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Patent Searching and Data


Title:
OPTICAL CABLE AND LIGHT INTERFERENCE IMAGE ANALYZER USING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/004953
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is an optical cable including: an optical fiber (30) inserted into a void of a sheath (20) so as to have a gap (20a); and a filling member (40) for fixing a part of the optical fiber to the inner wall of the sheath. The other end of the optical fiber is open. Even when bent toward the sheath side or a stress such as compression and extension is applied, the stress is not transmitted to the optical fiber inside. Even when the sheath is compressed or extended, the one end of the optical fiber is open and the optical fiber need not be compressed or extended according to the compression or extension of the sheath. Thus, it is possible to prevent transmission of the affect of the applied stress to the optical fiber. Accordingly, it is possible to maintain the length of the optical fiber to be constant.

Inventors:
IRISAWA YUICHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/061487
Publication Date:
January 08, 2009
Filing Date:
June 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TERUMO CORP (JP)
IRISAWA YUICHIRO (JP)
International Classes:
G02B6/44; A61B1/00; G01N21/17; H01B11/22
Foreign References:
JP2004191506A2004-07-08
JP2007041568A2007-02-15
JPH07306342A1995-11-21
JP2002250847A2002-09-06
JP2007075403A2007-03-29
Attorney, Agent or Firm:
YAMAGUCHI, Kunio et al. (Kanda Ocean Building15-2, Uchikanda 1-chom, Chiyoda-ku Tokyo, JP)
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Claims:
 ルーメンを有するシースと、
 上記ルーメン内に介挿された光ファイバーと、
 上記シースの内面と上記光ファイバーとの間の一部に充填された充填部材とからなり、
 上記充填部材によって上記光ファイバーが空隙を保持しつつ上記シース内に固定された
ことを特徴とする光ケーブル。
 上記シースは可撓性を有する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ケーブル。
 上記光ファイバーは、少なくともコア、クラッドおよび保護チューブからなる光ファイバー本体に、抗張力繊維を被覆した抗張力型の光ファイバーである
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ケーブル。
 上記抗張力繊維が上記充填部材として使用される
ことを特徴とする請求の範囲第3項に記載の光ケーブル。
 上記シース端部側に上記充填部材が充填されると共に、光コネクタが接続される
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ケーブル。
 前記光ケーブルは、光ファイバーと電気ケーブルとが一体化された複合光ケーブルであり、前記シースの少なくとも一方の端部に光コネクタ及び電気コネクタを有する
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の光ケーブル。
 前記シースの端部は光コネクタ側と電気コネクタ側に前記光ケーブルを分岐するケーブル分岐部を有し、前記充填部材は前記ケーブル分岐部から前記光コネクタの間に充填され、それ以外の部分には充填されない
ことを特徴とする請求の範囲第6項に記載の光ケーブル。
 光干渉画像診断装置本体内で生成された光干渉用として使用されるサンプル光と参照光のうち、上記サンプル光を入出力する外部入出力用光コネクタと、
 上記外部入出力用光コネクタを介して上記サンプル光を被測定物側に伝送すると共に、上記被測定物よりの反射光を伝送して上記外部入出力用光コネクタに導く光ケーブルとからなり、上記光ケーブルは、
 ルーメンを有するシースと、
 上記ルーメン内に空隙を保持した状態で介挿された光ファイバーと、
 上記シースの内面と上記光ファイバーとの間の一部に充填された光ファイバー固定用の充填部材と、
 上記充填部材側に設けられた、上記外部入出力用光コネクタに連結される光コネクタとで構成される
ことを特徴とする光干渉画像診断装置。
 上記外部入出力用光コネクタ内に導入される上記光ケーブルは、外部ストレスを吸収するための冗長部を有する
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。 
 上記シースは可撓性を有する
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。
 上記光ファイバーは、光ファイバー本体に抗張力繊維が被覆された抗張力型光ファイバーである
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。
 上記抗張力繊維が上記充填部材として使用される
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。
 上記光ケーブルとしては、光ファイバーと電気ケーブルとが一体化された複合光ケーブルが使用されると共に、
 上記光ファイバーと電気ケーブルとを分岐するためのケーブル分岐部を有する
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。
 前記充填部材は前記ケーブル分岐部から前記光コネクタの間に充填され、それ以外の部分には充填されない
ことを特徴とする請求の範囲第8項に記載の光干渉画像診断装置。
Description:
光ケーブルおよびこれを使用し 光干渉画像診断装置

 本発明は、光ケーブルおよびこれを使用 た光干渉画像診断装置に関する。詳しくは 光ケーブルを光ファイバー本体とその保護 シースで構成するとき、保護用のシースに げ、伸縮などの外的ストレスが加えられて 、光ファイバー本体にはこの外的ストレス 加わらず、光ファイバー本体の伸縮に影響 与えにくい光ケーブル等に関する。

 従来より、動脈硬化の診断や、バルーン テーテル、ステント等の高機能カテーテル よる血管内治療時の術前診断、あるいは術 の結果確認のためにカテーテル型の画像診 装置が広く使用されている。

 画像診断装置の一例として、血管内超音 診断装置(IVUS:Intra Vascular Ultra Sound)が挙げ れる。一般に血管内超音波診断装置は、血 内において超音波振動子を内蔵するプロー をラジアル走査させ、血管内の生体組織で 射された反射波(超音波エコー)を同じ超音 振動子で受信した後、増幅、検波等の処理 施すことで生成された超音波エコーの強度 基づいて、血管の断面画像を取得するもの ある。

 さらに最近では、より高解像度の断面画 を取得すべく、光の可干渉性を利用して画 診断を行う光干渉画像診断装置(OCT:Optical Co herent Tomography)の開発が進められている。

 光干渉画像診断装置は、血管内の生体組 に低コヒーレンスな測定光(信号光)を入射 たときの生体組織表面及び内部からの反射 と、これとは別に測定光を分光し光路長を わせた参照光とを重ね合わせることで、生 組織の深さ方向の特定の点からの反射光を 出し、これを電気信号に変換した後、画像 報に変換することで血管の断面画像を取得 るものである。

 さらに最近では、光干渉画像診断装置の 良型である、波長掃引利用の光干渉画像診 装置(OFDI:Optical Frequency Domain Imaging)の開発 進められている。波長掃引利用の光干渉画 診断装置(OFDI)は、血管内の生体組織に入射 る測定光の波長を連続的に変化させること 、生体組織の深さ方向の各点からの反射光 周波数成分の違いに基づいて抽出し、これ 用いて血管の断面画像を取得するものであ 。波長掃引利用の光干渉画像診断装置(OFDI) 場合、光干渉画像診断装置(OCT)と比較して 参照光の光路長を連続的に可変させるため 可動部をなくすことができるという利点が る。

 このようなOCTやOFDI等のいわゆる光干渉画 像診断装置においては、周知のように測定光 を伝送するために光ファイバーを使用してい る。光ファイバーは、超音波画像診断装置で いう電気伝送線であり、回転駆動力を伝達す る駆動シャフト内に挿入されており、一部が 駆動シャフトに固定されている。

 この光干渉画像診断装置において、超音 画像診断装置でいう超音波振動子に相当す 部分は、光ファイバー先端部に形成されて るスペーサ、ロッドレンズおよびプリズム の光学部品であり、当該光学部品により光 ァイバーから発散された光が集束され、さ に駆動シャフトに対してほぼ直角方向に曲 られた状態で生体に出射される。

 ところで、このような光干渉画像診断装 などにあっては、特開2001-272332号公報や特 2003-35660号公報にも開示されているように、 述したように信号光を被測定物である生体 照射して得られた戻り光(反射光)と、参照 とを干渉させることで光干渉画像を得るよ にしている。

 この光路系を簡単に説明すると、図20の うに光源から出射した測定光Laは、この測定 光Laを分岐するための分岐部(ビームスプリッ タ)BSによってサンプル光Loと参照光Lrとに分 される。分岐されたサンプル光Loは被測定物 である生体組織に照射される。生体組織より 反射した戻りのサンプル光(戻り光)Loは再び ームスプリッタBSに入射する。

 一方、ビームスプリッタBSによって分岐 れた参照光Lrは参照用のミラーRMによって反 されて再び同一光路を経てビームスプリッ BSに入射する。ここで、ビームスプリッタBS から生体組織(表面)までの光路長(Loと表す)と 、ビームスプリッタBSからミラーRMまでの光 長(Lrと表す)とが略等しくなるように設計さ ている。

 ビームスプリッタBSに入射した参照光Lrと 戻りのサンプル光Loとが光干渉し、光干渉し 光が、光検出器(フォトダイオード)PDに入射 する。光検出器PDに入射した光干渉した光が 波され、復調されることで、生体組織の組 断面の画像を取得できる。

 なお、光ファイバーを可撓管の中空内に 置する構成は、特開2000-321472号公報および 開平8-262287号公報に開示されている。

 ところで、特開2001-272332号公報の図8およ 特開2003-35660号公報の図4には、詳しく説明 れていないが、光干渉画像診断装置にあっ は、上述した光干渉画像を得るために光路 は何れも光ファイバーで結ばれる。そのう 、光源、光源からビームスプリッタBSまでの 光路となる光ファイバー、ビームスプリッタ BSから参照用ミラーまでの光路となる光ファ バーおよび参照用ミラーは、何れも画像診 装置の本体(操作制御装置)内に収納される

 これに対して、生体組織を観察するため 信号光を扱う光ファイバーは、その一部を ず光干渉画像診断装置(以下装置本体という )の外に導出しなければならない。また、上 したように生体組織をラジアル走査するた には、生体組織内に進入させたカテーテル ースの先端部まで到達する駆動シャフトを 光ファイバーと共にカテーテルシース内に 着する必要がある。

 駆動シャフトに駆動力を伝達するため、 置本体外にはモータ駆動装置を有するスキ ナ(場合によってはプルバック機能付きのス キャナ)が取り付けられる。このスキャナを 置する関係から操作制御装置外に導出され 光ファイバケーブルは一旦このスキャナの 力端側(操作制御装置側をいう)に連結される 。そして、このスキャナの出力端側がカテー テル装置に連結される。

 上述したようにスキャナは通常操作制御 置とは別体構成であり、またスキャナと操 制御装置との間に配される光ファイバケー ルは、その一端がスキャナの入力端側に連 されると共に、その他端には光コネクタが り付けられ、この光コネクタが操作制御装 側に設けられた光コネクタに連結されるこ で、サンプル光Loの光路を形成するように ている。

 スキャナがない光干渉画像診断装置にお ても、使い捨てか、その都度消毒が必要な テーテル装置を直接大型の操作制御装置に り付けることは望ましくなく、装置から延 る信号光用の光ファイバケーブルと着脱自 な構成とするのが望ましく、そのためには 置本体外に導出される光ファイバケーブル 光ファイバケーブルを使用する必要がある

 この光干渉画像診断装置のように光ファ バーを使用して画像診断を行う場合には、 置本体とカテーテル装置との間、あるいは 置本体とスキャナとの間を、光ファイバケ ブルで連結する作業を行う必要がある。

 ここで、光ファイバケーブルに内蔵する ファイバーとしては、後述のようにコアと ラッドおよび保護チューブからなる光ファ バー本体(光ファイバー芯線)か、クラッド 保護チューブとの間にさらに緩衝層(シリコ ン樹脂などを使用)を介在させた光ファイバ ー本体(光ファイバー芯線)を使用するか、あ いはこれらの光ファイバー本体にテンショ メンバーとしての抗張力繊維と保護用のチ ーブをさらに被覆した抗張力型光ファイバ 本体(抗張力型光ファイバー芯線)が使用さ る。

 光ファイバー本体そのものは張力が弱く 抗張力型光ファイバー本体の場合でも充分 張力が得られないので、ファイバーの曲げ 伸縮に弱い。特に、光ファイバー本体に伸 力が加わると、光ファイバー本体(特に、そ の芯線(コア))が僅かに伸縮するおそれがある 。このような伸び縮みが起きると、サンプル 光として取り扱う光路長が変化してしまう。 この光路長に僅かな変化が発生した場合、目 的とした干渉を得られないことになり、最悪 の場合は最早光干渉後の光から光干渉画像を 取得することが不可能になる。

 具体的には、ビームスプリッタBSから生体 織(表面)までの光路長(Lo)と、
ビームスプリッタBSからミラーRMまでの光路 (Lr)の差が5~7mm程度を越えると光干渉画像を 得することが不可能となる。

 したがって、装置本体の外側で配線され 光ファイバーについては、その取り扱いは 当慎重でなければならない。しかし、実際 題として、サンプル光を取り扱う光ファイ ーに全くストレス(曲げ、伸縮等を含む。以 下外的ストレスという)を掛けずに、光干渉 像診断装置に対する連結作業(取り付け、取 外し作業)や保管作業を行ったり、さらには 実際の診断行為などを遂行することは殆ど不 可能に近い。

 知らず知らずのうちに、何らかの外的ス レスが必ずかかり、それに伴って光ファイ ーの伸びが発生してしまう。このような外 ストレスがかかると、光干渉画像が乱れて まう。したがって、光ファイバー自体に外 ストレスが加わらないように工夫する必要 ある。

 なお、特開2000-321472号公報や特開平8-262287 号公報には可撓管の空洞の中に光ファイバー を設置する構成が開示されている。光干渉画 像診断装置に用いる光ファイバーは、装置の 構成上光コネクタ部を設ける必要があるが、 特開2000-321472号公報や特開平8-262287号公報で 光コネクタ部を設けるのに望ましい構造に なっていない。

 そこで、この発明はこのような従来の課 を解決したものであって、特に挿着された ファイバー本体に対する外的ストレスによ 影響を回避できる光ケーブルおよびこれを 用した光干渉画像診断装置を提案するもの ある。

 上述の課題を解決するため、請求項1に記載 したこの発明に係る光ケーブルは、ルーメン を有するシースと、
 上記ルーメン内に介挿された光ファイバー 、
 上記シースの内面と上記光ファイバーとの の一部に充填された充填部材とからなり、
 上記充填部材によって上記光ファイバーが 隙を保持しつつ上記シース内に固定された
ことを特徴とする。

 また、請求項8に記載したこの発明に係る光 干渉画像診断装置では、光干渉画像診断装置 本体内で生成された光干渉用として使用され るサンプル光と参照光のうち、上記サンプル 光を入出力する外部入出力用光コネクタと、
 上記外部入出力用光コネクタを介して上記 ンプル光を被測定物側に伝送すると共に、 記被測定物よりの反射光を伝送して上記外 入出力用光コネクタに導く光ケーブルとか なり、
上記光ケーブルは、
 ルーメンを有するシースと、
 上記ルーメン内に空隙を保持した状態で介 された光ファイバーと、
 上記シースの内面と上記光ファイバーとの の一部に充填された光ファイバー固定用の 填部材と、
 上記充填部材側に設けられた、上記外部入 力用光コネクタに連結される光コネクタと 構成される
ことを特徴とする。

 この発明では、中空シース(ルーメンを有 するシース)内に空隙を持たせた状態で光フ イバーが挿着され、光ファイバーの一部が 空シース内に充填部材を介して固定されて るので、仮にシース側に曲げ、伸縮などの 的ストレスが加わっても、内部の光ファイ ーまでにはそのストレスが伝わることがな 。仮に、保護用のシースが伸縮して僅かに びたとしても光ファイバーの一端が開放さ ているので、シースの伸縮に伴って光ファ バーも伸縮することはない。したがって外 ストレスによる影響が光ファイバーに伝わ ことを回避できるので、光ファイバーの長 を常に一定に保持できる特徴を有する。

 また、このような光ケーブルを光干渉画 診断装置に適用する場合には、この光ケー ルを装置に取り付けたり、取り外したりす 作業時や、診断中にこの光ケーブルに外的 トレスが加わっても、シース内の光ファイ ーには影響を与えることがない。そのため 予め設定された光干渉用の光路長を保持で るから、常に正確な光干渉画像を取得でき 。

 この発明に係る光ケーブルでは、中空の ース内に光ファイバーを挿着すると共に、 ファイバーの一部のみを充填部材を介して ース内面に固定したものである。

 これによれば、光ファイバーの一部を充 部材を介してシース内面に固定した構造と ることにより、光ファイバーと光コネクタ 接続及び固定が容易な構造になる。また中 のシース内に光ファイバーを挿設すること より、シースに曲げ、伸縮などの外的スト スが加わっても、その影響が内部の光ファ バーまで伝達するおそれがない。仮に外的 トレスが光ファイバーに伝達されたとして 、光ファイバーの一端側はシースに対して 放されているので、外的ストレスがそのま 光ファイバーに伝わることはない。

 この発明に係る光干渉画像診断装置によ ば、上述した光ケーブルを使用しているの 、光ケーブルの取り付け、取り外しなどの 業中や、診断中にシースに外的ストレスが えられたとしてもその外的ストレスによる ファイバーへの影響をほぼ確実に回避でき から、光ファイバーの光路長を予め規定さ た光路長に保持できる特徴を有する。その 果、良好な光干渉画像を取得できる特徴を する。

この発明に係る光ケーブルを適用でき 光干渉画像診断装置の概念図である。 その光路系を含むブロック図である。 カテーテル装置の先端部の要部断面図 ある。 光路を考慮した図3と同様な断面図であ る。 この発明の光ケーブルを示す要部の断 図である。 図5のA-A線上断面図である。 図5のB-B線上断面図である。 光ケーブルの使用状態の断面図である この発明の光ケーブルの他の例を示す 部の断面図である。 図9のC-C線上断面図である。 図9のD-D線上断面図である。 図9の光ケーブルを光干渉画像診断装 に適用したときの要部断面図である。 この発明に係る光ケーブルを使用した ときのコネクタ接続例を示す要部断面図であ る。 この発明に係る光ケーブルの他の例を 示す断面図である。 図14のE-E線上断面図である。 図14のF-F線上断面図である。 図14の光ケーブルを使用したときのコ クタ接続例を示す要部の断面図である。 複合光ケーブルの一例を示す断面図で ある。 図18に示した複合光ケーブルを使用し ときのコネクタ接続例を示す要部の断面図 ある。 光干渉を使用した画像診断例を説明す る図である。

 続いて、この発明に係る光ケーブルおよ これを使用した光干渉画像診断装置の好ま い実施例を図面を参照して詳細に説明する 光干渉画像診断装置としては、(OCT)に適用 た場合について説明するが、波長掃引利用 光干渉画像診断装置(OFDI)にも適用できるこ はいうまでもない。

 図1は本実施形態の光ケーブルを適用した カテーテル装置を備える光干渉画像診断装置 (OCT)100の外観構成を示す図である。

 この光干渉画像診断装置100は、カテーテ 装置101と、スキャナ/プルバック部102と、操 作制御装置103とを備え、スキャナ/プルバッ 部102と操作制御装置103とは、光ケーブル10に より接続されている。

 ここで光ケーブルは、後述するように中 シースと、この中空シースに内挿された光 ァイバーと、光ファイバーの一端を中空シ スに固定する充填部材とで構成されたもの ある。光ファイバーを中空シースに充填部 を介して固定するのは、この光ケーブルに わる外的ストレスによる影響を回避すると に、光コネクタなどに接続及び固定できる うにするためである。

 光ファイバーは、後述のようにコアとク ッドおよび保護チューブからなる光ファイ ー本体(光ファイバー芯線)か、クラッドと 護チューブとの間にさらに緩衝層(シリコー 樹脂などを使用)を介在させた光ファイバー 本体(光ファイバー芯線)を使用する場合と、 れらの光ファイバー本体に抗張力型繊維と ての抗張力用繊維と保護用のチューブをさ に被覆した抗張力型光ファイバー本体(抗張 力型光ファイバー芯線)を使用する場合が考 られる。

 カテーテル装置101は、直接血管内に挿入 れ、光学部品(図示せず)を介して出射され 測定光の反射光を用いて血管内の状態を観 する。スキャナ/プルバック部102はカテーテ 装置101の一端に設けられたハブ106に連結さ る。

 そして、後述するようにハブ106内の駆動 ャフト端部に設置された光コネクタ部と、 キャナ/プルバック部102内に備えられた光ア ダプタとが互いに接続される。スキャナ/プ バック部102内の駆動機構を駆動することに ってカテーテル装置101内の駆動シャフトを ジアル走査させる。

 操作制御装置103は、CPUを備えた制御部で 成され、血管内の光干渉画像診断を行うに たり、各種設定値を入力するための機能や 測定により得られたデータを処理し、断面 像として表示するため機能を有する。

 図2は、図1に示した光干渉画像診断装置10 0の機能構成を示す図である。

 超高輝度発光ダイオード等の低干渉性光 209は、その波長が1310nm程度で、その可干渉 離(コヒーレント長)が数μm~10数μm程度であ ような短い距離範囲でのみ干渉性を示す測 光を出力する。

 このため、この光を光カプラー部(ビーム スプリッタBS)で2つに分岐した後、再び重ね わせた場合には、上述したように分岐した から重ね合わせた点までの2つの光路長の差 17μm程度の短い距離範囲内の場合には干渉 として検出されるが、それよりも光路長の が大きい場合には干渉光として検出されな 。

 ここで、血管などの被測定物からの反射 をうる測定光をサンプル光とし、他方基準 測定物(被測定物である参照物)からの反射 を得る測定光を参照光として説明する。分 点でのサンプル光の光路長Loと、参照光の光 路長Lrとがコヒーレント長以上にずれた場合 は、最早光干渉による画像は得られずノイ となる。

 低干渉性光源209の光は、第1のシングルモ ードファイバー(光ファイバー)228の一端に入 され、その先端面側に伝送される。第1のシ ングルモードファイバー228は、途中の光カプ ラー部208で第2のシングルモードファイバー( ファイバー)229と光学的に結合されている。 従って、この光カプラー部208はビームスプリ ッタとして機能し、光は2つに分岐されて伝 される。

 第1のシングルモードファイバー228のうち 、光カプラー部208より先端側の第1のシング モードファイバー228aの先端部側に設けられ 光コネクタ230はアダプタ240に連結される。 たアダプタ240には光ケーブル10に設けられ 光コネクタ70が連結される。光ケーブル10は 作制御装置103と、装置外に設けられたスキ ナ/プルバック部102とを連結するためのケー ブルである。

 この光ケーブル10としては、サンプル光 みを伝送するための光ファイバーで構成し ケーブルが使用される場合の他に、スキャ /プルバック部102内の回転機構を駆動したり るときに使用する電気ケーブル(信号線)や カテーテル装置101を制御するための制御信 を伝達する制御信号線などを光ファイバー 一体化した複合光ケーブルが使用される場 がある。

 スキャナ/プルバック部102には、図2に示 ように非回転部(操作制御装置103側)と回転部 (カテーテル装置101側)との間を結合しながら を伝送するための光ロータリージョイント2 03が設けられている。

 光ロータリージョイント203内の先端側(回 転部側)には、カテーテル装置101に設けられ 図示しない光コネクタが着脱自在に連結さ る。この連結によって、カテーテル装置101 先端部に設けられた光学部品201と接続され 回転駆動可能な第3のシングルモードファイ ー(光ファイバー)231に対して、光ケーブル10 を介して低干渉性光源209からのサンプル光を 伝送することができる。

 第3のシングルモードファイバー231に伝送 された光は、光学部品201の先端側から体腔内 の生体組織側にラジアル走査しながら照射さ れる。そのため、光ロータリージョイント203 の回転部側は回転駆動装置204のラジアル走査 モータ205により回転駆動される。また信号処 理部214によってモータ制御回路225が制御され 、ラジアル走査モータ205の回転駆動が制御さ れる。

 生体組織側の表面あるいは内部で散乱し 反射光の一部は光学部品201により取り込ま 、逆の光路を経て光ケーブル10および第1の ングルモードファイバー228a側に戻り、光カ プラー部208によりその一部が第2のシングル ードファイバー229側に分岐し、第2のシング モードファイバー229の一端から光検出器(例 えばフォトダイオード)210に入射される。ラ アル走査モータ205の回転角度は、エンコー 部206により検出される。

 スキャナ/プルバック部102はプルバック用 の直線駆動装置としての直線駆動モータ207を 備え、信号処理部214からの指示に基づいて、 カテーテル装置101の挿入方向(体腔内の末梢 向およびその反対方向)の動作(駆動軸方向へ の移動)を規定している。駆動軸方向への移 は、信号処理部214からの制御信号に基づい 、直線駆動モータ207が動作することにより 現される。

 第2のシングルモードファイバー229のうち 、光カプラー部208より先端側のファイバー( 端側光ファイバーという)229a側には、参照光 の光路長を可変するための光路長可変機構216 が設けられる。

 光路長可変機構216は生体組織の深さ方向 検査範囲に相当する光路長を高速に変化さ る第1の光路長変化手段と、装置の個体差に よる光路長のばらつきを吸収するための第2 光路長変化手段とを備えている。

 先端側光ファイバー229aの先端に対向して 、この先端とともに1軸ステージ220上に取り けられ、矢印223に示す方向に移動自在のコ メートレンズ221を介して、グレーティング( 折格子)219が配置されている。また、このグ レーティング219と対向するレンズ218を介して 微小角度に亘り回動可能なガルバノメータミ ラー217が、第1の光路長変化手段として取り けられている。このガルバノメータミラー21 7はガルバノメータコントローラ224により、 印222方向に高速に回転駆動される。

 ガルバノメータミラー217はガルバノメー のミラーにより光を反射させるものであり 参照ミラーとして機能する。ガルバノメー に交流の駆動信号を印加することによりそ 可動部分に取り付けたガルバノメータミラ 217を高速に回転(回動)できるように構成さ ている。

 つまり、ガルバノメータコントローラ224 り、ガルバノメータミラー217に対して駆動 号が印加され、該駆動信号により矢印222方 に高速に回転することで、参照光(基準光) 光路長が、生体組織の深さ方向の検査範囲 相当する光路長だけ高速に変化することと る。

 一方、1軸ステージ220は第2の光路長変化 段を形成する。この1軸ステージ220はオフセ トを調整する調整手段としての機能も備え いる。

 光路長可変機構216で光路長が変えられた (参照光)は、第2のシングルモードファイバ 229の途中に設けた光カプラー部208で、第1の シングルモードファイバー228a側から漏れた (サンプル光)と重ね合わされ、その干渉光が フォトダイオード210にて受光される。

 フォトダイオード210にて受光された光(干 渉光)は光電変換され、アンプ211により増幅 れた後、復調器212に入力される。この復調 212では干渉した光の信号部分のみを抽出す 復調処理を行い、その出力はA/D変換器213に 力される。

 A/D変換器213では、干渉光信号を200ポイン 分サンプリングして1ラインのデジタルデー タ(干渉光データ)を生成する。サンプリング 波数は、光路長の1走査の時間を200で除した 値である。

 A/D変換器213で生成されたライン単位の干 光データは、信号処理部214に入力される。 の信号処理部214では深度方向の干渉光デー を画像信号に変換することにより、血管内 各位置での断面画像を形成し、所定のフレ ムレートでLCDモニタ226に出力する。

 信号処理部214は、ガルバノメータミラー( 参照ミラー)217の光路長の走査を制御するガ バノメータコントローラ224と接続され、ガ バノメータコントローラ224は信号処理部214 駆動信号を出力し、モータ制御回路225はこ 駆動信号に基づいてガルバノメータミラー21 7と同期を取りながら、ラジアル走査が行わ るように制御している。

 図3は、カテーテル装置101の先端部の駆動 シャフト105の先端部分を横方向から見た場合 の断面図である。図3に示すように、カテー ル装置101の先端部は、駆動シャフト105がカ ーテルシース301の内部に挿入された構成と っている。

 駆動シャフト105は、多層密巻きコイル構 であるコイルシャフト302を有し、コイルシ フト302の先端側にはハウジング303が固定さ ている。コイルシャフト302の内部には第3の シングルモードファイバー231(以下、「光フ イバー304」と称す)が挿入されており、光フ イバー304の先端部分には、光ビームを発散 集束し、直角方向(略直角方向を含む)に曲 る第1の光学部品305が取り付けられている。 1の光学部品305は、スペーサ306、セルフオッ クレンズ307、プリズム308から構成される。

 駆動シャフト105の先端部には、X線透視下 において駆動シャフト105の先端部の位置が確 認できるようにするための造影マーカ309が備 えられている。

 第1の光学部品305の取り付けは、紫外線硬 化型接着剤などのハンドリング性の高い接着 剤による接着、もしくは光ファイバー溶融接 続機による溶融接続手法により行うことがで きる。

 図4は、図3において、光ビームが光ファ バー304内を伝送された場合の光線軌跡を模 的に示した説明図である。

 光ファイバー304は、屈折率の高い中心部 であるコアと、コアの周りにあって、コア りも1%前後だけ屈折率が低いクラッドと、 のクラッドを覆う保護チューブからなり、 ビーム400はコアとクラッド部との境界面を 反射しながら伝わっていく。

 光ファイバー304の先端部に到達した光ビ ムは、隣接して接続されたスペーサ306内で 散される。スペーサ306内で発散された光ビ ム400は、スペーサ306に隣接して接続された ルフオックレンズ307内で屈折され、集束さ た光ビームとなる。

 集束された光ビーム400aはプリズム308でほ ぼ直角方向に曲げられる。プリズム308と媒質 (空気)境界面で屈折して光ビーム400bとなり、 ハウジング303の開口部402を通過する。

 開口部402を通過した光ビーム400bは、媒質 (空気)401とカテーテルシース301との境界面で 折し、光ビーム400cとなる。光ビーム400cは カテーテルシース301と媒質(血液を置換した 理食塩水)404との境界面で屈折し、光ビーム 400dとなり、媒質(血液を置換した生理食塩水) 404を通過後、血管などの生体組織403に照射さ れる。

 生体組織403で反射した光は、上述したよ に同じ光路を辿りながらハブ106内の光コネ タおよび光ロータリージョイント203を介し 光ケーブル10側に戻り、さらに光コネクタ70 ,230および第1のシングルモードファイバー228a を介して光カプラー部208に信号光(サンプル )として到達する。

 さて、このような光干渉を利用して画像 診断を行う診断装置にあっては、上述した うに特にサンプル光Loと参照光Lrの光路長が 一致していないと正しい干渉光から画像を生 成することができない。参照光Lrは操作制御 置103内に収納された第2のシングルモードフ ァイバー229から得られるのに対して、サンプ ル光Loは操作制御装置103の外部に接続された ケーブル10(又は複合光ケーブル)およびカテ ーテル装置101を介して得られるため、光ケー ブル10およびカテーテル装置101における光フ イバーの僅かな伸び縮みが問題となる。

 カテーテル装置101内の光ファイバー304は イルシャフト302に保護されているため光フ イバーの伸縮はあまり問題とはならない。 れに対して、診断装置本体である操作制御 置103とスキャナ/プルバック部102は光ケーブ ル10で連結され、スキャナ/プルバック部102は 操作制御装置103から離れた場所でも使用でき るようになっているから、ケーブル使用時に この光ケーブル10には曲げや、伸縮などの外 ストレスが加わりやすい環境下にある。

 前述した光ファイバー本体、抗張力型光 ァイバー本体の何れの構造の光ファイバー 使用しても外的ストレスが加わると、比較 簡単に伸びたり、縮んだりしてしまう。光 ーブル10の取り付け作業中や、使用中(光干 画像取得中)に、光ケーブルの伸縮が起きる と光干渉距離が変動する。光干渉距離が変動 すると、最悪の場合には、最早光路長可変機 構216ではその伸びなどを吸収できなくなり、 干渉画像を得ることができなくなってしまう 。そのため、外的ストレスが加えられても光 ファイバーへの影響を回避できる光ケーブル 10を使用しなければならない。

 本実施形態の光ケーブル10によれば、光 ァイバーを外的ストレスから保護できる。 的ストレスを回避できる光ケーブル10の一例 を以下に示す。

 図5は、その用途が限定されないこの発明 に係る光ケーブル10の基本構成を示す概念図 ある。まず、基本概念図から説明する。

 図5において、この発明に係る光ケーブル 10は中空の保護用のシース(内側シース)20と、 その中空内に挿着された光ファイバー30と、 ファイバー30の一部をシース20の内側に固定 する充填部材40とで構成される。

 シース20は、簡単には変形しない程度の 軟さを持った樹脂チューブが用いられる。 の中空のシース20の内腔に所定の空隙を保持 しながら光ファイバー30が挿着される。

 光ファイバー30としては、上述したよう コアとクラッドからなるファイバー素線及 緩衝層に対してその外周面が保護チューブ 覆われた光ファイバー本体30aか、この光フ イバー本体30aの外側に抗張力繊維(テンショ メンバー)と保護チューブで被覆された抗張 力型光ファイバー本体(光ファイバーコード) 何れかを使用することができる。

 図5に示す例は、A-A断面である図6およびB- B断面である図7の各断面図からも明らかなよ に、抗張力繊維等を有しない光ファイバー 体30aが、光ファイバー30として使用されて る。

 光ファイバー30の外径はシース20の内径よ りも小さく、充分な空洞が生ずる大きさに選 定される。一例として、光ファイバー30の外 が0.8mm程度のものを使用したときには、シ ス20の内径は3.0mm程度のチューブが使用され 。

 光ファイバー30の一部は充填部材40によっ てシース20内に固定される(図5および図6参照) 。光ファイバー30をシース20に挿着固定する 要があるためである。また、光ファイバー 光コネクタなどに接続できるようにするた である。

 この例では、シース20の右端部側に充填 材40が充填されて、光ファイバー30がシース2 0に固定される。光ファイバー30の他方は充填 部材がなく、開放されている(図7参照)。充填 部材40としては樹脂や接着剤、さらには抗張 繊維などを使用できる。

 このようにシース20に設けられた中空の 隙20a内に光ファイバー(光ファイバー本体)30 挿着し、光ファイバー30の一部を充填部材40 を介してシース20に固定すると共に、他方を 隙内に開放した光ケーブル10とすることで シース20に外的ストレスが加わっても内部の 光ファイバー30にはその影響が及ばないよう している。

 例えば、図8に示すようにシース20が波打 ような外的ストレスがシース20に加えられ ときでも、光ファイバー30にはその外的スト レスが伝達されにくくなる。また、シース20 延ばすような外的ストレスが加えられると 僅かにシース20も伸びることになるが、シ ス20がたとえ伸びたとしても、それにつれて 光ファイバー30が伸びるようなことはない。

 光ファイバーとして、抗張力型の光ファ バーを使用した場合を図9に示す。抗張力型 では光ファイバー本体30aの外側が、さらに抗 張力繊維(テンションメンバー)32と保護チュ ブ34によって被覆された線状体が、抗張力型 の光ファイバー50となる。

 図9に示すように、抗張力型の光ファイバ ー50を使用する場合、抗張力型の光ファイバ 50の外径よりも大きな内径を有するシース20 が使用されると共に、このシース20と光ファ バー50とシース20との間の一部に充填された 充填部材40とで、光ケーブル10が構成される この充填部材40によって光ファイバー50の一 がシース20の内面に固定される。

 充填部材40は図示するようにあくまでも ース20の内面の一部のみに充填され、したが ってその他の部分は空隙となるから、図9のC- C断面は図10のようになり、D-D断面は図11のよ になる。

 充填部材40としては、上述したように接 剤などが使用される。

 このようにシース20の一部である端面側 充填部材40を用いて光ファイバー50を固定し 光ケーブル10の場合には、図9に示すように 填部材40によって光ファイバー本体30aがシ ス20内面に固定された側の光ファイバー50に 光コネクタ70などを直接接続して使用する とができる。

 図9ではシース20と光コネクタ70とは固定 れていないが、シース20の端面を延長し、そ の延長端部を光コネクタ70に接続固定した構 とすることもできる。

 このような抗張力型の光ファイバー50を 用しても、シース20と抗張力型の光ファイバ ー50との間には所定の空隙が生ずるので、図9 に示すような断面構成となり、所定の空洞内 に光ファイバー50を配置できる。そのため、 ース20に加わる外的ストレスから光ファイ ー50をほぼ確実に保護できる。

 図12は抗張力型の光ケーブル10を図2に示 光干渉画像診断装置100用の信号線に適用し 場合を示す。したがって、図12の左側にスキ ャナ/プルバック部102が位置し、図示はしな がその右側に画像診断装置100の本体である 作制御装置103が位置することになる。光ケ ブル10にはその右端側に光コネクタ70が設け れる。光ケーブル10としては抗張力型の光 ァイバー50を使用した場合である。

 光ケーブル10の端部に光コネクタ70を接続 する場合、光ケーブル10内の光ファイバー50 光コネクタ70側まで延在される。光ケーブル 10内の光ファイバー50は抗張力型の光ファイ ーが使用されるものの、シース20と光コネク タ70との間だけ、抗張力繊維32および保護チ ーブ34がそれぞれ被覆されている。

 保護チューブ34と光ファイバー本体30aと 間に抗張力繊維32が被覆されていることによ って、光コネクタ70を取り付けるのに適した 度を有することになる。また、抗張力繊維3 2の一部を充填部材40として使用しているので 、この充填部材40によって光ファイバー50と コネクタ70との接続固定が可能になる。

 また、シース20の右端部の内部までが抗 力繊維32と保護チューブ34で被覆され、抗張 繊維32の遊端部32aが保護チューブ34の外面に 折り返されている。この折り返された遊端部 32aが充填部材40として機能する。シース20の 端部以外の中空内部は、抗張力繊維32や保護 チューブ34が何れも剥離された光ファイバー 体30aのみが臨む。

 光ケーブル10の他端つまり左端部はスキ ナ/プルバック部102に接続される。そのため この例ではスキャナ/プルバック部102の筐体 102aを構成する枠部110に穿設された挿通孔112 、光ケーブル10のシース20が固定部材114を介 て挿着固定される。シース20内の光ファイ ー本体30aの先端部30bは、枠部110内に固定さ た光ロータリージョイント203に、その冗長 部30cを持たせた状態で連結される。

 光ファイバー本体30aの冗長線部30cは、光 ァイバー30に外的ストレス(例えば伸縮)が加 わったようなときでも、その外的ストレスを 吸収できるようにするための余剰線部である 。そのため、冗長線部30cはフリーな状態で枠 部110内に収納されている。

 このように光ケーブル10のうちシース20の 端部をスキャナ/プルバック部102側に固定し シース20の一方の端部(右端部)を光コネクタ7 0側に固定する。このとき、光ファイバー50は シース20の右端部側のみに固定され、光ファ バー50の先端部30bが光ロータリージョイン 203に機械的および光学的に連結される。

 なお、光カプラー部208を基準にしてサン ル光Loが伝送する光路長(ファイバー長)と、 参照光Lrが伝送する光路長(ファイバー長)と 、冗長線部30cと、先端側光ファイバー229aに けられた冗長線部として機能する第3のシン グルモードファイバー231を含めた状態で、互 いに等しくなるように選定されるのは言うま でもない。

 このように構成した場合には、画像診断 置100への光ケーブル10の取り付け、取り外 作業中や、保管作業中、あるいは光ケーブ 10の使用中(診断画像取得中)のとき、光ケー ル10を構成するシース20に外的ストレスが加 わっても、シース20内の光ファイバー50には 殆どその外的ストレスが加わらない。

 特にシース20を引き延ばすような外的ス レスが加えられても、その外的ストレスは ファイバー50には伝わらない。仮に光ファイ バー50にその外的ストレスが伝達されたとし も、光ファイバー50の一端側は開放されて るので、光ファイバー50が伸びた状態を保つ ことはない。その結果、光ケーブル10を含め サンプル光の光路長を常に規定の長さに保 することができる。

 図13は図12の変形例を示す。
 図13は、シース20と光ファイバー50との間に 填される充填部材40とシース20との固定手段 の一例を示す。この例ではカシメによって光 ファイバー50をシース20に固定する例が示さ ている。

 そのため、シース20の右端面に対向する 護チューブ34の周面に鍔付きの金属リング60 挿着される。この金属リング60を囲繞する うに抗張力繊維32の遊端部32aが巻き付けられ 、さらにこの遊端部32aを包囲するようにシー ス20の右端部が挿着され、その状態でシース2 0の右端部外周面より金属リング62を用いてカ シメる。

 こうすることで、シース20の右端部に光 ァイバー50の一端を充填部材40(32a)を介して 実に固定することができる。他の構成は図12 と同様であるので、その説明は割愛する。

 なお、本実施形態では、光ケーブル10単 を使用した例を説明したが、この他に、本 ケーブルと、後述する制御信号やモータ等 駆動するための電力伝達用の電気ケーブル より合わせて構成された複合光ケーブルを いることもできることは容易に理解できる

 図14は、この発明に係る光ケーブル10の他の 例を示す。
図14に示す光ケーブル10の例は、光ファイバ 30,あるいは50とシース20との間にさらに樹脂 ューブ72を介在させると共に、光コネクタ70 を接続した例である。

 光ファイバーとしては、光ファイバー本 30aに抗張力繊維32と保護チューブ34が被覆さ れた抗張力型の光ファイバー50を使用した場 である。光ファイバー50の一端側には、こ 光ファイバー50と樹脂チューブ72との間に充 部材40が充填される。

 樹脂チューブ72は、光ファイバー50とシー ス20との間に挿着される。樹脂チューブ72は ファイバー50の外径よりも大きく、シース20 内径にほぼ等しいチューブが使用される。 たがって、樹脂チューブ72はシース20の内面 と接触した状態ではあるが、機械的には相互 に分離した状態となっている。

 樹脂チューブ72としては、ナイロンチュ ブのように、その表面が滑りやすく、可撓 に富む材質のものが使用される。この例で 、図5と同じ径を有する光ファイバー50とシ ス20を使用した場合であるので、図15および 16の各断面図からも明らかなように、光フ イバー50と樹脂チューブ72との間隙(空隙)は 較的少ない。

 このように間隙が少ない場合でも樹脂チ ーブ72を介在させることで、シース20への外 的ストレスを、このシース20自体の他に、樹 チューブ72によっても阻止できるので、一 効果的に光ファイバー50に対する外的ストレ スの影響を回避できる。

 充填部材40としては接着剤が使用される 接着剤を使用する場合には、この充填部材40 が充填された側の光ファイバー50端面に光コ クタ70(図9参照)を接続することができる。

 図14の例は、光ファイバー50のみを光コネ クタ70に連結した実施の形態である。この他 、例えば樹脂チューブ72とシース20の各端面 をそれぞれ光コネクタ70側に延長し、その延 端縁をそれぞれ光コネクタ70に連結固定し もよい。例えば、各延長端縁を光コネクタ 体内に埋没するように一体成形してもよい

 光ファイバーとしては、抗張力型ではな 光ファイバー30を使用することもできる。 填部材40としては上述したように、接着剤と 共にカシメ部材などを使用することができる 。

 充填部材40として抗張力繊維32を利用する こともできる。この場合には、抗張力繊維32 端面側を保護チューブ34の外周側に折り返 、折り返した遊端部を充填部材として使用 ることもできる。

 図17は、図14に示した光ケーブル10を光干 画像診断装置100用の信号線として使用する きの一例を示す断面図である。この断面図 図13に示す断面図を参照すれば明らかなよ に、樹脂チューブ72が介在されている以外は 同じ構成である。そのためその詳細な説明は 割愛するが、樹脂チューブ72の左端部は、シ ス20の左端部と同じく光コネクタとして機 するスキャナ/プルバック部102の枠部110に固 される構成が採用されている。

 図18は光ケーブル10として複合光ケーブル を光干渉画像診断装置100の信号線として使用 した場合である。上述したように、光干渉画 像診断装置100にあって、カテーテル装置101と してラジアル走査を行わせながら生体組織の 画像を取得する場合には、カテーテル装置101 内の駆動シャフト105などを回転駆動しなけれ ばならないので、その場合には、光ケーブル 10として電力線や制御信号線などを一体化し 複合光ケーブルが使用される。

 図18はその断面例である。
 図18に示す複合光ケーブル10Fは、充填部材40 を除いた所の断面図であって、光ケーブル10 、この光ケーブル10、図では光ケーブル10の 外周に被覆されたシース20の外周にさらに複 本の電気ケーブル90Aおよび信号ケーブル90B 配置させたものである。光ケーブル10とし は上述した幾つかの断面構成を有する光ケ ブルのうちの何れでも使用できるが、この では、抗張力型の光ファイバー50と、樹脂チ ューブ72を内装した光ケーブル10を使用した 合である。

 この光ケーブル10と樹脂からなる保護チ ーブ94との間隙内には、複数本のケーブル90 敷設される。ケーブル90としては上述した うに制御信号や、モータ等を駆動するため 電力あるいは制御信号伝達用の電気ケーブ 90A,90Bが使用される。これら電気ケーブル90A 90Bの回りには固定用および絶縁用として機 する部材、この例では抗張力繊維91が敷き められており、その外周と保護チューブ94と の間にはさらにシールド用の編み線92が敷設 れて複合光ケーブル10Fが構成される。

 このように構成された複合光ケーブル10Fを 上述した光干渉画像診断装置100の信号線と て使用する例を図19に示す。
複合光ケーブル10Fの右端部側が光コネクタ70 としたとき、この右端部側にケーブル分岐 80が設けられる。ケーブル分岐部80は複合光 ケーブル10Fを取り付け固定するためのモール ド体であって、分岐本体部80Aと複数の肢部( 岐肢部)81とで構成される。

 分岐本体部80Aは、複合光ケーブル10Fの右 部を挿通固定するための開口部となされる そのため、複合光ケーブル10Fの芯部に設け れた光ケーブル10は、その光ファイバー50が 分岐肢部81側まで貫通させた状態で開口部側 挿着される。

 なお、分岐本体部80Aにおいて光ファイバ 本体30aは充填部材40によって保護チューブ34 内に固定されるが、固定されるその領域は、 分岐本体部80Aから光コネクタ70までの領域若 くは、分岐本体部80Aの領域のみであって、 れ以外の領域は空隙を有しており、光ファ バー50は外部からの衝撃を受けにくくなっ いる。

 分岐肢部81は複数に分岐される。この例 は光ケーブル用、電気ケーブル用および信 ケーブル用の3つに分岐され、中心に位置す 中心肢部81Aは光ケーブル用として使用する め、所定長だけ突出しており、この蛇腹構 の突出部83に光コネクタ70が直接接続された 構成となされている。

 中心肢部81Aの両脇に位置する分岐肢部81 うち、この例では上方に位置する肢部81Bが 気ケーブル90Aを導出するための導出肢部と て使用される。

 導出肢部81Bは複数の電気ケーブル90Aを束 た状態で導出することもできれば、電気ケ ブル90Aごとに導出することもできる。この では、複数の電気ケーブル90Aを束ねて導出 た例であって、導出肢部81Bより所定の長さ 亘って引き出された電気ケーブル90Aは1個の コネクタ74に接続される。

 同様に、下方に位置する肢部81Cは電気ケ ブルとして特に制御信号系を扱う信号ケー ル90Bを導出するための導出肢部として使用 れる。導出肢部81Cは複数の信号ケーブル90B 束ねた状態で導出することもできれば、信 ケーブル90Bごとに導出することもできる。 の例では、複数の信号ケーブル90Bを束ねて 出した例であって、導出肢部81Cより所定の さに亘って引き出された信号ケーブル90Bは1 個のコネクタ76に接続される。

 このような構成をなす三叉状のケーブル 岐部80と、複合光ケーブル10Fの端部とはモ ルドによって一体化される。そのため、光 ァイバー50および電気ケーブル90Aと信号ケー ブル90Bは、それぞれ複合光ケーブル10Fの端部 よりそれぞれ所定長だけ引き出しておき、そ のうち少なくとも光コネクタ70は予め光ファ バー50に接続した状態で絶縁性の樹脂によ モールド成形される。

 複合光ケーブル10Fの左端部側は、図19に すようにスキャナ/プルバック部102の枠部110 に挿通された状態で固定される。この場合 おいても、枠部110側の光ファイバー50の外 は開放された状態でスキャナ/プルバック部1 02に接続される。また、使用態様によっては 気ケーブル90Aと信号ケーブル90Bとをスキャ /プルバック部102の手前で分離することもで きる。

 この発明では、光干渉画像診断装置(OCT、 OFDI)などの外部接続用光ケーブルとして使用 きる。




 
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