JP2016206486A - 光プローブおよび光プローブの取り付け方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現できる光プローブおよび光プローブの取り付け方法を提供する。【解決手段】光プローブは、光ファイバ5と、光ファイバ5とともに回転するコネクタ6と、光ファイバ5を包囲し、光ファイバ5とともに回転するサポートチューブ9aと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブ9aに取り付けられ、光ファイバ5とともに回転するインナーシェル13と、ジャケットチューブに取り付けられ、インナーシェル13を囲むアウターシェル14、44とを備える。インナーシェル13及びアウターシェル14、44は、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有する。光プローブは、インナーシェル13の対向面の一部として一体的に形成され、対向するアウターシェル14、44の対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。【選択図】図6
Description
本発明は、光プローブおよび光プローブの取り付け方法に関するものである。
光干渉断層撮像(OCT)は、血管などの管腔形状を有する生体対象物の内腔の断層構造を測定する技術であり、光プローブが生体対象物の内腔に挿入される(例えば、特許文献1〜3参照)。光プローブは、例えば光ファイバと、該光ファイバの先端に設けられた集光レンズとしてのグレーデットインデックス光ファイバとを備えており、長さ1mmを超えるワーキングディスタンス及び100μm以下のスポットサイズとを有するように構成される。これにより、OCTは、内半径が1mmより大きな生体対象物の断層画像を、100μmより小さい空間分解能で提供することができる。また、OCT技術は、血管内の病変部を診断して治療方法を選択する際に用いられる。OCT技術によれば、病変部の断層画像が得られる。この断層画像は、例えば、病変部の内部において光の散乱が強い部分が明るく、弱い部分が暗い階調の単色画像として提供される。この断層画像の明暗の分布のパターンが病変の種類によって異なることを利用し、病変の種類をある程度推定することができる(例えば、非特許文献1参照)。
W. M. Suh et al., "Intravascular Detection of the Vulnerable Plaque",Circ CardiovascImaging, USA, American Heart Association, April 2011, pp.169-178.
通常、光プローブは、回転スキャン及びプルバック動作を行うための駆動装置に取り付けられるが、一回限りの使用で使い捨てされるので、撮影毎に操作者によって駆動装置に取り付けられる必要がある。また、駆動装置は患者の近くに配置されるので、通常は滅菌カバーを掛けて使用される。従って、細かい手作業を要することなく容易に、光プローブの取り付けがなされることが望まれる。そのため、光プローブの取り付けに際し、駆動装置内のアダプタが、自動的に光プローブの光コネクタに接近後、アダプタと光コネクタとが当接して光結合するという自動嵌合が行われることが望ましい。しかしながら、このような自動嵌合では、アダプタと光コネクタとの光結合が十分なレベルに達しない場合があり、頻繁に必要とされる光プローブの取り付け作業が困難となる場合がある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現することができる光プローブおよび光プローブの取り付け方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る光プローブは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に取り付けられ、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りにコネクタを囲み、回転軸線周りに光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルとを備え、インナーシェル及びアウターシェルは、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、インナーシェルまたはアウターシェルの対向面の一部として一体的に形成され、対向するアウターシェルまたはインナーシェルの対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。
本発明による光プローブおよび光プローブの取り付け方法によれば、コネクタとアダプタとの自動嵌合を容易に実現することができる。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態による光プローブは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に取り付けられ、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りにコネクタを囲み、回転軸線周りに光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルと、を備え、インナーシェル及びアウターシェルは、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、一方の対向面の一部として一体的に形成され、他方の対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態による光プローブは、回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、光ファイバの一端に取り付けられ、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するコネクタと、光ファイバを包囲し、回転軸線周りに、光ファイバとともに回転するサポートチューブと、サポートチューブを覆うジャケットチューブと、サポートチューブに取り付けられ、回転軸線周りにコネクタを囲み、回転軸線周りに光ファイバとともに回転するインナーシェルと、ジャケットチューブに取り付けられ、回転軸線周りにインナーシェルを囲むアウターシェルと、を備え、インナーシェル及びアウターシェルは、回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、一方の対向面の一部として一体的に形成され、他方の対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える。
この光プローブでは、コネクタを介して光ファイバおよびサポートチューブが回転するので、光プローブの周囲に位置する体内(例えば血管)の断層画像を好適に取得することができる。また、コネクタが駆動装置側のアダプタに嵌合される際には、インナーシェルまたはアウターシェルに形成された弾性体が弾性的に変形し、反力が生じる。これによって、コネクタが弾性的に移動することができ、アダプタと確実に嵌合されるので、自動嵌合が容易に実現される。
また、上記光プローブにおいて、弾性体は、一方の対向面の面内方向に沿って延びており、弾性体の一端が該一方の対向面と連結してもよい。これにより、上記弾性体を好適に実現することができる。
また、上記光プローブにおいて、他方の対向面に向けて突出する突起部が弾性体の他端に設けられてもよい。これにより、他方の対向面と弾性体との接触位置を決定し、弾性体の変形特性を好適に制御することができる。
また、上記光プローブにおいて、一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、弾性体は、板状部分がU字状に切り欠かれて成ってもよい。或いは、弾性体は、板状部分の一部がL字状に加工されて成ってもよい。これらの何れかにより、上記弾性体を好適に実現することができる。
また、上記光プローブは、駆動装置に取り付けられる光プローブであって、駆動装置は、自動嵌合用可動部およびアダプタを有する自動嵌合部と、自動嵌合部を収容する筐体と、を備え、自動嵌合用可動部は、アダプタを回転軸線に沿って移動させるステージと、アダプタを回転軸線周りに回転させるモータとを有し、アダプタは、ステージの回転軸線に沿った移動によって、コネクタと結合され、インナーシェルは、アダプタとともに回転軸線周りに回転し、アウターシェルは、筐体に着脱可能に固定されてもよい。この光プローブを用いたOCT装置によって光干渉断層画像を取得する際には、モータが、アダプタ及びコネクタを介して、光ファイバおよびサポートチューブを回転させる。これにより、光プローブの周囲に位置する体内(例えば血管)を好適にスキャンできる。また、ステージが、アダプタを回転軸線に沿って移動させてコネクタと結合させるので、自動嵌合を好適に行うことができる。
本願発明の一実施形態による光プローブの取り付け方法は、上記の光プローブを駆動装置に取り付ける方法であって、アウターシェルを、駆動装置の筐体に取り付ける第一ステップと、アダプタを、自動嵌合用可動部のステージにより、回転軸線に沿ってコネクタ側に移動して、コネクタと自動嵌合する第二ステップと、を有する。この取り付け方法では、操作者がアウターシェルを駆動装置の筐体に取り付けると、その後は自動嵌合用可動部のステージによってアダプタが移動し、コネクタと嵌合する。この嵌合の際、インナーシェルまたはアウターシェルに形成された弾性体の反力が働き、コネクタが弾性的に移動できるので、確実な自動嵌合が容易に実現される。
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態にかかる光プローブおよび光プローブの取り付け方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本発明の実施形態にかかる光プローブおよび光プローブの取り付け方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、一実施形態に係る光プローブ2を備えるOCT装置1の構成を示す図である。OCT装置1は、光プローブ2、測定部3、及び自動嵌合部11を備え、例えば血管といった生体部分である対象物4の光干渉断層画像を取得する。光プローブ2は、基端部2A及び先端部2Bを有し、更に、光ファイバ5、光コネクタ6、集光光学系7、偏向光学系8、サポートチューブ9a、及びジャケットチューブ9bを有する。光ファイバ5は、基端部2Aと先端部2Bとの間で光を伝送する。光コネクタ6は、基端部2Aにおいて光ファイバ5の一端に取り付けられ、自動嵌合部11内の自動嵌合用可動部12に接続される。なお、自動嵌合用可動部12は光ファイバ30を介して測定部3と接続されている。集光光学系7の一端は、先端部2Bにおいて光ファイバ5の他端と光学的に結合されている。偏向光学系8は、集光光学系7の他端に固定されている。サポートチューブ9aは、光ファイバ5を包囲しつつ光ファイバ5に沿って延びる。ジャケットチューブ9bは、サポートチューブ9aを覆い、光ファイバ5に沿って延びる。
サポートチューブ9aは、光コネクタ6及び集光光学系7に固定されている。このため、光コネクタ6が回転すると、その回転トルクがサポートチューブ9aを通じて光ファイバ5、集光光学系7及び偏向光学系8に伝達され、これらが一体となって回転する。この回転により、偏向光学系8から出射される照明光L2が対象物4をスキャンする。このとき、ジャケットチューブ9bは、回転せず常に静止している。
測定部3は、光源21、2入力2出力の光カプラ22、光検出器23、光端末24、反射鏡25、計算機26、および出力ポート27を有する。光源21は、低コヒーレンスな光L1を発生する。光L1は、光カプラ22によって2つの光(照明光L2および参照光L3)に分割される。
照明光L2は、光ファイバ30を介して自動嵌合用可動部12へ送られる。そして、この照明光L2は、光コネクタ6を経て光ファイバ5の一端に入射され、光ファイバ5により導光されて光ファイバ5の他端から出射される。その後、照明光L2は、集光光学系7により集光されたのち偏向光学系8により偏向され、ジャケットチューブ9bを通過して対象物4に照射される。この照明光L2の照射によって、対象物4において後方反射光L4が生じる。後方反射光L4は、偏向光学系8及び集光光学系7を介して光ファイバ5の他端に入射する。その後、後方反射光L4は、光ファイバ5により導光されて光ファイバ5の一端から出射され、自動嵌合用可動部12及び光ファイバ30を介して光カプラ22に戻る。
一方、参照光L3は、光端末24を通過したのち反射鏡25において反射される。反射した参照光L3は、光端末24を経て光カプラ22に戻る。そして、光カプラ22において参照光L3と後方反射光L4とが互いに干渉し、干渉光L5が生成される。干渉光L5は、光カプラ22から光検出器23に入射する。干渉光L5のスペクトルは計算機26に入力され、計算機26において解析され、対象物4の内部の各点における後方反射効率の分布が計算される。その計算結果に基づいて対象物4の断層画像が計算され、画像信号として信号出力ポート27から出力される。
なお、光ファイバ5の他端から出射された照明光L2が対象物4を経由して再び光ファイバ5の他端に戻るメカニズムとしては、厳密には反射、屈折、及び散乱などが挙げられる。本実施形態では、これらを総称して後方反射光L4とする。
光ファイバ5は、1m〜2mの長さを有し、例えば石英ガラスによって構成される。光ファイバ5は、1.6μm〜1.8μmの波長範囲において1dB以下の伝送損失を有し、1.53μm以下のカットオフ波長を有し、上記波長範囲においてシングルモードで動作する。そのような光ファイバ5としては、例えばITU−T G.652、G.654、またはG.657に準拠した光ファイバが好適である。特に、ITU−T G.654AまたはCに準拠した光ファイバは、波長1.45μmにおける伝送損失が0.22dB/km以下と低く、典型的には純シリカガラスのコアを有し非線形光学係数が低く、自己位相変調などの非線形光学効果による雑音を低減できるので特に好適である。
集光光学系7は、例えばグレーデッドインデックス(GRIN)レンズであり、偏向光学系8は例えばミラーである。これらGRINレンズ及びミラーは、光ファイバ5の光軸に沿って互いに融着接続されている。GRINレンズおよびミラーは、例えば石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスにより構成され、1.6μm〜1.8μmの波長範囲において2dB以下の伝送損失を有する。ミラーは、円柱形のガラスに、軸に対して35〜55度の角度をなす平坦な反射面が形成されて成る。平坦面はそのままでも光を反射させることができるが、さらにアルミニウムまたは金が蒸着されることにより、波長1.6〜1.8μmにおける反射率を高めることができる。
上述の通り、光ファイバ5、光コネクタ6、集光光学系7、偏向光学系8およびサポートチューブ9aは、一体となって回転する。具体的には、光コネクタ6に回転力が付与されると、光コネクタ6の回転に伴ってサポートチューブ9aが回転し、さらに回転トルクが光ファイバ5、集光光学系7、及び偏向光学系8に伝達される。従って、光ファイバ5だけを回転させた場合と比較して、光ファイバ5に掛かるトルクが低減され、トルクによる光ファイバ5の破断が防止される。サポートチューブ9aは、0.15mm以上の厚さを有するとともに、ステンレスと同等程度(100GPa〜300GPa)のヤング率を有することが望ましい。サポートチューブ9aは、必ずしも周方向に連結していなくともよく、5〜20本程度の線を撚り合わせた構造として柔軟性を調整可能としても良い。そのようなサポートチューブは特許文献2に開示されている。
光ファイバ5、集光光学系7、偏向光学系8およびサポートチューブ9aは、ジャケットチューブ9bの内腔に収納され、その中で回転する。これにより、回転物体が対象物4に接触することを防ぎ、対象物4の破損を好適に防止できる。ジャケットチューブ9bは、例えばフッ素樹脂(FEP、PFAあるいはPTFEなど)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、またはナイロンによって構成され、10〜50μmの範囲内の厚さを有し、波長1.6〜1.8μmにおける透過損失は例えば2dB以下である。
なお、ジャケットチューブ9bの内部には、緩衝流体が充填されてもよい。緩衝流体は、回転するサポートチューブ9aの外面とジャケットチューブ9bの内面との間の摩擦を低減するとともに、偏向光学系8とジャケットチューブ9bとの間の光路における屈折率変化量を調整する。緩衝流体は、例えば生理食塩水、デキストラン水溶液、またはシリコーンオイルであり、波長1.6〜1.8μmにおいて2dB以下の透過損失を有するとよい。
なお、OCT測定において、対象物4からの後方反射光L4と参照光L3とは、互いに異なる光路を経由して光カプラ22に達するので、光路での波長分散も異なり得る。これらの波長分散が互いに異なると、光の群遅延時間が波長によって異なることとなる。OCT測定では、波長の関数であるスペクトルをフーリエ解析することにより自己相関関数を群遅延時間の関数として計算し、それに基づいて断層画像を生成するので、波長によって群遅延時間が異なると断層画像の空間分解能が低下する。この問題は、対象物4を測定する前に、予め鏡などの基準物体を測定して波長分散の影響を測定しておき、その結果に基づいて分散を補償するデータ処理を行うことで解決できる。
図2(a)は、光プローブ2の全体構成を具体的に示す図である。図2(b)は、光プローブ2を基端部2A側から見た正面図である。光プローブ2は、前述した光ファイバ5及び光コネクタ6に加えて、インナーシェル13及びアウターシェル14を基端部2Aに更に有する。
光コネクタ6としては、例えば回転軸線Rに沿った方向(すなわち光コネクタ6の挿抜方向)への押し込み動作のみによってアダプタと嵌合するSCコネクタが用いられる。また、光コネクタ6には、反射防止のための斜めPC研磨(APC)が施されていることが好ましい。図3は、プルバック動作後の状態を示している。図3に示されるように、光コネクタ6は、アウターシェル14に対し、回転軸線Rに沿った方向(矢印P)に相対的に移動可能となっている。プルバックされたときにアウターシェル14から露出するサポートチューブ9aの部分は、金属管によって構成されている。この金属管は、プルバック時の回転スキャン動作の際には回転軸(シャフト)として機能する。金属管の構成材料は、強い曲げ応力が生じても降伏することなく復元させるために、超弾性であるNiTi合金等が好適である。
インナーシェル13は、回転軸線R周りに光コネクタ6を囲む部材であって、サポートチューブ9aの基端部側の一端に取り付けられている。インナーシェル13は、基端部2Aにおける光プローブ2の長手方向に延びており、且つ先端部2B側の端が半球状に閉じた略円筒形状を呈している。インナーシェル13は、光コネクタ6を収容するとともに、光ファイバ5及び光コネクタ6と共に回転し、また方向Pに沿って光コネクタ6と共に移動する。
アウターシェル14は、インナーシェル13を収容する部材であって、インナーシェル13及び光コネクタ6といった回転部分に操作者が直接触れないための保護部材である。アウターシェル14は、ジャケットチューブ9bの基端部側の一端に取り付けられており、光ファイバ5、光コネクタ6及びインナーシェル13の回転動作及びプルバック動作の際に、ジャケットチューブ9bと共に静止する。アウターシェル14は、回転軸線R周りにインナーシェル13を囲む形状を有しており、一例では、インナーシェル13と同軸に延びており且つ先端部2B側の端が半球状に閉じた略円筒形状を呈している。そして、該円筒形状の開口端側においてインナーシェル13が出入可能となっている。
また、アウターシェル14は、後述する駆動装置10の筐体33(図4参照)に対して着脱可能に固定される。その為に、アウターシェル14は、鍔部14a及び爪部14bを有する。鍔部14aは、アウターシェル14の外周面に沿って設けられた略円板状の部分である。鍔部14aの外径は筐体33の接続孔33a(図4を参照)の内径よりも大きく形成されており、アウターシェル14が接続孔33aに挿入される際に、接続孔33aの周囲に当接してアウターシェル14の挿入方向の位置決めを行う。また、爪部14bは、アウターシェル14の端部と鍔部14aとの間において、アウターシェル14の外周面から挿抜方向Pに対して垂直な方向に突出している。爪部14bは、接続孔33aに設けられた爪係止部(後述)に係止されることにより、筐体33からのアウターシェル14の脱落を防ぐ。
図4は、自動嵌合部11を含む駆動装置10の詳細な構成を示す側断面図であって、自動嵌合部11に光プローブ2が接続された状態を示している。駆動装置10は、自動嵌合部11と、自動嵌合部11を収容する筐体33とを備える。自動嵌合部11は、自動嵌合用可動部12およびアダプタ53を備える。自動嵌合用可動部12は、ステージ34、ロータリジョイント35、モータ36、回転伝達ベルト37、及び制御部38を有する。制御部38は、ステージ34及びモータ36を制御するための部分であって、配線38bを介して測定部3と接続されている。
筐体33は、略直方体状の外観を有する中空の部材である。筐体33の上面には、操作者が操作するための操作パネル39が配置されており、操作パネル39は、制御部38と電気的に接続されている。接続孔33aは筐体33の前面に形成されている。
ステージ34は、アダプタ53を方向Pに沿って後退させる機構であって、筐体33内部の底面上に配置されている。ステージ34は、送りネジ34cを回転させる前後進駆動モータ34bと、送りネジ34cの回転量に応じて移動する前後進駆動ステージ34aとを有する。前後進駆動モータ34bの回転量は、制御部38によって制御される。前後進駆動ステージ34a上には、アダプタ53及び該アダプタ53を覆うアダプタヘッド52が取り付けられたロータリジョイント35と、モータ36とが載置されている。ステージ34は、プルバック動作の際に、アダプタ53を回転軸線Rに沿った方向に後退させる。また、ステージ34は、光プローブ2と自動嵌合部11との自動嵌合の際に、アダプタ53を回転軸線Rに沿った方向に前進させて光コネクタ6と結合させる。
ロータリジョイント35は、光ファイバ30とアダプタ53とを光学的に結合する。ロータリジョイント35のアダプタ53との結合軸35aは、回転軸線R周りに回転する。結合軸35aには、回転伝達ベルト37を介してモータ36の回転軸が連結されており、モータ36の動力が結合軸35aに伝えられる。モータ36はロータリジョイント35上に載置されており、モータ36の回転は制御部38によって制御される。
アダプタ53は、光コネクタ6に接続され、光ファイバ5との間で光の授受を行う。アダプタ53は、結合軸35aと共に回転し、その回転力をインナーシェル13、光コネクタ6及びサポートチューブ9aに伝える。これにより、インナーシェル13、光ファイバ5、光コネクタ6及びサポートチューブ9aは、アダプタ53とともに回転軸線R周りに回転する。また、プルバック動作の際にアダプタ53が後退すると、それに追従してサポートチューブ9aが方向Pに沿って移動する。
図5は、方向Pから見た接続孔33aの形状を示す図である。図5に示されるように、接続孔33aは、アウターシェル14の外形に合わせて、アダプタ53の中心軸線(すなわち図4の回転軸線R)と同心の略円形状を呈している。接続孔33aの縁には、2つの爪係止部33fが形成されている。爪係止部33fは、アウターシェル14の爪部14bの形状に合わせて接続孔33aの外縁に形成された爪通し溝33gと、爪通し溝33gと繋がっており周方向に延びる爪掛かり部33hとを有する。アウターシェル14が接続孔33aに挿入される際、アウターシェル14が押し込まれることで爪部14bが爪通し溝33gを通過し、その後、アウターシェル14が例えば15°〜45°回転されることで、爪部14bが爪掛かり部33hに止まり固定され、その状態でロックされ得る。
ここで、本実施形態のインナーシェル13の構成を更に詳細に説明する。図6(a)及び図7(a)は、光プローブ2の基端部2Aを回転軸線の方向から見た正面図である。図6(b)及び図7(b)は、それぞれ図6(a)及び図7(a)に示されたVI−VI線、VII−VII線に沿った断面図である。図6は、アダプタ53と光コネクタ6とが互いに当接する前の状態を示す。図7は、アダプタ53と光コネクタ6とが互いに嵌合し、アダプタ53のフェルール53aと光コネクタ6のフェルール6aとが互いに当接した状態を示す。
図6及び図7に示されるように、アウターシェル14は、インナーシェル13を収容する凹部41を有する。凹部41の回転軸線R(図3及び図4を参照)に垂直な断面は回転軸線Rを中心とする円形状であり、更に、凹部41は該回転軸線Rと交差する底面41aを有する。また、インナーシェル13は、回転軸線Rを中心とする円筒部13aと、該円筒部13aの一端を塞ぐ底部13bとを有する。底部13bの外面13cと、凹部41の底面41aとは、それぞれ本実施形態における一方の対向面及び他方の対向面であって、回転軸線Rに垂直で互いに対向している。
図8は、インナーシェル13の外観を示す。図8(a)はインナーシェル13の側面図であり、図8(b)はインナーシェル13を斜め後方から見た斜視図である。図8に示されるように、インナーシェル13の底部13bには、4つの弾性体60a〜60dが形成されている。これらの弾性体60a〜60dは、底部13bの外面13cの一部を成すように底部13bと一体的に形成されており、アウターシェル14の凹部41の底面41aと対向する。弾性体60a〜60dは、外面13cの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体60a〜60dの各一端が外面13cと連結している。また、外面13cを含む平面からアウターシェル14の底面41aに向けて突出する突起部61a〜61dが、各弾性体60a〜60dの他端にそれぞれ設けられている。
外面13cに沿っており互いに直交するX方向及びY方向を定義する。一例では、弾性体60aと弾性体60bとがY方向に並んで配置されており、弾性体60cと弾性体60dとがY方向に並んで配置されている。Y方向における外面13cの中心からの突起部61a〜61dの距離は互いに等しい。また、弾性体60aと弾性体60cとがX方向に並んで配置されており、弾性体60bと弾性体60dとがX方向に並んで配置されている。X方向における外面13cの中心からの突起部61a〜61dの距離は互いに等しい。
本実施形態では、インナーシェル13の底部13bが、外面13cに沿った面内方向に拡がる板状に形成されており、外面13cは、該板状の底部13bの表面によって構成されている。従って、弾性体60a〜60dは、底部13bがU字状に切り欠かれることによって形成されてもよい。
弾性体60a〜60dは、突起部61a〜61dにおいてアウターシェル14の底面41aと接触する(図6(b)及び図7(b)を参照)。このとき、回転軸線Rの方向に沿ってインナーシェル13とアウターシェル14とが互いに近づくように力が加えられると、弾性体60a〜60dが弾性的に変形する。これにより、インナーシェル13とアウターシェル14とが互いに離れる方向に弾性力が生じる。
以上の構成を備えるOCT装置1の動作を説明する。まず、交換用の光プローブ2が用意される。このとき、光プローブ2が接続されていない自動嵌合部11において、制御部38は、ステージ34によってアダプタ53が後退した状態を維持する。次に、インナーシェル13及びアウターシェル14が、操作者によって接続孔33aに挿入される。同時に、光コネクタ6が筐体33の内部に挿入される。アウターシェル14は、爪部14bが爪係止部33fに係止されることにより、筐体33に固定される。
続いて、制御部38は、ステージ34によってアダプタ53を前進させることにより、アダプタ53と光コネクタ6とを互いに嵌合させる。その際、インナーシェル13は、アダプタ53によって、アダプタ53とは反対の方向(挿入方向とは逆の方向)に押される。インナーシェル13の底部13bには弾性体60a〜60dが設けられているので、このとき弾性体60a〜60dの突起部61a〜61dがアウターシェル14の底面41aに接触し、弾性体60a〜60dが弾性的に変形する。これにより反力が生じ、インナーシェル13は、アダプタ53に向けて押し返される。このような反力は、アダプタ53と光コネクタ6との確実な嵌合を容易にする。
上述した自動嵌合の動作は、例えばインナーシェル13及びアウターシェル14を接続孔33aに挿入し終えた操作者が、操作パネル39を操作することにより行われる。或いは、自動嵌合部11においてインナーシェル13及びアウターシェル14の挿入を検知し、制御部38が自動的に行ってもよい。
図9は、光プローブ2を駆動装置10に取り付ける方法を示すフローチャートである。本実施形態では、始めに、操作者によって、アウターシェル14が筐体33の接続孔33aへ挿入されることにより、アウターシェル14が筐体33に取り付けられる(ステップS11、第一ステップ)。次に、操作者によって、操作パネル39が操作される(ステップS12)。最後に、アダプタ53が、自動嵌合用可動部12のステージ34により、回転軸線Rに沿って光コネクタ6側に移動し、弾性体60a〜60dの反力を利用して、光コネクタ6と自動嵌合される(ステップS13、第二ステップ)。
以上に説明した、本実施形態による光プローブ2及びその取り付け方法によって得られる効果について説明する。この光プローブ2では、光コネクタ6を介して光ファイバ5およびサポートチューブ9aが回転するので、光プローブ2の周囲に位置する体内(例えば血管)の断層画像を好適に取得することができる。また、光コネクタ6がアダプタ53に嵌合される際には、インナーシェル13に形成された弾性体60a〜60dが弾性的に変形し、反力が生じる。これによって、光コネクタ6が弾性的に移動することができ、アダプタ53と確実に嵌合されるので、自動嵌合が容易に実現される。
また、本実施形態のように、弾性体60a〜60dは外面13cの面内方向に沿って延び、弾性体60a〜60dの一端が該外面13cと連結してもよい。これにより、アウターシェル14との接触によって弾性的に変形する弾性体60a〜60dを好適に実現することができる。
また、本実施形態のように、弾性体60a〜60dと対向する底面41aに向けて突出する突起部61a〜61dが弾性体60a〜60dの他端に設けられてもよい。これにより、底面41aと弾性体60a〜60dとの接触位置を決定し、弾性体60a〜60dの変形特性を好適に制御することができる。
また、本実施形態のように、弾性体60a〜60dは、外面13cを構成する底部13bがU字状に切り欠かれて成ってもよい。これにより、アウターシェル14との接触によって弾性的に変形する弾性体60a〜60dを好適に実現することができる。
また、本実施形態のように、自動嵌合用可動部12はステージ34及びモータ36を有し、アダプタ53は、ステージ34の回転軸線Rに沿った移動によって光コネクタ6と結合され、インナーシェル13は、アダプタ53とともに回転軸線R周りに回転し、アウターシェル14は、筐体33に着脱可能に固定されてもよい。この光プローブ2を用いたOCT装置1によって光干渉断層画像を取得する際には、モータ36が、アダプタ53及び光コネクタ6を介して、光ファイバ5およびサポートチューブ9aを回転させる。これにより、光プローブ2の周囲に位置する体内(例えば血管)を好適にスキャンできる。また、ステージ34が、アダプタ53を回転軸線Rに沿って移動させて光コネクタ6と結合させるので、自動嵌合を好適に行うことができる。
(第1変形例)
図10は、上記実施形態の第1変形例によるインナーシェル15の外観を示す。図10(a)はインナーシェル15の側面図であり、図10(b)はインナーシェル15を斜め後方から見た斜視図である。図10に示されるように、インナーシェル15の底部15bには、4つの弾性体60e〜60hが形成されている。これらの弾性体60e〜60hは、底部15bの外面15cの一部を成すように底部15bと一体的に形成されており、アウターシェル14の凹部41の底面41aと対向する。弾性体60e〜60hは、外面15cの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体60e〜60hの各一端が外面15cと連結している。また、外面15cを含む平面からアウターシェル14の底面41aに向けて突出する突起部61e〜61hが、各弾性体60e〜60hの他端にそれぞれ設けられている。
図10は、上記実施形態の第1変形例によるインナーシェル15の外観を示す。図10(a)はインナーシェル15の側面図であり、図10(b)はインナーシェル15を斜め後方から見た斜視図である。図10に示されるように、インナーシェル15の底部15bには、4つの弾性体60e〜60hが形成されている。これらの弾性体60e〜60hは、底部15bの外面15cの一部を成すように底部15bと一体的に形成されており、アウターシェル14の凹部41の底面41aと対向する。弾性体60e〜60hは、外面15cの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体60e〜60hの各一端が外面15cと連結している。また、外面15cを含む平面からアウターシェル14の底面41aに向けて突出する突起部61e〜61hが、各弾性体60e〜60hの他端にそれぞれ設けられている。
本変形例では、インナーシェル15の底部15bが、外面15cに沿った面内方向に拡がる板状に形成されており、外面15cは、該板状の底部15bの表面によって構成されている。そして、弾性体60e〜60hは、底部15bの一部がL字状に加工されることによって形成されている。このような構成であっても、アウターシェル14との接触によって弾性的に変形する弾性体60e〜60hを好適に実現することができる。
なお、弾性体の形状は、弾性体の反力の調整を容易にする(調整幅を広げる)ために、上記実施形態のような直線形状(I字形状)や、本変形例のようなL字形状に限られず、例えばV字形状、N字形状、W字形状、或いは曲線状(S字形状)といった、様々な形状であることができる。
(第2変形例)
図11は、上記実施形態の第2変形例によるアウターシェル17の外観を示す。図12(a)は、アウターシェル17を回転軸線の方向から見た正面図である。図12(b)は、図12(a)に示されたXIIb−XIIb線に沿った断面図である。図12(c)は、図12(a)に示されたXIIc−XIIc線に沿った断面図である。図12(d)は、アウターシェル17の背面図である。図13は、アウターシェル17にインナーシェル16が挿入された状態を示す。なお、インナーシェル16及びアウターシェル17の構成は、下記の構成を除いて、前述した第1実施形態のインナーシェル13及びアウターシェル14と同様である。
図11は、上記実施形態の第2変形例によるアウターシェル17の外観を示す。図12(a)は、アウターシェル17を回転軸線の方向から見た正面図である。図12(b)は、図12(a)に示されたXIIb−XIIb線に沿った断面図である。図12(c)は、図12(a)に示されたXIIc−XIIc線に沿った断面図である。図12(d)は、アウターシェル17の背面図である。図13は、アウターシェル17にインナーシェル16が挿入された状態を示す。なお、インナーシェル16及びアウターシェル17の構成は、下記の構成を除いて、前述した第1実施形態のインナーシェル13及びアウターシェル14と同様である。
本変形例では、インナーシェル16には弾性体が設けられておらず、アウターシェル17に弾性体62a〜62dが設けられている。具体的には、図11及び図12に示されるように、アウターシェル17の底部17aには、4つの弾性体62a〜62dが形成されている。これらの弾性体62a〜62dは、底部17aの底面17b(本変形例における一方の対向面)の一部を成すように底部17aと一体的に形成されており、インナーシェル16の底部16bの外面16c(本変形例における他方の対向面)と対向する。弾性体62a〜62dは、底面17bの面内方向に沿って延びる細長形状を呈しており、弾性体62a〜62dの各一端が底面17bと連結している。また、底面17bを含む平面からインナーシェル16の外面16cに向けて突出する突起部63a〜63dが、各弾性体62a〜62dの他端にそれぞれ設けられている。
底面17bに沿っており互いに直交するX方向及びY方向を定義する。一例では、弾性体62aと弾性体62bとがY方向に並んで配置されており、弾性体62cと弾性体62dとがY方向に並んで配置されている。Y方向における底面17bの中心からの突起部63a〜63dの距離は互いに等しい。また、弾性体62aと弾性体62cとがX方向に並んで配置されており、弾性体62bと弾性体62dとがX方向に並んで配置されている。X方向における底面17bの中心からの突起部63a〜63dの距離は互いに等しい。
弾性体62a〜62dは、突起部63a〜63dにおいてインナーシェル16の外面16cと接触する(図13を参照)。このとき、回転軸線の方向に沿ってインナーシェル16とアウターシェル17とが互いに近づくように力が加えられると、弾性体62a〜62dが弾性的に変形する。これにより、インナーシェル16とアウターシェル17とが互いに離れる方向に弾性力が生じるので、自動嵌合が容易に実現される。
本発明による光プローブ及びその取り付け方法は、上述した実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び各変形例では弾性体がインナーシェルまたはアウターシェルに形成されている場合を例示したが、弾性体がインナーシェル及びアウターシェルの双方に形成されてもよい。また、上記実施形態及び各変形例では4つの弾性体が設けられているが、弾性体は一又は複数の任意の個数だけ設けられることができる。
2…光プローブ、2A…基端部、2B…先端部、3…測定部、4…対象物、5…光ファイバ、6…光コネクタ、7…集光光学系、8…偏向光学系、9a…サポートチューブ、9b…ジャケットチューブ、10…駆動装置、11…自動嵌合部、12…自動嵌合用可動部、13,16…インナーシェル、13a…円筒部、13b,16b…底部、13c,16c…外面、14,17…アウターシェル、14a…鍔部、14b…爪部、21…光源、22…光カプラ、23…光検出器、24…光端末、25…反射鏡、26…計算機、27…信号出力ポート、30…光ファイバ、33…筐体、33a…接続孔、34…ステージ、35…ロータリジョイント、36…モータ、37…回転伝達ベルト、38…制御部、39…操作パネル、41…凹部、41a…底面、52…アダプタヘッド、53…アダプタ、60a〜60h,62a〜62d…弾性体、61a〜61h,63a〜63d…突起部、L2…照明光、L3…参照光、L4…後方反射光、L5…干渉光、R…回転軸線。
Claims (7)
- 回転軸線周りに回転し、光を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバの一端に取り付けられ、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するコネクタと、
前記光ファイバを包囲し、前記回転軸線周りに、前記光ファイバとともに回転するサポートチューブと、
前記サポートチューブを覆うジャケットチューブと、
前記サポートチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記コネクタを囲み、前記回転軸線周りに前記光ファイバとともに回転するインナーシェルと、
前記ジャケットチューブに取り付けられ、前記回転軸線周りに前記インナーシェルを囲むアウターシェルと、
を備え、
前記インナーシェル及び前記アウターシェルは、前記回転軸線に垂直で互いに対向する対向面をそれぞれ有し、
一方の前記対向面の一部として一体的に形成され、他方の前記対向面に接触することにより弾性的に変形する弾性体を更に備える、光プローブ。 - 前記弾性体は、前記一方の対向面の面内方向に沿って延びており、
前記弾性体の一端が該一方の対向面と連結している、請求項1に記載の光プローブ。 - 前記他方の対向面に向けて突出する突起部が前記弾性体の他端に設けられている、請求項2に記載の光プローブ。
- 前記一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、
前記弾性体は、前記板状部分がU字状に切り欠かれて成る、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光プローブ。 - 前記一方の対向面は、該一方の対向面に沿った面内方向に拡がる板状部分の表面によって構成されており、
前記弾性体は、前記板状部分の一部がL字状に加工されて成る、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光プローブ。 - 駆動装置に取り付けられる光プローブであって、
前記駆動装置は、
自動嵌合用可動部およびアダプタを有する自動嵌合部と、
前記自動嵌合部を収容する筐体と、を備え、
前記自動嵌合用可動部は、前記アダプタを前記回転軸線に沿って移動させるステージと、前記アダプタを前記回転軸線周りに回転させるモータとを有し、
前記アダプタは、前記ステージの前記回転軸線に沿った移動によって、前記コネクタと結合され、
前記インナーシェルは、前記アダプタとともに前記回転軸線周りに回転し、
前記アウターシェルは、前記筐体に着脱可能に固定される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光プローブ。 - 請求項6に記載の光プローブを前記駆動装置に取り付ける方法であって、
前記アウターシェルを、前記駆動装置の前記筐体に取り付ける第一ステップと、
前記アダプタを、前記自動嵌合用可動部の前記ステージにより、前記回転軸線に沿って前記コネクタ側に移動して、前記コネクタと自動嵌合する第二ステップと、を有する光プローブの取り付け方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015089432A JP2016206486A (ja) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | 光プローブおよび光プローブの取り付け方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020044682A1 (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 日本航空電子工業株式会社 | 無線コネクタ |
JP2021504083A (ja) * | 2017-11-28 | 2021-02-15 | ジェンテュイティ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーGentuity, LLC | 撮像システム |
-
2015
- 2015-04-24 JP JP2015089432A patent/JP2016206486A/ja active Pending
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JP7160935B2 (ja) | 2017-11-28 | 2022-10-25 | ジェンテュイティ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 撮像システム |
WO2020044682A1 (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 日本航空電子工業株式会社 | 無線コネクタ |
JP2020035118A (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 日本航空電子工業株式会社 | 無線コネクタ |
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