探头的制作方法
【专利摘要】本发明的探头（3）的特征在于，包括：照射光纤（5）和接收光纤（7、8）这多条光纤，该多条光纤的至少顶端部分相互平行排列；以及杆状透镜（34），该杆状透镜（34）以该杆状透镜（34）的基端面紧贴于多条光纤的顶端面的方式配置，并且该杆状透镜（34）的顶端面暴露于外部；杆状透镜（34）的顶端面（34a）与该探头（3）的长度方向正交，并且与多条光纤的顶端部分的长度方向呈锐角相交。
【专利说明】探头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探头，该探头包括至少顶端部分相互平行地排列的多条光纤和以基端面紧贴于上述多条光纤的顶端面的方式配置并且顶端面暴露于外部的光学构件。
【背景技术】 [0002]近年来，公知有一种通过使探头贯穿用于对消化器官等脏器进行观察的内窥镜的钳子通道、并使探头顶端自内窥镜突出、从而在使探头顶端直接接触生物体组织的状态下测量生物体组织的光学特性的测量方法。
[0003]例如，提出了一种米用了LEBS (Low — Coherence Enhanced Backscattering:低相干增强背散射)技术的光学测量装置，该LEBS技术是通过从探头的照射光纤顶端向生物体组织照射空间相干长度较短的低相干的白色光，并使用多条接收光纤对多个角度的散射光的强度分布进行测量，从而检测生物体组织的性质状态(例如，参照专利文献1、2)。在这种光学测量装置中，在探头顶端设置透明的杆状透镜，使各条光纤的顶端面与作为测量对象物的生物体组织之间的距离恒定，从而谋求测量的稳定(例如，参照专利文献3)。而且，专利文献3所记载的探头成为如下结构:通过相对于探头的长度方向倾斜地对杆状透镜的顶端面实施切口，以避免仅是由杆状透镜顶端面反射的不需要的光在到达生物体组织之前到达接收光纤，从而能够仅对获取对象的散射光进行测量。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:国际公开第2007/133684号
[0007]专利文献2:美国专利申请公开第2008/0037024号说明书
[0008]专利文献3:日本特表2002 - 535027号公报
【发明内容】
_9] 发明要解决的问题
[0010]但是，若探头顶端的杆状透镜的顶端面倾斜，则会存在以下情况:在将探头顶端推压于生物体组织时探头顶端在生物体组织表面发生打滑，无法使探头位置稳定。
[0011]本发明是鉴于上述内容而做成的，其目的在于提供一种能够适当地仅接收获取对象的散射光、并且能够防止在推压于生物体组织时发生打滑的探头。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了解决上述问题，并达到目的，本发明的探头的特征在于，包括:多条光纤，该多条光纤的至少顶端部分相互平行排列；以及光学构件，该光学构件以该光学构件的基端面紧贴于上述多条光纤的顶端面的方式配置，并且该光学构件的顶端面暴露于外部；上述光学构件的顶端面与该探头的长度方向正交，并且与上述多条光纤的顶端部分的长度方向呈锐角相交。
[0014]另外，在上述发明中，本发明的探头的特征在于，上述光学构件的基端面与上述光学构件的顶端面平行，上述多条光纤的各个顶端面与上述光学构件的顶端面平行。
[0015]另外，在上述发明中，本发明的探头的特征在于，上述光学构件的折射率和上述多条光纤的芯体的折射率大致相同。
[0016]另外，在上述发明中，本发明的探头的特征在于，上述光学构件的基端面与上述光学构件的顶端面不平行，上述多条光纤的各个顶端面与上述光学构件的基端面平行。
[0017]另外，在上述发明中，本发明的探头的特征在于，利用上述多条光纤的各自的数值孔径和上述光学构件的折射率来确定上述多条光纤的顶端部分的长度方向的相对于上述光学构件的顶端面的垂线的倾斜角度。
[0018]发明的效果
[0019]在本发明的探头中，由于以基端面紧贴于多条光纤的顶端面的方式配置的光学构件的顶端面与该探头的长度方向垂直，因此能够防止探头在推压于生物体组织时发生打滑，并且由于多条光纤的顶端部分的长度方向与光学构件的顶端面的垂线不平行，不需要的光不会到达探头顶端，因此能够适当地仅接收获取对象的散射光。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是表示实施方式I的光学测量装置的概略结构的示意图。
[0021]图2是表示内窥镜系统的结构与光学测量装置中的探头的安装方式的图。
[0022]图3是将图1所示的探头的顶端部分沿着该探头的长度方向的中心轴线剖切而得到的剖视图。
[0023]图4是图3的A向视·图。
[0024]图5是将以往技术的探头的顶端部分沿着该探头的长度方向的中心轴线剖切而得到的剖视图。
[0025]图6是图3的A向视图的其他例。
[0026]图7是图3的A向视图的其他例。
[0027]图8是将实施方式2的探头的顶端部分沿着该探头的长度方向的中心轴线而剖切得到的剖视图。
[0028]图9是从主体装置的连接部面观察到的立体图。
[0029]图10是从主体装置的连接部面观察到的立体图。
[0030]图11是主体装置的连接部形成部的横截面图。
[0031]图12是探头基端的连接器部的立体图。
[0032]图13是连接图12所示的探头时图10所示的主体装置的连接部形成部的纵剖视图。
[0033]图14是使用前的探头基端的连接器部的立体图。
[0034]图15是实施方式4中的探头基端的连接器部连接时的主体装置的连接部形成部的纵剖视图。
[0035]图16是实施方式4中的探头基端的连接器部连接时的主体装置的连接部形成部的其他例的纵剖视图。
[0036]图17是实施方式4中的探头基端的连接器部连接时的主体装置的连接部形成部的其他例的纵剖视图。[0037]图18是实施方式4中的探头基端的连接器部连接时的主体装置的连接部形成部的其他例的纵剖视图。
[0038]图19是从实施方式5中的主体装置的连接部面观察到的立体图。
[0039]图20是实施方式5中的探头基端的连接器部的立体图。
【具体实施方式】
[0040]以下，参照附图，作为本发明的光学测量装置的优选实施方式，以采用了 LEBS技术的光学测量装置为例详细地进行说明。另外，本发明并不被该实施方式限定。另外，在附图记载中，对相同的部分标注相同的附图标记。另外，附图是示意性的，需要注意各个构件的厚度与宽度之间的关系、各个构件的比例等与实际情况不同。即使在附图彼此之间，也包含彼此的尺寸关系、比例不同的部分。
[0041](实施方式I)
[0042]图1是表示本发明的实施方式I的光学测量装置的概略结构的示意图。如图1所示，本实施方式I的光学测量装置I包括:主体装置2，其用于对作为测量对象物的生物体组织6进行光学测量并检测生物体组织6的性质状态；以及测量用的探头3，其插入被检体内。探头3具有挠性，探头3的基端32以装卸自如的方式连接于主体装置2，利用所连接的主体装置2，从探头3的顶端33向生物体组织6射出从基端32供给的光，并且将从顶端33入射的、作为来自生物体组织6的返回光的反射光、散射光从基端32向主体装置2输出。
[0043]主体装置2包括:电源21、光源部22、连接部23、测量部24、输入部25、输出部26、控制部27以及存储部28。
[0044]电源21向主体装置2的各个构成要素供给电力。
[0045]光源部22产生并输出用于照射生物`体组织6的光。光源部22使用发出白色光的白色LED (Light Emitting Diode:发光二极管)、氙气灯、卤素灯或作为LED等低相干光源的光源以及一个或多个透镜(未图示)来实现。光源部22将用于照射对象物的低相干光供给到后述的探头3的照射光纤5。
[0046]连接部23将探头3的基端32以拆卸自如的方式连接于主体装置2。连接部23将光源部22发出的光供给到探头3，并且将从探头3输出的返回光输出到测量部24。
[0047]测量部24对从探头3输出的光、并且是来自生物体组织6的返回光进行分光测量。测量部24使用多个分光测量器来实现。测量部24对从探头3输出的返回光的光谱成分和强度等进行测量，按波长进行测量。测量部24将测量结果输出到控制部27。
[0048]输入部25使用按钮(push)式的开关等来实现，通过对开关等进行操作，输入部25接收指示主体装置2启动的指示信息、其他各种指示信息并向控制部27输入。
[0049]输出部26输出关于光学测量装置I中的各种处理的信息。输出部26使用显示器、扬声器以及电机等来实现，通过输出图像信息、声音信息或振动，从而输出关于光学测量装置I中的各种处理的信息。
[0050]控制部27控制主体装置2的各个构成要素的处理动作。控制部27使用CPU和RAM等半导体存储器来实现。控制部27通过对主体装置2的各个构成要素进行指示信息、数据的传送等来控制主体装置2的动作。控制部27将由具有多个测量器的测量部24测量出的各个测量结果存储于后述的存储部28中。控制部27具有运算部27a。[0051]运算部27a根据测量部24的測量结果进行多种运算处理，并运算出关于生物体组织6的性质状态的特性值。运算部27a运算出的特性值、并且是成为获取对象的特性值的类别例如根据通过操作者的操作从输入部25输入的指示信息来设定。
[0052]存储部28存储使主体装置2执行光学測量处理的光学測量程序，并且存储关于光学測量处理的各种信息。存储部28存储测量部24測量出的各个测量結果。另外，存储部28存储运算部27a运算出的特性值。
[0053]探头3包括以拆卸自如的方式连接于主体装置2的预定的连接部的基端32和直接接触生物体组织6的顶端33。顶端33供从光源部22供给的光射出并且供来自测量对象的散射光入射。在采用了 LEBS技术的情况下，将用于分别接收散射角度不同的至少两道散射光的多条接收光纤设置于探头3。具体地说，探头3包括:照射光纤5，其将从基端32供给的来自光源部22的光传导并从顶端33向生物体组织6照射；以及两条接收光纤7、8，其分别将从顶端33入射的来自生物体组织6的散射光、反射光传导并从基端32输出。照射光纤5和接收光纤7、8以至少顶端部分相互平行排列的方式构成为光纤单兀9。在照射光纤5和接收光纤7、8的顶端，设有具有透过性的杆状透镜34作为光学构件。杆状透镜34形成为圆柱形状，以使生物体组织6表面与照射光纤5的顶端以及生物体组织6表面与接收光纤7、8的顶端之间的距离恒定。另外，在图1中，以具有两条接收光纤7、8的探头3为例进行了说明，但是只要能够接收散射角度不同的至少两种以上的散射光即可，因此接收光纤也可以是3条以上。
[0054]光学測量装置I大多组合于对消化器官等脏器进行观察的内窥镜系统。图2是表示内窥镜系统的结构与光学測量装置I中的探头3的安装形态的图。在图2中，自操作部13的侧部延伸的挠性的通用线缆14与光源装置18相连接，并且与对在内窥镜10的顶端部16拍摄到的被摄体图像进行处理的信号处理装置19相连接。信号处理装置19与显示器20相连接。显示器20显示包括信号处理装置19处理后的被摄体图像在内的与检查相关的各种信息。
[0055]探头3如箭头那样 从插入到被检体内的内窥镜10的体外部的操作部13附近的探头用通道插入口 15插入。然后，探头3的顶端33穿过插入部12内部并如箭头那样自与探头用通道相连接的顶端部16的开ロ部17突出。由此，探头3插入被检体内部，开始进行光
学測量。
[0056]在主体装置2的预定面构成用于显示输出运算部27a所运算出的特性值等的显示画面26a、构成输入部25的一部分的开关等。另外，如图2所示，也可以设为如下结构:将光学測量装置I的主体装置2与信号处理装置19之间相连接，在光学測量装置I中处理的各种信息输出到信号处理装置19并显示于显示器20。
[0057]接着，详细说明探头3的顶端33的形状。图3是将图1所示的探头3的顶端部分沿着该探头的长度方向的中心轴线剖切而得到的剖视图。图4是图3的A向视图。
[0058]如图3所示，图1所示的探头3的顶端33部分具有将照射光纤5和接收光纤7、8捆束而一体形成的光纤单兀9以及杆状透镜34被顶端壳体35和与顶端壳体35的基端部相嵌合的管36覆盖的结构。
[0059]杆状透镜34由具有透过性的玻璃材料形成。杆状透镜34的顶端面34a在探头3的顶端33端部以暴露而位于外部的方式被定位，并与生物体组织6相対。杆状透镜34的顶端面34a与探头3的长度方向正交。杆状透镜34的基端面34b形成为与顶端面34a平行，与顶端面34a相同地垂直于探头3的长度方向。杆状透镜34的基端面34b以紧贴于光纤单元9的顶端面的方式配置。杆状透镜34的外径与顶端壳体35的内径大致相同，并嵌合于顶端壳体35内部。杆状透镜34的材质例如选择株式会社小原制的S — BSL7。
[0060]光纤单元9配置为光纤单元9的顶端部分的长度方向与杆状透镜34的顶端面34a的垂线Lc不平行。换言之，杆状透镜34的顶端面34a与由多条光纤构成的光纤单元9的顶端部分的长度方向呈锐角相交。光纤单元9内的多条光纤的各个顶端面以与杆状透镜34的顶端面34a和基端面34b平行的方式被研磨为相对于长轴傾斜，并以紧贴于杆状透镜34的基端面34b的状态配置。如路径直线Le所示，从光纤単元9射出的光通过相对于杆状透镜34的顶端面34a和基端面34b的垂线Lc倾斜了角度a的路径，从杆状透镜34的中心Q向外部射出。将光纤単元9的各条光纤的芯体的折射率与杆状透镜34的折射率设定为大致相同，以便避免向光纤单元9射入、自光纤单元9射出的光在光纤单元9的顶端面与杆状透镜34之间的交界发生折射。
[0061]构成光纤单元9的照射光纤5和接收光纤7、8配置为，杆状透镜34的顶端面34a与照射光纤5之间以及顶端面34a与接收光纤7、8之间的距离同光纤单元9相对于杆状透镜34的倾斜配置无关而大致相同。具体地说，在从来自光纤单元9的光的射出方向、即路径直线Le的延伸方向观察光纤单元9的顶端面的情况下，如图4所示，照射光纤5和接收光纤7、8以各条光纤的中心位于同一直线上的方式呈横向单列地配置。在照射光纤5左右，靠近照射光纤5配置有接收光纤7A、7B，在比接收光纤7B更靠右侧配置有接收光纤8。接收光纤7A、7B是散射角度大致为0°的散射光接收用光纤，照射光纤5的中心与各条接收光纤7A、7B的各个中心之间隔开间隔Da。另外,接收光纤8是散射角度充分大于0°的散射光接收用光纤，照射光纤5的中心与各条接收光纤8的各个中心隔开间隔Db (Db > Da)。
[0062]可是，利用照 射光纤5和接收光纤7、8的数值孔径NA以及杆状透镜34的折射率来确定光纤单元9顶端面的相对于顶端面34a的垂线Lc的倾斜角度即角度a，以使从照射光纤5射出并在杆状透镜34的顶端面34a反射的光不会原样地入射到接收光纤7、8。为了使从照射光纤5向相对于垂线Lc倾斜了角度a的方向射出并在杆状透镜34的顶端面34a反射的光不会原样地入射到接收光纤7、8，只要设定为从照射光纤5射出的光不向杆状透镜34的顶端面34a垂直入射即可。即，只要使角度a比在杆状透镜34内部的射出光的扩张角度(相当于在杆状透镜34内的光纤数值孔径)大即可。若将来自数值孔径NA的光纤的光向折射率n的杆状透镜34入射时的扩张角度设为0，则数值孔径NA、折射率n以及角度e之间的关系满足
[0063]NA/n=Sin 0
[0064]因此，只要角度a、数值孔径NA以及折射率n具有
[0065]NA/n < Sin a...(I)
[0066]的关系即可。
[0067]顶端壳体35由硬质材料形成，以使得探头3的顶端33不会因探头3向生物体组织6的按压而变形。对顶端壳体35的顶端角部35a进行了 R倒角加工，以使得在探头3的顶端33向生物体组织6按压时不会伤害生物体组织6。另外，也可以对顶端壳体35的顶端角部35a进行C倒角加工。在顶端壳体35的基端，，以外径比顶端壳体35主体部的外径小的方式设有缺ロ来作为与管36内侧面相嵌合的卡合部35b。利用顶端壳体35的内侧面顶端的爪等防止杆状透镜34自探头3的顶端33脱落，并且以顶端面34a准确地位于探头3的顶端33的方式对杆状透镜34进行定位。
[0068]管36由柔软的材料形成，并延伸至探头3的基端32。通过在将管36的顶端压入到顶端壳体35基端的卡合部35b内之后利用粘接剂等将卡合部35b侧面与管36顶端的内壁之间粘接，从而使管36的顶端与顶端壳体35相卡合。管36的外径与顶端壳体35的外径大致相同，顶端壳体35与管36的卡合部表面以不存在高度差的方式平稳地相连续。
[0069]固定框37由涂为黑色的遮光材料形成。固定框37的顶端面37a和基端面均与杆状透镜34的顶端面34a平行。固定框37在内部形成有光纤单元贯穿用的通孔，以使光纤单元9的顶端面能够以角度a紧贴于杆状透镜34的基端面34b。在光纤单元9贯穿于固定框37的通孔的状态下，固定框37通过顶端面37a紧贴配置于杆状透镜34的基端面34b来进行光纤单元9顶端面的相对于杆状透镜34的基端面34b的定位。固定框37的外径与顶端壳体35的内径大致相同，嵌合于顶端壳体35内部。
[0070]在将接收光纤7A、7B所接收的散射光的散射角度设定为0.45°±0.22°、将接收光纤8所接收的散射光的散射角度设定为1.20° ±0.22°的情况下，如表Tl所示，根据各条光纤的数值孔径NA设定作为光纤単元9的倾斜角度的角度a。
[0071][表1]
[0072]
【权利要求】
1.一种探头，其特征在于，包括:多条光纤，该多条光纤的至少顶端部分相互平行排列；以及光学构件，该光学构件以该光学构件的基端面紧贴于上述多条光纤的顶端面的方式配置，并且该光学构件的顶端面暴露于外部； 上述光学构件的顶端面与该探头的长度方向正交，并且与上述多条光纤的顶端部分的长度方向呈锐角相交。
2.根据权利要求1所述的探头，其特征在于， 上述光学构件的基端面与上述光学构件的顶端面平行， 上述多条光纤的各个顶端面与上述光学构件的顶端面平行。
3.根据权利要求2所述的探头，其特征在于， 上述光学构件的折射率和上述多条光纤的芯体的折射率大致相同。
4.根据权利要求1所述的探头，其特征在于， 上述光学构件的基端面与上述光学构件的顶端面不平行， 上述多条光纤的各个顶端面与上述光学构件的基端面平行。
5.根据权利要求1所述的探头，其特征在于， 利用上述多条光纤的各自的数值孔径和上述光学构件的折射率来确定上述多条光纤的顶端部分的长度方向的相对 于上述光学构件的顶端面的垂线的倾斜角度。
【文档编号】A61B1/00GK103596487SQ201280027884
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月15日 优先权日:2011年7月15日
【发明者】菅武志, 上村健二 申请人:奥林巴斯医疗株式会社