クラツド材を被覆する。こうして、成形後、金属ワイヤ
を廷伸して細径化し、コア材から金属ワイヤを引き抜け
ば流体通路６が形成される。

この方法によって製造された光学的はンサによれば、導
光路の有効断面積を大きくとることができる。

しかし、まだまだ改良されるべき余地がある。

すなわら、この先行技術には以下の不備が指摘される。

第１に、押出成形後に金属ワイヤを抜く工程が必要とな
るので、全体の製造工程が複雑になる。第２に、流体通
路の内面に微小な傷が付くおそれがある。なぜなら、金
属ソイ１ンをコア材から引き抜くとき、ワイＡ７の端部
が該内面に接触する可能性があるからである。第３に、
流体通路の内面をクラツド材で覆う必要があるので、押
出成形時に金属ワイＡ７の外周上にクラツド材を付着さ
せなければならない。そのため、共押出ダイの構造　゛
が非常に複雑なものとなる。

発明の目的 この発明は、上述されたような状況を鑑み（なされたも
のであり、その主たる目的は、照明用導光路の有効断面
積を大きくとることができ、しかも本願出願と同一の出
願人によって開示された先行技術が有する不備を解消し
得る光学的センサおよびその製造方法を提供することで
ある。

この発明に従った光学的センサは、光遮蔽層を有するイ
メージファイバと、照明用導光路と、流体通路とを外被
覆層内に有する。そして、流体通路は、外被覆層内に配
置される小ローファイバの内面によって規定される。ま
た、照明用導光路は、イメージファイバとホローファイ
バと外被覆層との間に充填されたコア材によって構成さ
れる。さらに、外被覆層は、コア材よりも屈折率の低い
クラツド材によって形成される。

この発明に従っ１＝光学的センザの製造方法は、イメー
ジファイバと少なくとも１本のホローファイバとを共押
出ダイの後方から供給Ｊるステップと、コア材とクラツ
ド材とを共押出ダイへ同時に供給するステップと、この
共押出ダイの中でイメージファイバおよびホローファイ
バの周囲にコア材を円柱状に押出Ｊステップと、コア材
の周囲を被覆するようにクラツド材を押出すステップと
を備えている。

−さらに、この発明に従った光学的センサの他の！ｌＩ
造方法は、少なくとも２本のボローファイバを共押出ダ
イの後方から供給するステップと、コア材とクラツド材
とを共押出ダイへ同時に供給するステップと、この共押
出ダイの中で少なくとも２本の小ローフフ・イバの周囲
にコア材を円柱状に押出すステップと、そのコア材の周
囲を被覆りるようにクラツド材を押出すステップと、少
なくとも２本のホローファイバのうちの１本にイメージ
ファイバを挿入するステップとを備えている。

以下には、この発明の実施例を第３図〜第５図を用いて
説明）°る。

実施例の説明 第３図は、この発明に従った光学的センサの一実施例を
示１断面図である。図示されるように、光学的センサは
、イメージファイバ１と、照明用導光路２と、流体通路
６とを外被覆層４内にイｊしている。

イメージファイバ１の周囲には光遮蔽層５がコーティン
グされており、それによってイメージファイバ１内へ光
が入るのを防止している。また、この実施例では、流体
通路６が２個形成される。

一方の流体通路６は生理食塩水を導入し、他方の流体通
路６は空気を流出させる。各流体通路６は、外被ＷＩｌ
１１４内に配置されるたとえば熱可塑性ま１＝は熱硬化
性樹脂からなる小ローフアイバフの内面によって規定さ
れる。ここで、熱可塑性樹脂として、ポリアミド、ポリ
スルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド
、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン
、４フツ化エチレンと６フツ化プロピレンの共重合体な
どが挙げられる。また、熱硬化性樹脂として、ポリエス
テルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが挙げ
られる。

小ローファイバの材質としＣは、上記熱可塑性または熱
硬化性樹脂の他に、石英ガラス、多成分ガラス、金属（
例えば金、銀、銅、アルミニウム、ＳｕＳ等）を使用す
ることができる。ただ可撓性の面を考ｍｉれば、熱可塑
性または熱硬化性樹脂がりＴましい。

照明用導光路２は、イメージファイバ］とホローファイ
バ７と外被覆層４との間に充填されたコア材にＪ、って
構成される。ここで、コア材どしては、■ポリメチルメ
タクリレート、■アジピン酸エステル可塑化ポリメチル
メタクリレート、■ｎ−ブチルメタクリレート、イソブ
ヂルメタクリレートの共重合体、などを用いることがで
きる。

さらに、外被覆層４は、上記コアＩよりも屈折率の低い
クラツド材によつ【形成される。ここで、クラツド材は
、上記のコア材に対応して選ばれる。

寸なわら、コア材が上記■のときには、クラツド材とし
て、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン共重合
体などを用いることができる。また、コア材が■または
■のときには、クラツド材として、メタクリル酸、フッ
素含有アルキルニスデルの重合体、共重合体などを用い
ることかぐきる。

上述の構成を有づる光学的センサは、以下の方法によっ
て製造される。第４図は、この発明に従った光学的セン
サを製造するのに用いられる光学的センサ製造装置の構
成を示り図である。

２本のホローファイバ７．７は、それぞれ小ローフアイ
バ勺プライ８および９によって共押出タイ１０へ連続的
に送られる。また、イメージファイバ１は、イメージフ
フフイバザプライ１１によっＣ共押出タイ１０へ連続的
に送られる。２本のホローファイバ７．７は共押出ダイ
１０に至る途中でガイドローラ１２．１２によって互い
の間隔が適正に保たれる。

共押出ダイ１０は、コア材押出機１３とクラツド材押出
機１４とが合体する押出機ヘッドに取付けられ、コア材
押出１１１．３から照明用導光路２を構成するコア材の
供給を受け、クラツド材押出機１４からは外被覆４を構
成づるクラツド材の供給を受Ｇプる。２本のホローファ
イバ７．７およびイメージファイバ１は、この共押出ダ
イ１０の後方から前方へと貫通して通り抜けていく。

第５図は、共押出ダイ１０の内部構造を概略的に示す断
面図である。図示される共押出ダイ１０には、ボローフ
ァイバ７．７が通り１友【ノるべきボローファイバ通し
穴１５．１５と、イメージファイバ１が通り扱（プるべ
きイメージファイバ通し穴（図に現われない）が形成さ
れている。そして、共押出タイ１０の中で、ホローファ
イバ７．７およびイメージファイバ１の周囲にコア材Ａ
を円柱状に押出す。こうして、照明用導光路２が共押出
ダイ１０の中で形成された後、コア材Ａよりも屈折率の
低いクラツド材Ｂが照明用導光路２の外周に供給される
。このクラツド材Ｂは光学的センサの外被覆層４を構成
する。その後、クラッド層４の直径がサイジングされた
後、第３図に示ず断面形状を有する光学的センサが押出
される。

第４図を参照して、共押出ダイ１０から押出された光学
的センサは、冷却ゾーン１６を通過するうちに冷却され
る。したがって、照明用導光路２および外被覆層４を構
成すべきプラスチック材料が同化する。冷却ゾーン１６
の前方には、引取キャプスタン１７が配置され、光学的
センサを前方へ引取る。さらに、引取キャプスタン１７
の前方には、巻取機１８が配置され、光学的センサを順
次巻取っていく。

なお、成形時に熱可塑性または熱硬化性樹脂からなるホ
ローファイバ７．７が熱変形したり溶解したりしないよ
うに、種々の条件が選ばれる必要がある。たとえば、小
ローフアイバフ、７の熱変形温度がコア４１Ａの押出温
度よりも高くなるように、好ましくは少なくとも１０℃
高くなるように、ホローファイバ７．７およびコア材Ａ
の材料が選ばれる。

この発明に従った光学的センサは、上述された製造方法
に類似する他の方法によっても製造されｆｆる。第４図
を用いて説明りる。上述された方法では、イメージファ
イバ１と小ローフアイバフ。

７とが共押出ダイ１０の後方から供給されるものであっ
たが、ここに紹介する他の製造方法では、３木の小ロー
ファイバが共押出ダイ１０の後方から供給される。つま
り、第４図におけるイメージファイバ１の代わりにホロ
ーファイバを用いる。

そして、それに対応しで、イメージファイバザブライ１
１はホロー７フフイバザプライに置換えられる。その後
の押出成形は、先の方法と同じである。

そして、最終的に、３本の小ローファイバのうちの１本
に光遮蔽層を有するイメージファイバを挿入することに
よって、光学的センサを得る。この方法によれば、イメ
ージファイバが高温下に置かれないので、イメージファ
イバに熱による損傷を与えないという効果が得られる。

以上の説明では、光学的センサが２個の流体通路６．６
を有する構造であったが、必ずしも２１込１ある必要は
なく、たとえば１個であってもよい。

ただその場合には、先に記述したように、空気を抜きに
くくなることは否めない。

発明の効果 以上のように、この発明に従った光学的センサによれば
、照明用導光路がイメージファイバとホローファイバと
外被５１層との間に充填されたコア材によって構成され
るものであるので、導光路の有効断面積を大きくとるこ
とができる。

また、この発明に従った光学的センサの製造方法によれ
は、以下の効果が得られる。

■照明用導光路の光透過特性が良くなる。これは、共押
出によりクラッド層をコア材の上へ設【ノるのｅ１導光
路に傷や汚れが付かないからである。

■押出法で製造するものであるから、長尺品を連続的に
生産することができ、用産性に優れる。

■本願出願と同一の出願人によってなされた特願昭５８
−１６２８４７＠に記載された製造方法に比べ、製造工
程が簡単になる。これは、先行技術の金属ワイヤの代わ
りにホローファイバを直接供給するからである。ずなゎ
ち、金属ワイＡアを抜き取る工程を省略することができ
る。

■流体通路を形成するために金属ワイヤを引き抜くとい
う工程がないので、流体通路内面に全く傷がイ］かない
。

■ホローファイバがクラツド材となるので、特願昭５８
−１６２８４７号に記載された製造方法ど比べＣ共押出
ダイの構造を簡単にづることができる。これは、先行技
術の製造方法のように流体通路内面にクラツド材を塗布
リ−る必要がなくなるからである。

上述されたよう４Ｔ特有の効果を秦するこの発明は、各
種の細径イメージファイバ照明光導光路に有利に利用さ
れ得る。

実施例 （ｉ　）　外（？０．６ｍｍ、　内径０．５１１１１１
１（７）ポリスルホン＜ｔＪｃｃ社製）の小ローファイ
バ２本と、画素数ζ３０００Ｅ″画素部の直径が０．５
ｍｍ、光遮蔽層を含めた外径が０．９５＋＋ｕｎのイメ
ージファイバ１本とを、共押出ダイの後方から供給し、
共押出濡洩１８０℃で押出し、外径２．５ｎ＋ｍの光学
的センサを得た。なお、コアＩとして、ｎ−ブチルメタ
クリレートとイソブチルメタクリレートの共重合体を用
い、クラツド材として、フッ化ビニリデン、テトラフル
オロエチレン共重合体とｎ−ブチルメタクリレート重合
体のブレンドを用いた。

（ｉｉ）　外径０．５ｎ＋ｍ、内径０．５ｍｍのポリア
ミドイミドのホローファイバ２本と、外径１．１ｍｍ、
内径１．０ｍｍのポリアミドイミドのホローファイバ１
本とを共押出ダイの後方から供給した後、内径１．０ｍ
ｍの小ローファイバ内にイメージファイバを挿入し光学
的センサをＷ　ｔ＝　。

（ｉｌｉ）　外径０；６ｍｍ、内径０．５ｍｍのＦ［Ｐ
（４フツ化エチレンと６フツ化プロピレンの共重合体）
のボローファイバ２本と、外径１．１ｎ＋ｍ、内径１．
０１のＦＥＰの小ローファイバ１本とを、共ＪＦｆｒ出
ダイの後方から供給した後、内径１．０ｍｒｎのホロー
ファイバ内にイメージフッフィバを供給し、光学的セン
サを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学的センナを示す断面図である。第２
図は、５８−１６２８４７号に開示された光学的センサ
を示づ断面図である。第３図は、この発明に従った光学
的センサの一実施例を示す断面図である。第４図は、こ
の発明に従った光学的センサを製造するのに用いられる
光学的センサ製造装置の構成を承り図である。第５図は
、共押出ダイの内部構造を概略的に示す断面図である。 図において、１はイメージファイバ、２は照明用導光路
、４は外被覆層、５は光遮蔽層、６は流体通路、７は小
ローファイバ、１０は共押出ダイ△はコア材、Ｂはクラ
ツド材を示す。 特許出願人　住友電気工業株式会社 （ｌよ　７）’　Ｚ　イ５　）　−一υ佑１図　心２図 心４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　光遮蔽層を有するイメージファイバと、照明用
   導光路と、流体通路とを外被覆層内に有する光学的レン
   サにおいて、 前記流体通路は、前記外被覆層内に配置される小ロー７
   フアイバの内面によって規定され、前記照明用導光路は
   、前記イメージファイバと前記小ローファイバと前記外
   被覆層との間に充填されたコア材によって構成され、 前記外被覆層は前記コア材よりも屈折率の低いクラツド
   材によって形成されることを特徴とする、光学的レジ４
   ノ。
2. （２）　光遮蔽層をイｊするイメージフッ・イバと、少
   なくとも１本のボローファイバとを共押出ダイの後方か
   ら供給し、 照明用導光路になるべき」ア材と、該」ア拐よりも屈折
   率の低いクラツド材とを共押出タイへ同時に供給し、 この共押出ダイの中で前記イメージファイバおよび前記
   ホローファイバの周囲に前記コア材を円柱状に押出し、 さらに前記コア材の周囲を被覆するように前記クラツド
   材を押出すようにした、光学的センサの製造方法。
3. （３）　少なくとも２本のホローフッ・イバを共押出ダ
   イの後方から供給し、 照明用導光路になるべきコア材と、該コア材よりし屈折
   率の低いクラツド材とを共押出ダイへ同時に供給し、 この共押出ダイの中で前記少なくとも２木の小ローファ
   イバの周囲に前記コア材を円柱状に押出し、 さらに前記コア材の周囲を被覆するように前記クラツド
   材を押出し、その後 前記少なくとも２本のホローファイバのうちの１本に、
   光遮蔽層を有するイメージファイバを挿入する、光学的
   レン゛リ−の製造方法。
4. （４）　前記ホローファイバは熱可塑性まｌ〔は熱硬化
   性樹脂から作られる、特許請求の範囲第３項記載の光学
   的センサの製造方法。
5. （５）　前記ホローファイバの熱変形温度は、前記コア
   材の押出温度よりも高い、特許請求の範囲第４項記載の
   光学的センサの製造方法。
6. （６）　前記小ローファイバの熱変形温度は、前記コア
   材の押出温度よりも少なくとも１０℃高い、特許請求の
   範囲第４項または第５項記載の光学的センサの製造方法
   。