光ファイバ内視生体検査装置及び光ファイバ内視生体検査システム
【課題】 インライン構造を保持しつつ従来に比べて物理的に細くできる手段を講じ、カテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適し、しかも、出射光の広がり角度を大きくすることができる光ファイバ内視生体検査装置を提供する。
【解決手段】外装パイプ２は、軸の軸方向に並行な中空孔３を有する。光ファイバ４は中空孔３内に設置されている。光反射部材９は、中空孔３内に光ファイバ４の先端と間隔を空けて設けられている。光反射部材９は、光ファイバ４の先端と対向する部位に光反射面となる先端面７が形成されている。外装パイプ２は透光性の材料で形成され、中空孔３内から先端面７で反射した光を出射させ、生体組織で反射した当該光の戻り光を入射させる。
【解決手段】外装パイプ２は、軸の軸方向に並行な中空孔３を有する。光ファイバ４は中空孔３内に設置されている。光反射部材９は、中空孔３内に光ファイバ４の先端と間隔を空けて設けられている。光反射部材９は、光ファイバ４の先端と対向する部位に光反射面となる先端面７が形成されている。外装パイプ２は透光性の材料で形成され、中空孔３内から先端面７で反射した光を出射させ、生体組織で反射した当該光の戻り光を入射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の血管、尿管、リンパ管、腸管等を検査する光ファイバ内視生体検査装置及び光ファイバ内視生体検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ内視生体検査装置（Optical Fiber Endobioscopic Device:OFED）は血管、尿道管、リンパ管、腸管内等を直接光学的に観察し、これら生体の光反射による生体検査をするための装置として近年広く利用されつつある。
【０００３】
図１４、図１５は、いずれも従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１の先端部分の構造を示している。当該光ファイバ内視生体検査装置１０１は、外見上カーテルと同様の軸鞘形状を有していて、血管や尿管等にこのまま挿入される。図１４の例では、光ファイバ内視生体検査装置１０１は軸方向に並行な中空孔１１１を有する軸状部材である外装パイプ１１２を備えていて、この中空孔１１１内に光ファイバ１０２を挿通させている。中空孔１１１の終端は次のような封止構造となっている。即ち、外装パイプ１１２の先端部はその直径が光ファイバ１０２の挿通部分より大きく、封止部１１３で封止されているのである。窓１１４は光ファイバ１０２内を伝搬する光を透過するための窓であって光ファイバ内視生体検査装置１０１と外部とを隔絶している。図１５の例では、光ファイバ内視生体検査装置１０１は、軸方向に並行な中空孔１２１を有する軸状部材である封じ切りパイプ１２２を備えていて、この中空孔１２１の末端には末端保持チップ１２３が設けられ、中空孔１２１内に光ファイバ１０２を挿通させている。中空孔１２１の直径が軸方向に一様であるため、中空孔１２１内には光ファイバ１０２の抜けを防止する保持リング１２４が設けられている。窓１２５は光ファイバ１０２内を伝搬する光を透過するための窓であって光ファイバ内視生体検査装置１０１と外部とを隔絶している。
【０００４】
これらの光ファイバ内視生体検査装置１０１で利用されている光ファイバ１０２は、半球末端反射光ファイバ（Semispherical Endo-reflector optical fiber:SEROF）１０８と呼ばれ、光ファイバ１０２の先端に半球体１０７が形成され、この半球体１０７は半球分割平面１０３を有している（下記の特許文献参照）。この半球末端反射光ファイバ１０８は次のように製造される。すなわち、一本の光ファイバ１０２の先端を加熱溶融し、溶融ガラスの表面張力により球状体を形成する。そして、その冷却後、当該球状体を研削と研磨をすることにより半球体１０７を形成するものである。この半球体１０７は、光ファイバ１０２の光学延長線が研削・研磨中にその研削・研磨平面の中心に一致するように作製する。このような工程を経て半球末端反射光ファイバ１０８は製作される。その結果、光ファイバ１０２の基端側に繋がれた図示しない光源から発し、光ファイバ１０２を伝搬してきた光に対して、半球分割平面１０３はケラレのない反射面として働く。その場合の光の反射は、光ファイバ１０２の屈折率が高い場合には全反射となる。この半球分割平面１０３は最終的には光学研磨をして反射鏡として利用する。光ファイバ１０２の光学延長線は半球分割平面１０３に対してほぼ４５度の角度を保っている。その結果、光ファイバ１０２を伝搬してきた光は半球分割平面１０３でほぼ直角方向に反射されて出射光１０４となって検査対象に向かう。光ファイバ内視生体検査装置１０１は、血管等生体内に挿入されるので、当該出射光１０４は血管壁等の生体組織１０５に照射されそこで反射され、半球分割平面１０３、光ファイバ１０２を介して逆方向に伝搬する戻り光１０６となる。この戻り光１０６は生体組織１０５の表面の光学的性質を捉えており、これにより生体検査を行うことができる。すなわち、当該戻り光１０６を分光器にかけることにより生体検査を行うことができる。この生体検査に用いる光の波長帯域は、検査対象となる生体組織１０５が示す光学特性が顕在化する範囲を選ぶ。
【０００５】
外装パイプ１１２及び封じ切りパイプ１２２は、光ファイバ内視生体検査装置１０１の一部を構成する。従って、半球末端反射光ファイバ１０８は、当該光ファイバ内視生体検査装置１０１に対して方向構造が一致した構造、即ち、インライン構造化（In-Line Structured）することできる。このインライン構造により、例えば、アブレーションカテーテル用途のブレーダの回転に必要な回転駆動用のワイヤーを光ファイバ内視生体検査装置１０１に内装することにより、単体構造を有する多機能複合カテーテルを容易に実現することができる。
【特許文献１】特開平０７‐２７０６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１には、次のような不具合がある。
【０００７】
まず、半球体１０７は、光ファイバ１０２の素材である石英の溶融と表面張力でその直径が決まる。その直径は６００ミクロン程度となる。一方、半球体１０７から延びる光ファイバ１０２は長距離通信用途では１２５ミクロン程度、短距離用細線光ファイバでは８０ミクロン程度である。従って、半球体１０７にあわせて外装パイプ１１２又は封じ切りパイプ１２２を製作すると、インライン構造化されてはいてもその特徴を生かせず、光ファイバ内視生体検査装置１０１が太くなってしまう。そのため、カテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体となるべき光ファイバ内視生体検査装置１０１としては、細い血管、例えば脳内血管や冠動脈の先端部分の検査に使用できない。即ち、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１には太い血管や尿管のみにしか使用できないという適用範囲の制限の問題があった。
【０００８】
また、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１においては、光の出射面は半球体１０７の球面の一部であるため、半球体１０７は集光作用を有する凸レンズの働きをする。そのため、生体の微弱な発行を集光することは出来るが、光ファイバ内視生体検査装置１０１から出射される光は常に半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により生体組織１０５に集光照射されることになる。その結果、生体組織１０５が集光された光により損傷を受ける恐れがあるという問題がある。また、生体組織１０５の狭い領域部しか光の照射ができないため、生体組織１０５の当該狭い領域部の反射光のみを捉えて検査することとなり、生体組織１０５における病変検査の見落としが生じ易いという問題もある。これに対して、光ファイバ内視生体検査装置１０１から出射する光が血管内等の生体組織１０５上の広い範囲に照射する場合には、病変検査において病変部の見落としは少ない。即ち、光ファイバ内視生体検査装置１０１によっては照射角の広い出射光の得られるものの方が、病変探査が容易であって望ましい場合もある。一方、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１においては、照射角は半球体１０７の直径でほぼ決まってしまい、照射角の選択の余地はほとんどない。したがって、用途や検査対象によって照射角（あるいは集光角）を変更設定できる新たな光ファイバ内視生体検査装置が望まれる。
【０００９】
逆に、集光の必要性は特に細胞からの蛍光検出において求められる。即ち、光ファイバ内視生体検査装置１０１に近い生体組織の細胞が発する蛍光を観測する場合は、蛍光の光強度は弱いため、蛍光を発光する細胞から蛍光の多くを集める必要がある。しかし、このような場合には、半球体１０７が有する球面の集光角では不十分である。当該集光角は半球体１０７から光を出射する場合の集光角に等しいからである。細胞から蛍光の多くを集めるためには、半球体１０７で集光する角度より大きい角度で集光する必要がある。当該蛍光の放射角度が大きいからである。その結果、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１により細胞の蛍光を観測する場合、例えば蛍光薬剤を用いたがん細胞の発見による病理診断には、その集光角は半球体１０７の表面の曲率でほぼ決まってしまい、癌細胞の発見は困難である。従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１では、集光角の選択の余地はほとんどなく、これを細胞からの距離に合せて適正化することが出来ないからである。
【００１０】
本発明の目的は、インライン構造を保持しつつ、従来に比べて物理的に細い形状を有するカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適し、しかも、出射光の広がり角度あるいは集光角を自由に設定することができる光ファイバ内視生体検査装置及び光ファイバ内視生体検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題解決手段は具体的には以下に示すものである。即ち、
（１）軸状部材であって当該軸方向に平行な１以上の中空孔を有する軸状部材と、前記中空孔内に設置されている光ファイバと、当該中空孔内に当該光ファイバの先端と間隔をあけて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に光反射面が形成されている光反射部材と、を備えている光ファイバ内視生体検査装置である。
【００１２】
（２） （１）の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射部材は直径が前記光ファイバの外径と概略同じであるようにしてもよい。
【００１３】
（３） （１）の光ファイバ内視生体検査装置において、前記中空孔の直径は前記光ファイバが設置されている部分と前記光反射部材が設置されている部分とがほぼ同じであるようにしてもよい。
【００１４】
（４） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面の面方向と前記軸方向とは非直角・非並行をなしているようにしてもよい。
【００１５】
（５） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面は円錐面であるようにしてもよい。
【００１６】
（６） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面には表面凹凸格子が設けられているようにしてもよい。
【００１７】
（７） （４）から（５）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面は凸状の曲面であるようにしてもよい。
【００１８】
（８） （１）から（4）の何れかに記載の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光ファイバの先端部の端面は凸形状であるようにしてもよい。
【００１９】
（９） （１）から（4）の何れかに記載の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光ファイバの先端部に複数の面を有し、光ファイバの光軸を含む平面と当該光軸に垂直な平面において異なる焦点距離を有するようにしてもよい。
【００２０】
（１０） （１）から（９）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記軸状部材は少なくとも前記光ファイバを伝搬する光に対して前記光出射部が透光性の部材である、ようにしてもよい。
【００２１】
（１１） （１）から（１０）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記軸状部材は熱収縮チューブである、ようにしてもよい。
【００２２】
（１２）本発明の別の課題解決手段は、（１）に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、前記光ファイバが対向する光反射部材と反対側の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、前記光ファイバの基端側と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された光を分光する分光器と、を備えている光ファイバ内視生体検査システムである。
【００２３】
（１３） （１）の光ファイバ内視生体検査装置であって、前記軸状部材は２つの前記中空孔を有し、当該中空孔内にはそれぞれ１本の光ファイバが設置されていて、前記光ファイバの先端とは間隔を空けて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に前記光反射面が形成されている前記光反射部材がそれぞれ当該中空孔内に設けられているようにしてもよい。
【００２４】
（１４）本発明の更に別の課題解決手段は、（１３）に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、前記光ファイバの一方の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、前記光ファイバの他方の基端側から出射する光を分光する分光器と、を備えている光ファイバ内視生体検査システムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光ファイバの先端と所定の間隔をおいて対向する部位に光反射部材を中空孔内に配置している。当該光反射部材は光ファイバの外径と概略同じ程度のものとすると、従来のように光ファイバの先端部に半球体を形成する必要はなく、光反射部材の直径は半球体より小さなものとすることができるため、インライン構造の特徴を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置を従来に比べて細くできる。この物理的に細い構造により、この光ファイバ内視生体検査装置はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。また、当該光反射部材は光ファイバのクラッドの外径ではなく、中空孔の内径と同程度の直径のもので良い。この場合は、中空孔の直径は前記光ファイバの挿通されている部分と光反射部材が挿置されている部分とはほぼ同じであることを規範として、光ファイバの最大外径（外部がジャケットに覆われている場合はその最大径）と光反射部材を選ぶことができる。いずれにせよ、半球体を有する光ファイバを用いる前述の光ファイバ内視生体検査装置１０１よりも構造が簡単でかつ物理的に細い光ファイバ内視生体検査装置を実現できる。
【００２６】
さらに、光ファイバとは別部品となる光反射部材を用いることにより、構造と光学特性の自由度を増大させ、様々な変形を加えたバリエーションの構成を用いることで、様々な効果を得られる。
【００２７】
本発明によれば、前述のような半球体１０７の光反射部材を使用する必要がなく、インライン構造化の特徴を十分に生かすことができて光ファイバ内視生体検査装置を従来に比べて物理的に細くできる。そのため、この光ファイバ内視生体検査装置には第１の光ファイバに加えて、更に別の第２の中空孔内に第２の光ファイバをも具備させることができる（請求項１３、１４）。第１と第２の光ファイバにはそれぞれの先端と所定の間隔において対向する第１と第２の光反射部材をそれぞれ第１と第２の中空孔内に配置している。このような構造により、出射光と反射光あるいは検知光が伝搬する光ファイバを別々にすることができ、その結果、光源と分光器を直接に異なる光ファイバに結合させることができ、システムの構成を簡単にすることができる。また、このような２系統の光ファイバを用いることにより、２系統の分光分析を行うことができる。本発明による２系統の光ファイバを用いた生体検査装置であっても、なおその直径は従来の生体検査装置より細く、カテーテルの一部あるいはカテーテルの全体として使用するのに適したものとすることができる。
【００２８】
さらに、第１、第２の光ファイバとは別部品となる第１、第２の光反射部材を用いることにより、２系統の光ファイバを用いて得られる２系統の分光分析を行うことができることに加えて、構造と光学特性の自由度を増大させ、様々な変形を加えたバリエーションの構成を用いることで、様々な効果を得られる。
【００２９】
また、光ファイバの先端に半球体を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバからの出射光が光反射部材で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくすることができる。
【００３０】
一方、第１の光ファイバからの集光角を、検査対象となる細胞において光ファイバからの出射光が集光するようにすると、逆にその細胞からの発光の大部分を光ファイバに収束することができる。光ファイバにそのような集光作用を持たせるには、光反射部材に対面している光ファイバの端面が集光レンズの効果を有するように研削し研磨する方法により実現することもできる。このような光ファイバの端面の研削・研磨により所望の集光作用を持たせうる効果は、その先端に前述のような半球体１０７がないことにより実現できたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１は、本実施の形態の光ファイバ内視生体検査装置の要部の状態を示す破断図面であり、要部の斜視的に示す図である（ハッチング部はその破断した部位を示す）。図２は、同光ファイバ内視生体検査装置の部分拡大断面図である。
【００３３】
この光ファイバ内視生体検査装置１は、軸状部材である外装パイプ２を備えている。外装パイプ２は透光性の材料で形成されている。これは光ファイバ４からの出射光、生体組織での反射光を透過させるためである。外装パイプ２の軸芯部分には、その軸方向に並行な中空孔３が形成されている。中空孔３内には、光ファイバ４がその先端部５が外装パイプ２の先端部６の近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。この光ファイバ４は、コア１０とクラッド１１とから構成されている。更にまた光ファイバ４は外部ジャケット（図示せず）を有した状態で中空孔３に挿入される構造であっても良い。光ファイバ４の先端部５の端面１３は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。外装パイプ２の先端部６の中空孔３には、光ファイバ４の先端部５と一定間隔を空けて軸状の光反射部材９が設けられている。光反射部材９は中空孔３内に固定されている。光ファイバ４の先端部５と対向する部位にある光反射部材９の先端面７には、光反射面となる反射膜が形成されている。光反射部材９は、先端面７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは非直角・非並行の角度を成している。具体的には、当該角度は約４５度で、光ファイバ４を伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置１からほぼ直角の方向に出射して図示しない血管壁等を照射することとなる。
【００３４】
図３は、光ファイバ内視生体検査装置１を備えた光ファイバ内視生体検査システム２１の実施例を示す概略構成の説明図である。光ファイバ内視生体検査システム２１は、光ファイバ内視生体検査装置１を含んでいる。本実施例では、光ファイバ内視生体検査装置１がカテーテル全体を構成しているが、カテーテルの一部であっても良い。また、光ファイバ内視生体検査システム２１には、光ファイバ内視生体検査装置１の光ファイバ４の基端部１２（光ファイバ４の先端部５とは反対側の端部）から光を導入する。光ファイバ内視生体検査装置１はいわゆるカテーテルの外観形状を有している。光ファイバ内視生体検査装置１の外部での検査光は光ファイバ２４１ないし２４３を介して伝搬する方法を採用している。この検査光を発光する光源２２から出射された光は光ファイバ２４１を介してビームスプリッタ２５を経て光ファイバ２４２により光ファイバ４の基端部１２に導かれ、当該光ファイバ４内を伝搬する。そして、光ファイバ４の先端部５の端面１３から出射した光は光反射部材９の先端面７で反射し（図２参照）、外装パイプ２を透過して血管壁、尿管壁、リンパ管壁、腸管壁等の図示しない生体組織に照射される。この場合、先端面７で反射した光が外装パイプ２を透過するときの外装パイプ２の光の透過部位が光出射部となる。そして、生体組織で反射した戻り光は外装パイプ２を透過して光反射部材９の先端面７に至りそこで反射し、先端面７から光ファイバ４に入射する（図２参照）。この場合、生体組織からの戻り光が透過する外装パイプ２の光の透過部位が光入射部となる。そして、光ファイバ４を伝搬した戻り光は光ファイバ４の基端部１２から出射し、光ファイバ２４２を介してビームスプリッタ２５に至りそこで反射され、そののち分光器２７に入射する。よって、生体組織からの戻り光を分析して生体組織の検査を行うことができる。
【００３５】
ビームスプリッタ２５には反射と透過の能力を有するハーフミラーを用いることができる。更に、光源２２に直線偏波光を用いる場合には、ビームスプリッタ２５に偏光ビームスプリッタ（PBS：Polarizing Beam Splitter）を用いても良い。この場合、光ファイバ２４２と当該ビームスプリッタ２５の間に４５度ファラデー回転子を挿入し、かつ光ファイバ２４１，２４２，２４３に対して偏波保持ファイバを使用することにより、戻り光は光源２２に戻ることなく効率良く分光器２７に導くことができる。
【００３６】
光ファイバ４の基端部１２から入射し、光ファイバ４を伝搬し先端部１３から出射した光は、光ファイバ４の先端部５の端面１３で回折広がりを持って空間に出射される。この出射光は光ファイバ４の伝搬軸に対して先端面７で反射されて、例えば光ファイバ４の伝搬軸に対して先端面７の面方向が４５度であれば直角に曲げられ、かつその出射光の広がり角は先端面７の曲がりでも決まる。光ファイバ４からの広がり角は、先端面７が平面なら光ファイバ４の先端部５の端面１３での回折広がりで決まり、光ファイバ径にも依存するが約５〜１０度程度である。光ファイバ４の先端部５の端面１３と光反射部材９との距離が大きいと、回折による出射光の広がり角はさらに大きくなる。
【００３７】
以上のような光ファイバ内視生体検査装置１、光ファイバ内視生体検査システム２１によれば、光ファイバ４の先端部５と所定の間隔をおいて先端面７が対向するように光反射部材９を中空孔３内に配置している。よって、従来のように光ファイバ４から出射した光源２２の光を反射する光反射部材として光ファイバ４の先端部５に半球体１０７を形成する必要はない。よって光反射部材９の直径は小さなものとすることができるため（例えば、光ファイバ４とほぼ同一の直径とすることができる）、インライン構造を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置１を従来に比べて物理的に細くできるため適用範囲が広く、この光ファイバ内視生体検査装置１はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。
【００３８】
また、光ファイバ４の先端部５に半球体１０７を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバ４からの出射光が光反射部材９で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくすることができる。
【００３９】
さらに、光ファイバ４とは別部品となる光反射部材９を用いることによる構造の自由度の増大により、光反射部材９を以下に説明するように様々な変形例で用いることで、様々な効果を得られる。
【００４０】
なお、光ファイバ内視生体検査装置１において、出射光を広げることはその応用において重要である。中空孔３の中の空気と外装パイプ２と血液やリンパ液等の生体液の層が集光作用を有し全体として凸レンズとして働き、「視野」が狭くなるからであり、光ファイバ内視生体検査装置１により見落としなく病変部を発見したい場合には出射光を広げることが重要となるからである。そこで、出射光の出射角度を広げる手段としては以下のようにすることが考えられる。まず、図４の拡大縦断面図に示すように、光反射部材９の先端面７を平面ではなく凸状の曲面とすれば、これよりさらに出射光の広がり角度を拡大することができる。
【００４１】
さらに、図５の拡大縦断面図に示すように、光ファイバ２の先端部５をレンズ状に加工して、光反射部材９の先端面７上にその光学焦点を結ばせるようにしてもよい。この場合は、光ファイバ２から出た光は光反射部材９の先端面７でほぼ収束し、先端面７で反射後は逆に光が広がるようになるからである。
【００４２】
このように、光ファイバ内視生体検査装置１から出射した光が半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光して生体の狭い範囲のみしか照らさず、生体の狭い範囲だけしか検査できないことは問題であるが、逆に生体の狭い範囲のみを検査できればよいような使用目的のときは、むしろ外装パイプ２の集光特性を積極的に利用して検査を行うようにしてもよい。
【００４３】
外装パイプ２は、前述のとおり光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光、生体で反射して戻ってきた戻り光を検査に支障ない程度に透過することができる透明度を有していればよい。
【００４４】
外装パイプ２を不透明材料で形成するときは、図６に示すように外装パイプ２の光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光、生体で反射して戻ってきた戻り光が透過する部位に、光出射部、光入射部となる透光性部材の窓１４を設けるようにしてもよい。当該窓１４は外装パイプの表面と同一表面となるように円筒面の一部となる形状にしても良い。
【００４５】
図７の拡大縦断面図に示すように、光反射部材９として斜めカットした光ファイバなどを用い、その光ファイバなどのカット面に、その表面形状に合わせた表面凹凸格子１２を設けて先端面７としてもよい。ここで言う「表面凹凸格子」とは、サーフェス・レリーフ・ホログラム・パターン（Surface Relief Holographic Pattern）を透明板の一方の側の面に形成し、他方面が反射面であるか、または反射面を有する板と接合している光拡散機能を有する光学部材をいう。「表面凹凸格子」の詳細は、“Laser-induced holographic surface relief gratings on nonlinear optical polymer films/ D. Y. Kim, etc./ 1166-1168, Appl. Phys. Lett. 66 (10), 6 March 1995/ Center for Advanced Materials, Department of Chemistry, University of Massachusetts Lowell”、及び、“Polarized Laser Induced Holographic Surface Relief Gratings on Polymer Films/ D. Y. Kim, etc./ Macromolecules 1995,28, 8835-8839 8835/ Center for Advanced Materials, Department of Chemistry, University of Massachusetts Lowell”に開示されており、Luminit, LLC(www.luminitco.com)が販売しているＬＳＤ（Light Shape Diffusers;登録商標）レンズ拡散板は、その一例である。また、反射面は金属蒸着がされたミラー面であっても良い。当該製品は、エドモント・オプティクス・ジャパン株式会社（www.kagaku.com/edmund）より販売されている。
【００４６】
このような表面凹凸格子１２を用いることにより、表面凹凸格子１２で反射される光の広がり角を、表面凹凸格子の拡散広がりの違いにより変えることができる。この場合出射光がレーザ光であってもスペックルパタンが生じにくく、光の空間的強度の一様性が確保できるという特徴を有する。また、外装パイプ２の円筒面で収束される出射光を予め広げておき、外装パイプ２を通った光を空間的に一様な広がりを持つようにすることができる。
【００４７】
また、光反射部材９の先端面７での反射方向（または、当該先端面７となる表面凹凸格子での光の拡散方向）の角度を調整する必要が生じる場合もある。このような調整が必要となる理由は以下のとおりである。出射光が外装パイプ２を通るが、外装パイプ２にはほぼ透明である部材を選んで使用する。すると、外装パイプ２はシリンドリカルレンズ（Cylindrical Lens、または円筒レンズ）として働く。この場合、外装パイプ２の軸方向に垂直な平面（円筒座標におけるθ−面）において、外装パイプ２を介した出射光は生体組織に外装パイプの円筒表面の曲率のみで決まる集光効果により集光されることとなる。一方、外装パイプ２の軸を含む平面（ｚ−面）については、出射光は集光されない。その結果、出射光は外装パイプ２の軸方向に垂直な平面（従ってθ−面）において集光性が強くなり、生体組織の病変部を見落としやすい。このような見落としを避けるためには、外装パイプ２による集光効果を矯正する必要がある。
【００４８】
そこで、上記の角度を反射方向によって調整する必要が生じることとなる。具体的には、光反射部材９の先端面７で予め反射光を広げておき（または、当該先端面７となる表面凹凸格子１２として横方向の拡散角度の広いものを利用する）、上記の集光性を矯正し、生体組織への出射光を一様の広がりを持たせ、病変部の見落としを防ぐことができる。
【００４９】
さらに、光反射部材９の先端面７を平面とせず、図８の拡大縦断面図に示すように、円錐面としてもよい。この場合、光ファイバ４からの出射光は光ファイバ内視生体検査装置１の全周に広がる。
【００５０】
このように、光反射部材９の先端面７を円錐面とした場合は、θ‐面とｚ‐面における集光の違いによるシリンドリカルレンズの効果を原因とする前述の問題は生じない。すなわち、カテーテルの全周にわたる生体の病変を発見することができる。これは、検査がカテーテルの回転角（Azimuth Angle）に依存しないためであり、特に血管内の回転角の一部にできるアテロームの発見を容易にする。さらに必要なら、コーン面を直線による回転面ではなく曲線による回転面としてもよい。これにより、外装パイプ２の軸方向面（ｚ−面）に、出射光を広げることも（図９）、集光させること（図１０）も可能である。
【００５１】
一方、光ファイバ内視生体検査装置１に近い生体組織の細胞が発する蛍光を観測する場合の用途を考える。この場合の特徴は、蛍光を発する細胞は点在し、その蛍光は微弱であるため、蛍光を発光する細胞に近い場所から蛍光の多くを集める必要がある。当該蛍光の放射角度が大きいからである。このような蛍光でも当該光ファイバ内視生体検査装置１で捉えるためには、出射角度を集光角度とする必要がある。出射角度を集光角度とする方法としては、光ファイバ４の先端部５の端面１３を出射方向に凸となるような形状とする方法がある。図１１はこのような例を示す。このような光ファイバ４の形状は、光ファイバ４の先端部５の研削・研磨をすることにより得られる。光ファイバ４の端面１３の凸レンズ状の形状は、光ファイバ４の先端部５の周辺部に角を生じない曲面の一部であっても良い。一方、外装パイプ２は円筒形状をしておりその効果として、上述したようにθ−面内で集光し易いがz−面では集光しにくい。したがって、外装パイプ２と中空孔３及び光ファイバ４が並行であることを利用して、ｚ−面とθ−面では焦点距離が変わるように光ファイバ２の先端部５の形状を変えて４面カット形状あるいは更にカット面を増やした形状としても良い。図１２では、前者の例を示している。必要ならカット面の境に丸みを持たせた双円錐レンズ（Bi-Conical Lens）としても良い。
【００５２】
光ファイバのこのような先端加工は、コアとクラッドの構造を有しない導光ファイバでも実施が可能であり、高い効果も得られる。
【００５３】
光ファイバ４や光反射部材９を外装パイプ２内に装着するには、外装パイプ２の熱収縮効果を利用するか、これらと中空孔３の隙間に接着材を充填して固定するか、更に弾性リングを中空孔３内に装着することにより行うことができる。熱収縮効果を使う場合は、光反射部材９等を外装パイプ２の中空孔３内に挿通した後、外装パイプ２を加熱し、収縮させる。
【００５４】
外装パイプ２の材料として好適なものとしては、適度な柔らかさ、血管等での滑り、曲げによるパイプ形状の潰れの生じにくさの点より、ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(４．６フッ化)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド(２フッ化)、ポリクロロトリフルオロエチレン(３フッ化)、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体などがあげられる。
【００５５】
光ファイバ４や光反射部材９を挿入した中空孔３の先端部には、外装パイプ２とは別の上記材料等で構成された長く細いロッドを挿入し、接着または溶着しても良い。これにより光ファイバ内視生体検査装置１を封止機構とすることが出来る。このようなロッドは、光ファイバ内視生体検査装置１よりなるカテーテル又は光ファイバ内視生体検査装置１を含むカテーテルのガイドストリング（Guide String）として利用することができる。
【００５６】
以上説明した光ファイバ内視生体検査装置１、光ファイバ内視生体検査システム２１は、光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光と生体組織から反射して戻ってくる戻り光がそれぞれ伝搬する光学経路に同一の光学素子を使用した構成を有する実施例である。
【００５７】
これに対して、図１３に示す光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１は、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを個別の光ファイバで構成し、第１の光反射部材と第２の光反射部材も個別の光学素子で構成した実施例である。
【００５８】
すなわち、この光ファイバ内視生体検査装置３１は、軸状部材である外装パイプ３２を備えている。外装パイプ３２は透光性の材料で形成されている。外装パイプ３２の軸方向に並行な中空孔３３が形成されている。中空孔３３内には、第１の光ファイバとなる光ファイバ３４がその先端部３５が外装パイプ３２の先端部３６近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。光ファイバ３４の先端部３５の端面４０は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。中空孔３３の先端部３６には、光ファイバ３４の先端部３５と一定間隔を空けて第１の光反射部材となる軸状の光反射部材３９が設けられている。光反射部材３９は中空孔３３内に固定されている。光反射部材３９の光ファイバ３４の先端部３５と対向する部位にある先端面３７には、第１の光反射面となる反射面が形成されている。光反射部材３９は、先端面３７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは非直角・非並行の角度を成している。具体的には、当該角度は約４５度で、光ファイバ３４を伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置３１からほぼ直角の方向に出射して図示しない血管壁等を照射することとなる。
【００５９】
また、外装パイプ３２の中空孔４３内には、第２の光ファイバとなる光ファイバ４４がその先端部４５が外装パイプ３２に形成した中空孔４３の先端部４６近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。光ファイバ４４の先端部４５の端面５０は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。中空孔４３の先端部４６には、光ファイバ４４の先端部４５と一定間隔を空けて第２の光反射部材となる軸状の光反射部材４９が設けられている。光反射部材４９は中空孔４３内に固定されている。光反射部材４９の光ファイバ４４の先端部４５と対向する部位ある先端面４７には、第２の光反射面となる反射面が形成されている。光反射部材４９は、先端面４７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは上記のような非直角・非並行の角度を成している。
【００６０】
光ファイバ内視生体検査システム５１は、光ファイバ内視生体検査装置３１の光ファイバ３４の基端部６１（光ファイバ３４の先端部３５とは反対側の端部）から光を入射させる光源５２を備えている。この光源５２から出射された光はレンズ５３により集光され、光ファイバ３４の基端部６１に照射され、当該光ファイバ３４内を伝搬する。そして、光ファイバ３４の先端面３７から出射した光は光反射部材３９の先端面３７で反射し、外装パイプ３２を透過して血管壁、尿管壁、リンパ管壁、腸管壁等の生体組織に照射される。よって、先端面３７で反射した光が外装パイプ３２を透過するときの外装パイプ３２の光の透過部位が光出射部となる。そして、その反射した戻り光は外装パイプ３２を透過して光反射部材４９の先端面４７で反射し、先端面４７から光ファイバ４４に入射する。よって、生体組織からの戻り光が透過する外装パイプ３２の光の透過部位が光入射部となる。そして、光ファイバ４４を伝搬した戻り光は光ファイバ４４の基端部６２から出射し、レンズ５６で集光されて分光器５７に入射する。よって、生体組織からの戻り光を分析して生体組織の検査を行うことができる。
【００６１】
以上のような光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１によれば、光ファイバ３４の先端部３５と対向し所定の間隔をおいて光反射部材３９を中空孔３３内に配置している。また、光ファイバ４４の先端部４５と所定の間隔をおいて先端面４７が対向するように光反射部材４９を中空孔４３内に配置している。よって、従来のように光ファイバ３４，４４の先端部３５，４５に半球体を形成する必要はなく、光反射部材３９，４９の直径は小さなものとすることができるため（例えば、光ファイバ３４，４４とほぼ同一の直径とすることができる）、インライン構造の特徴を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置３１を従来に比べて細くでき、この光ファイバ内視生体検査装置３１はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。
【００６２】
また、光ファイバ３４の先端部３５に半球体を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバ３４からの出射光が光反射部材３９で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくしたり、外装パイプ３２の円筒面による集光効果を矯正することもできる。さらに、光ファイバ３４の先端部３５と光反射部材３９の間隔を光ファイバ４４の先端部４５と光反射部材４９の間隔より広くし、出射光の回折広がりを大きくし、光ファイバを伝搬してきた光の生体における照射範囲を広くしている。このような光学特性の自由度も本発明では得られる。
【００６３】
実際の使用では、細胞からの蛍光の掲出には出射角度を集光角度とする必要のある場合がある。出射角度を集光角度とする方法としては、光ファイバ３４と４４の先端部３５と４５の端面をそれぞれ光反射部材３９の方向に凸となるような形状とすることができる。これにより、前述のごとく細胞が発光する微弱な蛍光を当該光ファイバ内視生体検査装置３１及び光ファイバ内視生体検査システム５１で捉えることができる。この場合、光源５２が生体組織を光励起する励起光を発し、その励起光は光ファイバ３４を伝搬する。励起光は光ファイバ３４の端面の凸レンズ形状により先端面３７を介して生体組織に集光する。一方、生体組織で反射した光はその励起光で発光した細胞の微弱な蛍光は先端面４７を介して光ファイバ４４に至るが、その端面の凸レンズ形状により当該蛍光は光ファイバ４４に対して伝搬光となって、最終的には分光器５７に至ることとなる。光ファイバ３４，44のこのような先端加工は、当該光ファイバがコアとクラッドの構造を有しない導光ファイバでも実施が可能であり、高い効果も得られる。
【００６４】
さらに、半球末端反射光ファイバ１０８を使用する場合とは異なり、光伝搬用の光ファイバ３４、４４とは別個の部品となる光反射部材３９、４９を用いることによる構造自由度の増大により、光反射部材９を様々な変形例で用いることで、様々な効果を得られる。
【００６５】
この光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１においても、光ファイバ内視生体検査装置３１の出射光の光学経路となる光ファイバ３４、光反射部材３９について、図４から図１２等を参照して説明した前述の光ファイバ内視生体検査装置１の変形例と同様の構成を採用しても良い。
【００６６】
また、図１３の例では、内視生体検査装置３１の出射光の光学経路が１本で、生体組織からの反射光の光学経路も１本であるが、内視生体検査装置３１の出射光の光学経路を２本（それぞれに対して、２経路の光ファイバの端面の凸レンズ形状を異ならせるか、又は反射部材の先端面の面曲率を異ならせて生体組織に照射する光の収束点を２つ設ける）、生体組織からの反射光の光学経路を１本とする合計３本の光学経路を有する光ファイバ内視生体検査装置（図示せず）及びこれに対応する光ファイバ内視生体検査システム（図示せず）としてもよい。２つの出射光経路上にあるファイバの生体内の収束点の深さを２種設けることにより、深部の生体組織の光特性を得ることができる。
【００６７】
また、内視生体検査装置３１の２本の光ファイバを独立した２経路の内視生体検査装置として、それぞれの経路に独立した分光器と同一又は独立した光源を取り付けても良い。これにより、２つの異なる波長範囲による生体の光学特性の検査を行うことができる。あるいは、広範囲の波長範囲と特定の狭い波長範囲の生体の光学特性の検査を行うことにより、特定の生体の状態をすばやく効率的に発見することが可能となる。
【００６８】
また、上記の全ての実施例では、光反射部材の先端面には反射面が形成されていて、その面と光ファイバの軸とは非直角・非並行の角度として、具体的には当該角度が約４５度で、光ファイバを伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置からほぼ直角の方向に出射する構造を有している。この非直角・非並行の角度は約４５度である必要はない。当該角度を４５度より大きい角度又は小さい角度として、血管等の生体に対して斜めの方向から出射光を照射しても良い。更に、血管等の生体からその表面とは斜めの方向の反射光や蛍光を戻り光としても良い。このような斜め方向の出射光と戻り光を利用すると血管等の生体の表面の荒れや糜爛状態に対する生体組織の光特性を得ることができ、本発明の適用範囲が広がる。
【００６９】
上記の実施例では光ファイバは、特に明記のない場合は、コア１０とクラッド１１とから構成されているものを使用しているが、コアが存在せずクラッド表面の全反射により光が伝搬する光ファイバ（いわゆる導光ファイバ）を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態である光ファイバ内視生体検査装置の斜視破断図である。
【図２】同光ファイバ内視生体検査装置の部分拡大断面図である。
【図３】同光ファイバ内視生体検査装置を備えた光ファイバ内視生体検査システムの概略構成の説明図である。
【図４】同光ファイバ内視生体検査装置の変形例の拡大縦断面図である。
【図５】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図６】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図７】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図８】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図９】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図１０】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図１１】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の斜視破断図である。
【図１２】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の斜視破断図である。
【図１３】本発明の他の一実施の形態である光ファイバ内視生体検査装置、光ファイバ内視生体検査システムの他の構成例の斜視図である。
【図１４】従来の光ファイバ内視生体検査装置について説明する説明図である。
【図１５】従来の光ファイバ内視生体検査装置について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，３１ 光ファイバ内視生体検査装置
２１，５１ 光ファイバ内視生体検査システム
２，３２ 外装パイプ
３，３３，４３ 中空孔
４，３４，４４、１０２、２４１、２４２、２４３ 光ファイバ
５，３５，４５ 先端部
７，３７，４７ 先端面
９，３９，４９ 光反射部材
１２、６１、６２ 基端部
１３ 端面
１４ 窓
２２，５２ 光源
２５，５５ ビームスプリッタ
２７，５７ 分光器
５３、５６ レンズ
１０１ 光ファイバ内視生体検査装置
１０３ 半球分割平面
１０４ 出射光
１０５ 生体組織
１０６ 戻り光
１０７ 半球体
１０８ 半球末端反射光ファイバ
１１２ 外装パイプ
１２１ 中空孔
１２２ 封じ切りパイプ
１１３ 封止部
１２３ 末端保持チップ
１２４ 保持リング
１１４、１２５ 窓
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の血管、尿管、リンパ管、腸管等を検査する光ファイバ内視生体検査装置及び光ファイバ内視生体検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ内視生体検査装置（Optical Fiber Endobioscopic Device:OFED）は血管、尿道管、リンパ管、腸管内等を直接光学的に観察し、これら生体の光反射による生体検査をするための装置として近年広く利用されつつある。
【０００３】
図１４、図１５は、いずれも従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１の先端部分の構造を示している。当該光ファイバ内視生体検査装置１０１は、外見上カーテルと同様の軸鞘形状を有していて、血管や尿管等にこのまま挿入される。図１４の例では、光ファイバ内視生体検査装置１０１は軸方向に並行な中空孔１１１を有する軸状部材である外装パイプ１１２を備えていて、この中空孔１１１内に光ファイバ１０２を挿通させている。中空孔１１１の終端は次のような封止構造となっている。即ち、外装パイプ１１２の先端部はその直径が光ファイバ１０２の挿通部分より大きく、封止部１１３で封止されているのである。窓１１４は光ファイバ１０２内を伝搬する光を透過するための窓であって光ファイバ内視生体検査装置１０１と外部とを隔絶している。図１５の例では、光ファイバ内視生体検査装置１０１は、軸方向に並行な中空孔１２１を有する軸状部材である封じ切りパイプ１２２を備えていて、この中空孔１２１の末端には末端保持チップ１２３が設けられ、中空孔１２１内に光ファイバ１０２を挿通させている。中空孔１２１の直径が軸方向に一様であるため、中空孔１２１内には光ファイバ１０２の抜けを防止する保持リング１２４が設けられている。窓１２５は光ファイバ１０２内を伝搬する光を透過するための窓であって光ファイバ内視生体検査装置１０１と外部とを隔絶している。
【０００４】
これらの光ファイバ内視生体検査装置１０１で利用されている光ファイバ１０２は、半球末端反射光ファイバ（Semispherical Endo-reflector optical fiber:SEROF）１０８と呼ばれ、光ファイバ１０２の先端に半球体１０７が形成され、この半球体１０７は半球分割平面１０３を有している（下記の特許文献参照）。この半球末端反射光ファイバ１０８は次のように製造される。すなわち、一本の光ファイバ１０２の先端を加熱溶融し、溶融ガラスの表面張力により球状体を形成する。そして、その冷却後、当該球状体を研削と研磨をすることにより半球体１０７を形成するものである。この半球体１０７は、光ファイバ１０２の光学延長線が研削・研磨中にその研削・研磨平面の中心に一致するように作製する。このような工程を経て半球末端反射光ファイバ１０８は製作される。その結果、光ファイバ１０２の基端側に繋がれた図示しない光源から発し、光ファイバ１０２を伝搬してきた光に対して、半球分割平面１０３はケラレのない反射面として働く。その場合の光の反射は、光ファイバ１０２の屈折率が高い場合には全反射となる。この半球分割平面１０３は最終的には光学研磨をして反射鏡として利用する。光ファイバ１０２の光学延長線は半球分割平面１０３に対してほぼ４５度の角度を保っている。その結果、光ファイバ１０２を伝搬してきた光は半球分割平面１０３でほぼ直角方向に反射されて出射光１０４となって検査対象に向かう。光ファイバ内視生体検査装置１０１は、血管等生体内に挿入されるので、当該出射光１０４は血管壁等の生体組織１０５に照射されそこで反射され、半球分割平面１０３、光ファイバ１０２を介して逆方向に伝搬する戻り光１０６となる。この戻り光１０６は生体組織１０５の表面の光学的性質を捉えており、これにより生体検査を行うことができる。すなわち、当該戻り光１０６を分光器にかけることにより生体検査を行うことができる。この生体検査に用いる光の波長帯域は、検査対象となる生体組織１０５が示す光学特性が顕在化する範囲を選ぶ。
【０００５】
外装パイプ１１２及び封じ切りパイプ１２２は、光ファイバ内視生体検査装置１０１の一部を構成する。従って、半球末端反射光ファイバ１０８は、当該光ファイバ内視生体検査装置１０１に対して方向構造が一致した構造、即ち、インライン構造化（In-Line Structured）することできる。このインライン構造により、例えば、アブレーションカテーテル用途のブレーダの回転に必要な回転駆動用のワイヤーを光ファイバ内視生体検査装置１０１に内装することにより、単体構造を有する多機能複合カテーテルを容易に実現することができる。
【特許文献１】特開平０７‐２７０６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１には、次のような不具合がある。
【０００７】
まず、半球体１０７は、光ファイバ１０２の素材である石英の溶融と表面張力でその直径が決まる。その直径は６００ミクロン程度となる。一方、半球体１０７から延びる光ファイバ１０２は長距離通信用途では１２５ミクロン程度、短距離用細線光ファイバでは８０ミクロン程度である。従って、半球体１０７にあわせて外装パイプ１１２又は封じ切りパイプ１２２を製作すると、インライン構造化されてはいてもその特徴を生かせず、光ファイバ内視生体検査装置１０１が太くなってしまう。そのため、カテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体となるべき光ファイバ内視生体検査装置１０１としては、細い血管、例えば脳内血管や冠動脈の先端部分の検査に使用できない。即ち、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１には太い血管や尿管のみにしか使用できないという適用範囲の制限の問題があった。
【０００８】
また、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１においては、光の出射面は半球体１０７の球面の一部であるため、半球体１０７は集光作用を有する凸レンズの働きをする。そのため、生体の微弱な発行を集光することは出来るが、光ファイバ内視生体検査装置１０１から出射される光は常に半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により生体組織１０５に集光照射されることになる。その結果、生体組織１０５が集光された光により損傷を受ける恐れがあるという問題がある。また、生体組織１０５の狭い領域部しか光の照射ができないため、生体組織１０５の当該狭い領域部の反射光のみを捉えて検査することとなり、生体組織１０５における病変検査の見落としが生じ易いという問題もある。これに対して、光ファイバ内視生体検査装置１０１から出射する光が血管内等の生体組織１０５上の広い範囲に照射する場合には、病変検査において病変部の見落としは少ない。即ち、光ファイバ内視生体検査装置１０１によっては照射角の広い出射光の得られるものの方が、病変探査が容易であって望ましい場合もある。一方、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１においては、照射角は半球体１０７の直径でほぼ決まってしまい、照射角の選択の余地はほとんどない。したがって、用途や検査対象によって照射角（あるいは集光角）を変更設定できる新たな光ファイバ内視生体検査装置が望まれる。
【０００９】
逆に、集光の必要性は特に細胞からの蛍光検出において求められる。即ち、光ファイバ内視生体検査装置１０１に近い生体組織の細胞が発する蛍光を観測する場合は、蛍光の光強度は弱いため、蛍光を発光する細胞から蛍光の多くを集める必要がある。しかし、このような場合には、半球体１０７が有する球面の集光角では不十分である。当該集光角は半球体１０７から光を出射する場合の集光角に等しいからである。細胞から蛍光の多くを集めるためには、半球体１０７で集光する角度より大きい角度で集光する必要がある。当該蛍光の放射角度が大きいからである。その結果、従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１により細胞の蛍光を観測する場合、例えば蛍光薬剤を用いたがん細胞の発見による病理診断には、その集光角は半球体１０７の表面の曲率でほぼ決まってしまい、癌細胞の発見は困難である。従来の光ファイバ内視生体検査装置１０１では、集光角の選択の余地はほとんどなく、これを細胞からの距離に合せて適正化することが出来ないからである。
【００１０】
本発明の目的は、インライン構造を保持しつつ、従来に比べて物理的に細い形状を有するカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適し、しかも、出射光の広がり角度あるいは集光角を自由に設定することができる光ファイバ内視生体検査装置及び光ファイバ内視生体検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題解決手段は具体的には以下に示すものである。即ち、
（１）軸状部材であって当該軸方向に平行な１以上の中空孔を有する軸状部材と、前記中空孔内に設置されている光ファイバと、当該中空孔内に当該光ファイバの先端と間隔をあけて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に光反射面が形成されている光反射部材と、を備えている光ファイバ内視生体検査装置である。
【００１２】
（２） （１）の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射部材は直径が前記光ファイバの外径と概略同じであるようにしてもよい。
【００１３】
（３） （１）の光ファイバ内視生体検査装置において、前記中空孔の直径は前記光ファイバが設置されている部分と前記光反射部材が設置されている部分とがほぼ同じであるようにしてもよい。
【００１４】
（４） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面の面方向と前記軸方向とは非直角・非並行をなしているようにしてもよい。
【００１５】
（５） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面は円錐面であるようにしてもよい。
【００１６】
（６） （１）から（３）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面には表面凹凸格子が設けられているようにしてもよい。
【００１７】
（７） （４）から（５）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記光反射面は凸状の曲面であるようにしてもよい。
【００１８】
（８） （１）から（4）の何れかに記載の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光ファイバの先端部の端面は凸形状であるようにしてもよい。
【００１９】
（９） （１）から（4）の何れかに記載の光ファイバ内視生体検査装置において、前記光ファイバの先端部に複数の面を有し、光ファイバの光軸を含む平面と当該光軸に垂直な平面において異なる焦点距離を有するようにしてもよい。
【００２０】
（１０） （１）から（９）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記軸状部材は少なくとも前記光ファイバを伝搬する光に対して前記光出射部が透光性の部材である、ようにしてもよい。
【００２１】
（１１） （１）から（１０）までの光ファイバ内視生体検査装置において、前記軸状部材は熱収縮チューブである、ようにしてもよい。
【００２２】
（１２）本発明の別の課題解決手段は、（１）に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、前記光ファイバが対向する光反射部材と反対側の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、前記光ファイバの基端側と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタで反射された光を分光する分光器と、を備えている光ファイバ内視生体検査システムである。
【００２３】
（１３） （１）の光ファイバ内視生体検査装置であって、前記軸状部材は２つの前記中空孔を有し、当該中空孔内にはそれぞれ１本の光ファイバが設置されていて、前記光ファイバの先端とは間隔を空けて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に前記光反射面が形成されている前記光反射部材がそれぞれ当該中空孔内に設けられているようにしてもよい。
【００２４】
（１４）本発明の更に別の課題解決手段は、（１３）に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、前記光ファイバの一方の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、前記光ファイバの他方の基端側から出射する光を分光する分光器と、を備えている光ファイバ内視生体検査システムである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光ファイバの先端と所定の間隔をおいて対向する部位に光反射部材を中空孔内に配置している。当該光反射部材は光ファイバの外径と概略同じ程度のものとすると、従来のように光ファイバの先端部に半球体を形成する必要はなく、光反射部材の直径は半球体より小さなものとすることができるため、インライン構造の特徴を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置を従来に比べて細くできる。この物理的に細い構造により、この光ファイバ内視生体検査装置はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。また、当該光反射部材は光ファイバのクラッドの外径ではなく、中空孔の内径と同程度の直径のもので良い。この場合は、中空孔の直径は前記光ファイバの挿通されている部分と光反射部材が挿置されている部分とはほぼ同じであることを規範として、光ファイバの最大外径（外部がジャケットに覆われている場合はその最大径）と光反射部材を選ぶことができる。いずれにせよ、半球体を有する光ファイバを用いる前述の光ファイバ内視生体検査装置１０１よりも構造が簡単でかつ物理的に細い光ファイバ内視生体検査装置を実現できる。
【００２６】
さらに、光ファイバとは別部品となる光反射部材を用いることにより、構造と光学特性の自由度を増大させ、様々な変形を加えたバリエーションの構成を用いることで、様々な効果を得られる。
【００２７】
本発明によれば、前述のような半球体１０７の光反射部材を使用する必要がなく、インライン構造化の特徴を十分に生かすことができて光ファイバ内視生体検査装置を従来に比べて物理的に細くできる。そのため、この光ファイバ内視生体検査装置には第１の光ファイバに加えて、更に別の第２の中空孔内に第２の光ファイバをも具備させることができる（請求項１３、１４）。第１と第２の光ファイバにはそれぞれの先端と所定の間隔において対向する第１と第２の光反射部材をそれぞれ第１と第２の中空孔内に配置している。このような構造により、出射光と反射光あるいは検知光が伝搬する光ファイバを別々にすることができ、その結果、光源と分光器を直接に異なる光ファイバに結合させることができ、システムの構成を簡単にすることができる。また、このような２系統の光ファイバを用いることにより、２系統の分光分析を行うことができる。本発明による２系統の光ファイバを用いた生体検査装置であっても、なおその直径は従来の生体検査装置より細く、カテーテルの一部あるいはカテーテルの全体として使用するのに適したものとすることができる。
【００２８】
さらに、第１、第２の光ファイバとは別部品となる第１、第２の光反射部材を用いることにより、２系統の光ファイバを用いて得られる２系統の分光分析を行うことができることに加えて、構造と光学特性の自由度を増大させ、様々な変形を加えたバリエーションの構成を用いることで、様々な効果を得られる。
【００２９】
また、光ファイバの先端に半球体を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバからの出射光が光反射部材で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくすることができる。
【００３０】
一方、第１の光ファイバからの集光角を、検査対象となる細胞において光ファイバからの出射光が集光するようにすると、逆にその細胞からの発光の大部分を光ファイバに収束することができる。光ファイバにそのような集光作用を持たせるには、光反射部材に対面している光ファイバの端面が集光レンズの効果を有するように研削し研磨する方法により実現することもできる。このような光ファイバの端面の研削・研磨により所望の集光作用を持たせうる効果は、その先端に前述のような半球体１０７がないことにより実現できたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１は、本実施の形態の光ファイバ内視生体検査装置の要部の状態を示す破断図面であり、要部の斜視的に示す図である（ハッチング部はその破断した部位を示す）。図２は、同光ファイバ内視生体検査装置の部分拡大断面図である。
【００３３】
この光ファイバ内視生体検査装置１は、軸状部材である外装パイプ２を備えている。外装パイプ２は透光性の材料で形成されている。これは光ファイバ４からの出射光、生体組織での反射光を透過させるためである。外装パイプ２の軸芯部分には、その軸方向に並行な中空孔３が形成されている。中空孔３内には、光ファイバ４がその先端部５が外装パイプ２の先端部６の近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。この光ファイバ４は、コア１０とクラッド１１とから構成されている。更にまた光ファイバ４は外部ジャケット（図示せず）を有した状態で中空孔３に挿入される構造であっても良い。光ファイバ４の先端部５の端面１３は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。外装パイプ２の先端部６の中空孔３には、光ファイバ４の先端部５と一定間隔を空けて軸状の光反射部材９が設けられている。光反射部材９は中空孔３内に固定されている。光ファイバ４の先端部５と対向する部位にある光反射部材９の先端面７には、光反射面となる反射膜が形成されている。光反射部材９は、先端面７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは非直角・非並行の角度を成している。具体的には、当該角度は約４５度で、光ファイバ４を伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置１からほぼ直角の方向に出射して図示しない血管壁等を照射することとなる。
【００３４】
図３は、光ファイバ内視生体検査装置１を備えた光ファイバ内視生体検査システム２１の実施例を示す概略構成の説明図である。光ファイバ内視生体検査システム２１は、光ファイバ内視生体検査装置１を含んでいる。本実施例では、光ファイバ内視生体検査装置１がカテーテル全体を構成しているが、カテーテルの一部であっても良い。また、光ファイバ内視生体検査システム２１には、光ファイバ内視生体検査装置１の光ファイバ４の基端部１２（光ファイバ４の先端部５とは反対側の端部）から光を導入する。光ファイバ内視生体検査装置１はいわゆるカテーテルの外観形状を有している。光ファイバ内視生体検査装置１の外部での検査光は光ファイバ２４１ないし２４３を介して伝搬する方法を採用している。この検査光を発光する光源２２から出射された光は光ファイバ２４１を介してビームスプリッタ２５を経て光ファイバ２４２により光ファイバ４の基端部１２に導かれ、当該光ファイバ４内を伝搬する。そして、光ファイバ４の先端部５の端面１３から出射した光は光反射部材９の先端面７で反射し（図２参照）、外装パイプ２を透過して血管壁、尿管壁、リンパ管壁、腸管壁等の図示しない生体組織に照射される。この場合、先端面７で反射した光が外装パイプ２を透過するときの外装パイプ２の光の透過部位が光出射部となる。そして、生体組織で反射した戻り光は外装パイプ２を透過して光反射部材９の先端面７に至りそこで反射し、先端面７から光ファイバ４に入射する（図２参照）。この場合、生体組織からの戻り光が透過する外装パイプ２の光の透過部位が光入射部となる。そして、光ファイバ４を伝搬した戻り光は光ファイバ４の基端部１２から出射し、光ファイバ２４２を介してビームスプリッタ２５に至りそこで反射され、そののち分光器２７に入射する。よって、生体組織からの戻り光を分析して生体組織の検査を行うことができる。
【００３５】
ビームスプリッタ２５には反射と透過の能力を有するハーフミラーを用いることができる。更に、光源２２に直線偏波光を用いる場合には、ビームスプリッタ２５に偏光ビームスプリッタ（PBS：Polarizing Beam Splitter）を用いても良い。この場合、光ファイバ２４２と当該ビームスプリッタ２５の間に４５度ファラデー回転子を挿入し、かつ光ファイバ２４１，２４２，２４３に対して偏波保持ファイバを使用することにより、戻り光は光源２２に戻ることなく効率良く分光器２７に導くことができる。
【００３６】
光ファイバ４の基端部１２から入射し、光ファイバ４を伝搬し先端部１３から出射した光は、光ファイバ４の先端部５の端面１３で回折広がりを持って空間に出射される。この出射光は光ファイバ４の伝搬軸に対して先端面７で反射されて、例えば光ファイバ４の伝搬軸に対して先端面７の面方向が４５度であれば直角に曲げられ、かつその出射光の広がり角は先端面７の曲がりでも決まる。光ファイバ４からの広がり角は、先端面７が平面なら光ファイバ４の先端部５の端面１３での回折広がりで決まり、光ファイバ径にも依存するが約５〜１０度程度である。光ファイバ４の先端部５の端面１３と光反射部材９との距離が大きいと、回折による出射光の広がり角はさらに大きくなる。
【００３７】
以上のような光ファイバ内視生体検査装置１、光ファイバ内視生体検査システム２１によれば、光ファイバ４の先端部５と所定の間隔をおいて先端面７が対向するように光反射部材９を中空孔３内に配置している。よって、従来のように光ファイバ４から出射した光源２２の光を反射する光反射部材として光ファイバ４の先端部５に半球体１０７を形成する必要はない。よって光反射部材９の直径は小さなものとすることができるため（例えば、光ファイバ４とほぼ同一の直径とすることができる）、インライン構造を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置１を従来に比べて物理的に細くできるため適用範囲が広く、この光ファイバ内視生体検査装置１はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。
【００３８】
また、光ファイバ４の先端部５に半球体１０７を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバ４からの出射光が光反射部材９で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくすることができる。
【００３９】
さらに、光ファイバ４とは別部品となる光反射部材９を用いることによる構造の自由度の増大により、光反射部材９を以下に説明するように様々な変形例で用いることで、様々な効果を得られる。
【００４０】
なお、光ファイバ内視生体検査装置１において、出射光を広げることはその応用において重要である。中空孔３の中の空気と外装パイプ２と血液やリンパ液等の生体液の層が集光作用を有し全体として凸レンズとして働き、「視野」が狭くなるからであり、光ファイバ内視生体検査装置１により見落としなく病変部を発見したい場合には出射光を広げることが重要となるからである。そこで、出射光の出射角度を広げる手段としては以下のようにすることが考えられる。まず、図４の拡大縦断面図に示すように、光反射部材９の先端面７を平面ではなく凸状の曲面とすれば、これよりさらに出射光の広がり角度を拡大することができる。
【００４１】
さらに、図５の拡大縦断面図に示すように、光ファイバ２の先端部５をレンズ状に加工して、光反射部材９の先端面７上にその光学焦点を結ばせるようにしてもよい。この場合は、光ファイバ２から出た光は光反射部材９の先端面７でほぼ収束し、先端面７で反射後は逆に光が広がるようになるからである。
【００４２】
このように、光ファイバ内視生体検査装置１から出射した光が半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光して生体の狭い範囲のみしか照らさず、生体の狭い範囲だけしか検査できないことは問題であるが、逆に生体の狭い範囲のみを検査できればよいような使用目的のときは、むしろ外装パイプ２の集光特性を積極的に利用して検査を行うようにしてもよい。
【００４３】
外装パイプ２は、前述のとおり光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光、生体で反射して戻ってきた戻り光を検査に支障ない程度に透過することができる透明度を有していればよい。
【００４４】
外装パイプ２を不透明材料で形成するときは、図６に示すように外装パイプ２の光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光、生体で反射して戻ってきた戻り光が透過する部位に、光出射部、光入射部となる透光性部材の窓１４を設けるようにしてもよい。当該窓１４は外装パイプの表面と同一表面となるように円筒面の一部となる形状にしても良い。
【００４５】
図７の拡大縦断面図に示すように、光反射部材９として斜めカットした光ファイバなどを用い、その光ファイバなどのカット面に、その表面形状に合わせた表面凹凸格子１２を設けて先端面７としてもよい。ここで言う「表面凹凸格子」とは、サーフェス・レリーフ・ホログラム・パターン（Surface Relief Holographic Pattern）を透明板の一方の側の面に形成し、他方面が反射面であるか、または反射面を有する板と接合している光拡散機能を有する光学部材をいう。「表面凹凸格子」の詳細は、“Laser-induced holographic surface relief gratings on nonlinear optical polymer films/ D. Y. Kim, etc./ 1166-1168, Appl. Phys. Lett. 66 (10), 6 March 1995/ Center for Advanced Materials, Department of Chemistry, University of Massachusetts Lowell”、及び、“Polarized Laser Induced Holographic Surface Relief Gratings on Polymer Films/ D. Y. Kim, etc./ Macromolecules 1995,28, 8835-8839 8835/ Center for Advanced Materials, Department of Chemistry, University of Massachusetts Lowell”に開示されており、Luminit, LLC(www.luminitco.com)が販売しているＬＳＤ（Light Shape Diffusers;登録商標）レンズ拡散板は、その一例である。また、反射面は金属蒸着がされたミラー面であっても良い。当該製品は、エドモント・オプティクス・ジャパン株式会社（www.kagaku.com/edmund）より販売されている。
【００４６】
このような表面凹凸格子１２を用いることにより、表面凹凸格子１２で反射される光の広がり角を、表面凹凸格子の拡散広がりの違いにより変えることができる。この場合出射光がレーザ光であってもスペックルパタンが生じにくく、光の空間的強度の一様性が確保できるという特徴を有する。また、外装パイプ２の円筒面で収束される出射光を予め広げておき、外装パイプ２を通った光を空間的に一様な広がりを持つようにすることができる。
【００４７】
また、光反射部材９の先端面７での反射方向（または、当該先端面７となる表面凹凸格子での光の拡散方向）の角度を調整する必要が生じる場合もある。このような調整が必要となる理由は以下のとおりである。出射光が外装パイプ２を通るが、外装パイプ２にはほぼ透明である部材を選んで使用する。すると、外装パイプ２はシリンドリカルレンズ（Cylindrical Lens、または円筒レンズ）として働く。この場合、外装パイプ２の軸方向に垂直な平面（円筒座標におけるθ−面）において、外装パイプ２を介した出射光は生体組織に外装パイプの円筒表面の曲率のみで決まる集光効果により集光されることとなる。一方、外装パイプ２の軸を含む平面（ｚ−面）については、出射光は集光されない。その結果、出射光は外装パイプ２の軸方向に垂直な平面（従ってθ−面）において集光性が強くなり、生体組織の病変部を見落としやすい。このような見落としを避けるためには、外装パイプ２による集光効果を矯正する必要がある。
【００４８】
そこで、上記の角度を反射方向によって調整する必要が生じることとなる。具体的には、光反射部材９の先端面７で予め反射光を広げておき（または、当該先端面７となる表面凹凸格子１２として横方向の拡散角度の広いものを利用する）、上記の集光性を矯正し、生体組織への出射光を一様の広がりを持たせ、病変部の見落としを防ぐことができる。
【００４９】
さらに、光反射部材９の先端面７を平面とせず、図８の拡大縦断面図に示すように、円錐面としてもよい。この場合、光ファイバ４からの出射光は光ファイバ内視生体検査装置１の全周に広がる。
【００５０】
このように、光反射部材９の先端面７を円錐面とした場合は、θ‐面とｚ‐面における集光の違いによるシリンドリカルレンズの効果を原因とする前述の問題は生じない。すなわち、カテーテルの全周にわたる生体の病変を発見することができる。これは、検査がカテーテルの回転角（Azimuth Angle）に依存しないためであり、特に血管内の回転角の一部にできるアテロームの発見を容易にする。さらに必要なら、コーン面を直線による回転面ではなく曲線による回転面としてもよい。これにより、外装パイプ２の軸方向面（ｚ−面）に、出射光を広げることも（図９）、集光させること（図１０）も可能である。
【００５１】
一方、光ファイバ内視生体検査装置１に近い生体組織の細胞が発する蛍光を観測する場合の用途を考える。この場合の特徴は、蛍光を発する細胞は点在し、その蛍光は微弱であるため、蛍光を発光する細胞に近い場所から蛍光の多くを集める必要がある。当該蛍光の放射角度が大きいからである。このような蛍光でも当該光ファイバ内視生体検査装置１で捉えるためには、出射角度を集光角度とする必要がある。出射角度を集光角度とする方法としては、光ファイバ４の先端部５の端面１３を出射方向に凸となるような形状とする方法がある。図１１はこのような例を示す。このような光ファイバ４の形状は、光ファイバ４の先端部５の研削・研磨をすることにより得られる。光ファイバ４の端面１３の凸レンズ状の形状は、光ファイバ４の先端部５の周辺部に角を生じない曲面の一部であっても良い。一方、外装パイプ２は円筒形状をしておりその効果として、上述したようにθ−面内で集光し易いがz−面では集光しにくい。したがって、外装パイプ２と中空孔３及び光ファイバ４が並行であることを利用して、ｚ−面とθ−面では焦点距離が変わるように光ファイバ２の先端部５の形状を変えて４面カット形状あるいは更にカット面を増やした形状としても良い。図１２では、前者の例を示している。必要ならカット面の境に丸みを持たせた双円錐レンズ（Bi-Conical Lens）としても良い。
【００５２】
光ファイバのこのような先端加工は、コアとクラッドの構造を有しない導光ファイバでも実施が可能であり、高い効果も得られる。
【００５３】
光ファイバ４や光反射部材９を外装パイプ２内に装着するには、外装パイプ２の熱収縮効果を利用するか、これらと中空孔３の隙間に接着材を充填して固定するか、更に弾性リングを中空孔３内に装着することにより行うことができる。熱収縮効果を使う場合は、光反射部材９等を外装パイプ２の中空孔３内に挿通した後、外装パイプ２を加熱し、収縮させる。
【００５４】
外装パイプ２の材料として好適なものとしては、適度な柔らかさ、血管等での滑り、曲げによるパイプ形状の潰れの生じにくさの点より、ポリテトラフルオロエチレン(４フッ化)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(４．６フッ化)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド(２フッ化)、ポリクロロトリフルオロエチレン(３フッ化)、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体などがあげられる。
【００５５】
光ファイバ４や光反射部材９を挿入した中空孔３の先端部には、外装パイプ２とは別の上記材料等で構成された長く細いロッドを挿入し、接着または溶着しても良い。これにより光ファイバ内視生体検査装置１を封止機構とすることが出来る。このようなロッドは、光ファイバ内視生体検査装置１よりなるカテーテル又は光ファイバ内視生体検査装置１を含むカテーテルのガイドストリング（Guide String）として利用することができる。
【００５６】
以上説明した光ファイバ内視生体検査装置１、光ファイバ内視生体検査システム２１は、光ファイバ内視生体検査装置１から出射する出射光と生体組織から反射して戻ってくる戻り光がそれぞれ伝搬する光学経路に同一の光学素子を使用した構成を有する実施例である。
【００５７】
これに対して、図１３に示す光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１は、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを個別の光ファイバで構成し、第１の光反射部材と第２の光反射部材も個別の光学素子で構成した実施例である。
【００５８】
すなわち、この光ファイバ内視生体検査装置３１は、軸状部材である外装パイプ３２を備えている。外装パイプ３２は透光性の材料で形成されている。外装パイプ３２の軸方向に並行な中空孔３３が形成されている。中空孔３３内には、第１の光ファイバとなる光ファイバ３４がその先端部３５が外装パイプ３２の先端部３６近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。光ファイバ３４の先端部３５の端面４０は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。中空孔３３の先端部３６には、光ファイバ３４の先端部３５と一定間隔を空けて第１の光反射部材となる軸状の光反射部材３９が設けられている。光反射部材３９は中空孔３３内に固定されている。光反射部材３９の光ファイバ３４の先端部３５と対向する部位にある先端面３７には、第１の光反射面となる反射面が形成されている。光反射部材３９は、先端面３７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは非直角・非並行の角度を成している。具体的には、当該角度は約４５度で、光ファイバ３４を伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置３１からほぼ直角の方向に出射して図示しない血管壁等を照射することとなる。
【００５９】
また、外装パイプ３２の中空孔４３内には、第２の光ファイバとなる光ファイバ４４がその先端部４５が外装パイプ３２に形成した中空孔４３の先端部４６近傍に位置するように設置され、内部で固定されている。光ファイバ４４の先端部４５の端面５０は光の伝搬軸にほぼ直角をなす切断研磨面である。中空孔４３の先端部４６には、光ファイバ４４の先端部４５と一定間隔を空けて第２の光反射部材となる軸状の光反射部材４９が設けられている。光反射部材４９は中空孔４３内に固定されている。光反射部材４９の光ファイバ４４の先端部４５と対向する部位ある先端面４７には、第２の光反射面となる反射面が形成されている。光反射部材４９は、先端面４７が平面をなし、その面と光ファイバ４の軸とは上記のような非直角・非並行の角度を成している。
【００６０】
光ファイバ内視生体検査システム５１は、光ファイバ内視生体検査装置３１の光ファイバ３４の基端部６１（光ファイバ３４の先端部３５とは反対側の端部）から光を入射させる光源５２を備えている。この光源５２から出射された光はレンズ５３により集光され、光ファイバ３４の基端部６１に照射され、当該光ファイバ３４内を伝搬する。そして、光ファイバ３４の先端面３７から出射した光は光反射部材３９の先端面３７で反射し、外装パイプ３２を透過して血管壁、尿管壁、リンパ管壁、腸管壁等の生体組織に照射される。よって、先端面３７で反射した光が外装パイプ３２を透過するときの外装パイプ３２の光の透過部位が光出射部となる。そして、その反射した戻り光は外装パイプ３２を透過して光反射部材４９の先端面４７で反射し、先端面４７から光ファイバ４４に入射する。よって、生体組織からの戻り光が透過する外装パイプ３２の光の透過部位が光入射部となる。そして、光ファイバ４４を伝搬した戻り光は光ファイバ４４の基端部６２から出射し、レンズ５６で集光されて分光器５７に入射する。よって、生体組織からの戻り光を分析して生体組織の検査を行うことができる。
【００６１】
以上のような光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１によれば、光ファイバ３４の先端部３５と対向し所定の間隔をおいて光反射部材３９を中空孔３３内に配置している。また、光ファイバ４４の先端部４５と所定の間隔をおいて先端面４７が対向するように光反射部材４９を中空孔４３内に配置している。よって、従来のように光ファイバ３４，４４の先端部３５，４５に半球体を形成する必要はなく、光反射部材３９，４９の直径は小さなものとすることができるため（例えば、光ファイバ３４，４４とほぼ同一の直径とすることができる）、インライン構造の特徴を保持しつつも、光ファイバ内視生体検査装置３１を従来に比べて細くでき、この光ファイバ内視生体検査装置３１はカテーテルの一部あるいは検査用カテーテルの全体として使用するのに適している。
【００６２】
また、光ファイバ３４の先端部３５に半球体を形成して光反射部材とする必要がなくなったため、光ファイバ３４からの出射光が光反射部材３９で半球体の表面曲率のみで決まる集光効果により集光されてしまうことがなく、出射光の広がり角度を大きくしたり、外装パイプ３２の円筒面による集光効果を矯正することもできる。さらに、光ファイバ３４の先端部３５と光反射部材３９の間隔を光ファイバ４４の先端部４５と光反射部材４９の間隔より広くし、出射光の回折広がりを大きくし、光ファイバを伝搬してきた光の生体における照射範囲を広くしている。このような光学特性の自由度も本発明では得られる。
【００６３】
実際の使用では、細胞からの蛍光の掲出には出射角度を集光角度とする必要のある場合がある。出射角度を集光角度とする方法としては、光ファイバ３４と４４の先端部３５と４５の端面をそれぞれ光反射部材３９の方向に凸となるような形状とすることができる。これにより、前述のごとく細胞が発光する微弱な蛍光を当該光ファイバ内視生体検査装置３１及び光ファイバ内視生体検査システム５１で捉えることができる。この場合、光源５２が生体組織を光励起する励起光を発し、その励起光は光ファイバ３４を伝搬する。励起光は光ファイバ３４の端面の凸レンズ形状により先端面３７を介して生体組織に集光する。一方、生体組織で反射した光はその励起光で発光した細胞の微弱な蛍光は先端面４７を介して光ファイバ４４に至るが、その端面の凸レンズ形状により当該蛍光は光ファイバ４４に対して伝搬光となって、最終的には分光器５７に至ることとなる。光ファイバ３４，44のこのような先端加工は、当該光ファイバがコアとクラッドの構造を有しない導光ファイバでも実施が可能であり、高い効果も得られる。
【００６４】
さらに、半球末端反射光ファイバ１０８を使用する場合とは異なり、光伝搬用の光ファイバ３４、４４とは別個の部品となる光反射部材３９、４９を用いることによる構造自由度の増大により、光反射部材９を様々な変形例で用いることで、様々な効果を得られる。
【００６５】
この光ファイバ内視生体検査装置３１、光ファイバ内視生体検査システム５１においても、光ファイバ内視生体検査装置３１の出射光の光学経路となる光ファイバ３４、光反射部材３９について、図４から図１２等を参照して説明した前述の光ファイバ内視生体検査装置１の変形例と同様の構成を採用しても良い。
【００６６】
また、図１３の例では、内視生体検査装置３１の出射光の光学経路が１本で、生体組織からの反射光の光学経路も１本であるが、内視生体検査装置３１の出射光の光学経路を２本（それぞれに対して、２経路の光ファイバの端面の凸レンズ形状を異ならせるか、又は反射部材の先端面の面曲率を異ならせて生体組織に照射する光の収束点を２つ設ける）、生体組織からの反射光の光学経路を１本とする合計３本の光学経路を有する光ファイバ内視生体検査装置（図示せず）及びこれに対応する光ファイバ内視生体検査システム（図示せず）としてもよい。２つの出射光経路上にあるファイバの生体内の収束点の深さを２種設けることにより、深部の生体組織の光特性を得ることができる。
【００６７】
また、内視生体検査装置３１の２本の光ファイバを独立した２経路の内視生体検査装置として、それぞれの経路に独立した分光器と同一又は独立した光源を取り付けても良い。これにより、２つの異なる波長範囲による生体の光学特性の検査を行うことができる。あるいは、広範囲の波長範囲と特定の狭い波長範囲の生体の光学特性の検査を行うことにより、特定の生体の状態をすばやく効率的に発見することが可能となる。
【００６８】
また、上記の全ての実施例では、光反射部材の先端面には反射面が形成されていて、その面と光ファイバの軸とは非直角・非並行の角度として、具体的には当該角度が約４５度で、光ファイバを伝搬してきた光を光ファイバ内視生体検査装置からほぼ直角の方向に出射する構造を有している。この非直角・非並行の角度は約４５度である必要はない。当該角度を４５度より大きい角度又は小さい角度として、血管等の生体に対して斜めの方向から出射光を照射しても良い。更に、血管等の生体からその表面とは斜めの方向の反射光や蛍光を戻り光としても良い。このような斜め方向の出射光と戻り光を利用すると血管等の生体の表面の荒れや糜爛状態に対する生体組織の光特性を得ることができ、本発明の適用範囲が広がる。
【００６９】
上記の実施例では光ファイバは、特に明記のない場合は、コア１０とクラッド１１とから構成されているものを使用しているが、コアが存在せずクラッド表面の全反射により光が伝搬する光ファイバ（いわゆる導光ファイバ）を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態である光ファイバ内視生体検査装置の斜視破断図である。
【図２】同光ファイバ内視生体検査装置の部分拡大断面図である。
【図３】同光ファイバ内視生体検査装置を備えた光ファイバ内視生体検査システムの概略構成の説明図である。
【図４】同光ファイバ内視生体検査装置の変形例の拡大縦断面図である。
【図５】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図６】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図７】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図８】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図９】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図１０】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の拡大縦断面図である。
【図１１】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の斜視破断図である。
【図１２】同光ファイバ内視生体検査装置の他の変形例の斜視破断図である。
【図１３】本発明の他の一実施の形態である光ファイバ内視生体検査装置、光ファイバ内視生体検査システムの他の構成例の斜視図である。
【図１４】従来の光ファイバ内視生体検査装置について説明する説明図である。
【図１５】従来の光ファイバ内視生体検査装置について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，３１ 光ファイバ内視生体検査装置
２１，５１ 光ファイバ内視生体検査システム
２，３２ 外装パイプ
３，３３，４３ 中空孔
４，３４，４４、１０２、２４１、２４２、２４３ 光ファイバ
５，３５，４５ 先端部
７，３７，４７ 先端面
９，３９，４９ 光反射部材
１２、６１、６２ 基端部
１３ 端面
１４ 窓
２２，５２ 光源
２５，５５ ビームスプリッタ
２７，５７ 分光器
５３、５６ レンズ
１０１ 光ファイバ内視生体検査装置
１０３ 半球分割平面
１０４ 出射光
１０５ 生体組織
１０６ 戻り光
１０７ 半球体
１０８ 半球末端反射光ファイバ
１１２ 外装パイプ
１２１ 中空孔
１２２ 封じ切りパイプ
１１３ 封止部
１２３ 末端保持チップ
１２４ 保持リング
１１４、１２５ 窓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状部材であって当該軸方向に平行な１以上の中空孔を有する軸状部材と、
当該中空孔内に設置されている光ファイバと、
当該中空孔内に当該光ファイバの先端と間隔をあけて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に光反射面が形成されている光反射部材と、
を備えている光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項２】
前記光反射部材は直径が前記光ファイバの外径と概略同じである請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項３】
前記中空孔の直径は前記光ファイバが設置されている部分と前記光反射部材が設置されている部分とがほぼ同じである請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項４】
前記光反射面の面方向と前記軸方向とは非直角・非並行をなしている請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項５】
前記光反射面は円錐面である、請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項６】
前記光反射面には表面凹凸格子が設けられている、請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項７】
前記光反射面は凸状の曲面である、請求項４から５までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項８】
前記光ファイバの先端部の端面が凸形状である請求項１から４までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項９】
前記光ファイバの先端部が複数の面を有し光ファイバの光軸を含む平面と当該光軸に垂直な平面において異なる焦点距離を有する請求項１から４までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１０】
前記軸状部材は前記光ファイバを伝搬する光に対して透光性を有する部材である、請求項１から９までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１１】
前記軸状部材は熱収縮チューブである、請求項１から１０までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、
前記光ファイバが対向する部位に置かれた前記光反射部材とは反対側の前記光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、
前記光ファイバの基端側と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された光を分光する分光器と、
を備えている光ファイバ内視生体検査システム。
【請求項１３】
前記軸状部材は２つの前記中空孔を有し、
当該中空孔内にはそれぞれ１本の光ファイバが設置されていて、
当該光ファイバの先端とは間隔を空けて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に前記光反射面が形成されている前記光反射部材がそれぞれ当該中空孔内に設けられている、
請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、
前記光ファイバの一方の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、
前記光ファイバの他方の基端側から出射する光を分光する分光器と、
を備えている光ファイバ内視生体検査システム。
【請求項１】
軸状部材であって当該軸方向に平行な１以上の中空孔を有する軸状部材と、
当該中空孔内に設置されている光ファイバと、
当該中空孔内に当該光ファイバの先端と間隔をあけて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に光反射面が形成されている光反射部材と、
を備えている光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項２】
前記光反射部材は直径が前記光ファイバの外径と概略同じである請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項３】
前記中空孔の直径は前記光ファイバが設置されている部分と前記光反射部材が設置されている部分とがほぼ同じである請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項４】
前記光反射面の面方向と前記軸方向とは非直角・非並行をなしている請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項５】
前記光反射面は円錐面である、請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項６】
前記光反射面には表面凹凸格子が設けられている、請求項１から３までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項７】
前記光反射面は凸状の曲面である、請求項４から５までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項８】
前記光ファイバの先端部の端面が凸形状である請求項１から４までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項９】
前記光ファイバの先端部が複数の面を有し光ファイバの光軸を含む平面と当該光軸に垂直な平面において異なる焦点距離を有する請求項１から４までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１０】
前記軸状部材は前記光ファイバを伝搬する光に対して透光性を有する部材である、請求項１から９までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１１】
前記軸状部材は熱収縮チューブである、請求項１から１０までの光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、
前記光ファイバが対向する部位に置かれた前記光反射部材とは反対側の前記光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、
前記光ファイバの基端側と前記光源との間に配置されたビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで反射された光を分光する分光器と、
を備えている光ファイバ内視生体検査システム。
【請求項１３】
前記軸状部材は２つの前記中空孔を有し、
当該中空孔内にはそれぞれ１本の光ファイバが設置されていて、
当該光ファイバの先端とは間隔を空けて設けられ、当該光ファイバの先端と対向する部位に前記光反射面が形成されている前記光反射部材がそれぞれ当該中空孔内に設けられている、
請求項１に記載の光ファイバ内視生体検査装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光ファイバ内視生体検査装置と、
前記光ファイバの一方の光ファイバの基端側から光を入射させる光源と、
前記光ファイバの他方の基端側から出射する光を分光する分光器と、
を備えている光ファイバ内視生体検査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１７４９８５（Ｐ２００９−１７４９８５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３５２１（Ｐ２００８−１３５２１）
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００２４０４７７）並木精密宝石株式会社 (210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（０００２４０４７７）並木精密宝石株式会社 (210)
【Ｆターム（参考）】
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