JP5390045B2 - プローブ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも先端部分が互いに平行に配列される複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの先端面に対して基端面が密着して配置されるとともに先端面が外部に露出する光学部材とを有するプローブに関する。

近年、消化器等の臓器を観察する内視鏡の鉗子チャネルにプローブを挿通させ、内視鏡からプローブ先端を突出させることによって、プローブ先端を生体組織に直接接触させた状態で生体組織の光学特性を測定する測定方法が知られている。

たとえば、空間コヒーレンス長の短い低コヒーレントの白色光をプローブの照射ファイバ先端から生体組織に照射し、複数の角度の散乱光の強度分布を複数の受光ファイバを用いて測定することによって、生体組織の性状を検出するＬＥＢＳ（Ｌｏｗ−Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術を用いた光学測定装置が提案されている（たとえば、特許文献１，２参照）。このような光学測定装置においては、プローブ先端に透明なロッドを設け、各ファイバの先端面と測定対象物である生体組織との距離を一定化させて、測定の安定化を図っている（たとえば、特許文献３参照）。さらに、特許文献３に記載のプローブは、生体組織に到達する前にロッド先端面で反射しただけの不要光が受光ファイバに到達しないように、ロッドの先端面をプローブの長手方向に対して斜めに切り欠くことによって、取得対象の散乱光のみを測定できる構成となっている。

国際公開第２００７／１３３６８４号 米国特許出願公開第２００８／００３７０２４号明細書 特表２００２−５３５０２７号公報

しかしながら、プローブ先端のロッドの先端面が傾斜していると、プローブ先端を生体組織に押し当てたときに生体組織表面でプローブ先端がスリップしてしまい、プローブ位置を安定化させることができない場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、取得対象の散乱光のみを適切に受光できるとともに、生体組織押し当て時のスリップを防止することができるプローブを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプローブは、少なくとも先端部分が互いに平行に配列される複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの先端面に対して基端面が密着して配置されるとともに先端面が外部に露出する光学部材とを有するプローブであって、前記光学部材の先端面は、当該プローブの長手方向と直交するとともに、前記複数の光ファイバの先端部分の長手方向と鋭角に交わることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブは、上記発明において、前記光学部材の基端面は、前記光学部材の先端面と平行であり、前記複数の光ファイバの各先端面は、前記光学部材の先端面と平行であることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブは、上記発明において、前記光学部材の屈折率および前記複数の光ファイバのコアの屈折率は、略同一であることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブは、上記発明において、前記光学部材の基端面は、前記光学部材の先端面と非平行であり、前記複数の光ファイバの各先端面は、前記光学部材の基端面と平行であることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブは、上記発明において、前記光学部材の先端面の垂線に対する前記複数の光ファイバの先端部分の長手方向の傾斜角度は、前記複数の光ファイバそれぞれの開口数および前記光学部材の屈折率によって決められることを特徴とする。

本発明にかかるプローブにおいては、複数の光ファイバの先端面に基端面が密着して配置される光学部材の先端面が当該プローブの長手方向に対して垂直であるため、生体組織押し当て時のスリップを防止できるとともに、複数の光ファイバの先端部分の長手方向が光学部材の先端面の垂線とは非平行であり、不要光がプローブ先端に到達しないため、取得対象の散乱光のみを適切に受光できる。

図１は、実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置におけるプローブの取り付け態様とを示す図である。 図３は、図１に示すプローブの先端部分を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図４は、図３のＡ矢視図である。 図５は、従来技術にかかるプローブの先端部分を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図６は、図３のＡ矢視図の他の例である。 図７は、図３のＡ矢視図の他の例である。 図８は、実施の形態２にかかるプローブの先端部分を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図９は、本体装置の接続部面から見た斜視図である。 図１０は、本体装置の接続部面から見た斜視図である。 図１１は、本体装置の接続部形成部の横切断図である。 図１２は、プローブ基端のコネクタ部の斜視図である。 図１３は、図１２に示すプローブ接続時における図１０に示す本体装置の接続部形成部の縦切断図である。 図１４は、使用前のプローブ基端のコネクタ部の斜視図である。 図１５は、実施の形態４におけるプローブ基端のコネクタ部接続時における本体装置の接続部形成部の縦切断図である。 図１６は、実施の形態４におけるプローブ基端のコネクタ部接続時における本体装置の接続部形成部の他の例の縦切断図である。 図１７は、実施の形態４におけるプローブ基端のコネクタ部接続時における本体装置の接続部形成部の他の例の縦切断図である。 図１８は、実施の形態４におけるプローブ基端のコネクタ部接続時における本体装置の接続部形成部の他の例の縦切断図である。 図１９は、実施の形態５における本体装置の接続部面から見た斜視図である。 図２０は、実施の形態５におけるプローブ基端のコネクタ部の斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定装置の好適な実施の形態として、ＬＥＢＳ技術を用いた光学測定装置を例に詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる光学測定装置１は、測定対象物である生体組織６に対する光学測定を行って生体組織６の性状を検出する本体装置２と、被検体内に挿入される測定用のプローブ３とを備える。プローブ３は、可撓性を有し、基端３２が本体装置２に着脱自在に接続し、接続する本体装置２によって、基端３２から供給された光を先端３３から生体組織６に対して出射するとともに、先端３３から入射した生体組織６からの戻り光である反射光、散乱光を、基端３２から本体装置２に出力する。

本体装置２は、電源２１、光源部２２、接続部２３、測定部２４、入力部２５、出力部２６、制御部２７および記憶部２８を備える。

電源２１は、本体装置２の各構成要素に電力を供給する。

光源部２２は、生体組織６に照射する光を出力発生する。光源部２２は、白色光を発する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、キセノンランプ、ハロゲンランプまたはＬＥＤ等の低コヒーレント光源である光源と、一または複数のレンズ（図示しない）とを用いて実現される。光源部２２は、対象物へ照射する低コヒーレント光を、後述するプローブ３の照射ファイバ５に供給する。

接続部２３は、プローブ３の基端３２を本体装置２に着脱自在に接続する。接続部２３は、光源部２２が発する光をプローブ３に供給するとともに、プローブ３から出力された戻り光を測定部２４に出力する。

測定部２４は、プローブ３から出力された光であって生体組織６からの戻り光を分光測定する。測定部２４は、複数の分光測定器を用いて実現される。測定部２４は、プローブ３から出力された戻り光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行なう。測定部２４は、測定結果を制御部２７に出力する。

入力部２５は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、本体装置２の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部２７に入力する。

出力部２６は、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。出力部２６は、ディスプレイ、スピーカおよびモータ等を用いて実現され、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。

制御部２７は、本体装置２の各構成要素の処理動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵおよびＲＡＭ等の半導体メモリを用いて実現される。制御部２７は、本体装置２の各構成要素に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、本体装置２の動作を制御する。制御部２７は、複数の測定器を有する測定部２４による各測定結果を後述する記憶部２８に記憶させる。制御部２７は、演算部２７ａを有する。

演算部２７ａは、測定部２４による測定結果をもとに複数種の演算処理を行い、生体組織６の性状に関わる特性値を演算する。演算部２７ａが演算する特性値であって、取得対象とされた特性値の種別は、たとえば、操作者による操作によって入力部２５から入力された指示情報にしたがって設定される。

記憶部２８は、本体装置２に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムを記憶するとともに、光学測定処理に関する各種情報を記憶する。記憶部２８は、測定部２４による各測定結果を記憶する。また、記憶部２８は、演算部２７ａが演算した特性値を記憶する。

プローブ３は、本体装置２の所定の接続部に着脱自在に接続される基端３２と、生体組織６に直接接触する先端３３とを有する。先端３３は、光源部２２から供給された光が出射するとともに測定対象からの散乱光が入射する。ＬＥＢＳ技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光をそれぞれ受光するための複数の受光ファイバがプローブ３に設けられる。具体的には、プローブ３は、基端３２から供給された光源部２２からの光を伝導して先端３３から生体組織６に照射する照射ファイバ５と、各々が先端３３から入射した生体組織６からの散乱光、反射光を伝導して基端３２から出力する２本の受光ファイバ７，８とを有する。照射ファイバ５および受光ファイバ７，８は、少なくとも先端部分が互いに平行に配列されるように、ファイバユニット９として構成されている。照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の先端には、透過性を有するロッド３４が光学部材として設けられる。生体組織６表面と照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の先端との距離が一定となるように、ロッド３４は、円柱形状をなす。なお、図１では、２本の受光ファイバ７，８を有するプローブ３を例に説明したが、散乱角度の異なる少なくとも２種以上の散乱光を受光できればよいため、受光ファイバが３本以上であってもよい。

光学測定装置１は、消化器等の臓器を観察する内視鏡システムに組み合わされることが多い。図２は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置１におけるプローブ３の取り付け態様とを示す図である。図２において、操作部１３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード１４は、光源装置１８に接続するとともに、内視鏡１０の先端部１６において撮像された被写体画像を処理する信号処理装置１９に接続する。信号処理装置１９は、ディスプレイ２０と接続する。ディスプレイ２０は、信号処理装置１９が処理した被写体画像を含む検査に関する各種情報を表示する。

プローブ３は、被検体内に挿入された内視鏡１０の体外部の操作部１３近傍のプローブ用チャネル挿入口１５から矢印のように挿入される。そして、プローブ３の先端３３は、挿入部１２内部を通ってプローブ用チャネルと接続する先端部１６の開口部１７から矢印のように突出する。これによって、プローブ３は被検体内部に挿入され、光学測定を開始する。

本体装置２の所定面には、演算部２７ａが演算した特性値等を表示出力する表示画面２６ａや、入力部２５の一部を構成するスイッチ等が構成される。なお、図２に示すように、光学測定装置１の本体装置２と信号処理装置１９とを接続して、光学測定装置１において処理された各種情報が信号処理装置１９に出力して、ディスプレイ２０に表示される構成としてもよい。

次に、プローブ３の先端３３の形状について詳細に説明する。図３は、図１に示すプローブ３の先端部分を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。図４は、図３のＡ矢視図である。

図３に示すように、図１に示すプローブ３の先端３３部分は、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８を束ねて一体化したファイバユニット９と、ロッド３４とが、先端筐体３５と、先端筐体３５の基端部に嵌合するチューブ３６とによって被覆された構成を有する。

ロッド３４は、透過性を有するガラス材料で形成されている。ロッド３４の先端面３４ａは、プローブ３の先端３３端部において外部に露出して位置するように位置決めされており、生体組織６と対向する。ロッド３４の先端面３４ａは、プローブ３の長手方向に直交する。ロッド３４の基端面３４ｂは、先端面３４ａと平行となるように形成され、先端面３４ａと同様にプローブ３の長手方向に対して垂直である。ロッド３４の基端面３４ｂは、ファイバユニット９の先端面に対して密着して配置される。ロッド３４の外径は、先端筐体３５の内径と略同一であり、先端筐体３５内部に嵌合している。ロッド３４の材質は、たとえば株式会社オハラ製のＳ−ＢＳＬ７が選択される。

ファイバユニット９は、ファイバユニット９の先端部分の長手方向が、ロッド３４の先端面３４ａの垂線Ｌｃとは非平行となるように配置される。言い換えると、ロッド３４の先端面３４ａは、複数の光ファイバによって構成されるファイバユニット９の先端部分の長手方向と鋭角に交わる。ファイバユニット９内の複数の光ファイバの各先端面は、ロッド３４の先端面３４ａおよび基端面３４ｂと平行となるように、長軸に対し傾斜するように研磨され、ロッド３４の基端面３４ｂに密着した状態で配置される。ファイバユニット９から出射する光は、経路直線Ｌｅに示すように、ロッド３４の先端面３４ａおよび基端面３４ｂの垂線Ｌｃに対して、角度αで傾斜した経路を通って、ロッド３４の中心Ｑから外部に出射する。ファイバユニット９に入出射する光が、ファイバユニット９の先端面とロッド３４との境界で屈折しないように、ファイバユニット９の各ファイバのコアの屈折率と、ロッド３４の屈折率とは、略同一となるように設定される。

ファイバユニット９を構成する照射ファイバ５および受光ファイバ７，８は、ロッド３４の先端面３４ａと照射ファイバ５および受光ファイバ７，８との距離が、ファイバユニット９のロッド３４に対する傾斜配置にかかわらず、ほぼ同一となるように配置される。具体的には、ファイバユニット９からの光の出射方向、すなわち、経路直線Ｌｅの延伸方向からファイバユニット９の先端面を見た場合、図４に示すように、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８は、同一直線上に各ファイバの中心が位置するように横一列に配置される。照射ファイバ５の左右には、受光ファイバ７Ａ，７Ｂが照射ファイバ５に近接して配置され、受光ファイバ７Ｂのさらに右側には、受光ファイバ８が配置される。受光ファイバ７Ａ，７Ｂとは、散乱角度がほぼ０°である散乱光受光用であり、照射ファイバ５の中心と各受光ファイバ７Ａ，７Ｂの各中心とは、間隔Ｄａを隔てている。また、受光ファイバ８は、散乱角度が０°よりも十分大きい散乱光受光用であり、照射ファイバ５の中心と各受光ファイバ８の各中心とは、間隔Ｄｂ（＞Ｄａ）を隔てている。

ところで、先端面３４ａの垂線Ｌｃに対するファイバユニット９先端面の傾斜角度である角度αは、照射ファイバ５から出射しロッド３４の先端面３４ａで反射した光がそのまま受光ファイバ７，８に入射しないように、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の開口数ＮＡおよびロッド３４の屈折率によって決められる。垂線Ｌｃに対して照射ファイバ５から角度αで傾斜した方向に出射し、ロッド３４の先端面３４ａで反射した光がそのまま受光ファイバ７，８に入射しないためには、照射ファイバ５から出射された光が、ロッド３４の先端面３４ａに垂直に入射しないように設定すればよい。すなわち、ロッド３４内部での射出光の広がり角度（ロッド３４内でのファイバ開口数に相当）よりも、角度αを大きくすればよい。開口数ＮＡのファイバからの光が、屈折率ｎのロッド３４に入射したときの広がり角度をθとすると、開口数ＮＡ、屈折率ｎおよび角度θの関係は、
ＮＡ／ｎ= Ｓｉｎθ
となる。このため、角度α、開口数ＮＡおよび屈折率ｎは、
ＮＡ／ｎ＜Ｓｉｎα ・・・（１）
の関係を有していればよい。

先端筐体３５は、プローブ３の生体組織６への押し付けによって、プローブ３の先端３３が変形しないように硬質材料で形成される。生体組織６へのプローブ３の先端３３の押し付けの際に生体組織６を傷つけないように、先端筐体３５の先端角部３５ａは、Ｒ面取りされている。なお、先端筐体３５の先端角部３５ａは、Ｃ面取りされていてもよい。先端筐体３５の基端には、チューブ３６内側面と嵌合する係合部３５ｂとして、先端筐体３５本体部よりも外径が小さくなるよう切り欠きが設けられている。ロッド３４は、先端筐体３５の内側面先端の爪等によって、プローブ３の先端３３からの脱落が防止されるとともに、プローブ３の先端３３に先端面３４ａが正しく位置するように位置決めされている。

チューブ３６は、柔軟な材料によって形成されており、プローブ３の基端３２まで延伸する。チューブ３６の先端は、先端筐体３５基端の係合部３５ｂに圧入された後に、係合部３５ｂ側面とチューブ３６先端の内壁とを接着剤等で接着されることによって、先端筐体３５と係合する。チューブ３６の外径は、先端筐体３５の外径と略同一であり、先端筐体３５とチューブ３６との係合部表面は、段差なくなだらかに連続する。

固定枠３７は、黒色が付された遮光材料で形成される。固定枠３７の先端面３７ａおよび基端面は、いずれも、ロッド３４の先端面３４ａと平行である。固定枠３７は、内部に、ファイバユニット９の先端面が角度αでロッド３４の基端面３４ｂに密着できるように、ファイバユニット挿通用の貫通孔が形成されている。固定枠３７は、固定枠３７の貫通孔にファイバユニット９が挿通された状態で、先端面３７ａがロッド３４の基端面３４ｂに密着配置されることによって、ファイバユニット９先端面のロッド３４の基端面３４ｂに対する位置決めを行う。固定枠３７の外径は、先端筐体３５の内径と略同一であり、先端筐体３５内部に嵌合する。

受光ファイバ７Ａ，７Ｂが受光する散乱光の散乱角度を０．４５°±０．２２°、受光ファイバ８が受光する散乱光の散乱角度を１．２０°±０．２２°と設定した場合には、表Ｔ１に示すように、各ファイバの開口数ＮＡに応じて、ファイバユニット９の傾斜角度である角度αが設定される。

表Ｔ１においては、ロッド３４を構成するガラス平板の屈折率ｎを１．５とした場合の角度αについて示す。なお、表Ｔ１に示す角度αは、（１）式を用いて求められる角度αの値よりも大きめに設定している。この表Ｔ１のように、各ファイバの開口数ＮＡが０．２２である規格Ａの場合には、ファイバユニット９の傾斜角度である角度αは、１０°に設定される。また、ファイバ径を規格Ａよりも大きくし光のＳＮを高めた各ファイバの開口数ＮＡが０．１２である規格Ｂの場合には、ファイバユニット９の角度αは、６．５°に設定される。なお、各ファイバのコア径およびクラッド径、照射ファイバ５の中心と各受光ファイバ７Ａ，７Ｂの各中心との間隔Ｄａ、照射ファイバ５の中心と各受光ファイバ８の各中心との間隔Ｄｂ、ロッド３４を構成するガラス平板の厚みＴ、ロッド３４を構成するガラス平板の外径φは、たとえば表Ｔ１の規格Ａ，Ｂのようにそれぞれ設定される。また、ロッド３４を構成するガラス平板の厚みＴは設計的に決まるため、ロッド３４の外径φは、照射ファイバ５から出射された光がガラス平板の側面に到達しないように、厚みＴに応じて設定される。

ところで、図５のプローブ１０３に示すように、従来においては、ファイバユニット１０９の照射ファイバからの出射光Ｌｉがロッド１３４の先端面で反射した不要光Ｌｏが、受光ファイバに到達しないように、ロッド１３４の先端面が斜めに切り欠かれていた。なお、ファイバユニット１０９は、被覆材１３６内部の固定枠１３７でロッド１３４の基端面に密着するように位置決めされている。この従来の構成の場合、ロッド１３４の先端面が傾斜しているため、プローブ１０３の先端１３３を生体組織６に押し当てたときに生体組織６表面でプローブ１０３の先端１３３が矢印のようにスリップしてしまい、プローブ１０３の位置を安定化させることができない場合があった。

これに対し、本実施の形態１においては、ロッド３４の先端面３４ａがプローブ３の長手方向に対して垂直であるため、生体組織６にプローブ３の先端を押し当てたときにスリップすることがなく、測定中もプローブ３を安定して生体組織６に接触させることができる。

また、実施の形態１においては、ファイバユニット９は、ファイバユニット９の先端部分の長手方向が、ロッド３４の先端面３４ａの垂線Ｌｃとは非平行となるように配置され、さらに、ファイバユニット９の先端面の傾斜角度である角度αは、照射ファイバ５から出射しロッド３４の先端面３４ａで反射した光がそのまま受光ファイバ７，８に入射しないように、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の開口数ＮＡおよびロッド３４の屈折率によって決められる。したがって、実施の形態１にかかるプローブ３によれば、照射ファイバ５からの出射光のうちロッド３４の先端面３４ａで反射しただけの不要光が、測定値に重畳されることがないため、生体組織６の性状に対応する散乱光のみを正確に取得でき、測定精度を高めることができる。

また、実施の形態１においては、各ファイバをファイバユニット９として一体化することによって、ファイバ先端間の位置精度を高めるとともに、ファイバユニット９のプローブ３への実装性向上を図ることができる。また、各ファイバをファイバユニット９として一体化した状態で各ファイバの先端面を研磨することによって、ファイバ端面の研磨工程をファイバごとに行なう必要がなく、ファイバ端面の研磨工程の簡易化を図るとともに、ロッド３４のファイバユニット９への基端面３４ｂへの接合も容易化することができる。また、固定枠３７は、遮光材料で形成されるため、照明ファイバ５側面から漏れた光が受光ファイバ７，８に入射することも防止できる。

そして、実施の形態１においては、プローブ３先端の先端筐体３５の先端角部３５ａは面取りされているため、プローブ３が挿入される内視鏡のチャネル側壁や、生体組織６の損傷のおそれを低減させることができる。

なお、ファイバユニット９を構成する照射ファイバ５および受光ファイバ７，８は、図４に示す配置に限らず、たとえば図６に示すように、経路直線Ｌｅの延伸方向からファイバユニット９の先端面を見た場合、照射ファイバ５および受光ファイバ７Ａ，７Ｂ，８は、同一直線上に各ファイバの中心が位置するように縦一列に配置されていてもよい。また、図７に示すように、図４の構成と比較して、照射ファイバ５の上下にも受光ファイバ７Ｃ，７Ｄを配置し、受光ファイバ８Ａとともに、受光ファイバ８Ｂを受光ファイバ７Ｄの下方に配置して、各散乱角の散乱光の受光量を上積みして取得できるようにしてもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、各ファイバの先端面ではなく、ロッドの基端面を、ロッドの先端面と非平行とする場合について説明する。

図８は、実施の形態２にかかるプローブの先端部分を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。図８に示すように、実施の形態２にかかるプローブ２０３の先端２３３部分は、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８を束ねて一体化したファイバユニット２０９と、ロッド２３４とが、先端筐体３５およびチューブ３６とによって被覆された構成を有する。

ロッド２３４は、実施の形態１におけるロッド３４と同様の材料で形成されており、先端面２３４ａが、プローブ２０３の先端２３３端部に位置するように位置決めされている。ロッド２３４の先端面２３４ａは、ロッド３４と同様に、プローブ２０３の長手方向に対して垂直である。これに対し、ロッド２３４の基端面２３４ｂは、先端面２３４ａと非平行となるように形成される。

ファイバユニット２０９は、ファイバユニット２０９内の複数の光ファイバの各先端面は、ロッド２３４の基端面２３４ｂと平行となるように、長軸に対し鉛直となるように研磨され、ロッド２３４の基端面２３４ｂに密着した状態で配置される。この場合、ロッド２３４の基端面２３４ｂは、先端面２３４ａと非平行であるため、実施の形態１と同様に、ファイバユニット２０９の先端部分の長手方向が、ロッド２３４の先端面２３４ａの垂線Ｌｃとは非平行となるように配置される。ファイバユニット２０９から出射する光は、直線Ｌｅに示すように、ロッド２３４の先端面２３４ａの垂線Ｌｃに対して、角度αで傾斜した経路を通って、ロッド２３４の中心Ｑから外部に出射する。なお、ファイバユニット２０９を構成する照射ファイバ５および受光ファイバ７，８は、実施の形態１において説明した図４、図６あるいは図７に示すいずれかの構成で配置される。

この場合も、先端面２３４ａの垂線Ｌｃに対するファイバユニット２０９先端面の傾斜角度である角度αは、実施の形態１で示した式（１）の関係にしたがって、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の開口数ＮＡおよびロッド２３４の屈折率によって決められ、照射ファイバ５から出射した光のうちロッド２３４の先端面２３４ａで反射しただけの光がそのまま受光ファイバ７，８に入射することを防止する。たとえば、受光ファイバ７が受光する散乱光の散乱角度を０．４５°±０．２２°、受光ファイバ８が受光する散乱光の散乱角度を１．２０°±０．２２°と設定した場合には、実施の形態１と同様に、各ファイバの開口数ＮＡが０．２２である場合には、表Ｔ１の規格Ａと同様に、ファイバユニット２０９の傾きαは、１０°に設定される。なお、この場合における各ファイバのコア径およびクラッド径、間隔Ｄａ，Ｄｂ、ロッド２３４を構成するガラス平板の厚みＴ、ガラス平板の外径φは、表Ｔ１の規格Ａと同等にそれぞれ設定される。

固定枠２３７は、黒色が付された遮光材料で形成される。固定枠２３７の先端面２３７ａは、ロッド２３４の基端面２３４ｂと平行である。固定枠２３７は、内部に、ファイバユニット２０９の先端面が基端面２３４ｂに直交した状態で密着できるように、ファイバユニット挿通用の貫通孔が形成されている。固定枠２３７は、固定枠２３７の貫通孔にファイバユニット２０９が挿通された状態で、先端面２３７ａがロッド２３４の基端面２３４ｂに密着配置されることによって、ファイバユニット２０９先端面のロッド２３４の基端面２３４ｂに対する位置決めを行う。固定枠２３７が軸周りで回転しないように、固定枠２３７の外側面、ロッド２３４の外側面には、位置決め用のマーカがそれぞれ付されている。

この実施の形態２のように、各ファイバの先端面ではなく、ロッドの基端面を、ロッドの先端面と非平行とし、複数の光ファイバの各先端面を、ロッド２３４の基端面２３４ｂと平行とした場合も、生体組織６へのプローブ２０３の先端押し当て時のスリップを防止できるとともに、照射ファイバ５から出射してロッド２３４の先端面２３４ａで反射した不要光が、測定値に重畳されることがない。また、ファイバユニット２０９の先端面を長軸に対し鉛直となるように研磨するため、ファイバユニット２０９先端面の研磨工程を簡易化することができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３においては、本体装置２の接続部２３の構成と、プローブの基端側接続部分との構成について説明する。

図９および図１０は、本体装置２の接続部２３面から見た斜視図である。図９に示すように、接続部形成部３４０は、プローブ３基端のコネクタ部を差し込む長方形状の穴部３４１が形成されており、穴部３４１底面には、光源部２２を構成するＬＥＤからの光出射面２２ａ、測定部２４を構成する分光測定器への光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉが設けられている。たとえば、光入射面２４Ａｉは、プローブ３を構成する受光ファイバ７の基端から出力された光が入射し、光入射面２４Ｂｉは、プローブ３を構成する受光ファイバ８の基端から出力された光が入射する。

図１０に示すように、プローブ３が接続されていない場合には、穴部３４１の開口は、扉３４２によって覆われており、穴部３４１へのゴミの侵入を回避し、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉへのゴミの付着や、装置故障を防止し、正確な測定を確保する。

図１１は、本体装置２の接続部形成部３４０の横切断図である。本体装置２の筐体３０２には、穴部３４１が形成されており、穴部３４１の開口は、開閉可能である扉３４２によって覆われる。扉３４２の一端は、ヒンジ３４３によって穴部３４１の開口近くの側面に取り付けられている。扉３４２は、穴部３４１側面に取り付けられたバネ３４４によって、矢印Ｙ１１のように、穴部３４１側面から開口に向かう力が付勢されており、外力が加えられない場合には開かないようになっている。扉３４２は、プローブ３基端のコネクタ部によって矢印Ｙ１２のように、外側から押された場合には、バネ３４４が縮み、矢印Ｙ１３のように開く構成となっている。

次に、図１２〜図１４を参照して、プローブ３基端のコネクタ部について説明する。図１２は、プローブ３基端のコネクタ部の斜視図である。図１３は、プローブ接続時における本体装置２の接続部形成部３４０の縦切断図である。図１４は、使用前のプローブ３基端のコネクタ部の斜視図である。

図１２および図１３に示すように、プローブ３の基端３２に設けられたコネクタ部３３２は、端面３３２Ａに穴部３３２Ｂが形成され、穴部３３２Ｂ底面には、光源部２２を構成する照射ファイバ５の基端５ｂ、受光ファイバ７の基端７ｂおよび受光ファイバ８の基端８ｂの各端面が設けられている。プローブ３の本体装置２への接続時には、照射ファイバ５の基端５ｂの端面は、本体装置２の光出射面２２ａに対向し、受光ファイバ７の基端７ｂの端面は、測定部２４を構成する分光測定器２４Ａの光入射面２４Ａｉに対向し、受光ファイバ８の基端８ｂの端面は、測定部２４を構成する分光測定器２４Ｂの光入射面２４Ｂｉに対向して配置するように穴部３３２Ｂ底面に配置される。コネクタ部３３２の穴部３３２Ｂ底面に各ファイバの端面が設けられるため、プローブ３の本体装置２への接続時には、本体装置２の筐体３０２の光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉと、プローブ３の照射ファイバ５の端面および受光ファイバ７，８の端面とは接触せず、ファイバ端面の破損を回避することができる。

プローブ３は、１回の検査ごとに新たなものに取り替えられる。各ファイバのコア径は５０μｍ程度であるため、小さなゴミや汚れが付着しただけでも、正確な測定が阻害される。このため、プローブ３のコネクタ部３３２の端面３３２Ａにシール３５１を貼った状態で工場から出荷し、操作者が、光学測定前にシール３５１を剥がしてからプローブ３のコネクタ部３３２を本体装置２に接続する構成とすることによって、各ファイバの端面へのゴミの付着を防止している。

本体装置２における光源部２２の光出射面２２ａの径は、プローブ３のコネクタ部３３２の照射ファイバ５の基端５ｂ端面の受光エリア径よりも小さい。このため、照射ファイバ５の基端５ｂが偏芯しても光量損失が無くなり、照射ファイバ５の基端５ｂの偏芯を抑制する精度を高精度化する必要がなくなる。

また、測定部２４の光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの径よりも、受光ファイバ７，８端面の光出射エリア径は小さい。このため、受光ファイバ７，８の基端７ｂ，８ｂが偏芯しても光量損失が無くなり、受光ファイバ７，８の基端７ｂ，８ｂの偏芯を抑制する精度を高精度化する必要がなくなる。

プローブ３の本体装置２への接続時に、本体装置２の筐体３０２の光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉと、プローブ３の照射ファイバ５の端面および受光ファイバ７，８の端面とは接触せず、光源部２２の光出射面２２ａの径がプローブ３のコネクタ部３３２の照射ファイバ５の基端５ｂ端面の受光エリア径よりも小さく、測定部２４の光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの径よりも受光ファイバ７，８端面の光出射エリア径が小さくなるために、以下の式（２）〜式（５）を満たす必要がある。
φ１＞φ２＋２×Ｄ１×ｔａｎ（θ１） ・・・（２）
Ｄ１＞０．１ｍｍ ・・・（３）
φ３＞φ４＋２×Ｄ２×ｔａｎ（θ２） ・・・（４）
Ｄ２＞０．１ｍｍ ・・・（５）
なお、式（２）〜（５）において、φ１は光源部２２の光出射面２２ａの直径であり、φ２は照射ファイバ５のコア直径であり、φ３は測定部２４の分光測定器２４Ａ，２４Ｂへの光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの直径である。また、式（２）〜（５）において、φ４は受光ファイバ７，８のコア直径であり、Ｄ１は光源部２２の光出射面２２ａと照明ファイバ５端面との空気換算距離であり、Ｄ２は分光測定器への光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉと受光ファイバ７，８端面の空気換算距離であり、θ１は照射ファイバ５の受光角度であり、θ２は受光ファイバ７，８の受光角度である。

このように、実施の形態３においては、プローブ３の本体装置２への接続時には、本体装置２の筐体３０２の光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉと、プローブ３の照射ファイバ５の端面および受光ファイバ７，８の端面とは接触しないため、ファイバ端面の破損を回避することができるとともに、上記の式（２）〜式（５）を満たすように各構成部位を設定することによって照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の光量損失を低減した効率のよい光学測定を実現することができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４においては、本体装置の接続部の構成と、プローブの基端側接続部分の構成との他の例について説明する。

図１５は、実施の形態４におけるプローブ基端のコネクタ部接続時における本体装置の接続部形成部の縦切断図である。

図１５に示すように、実施の形態４にかかるプローブ４０３基端のコネクタ部４３２は、プローブ３と同様に、端面４３２Ａに穴部４３２Ｂが形成される。穴部３３２Ｂ底面のうち、光源部２２を構成する照射ファイバ５の基端５ｂ、受光ファイバ７の基端７ｂおよび受光ファイバ８の基端８ｂの各端面との対向領域は、ガラス平板４６１ａ〜４６１ｃで密封されている。すなわち、各ファイバ基端の端面の露出を回避して各ファイバ端面へのゴミや汚れの付着を防止した構成となっている。なお、各ファイバ端面とガラス平板４６１ａ〜４６１ｃとは、一定の距離を隔てているため、ガラス平板４６１ａ面における照射ファイバ５から出射された光のエリア径およびガラス平板４６１ｂ，４６１ｃ面の受光ファイバ７，８から入射する光のエリア径は、各ファイバのコア径よりも十分に大きな値となる。したがって、ガラス平板４６１ａ〜４６１ｃにゴミや汚れが付着した場合であっても、各ファイバの端面にゴミや汚れが付着した場合よりも、ゴミや汚れによる影響を格段に小さくすることができる。

また、図１５の筐体４０２に示すように、接続部形成部４４０の穴部４４１底面のうち、光源部２２を構成するＬＥＤからの光出射面２２ａ、測定部２４を構成する分光測定器への光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉとの対向領域は、ガラス平板４７１ａ〜４７１ｃで密封される。すなわち、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの露出を回避して光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉへのゴミや汚れの付着を防止した構成となっている。

このように、実施の形態４においては、実施の形態３と同様の効果を奏するとともに、ゴミや汚れによる影響をさらに低減して、測定精度の向上化を図ることができる。

なお、実施の形態４における本体装置は、図１６の筐体５０２に示すように、接続部形成部５４０の穴部５４１底面に、光源部２２を構成するＬＥＤからの光出射面２２ａおよび測定部２４を構成する分光測定器への光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉに対応させて、それぞれ光学テーパーロッド４８１ａ〜４８１ｃが設けられる構成であってもよい。

図１６に示す構成では、光学テーパーロッド４８１ａを経由して光源部２２の光出射面２２ａからの光をプローブ４０３に出射するため、光出射面２２ａの径よりも、筐体５０２から実際に光が出射するエリア径を大きくすることができる。したがって、光学テーパーロッド４８１ａのプローブ４０３側の端面にゴミや汚れが付着した場合であっても、光出射面２２ａにゴミや汚れが付着した場合よりも、ゴミや汚れによる影響を格段に小さくすることができる。また、光出射面２２ａの径よりも実際に光が出射するエリア径が大きくなるため、照射ファイバ５の基端５ｂの偏芯を抑制する精度を高精度化しなくても、光量損失が小さくなる。また、光学テーパーロッド４８１ａによって、光源部２２からの出射光の強度分布を均一化できるため、照射ファイバ５への入射光量を安定化することも可能である。

図１６に示す構成では、光学テーパーロッド４８１ｂ，４８１ｃを経由して、分光測定器の光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉに光を入射するため、光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの径よりも、受光ファイバ７，８光から筐体５０２に実際に光が入射するエリア径を大きくすることができる。光学テーパーロッド４８１ｂ，４８１ｃにゴミや汚れが付着した場合であっても、各光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉ表面にゴミや汚れが付着した場合よりも、ゴミや汚れによる影響を格段に小さくすることができる。また、光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの径よりも実際に光が入射するエリア径が大きくなるため、受光ファイバ７，８の基端７ｂ，８ｂの偏芯を抑制する精度を高精度化しなくても、光量損失が小さくなる。

また、図１６のように、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉに光学テーパーロッド４８１ａ〜４８１ｃを配置することによって、筐体５０２内における光源部２２におけるＬＥＤ、測定部２４における各分光測定器の位置を柔軟に設定できるため、筐体５０２の小型化を図ることもできる。

また、図１７の筐体６０２に示すように、接続部形成部６４０の穴部６４１底面に、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉに対応させて、レンズ４９１ａ〜４９１ｃが設けられる構成であってもよい。この場合も、光出射面２２ａの径よりも、筐体６０２から実際に光が出射するエリア径を大きくすることができるとともに、光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉの径よりも、受光ファイバ７，８光から筐体６０２に実際に光が入射するエリア径を大きくすることができる。このため、各レンズ４９１ａ〜４９１ｃのプローブ４０３側の端面にゴミや汚れが付着した場合であっても、光出射面２２ａあるいは光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉにゴミや汚れが付着した場合よりも、ゴミや汚れによる影響を格段に小さくすることができる。また、照射ファイバ５の基端５ｂおよび受光ファイバ７，８の基端７ｂ，８ｂの偏芯を抑制する精度を高精度化しなくても、光量損失が小さくなる。また、筐体５０２と同様に、筐体６０２においても、筐体６０２内における光源部２２におけるＬＥＤ、測定部２４における各分光測定器の位置を柔軟に設定できる。

また、図１８の筐体７０２に示すように、接続部形成部７４０の穴部７４１底面に、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉに対応させて、直角ロッド５０１ａ〜５０１ｃが設けられる構成であってもよい。この場合は、さらに筐体７０２内における光源部２２におけるＬＥＤ、測定部２４における各分光測定器の位置を柔軟に設定できる。

なお、本体装置の筐体においては、光出射面２２ａおよび光入射面２４Ａｉ，２４Ｂｉ全てに対して同一の光学部材を設ける必要はなく、筐体内における光源部２２におけるＬＥＤ、測定部２４における各分光測定器の各位置に対応させて、ガラス平板、光学テーパーロッド、レンズまたは直角ロッドの中から光学部材を自由に選択すればよい。また、実施の形態４においても、もちろん、実施の形態３で説明した式（２）〜式（５）を満たすように各構成部位を設定することによって、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の光量損失を低減した効率のよい光学測定を確実化させる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５においては、本体装置の接続部の構成と、プローブの基端側接続部分の構成との他の例について説明する。

図１９は、実施の形態５における本体装置の接続部面から見た斜視図である。図２０は、実施の形態５におけるプローブ基端のコネクタ部の斜視図である。

図１９に示すように、実施の形態５における本体装置８０２においては、接続部形成部８４０は、穴部８４１が台形状に形成されている。そして、図２０に示すように、この本体装置８０２に接続されるプローブ８０３基端のコネクタ部８３２も、穴部８４１の形状に対応させて台形状に形成されている。

このように、実施の形態５においては、本体装置８０２の穴部８４１およびプローブ８０３のコネクタ部８３２の形状を台形状にすることで、プローブ８０３のコネクタ部８３２の差し込み方向を間違えにくくしている。

１ 光学測定装置
２，８０２ 本体装置
３，４０３，８０３ プローブ
５ 照射ファイバ
６ 生体組織
７，８ 受光ファイバ
１０ 内視鏡
１２ 挿入部
１３ 操作部
１４ ユニバーサルコード
１５ プローブ用チャネル挿入口
１６ 先端部
１７ 開口部
１８ 光源装置
１９ 信号処理装置
２０ ディスプレイ
２１ 電源
２２ 光源部
２３ 接続部
２４ 測定部
２５ 入力部
２６ 出力部
２７ 制御部
２７ａ 演算部
２８ 記憶部
３４，２３４ ロッド（光学部材）
３５ 先端筐体
３６ チューブ
３７，２３７ 固定枠
３０２，４０２，５０２，６０２ 筐体
３３２，４３２，８３２ コネクタ部

Claims (6)

1. 照明ファイバと受光ファイバを含む複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバの先端面に対して基端面が密着して配置されるとともに先端面が外部に露出する光学部材と、を備えたプローブであって、
   前記光学部材の先端面は、当該プローブの長手方向と直交し、
   前記照明ファイバの先端部分から前記照明ファイバの先端部分の長手方向に出射した光は、前記光学部材の先端面の垂線に対して傾斜した経路を通って前記光学部材の先端面に入射することを特徴とするプローブ。
2. 前記複数の光ファイバは、少なくとも先端部分が互いに平行に配列されることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
3. 前記光学部材の基端面は、前記光学部材の先端面と平行であり、
   前記複数の光ファイバの各先端面は、前記光学部材の先端面と平行であることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
4. 前記光学部材の屈折率および前記複数の光ファイバのコアの屈折率は、略同一であることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
5. 前記光学部材の基端面は、前記光学部材の先端面と非平行であり、
   前記複数の光ファイバの各先端面は、前記光学部材の基端面と平行であることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
6. 前記光学部材の先端面の垂線に対する前記複数の光ファイバの先端部分の長手方向の傾斜角度は、前記複数の光ファイバそれぞれの開口数および前記光学部材の屈折率によって、下記の条件式で決められることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
   ＮＡ／ｎ＜Ｓｉｎα
   ただし、ＮＡは、前記開口数を表し、ｎは、前記屈折率を表し、αは、前記傾斜角度を表す。

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