JPWO2013061590A1 - 光学プローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

光学プローブは、照射光を出射する第１のファイバー先端部を有する第１の光ファイバーと、蛍光又はラマン散乱光を受光する第２のファイバー先端部を有する第２の光ファイバーと、第１のファイバー先端部に配置された第１の光学フィルターと、第２のファイバー先端部に配置された第２の光学フィルターと、を有する。第１の光ファイバー、第２の光ファイバー、第１の光学フィルターおよび第２の光学フィルターの少なくとも一つについて、金属膜を形成する処理が施されている。

Description

本発明は、光学プローブ、より具体的には体腔内部の光学特性の測定に用いられる医療用の光学プローブ、及びその製造方法に関する。

可撓性を有する長尺の光学プローブ（以下、単に「プローブ」という）を例えば内視鏡のチャンネルに挿通することで体腔（消化器系の場合、胃及び食道等）内に導入し、このプローブを用いて体腔内部の生体組織の光学特性を分光法により測定することが、従来知られている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

プローブを用いた測定のための分光法としては、近赤外分光法、蛍光法及びラマン分光法等が、知られている。近赤外分光法による体腔内部測定では、体腔内の観察対象部位、例えば病変部に対して近赤外光を照射し、病変部からの反射光のスペクトルを解析することで、病変部の生体組織の成分を解析する。蛍光法及びラマン分光法に共通する点は、比較的狭帯域の励起光を生体組織に照射し、その結果として、励起光とは異なる波長領域に現れる蛍光或いはラマン散乱光（測定光）を含む反射光を生体組織から発生させ、この反射光を受光し、分光器で検出することで、病変部の生体組織の状態を解析する点である。

さて、ラマン分光法による体腔内部測定に用いるプローブでは、例えば特許文献１記載のように、照射側の先端部には、照射光の波長のみを通過させる光学フィルターが装着され、受光側の先端部には、照射光の波長をカットする光学フィルターが装着される。

通常、測定光の強度は励起光の強度に比べて著しく低いため、高強度の励起光と低強度の測定光とを分離して測定光のみを検出することが、求められる。そのために、励起光照射用の光ファイバー（照射用光ファイバー）と測定光受光用の光ファイバー（受光用光ファイバー）とを併用するプローブにおいて光学フィルターを設置することが、知られている。例えば、励起光の波長のみを通過させる光学フィルターを、照射用光ファイバーの出射端面付近に設置し、励起光の波長をカットする光学フィルターを、受光用光ファイバーの入射端面付近に設置する（例えば、特許文献３参照）。

照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとを併用するプローブにおいて上記のように光学フィルターを設置した場合であっても、これらのファイバー間のクロストークが問題となることがある。つまり、照射用光ファイバーから漏れ出た極微弱な光が受光用光ファイバーに入射し、その一部が受光用光ファイバー内を伝導してしまうことがある。この光は、照射用光ファイバー内を伝導する光のうちの極わずかであるが、通常は、測定したい光信号自体が微小であるため、この光信号と同程度の強度となることがある。

このようなクロストークを防ぐために、特許文献２記載のプローブでは、外層に厚さ１０〜２０μｍ程度の金属ジャケットを備えた石英ファイバーを照射用光ファイバーとして使用し、その外周面からの光の漏れを防止している。

また同様に、ラマン分光法による体腔内部測定において、その精度の向上を図るには、光路の気密性を確保することにより、体腔内の体液によるラマン散乱光或いは蛍光の影響を回避することが求められる。よって、照射側及び受光側の各光学フィルターを、光路の気密性が確保されるように装着する必要がある。

また、照射側光学フィルターの外周部から受光側光学フィルターの外周部に光が漏れたりしないように、各光学フィルターの外周部の遮光性を確保することも求められる。これは上記のクロストークがフィルター間或いはフィルターと光ファイバーとの間でも生じうるためである。

特開２００５−３０５１８２号公報 特許第４５８８３２４号公報 特開２００６−３１７３１９号公報

しかしながら、上記のような金属ジャケットを備えた光ファイバーは、サプライヤーが少ないこと、高価であること、及び通常入手できるものではコア径／クラッド径／ジャケット径が限定されていること等の理由により、プローブの光学設計が制限されてしまうという問題がある。

また光路の気密性を確保する一般的な装着方法としては、接着剤による接着がある。しかしながら、接着剤は通常、照射光に対して蛍光及びラマン散乱光を発生するプラスチックが主原料であるため、光路での使用に適さないという問題がある。

本発明の目的は、光ファイバー及びフィルターを備えたプローブにおいて、金属ジャケットを備えた光ファイバーのような特別な光ファイバーを使用することなく、遮光性を確保することができる光学プローブ及びその製造方法を提供することである。ここでいう遮光性は、例えば照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとの間であったり、フィルター間であったり、さらにファイバーとフィルター間の遮光性を意味する。

また本発明の別の目的は、ラマン分光法による体腔内部測定の精度を向上させることができる、光路の気密性が確保された光学プローブ及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る光学プローブは、
体腔内の観察対象部位への照射光を出射する第１のファイバー先端部を有する第１の光ファイバーと、
前記観察対象部位からの蛍光又はラマン散乱光を受光する第２のファイバー先端部を有する第２の光ファイバーと、
前記第１のファイバー先端部に配置された第１の光学フィルターと、
前記第２のファイバー先端部に配置された第２の光学フィルターと、を有し、
前記第１の光ファイバー、前記第２の光ファイバー、前記第１の光学フィルター及び前記第２の光学フィルターの少なくとも一つについて、金属膜を形成する処理が施されている。

本発明に係る光学プローブの製造方法は、
体腔内の観察対象部位への照射光を出射する第１のファイバー先端部を有する第１の光ファイバーと、
前記観察対象部位からの蛍光又はラマン散乱光を受光する第２のファイバー先端部を有する第２の光ファイバーと、
前記第１のファイバー先端部に配置された第１の光学フィルターと、
前記第２のファイバー先端部に配置された第２の光学フィルターと、を有する光学プローブの製造方法であって、
前記第１の光ファイバー、前記第２の光ファイバー、前記第１の光学フィルター及び前記第２の光学フィルターの少なくとも一つについて、金属膜を形成する処理を施す。

本発明によれば、光ファイバー及びフィルターを備えたプローブにおいて、金属ジャケットを備えた光ファイバーのような特別な光ファイバーを使用することなく、遮光性を確保することができる。

また、本発明によれば、ラマン分光法による体腔内部測定の精度を向上させることができる。

診断システムの構成例を示す図 図１の診断システムに用いる内視鏡の先端部の斜視図 本発明の実施の形態１に係るプローブの内部構成を概略的に示す図 実施の形態１に係るプローブ内の、先端部を除く照射用光ファイバー及び受光用光ファイバーの構成を示す断面図 実施の形態１に係るプローブの要部構成を示す断面図 実施の形態１に係るプローブの要部構成についての第１の変形例を示す断面図 実施の形態１に係るプローブの要部構成についての第２の変形例を示す断面図 実施の形態１に係るプローブの要部構成についての第３の変形例を示す断面図 本発明の実施の形態２に係るプローブの要部構成を示す断面図 実施の形態２に係るプローブにおいて、メタライズ膜厚との関係で決まる接合用金属材の配置位置の第１の例を示す図 実施の形態２に係るプローブにおいて、メタライズ膜厚との関係で決まる接合用金属材の配置位置の第２の例を示す図 実施の形態２に係るプローブにおいて、メタライズ膜厚との関係で決まる接合用金属材の配置位置の第３の例を示す図 本発明の実施の形態３に係るプローブの要部構成を示す断面図 本発明の実施の形態４に係るプローブの要部構成を示す断面図 本発明の実施の形態５に係るプローブの要部構成を示す断面図

本発明の構成（以下、実施の形態１〜５に相当する）によれば、プローブ先端部における光学部品（光ファイバー、光学フィルター）のクロストークを解消或いは低減できるという効果が得られ、特にラマン光の検出を高効率で行うことができる。

また、光ファイバーの先端領域の表面に金属膜を形成する表面処理を施す（以下、実施の形態１、２、５に相当する）ことで、当該表面処理が施された光ファイバーに不要な光が入射・出射することを抑止できる。特に出射（照射）、受光の両方の光ファイバーに金属膜を形成する（以下、実施の形態１、２、５に相当する）ことで、不要な光の遮光は確実になり、出射（照射）、受光の光ファイバー間における光軸垂直方向のクロストークを解消することができる。

また、光学フィルターの外周部に金属膜を形成する（以下、実施の形態２〜５に相当する）ことも、クロストークを解消する上で大変効果的である。光学フィルターは光軸方向に厚みを有することから、この厚み部分から光が漏れ出すことがある。本発明の光学プローブにおいては、出射（照射）、受光の両方に光学フィルターを備えるため、この厚み部分から漏れた光が、クロストークの原因となることが考えられるが、光学フィルターの外周部に金属膜を形成して遮光することで、このような問題を解消できる。

さらに、出射（照射）、受光の両方の光学フィルターに金属膜を形成する（以下、実施の形態２〜５に相当する）ことが遮光上最も好ましく、さらに、このメタライズ処理を利用して、２つの光学フィルターをろう付け又は半田付けにより接合する（以下、実施の形態２〜５に相当する）ことが、光学プローブを構成する上で小型化に貢献することとなり、非常に好ましい。

そして、光ファイバーの先端領域と光学フィルターの外周部との両方に金属膜が形成されていてももちろんかまわない（以下、実施の形態２〜５に相当する）。さらに、これらが接合されている形態（以下、実施の形態３、４に相当する）も好ましく、採用可能であり、この場合は特に遮光が確実に行われる。

また、光学プローブの内部構造においては、光ファイバーは、保持部によって位置や状態が固定されるものであることが好ましい（以下、実施の形態１〜５に相当する）。この保持部は、例えばファイバー束を保持する外装チューブとすることができる（以下、実施の形態１に相当する）。

また一方で、保持部は、いわゆるフェルールであっても良い（以下、実施の形態１〜５に相当する）。この場合はさらにフェルールを保持する外装部材や枠部材による保持、固定などが行い易いという利点があるし、さらにフェルールの先端面と光ファイバーの先端面とが同一面であれば（以下、実施の形態１に相当する）、先端研磨を行い易いという利点もある。そしてこの場合は特に、光ファイバー間のクロストークを解消することができる。

また、フェルールの先端面と光ファイバーの先端面とが同一面ではない場合（以下、実施の形態２〜５に相当する）は、光ファイバーの先端領域の表面に金属膜を形成することで、クロストークを低減させることができる。

また、光ファイバーは、光学プローブ全体の光軸方向の柔軟性を達成するため、プラスチックファイバーであることが好ましい（以下、実施の形態１〜５に相当する）。そして、光ファイバーの先端領域については、プラスチックジャケットを除去しておくことが、金属膜を形成する上で好ましい（以下、実施の形態１、２、５に相当する）。

さて、光学プローブの構成としては、金属枠を有しており、この金属枠に光学フィルターの外周部が接合されている構成が好ましい（以下、実施の形態２〜５に相当する）。このような構成であれば、光学フィルターの前後で気密が保たれることになり、光路への異物侵入を防止することが可能になる。特に、光学フィルターの全厚み方向にわたって接合されていれば、強度的にもっとも確実であり好ましい（以下、実施の形態２、３、５に相当する）。

ここで、光ファイバーの先端領域の表面、光学フィルターの外周部に金属膜を形成する方法としては、金属めっきとメタライズ処理とが挙げられる。いずれの方法も、非金属材料である光ファイバー、光学フィルターの表面に金属膜を形成する（金属化する）処理を意味する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、診断システムの構成例を示す図である。図１の診断システム１は、内視鏡２、内視鏡プロセッサー３、ベースユニット４、入力装置５、モニター６、７、及び本発明の実施の形態１に係るプローブ１０を有する。

内視鏡２は、体腔内に導入可能に形成された可撓性を有する長尺の内視鏡本体２１と、内視鏡本体２１の基端部（内視鏡基端部）２１ａに設けられた操作部２２と、操作部２２を介して内視鏡本体２１と内視鏡プロセッサー３とを通信可能に接続するケーブル２３と、を有する。

内視鏡本体２１は、体腔内部を進入する際に体腔の湾曲に追従して容易に湾曲可能な可撓性を、その略全長にわたって有する。また、内視鏡本体２１は、操作部２２のノブ２２ａの操作に従って内視鏡先端部２１ｂ側の一定範囲（操作可能部２１ｃ）を任意の角度で湾曲させることができる機構（図示せず）を有する。

内視鏡本体２１は、内視鏡先端部２１ｂの斜視図（図２）に示すように、カメラＣＡ、ライトガイドＬＧ及びチャンネルＣＨを有する。ライトガイドＬＧは、内視鏡プロセッサー３の照明光源３１から発光された光（可視光）を内視鏡先端部２１ｂまで導光し、その光を内視鏡先端部２１ｂの端面から出射させる。カメラＣＡは、固体撮像素子を備えた電子カメラであり、ライトガイドＬＧから出射された光により照明された領域を撮像し、その信号（撮像信号）を内視鏡プロセッサー３の画像処理部３２に伝送する。伝送された撮像信号に基づく映像（内視鏡映像）は、モニター６に表示される。チャンネルＣＨは、操作部２２に形成された導入口２２ｂと連通するように内視鏡本体２１に形成された例えば２．６ｍｍ径の内腔である。

プローブ本体１１は、内視鏡２のチャンネルＣＨに挿通可能な外径（例えば２．４ｍｍ）を有し、且つプローブ基端部１１ａからプローブ先端部１１ｂまで延在する長尺の可撓性線状部材であり、チャンネルＣＨへの挿通により体腔に導入される。プローブ本体１１は、プローブ基端部１１ａに設けられたコネクター１１ｃ、１１ｄを介してベースユニット４に接続されている。プローブ本体１１は、照射用光ファイバー１１０（図３参照）により、ベースユニット４のレーザー４１から発光された励起光を導光し、その光を体腔内の観察対象部位への照射光として出射する。レーザー４１は、半導体レーザー又は固体レーザー等であるが、装置小型化の観点では半導体レーザーの使用が好ましい。また、レーザー光の波長としては、４００〜４１０ｎｍ、４８７ｎｍ、６３０〜６６０ｎｍ、７８０〜７９０ｎｍ、８３０〜８６０ｎｍ、１２９０〜１３３０ｎｍ又は１５２０〜１５８０ｎｍの波長が好ましい。なお、励起光の光源はレーザー４１でなくても良く、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等であっても良い。

また、プローブ本体１１は、観察対象部位からの反射光を受光用光ファイバー１２０（図３参照）により受光し、その光をベースユニット４の分光器４２へ導光する。分光器４２へ導光された光に含まれる蛍光又はラマン散乱光は、分光器４２によりスペクトル解析を施される。スペクトル解析結果は、コンピューター４３のＣＰＵ（Central Processing Unit）４３ａにより画像処理等を施され、グラフ等の形態でモニター７に表示される。ＣＰＵ４３ａにおいて病状等についての判定を行い、その判定結果をメモリー４３ｂに保存すると共にモニター７に表示するようにしても良い。また、コンピューター４３における各種の解析及び判定の実行及び設定等は、入力装置５（例えばキーボード又はマウス等）を操作することによって行うことができる。

図３は、図１に示すプローブ１０の内部構成を概略的に示す図である。

照射用光ファイバー１１０（第１の光ファイバー）及び受光用光ファイバー１２０（第２の光ファイバー）はいずれも、全長数メートル及び外径１００〜３００μｍ程度の長尺線状部材であり、プローブ本体１１に収納されている。照射用光ファイバー１１０は、プローブ基端部１１ａのコネクター１１ｃによりベースユニット４のレーザー４１と光学的に接続されている。受光用光ファイバー１２０は、プローブ基端部１１ａのコネクター１１ｄによりベースユニット４の分光器４２と光学的に接続されている。

照射用光ファイバー１１０の先端領域（ファイバー先端領域）１１１及び受光用光ファイバー１２０の先端領域（ファイバー先端領域）１２１は保持部１３０により保持されている。これにより、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０が束を成し、出射端面（つまり観察対象部位への照射光の出射面）及び入射端面（つまり観察対象部位からの反射光の受光面）が位置決めされている。保持部１３０により保持されるファイバー先端領域１１１、１２１の長さは、５〜１０ｍｍ程度である。ファイバー先端領域１１１、１２１を保持する保持部１３０を含む、プローブ１０の要部構成については、後述する。

光学フィルター１４１（第１の光学フィルター）は、照射用光ファイバー１１０を含む照射光学系内に位置し、その一端面は、ファイバー先端領域１１１の出射端面に近接している。光学フィルター１４１は、例えば石英ガラス等の透明基材内に光吸収物質（又は光反射物質）を分散させた構成、又は透明基板上に誘電体多層膜を形成した構成を有し、照射光の波長のみが透過可能となっている。

光学フィルター１４２（第２の光学フィルター）は、受光用光ファイバー１２０を含む受光光学系内に位置し、その一端面は、ファイバー先端領域１２１の入射端面に近接している。光学フィルター１４２は、例えば石英ガラス等の透明基材内に光吸収物質（又は光反射物質）を分散させた構成、又は透明基板上に誘電体多層膜を形成した構成を有し、照射光の波長のみが透過不可能となっている。

光学フィルター１４１、１４２前方のプローブ先端部１１ｂには、例えば石英ガラス又はサファイア等から成るレンズ１５０が配置されている。レンズ１５０は、外部への光の照射、外部からの光の受光、及び光路の気密性を向上させる目的で装備されている。レンズ１５０は、複数枚のレンズ群であっても良い。

ファイバー先端領域１１１、１２１、保持部１３０、光学フィルター１４１、１４２、及びレンズ１５０は、長さ１０〜１５ｍｍ程度の筒状の金属枠（図示せず）に収納されている。

ファイバー先端領域１１１、１２１を除く照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の構成は、図４の断面図に示すように、コア、クラッド及びプラスチックジャケットから成る３層構造を有する。

コア及びクラッドは例えば石英ガラス等の透明材料から成り、コアはクラッドに比べて高い屈折率を有しており、これにより光はコア内に閉じ込められて伝播する。照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の取り扱い性を向上させるため、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０のコア及びクラッドは、曲げに強いプラスチックで構成する（すなわち、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０をプラスチックファイバーとして構成する）ことが好ましい。プラスチックジャケットは、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の補強及び機械特性改善等のためにクラッドの外周を被覆する。

図５は、ファイバー先端領域１１１、１２１を保持する保持部１３０を含む、プローブ１０の要部構成を示す断面図である。

保持部１３０は、フェルール１３２及び外皮１３４を有する。フェルール１３２は、例えば金属、石英ガラス又はジルコニア等から成る部材である。フェルール１３２には、照射用光ファイバー１１０及び各受光用光ファイバー１２０を挿入可能な孔が形成されている。照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０は、この孔に挿入されることによって、フェルール１３２に保持される。外皮１３４は、例えばビニール製の薄いチューブであり、フェルール１３２の外周を被覆する。

保持部１３０により保持された照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０は、受光効率向上及びプローブ細径化の目的で、互いに当接又は近接して束を成すように配置されている。

照射用光ファイバー１１０を囲繞して配置された受光用光ファイバー１２０は、ファイバー先端領域１２１においてもファイバー先端領域１２１以外の領域と同様、図４に示す３層構造を有している。

他方、照射用光ファイバー１１０は、ファイバー先端領域１１１においてはファイバー先端領域１１１以外の領域と異なり、３層構造の外層に相当するプラスチックジャケットが除去されており、その部分（ジャケット除去部）には金属めっきが施されている。金属めっき層１１２の厚さは数μｍから１００μｍ程度であり、金属めっきの処理の時間の長さ、金属めっきの処理を繰り返す回数、或いは金属めっきの処理の方法によって調整可能である。よって、ファイバー外径を任意の径にすることができる。なお、めっき処理で使用され金属めっき層１１２を構成することとなる金属材料としては、例えばＮｉ、Ｔｉ又はＡｕ等がある。

このように、本実施の形態では、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０として、プラスチックジャケットを有する光ファイバーを使用する。プラスチックジャケットタイプの光ファイバーは、安価であるだけでなく、繰り返し屈曲させたときの劣化又は剥離の可能性が低い点で、金属ジャケットタイプの光ファイバーに比べて有利である。また、プラスチックジャケットタイプの光ファイバーの使用によりプローブ１０の柔軟性を確保することができ、生産、梱包及び施術時のプローブ１０の取り扱いを容易にすることができる。

また、ベースユニット４への接続に用いるコネクター１１ｃ、１１ｄとして、一般に流通しているコネクターを使用する場合、使用可能なファイバー外径がそのコネクターによって制限される。しかしながら、プラスチックジャケットタイプの光ファイバーはファイバー外径のバリエーションが豊富であるため、使用するコネクターに適合する光ファイバーの入手が容易である。

使用するプラスチックジャケットタイプの光ファイバーには、金属めっきが施されている。金属めっきは所望の個所に施すことができる。よって、本実施の形態のように、金属めっき層１１２は、照射用光ファイバー１１０のファイバー先端領域１１１のみに形成可能である。そのため、金属めっき層１１２は、プラスチックジャケットタイプの光ファイバーを使用することによる上記効果の阻害要因とはならない。また、ファイバー先端領域１１１において金属めっき層１１２が形成されているため、金属めっき層１１２によりファイバー先端領域１１１から光が漏れ出すことを防ぐことができる。すなわち、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の間のクロストークを防止可能な遮光性を、照射用光ファイバー１１０と受光用光ファイバー１２０とが束を成すように（つまり互いに当接又は近接して）保持されている領域であるファイバー先端領域１１１において確保することができる。なお、金属めっきの処理においてファイバー外径は問題とならないため、多様なサイズの光ファイバーの使用が可能である。また、チューブ（外皮１３４）の外径及び内径や照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の外径が、仕様から決定された場合、必ずしも照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の束がチューブ内で密着した状態に保持されないことがある。このような場合、照射用光ファイバー１１０のファイバー先端領域１１１に金属めっきを施すことで照射用光ファイバー１１０の径を太らせることで、チューブの内径内における照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の充填率を高めることができ、ひいてはチューブ内における照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の束の安定性を高めることができる。

なお、本実施の形態では、ファイバー先端領域１１１においてプラスチックジャケットが除去されており、ジャケット除去部に金属めっきが施されている。ファイバー先端領域１１１において、プラスチックジャケットを除去せずにその外周部に金属めっきを施しても良いが、プラスチックジャケットを除去するとプローブ細径化の点で有利である。

以下、プローブ１０の要部構成の変形例について、幾つかの例を挙げて説明する。

図６に示す第１の変形例では、図５に示す例で使用されるフェルール１３２が使用されていない。したがって、照射用光ファイバー１１０を囲繞する受光用光ファイバー１２０は、照射用光ファイバー１１０外周の金属めっき層１１２に当接した状態で例えば接着剤で照射用光ファイバー１１０に接着されており、外皮１３４に挿入されている。この構成では、フェルール１３２のような位置決め用の部材を必要とせず、容易に照射用光ファイバー１１０をプローブ１０の中心に配置することできる。また、フェルール１３２を使用しないため、プローブ細径化を図ることができると共に、金属めっき層１１２の厚さを調整することでプローブ外径を調整することができる。

図７に示す第２の変形例は図６に示す例と類似するが、受光用光ファイバー１２０のファイバー先端領域１２１においてプラスチックジャケットが除去され、金属めっきによりジャケット除去部に金属めっき層１２２が形成されている点で、図６に示す例と相違する。この構成では、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の双方に金属めっきが施されているため、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の間の遮光性を一層向上させることができる。

図８に示す第３の変形例は図７に示す例と類似するが、照射用光ファイバー１１０のファイバー先端領域１１１においてプラスチックジャケットが除去されておらず、図４に示す３層構造が残されている点で、図７に示す例と相違する。この構成では、照射用光ファイバー１１０のファイバー先端領域１１１から光が漏れ出したとしても、金属めっき層１２２によりこの光が受光用光ファイバー１２０のファイバー先端領域１２１に入射することを防ぐことができる。

なお、上記の各例において、照射用光ファイバー１１０及び受光用光ファイバー１２０の使用本数は、適宜変更して実施可能である。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、実施の形態１で説明したものと同一の又は対応する構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

図９は、前述の診断システム１において使用可能な、本実施の形態に係るプローブ１５の要部構成を示す断面図である。プローブ１５は、前述のプローブ１０と同様、プローブ基端部１１ａからプローブ先端部１１ｂまで延在し、内視鏡２のチャンネルＣＨに挿通可能且つベースユニット４に接続可能なプローブ本体１１を有する。

照射用光ファイバー２１１（第１の光ファイバー）は、前述の照射用光ファイバー１１０と同様、図４の３層構造を有する長尺且つ細径の光ファイバーである。照射用光ファイバー２１１の先端領域においては、３層構造の外層に相当するプラスチックジャケットが除去されており、その部分には金属めっき層１１２が形成されている。照射用光ファイバー２１１は、観察対象部位への照射光をファイバー先端部２１１ａ（第１のファイバー先端部）から出射する。

受光用光ファイバー２１２（第２の光ファイバー）は、前述の受光用光ファイバー１２０と同様、図４の３層構造を有する長尺且つ細径の光ファイバーである。受光用光ファイバー２１２の先端領域においても、照射用光ファイバー２１１と同様、金属めっき層１１２が形成されている。受光用光ファイバー２１２は、観察対象部位の生体組織により照射光に対して生じたラマン散乱光を含む、観察対象部位からの反射光を、ファイバー先端部２１２ａ（第２のファイバー先端部）で受光する。

照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２は、例えば金属、石英ガラス又はジルコニア等から成るフェルール２１３（保持部）により保持されている。フェルール２１３は、長さ５〜１０ｍｍ程度の筒状の金属枠２１４（例えばステンレス製）に嵌入されている。これにより、ファイバー先端部２１１ａを含む照射用光ファイバー２１１及びファイバー先端部２１２ａを含む受光用光ファイバー２１２は、金属枠２１４に収納される。

プローブ先端部１１ｂには、円形の横断面（図示せず）を有するレンズ２１５が配置されており、金属枠２１４内に保持されている。レンズ２１５は、外部への光の照射、外部からの光の受光、及び光路の気密性を向上させる目的で装備されており、例えば石英ガラス又はサファイア等から成るものである。なお、レンズ２１５の保持方法としては、従来周知の方法を採用可能である。また、レンズ２１５の構成について、本実施の形態では、図９に示すように、プローブ基端部１１ａ側の面が凸面状に形成されているが、平面状であっても良く、また、プローブ先端部１１ｂ側の面が平面状に形成されているが、凸面状であっても良い。また、レンズ２１５は、複数枚のレンズ群であっても良い。

ファイバー先端部２１１ａ、２１２ａとレンズ２１５との間には、光学フィルター２２１、２２２が配置されており、金属枠２１４内に収納されている。光学フィルター２２１、２２２は、組み合わせにより円形の横断面を成すよう、それぞれ半円形の横断面（図示せず）を有する。

光学フィルター２２１（第１の光学フィルター）は、照射用光ファイバー２１１を含む照射光学系内に位置し、その一端面は、照射用光ファイバー２１１のファイバー先端部２１１ａに近接している。光学フィルター２２１の内部構成及び波長透過特性は、前述の光学フィルター１４１と同様である。

光学フィルター２２２（第２の光学フィルター）は、受光用光ファイバー２１２を含む受光光学系内に位置し、その一端面は、受光用光ファイバー２１２のファイバー先端部２１２ａに近接している。光学フィルター２２２の内部構成及び波長透過特性は、前述の光学フィルター１４２と同様である。

光学フィルター２２１の半円形横断面の外周部であるフィルター外周部２２１ａは、その全体にメタライズ処理を施されている。そのため、フィルター外周部２２１ａ上には、メタライズ膜２３１が形成されている。メタライズ膜厚は、メタライズ処理を繰り返す回数によって調整することができる。なお、メタライズ処理で使用されメタライズ膜２３１を構成することとなる金属材料としては、Ｎｉ、Ｔｉ又はＡｕ等が好ましい。金属材料は単一材料であることが好ましいが、複数材料からなる合金であっても良い。ただし、合金を使用する場合は、その組成が既知であることが好ましい。メタライズ処理としては各種の手法を採用することができる。例えば、物理気相成長法及び化学気相成長法等の蒸着による手法が挙げられる。また、溶融金属を接触させる方法、無電解めっきによる方法、これらを組み合わせた方法、又はその組み合わせた方法にさらに電解めっきを組み合わせた方法等でも良い。

フィルター外周部２２１ａ、２２２ａ全体に形成されたメタライズ膜２３１のうち、互いに対向する部分は、ろう付け又は半田付けを施されている。よって、ろう付け又は半田付けに用いられたろう材又は半田である接合用金属材２４１によって、光学フィルター２２１、２２２は、互いに接合されている。

このように、本実施の形態では、照射用光学系の光学フィルター２２１と受光光学系の光学フィルター２２２との間において、メタライズ処理とろう付け又は半田付けとによる気密接合が形成されている。そのため、照射光学系の光学フィルター２２１と受光光学系の光学フィルター２２２との間の気密性を、接着剤を使用せずに確保することができる。気密性を確保する一般的な接着方法として、接着剤による接着が従来から知られているが、接着剤は通常、照射光に対して蛍光及びラマン散乱光を発生するプラスチックが主原料であるため、光路での使用には必ずしも適当ではない。これに対して本実施の形態では、プラスチックを主原料とする接着剤が光学フィルター２２１、２２２間の接合部分で使用されない。これにより、接着剤の使用に起因するラマン散乱光及び蛍光の発生を確実に防ぐことができる。さらに、照射光学系のフィルター外周部２２１ａ及び受光光学系のフィルター外周部２２２ａはいずれも、全体にメタライズ処理を施されている。そのため、照射光学系の光学フィルター２２１と受光光学系の光学フィルター２２２との間に介在するメタライズ膜２３１により、照射光学系のフィルター外周部２２１ａから受光光学系のフィルター外周部２２２ａへの光の漏れを抑制することができる。よって、分光器４２において検出される光に、観察対象部位の生体組織により生じたラマン散乱光とは異なるノイズ光が混入することを抑制することができる。したがって、ラマン分光法による体腔内部測定の精度を向上させることができる。

また、フィルター外周部２２１ａ、２２２ａ全体に形成されたメタライズ膜１３１のうち、金属枠２１４に対向する部分も、ろう付け又は半田付けを施されている。よって、光学フィルター２２１、２２２及び金属枠２１４も、接合用金属材２４１によって接合されている。

すなわち、各光学フィルター２２１、２２２と金属枠２１４との間においても、メタライズ処理とろう付け又は半田付けとによる気密接合が形成されている。そのため、各光学フィルター２２１、２２２と金属枠２１４との間においても、プラスチックを主原料とする接着剤を使用せずに気密性を確保することができる。これにより、各光学フィルター２２１、２２２と金属枠２１４との間の接合部分からラマン散乱光及び蛍光が発生することを確実に防ぐことができる。

なお、接合用金属材２４１は、Ａｇ又はＣｕ等の単一材料であることが好ましいが、複数材料から成る合金であっても良い。ただし、合金を使用する場合は、その組成が既知であることが好ましい。

本実施の形態のプローブ１５において、既述のとおり、メタライズ膜厚は、メタライズ処理を繰り返す回数によって調整することができる。すなわち、メタライズ膜厚は、任意に設定することができる。

メタライズ膜厚を例えば１００μｍ程度或いはそれ以上に設定した場合には、メタライズ膜２３１のみで十分な遮光性の確保が容易である。よって、例えば図１０Ａに示すように、光学フィルター２２１、２２２と金属枠２１４との間に介在する接合用金属材２４１が、光学フィルター２２１、２２２の厚さ方向全域に回り込んでおらず、厚さ方向の一部においてのみフィルター外周部２２１ａ、２２２ａを覆うように、配置されていても良い。この場合、メタライズ膜２３１と金属枠２１４との間の空隙に光が回り込んでも、その光がフィルター外周部２２１ａ、２２２ａを介して光学フィルター２２１、２２２に入射することを、メタライズ膜２３１のみで確実に防ぐことができる。

図１０Ａに示す接合用金属材２４１は、例えば以下の方法で形成することができる。まず、金属枠２１４への光学フィルター２２１、２２２装着前に、金属ペーストをフェルール２１３近傍に配置しておく。そして、金属枠２１４への光学フィルター２２１、２２２装着後に、加熱によって金属ペーストを溶融させ、毛細管現象を利用してメタライズ膜２３１と金属枠２１４との間の空隙に金属ペーストを浸透させる。そして、空隙への金属ペースト浸透後に、金属ペーストを冷却させる。

なお、光学フィルター２２１、２２２の厚さ方向の一部においてのみフィルター外周部２２１ａ、２２２ａを覆う接合用金属材２４１は、図１０Ｂに示すように、レンズ２１５側（言い換えれば、プローブ先端部１１ｂ）にあっても良い。

また、メタライズ膜厚を例えば１００μｍ未満、特に１０μｍ程度に設定した場合には、メタライズ処理コストを安価に抑えることができる。ただし、この場合は、メタライズ膜２３１のみでは十分な遮光性の確保は容易ではない。よって、例えば図１０Ｃに示すように、光学フィルター２２１、２２２と金属枠２１４との間に介在する接合用金属材２４１が、光学フィルター２２１、２２２の厚さ方向全域に回り込み、厚さ方向全域においてフィルター外周部２２１ａ、２２２ａを覆うように、配置されていることが好ましい。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係るプローブの要部構成を示す断面図である。図１１に示す本実施の形態のプローブ２０の要部構成は、図９に示す実施の形態２のプローブ１５の要部構成と類似する。よって、本実施の形態では、実施の形態２で説明したものと同一の又は対応する構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、実施の形態２との相違点を中心に説明する。

図１１に示すように、プローブ２０においては、照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２がフェルール２１３からプローブ先端部１１ｂ側に突出している。そのため、フェルール２１３から光学フィルター２２１、２２２まで延在する突出部２１１ｂ、２１２ｂが、照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２において形成されている。

フェルール２１３と照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２との間の接合には通常、エポキシ系の接着剤を使用することができるが、この接着剤が突出部２１１ｂ、２１２ｂ側にはみ出る虞がある。

そこで、突出部２１１ｂ、２１２ｂの外周部であるファイバー外周部２１１ｃ、２１２ｃは、それぞれ全体に、光学フィルター２２１、２２２と同様のメタライズ処理を施されている。そのため、ファイバー外周部２１１ｃ、２１２ｃ上には、メタライズ膜２３２が形成されている。

この構成によれば、接着剤がフェルール２１３から突出部２１１ｂ、２１２ｂ側にはみ出ても、その接着剤は、メタライズ膜２３２とファイバー外周部２１１ｃ、２１２ｃとの間に進入せず、メタライズ膜２３２外側の空隙に出ることとなる。したがって、光路が、フェルール２１３からはみ出た接着剤による影響を受けることを、メタライズ膜２３２によって確実に防ぐことができる。

（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４に係るプローブの要部構成を示す断面図である。図１２に示す本実施の形態のプローブ３０の要部構成は、図９、１１に示す実施の形態２、３のプローブ１５、２０の要部構成、特にプローブ２０の要部構成と類似する。よって、本実施の形態では、実施の形態２、３で説明したものと同一の又は対応する構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、実施の形態２、３との相違点を中心に説明する。

図１２に示すように、プローブ３０においては、フィルター外周部２２１ａ、２２２ａがファイバー外周部２１１ｃ、２１２ｃと面一となるように、光学フィルター２２１、２２２が照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２と同等の大きさ（横断面）に加工されている。そして、メタライズ膜２３１、２３２をそれぞれ有するフィルター外周部２２１ａ、２２２ａ及びファイバー外周部２１１ｃ、２１２ｃにおいてろう付け又は半田付けが施されている。そのため、接合用金属材２４１、２４２によって、光学フィルター２２１と照射用光ファイバー２１１との間の接合及び光学フィルター２２２と受光用光ファイバー２１２との間の接合が、形成されている。

この構成によれば、メタライズ処理とろう付け又は半田付けとによる気密接合が、光学フィルター２２１、２２２と照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２との間において形成されている。よって、光学フィルター２２１、２２２は、照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２に直結される。したがって、ノイズ光が回り込む可能性がある空隙を、光学フィルター２２１、２２２と照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２との間に介在させないようにすることができる。

なお、本実施の形態では、照射用光ファイバー２１１及び受光用光ファイバー２１２においては、メタライズ膜２３２があるため、金属めっき層の形成は不要である。

（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るプローブの要部構成を示す断面図である。図１３に示す本実施の形態のプローブ４０の要部構成は、図９、１１、１２に示す実施の形態２〜４のプローブ１５、２０、３０の要部構成と類似する。よって、本実施の形態では、実施の形態２〜４で説明したものと同一の又は対応する構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、実施の形態２〜４との相違点を中心に説明する。

図１３に示すように、プローブ４０においては、ファイバー先端部２１２ａがファイバー先端部２１１ａよりもプローブ先端部１１ｂ側に配置されており、これにより受光用光ファイバー２１２の長さが照射用光ファイバー２１１の長さよりも長くなっている。

この構成によれば、照射光に比べて光量が非常に小さいラマン散乱光を、受光用光ファイバー２１２において効率的に集光することができる。

より具体的には、照射用光ファイバー２１１から出射される光及び受光用光ファイバー２１２に入射する光にケラレが発生することを防ぐことができる。一般に、光ファイバーから出射される光或いは光ファイバーに入射する光は発散光又は収束光であり、例えば石英ファイバーの場合はＮ.Ａ.（Numerical Aperture：開口数）は約０．２程度である。観察対象部位からの反射を効率良く受光するためには、光ファイバーのＮ.Ａ.を最大（フルＮ.Ａ.）にする必要がある。図９〜１２に示す構成例では、照射用光ファイバー２１１の前方に配置された光学フィルター２２１及びその周囲にあるメタライズ膜２３１等によりケラレが発生して受光効率の向上を妨げる虞があるが、図１３に示す構成例では、照射用光ファイバー２１１と受光用光ファイバー２１２との間隔を空けたことにより、ケラレ発生を予防することができる。

また、光による観察においては生体からの散乱光を受光する必要がある。そのためには、照射に関しては広い面積にわたって測定対象部位を照射し且つ受光に関してはファイバー先端部２１２ａに集光するレイアウトが、好ましい。図１３に示す構成例では、観察対象部位に対して、照射用光ファイバー２１１を相対的に遠ざけ、受光用光ファイバー２１２を相対的に近づけることができる。そのため、照射用光ファイバー２１１からの出射光を広い面積で観察対象部位に当てることができ、受光用光ファイバー２１２に光を集光させることもできる。

また、図１３に示すように、照射用光ファイバー２１１と受光用光ファイバー２１２との間にフェルール２１３を介在させ、これらが互いに離間するようにしても良い。この場合は、照射用光ファイバー２１１における照射も、受光用光ファイバー２１２における受光も、ファイバーのフルＮ.Ａ.で行うことができ、照射及び受光の双方の効率向上を図ることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０１１年１１月２５日出願の特願２０１１−２５７３６０及び２０１１年１０月２５日出願の特願２０１１−２３３８０９の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、全て本願に援用される。

１ 診断システム
２ 内視鏡
３ 内視鏡プロセッサー
４ ベースユニット
５ 入力装置
６、７ モニター
１０、１５、２０、３０、４０ プローブ
１１ プローブ本体
１１ａ プローブ基端部
１１ｂ プローブ先端部
１１ｃ、１１ｄ コネクター
１１０、２１１ 照射用光ファイバー
１１１、１２１ ファイバー先端領域
１１２、１２２ 金属めっき層
１２０、２１２ 受光用光ファイバー
１３０ 保持部
１３２、２１３ フェルール
１３４ 外皮
１４１、１４２、２２１、２２２ 光学フィルター
１５０、２１５ レンズ
２１１ａ、２１２ａ ファイバー先端部
２１１ｂ、２１２ｂ 突出部
２１１ｃ、２１２ｃ ファイバー外周部
２１４ 金属枠
２２１ａ、２２２ａ フィルター外周部
２３１、２３２ メタライズ膜
２４１、２４２ 接合用金属材

Claims (24)

1. プラスチックジャケットを有し、体腔内の観察対象部位への照射光を出射する第１のファイバー先端部を有する第１の光ファイバーと、
   プラスチックジャケットを有し、前記観察対象部位からの蛍光又はラマン散乱光を受光する第２のファイバー先端部を有する第２の光ファイバーと、
   前記第１のファイバー先端部に配置された第１の光学フィルターと、
   前記第２のファイバー先端部に配置された第２の光学フィルターと、を有し、
   前記第１の光ファイバー、前記第２の光ファイバー、前記第１の光学フィルターおよび前記第２の光学フィルターの少なくとも一つについて、金属膜を形成する処理が施されている、
   光学プローブ。
2. 前記第１及び第２の光ファイバーは、プラスチックファイバーである、
   請求項１に記載の光学プローブ。
3. 前記第１及び第２の光ファイバーの先端領域を、前記第１及び第２の光ファイバーが束を成すように保持する保持部と、を有する、
   請求項１に記載の光学プローブ。
4. 前記保持部は、チューブであり、
   前記第２の光ファイバーが前記第１の光ファイバーに当接した状態で、前記第１及び第２の光ファイバーの先端領域は、前記チューブに挿入されている、
   請求項３に記載の光学プローブ。
5. 前記保持部は、フェルールであり、
   前記第１及び第２の光ファイバーの先端領域は、前記フェルールに形成されている孔に挿入されている、
   請求項３に記載の光学プローブ。
6. 前記第１及び第２のファイバーの先端面は、前記フェルールの先端面と同一面に形成されている、
   請求項５に記載の光学プローブ。
7. 前記第１及び第２のファイバーの少なくとも一方は、前記フェルールの先端面から突出している、
   請求項５に記載の光学プローブ。
8. 前記第１及び第２の光ファイバーの少なくとも一方において前記保持部により保持された先端領域には、金属めっきが施されており、
   前記保持部により保持され且つ前記金属めっきを施された先端領域においては、プラスチックジャケットが除去されている、
   請求項３に記載の光学プローブ。
9. 前記第１及び第２の光ファイバーは、前記保持部からプローブ先端部側に突出し、
   前記第１及び第２の光ファイバーの突出部は、それぞれ全体にメタライズ処理を施された第１及び第２のファイバー外周部を有する、
   請求項３に記載の光学プローブ。
10. 前記第１の光ファイバーは、前記保持部からプローブ先端部側に突出し、
    前記第１の光ファイバーの突出部は、全体にメタライズ処理を施された第１のファイバー外周部を有する、
    請求項３に記載の光学プローブ。
11. 前記第２の光ファイバーは、前記保持部からプローブ先端部側に突出し、
    前記第２の光ファイバーの突出部は、全体にメタライズ処理を施された第２のファイバー外周部を有する、
    請求項３に記載の光学プローブ。
12. 前記第１の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第１のフィルター外周部を有し、
    前記第２の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第２のフィルター外周部を有する、
    請求項１に記載の光学プローブ。
13. 前記第１及び第２の光学フィルターは、前記第１及び第２のフィルター外周部において施されたろう付け又は半田付けにより、互いに接合されている、
    請求項１２に記載の光学プローブ。
14. 前記第１及び第２の光ファイバーは、前記保持部からプローブ先端部側に突出し、
    前記第１及び第２の光ファイバーの突出部は、それぞれ全体にメタライズ処理を施された第１及び第２のファイバー外周部を有し、
    前記第１の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第１のフィルター外周部を有し、
    前記第２の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第２のフィルター外周部を有する、
    請求項１に記載の光学プローブ。
15. 前記第１及び第２の光学フィルターは、前記第１及び第２のフィルター外周部並びに前記第１及び第２のファイバー外周部において施されたろう付け又は半田付けにより、前記前記第１及び第２の光ファイバーに接合されている、
    請求項１４に記載の光学プローブ。
16. 前記第１及び第２のファイバー先端部並びに前記第１及び第２の光学フィルターを収納する筒状の金属枠を有し、
    前記第１の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第１のフィルター外周部を有し、
    前記第２の光学フィルターは、全体にメタライズ処理を施された第２のフィルター外周部を有し、
    前記第１及び第２の光学フィルターは、前記第１及び第２のフィルター外周部において施されたろう付け又は半田付けにより、前記金属枠に接合されている、
    請求項７に記載の光学プローブ。
17. 前記第１及び第２の光学フィルターと前記金属枠とを接合するろう材又は半田は、前記第１及び第２の光学フィルターの厚さ方向の少なくとも一部において前記第１及び第２のフィルター外周部を覆っている、
    請求項１６に記載の光学プローブ。
18. 前記第２のファイバー先端部は、前記第１のファイバー先端部に比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項７に記載の光学プローブ。
19. 前記第２のファイバー先端部は、前記第１のファイバー先端部に比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項１６に記載の光学プローブ。
20. 前記第２の光学フィルターは、前記第１の光学フィルターに比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項７に記載の光学プローブ。
21. 前記第２の光学フィルターは、前記第１の光学フィルターに比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項１６に記載の光学プローブ。
22. 前記第２の光学フィルターは、前記第１の光学フィルターに比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項１８に記載の光学プローブ。
23. 前記第２の光学フィルターは、前記第１の光学フィルターに比べて、プローブ先端部側に配置されている、
    請求項１９に記載の光学プローブ。
24. プラスチックジャケットを有し、体腔内の観察対象部位への照射光を出射する第１のファイバー先端部を有する第１の光ファイバーと、
    プラスチックジャケットを有し、前記観察対象部位からの蛍光又はラマン散乱光を受光する第２のファイバー先端部を有する第２の光ファイバーと、
    前記第１のファイバー先端部に配置された第１の光学フィルターと、
    前記第２のファイバー先端部に配置された第２の光学フィルターと、を有する光学プローブの製造方法であって、
    前記第１の光ファイバー、前記第２の光ファイバー、前記第１の光学フィルターおよび前記第２の光学フィルターの少なくとも一つについて、金属膜を形成する処理を施す、
    光学プローブの製造方法。

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