WO2015025932A1 - Optical probe and optical measurement method - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an optical probe used for measurement using an optical coherence tomography (OCT) technique and an optical measurement method using the method.
- OCT optical coherence tomography
- OCT optical coherence tomography
- An optical probe to be used is also known (see Patent Document 1).
- a graded index optical fiber connected to the tip (distal end) of a single-mode optical fiber is made to function as a lens so that the working distance is longer than 1 mm and the spot size is smaller than 100 ⁇ m.
- an object having an inner radius larger than 1 mm can be optically measured with a spatial resolution finer than 100 ⁇ m.
- OCT measurement is used when diagnosing a lesion in a blood vessel and selecting a treatment method.
- a tomographic image of the lesion is obtained.
- a site that strongly scatters light within the lesion is bright, and a site that scatters light only weakly is displayed in a single tone with a dark gradation. Since the pattern of the light / dark distribution of this image varies depending on the lesion, it is known that the type of lesion can be estimated to some extent from the light / dark pattern of the image (see Non-Patent Document 1).
- Non-Patent Document 1 lipid lesions are characterized by dark gradations and unclear outlines, and calcified lesions are characterized by dark gradations and clear outlines.
- gradation of the gradation is relative, it is difficult to make a judgment if there are variations due to individual differences or measurement conditions.
- clarity of the outline since there are various patterns of actual lesions, it is often difficult to judge this.
- OCT measurement is performed using light having a wavelength of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m and an optical probe designed to operate at this wavelength, and the spectrum is analyzed to analyze the lipid.
- a method of acquiring distribution information as image information is known (see Patent Document 3).
- Patent Document 3 it is necessary to pay close attention to prevent air from entering when a buffer fluid such as water, dextran aqueous solution, or silicone oil is filled in the jacket tube.
- a buffer fluid such as water, dextran aqueous solution, or silicone oil is filled in the jacket tube.
- the bubbles scatter light and become noise in OCT measurement.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an optical measurement method capable of measuring lipid distribution in blood vessels with low noise, and suitable for use in such a method.
- An object is to provide an optical probe.
- An optical measurement method includes an optical fiber that transmits light between a proximal end and a distal end, an optical connector that is connected to the optical fiber at the proximal end, and A condensing optical system connected to the optical fiber at a distal end and collecting light emitted from the distal end of the optical fiber; and connected to the optical fiber at the distal end; A deflection optical system for deflecting light emitted from the distal end; a cap having a thickness b surrounding the deflection optical system; and extending along the optical fiber so as to surround the optical fiber; A jacket tube that is rotatable with respect to the optical connector, the condensing optical system, the deflection optical system, and the cap, and is filled with a gas inside, and the optical fiber emits light at a one-side angle ⁇ Condensing optics N 0 the refractive index of the center is a graded index lens having a refractive index of the peripheral edge has a n 1, a
- the light source generates light in a wavelength band of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m
- the photodetector detects the interference light in the wavelength band
- the analysis unit analyzes a light attenuation spectrum in the wavelength band.
- the analysis result can be obtained as image information.
- the optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 ⁇ m, and the optical fiber, the condensing optical system, the deflection optical system, and the cap on an optical path coupled to a fundamental mode of the optical fiber
- the jacket tube has a light transmittance of ⁇ 2 dB to 0 dB in a wavelength band of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m
- each of the optical fiber, the condensing optical system, and the deflecting optical system is made of quartz glass or borosilicate It is made of glass
- the cap is made of urethane acrylate or epoxy resin
- the jacket tube is made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
- the analysis unit extracts a spectrum component having an absorption peak in a wavelength range of 1.70 to 1.75 ⁇ m from the spectrum of the back reflected light, analyzes lipid distribution information based on the spectrum component, and analyzes the analysis result. Can be obtained as image information.
- An optical probe includes an optical fiber that transmits light between a proximal end and a distal end, an optical connector that is connected to the optical fiber at the proximal end, and the distal end
- a condensing optical system connected to the optical fiber at the end and collecting light emitted from the distal end of the optical fiber; and connected to the optical fiber at the distal end;
- Condensing optics Refractive index of the mind n 0, a graded index lens having a refractive index of the peripheral edge has a n 1,
- light over a wavelength range of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m is branched into illumination light and reference light, the object is irradiated with the illumination light, and the object is irradiated with the illumination light.
- the generated backscattered light and the reference light are caused to interfere with each other and detected by a photodetector, and the spectrum of the light detected by the photodetector is analyzed by an analysis unit to obtain distribution information of the substance inside the object.
- An optical probe for transmitting the illumination light and the backscattered light during optical measurement acquired as image information wherein the optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 ⁇ m, and An optical optical system, the deflection optical system, and the cap and the jacket tube on the optical path coupled to the fundamental mode of the optical fiber are in a wavelength band of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m. -2 dB to 0 dB, each of the optical fiber, the condensing optical system and the deflecting optical system is made of quartz glass or borosilicate glass, and the cap is made of urethane acrylate or epoxy resin
- the jacket tube may be made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
- An optical measurement apparatus is configured to irradiate an object with illumination light output from the optical branching unit incident on the proximal end of the optical fiber, exiting from the distal end, and irradiating the object.
- the back reflected light generated by the object is incident on the distal end of the optical fiber, is emitted from the proximal end, is guided to the photodetector, and the reference light output from the optical branching unit is Is also guided to the light detector, the interference light caused by the back reflected light and the reference light is detected by the light detector, the spectrum of the back reflected light is analyzed by the analysis unit, and the inside of the object is detected.
- Material distribution information is acquired as image information.
- FIG. 10 shows the structure of the OCT apparatus 1 provided with the optical probe 10 of this embodiment. It is a figure which shows the spectrum of the transmittance
- FIG. It is a figure which shows the structure of the front-end
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an OCT apparatus 1 including an optical probe 10 according to the present embodiment.
- the OCT apparatus 1 includes an optical probe 10 and a measurement unit 30 and acquires an optical coherence tomographic image of the object 3.
- the optical probe 10 includes an optical fiber 11 that transmits light between a proximal end 11a and a distal end 11b, an optical connector 12 that is connected to the optical fiber 11 at the proximal end 11a, and a distal end 11b.
- a condensing optical system 13 and a deflection optical system 14 that are optically connected to the optical fiber 11, a cap 15 that embeds the condensing optical system 13 and the deflection optical system 14, and an optical fiber that surrounds the optical fiber 11. 11, and a support tube 16 and a jacket tube 17 extending along the line 11.
- the optical connector 12 is optically connected to an optical probe rotational movement mechanism 38 that is a part of the measurement unit 30.
- the optical fiber 11 has a cutoff wavelength shorter than 1.53 ⁇ m.
- the optical fiber 11, the condensing optical system 13, the deflecting optical system 14, and the cap 15 and the jacket tube 17 on the optical path coupled to the fundamental mode of the optical fiber 11 are ⁇ 2 dB in the wavelength band 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m. It has a light transmittance of ⁇ 0 dB.
- the optical fiber 11 has a length of 1 to 3 m and is made of quartz glass.
- the optical fiber 11 has a transmission loss of 2 dB or less, preferably 1 dB or less in the wavelength range of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m, has a cutoff wavelength of 1.53 ⁇ m or less, and operates in a single mode in the above wavelength range. .
- An optical fiber based on 657 is suitable.
- An optical fiber conforming to 654A or C has a transmission loss as low as 0.22 dB / km or less at a wavelength of 1.55 ⁇ m, typically has a pure silica glass core, a low nonlinear optical coefficient, a self-phase modulation, etc. This is particularly preferable because noise due to the nonlinear optical effect can be reduced.
- a graded index (GRIN) lens as a condensing optical system 13 is fused and connected to the distal end 11 b of the optical fiber 11. Furthermore, a tilted end surface is formed at the tip of the GRIN lens, and this tilted end surface functions as a deflection optical system 14 (mirror) by reflecting light. As light passes through the condensing optical system 13 and the deflecting optical system 14, the light exits while converging in the radial direction.
- GRIN graded index
- the GRIN lens (the condensing optical system 13 and the deflecting optical system 14) is made of quartz glass or borosilicate glass, and has a transmission loss of 2 dB or less in the wavelength range of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m.
- the mirror has a structure in which a flat reflecting surface inclined by 35 to 44 degrees with respect to the axis of the GRIN lens is formed on a cylindrical glass. Although this flat reflecting surface can reflect light as it is, it is preferable to increase the reflectance at a wavelength of 1.6 to 1.8 ⁇ m by further depositing aluminum or gold on the reflecting surface.
- the cap 15 is made of urethane acrylate resin or epoxy resin, and has a transmission loss of 2 dB or less in a wavelength range of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m. As will be described later, the cap 15 has a refractive index substantially equal to that of the condensing optical system 13, and reduces reflection on the light exit surface of the GRIN lens by being in close contact with the condensing optical system 13, thereby reducing noise in OCT measurement. It has the function to do.
- the cap 15 mechanically protects the condensing optical system 13 and the deflecting optical system 14 and also has a function of confining air so as to be in contact with the mirror interface of the deflecting optical system 14 and realizing a mirror by total reflection. Have.
- the optical fiber 11 is accommodated in the lumen of the support tube 16.
- the support tube 16 is fixed to the tip of the optical fiber 11 and the optical connector 12.
- the support tube 16 is also rotated together with the optical connector 12, and the rotational torque is transmitted to the optical fiber 11, and the optical fiber 11, the condensing optical system 13, the deflecting optical system 14, the cap 15 and the support.
- the tube 16 rotates as a unit. Thereby, compared with the case where only the optical fiber 11 is rotated, the torque loaded on the optical fiber 11 is reduced, and the breakage of the optical fiber 11 due to the torque can be prevented.
- the support tube 16 has a thickness of 0.15 mm or more and a Young's modulus of 100 to 300 GPa, which is equivalent to stainless steel.
- the support tube 16 does not necessarily have to be connected in the circumferential direction, and may have a structure in which about 5 to 20 wires are twisted to adjust flexibility. Such a support tube is disclosed in Patent Document 2.
- the optical fiber 11, the condensing optical system 13, the deflecting optical system 14, the cap 15 and the support tube 16 are accommodated in the inner cavity of the jacket tube 17, and can be rotated therein. Thereby, it is prevented that the rotating part contacts the target object 3 and the target object 3 is damaged.
- the illumination light is emitted from the deflection optical system 14, passes through the cap 15 and the jacket tube 17, and is irradiated onto the object 3.
- the jacket tube 17 is made of polyamide (nylon, polyether block amide), fluororesin (FEP, PFA, PTFE), polyester (PET), polyolefin (polyethylene, polypropylene), and has a thickness of 30 to 100 ⁇ m.
- the transparency is such that the transmission loss at a wavelength of 1.6 to 1.8 ⁇ m is 2 dB or less.
- the spatial resolution is usually 30 ⁇ m or less, and the reflection of the inner surface and the outer surface of the jacket tube 17 is detected and used for calibration such as dispersion compensation. Therefore, the thickness of the jacket tube 17 is OCT. Thicker than the spatial resolution of the measurement is desirable.
- the inner cavity of the jacket tube 17 is filled with gas.
- gas air, nitrogen, carbon dioxide and the like are preferable because they are inert and easily available.
- the measuring unit 30 detects a light source 31 that generates light, a light branching unit 32 that bifurcates the light emitted from the light source 31 and outputs it as illumination light and reference light, and light that has arrived from the light branching unit 32. Detected by the photodetector 33, the optical terminal 34 that outputs the reference light that has arrived from the optical branching unit 32, the reflecting mirror 35 that reflects the reference light output from the optical terminal 34 to the optical terminal 34, and the photodetector 33
- the analyzing unit 36 that analyzes the spectrum of the emitted light, the output port 37 that outputs the result of the analysis by the analyzing unit 36, and the optical probe rotational movement mechanism 38 that couples the illumination light that has arrived from the optical branching unit 32 to the optical probe 10. And comprising.
- the light output from the light source 31 in the measuring unit 30 is branched into two by the light branching unit 32 and output as illumination light and reference light.
- the illumination light output from the optical branching unit 32 is incident on the proximal end 11a of the optical fiber 11 through the optical probe rotational movement mechanism 38 and the optical connector 12, guided by the optical fiber 11, and emitted from the distal end 11b. Then, the object 3 is irradiated through the condensing optical system 13, the deflection optical system 14, and the cap 15.
- Backscattered light generated in response to irradiation of the illumination light to the object 3 is incident on the distal end 11b of the optical fiber 11 through the cap 15, the deflection optical system 14, and the condensing optical system 13, and the optical fiber 11 , Is emitted from the proximal end 11a, and is coupled to the photodetector 33 via the optical connector 12, the optical probe rotating / moving mechanism 38, and the optical branching section 32.
- the light source 31 in the measurement unit 30, the light source 31 generates broadband light whose spectrum continuously spreads over a wavelength range of 1.6 ⁇ m to 1.8 ⁇ m.
- the lipid lesion has an absorption peak at a wavelength of 1.70 to 1.75 ⁇ m, which is different from normal blood vessels in this respect. Since lard, which is a pure lipid, also has a similar absorption peak, it can be said that this absorption peak is due to lipid. Therefore, by extracting a spectral component having an absorption peak at 1.70 to 1.75 ⁇ m, lipid distribution information can be analyzed based on the spectral component.
- the spectrum of the interference light is affected by absorption by the lipid, and shows a large attenuation at wavelengths of 1.70 to 1.75 ⁇ m compared to the adjacent wavelength band. That is, the spectrum of the interference light is a light attenuation spectrum.
- the tomographic analysis of the object 3 is performed by selecting a wavelength band that is less affected by substance absorption and performing Fourier analysis of the spectrum. Structural information is obtained. By analyzing the tomographic structure information and the lipid absorption information together, it is possible to calculate a tomographic image displaying lipid distribution.
- the refractive indexes are not necessarily equal, Light is reflected and scattered at the interface between the two. It is desirable that such reflected light and scattered light generated at the interface of the optical probe 10 be reflected light having a strength that does not saturate the photodetector 33. Since the reflectance in the range of ⁇ 100 to ⁇ 50 dB can be typically measured in the OCT measurement, the reflectance of ⁇ 50 dB or more can saturate the photodetector 33.
- the reflectance generated at the interface with the gas in the optical probe 10 can usually reach -50 dB or more. Therefore, if the mirror of the deflecting optical system 14 is tilted by 45 degrees with respect to the axis of the optical fiber, it is deflected. The light enters perpendicularly to the interface between the cap 15 and the jacket tube 17, and the light reflected backward at the interface can reach the photodetector 33 and cause saturation. In order to prevent this, the inclination of the mirror of the deflection optical system 14 is set to 44 degrees or less.
- the angle of the mirror is defined as the angle formed with respect to the propagation axis of the optical fiber. If the mirror angle is ⁇ , the deflection angle by the deflection optical system is 2 ⁇ .
- the light when observing the deep part of a luminal object such as a blood vessel, the light is incident in a direction perpendicular to the surface of the object, so that the light propagation distance is shortened and the light from the object is irradiated.
- the attenuation becomes smaller and the deeper part can be observed. Since the attenuation coefficient of light in a living tissue such as a blood vessel is about 10 [1 / mm] and the observation depth is about 1 mm, if the propagation distance is increased by 2.3%, an increase in light attenuation that cannot be ignored is 1 dB. Arise. Therefore, it is desirable to suppress the increase in distance based on the propagation distance in the case of normal incidence within 2.3%, and for this purpose, the mirror angle is desirably 39 degrees or more.
- the cap 15 also has a function of preventing saturation due to reflected light.
- FIG. 3 in the case of the comparative example without the cap 15, since the side surface of the GRIN lens which is the deflection optical system 14 is in contact with the gas, strong reflected light is generated on the side surface. The reflected light returns to the GRIN lens again, is reflected by the mirror, is coupled to the optical fiber 11, reaches the photodetector 33, and saturates the photodetector.
- FIG. 4 in the present embodiment having the cap 15, reflection at the side surface of the GRIN lens that is the deflection optical system 14 (the interface between the GRIN lens and the cap 15) is suppressed to a low level. The light reflected at the interface with the gas propagates in the cap 15 but does not return to the GRIN lens, so that the photodetector 33 is not saturated.
- the radius a of the GRIN lens, the wall thickness b on one side of the cap 15, the inclined end surface of the GRIN lens in order that the light reflected at the interface of the cap 15 does not return to the GRIN lens, the radius a of the GRIN lens, the wall thickness b on one side of the cap 15, the inclined end surface of the GRIN lens.
- the inclination [theta] of the (mirror) satisfies the following expression (3).
- the lens radius a 65 ⁇ m
- FIG. 6 Another preferred form is shown in FIG. As shown in FIG. 6, it is assumed that the optical fiber 11 is a single mode fiber and has a one-sided angle ⁇ of the emission angle spread.
- the GRIN lens has a refractive index distribution in which the refractive index n at a position where the distance from the central axis is x is given by the following equations (4) and (5).
- n 0 is the refractive index on the central axis of the GRIN lens
- n 1 is the refractive index at the outer edge (periphery) of the GRIN lens
- a is the radius of the GRIN lens.
- the length L of the GRIN lens is substantially equal to the following formula (6).
- the outgoing beam from the core of the optical fiber 11 is substantially parallel light, and the spatial resolution defined by the beam diameter is substantially constant regardless of the observation distance.
- the optical probe is used for an application limited to use in a specific observation distance range, it is more preferable to finely adjust the lens length so that the beam is most condensed in the observation distance range. In the following discussion, the effect is negligible and can be ignored.
- the light emitted from the core of the optical fiber 11 propagates through the GRIN lens to become substantially parallel light, and forms a beam with a radius w at the tip of the GRIN lens (condensing optical system 13 out of them).
- the radius w of the beam satisfies the following formula (7).
- This beam is reflected by the mirror of the deflecting optical system and exits through the cap having a thickness b, but strong reflected light is generated at the interface with the gas on the side surface of the cap (or the side surface of the GRIN lens when there is no cap).
- the distance w ′ is derived by the following formula (8).
- a lubricant such as silicone oil is applied to the side surface of the support tube 16, the side surface of the cap 15, and the inner surface of the jacket tube 17.
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Abstract
Description
本発明は、光干渉断層撮像(Optical Coherence Tomography:OCT)の手法を用いて測定するために使用される光プローブ及びその方法を用いる光学的測定方法に関するものである。 The present invention relates to an optical probe used for measurement using an optical coherence tomography (OCT) technique and an optical measurement method using the method.
血管などの管腔形状の対象物の内腔の断層構造を測定する手法として光干渉断層撮像(OCT)が知られており、また、このOCT測定のために対象物の内腔に挿入されて使用される光プローブも知られている(特許文献1参照)。OCT測定は、シングルモード光ファイバの先端(遠位端)に接続されたグレーデッドインデックス光ファイバをレンズとして機能させて、ワーキングディスタンスが1mmより長く、スポットサイズが100μmより小さくなるように構成することで、1mmより大きな内半径を持つ対象物を100μmより細かい空間分解能で光学的に測定することができる。 Optical coherence tomography (OCT) is known as a technique for measuring the tomographic structure of the lumen of a luminal object such as a blood vessel, and is inserted into the lumen of the object for this OCT measurement. An optical probe to be used is also known (see Patent Document 1). For OCT measurement, a graded index optical fiber connected to the tip (distal end) of a single-mode optical fiber is made to function as a lens so that the working distance is longer than 1 mm and the spot size is smaller than 100 μm. Thus, an object having an inner radius larger than 1 mm can be optically measured with a spatial resolution finer than 100 μm.
OCT測定は、血管内の病変を診断して治療方法を選択する際に用いられる。病変をOCT測定すると、病変の断層画像が得られる。断層画像では、病変の内部において光を強く散乱する部位は明るく、光を弱くしか散乱しない部位は暗い階調で、単色の画像で表示される。この画像の明暗の分布のパタンは病変によって異なるので、画像の明暗パタンから病変の種類を或る程度推定できることが知られている(非特許文献1参照)。 OCT measurement is used when diagnosing a lesion in a blood vessel and selecting a treatment method. When the lesion is subjected to OCT measurement, a tomographic image of the lesion is obtained. In the tomographic image, a site that strongly scatters light within the lesion is bright, and a site that scatters light only weakly is displayed in a single tone with a dark gradation. Since the pattern of the light / dark distribution of this image varies depending on the lesion, it is known that the type of lesion can be estimated to some extent from the light / dark pattern of the image (see Non-Patent Document 1).
また、従来の光プローブを用いたOCT装置では、病変の種類の識別が困難である場合があり、例えば脂質病変(lipid-rich plaque)と石灰化病変(fibrocalcificplaque)との識別が困難である。 Further, in the OCT apparatus using the conventional optical probe, it is sometimes difficult to identify the type of lesion, for example, it is difficult to distinguish between a lipid-rich plaque and a calcified lesion (fibrocalcificplaque).
非特許文献1にも記載されているように、脂質病変は暗い階調と明瞭でない輪郭を特徴とし、石灰化病変は暗い階調と明瞭な輪郭を特徴とする。しかし、階調の明暗は相対的なものであるので、個体差や測定条件などによるばらつきが加わると、判断が難しい。また、輪郭の明瞭さについても、実際の病変は様々な形のパタンがあるので、これも判断が難しい場合が多い。 As described in Non-Patent Document 1, lipid lesions are characterized by dark gradations and unclear outlines, and calcified lesions are characterized by dark gradations and clear outlines. However, since the gradation of the gradation is relative, it is difficult to make a judgment if there are variations due to individual differences or measurement conditions. Also, regarding the clarity of the outline, since there are various patterns of actual lesions, it is often difficult to judge this.
上記問題点を解消する方法として、波長1.6μm~1.8μmの光と、この波長において動作するように設計された光プローブとを用いて、OCT測定を行い、スペクトルを分析して脂質の分布情報を画像情報として取得する方法が知られている(特許文献3参照)。 As a method of solving the above problems, OCT measurement is performed using light having a wavelength of 1.6 μm to 1.8 μm and an optical probe designed to operate at this wavelength, and the spectrum is analyzed to analyze the lipid. A method of acquiring distribution information as image information is known (see Patent Document 3).
しかし、特許文献3に記載されている従来技術では、水、デキストラン水溶液、シリコーンオイルなどの緩衝流体をジャケットチューブ内に充填する際に空気が混入しないよう細心の注意が必要であった。気泡が混入してしまうと、この気泡が光を散乱してOCT測定の雑音となる。
However, in the prior art described in
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、血管内の脂質の分布を低雑音で測定することができる光学的測定方法、および、そのような方法に用いるのに適した光プローブを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an optical measurement method capable of measuring lipid distribution in blood vessels with low noise, and suitable for use in such a method. An object is to provide an optical probe.
本発明の一形態に係る光学的測定方法は、近位端と遠位端との間で光を伝送する光ファイバと、前記近位端において前記光ファイバと接続されている光コネクタと、前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を集光する集光光学系と、前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を偏向する偏向光学系と、前記偏向光学系を包囲する肉厚bのキャップと、前記光ファイバを包囲して前記光ファイバに沿って延び、前記光ファイバ,前記光コネクタ,前記集光光学系、前記偏向光学系および前記キャップに対して回転自在であり、内部に気体が充填されているジャケットチューブと、を含み、光ファイバは片側角φで光を出射し、集光光学系は中心の屈折率がn0、周縁の屈折率がn1を持つグレーデッドインデックスレンズであり、屈折率差がΔ=√(n0
2-n1
2)であり、前記偏向光学系は半径aを有し、前記光ファイバの伝搬軸に対して2θの角度に光を偏向し、前記キャップは肉厚bを有し、θ≧39度かつ下記の数式(1)
また、前記光源は波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて光を発生させ、前記光検出器は前記波長帯域において前記干渉光を検出し、前記分析部は前記波長帯域において光減衰スペクトルを分析して当該分析結果を画像情報として取得する態様とすることができる。 The light source generates light in a wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm, the photodetector detects the interference light in the wavelength band, and the analysis unit analyzes a light attenuation spectrum in the wavelength band. Thus, the analysis result can be obtained as image information.
また、前記光ファイバが1.53μmより短いカットオフ波長を有し、前記光ファイバ、前記集光光学系、前記偏向光学系、ならびに、前記光ファイバの基底モードに結合する光路上にある前記キャップおよび前記ジャケットチューブが波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて-2dB~0dBの光透過率を有し、前記光ファイバ、前記集光光学系および前記偏向光学系のそれぞれが、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、前記キャップがウレタンアクリレートまたはエポキシ樹脂で構成され、前記ジャケットチューブが、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル、またはポリオレフィンで構成される態様とすることができる。 The optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 μm, and the optical fiber, the condensing optical system, the deflection optical system, and the cap on an optical path coupled to a fundamental mode of the optical fiber And the jacket tube has a light transmittance of −2 dB to 0 dB in a wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm, and each of the optical fiber, the condensing optical system, and the deflecting optical system is made of quartz glass or borosilicate It is made of glass, the cap is made of urethane acrylate or epoxy resin, and the jacket tube is made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
前記分析部により、前記後方反射光のスペクトルのうち波長範囲1.70~1.75μmに吸収ピークを持つスペクトル成分を抽出し、前記スペクトル成分に基づいて脂質の分布情報を分析して当該分析結果を画像情報として取得する態様とすることができる。 The analysis unit extracts a spectrum component having an absorption peak in a wavelength range of 1.70 to 1.75 μm from the spectrum of the back reflected light, analyzes lipid distribution information based on the spectrum component, and analyzes the analysis result. Can be obtained as image information.
本発明の一形態に係る光プローブは、近位端と遠位端との間で光を伝送する光ファイバと、前記近位端において前記光ファイバと接続されている光コネクタと、前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を集光する集光光学系と、前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を偏向する偏向光学系と、前記偏向光学系を包囲する肉厚bのキャップと、前記光ファイバを包囲して前記光ファイバに沿って延び、前記光ファイバ,前記光コネクタ,前記集光光学系、前記偏向光学系および前記キャップに対して回転自在であり、内部に気体が充填されたジャケットチューブと、を備え、前記光ファイバは片側角φで光を出射し、集光光学系は中心の屈折率がn0、周縁の屈折率がn1を持つグレーデッドインデックスレンズであり、屈折率差がΔ=√(n0
2-n1
2)であり、前記偏向光学系は半径aを有し、前記光ファイバの伝搬軸に対して2θの角度に光を偏向し、前記キャップは肉厚bを有し、θ≧39度かつ下記の数式(2)
ここで、波長1.6μm~1.8μmの波長範囲にわたる光を照明光および参照光に2分岐し、前記照明光を対象物に照射し、前記対象物への前記照明光の照射に応じて生じた後方散乱光と前記参照光とを干渉させて光検出器によって検出し、前記光検出器によって検出された光のスペクトルを分析部によって分析して前記対象物の内部における物質の分布情報を画像情報として取得する光学測定の際に、前記照明光および前記後方散乱光を伝送する光プローブであって、前記光ファイバが1.53μmより短いカットオフ波長を有し、前記光ファイバ,前記集光光学系,前記偏向光学系,ならびに,前記光ファイバの基底モードに結合する光路上にある前記キャップおよび前記ジャケットチューブが波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて-2dB~0dBの光透過率を有し、前記光ファイバ、前記集光光学系および前記偏向光学系のそれぞれが、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、前記キャップがウレタンアクリレートまたはエポキシ樹脂で構成され、前記ジャケットチューブが、ポリアミド,フッ素樹脂,ポリエステル,またはポリオレフィンで構成される態様とすることができる。 Here, light over a wavelength range of 1.6 μm to 1.8 μm is branched into illumination light and reference light, the object is irradiated with the illumination light, and the object is irradiated with the illumination light. The generated backscattered light and the reference light are caused to interfere with each other and detected by a photodetector, and the spectrum of the light detected by the photodetector is analyzed by an analysis unit to obtain distribution information of the substance inside the object. An optical probe for transmitting the illumination light and the backscattered light during optical measurement acquired as image information, wherein the optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 μm, and An optical optical system, the deflection optical system, and the cap and the jacket tube on the optical path coupled to the fundamental mode of the optical fiber are in a wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm. -2 dB to 0 dB, each of the optical fiber, the condensing optical system and the deflecting optical system is made of quartz glass or borosilicate glass, and the cap is made of urethane acrylate or epoxy resin The jacket tube may be made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
本発明の一形態に係る光学測定装置は、前記光分岐部から出力された照明光を前記光ファイバの前記近位端に入射させ前記遠位端から出射させて対象物に照射し、その照射に伴い前記対象物で生じた後方反射光を前記光ファイバの前記遠位端に入射させ前記近位端から出射させて前記光検出器に導くとともに、前記光分岐部から出力された参照光をも前記光検出器に導いて、前記後方反射光と前記参照光とによる干渉光を前記光検出器により検出し、前記分析部により前記後方反射光のスペクトルを分析して前記対象物の内部における物質の分布情報を画像情報として取得する。 An optical measurement apparatus according to an aspect of the present invention is configured to irradiate an object with illumination light output from the optical branching unit incident on the proximal end of the optical fiber, exiting from the distal end, and irradiating the object. The back reflected light generated by the object is incident on the distal end of the optical fiber, is emitted from the proximal end, is guided to the photodetector, and the reference light output from the optical branching unit is Is also guided to the light detector, the interference light caused by the back reflected light and the reference light is detected by the light detector, the spectrum of the back reflected light is analyzed by the analysis unit, and the inside of the object is detected. Material distribution information is acquired as image information.
本発明によれば、血管内の脂質の分布を測定する際の雑音を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce noise when measuring the distribution of lipids in blood vessels.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
図1は、本実施形態の光プローブ10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10および測定部30を備え、対象物3の光干渉断層画像を取得する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an OCT apparatus 1 including an
光プローブ10は、近位端11aと遠位端11bとの間で光を伝送する光ファイバ11と、近位端11aにおいて光ファイバ11と接続されている光コネクタ12と、遠位端11bにおいて光ファイバ11と光学的に接続されている集光光学系13および偏向光学系14と、集光光学系13および偏向光学系14を包埋するキャップ15と、光ファイバ11を包囲して光ファイバ11に沿って延びるサポートチューブ16およびジャケットチューブ17と、を備える。光コネクタ12は測定部30の一部である光プローブ回転移動機構38に光学的に接続される。光ファイバ11は1.53μmより短いカットオフ波長を有する。光ファイバ11,集光光学系13,偏向光学系14,ならびに,光ファイバ11の基底モードに結合する光路上にあるキャップ15およびジャケットチューブ17は、波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて-2dB~0dBの光透過率を有する。
The
光ファイバ11は、1~3mの長さを有し、石英ガラスで構成される。光ファイバ11は、波長範囲1.6μm~1.8μmにおいて2dB以下、好ましくは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としては、ITU-TG.652,G.654、G.657に準拠した光ファイバが好適である。特にITU-TG.654AまたはCに準拠した光ファイバは、波長1.55μmにおいて伝送損失が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。
The
光ファイバ11の遠位端11bには、集光光学系13としてのグレーデッドインデックス(GRIN)レンズが融着接続されている。さらに、GRINレンズの先端は傾斜端面が形成されており、この傾斜端面が光を反射させることで偏向光学系14(ミラー)として機能する。集光光学系13と偏向光学系14を光が経由することにより、光が径方向に収束しながら出射する。
A graded index (GRIN) lens as a condensing
GRINレンズ(集光光学系13および偏向光学系14)は、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、波長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、GRINレンズの軸に対して35~44度傾いた平坦な反射面を形成した構造をとる。この平坦な反射面はそのままでも光を反射させることができるが、さらに反射面にアルミニウムまたは金を蒸着することで、波長1.6~1.8μmにおける反射率を高めることが好適である。
The GRIN lens (the condensing
キャップ15は、ウレタンアクリレート樹脂またはエポキシ樹脂で構成され、波長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。後述するように、キャップ15は、集光光学系13と屈折率が略等しく、集光光学系13と密着することによりGRINレンズの光出射面での反射を低減し、OCT測定における雑音を低減する機能を有する。また、キャップ15は、集光光学系13および偏向光学系14を機械的に保護するとともに、偏向光学系14のミラーの界面に接するように空気を閉じ込め、全反射によるミラーを実現する機能をも有する。
The
光ファイバ11はサポートチューブ16の内腔に収納されている。サポートチューブ16は、光ファイバ11の先端部および光コネクタ12に固定されている。その結果、光コネクタ12を回転させると、それと共にサポートチューブ16も回転し、さらに回転トルクが光ファイバ11に伝達され、光ファイバ11、集光光学系13、偏向光学系14、キャップ15およびサポートチューブ16が一体となって回転する。それにより、光ファイバ11だけを回転させた場合に比べて、光ファイバ11に負荷されるトルクが低減され、トルクによる光ファイバ11の破断を防ぐことができる。
The
サポートチューブ16は、0.15mm以上の厚さを持つと共に、ステンレスと同等程度の100~300GPaのヤング率を持つことが望ましい。サポートチューブ16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、それによって柔軟性を調整しても良い。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。
It is desirable that the
光ファイバ11、集光光学系13、偏向光学系14、キャップ15およびサポートチューブ16は、ジャケットチューブ17の内腔に収納され、その中で回転することができる。それにより、回転する部分が対象物3に接触して対象物3が破損することが防止される。照明光は偏向光学系14から出射され、キャップ15およびジャケットチューブ17を透過して、対象物3へ照射される。
The
ジャケットチューブ17は、ポリアミド(ナイロン、ポリエーテルブロックアミド)、フッ素樹脂(FEP、PFA、PTFE)、ポリエステル(PET)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン)で構成され、30~100μmの厚さを有し、波長1.6~1.8μmにおける透過損失が2dB以下となる透明度を有する。OCT測定では、空間分解能は通常は30μm以下であり、ジャケットチューブ17の内面および外面の反射を区別して検出し、これを分散補償などの校正のために用いるので、ジャケットチューブ17の厚さはOCT測定の空間分解能よりも厚いことが望ましい。
The
ジャケットチューブ17の内腔は気体が充填される。気体としては、空気、窒素、二酸化炭素等が、不活性であり入手が容易であることから好ましい。
The inner cavity of the
測定部30は、光を発生させる光源31と、光源31から発せられた光を2分岐して照明光および参照光として出力する光分岐部32と、光分岐部32から到達した光を検出する光検出器33と、光分岐部32から到達した参照光を出力する光端末34と、光端末34から出力された参照光を光端末34へ反射させる反射鏡35と、光検出器33により検出された光のスペクトルを分析する分析部36と、分析部36による分析の結果を出力する出力ポート37と、光分岐部32から到達した照明光を光プローブ10に結合する光プローブ回転移動機構38と、を備える。
The measuring
測定部30において光源31から出力された光は、光分岐部32により2分岐され照明光および参照光として出力される。光分岐部32から出力された照明光は、光プローブ回転移動機構38および光コネクタ12を経て光ファイバ11の近位端11aに入射され、光ファイバ11により導光されて遠位端11bから出射されて、集光光学系13、偏向光学系14およびキャップ15を経て対象物3に照射される。その対象物3への照明光の照射に応じて生じた後方散乱光は、キャップ15,偏向光学系14および集光光学系13を経て光ファイバ11の遠位端11bに入射され、光ファイバ11により導光されて近位端11aから出射されて、光コネクタ12、光プローブ回転移動機構38および光分岐部32を経て光検出器33に結合される。
The light output from the
光分岐部32から出力された参照光は、光端末34から出射されて反射鏡35で反射され、光端末34および光分岐部32を経て光検出器33に結合される。対象物3からの後方反射光と参照光とは光検出器33において干渉し、この干渉光が光検出器33により検出される。干渉光のスペクトルは分析部36に入力される。分析部36において、干渉光のスペクトルの解析が行われ、対象物3の内部の各点における後方散乱効率の分布が計算される。その計算結果(分布情報)に基づいて対象物3の断層画像が計算され、画像信号として出力ポート37から出力される。すなわち、分析部36により、スペクトルが分析されて、分析結果を画像情報として取得される。
The reference light output from the optical branching
本実施形態の光学的測定方法においては、測定部30において、光源31は、波長1.6μm~1.8μmの波長範囲にわたってスペクトルが連続的に広がった広帯域の光を発生させる。この波長範囲では、図2に示すように、脂質病変は、波長1.70~1.75μmに吸収ピークを持っており、この点で正常血管と異なる。純粋な脂質であるラードも同様の吸収ピークを持つことから、この吸収ピークは脂質による寄与であるといえる。したがって、1.70~1.75μm に吸収ピークを持つスペクトル成分を抽出することで、当該スペクトル成分に基づいて脂質の分布情報を分析することができる。また、脂質を含む対象物3を測定すると、干渉光のスペクトルは、脂質による吸収の影響を受け、波長1.70~1.75μmにおいて隣接波長帯に比べて大きな減衰を示す。すなわち干渉光のスペクトルは、光減衰スペクトルとなる。
In the optical measurement method of the present embodiment, in the
さらに、干渉光のスペクトルは対象物3の断層構造の情報をも有していることから、物質の吸収の影響が少ない波長帯域を選択してスペクトルをフーリエ解析することにより、対象物3の断層構造の情報が得られる。断層構造情報と脂質吸収情報とを合わせて解析することで、脂質を分布表示した断層画像を計算することができる。
Furthermore, since the spectrum of the interference light also has information on the tomographic structure of the
この計算は、脂質自体の吸収および脂質の分布の双方がスペクトルに影響することから、1つのスペクトルに対応する脂質の分布は複数あり得る。しかし、非特許文献1に記載されているように脂質は正常血管に比べて散乱強度が低い特徴を有することなどが知られているので、この既知の情報に最も整合するような解を選択することにより、脂質の分布を求めることができる。 In this calculation, since both the absorption of the lipid itself and the lipid distribution affect the spectrum, there can be a plurality of lipid distributions corresponding to one spectrum. However, as described in Non-Patent Document 1, it is known that lipids have a characteristic that the scattering intensity is lower than that of normal blood vessels. Therefore, a solution that best matches this known information is selected. Thus, the lipid distribution can be determined.
光ファイバ11、集光光学系13、偏向光学系14、キャップ15、ジャケットチューブ17、およびその内腔に充填されている気体は、全てが同じ物質ではないので、屈折率が必ずしも等しくなく、相互の間の界面で光が反射および散乱する。このような光プローブ10の界面で生じる反射光および散乱光は、光検出器33を飽和させない強さの反射光が生じることが望ましい。OCT測定では典型的に-100~-50dBの範囲の反射率を測定することが可能であるため、-50dB以上の反射率は光検出器33を飽和させうる。
Since the
一方、光プローブ10において、特に気体との界面で生じる反射率は通常-50dB以上に達しうるので、偏向光学系14のミラーが光ファイバの軸に対して45度傾いていると、偏向された光はキャップ15およびジャケットチューブ17の界面に対して垂直に入射することになり、界面で後方に反射された光が光検出器33に到達して飽和を生じうる。これを防ぐため、偏向光学系14のミラーの傾きは44度以下に設定される。また、偏向光学系14のミラーの傾きが35度を下回ると、界面での反射率が増大してOCTの照明光が減衰して画質が低下するので、偏向光学系14のミラーの角度は35~44度に設定される。
On the other hand, the reflectance generated at the interface with the gas in the
なお、ミラーの角度は、光ファイバの伝搬軸に対して成す角度として定義される。また、ミラーの角度をθとすると、偏向光学系による偏向角は2θとなる。 Note that the angle of the mirror is defined as the angle formed with respect to the propagation axis of the optical fiber. If the mirror angle is θ, the deflection angle by the deflection optical system is 2θ.
さらに、血管などの管腔形状の対象物の深部を観察しようとする場合は、対象物の表面に垂直に近い方向に光を入射することで、光の伝搬距離が短くなって対象物による光の減衰が小さくなり、より深部を観察することができる。血管などの生体組織における光の減衰係数は約10[1/mm]であり、観察深さは約1mmであることから、伝搬距離が2.3%長くなると1dBの無視できない光減衰の増加が生じる。従って垂直入射の場合の伝搬距離を基準とする距離の増加は2.3%以内に抑えることが望ましく、そのためにはミラーの角度は39度以上とすることが望ましい。 In addition, when observing the deep part of a luminal object such as a blood vessel, the light is incident in a direction perpendicular to the surface of the object, so that the light propagation distance is shortened and the light from the object is irradiated. The attenuation becomes smaller and the deeper part can be observed. Since the attenuation coefficient of light in a living tissue such as a blood vessel is about 10 [1 / mm] and the observation depth is about 1 mm, if the propagation distance is increased by 2.3%, an increase in light attenuation that cannot be ignored is 1 dB. Arise. Therefore, it is desirable to suppress the increase in distance based on the propagation distance in the case of normal incidence within 2.3%, and for this purpose, the mirror angle is desirably 39 degrees or more.
また、キャップ15もまた、反射光による飽和を防ぐ機能を持つ。図3に示すように、キャップ15がない比較例の場合、偏向光学系14であるGRINレンズの側面は気体に接しているので、その側面において強い反射光が生じる。この反射光は、再びGRINレンズに戻り、ミラーで反射されて光ファイバ11に結合され、光検出器33に到達して光検出器を飽和させてしまう。一方、図4に示すように、キャップ15がある本実施形態の場合、偏向光学系14であるGRINレンズの側面(GRINレンズとキャップ15との界面)での反射は低く抑えられ、キャップ15と気体との界面で反射された光は、キャップ15内を伝搬するが、GRINレンズへは戻らないので、光検出器33を飽和させない。
The
より詳しくは、図5に示す構成図において、キャップ15の界面で反射した光がGRINレンズに戻らないためには、GRINレンズの半径a、キャップ15の片側の肉厚b、GRINレンズの傾斜端面(ミラー)の傾きθは、下式(3)を満たすことが、特に好ましい。このような構成としては、例えば、レンズ半径a=65μmとし、キャップ肉厚b=235μm(a/b=0.28)とし、GRINレンズの傾斜端面の中心軸からの傾きθを41度(cos2θ=0.28)よりも小さくすれば良い。
a/b<2cos(2θ) …(3)
More specifically, in the configuration diagram shown in FIG. 5, in order that the light reflected at the interface of the
a / b <2 cos (2θ) (3)
もう1つの好ましい形態を図6に示す。図6に示すように、光ファイバ11はシングルモードファイバであり出射角の拡がりの片側角φを有するとする。GRINレンズは、中心軸からの距離がxの位置における屈折率nが、以下の数式(4)、(5)で与えられる屈折率分布を有する。
ここで、n0はGRINレンズの中心軸上の屈折率、n1はGRINレンズの外縁(周縁)における屈折率、aはGRINレンズの半径である。また、GRINレンズの長さLは、以下の数式(6)に略等しい。
このとき、光ファイバ11のコアからの出射ビームは略平行光となり、ビーム径で規定される空間分解能が観察距離によらず略一定となるので好適である。ただし、特定の観察距離範囲での使用に限定される用途に光プローブを用いる場合は、その観察距離範囲においてビームが最も集光されるようにレンズ長を微調整することがさらに好適であるが、以下の議論においてはその影響は軽微であるので無視できる。
At this time, the outgoing beam from the core of the
光ファイバ11のコアから出射した光はGRINレンズを伝搬することで略平行光となりGRINレンズ(のうち集光光学系13)の先端において、半径wのビームを形成する。ビームの半径wは以下の数式(7)を満たす。
ミラーの角度をθとすると、GRINレンズの中心軸から出射して、キャップの側面(キャップが無い場合はGRINレンズの側面)で反射した光は、GRINレンズの先端において中心軸からw’の距離に戻ることになる。距離w’は以下の数式(8)により導かれる。
従って、w’≧wとなるようにキャップの厚さbおよび端面角度θを選択することにより、反射光による光検出器の飽和やOCT測定における雑音を抑制することができる。具体的には、以下の数式(9)を満たすことが好ましい。
典型的には、光ファイバ11の出射角がφ=0.1rad、GRINレンズの屈折率差がΔ=0.21であるので、端面角度θをθ=43度、a=65μmとし、bを139μmよりも厚くすることが好ましい。
Typically, since the emission angle of the
より好ましくは、サポートチューブ16の側面、キャップ15の側面、ジャケットチューブ17の内面には、シリコーンオイルなどの潤滑剤が塗布される。それにより、サポートチューブ16およびキャップ15が回転する際の摩擦が低減され、回転速度の変動が低く抑えられ、歪みのないOCT画像が得られる。
More preferably, a lubricant such as silicone oil is applied to the side surface of the
1…OCT装置、3…対象物、10…光プローブ、11…光ファイバ、11a…近位端、11b…遠位端、12…光コネクタ、13…集光光学系、14…偏向光学系、15…キャップ、16…サポートチューブ、17…ジャケットチューブ、30…測定部、31…光源、32…光分岐部、33…光検出器、34…光端末、35…反射鏡、36…分析部、37…出力ポート、38…光プローブ回転移動機構。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... OCT apparatus, 3 ... Object, 10 ... Optical probe, 11 ... Optical fiber, 11a ... Proximal end, 11b ... Distal end, 12 ... Optical connector, 13 ... Condensing optical system, 14 ... Deflection optical system, DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記近位端において前記光ファイバと接続されている光コネクタと、
前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を集光する集光光学系と、
前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を偏向する偏向光学系と、
前記偏向光学系を包囲する肉厚bのキャップと、
前記光ファイバを包囲して前記光ファイバに沿って延び、前記光ファイバ,前記光コネクタ,前記集光光学系、前記偏向光学系および前記キャップに対して回転自在であり、内部に気体が充填されているジャケットチューブと、を含み、
前記光ファイバは片側角φで光を出射し、
集光光学系は中心の屈折率がn0、周縁の屈折率がn1を持つグレーデッドインデックスレンズであり、屈折率差がΔ=√(n0 2-n1 2)であり、前記偏向光学系は半径aを有し、前記光ファイバの伝搬軸に対して2θの角度に光を偏向し、
前記キャップは肉厚bを有し、θ≧39度かつ下記の数式(1)
光源から発せられた光を光分岐部で2分岐して照明光および参照光として出力し、
前記照明光を前記光ファイバの前記近位端に入射させ前記遠位端から出射させて対象物に照射し、その照射に伴い前記対象物で生じた後方反射光を前記光ファイバの前記遠位端に入射させ前記近位端から出射させて光検出器に導くとともに、前記参照光をも前記光検出器に導いて、前記後方反射光と前記参照光とによる干渉光を前記光検出器により検出し、
前記干渉光を分析部により分析する光学的測定方法。 An optical fiber that transmits light between a proximal end and a distal end;
An optical connector connected to the optical fiber at the proximal end;
A condensing optical system that is connected to the optical fiber at the distal end and collects light emitted from the distal end of the optical fiber;
A deflection optical system connected to the optical fiber at the distal end and deflecting light emitted from the distal end of the optical fiber;
A cap of wall thickness b surrounding the deflection optical system;
The optical fiber surrounds the optical fiber, extends along the optical fiber, is rotatable with respect to the optical fiber, the optical connector, the condensing optical system, the deflection optical system, and the cap, and is filled with gas. A jacket tube, and
The optical fiber emits light at one side angle φ,
Condensing optical system is a refractive index of the center n 0, a graded index lens having a refractive index of the peripheral edge has a n 1, a refractive index difference Δ = √ (n 0 2 -n 1 2), the deflection The optical system has a radius a, deflects light at an angle of 2θ with respect to the propagation axis of the optical fiber,
The cap has a thickness b, θ ≧ 39 degrees, and the following mathematical formula (1)
The light emitted from the light source is branched into two at the light branching section and output as illumination light and reference light,
The illumination light is incident on the proximal end of the optical fiber and emitted from the distal end to irradiate the object, and back-reflected light generated by the object with the irradiation is reflected on the distal end of the optical fiber. The light is incident on the end, is emitted from the proximal end, is guided to the photodetector, and the reference light is also guided to the photodetector, and interference light caused by the backward reflected light and the reference light is caused by the photodetector. Detect
An optical measurement method for analyzing the interference light by an analysis unit.
前記光検出器は前記波長帯域において前記干渉光を検出し、
前記分析部は前記波長帯域において光減衰スペクトルを分析して当該分析結果を画像情報として取得することを特徴とする請求項1に記載の光学的測定方法。 The light source generates light in a wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm,
The photodetector detects the interference light in the wavelength band;
The optical measurement method according to claim 1, wherein the analysis unit analyzes a light attenuation spectrum in the wavelength band and acquires the analysis result as image information.
前記光ファイバ、前記集光光学系、前記偏向光学系、ならびに、前記光ファイバの基底モードに結合する光路上にある前記キャップおよび前記ジャケットチューブが波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて-2dB~0dBの光透過率を有し、
前記光ファイバ、前記集光光学系および前記偏向光学系のそれぞれが、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、
前記キャップがウレタンアクリレートまたはエポキシ樹脂で構成され、
前記ジャケットチューブが、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル、またはポリオレフィンで構成されることを特徴とする請求項1に記載の光学的測定方法。 The optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 μm;
The optical fiber, the condensing optical system, the deflecting optical system, and the cap and the jacket tube on the optical path coupled to the fundamental mode of the optical fiber are in the wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm from −2 dB to Having a light transmittance of 0 dB,
Each of the optical fiber, the condensing optical system and the deflection optical system is made of quartz glass or borosilicate glass,
The cap is made of urethane acrylate or epoxy resin,
The optical measurement method according to claim 1, wherein the jacket tube is made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
前記近位端において前記光ファイバと接続されている光コネクタと、
前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を集光する集光光学系と、
前記遠位端において前記光ファイバと接続され、前記光ファイバの前記遠位端から出射される光を偏向する偏向光学系と、
前記偏向光学系を包囲する肉厚bのキャップと、
前記光ファイバを包囲して前記光ファイバに沿って延び、前記光ファイバ,前記光コネクタ,前記集光光学系、前記偏向光学系および前記キャップに対して回転自在であり、内部に気体が充填されたジャケットチューブと、
を備え、
前記光ファイバは片側角φで光を出射し、
集光光学系は中心の屈折率がn0、周縁の屈折率がn1を持つグレーデッドインデックスレンズであり、屈折率差がΔ=√(n0 2-n1 2)であり、前記偏向光学系は半径aを有し、前記光ファイバの伝搬軸に対して2θの角度に光を偏向し、
前記キャップは肉厚bを有し、θ≧39度かつ下記の数式(2)
An optical connector connected to the optical fiber at the proximal end;
A condensing optical system that is connected to the optical fiber at the distal end and collects light emitted from the distal end of the optical fiber;
A deflection optical system connected to the optical fiber at the distal end and deflecting light emitted from the distal end of the optical fiber;
A cap of wall thickness b surrounding the deflection optical system;
The optical fiber surrounds the optical fiber, extends along the optical fiber, is rotatable with respect to the optical fiber, the optical connector, the condensing optical system, the deflection optical system, and the cap, and is filled with gas. Jacket tube,
With
The optical fiber emits light at one side angle φ,
Condensing optical system is a refractive index of the center n 0, a graded index lens having a refractive index of the peripheral edge has a n 1, a refractive index difference Δ = √ (n 0 2 -n 1 2), the deflection The optical system has a radius a, deflects light at an angle of 2θ with respect to the propagation axis of the optical fiber,
The cap has a thickness b, θ ≧ 39 degrees, and the following mathematical formula (2)
前記光ファイバが1.53μmより短いカットオフ波長を有し、
前記光ファイバ,前記集光光学系,前記偏向光学系,ならびに,前記光ファイバの基底モードに結合する光路上にある前記キャップおよび前記ジャケットチューブが波長帯域1.6μm~1.8μmにおいて-2dB~0dBの光透過率を有し、
前記光ファイバ,前記集光光学系および前記偏向光学系のそれぞれが、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラスで構成され、
前記キャップがウレタンアクリレートまたはエポキシ樹脂で構成され、
前記ジャケットチューブが、ポリアミド,フッ素樹脂,ポリエステル,またはポリオレフィンで構成されることを特徴とする請求項5に記載の光プローブ。 Backward generated in response to irradiation of the illumination light to the object by bifurcating light over a wavelength range of 1.6 μm to 1.8 μm into illumination light and reference light, irradiating the object with the illumination light The scattered light and the reference light are caused to interfere with each other and detected by a photodetector, the spectrum of the light detected by the photodetector is analyzed by an analysis unit, and the distribution information of the substance inside the object is used as image information. An optical probe for transmitting the illumination light and the backscattered light during an optical measurement to be acquired;
The optical fiber has a cutoff wavelength shorter than 1.53 μm;
The optical fiber, the condensing optical system, the deflecting optical system, and the cap and the jacket tube on the optical path coupled to the fundamental mode of the optical fiber are in the wavelength band of 1.6 μm to 1.8 μm from −2 dB to Having a light transmittance of 0 dB,
Each of the optical fiber, the condensing optical system and the deflection optical system is made of quartz glass or borosilicate glass,
The cap is made of urethane acrylate or epoxy resin,
The optical probe according to claim 5, wherein the jacket tube is made of polyamide, fluororesin, polyester, or polyolefin.
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