特許 5961891 光イメージング用プローブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961891

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】光イメージング用プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20160721BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 300D

   A61B1/00 300P

【請求項の数】12

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-531718(P2015-531718)

(86)(22)【出願日】2013年11月26日

(86)【国際出願番号】JP2013081805

(87)【国際公開番号】WO2015022760

(87)【国際公開日】20150219

【審査請求日】2016年3月9日

(31)【優先権主張番号】特願2013-167192(P2013-167192)

(32)【優先日】2013年8月10日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000240477

【氏名又は名称】並木精密宝石株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山崎 大志

(72)【発明者】

【氏名】福島 絵理

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 徳和

(72)【発明者】

【氏名】久郷 智之

(72)【発明者】

【氏名】淺田 隆文

【審査官】 小田倉 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０１９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８４３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端側に入射した光を後方側へ導く光イメージング用プローブにおいて、
回転不能に配置され略チューブ状のカテーテルに内蔵された固定側光ファイバーと、
前記固定側光ファイバーの先端側に位置し、第１モータにより回転駆動させられ、光線を略半径方向に放射する第１光路変換手段と、
前記固定側光ファイバーと、前記第１光路変換手段の間に位置し、回転光コネクターにより光学的に接続され、第２モータにより回転駆動される回転側光ファイバーと、
前記回転側光ファイバーの先端側に、回転中心に対して、光路を微小角度傾けて回転放射する第２光路変換手段を、略同一線上に配置したことを特徴とする光イメージング用プローブ。

【請求項2】

前記第１モータの回転軸は中空形状であり、第１光路変換手段が固定されると共に、中空穴に前記回転側光ファイバーが回転自在に貫通し、
前記第２モータの回転軸も中空形状であり、この穴に前記回転側光ファイバーを固定して回転させることを特徴とする請求項１記載の光イメージング用プローブ。

【請求項3】

前記第１モータの回転軸は前記第１光路変換手段が固定されると共に、前記第１光路変換手段より先端側に位置し、
前記第２モータの回転軸は中空形状であり、この穴に前記回転側光ファイバーを固定して回転させることを特徴とする請求項１から２何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項4】

前記第１モータまたは前記第２モータの少なくともいずれか一方が電歪素子を用いた超音波モータであり、多角柱の中心穴を有する可振子の中心穴に前記回転軸を貫通し、前記可振子の中心穴には外周に向けて拡がるスリット部を有し、前記可振子の外周面には電極を有する薄板状の電歪素子を貼り付け、前記電歪素子に順次電圧を印加することで可振子に回転振動を起こし、回転軸を回転駆動することを特徴とする請求項１から３何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項5】

前記第１光路変換手段は回転可能なミラーであることを特徴とする請求項１から４何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項6】

前記第１光路変換手段は回転可能なミラーであり、反射面は円筒面であることを特徴とする請求項１から５何れか１項記載の光イメージング用プローブ

【請求項7】

前記第２光路変換手段は先端に傾斜する略平面を有するプリズムであることを特徴とする請求項１から６何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項8】

前記第２光路変換手段は先端に傾斜する略球面を有するプリズムであるか。または略半球形状の一部に略平面の反射面を有するボールレンズであることを特徴とする請求項１から６何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項9】

前記回転光コネクターは固定側光ファイバーと回転側光ファイバーの少なくともいずれか一方の外周に微小隙間を隔てて覆う第１カバーと、前記第１カバーを微小隙間を隔てて覆う第２カバーを有し、第１カバーと第２カバーの少なくともいずれか一方の前記微小隙間に接する円筒面にはネジ溝を有し、前記微小隙間には透明な流体を注入したことを特徴とする請求項１から８何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項10】

前記回転光コネクターは、前記固定側光ファイバーと前記回転側光ファイバーの端面に微小距離を設けて対抗させ、前記固定側光ファイバー、前記回転側光ファイバー、前記第２モータの軸受、前記第２モータの回転軸からなる隙間に透明な流体を注入したことを特徴とする請求項１から請求項９何れか１項記載の光イメージングプローブ。

【請求項11】

前記第１モータの回転角に応じて少なくとも１回転に１回以上のパルスを発生する第１パルス発生手段と、前記第２モータの回転角に応じて少なくとも１回転に１回以上のパルスを発生する第２パルス発生手段とを有し、
前記第１パルス発生手段及び前記第２パルス発生手段からのパルスにより、前記第１モータ及び前記第２モータの回転速度を調整する制御手段を有し、
前記第１モータの回転速度Ｎ１と前記第２モータとの回転速度Ｎ２の関係を、Ｎ２＝Ｎ１−Ｘ［回転／秒］で回転させることで、前記第１光路変換手段からＮ１［回転/秒］の回転速度で略半径方向に放出させる共に、Ｘ［往復／秒］の速度で光線の放出角を軸方向に変化させることを特徴とする請求項１から１０何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【請求項12】

前記第１モータと前記第２モータとの回転数を前記第１パルス発生手段及び前記第２パルス発生手段からのパルスを受けて前記制御手段により同一の回転速度で回転させてスタンバイ状態とし、
スタート信号の発生により、前記第１モータの回転速度Ｎ１と前記第２モータの回転速度Ｎ２の関係を、Ｎ２＝Ｎ１−Ｘ［回転／秒］になるように回転数を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１１何れか１項記載の光イメージング用プローブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療機器等において被検体で反射させた光を立体的に取り込んで観察するための３次元走査型の光イメージング用プローブに関するものである。

【背景技術】

【0002】

画像診断技術（光イメージング技術）は、装置機械、医療などの現場において広く利用されている技術である。例えば、医療現場や精密機器などの製造現場において、画像診断の手法として、一般的なカメラ観察や超音波診断装置に加えて、断層画像や３次元断層画像を撮影する事が可能なＸ線ＣＴ、核磁気共鳴、光の干渉性を利用したＯＣＴ画像(光干渉断層撮影)などの方式が研究されると共に活用されている。近年、この断層画像や３次元断層画像撮影はこれら方式の中でも最も微細な撮影画像が得られるＯＣＴ画像診断技術の開発が特に注目されている。

【0003】

ＯＣＴ画像は光源として波長１３００ｎｍ（ナノメートル）程度の近赤外線を用いる事が多いが、近赤外線は生体に対して非侵襲性であり、また超音波よりも波長が短いために空間分解能に優れている。加えて、およそ１０μｍ（ミクロン）［超音波診断装置の１０分の１以下］の空間分解能が達成できることから、断層撮影方式を内視鏡に組込み、特に医療現場で人体の胃部、小腸部、動脈流等の血管部における患部の発見、診断及び治療への活用が期待されている。このＯＣＴ画像技術を適用したＯＣＴ内視鏡の代表的な構造は、例えば、特許文献１に示されている通りである。

【0004】

ところで、特許文献１に示すＯＣＴ内視鏡では、該文献中図８に示すようにモータの回転力を、ベルトを介して回転シャフトに伝達し、さらにチューブ状の光学シース内を通る光ファイバー等からなるフレキシブルシャフトを介してレンズユニットへ伝達するようにしている。そのため、光学シースの内周面とフキシブルシャフトとの擦れにより摩耗粉が発生する事があった。また、前記フレキシブルシャフトの擦れ、撓み、ねじれ、及び前記ベルトの弾性変形等に起因して、回転速度ムラや、回転伝達遅れ、トルク損失の変動等を生じるために、得られる解析画像が乱れ、要求される空間分解能が得られなかった。また、この構成では文献中図２６に示す２次元の断層画像は得られるが３次元の画像は得る事ができなかった。

【0005】

また、特許文献２に示すＯＣＴ内視鏡では、該文献中図１に示される環状のガイドカテーテルの内部に細長のチューブ状のカテーテルが挿入され、カテーテル内部には、回転および摺動可能で光学的に接続された光ファイバーまたはコアを有し、前記光ファイバーを回転させると共に、文献中図３に示すように長さ方向に移動させて身体組織に照射を行い、解析画像を観察するＯＣＴの３次元画像システムである。しかしながらこの構成では、カテーテルの内周面と駆動軸外周面との擦れにより摩耗粉が発生する問題があった。また、駆動軸の擦れ、撓み、ねじれ、に起因して、回転速度ムラや、回転伝達遅れ、トルク損失の変動等を生じるため、得られる解析画像が乱れ、要求される空間分解能が得られなかった。

【0006】

また、特許文献３に記載される発明では、該文献中図２に示されるモータの回転軸の先端に反射鏡を直結するようにしている。しかしながら、この構成では回転する反射鏡を用いて２次元の断層画像は得られるが３次元の画像は得る事ができなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】日本特許第３８８５１１４号公報

【特許文献2】日本特許第４５２０９９３号公報

【特許文献3】日本特許第４４６１２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を軽減することで光線を回転放射する回転機構の回転ムラや軸振れ、擦れ、回転伝達遅れを防ぐとともに、回転方向だけでなく軸方向に一定長さの走査が行なえて、３次元の観察画像を得ることができる光イメージング用プローブを実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための一手段は、先端側に入射した光を後方側へ導く光イメージング用プローブにおいて、プローブの先端側と後方側との間で光を伝えるために回転不能に配置され、かつ略チューブ状のカテーテル内に内蔵された固定側光ファイバーと、固定側光ファイバーの先端側に位置し、第１モータにより回転駆動させられ、光線を略半径方向に放射する第１光路変換手段と、前記固定側光ファイバーと、前記第１光路変換手段の間に位置し、回転光コネクタ（光ロータリーコネクタ）により光学的に接続され、第２モータにより回転駆動される回転側光ファイバーと、前記回転側光ファイバーの先端側に光路を回転中心に対して微小角度傾けて第１回転手段に向けて回転放射する第２光路変換手段を略同一線上に配置し、第１光路変換手段が光線を半径方向に放射しつつ、第２光路変換手段が光線の放射角度を軸方向に変化させる事で、３次元走査を行えるようにした。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、内視鏡装置等のカテーテル内で光ファイバーが擦れることがなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生が軽減される。更に第１光路変換手段と第２光路変換手段のそれぞれが独立して回転することで光線の放射角度を略半径方向と中心軸方向の両方に意図的に変える事で，ＯＣＴ内視鏡において３次元の空間分解能が高い観察画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る光イメージング用プローブの断面図

【図2】同光イメージング用プローブの第２モータ構成図

【図3】同光イメージング用プローブの回転走査範囲説明図

【図4】同光イメージング用プローブの第２光路変換手段説明図

【図5】同光イメージング用プローブの回転走査範囲説明図

【図6】同光イメージング用プローブの３次元走査範囲説明図

【図7】同光イメージング用プローブを用いたガイドカテーテル説明図

【図8】同光イメージング用プローブを用いた内視鏡画像装置構成図

【図9】本発明の第２の実施の形態に係る光イメージング用プローブの断面図

【図10】同光イメージング用プローブの第２モータ構成図

【図11】本発明の第３の実施の形態に係る光イメージング用プローブの断面図

【図12】同光イメージング用プローブの回転走査範囲説明図

【図13】同光イメージング用プローブの３次元走査範囲説明図

【図14】同光イメージング用プローブの回転光コネクター断面図

【図15】同光イメージング用プローブの第２光路変換手段説明図

【図16】本発明の第４の実施の形態に係る光イメージング用プローブの断面図

【図17】同光イメージング用プローブの湾曲時の断面図

【図18】同光イメージング用プローブの第１モータのパルス発生部説明図

【図19】同光イメージング用プローブの第２モータのパルス発生部説明図

【図20】同光イメージング用プローブの第１及び第２光路変換手段説明図

【図21】同光イメージング用プローブのモータパルスのタイミングチャ−ト

【図22】同光イメージング用プローブの回転走査範囲説明図

【図23】同光イメージング用プローブの回転走査範囲説明図

【図24】同光イメージング用プローブの３次元走査範囲説明図

【図25】本発明の第５の実施形態に係わる光イメージング用プローブの回転光コネクター断面図

【図26】同光イメージング用プローブの第１軸受の拡大図

【図27】同光イメージング用プローブの第１軸受の拡大図

【図28】同光イメージング用プローブの第２軸受の拡大図

【発明を実施するための形態】

【0012】

本実施の形態の３次元走査型光イメージング用プローブの第一の特徴は、先端側に入射した光を後方側へ導く光イメージング用プローブにおいて、プローブの先端側と後方側との間で光を伝えるための回転不能に配置された固定側光ファイバーと、固定側光ファイバーの先端側に位置し、第１モータにより回転駆動させられ、光線を略半径方向に放射する第１光路変換手段と、固定側光ファイバーと、第１光路変換手段の間に位置し、回転光コネクタ（光ロータリコネクタ）により光学的に接続され、第２モータにより回転駆動される回転側光ファイバーと、回転側光ファイバーの先端側に光路を回転中心に対して微小角度傾けて第１光路変換手段に向けて回転放射する第２光路変換手段を略同一線上に配置した。
この構成によれば、後方から固定側ファイバーを通して回転側光ファイバーに送られた光線を、第１光路変換手段が回転して２次元的に放射状に光を反射すると共に、第２光路変換手段が回転して光線の放出方向に回転中心に対する角度を変化させる事で３次元観察が可能になり、加えて空間分解能が高い３次元の観察画像を得ることができる。

【0013】

第二の特徴としては、前記第１モータの回転軸は中空形状であり第１光路変換手段が取り付けられると共に、中空穴に回転側光ファイバーが相対回転自在に貫通しており、第２モータの回転軸も中空形状であり、この穴に前記回転側光ファイバーを固定して回転させる構成にしている。
この構成によれば、第１光路変換手段より後方に第１モータと第２モータを配置できるので、これらモータの配線が第１光路変換手段の先端側には存在しないため、光線が配線で遮られる事がないので３６０度方向に放射することが可能で、欠落が生じない完全な３次元の観察画像を得ることができる。

【0014】

第三の特徴としては、前記第１モータは前記第１光路変換手段より先端側に位置し、その回転軸に前記第１光路変換手段を取り付けると共に、第２モータの回転軸は中空形状であり、この穴に回転側光ファイバーを固定して回転させるよう構成している。
この構成によれば、第１モータは中空軸が不要になり、より小径にモータが構成できるので、内視鏡用プローブが細く構成できる。

【0015】

第四の特徴としては、前記第１モータまたは前記第２モータの少なくともいずれか一方が圧電素子または電歪素子を用いた超音波モータであり、略多角柱の可振子の略中心に設けた中心穴に回転軸を回転自在に貫通し、その可振子の中心穴には外周に向けて伸びるスリット部を有し、前記可振子の外周面には電極を有する薄板状の圧電素子を貼り付け、前記スリットの片側の前記圧電素子と、前記スリットの反対側の前記圧電素子にそれぞれが独立した回転振動を発生するように順次電圧を印加することで回転軸を回転駆動するよう構成している。
この構成によれば、可振子にスリットを有する事で可振子と回転軸の間にバネ力を発生して安定した摩擦力を発生すると共に、スリット面の両側でそれぞれ圧電素子に独立して電圧を印加することで、スリット面を境にスリットの両側でミラーリングするような回転振動を発生させるため、小さな可振子で十分大きな回転力を発生し第１又は第２の光路変換手段を回転駆動できるので、コンパクトで空間分解能が高い３次元の観察画像を得る内視鏡プローブを得ることができる。

【0016】

第五の特徴としては、前記第１モータで回転駆動される第１光路変換手段は回転中心から傾斜角を有する略平面のミラーで構成している。
この構成によれば、第１光路変換手段がコンパクトに構成でき、また十分に高い反射率を発揮し、コンパクトで空間分解能が高い３次元の観察画像を得ることができる。

【0017】

第六の特徴としては、前記第１光路変換手段は回転可能なミラーであり、反射面は円筒面である。
この構成によれば、軸方向により広範囲な３次元観察画像を得ることができる。

【0018】

第七の特徴としては、前記第２モータで回転駆動される第２光路変換手段は回転中心から微小に傾斜する略平面を有するプリズムで構成している。
この構成によれば、第２光路変換手段がコンパクトに構成でき、また十分に高い光線の透過率と集光性能を発揮することができ、コンパクトで空間分解能が高い３次元の観察画像を得ることができる。

【0019】

第八の特徴としては、前記第２光路変換手段は先端に傾斜する略球面を有するプリズムあるか、または略半球形状の一部に略平面の反射面を有するボールレンズとしている。
この構成によれば、第２光路変換手段が十分に高い光線の透過率と集光性能を発揮することができ、コンパクトで空間分解能が高い３次元の観察画像を得ることができる。

【0020】

第九の特徴としては、前記回転光コネクタ（光ロータリコネクタ）は固定側光ファイバーと回転側光ファイバーの少なくともいずれか一方の外周に微小隙間を隔てて覆う第１カバーと第１カバーに微小隙間を隔てて覆う第２カバーを有し、第１カバーと第２カバーの少なくともいずれか一方の前記微小隙間に接する円筒面にはネジ溝を有し、前記微小隙間には透明な光学流体を注入している。
この構成によれば、透明な流体の流出、モレ、滲み出しが防止され、回転光コネクターにおいて光線の減衰が少なく抑えられ、空間分解能が高い３次元観察画像が得られる。

【0021】

第十の特徴としては、前記回転光コネクターは、前記固定側光ファイバーと前記回転側光ファイバーの端面に微小距離を設けて対抗させ、前記固定側光ファイバー、前記回転側光ファイバー、前記第２モータの軸受、前記第２モータの回転軸からなる隙間に透明な流体を注入して構成している。
この構成によれば、回転光コネクター部における光損失が極小に押さえられ、良好な３次元画像が得られる。

【0022】

第十一の特徴としては、前記第１モータの回転角に応じて少なくとも１回転に１回以上のパルスを発生する第１パルス発生手段と、前記第２モータの回転角に応じて少なくとも１回転に１回以上のパルスを発生する第２パルス発生手段とを有し、前記第１パルス発生手段及び前記第２パルス発生手段からのパルスにより、前記第１モータ及び前記第２モータの回転速度を調整する制御手段を有し、前記第１モータの回転速度Ｎ１と前記第２モータとの回転速度Ｎ２の関係を、Ｎ２＝Ｎ１−Ｘ［回転／秒］で回転させることで、前記第１光路変換手段からＮ１［回転/秒］の回転速度で略半径方向に放出させる共に、Ｘ［往復／秒］の速度で光線の放出角を軸方向に変化させる構成にしている。
この構成によれば、光線の放射がＮ１の速度（例えば３０回転／秒）で高速回転しながら、毎秒Ｘ往復の遅い速度（例えば１往復／秒）で軸方向に放射角を変更し、光線を螺旋状に放射する事が可能であり、３次元データを効率よく収集することができ、空間分解能が高い３次元の観察画像を得る内視鏡プローブを得ることができる。

【0023】

第十二の特徴としては、前記第１モータと前記第２モータとの回転数を前記第１パルス発生手段及び前記第２パルス発生手段からのパルスを受けて前記制御手段により同一の回転速度で回転させてスタンバイ状態とし、スタート信号の発生により、前記第１モータの回転速度Ｎ１と前記第２モータの回転速度Ｎ２の関係を、Ｎ２＝Ｎ１−Ｘ［回転／秒］になるように回転数を変化させるさせるよう構成している。
この構成によれば、スタート信号と同時に即座に３次元スキャニングが開始することができる。

【0024】

次に本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0025】

図１〜図８は本発明に係る光イメージング用プローブの実施形態１を示している。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る３次元走査型光イメージング用プローブの断面図である。プローブの後端側から先端側に光線を導く固定側光ファイバー１は十分に長いチューブ状のカテーテル６の穴の中に挿通され、光ファイバー固定具４により固定されている。

【0026】

固定側光ファイバー１の先端側には回転側光ファイバー２が回転自在に設けられている。回転側光ファイバー２の先端には略平面状のミラー等からなる第１光路変換手段３ａ、３ｂが第１モータ１２により回転側光ファイバー２とは独立して回転自在に取り付けられ、回転する事で光線を全周方向に放射するよう構成している。

【0027】

また、回転側光ファイバー２の先端には固定側光ファイバー１を透過してきた光線を集光して回転しながら先端方向に少々の角度を付けて第１光路変換手段３ａ、３ｂに向けて放射する第２光路変換手段２０が取り付けられている。

【0028】

前記回転側光ファイバー２と固定側光ファイバー１は５μｍ（ミクロン）程度の微小距離を隔てて対向し，回転する遮光板５，光ファイバー固定具４を含めて回転光コネクター２２を構成し，回転側光ファイバー２と固定側光ファイバー１の間は高い透過率が維持でき、ほとんど損失なく光学的に接続されている。

【0029】

第１モータ１２は、モータケース８にモータコイル７、第１軸受９ｂ、９ａが固定され、ロータ磁石１１が取り付けられた中空回転軸１０が回転する。モータコイル７には電線２３から電圧が印加され、中空回転軸１０には前記第１光路変換手段３を取り付けられている。

【0030】

第２モータ１９は、モータケース８に第２軸受１８ａ、１８ｂが取り付けられ、第２軸受１８ａ、１８ｂは第２回転軸１３を回転自在に支持している。第２図において、第２回転軸１３は可振子１４の略中心に開けられた穴１４ａに軽圧入されるが、穴１４ａに連続してスリット１４ｂが設けられているため可振子１４と第２回転軸１３の間には可振子１４のバネ性により安定した摩擦力が発生している。

【0031】

可振子１４の外周には電歪素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５
ｈが貼り付けられ、これら電歪素子には電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈが形成されている。これらそれぞれの電極は図１に示す電線１７により配線されており電圧が印加されている。可振子１４は第２軸受１８ａ、１８ｂに対して回り止めがなされており、簡単には電線１７が回り止めの機能を果たす場合もある。

【0032】

図１において、光線が放射される第１光路変換手段３の外周近傍には光線が透過可能な透光部２１がカテーテル６に取り付けられている。透光部２１は透明な樹脂やガラス等で作られ、必要に応じて表面反射を減らし、光線の透過率を高めるためのコーティング等がなされている。

【0033】

図７は、３次元走査型光イメージング用プローブを用いたガイドカテーテル８２の説明図である。ガイドカテーテル８２は人体の胃部，小腸，気管支内等に挿入可能なようにその直径は約９ミリメータ以下で、フッ素樹脂等の適度な強度と柔軟性を有するように作られている。

【0034】

またカテーテル６の直径は１０ｍｍ（ミリメートル）以下であり同様にピンホールが開かないよう丈夫でかつ柔軟性を有するフッ素樹脂チューブ等で構成されている。また、その先端観察部８４にはＣＣＤカメラ部８３を有し、ガイドカテーテル８２の全長に渡り鉗子チャネル８１と称する連通穴が開けられ、本発明光イメージング用プローブのカテーテル６はこの鉗子チャネル内に挿入及び取外し自由に構成される。

【0035】

図８は、３次元走査型光イメージング用プローブを用いた内視鏡装置の構成図であり、カテーテル６はガイドカテーテル８２と共にＯＣＴ内視鏡装置の本体８５に取り付けられる。本体にはモータ１２のドライバ回路８６、第２モータ１９のドライバ回路８７，光干渉解析部８８、画像解析コンピュータ８９が内蔵され、モニタ９０にはＣＣＤカメラ８３の画像と、コンピュータ８９で解析して作られたＯＣＴ３次元画像が表示される。

【0036】

図１の第１モータ１２には図８のモータドライバ回路８６から電力が供給されて回転駆動され、第２モータ１９は第２モータドライバ回路８７から電圧が印加されて回転駆動される。

【0037】

図１に示されるカテーテル６の内部に貫通する固定側光ファイバー１と回転側光ファイバー２は、屈曲自在なグラスファイバーであり直径は０．０８ｍｍ〜０．４ｍｍ（ミリメートル）程度のものを使っている。

【0038】

図１に示される第２光路変換手段２０は光線を反射する略平面部２４を有する円錐状または円筒状プリズム等からなり、反射率を高めるため表面粗さと形状精度は一般の光学部品と同等以上の精度に磨きあげられている。

【0039】

図１に示される中空回転軸１０の穴の直径は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ（ミリメートル）であるが、中空回転軸１０の材質は金属またはセラミックス材料であり、溶融金属の金型による引き抜き加工か、または焼成前のセラミックスの金型による押し出し加工で中空に成形され、硬化処理後に外周面は研磨加工法等により仕上げ加工されている。

【0040】

次に上述した図１〜図８の３次元走査型の光イメージング用プローブについて、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。

【0041】

図８において本体８５内の光源から発光された近赤外等の光線はガイドカテーテル８２内のカテーテル６の中の固定側光ファイバー１の中を通過して進む。

【0042】

図１において電線２３から電力が供給され、第１モータ１２が約１８００〜２万ｒｐｍの範囲の一定速度で回転するが、導かれた光線は回転光コネクター２２と回転側光ファイバー２を通過し，第２光路変換手段２０ａから放出され、第１光路変換手段３ａの略平面部２４で反射し一定の角度方向（図１においてはθ１の角度）に方向を変えて回転放射される。

【0043】

近赤外線の光線はさらに透光部２１を通過し，人体表皮から２ｍｍ〜５ｍｍ（ミリメートル）程度まで透過し、そこから反射した光線を上記と同じ光路を逆方向に透光部２１⇒第１光路変換手段３ａ⇒第２光路変換手段２０ａ⇒回転側光ファイバー２⇒回転光コネクター２２⇒固定側光ファイバー１を通過して光干渉解析部８８に導いている。

【0044】

この時の光線の放射範囲が即ち光干渉内視鏡の走査範囲は図３に示すように２次元的に半径約２ｍｍ〜５ｍｍ（ミリメートル）の距離まで光線が透過している。図１において、第１光路変換手段３ａと３ｂは回転中の代表的な２つの位置を実線と破線で示したものである。

【0045】

次に、図２の第２モータ１２の電極１６に図８に示す第２モータドライバ回路８７から電線１７を通して、配列された電極１６ａ→１６ｂ→１６ｃ→１６ｄの順に電圧が印加され、また、これと同時にスリット１４ｂの反対側に配列された電極１６ｅ→１６ｆ→１６ｇ→１６ｈの順に電圧が印加されると、可振子４４は図２における矢印の方向Ａと矢印Ｂに２つの回転進行波を同時に発生させる。

【0046】

この回転進行波が第２回転軸１３の表面に両方向から挟むように回転力を与え、回転側光ファイバー２、遮光板５、第２光路変換手段２０はゆっくり回転させられる。第２モータはこのよう超音波振動モータであり、数秒間かけて１回転する程度のゆっくりした回転を行う。なお、また、スリット１４ｂを有する可振子４４は必ずしも一体構造である必要はなく、例えば鋼の薄板を多数枚積層して構成しても良い。

【0047】

つづいて、図４に示すように第２光路変換手段が２０ｂの位置に回転移動した時には，光線は回転する第１光路変換手段３ａ、３ｂで反射し光線の進路は一定角度変化し図中θ２に変わる。この瞬間の光線の放射範囲は図５に示すような傾斜した２次元的範囲である。

【0048】

引き続き第２光路変換手段２０がゆっくり１回転すると、光線の放射方向がθ１〜θ２の範囲で徐々に変化させられるため、光線の放射範囲は図６に示すようにθ１＋θ２の範囲となり３次元的に照射しでいる。

【0049】

また、第１光路変換手段３を回転させる事により３６０度全周の走査が行われるが、３６０度の走査範囲内に信号線や電線を全く設ける必要がないため、３６０度の欠落のない鮮明なＯＣＴ画像を得ることができる。

【実施例2】

【0050】

次に、本発明に関わる３次元走査型光イメージング用プローブの実施形態２について説明する。（図９〜図１０参照）

【0051】

図９に示す第２の実施の形態に係る３次元走査用の光イメージング用プローブにおいて、略チューブ状のカテーテル６の内径内に先端側と後方側をつなぐ十分な長さを有する固定側光ファイバー１が光ファイバー固定具４により固定される。

【0052】

固定側ファイバー１の先端側には十分に短い回転側光ファイバー２が固定側光ファイバー１と同軸上に構成され、回転側光ファイバー２の先端側には第２光路変換手段１２０を一体に有しており、回転側光ファイバー２と同軸上に第２回転軸１３を有する第２モータ１９によりゆっくりと回転させられる。

【0053】

回転側光ファイバー２と遮光板５、固定側光ファイバー１、光ファイバー固定具４は回転光コネクター２２を形成し、固定側ファイバー１と回転側光ファイバー２は数十μｍ（ミクロン）程度の僅かな距離を隔てて設けられるが其々の断面は直角にかつ平滑に加工されており、また同軸上に位置しているので光線が２つのファイバー間で減衰なく通過する事ができる。

【0054】

第２光路変換手段１２０の先端側には略平面のミラー等からなる第１光路変換手段１０３が第１モータ１１２に取付けられており回転する。

【0055】

第１モータ１１２は薄肉で円筒状のモータケース１０８ａにモータコイル１０７と第１軸受１０９ａ、１０９ｂが取り付けられ、第１軸受１０９ａ、１０９ｂは第１回転軸１１０とロータ磁石１１１を回転支持し、電線１２３により電力が供給されて第１光路変換手段１０３を回転させる。

【0056】

また、モータケース１０８ｂには，第２軸受１８ａ、１８ｂが取付けられ，第２軸受１８ａ、１８ｂは第２回転軸１３を支持している。第２回転軸１３にはパターン電極１１６を表面に形成された電歪素子１１５がその表面に貼り付けられた可振子１１４の穴が挿通，又は軽圧入され，電線１７と共に第２モータ１９を構成している。

【0057】

図１０において、第２モータ１９は、第２回転軸１３が穴１１４ａに圧入れ、可振子１１４にはスリット１１４ｂを境に、その片側に電歪素子１１５ａ，１１５ｂが貼り付けられ、それぞれに電極１１６ａ，１１６ｂが形成される。

【0058】

また、スリット１１４ｂの反対側には電歪素子１１５ｃ，１１５ｄが貼り付けられ、電極１１６ｃ，１１６ｄが形成されている。電線１７から電極１１６ｂ→１１６ａの順に電圧を印加し、図中矢印Ｃに示す回転進行波を発生すると共に、電極１１６ｄ→１１６ｃの順に電圧を印加すると図中矢印Ｄに示す回転進行波が発生する。第２回転軸は２方向から回転振動波による回転力を受け、回転側光ファイバー２と第２光路変換手段１２０をゆっくり回転させる。

【0059】

第２実施形態における動作と特長はおよそ図１に示す第１の実施形態と同じであり、図９のθ１の方向に光線を放射し、光線は透過部２１を通って放射される。第１モータ１１２と第２モータ１９が回転する事により光線が放射される範囲も図１の第１に実施形態と同じように図６に示す範囲である。

【0060】

図９において第１回転軸１１０は中空軸でないので一層細くできるので第１モータ１１２が細く構成できる。

【0061】

本実施形態においても、カテーテル６の後方から先端までの全長に渡る内部で固定側光ファイバー１は固定され回転しないので擦れる事がない。従って、回転伝達遅れやトルク損失等の発生が軽減され第１光路変換手段１０３の回転速度ムラがなく、１０μｍ（ミクロン）の高い空間分解能が得られる。

【0062】

さらに第２モータ１９に通電する事で第２光路変換手段１２０の放射角を意図的に変える事で第１光路変換手段から放射される光線の方向を変化させ３次元の走査が可能であり、空間分解能が高く鮮明なＯＣＴ３次元観察画像を得る事ができる。ただし本実施形態では第１モータ１１２の電線１２３が３６０度走査の妨げになり、画像信号の一部分が欠落する場合もある。

【実施例3】

【0063】

次に、本発明に関わる３次元走査型光イメージング用プローブの実施形態３について説明する。（図１１〜図１５参照）

【0064】

図１１に示す第３の実施の形態に係る３次元走査用の光イメージング用プローブにおいて、略チューブ状のカテーテル６の内部に先端側と後方側をつなぐ十分な長さを有する固定側光ファイバー１が光ファイバー固定具４により固定されている。固定側光ファイバー１、回転側光ファイバー２、光ファイバー固定具４、遮光板５は回転光コネクター２２２を構成する。

【0065】

固定側ファイバー１の先端側には十分に短い回転側光ファイバー２が固定側光ファイバー１と同軸上に位置し、回転側光ファイバー２の先端側には例えば円筒プリズムや球面プリズムを有する第２光路変換手段２２０を一体に有しており、光線は第２光路変換手段から軸中心に対して少々の角度を持たせて回転放射している。

【0066】

第２光路変換手段２２０の先端側には例えばミラー等からなる回転自在な第１光路変換手段１０３を有し、第２光路変換手段から放射された光線を受けて略直角方向に反射し、透光部２１を通して光線を全周に向けて回転放射する。

【0067】

第１光路変換手段は第１モータ２１９により約０．５秒から数秒で１回転する様なゆっくりしたスピードで回転駆動され、第１モータ２１９はモータケース２０８ａ、第１回転軸２１３、可振子２１４、電歪素子２１５、電極２１６、電線１７、第１軸受２１８ａ、２１８ｂからなりその動作は第２の実施形態における第２モータ１９と同じである。

【0068】

第２光路変換手段は第２モータ２１２により約１８００ｒｐｍから約２万ｒｐｍの速度で回転駆動される。第２モータ２１９は、モータケース２０８ｂ、モータコイル２０７、第２軸受２０９ａ、２０９ｂ、第２回転軸２１０、ロータ磁石２１１、電線２２３により構成され、その動作は第２の実施形態における第１モータ１１２と同じである。

【0069】

図１１において、第１光路変換手段１０３の反射面は、円筒面であり、第１光路変換手段２２０から図中θ１に示す角度で回転放射された光線は、第１光路変換手段１０３の円筒面で反射するとその放射角はθ１より大きくなり、図中θ２の広い角度で、図１２に示すように２次元的な範囲に放射する。

【0070】

続いて第１光路変換手段２１９がゆっくり１回転すると図１３に示すように３次元的に光線を放射し３次元画像が得られる。

【0071】

第２光路変換手段２２０の略球面部２２５の表面形状は、第１光路変換手段の反射面の形状に合わせて最適設計されるが、略球面であるか、又は平面より微小な曲面を有する方が光学的によく集光され、内視鏡観察画像が改善する場合がある。

【0072】

また、図１１において第２光路変換手段は図１５に示すように球面を有する第２光路手段であり反射面３２４を有しても良い。

【0073】

図１４は回転光コネクター２２２の断面図を示している。固定側光ファイバー１と回転側光ファイバー２の少なくとも少なくともいずれか一方の外周を微小な半径隙間を隔てて第１カバー２２６が覆い、そのさらに外周を微小な半径隙間を隔てて第２カバー２２７が覆い、第１カバー２２６と第２カバー２２７のいずれか一方が回転する遮光板に固定され、他方が非回転の光ファイバー固定具に固定される。

【0074】

２つの微小な半径隙間はおよそ１０μｍ（ミクロン）から３０μｍ（ミクロン）であり、これらの隙間にはシリコンオイルやフッ素系の光学流体２３０が注入されている。これにより固定側光ファイバー１と回転側光ファイバー２の対向面は光学流体２３０が充満するので両者間の透過率が高まりＯＣＴ観察装置の光学的損失が極小になり画像性能が向上する。

【0075】

第１又は第２カバー２２６，２２７においてはそれら円筒面上の、前記２つの微小隙間の少なくとも１つの面にネジ溝を加工しており、回転によりスクリューポンプと同様の効果により光学流体２３０をシールし隙間に閉じこめる事ができている。また、第２カバー２２７の外周面や遮光板５の表面にはバリヤー層２２８，２２９がコーティングされ、光学流体２３０が外部に滲み出すことを防止できている。

【0076】

第２カバー２２７の開口部近傍にはオイル溜まり２２７ａを設けているが、この回転光コネクターを組たれる段階でこのオイル溜まり２２７ａに適量の光学流体２３０を塗布し、引き続き減圧槽内に入れる事で内部の空気を排出し光学流体２３０を内部に侵入させる。

【0077】

本実施形態では、カテーテル６の後方から先端までの全長に渡る内部で固定側光ファイバー１は、長いカテーテル６の中で回転させないので擦れる事がなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を防止できる。

【実施例4】

【0078】

図１６〜図２４は本発明に係る光イメージング用プローブの実施形態４を示している。
図１６〜図１７は本発明の第４の実施の形態に係る３次元走査型光イメージング用プローブの断面図であり、図１６は直線上に配列され、また図１７は先端部が曲げられた状態の光イメージング用プローブの断面図である。プローブの後端側から先端側に光線を導く固定側光ファイバー１は十分に長いチューブ状のカテーテル６の内部の略中心に挿通されている。

【0079】

固定側光ファイバー１の先端側には回転側光ファイバー２が回転自在に設けられている。回転側光ファイバー２は光ファイバーガイド軸受２６により回転支持され、その先端には略平面状のミラー等からなる第１光路変換手段３が第１モータ１２により回転側光ファイバー２とは独立して回転自在に取り付けられ、回転する事で光線を例えば図中θ１の角度で全周方向に放射するよう構成している。第１光路変換手段３はその回転角度によって図中３ａ、３ｂに示される。

【0080】

また、回転側光ファイバー２の先端には固定側光ファイバー１を透過してきた光線を集光して回転しながら先端方向に少々の角度を付けて第１光路変換手段３に向けて放射する第２光路変換手段２０が取り付けられている。第２光路変換手段２０はその回転角度によって図中２０a、２０ｂに示される。

【0081】

前記回転側光ファイバー２と固定側光ファイバー１は５μｍ（ミクロン）程度の微小距離を隔てて対向し、回転する遮光板５、光ファイバー固定具４を含めて回転光コネクター２２を構成し、回転側光ファイバー２と固定側光ファイバー１の間は高い透過率が維持でき、ほとんど損失なく光学的に接続されている。

【0082】

第１モータ１２はカテーテル６内に内蔵され、ロータ磁石１１が取り付けられた中空回転軸１０が回転する。第１モータ１２には電線２３を通して電圧が印加され、中空回転軸１０には前記第１光路変換手段３が取り付けられ回転させている。

【0083】

第２モータ１９は、第２回転軸１３が可振子１４の略中心に開けられた穴に軽圧入され可振子１４の弾性またはバネ性により第２回転軸１３との間で安定した摩擦力が発生している。第２モータ１９の第２回転軸１３は回転側光ファイバー２を中心穴に固定しており、配線された電線１７を通して電圧が印加され、第２光路変換手段２０を回転させる。

【0084】

第１モータ１２には、図１８に示す回転側パーツ２５ａと固定側パーツ２５ｂからなる第１パルス発生手段２５が設けられ、同様に第２モータ１９には、図１９に示す回転側パーツ２４aと固定側パーツ２４ｂからなる第２パルス発生手段２４が設けられ、それぞれ第１及び第２モータの回転角度に応じて１回転当たり１回、または複数回のパルス信号を発生している。これらパルスの発生原理は、誘起コイルやホール素子等の磁気センサー、または、光学的シャッターと光センサーによる光学センサー等が用いられる。

【0085】

光線が放射される第１光路変換手段３の外周近傍には必要に応じて光線が透過可能な透光部２１がカテーテル６に取り付けられている。透光部２１には必要に応じて略球面部２１ａが形成されており、近赤外光線が放出される角度（図中θ１）が徐々に変化した場合にも、透光部に入射する角度があまり変化しないように球面部２１ａが形成される。また、必要によりその肉厚は一定ではなく厚さを変化させている。透光部２１は透明な樹脂やガラス等で作られ、必要に応じて表面反射を減らし、光線の全反射を最小に押さえ透過率を高めるためのコーティング等が施されている。

【0086】

図１６の第１モータ１２には図８のモータドライバ回路８６から電力が供給されて回転駆動され、第２モータ１９は第２モータドライバ回路８７から電圧が印加されて回転駆動される。また、第１モータ１２は第１パルス発生手段２５からのパルス信号により回転速度を調整し、第２モータ１９は第２パルス発生手段２４からのパルス信号により回転速度を事前に設定された数値に合わせることができる。

【0087】

次に上述した図１６〜図２４の３次元走査型の光イメージング用プローブについて、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。

【0088】

図７、図８において本体８５内の光源から発光された近赤外等の光線はガイドカテーテル８２内のカテーテル６の中の固定側光ファイバー１の中を通過して進む。

【0089】

図１６において電線２３から電力が供給され、第１モータ１２が約１８００〜２万ｒｐｍの範囲の一定速度で回転するが、固定側光ファイバー１から導かれた光線は回転光コネクター２２と回転側光ファイバー２を通過し，第２光路変換手段２０ａから放出され、第１光路変換手段３ａの略平面部で反射し一定の角度方向（図１６においては実線の矢印に示す下向きのθ１の角度）に方向を変えて回転放射される。また、第１光路変換手段３と第２光路変換２０が同じ回転速度で回転し図中３ｂと２０ｂの位置に変わると、第２光路変換手段２０ｂから放出され、第１光路変換手段３ｂの略平面部で反射し一定の角度方向（図１６においては破線の矢印に示す上向きのθ１の角度）に方向を変えて回転放射される。この時光線は図２２に示すように角度θ１に示す略円錐状に放射され、被検体を走査している。

【0090】

図２０は図１６に比べて、第１光路変換手段３と第２光路変換２０の位相角度が１８０度異なる場合の図であり、この状態は、第１光路変換手段３と第２光路変換２０が回転速度で回転している場合に生じる状態を示している。固定側光ファイバー１から導かれた光線は回転光コネクター２２と回転側光ファイバー２を通過し，図２０の第２光路変換手段２０ｂから放出され、第１光路変換手段３ａの略平面部で反射し一定の角度方向（図２０においては実線の矢印に示す下向きのθ２の角度）に方向を変えて回転放射される。このとき光線は図２３に示すように角度θ２に示される略円錐状に放射され、被検体を走査している。このようにして第１光路変換手段３と第２光路変換２０を異なる回転速度を微小に変えて回転させる事で、光線の放射角を図１６及び図２２に示すθ１から、図２０及び図２３に示すθ２の角度の範囲で振らすことができる。

【0091】

このように光線の放射角度は図２４においてθ１からθ２の範囲で繰り返し、内視鏡用プローブは、中空円柱の範囲で被検部を３次元的に走査する事ができる。走査する中空円柱の外径は約２ｍｍ〜１０ｍｍ（ミリメートル）であり、図中Ｌｓに示される本発明の光イメージングプローブが１回に走査する範囲の軸方向長さは、約２ｍｍ〜１０ｍｍ（ミリメートル）である。

【0092】

近赤外線の光線はさらに図１６の透光部２１を通過し，人体表皮から２ｍｍ〜５ｍｍ（ミリメートル）程度まで透過し、そこから反射した光線を透光部２１⇒第１光路変換手段３⇒第２光路変換手段２０⇒回転側光ファイバー２⇒回転光コネクター２２⇒固定側光ファイバー１を通過して光干渉解析部８８に導いている。

【0093】

図２１は、光発明イメージング用プローブの第１モータ１２と第２モータ１９の発生パルスタイミングチャ−トであり、図中上側の線図は第１モータ１２の第１パルス発生手段２５からの発生パルス、図中下側の線図は第２モータ１９の第２パルス発生手段２４の発生パルスを示し、横軸は時間軸を示している。
図中「Stand by（スタンバイ）」に示す時間帯は、第１モータ１２と第２モータ１９が同一の回転数で回転しながら走査開始信号を待っている状態である。

【0094】

次に、イメージング用プローブの取扱い者の操作により「Start（スタート）信号」が出されると、それと同時に、第１モータ１２は、例えばＮパルス/秒に表される速度（例えば３０回転/秒）で回転し被検体のＯＣＴ観察画像データをコンピュータ８９に蓄積し始める。

【0095】

これと同時に第２モータ１９は、例えば（Ｎ−１）パルス／秒（例えば２９回転／秒）の速度で回転するため、図２４に示すように放射角度はθ１からθ２まで０．５秒で変化し、１秒後には再度θ１の角度に戻り、光線の３次元放射を完了する。

【0096】

この場合、コンピュータは放射角度がθ１〜θ２に往復する時間内に計２回（２回で１セット）の３次元データを取り込み、欠落のない鮮明な３次元のＯＣＴ診断画像を得る。データの取り込みと蓄積が行えた時点で、第１モータ１２と第２モータ１９は再び「Stand by（スタンバイ）」状態になり、次の「Start（スタート）信号」を待ちながら回転を行う。

【0097】

本発明の３次元走査用ＯＣＴプローブのより一層実用的な使い方は、例えば、第１段階は長い血管内に本発明のプローブが送り込まれて行き、この場合、第１モータ１２と第２モータ１９が同一の回転数で回転しながら本発発明のプローブは２次元の３６０度走査を行い続け、モニタ９０に表示された２次元画像から人体内血管近傍の患部の位置を特定する。

【0098】

２次元画像の取り込みは図１６の第１パルス発生手段２５、２５ａ、２５ｂからのパルス信号をトリガーにして行われコンピュータ処理によりモニタ９０上に表示される。

【0099】

次に第２段階ではプローブを押し引きを中止し、カテーテル６を静止させ、第２モータ１９に、例えば（Ｎ−１）パルス/秒（例えば２９回転/秒）の速度で回転させて光線の３次元放射を行い、ＯＣＴ装置はモニタ９０に分解能の高い３次元画像を表示する事ができ、患部の詳しい観察を行うものである。

【0100】

３次元画像の取り込みは第１パルス発生手段２５、２５ａ、２５ｂからのパルス信号と、第２パルス発生手段２４、２４ａ、２４ｂからのパルス信号の両方が同時に出された瞬間をトリガーにしてコンピュータ８９に取り込まれモニタ９０上に表示される。

【0101】

第３段階は、更に本発明プローブを他の端部へ移動させるものでり、この場合も第１モータ１２と第２モータ１９が同一の回転数で回転しながら本発発明のプローブは２次元の３６０度走査を行い続け、モニタ９０に２次元のＯＣＴ画像を表示する。

【0102】

本実施形態では、カテーテル６の後方から先端までの全長に渡る内部で固定側光ファイバー１は、長いカテーテル６の中で回転させないので擦れる事がなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を防止でき、また回転側光ファイバー２も光ファイバーガイド軸受８と中空回転軸１０の穴の中で回転自在に配置されており、摺動損失がほとんどない。

【実施例5】

【0103】

次に、本発明に関わる３次元走査型光イメージング用プローブの実施形態５について図２５から図２８を用いて説明する。

【0104】

図２５示す第５の実施の形態に係る３次元走査用の光イメージング用プローブにおいて、略チューブ状のカテーテル６の内部に先端側と後方側をつなぐ十分な長さを有する固定側光ファイバー１と、回転側光ファイバー２は双方の端面が直角かつ平滑に加工され、約１００μｍ（ミクロン）以下〔理想的には５μｍ（ミクロン）以下〕の隙間を隔てられ、同軸上に対向している。

【0105】

回転側光ファイバー２は第２モータ１９の第２回転軸１３と一体的に回転し、その回転中心は第２前軸受２７と第２後側軸受２８により精度良く位置規制されている。また固定側光ファイバー１は第２後側軸受２８に固定されており、高精度に加工された第２後側軸受２８が固定側光ファイバー１と回転側光ファイバー１の双方の同軸度を数μｍ（ミクロン）以内の高精度に維持している。

【0106】

図２５の固定側光ファイバー１と、回転側光ファイバー２の間の隙間には、必要に応じて透明な光学流体２３０（例えば常温の粘度が１０〜５０センチストークスのシリコンオイル、オレフィン油、フッ素系流体）を注入する。液体を注入する事により固定側光ファイバー１と、回転側光ファイバー２の間に光線が通過する場合の減衰率が１／１０程度に減少し良好な光線の伝達が行える。また固定側光ファイバー１と、回転側光ファイバー２の間の隙間が変化しても減衰率があまり悪化しないため性能が安定化できる。

【0107】

図２６に示す第１軸受１５の軸受穴の内周面には例えばストレートパターンの動圧発生溝１５aが設けられており、流入した光学流体１８に動圧発生溝１５ａが発生圧力を与える。これにより、第２回転軸１３は浮上回転させられ、回転速度をスムーズに保ち回転速度ムラを減少させると共に、回転振れまたは回転振動の発生を防止し回転中心の位置精度を１μｍ（ミクロン）以下程度の高精度に保つことができる。

【0108】

図２７において第２前側軸受２７と可振子１４の側面が対抗する面には、魚骨パターンの動圧発生溝２７ｂが設けられ、流入した潤滑油または前記光学流体２３０に軸方向の圧力を発生し、軸方向に隙間を作り接触を避けてスムーズに回転する。合わせて一定量の隙間を作ることで、軸方向の位置規制を行っている。

【0109】

第２後側軸受２８の第２回転軸１３が摺動する軸受面には、ネジ溝パターンの動圧発生溝２８ａが加工され、軸受摺動面に流入した光学流体２３０に圧力を発生し第２回転軸１３を浮上させ回転速度をスムーズに保つと共に、回転振れや回転振動を防止し回転位置精度を良好に保っている。また、ネジ溝パターンの動圧発生溝２８ａは回転によりスクリューポンプと同様にシール圧力を発生する効果を兼ね備えており、光学流体２３０を第２後側軸受２８の隙間に閉じこめる流体シールとしての機能を果たしている。

【0110】

また、第２後側軸受２８の隙間に封入された光学流体２３０は外部に流出したり、第２軸受の表面から滲み出したりする危険性を回避するために、第２後側軸受２８の表面には、必要に応じてフッ素樹脂等からなる撥水撥油性のコーティングを施し、光学流体２３０を弾いて外部に滲み出すことを防止する。

【0111】

本実施形態では、カテーテル６の後方から先端までの全長に渡る内部で固定側光ファイバー１は、長いカテーテル６の中で回転させないので擦れる事がなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を防止できる。

【0112】

また回転側光ファイバー２も中空回転軸１の穴の中で回転自在に配置されており、摺動損失がないので、モータ１２の回転ムラは大変少ない。回転速度の性能は一般的な評価尺度では、回転角度をパーセントで表すのであるが、本発明においては０．０１％の高性能が達成できている。

【0113】

一方、従来の光ファイバーが擦れる方式の内視鏡プローブの回転ムラは、その約１００倍以上の悪い性能しか得られていなかった。

【0114】

図８のＯＣＴ３次元操作画像診断装置において最も重要な要求性能は３次元画像の空間分解能を高める事であるが、空間分解能を達成するための要因には、モータ１２の回転速度ムラ、中空回転軸１０の振れ精度、第１光路変換素子３と、第２光路変換手段２０の精度および表面粗さ等がある。

【0115】

この中で影響度が大きいのはモータ１２の回転速度ムラであるため、先端部にモータ１２を内蔵し、光路変換素子を高精度で、かつ回転速度ムラなく回転させる本発明の内視鏡プローブではたとえば１０μｍ（ミクロン）以下の高い３次元の空間分解能を安定して達成できている。

【0116】

本発明によれば、内視鏡装置等のカテーテル内で光ファイバーが相対的な回転をさせないので擦れる事がなく、回転伝達遅れやトルク損失等の発生を軽減され、１０μｍ（ミクロン）以下の高い空間分解能で鮮明なＯＣＴ解析画像が得られ、また、第２光路変換手段の厚さを意図的に変える事で、光線を軸方向に一定範囲で放射できるため３次元の観察画像を得ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0117】

本発明の３次元走査型光イメージング用プローブは、長いチューブ内の光ファイバーを回転させることなく、チューブの先端近傍にモータで速度ムラなく回転する光路変換手段を設けて高精度な回転走査機構を有する事により、ＯＣＴ画像診断装置の基本性能である空間分解能をおよそ１０μｍ（ミクロン）以下に改善する事が可能である。さらに３次元走査により人体内部の患部の観察と診断が人体の切開手術せずに行え、従来の診断装置であったＸ線ＣＴ、核磁気共鳴などでは不可能であった高分解能で緻密は診断が可能となる。これにより、特に医療現場での微細な病巣の診断や治療への活用が期待されると共に、医療用内視鏡装置以外にも工業用ＯＣＴ診断装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0118】

１ 固定側光ファイバー
２ 回転側光ファイバー
３、３ａ、３ｂ、１０３ａ、１０３ｂ 第１光路変換手段
４ 光ファイバー固定具
５ 遮蔽板
６ カテーテル（チューブ）
７、１０７、２０７ モータコイル
８、１０８ａ、１０８ｂ、２０８ａ、２０８ｂ モータケース
９ａ、９ｂ、１０９ａ、１０９ｂ、２１８ａ、２１８ｂ 第１軸受
１０ 中空回転軸
１１０ 第１回転軸
２１０ 第２回転軸
１１、１０１、２０１ ロータ磁石
１２、１１２、２１９ 第１モータ
１３、２１０ 第２回転軸
１４，１１４、２１４ 可振子
１４ａ 穴
１４ｂ スリット
１５、１１５、２１５ 電歪素子
１６，１１６、２１６ パターン電極
１７、２３、１２３、２２３ 電線
１８ａ、１８ｂ、１８ａ、１８ｂ、２０９ａ、２０９ｂ 第２軸受
１９，２１２ 第２モータ
２０、２０ａ、２０ｂ、１２０ａ，２２０ａ、３２０ 第２光路変換手段
２１ 透光部
２１ａ 球面部
２２、１２２、２２２ 回転光コネクター（光ロータリコネクター）
２４、２４ａ、２４ｂ 第２パルス発生手段
２５、２５ａ、２５ｂ 第１パルス発生手段
２６ 光ファイバーガイド軸受
２７ 第２前側軸受
２７ａ、２７ｂ 動圧発生溝
２８ 第２後側軸受
２８ａ 動圧発生溝
８１ 鉗子チャネル
８２ ガイドカテーテル
８３ ＣＣＤカメラ部
８４ 先端観察部
８５ 本体
８６ 第１モータドライバ回路
８７ 第２モータドライバ回路
８８ 光干渉解析部
８９ コンピュータ
９０ モニタ
１２４ 略平面部
２２５ 略球面部
２２６ 第１カバー
２２７ 第２カバー
２２８ ２２９ バリヤー層
２３０ 光学流体
３２４ 反射面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】