ES2589528T3

ES2589528T3 - Guías de onda flexibles para tomografía de coherencia óptica

Info

Publication number: ES2589528T3
Application number: ES13705948.1T
Authority: ES
Inventors: Jose Luis Rubio Guivernau; Eduardo Margallo Balbas
Original assignee: Medlumics SL
Current assignee: Medlumics SL
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2016-11-15
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: CN104081235A; EP2812740A1; AU2013218078B2; BR112014019282B1; US9062960B2; EP2812740B1; CN104081235B; CA2863770C; US9261350B2; JP2015506483A; WO2013117621A1; CA2863770A1; BR112014019282A2; BR112014019282A8; AU2013218078A1; US20130201485A1; US20150247720A1; JP6188727B2

Abstract

Un sistema de tomografía de coherencia óptica para formación de imagen separada a profundidad de una muestra, comprende: un sustrato (102) de material sustancialmente flexible unido a una capa de material semiconductor, en el que se modela la capa de material semiconductor para formar una pluralidad de guías (104) de onda, y en las que se dobla el sustrato; un elemento (206) óptico dispuesto en un extremo distante de la pluralidad de guías (104) de onda; uno o más interferómetros (304) configurados para combinar una luz de referencia con la luz recibida por al menos una porción de la pluralidad de guías (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado para separar las contribuciones de una profundidad dada de la muestra (314) utilizando tomografía de coherencia óptica; y un elemento (202) que guía la luz acoplado entre la pluralidad de guías (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado y uno o más interferómetros (304).

Description

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DESCRIPCION

Gulas de onda flexibles para tomografla de coherencia optica

Antecedentes

Campo

Las realizaciones descritas aqul se refieren al campo de tomografla de coherencia optica.

Antecedentes

La tomografla de coherencia optica (OCT) es una tecnica de formacion de imagenes empleada para ver las capas a diferentes profundidades de una muestra. Las capas se pueden combinar para crear un mapa tridimensional de la superficie de muestra y la profundidad de hasta unos pocos millmetros. Los sistemas de imagenes de OCT recolectan habitualmente la informacion de la estructura de la muestra sobre una base de llnea por llnea. Cada escaneo de llnea (tambien llamada un escaneo A) proporciona informacion en profundidad en una dimension de una region de la muestra. Al escanear el haz de luz lateralmente a traves de la muestra y, a continuacion agrupar varias escaneos A, se pueden formar modelos di y tridimensionales de la muestra. El escaneo se lleva a cabo tradicionalmente por el movimiento mecanico de un elemento optico.

Las siguientes referencias proporcionan informacion antecedente util para ayudar a comprender la invencion: Patente Estadounidense No. 5,321,501 otorgada a Swanson et al.; Afshin, G., et al., "Transfer of micro and nanophotonic silicon nanomembrane waveguide devices on flexible substrates," Optics Express 18(19):20086, Optical Society of America, United States (septiembre 2010); Byun, K.Y., et al., "Single-Crystalline Silicon Layer Transfer to a Flexible Substrate Using Wafer Bonding," Journal of Electronic Materials 39(10):2233-2236, The Minerals, Metals & Materials Society, Estados Unidos (junio 2010); KAISER, K., "Herstellung eines hochelastischen Tubenendoskops aus Silikon," Hamburger Studententag zur Medizin- und Biotechnologie 7:16-17, Alemania (mayo 2010); and ZENG, X., et al., "Fabrication of Complex Structures on Nonplanar Surfaces Through a Transfer Method," Journal of Microelectromechanical Systems 20(1):6-8, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Estados Unidos (febrero 2011).

Resumen

Las realizaciones en el presente documento describen el uso de un sustrato flexible que comprende una pluralidad de gulas de onda para ser utilizado con un sistema OCT.

En una realizacion, un sistema de tomografla de coherencia optica para formacion de imagenes de separacion de profundidad de una muestra incluye un sustrato de material sustancialmente flexible unido a una capa de material semiconductor, la capa de material semiconductor se modela para formar una pluralidad de gulas de onda, un elemento optico dispuesto en un extremo distante de la pluralidad de gulas de onda, y uno o mas interferometros configurados para combinar una luz de referencia con la luz recibida por al menos una porcion de la pluralidad de gulas de onda para separar las contribuciones de una profundidad dada de la muestra utilizando tomografla de coherencia optica. Se dobla el sustrato. El sistema adicionalmente incluye un elemento que gula la luz acoplado entre la pluralidad de gulas de onda sobre el sustrato doblado y uno o mas interferometros.

En otra realizacion, un sistema de tomografla de coherencia optica para formacion de imagenes de separacion de profundidad de una muestra incluye un sustrato de material sustancialmente flexible unido a una capa de material semiconductor, se modela la capa de material semiconductor para formar una pluralidad de gulas de onda. Se dobla el sustrato. La tomografla de coherencia optica incluye adicionalmente un elemento optico dispuesto en un extremo distante de la pluralidad de gulas de onda, y uno o mas interferometros configurados para combinar una luz de referencia con la luz recibida por al menos una porcion de la pluralidad de gulas de onda sobre el sustrato doblado para separar las contribuciones de una pluralidad de profundidades de la muestra utilizando tomografla de coherencia optica. El sistema adicionalmente incluye un elemento que gula la luz acoplado entre la pluralidad de gulas de onda sobre el sustrato doblado y uno o mas interferometros.

Un metodo de ejemplo para hacer un sistema de tomografla de coherencia optica incluye unir una capa de material semiconductor a una capa de material flexible. La capa de material semiconductor se adelgaza adicionalmente a un grosor de menos de 10 micras. El metodo incluye modelar la capa de material semiconductor para formar una pluralidad de gulas de onda unida a la capa de material flexible. El metodo tambien incluye doblar la capa de material flexible que tiene la pluralidad de gulas de onda unida a esta y acoplar la pluralidad de gulas de onda en el material flexible doblado a uno o mas interferometros utilizados para realizar tomografla de coherencia optica.

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Otro metodo de ejemplo para hacer un sistema de tomografla de coherencia optica incluye modelar una capa de material semiconductor en una capa de dispositivo de una placa de contacto SOI para formar una pluralidad de gulas de onda y depositar una primera capa de material flexible sobre la pluralidad de gulas de onda formadas en la capa de dispositivo. La placa de contacto SOI incluye una estructura de capa que tiene la capa de dispositivo, una capa de oxido embebida, y una capa de manija.

La capa de manija se graba para eliminar sustancialmente la capa de manija seguido por grabar la capa de oxido embebida para eliminar sustancialmente la capa de oxido embebida. Una segunda capa de material flexible se deposita sobre la pluralidad de gulas de onda de tal manera que la pluralidad de gulas de onda se intercala entre la primera y segunda capas de material flexible para formar un circuito optico flexible. El metodo incluye adicionalmente doblar el circuito optico flexible y acoplar la pluralidad de gulas de onda sobre el circuito optico flexible doblado a uno o mas interferometros utilizados para realizar tomografla de coherencia optica.

Breve descripcion de los dibujos/figuras

Los dibujos acompanantes, que se incorporan aqul y forman una parte de la especificacion, ilustran realizaciones de la presente invencion y, junto con la descripcion, sirven para explicar adicionalmente los principios de la invencion y permitir a un experto en la tecnica pertinente hacer y utilizar la invencion.

Las figuras 1A-D ilustran una pluralidad de gulas de onda sobre un sustrato flexible y ejemplos de doblado del sustrato, de acuerdo con las realizaciones.

Las figuras 2A-D ilustran diferentes vistas del extremo de un cateter, de acuerdo con las realizaciones.

La figura 3 ilustra un diagrama de bloques de un sistema OCT, de acuerdo con una realizacion.

La figura 4 ilustra un ejemplo de metodo, de acuerdo con una realizacion.

La figura 5 ilustra un metodo de ejemplo, de acuerdo con una realizacion.

Descripcion detallada

Aunque se discuten configuraciones y disposiciones especlficas, se debe entender que esto se hace solo con propositos ilustrativos. Un experto en la tecnica pertinente reconocera que otras configuraciones y disposiciones se pueden utilizar sin apartarse del alcance de la presente invencion. Sera evidente para un experto en la tecnica pertinente que esta invencion tambien se puede emplear en una variedad de otras aplicaciones.

Cabe notar que las referencias en la especificacion a "una realizacion", "una realizacion", "una realizacion de ejemplo," etc., indican que las realizaciones descritas pueden incluir una funcion, estructura, o caracterlstica particular, pero cada realizacion no necesariamente puede incluir la funcion, estructura o caracterlstica particular. Mas aun, dichas frases no se refieren necesariamente a la misma realizacion. Adicionalmente, cuando una funcion, estructura o caracterlstica particular se describe en relacion con una realizacion, estarla dentro del conocimiento de un experto en la tecnica efectuar dicha funcion, estructura o caracterlstica en relacion con otras realizaciones sea o no que se describa expllcitamente.

Superar la necesidad de movimiento mecanico en un escaner OCT se puede realizar al utilizar un gran numero de gulas de onda opticas para recolectar la luz desde multiples puntos de una muestra. Se han fabricado previamente gulas de onda en un circuito de onda de luz plana (PLC). El PLC puede incluir adicionalmente elementos activos para cambiar la ruta de la luz entre las diferentes gulas de onda o modular la frecuencia de la luz. Sin embargo, las gulas de onda fabricadas en un PLC son, por definicion, coplanas. Esto dificulta el uso de un sistema OCT basado en PLC para aplicaciones que requieren escaneo radial o conico (tales como endoscopia).

Adicionalmente, las sondas endoscopicas comunes o de cateter pueden ser menores de 3 mm, que limita el numero de gulas de onda utilizables a lo largo del borde de un PLC.

En una realizacion de la presente invencion, se proporcionan gulas de onda sobre un sustrato flexible. El sustrato flexible permite para las gulas de onda sean curvadas o dobladas en varias formas y llenan de manera mas eficiente un area dada. Por ejemplo, el sustrato flexible se puede curvar en capas o espiral apretado en una forma de tipo acordeon. Una vez que el sustrato flexible se ha manipulado en una forma particular, se puede colocar en una carcasa o cualquier otro tipo de empaque para proteccion y para ayudar al sustrato a mantener su forma. Por ejemplo, el sustrato flexible se puede curvar y, posteriormente, colocar en la carcasa cillndrica de un endoscopio para proporcionar una densa matriz de gulas de onda dentro de la carcasa.

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La figura 1A ilustra un ejemplo de un sustrato 102 flexible que comprende una pluralidad de gulas 104 de onda. El sustrato flexible puede ser un pollmero tal como, por ejemplo y sin limitation, polidimetilsiloxano (PDMS) o parileno. El sustrato flexible tambien puede ser un material semiconductor delgado. El sustrato 102 flexible puede ser suficientemente flexible con el fin de enrollar o doblar sin que se rasgue.

El sustrato 102 flexible se configura para adaptarse a diferentes formas segun sea util para diferentes aplicaciones.

Una vez implementadas sobre el sustrato 102 flexible, las gulas 104 de onda luego se pueden disponer de una manera no coplanas mientras que permite una optica de enfoque para dirigir la luz que sale de las diferentes gulas 104 de onda de acuerdo con cualquier patron de muestra deseada.

Las gulas 104 de onda se pueden elaborar de un solo material de pollmero, o pueden incluir una combination de materiales de pollmeros. Por ejemplo, las gulas 104 de onda se pueden elaborar de cualquiera de SU-8, PMMA, PDMS, etc.

Las gulas 104 de onda tambien se pueden elaborar de un material semiconductor tal como silicio o materiales semiconductores III-V tales como arseniuro de galio o fosfuro de indio. Se debe entender que pueden existir impurezas u otras combinaciones de materiales en los materiales semiconductores, por ejemplo, compuestos, terciarios o cuaternarios.

Las gulas 104 de onda se pueden fabricar sobre la superficie del sustrato 102 flexible. El patron de superficie puede implicar una variedad de tecnicas de grabado y enmascaramiento litografico. Algunos ejemplos de tecnicas de grabado incluyen el grabado ionico reactivo, grabado por plasma acoplado inductivo, y grabado qulmico en humedo. En otra realization, las gulas 104 de onda pueden estar formadas a traves de micromecanizado por volumen en el que el material de gulas 104 de onda se une al sustrato 102 flexible y posteriormente se adelgaza a un grosor final inferior a 100 micras. Las gulas de onda de modo unico mas pequenas o gulas de onda de modo casi unico se pueden adelgazar hasta un grosor final inferior a 10 micras o por debajo de 1 micra. En una realizacion, el grosor final de las gulas 104 de onda es de aproximadamente 3 micras. Ejemplos de procedimientos de adelgazamiento incluyen pulido qulmico mecanico, grabado en humedo por volumen, y grabado utilizando un gas reactivo tal como di-fluoruro de xenon. Se puede garantizar la integridad estructural a traves de la introduction de capas de portador con resistencia a la traction adecuada pero con suficiente flexibilidad. Otros procesos de transferencia de sustrato a nivel de placa de contacto se pueden utilizar para transferir gulas de onda formadas como una capa de dispositivo optico sobre pellculas tal como sustrato 102, como lo entenderla un experto en la tecnica.

En otro ejemplo, las gulas 104 de onda se pueden incorporar dentro del sustrato 102 flexible. La incorporation de gulas 104 de onda puede proporcionar una mejor contention del modo optico dentro de la gula de onda debido al mismo material o material de revestimiento similar que rodea a cada gula de onda. El sustrato 102 puede estar en capas alrededor de las gulas 104 de onda para poder incorporar las gulas 104 de onda. En otro ejemplo, las gulas 104 de onda se pueden dopar en regiones de una capa semiconductora con una capa semiconductora superior depositada sobre la capa dopada para incorporar gulas 104 de onda. Las capas semiconductoras pueden crecer de forma epitaxial o depositar utilizando tecnicas de deposito de vapor qulmico.

Se pueden disponer las gulas 104 de onda sobre o dentro del sustrato 102 de tal manera que todas las gulas de onda son paralelas entre si. Cuando las gulas 104 de onda se disponen sobre una capa de un sustrato semiconductor o de plastico, pueden crear un circuito integrado optico flexible.

Las figuras 1B-D ilustran diversas formas en las que se puede doblar el sustrato 102 en diferentes formas. La figura 1B muestra el sustrato 102, que contiene las gulas 104 de onda embebidas, que se enrollan en una forma cillndrica. La figura 1C muestra el sustrato 102 enrollado en si mismo para crear un patron de espiral de las gulas 104 de onda. La figura 1D muestra el sustrato 102 doblado para crear un patron de capas. La disposition circular y en espiral del sustrato 102 es util cuando se requiere escaneo circular o conico. Las figuras 1C y 1D pueden ser particularmente utiles cuando se desean patrones de escaneo denso tridimensionales. Tambien se pueden considerar otras formas sin desviarse del alcance de la invencion.

Dicha combinacion de gulas de onda y sustrato flexible, cuando se doblan, se pueden combinar con elementos activos para cambiar un haz de luz de una gula de onda a otra. De tal manera, el escaneo se puede realizar sin la necesidad de medios de escaneo mecanicos. Los elementos activos pueden estar basados en electro-optica, termooptica, o efectos de inyeccion de portador, por ejemplo. En combinacion con la optica de terminales que enfoca la luz que sale de cada gula de onda sobre un punto diferente de la superficie de la muestra, se puede lograr un sistema de escaneo acinetico (sin ninguna parte movil) para la formation de imagenes OCT.

Las gulas de onda definidas dentro de los PLC tradicionales son, por definition, coplanas. Esto dificultarla el uso de un sistema de escaneo con base en PLC acinetico para algunas aplicaciones, tales como sistemas OCT endoscopicos o con base en cateter, donde se necesitan esquemas de escaneo de muestra especiales (por

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ejemplo, escaneo radial o escaneo conico). Los escaneres de ilnea son generalmente ineficientes para la obtencion de informacion de imagen radial o conica. La razon es que el sistema de enfoque optico necesario para convertir los haces de luz desde una serie de gulas de onda coplanas en un PLC en un patron de escaneo complejo sobre el tejido es diflcil de implementar. Con el fin de resolver este problema, un sistema puede utilizar un sistema de gula de onda flexible, tal como las realizaciones descritas con respecto a las figuras 1A-1D.

Las figuras 2A-D proporcionan diferentes vistas del extremo de un cateter o endoscopio que incluye un sistema de gula de onda flexible de acuerdo con una realization. Se ilustra que los elementos mostrados en llneas de trazos estan dentro de la carcasa 201.

La figura 2A ilustra una vista lateral de una sonda que incluye una carcasa 201, un elemento 202 que gula la luz, un sistema 204 de gula de onda flexible, y un elemento 206 optico dispuesto en el extremo 208 distante de la sonda. El elemento 202 que gula la luz puede ser, por ejemplo, una sola fibra optica o un haz de fibras. Alternativamente, el elemento 202 que gula la luz puede ser una gula de onda plana fabricada sobre un sustrato. En un ejemplo, el elemento 202 que gula la luz es una gula de onda fabricada sobre el mismo sustrato flexible como se incluye en el sistema 204 de gula de onda flexibles.

El sistema 204 de gula de onda flexibles puede incluir una pluralidad de gulas de onda similares al sustrato 102 como se describe en las figuras 1A-D. Adicionalmente, el sistema 204 de gula de onda flexibles se puede enrollar en una forma de espiral o cillndrica, por ejemplo. En una realizacion, un diametro de extremo 208 distante de la carcasa 201 es de menos de 3 mm. En otro ejemplo, el diametro de extremo 208 distante es menor de 1 mm.

El elemento 206 optico dirige la luz que sale del sistema 204 de gula de onda flexibles sobre una muestra, de acuerdo con una realizacion. El elemento 206 optico puede ser, por ejemplo, cualquier cantidad de lentes y/o espejos disenados para guiar la luz que sale del extremo 208 distante hacia una muestra de la que se va a formar imagen. El elemento 206 optico tambien se puede disenar para recolectar la luz dispersada devuelta fuera de la muestra. En una realizacion, el elemento 206 optico incluye por lo menos una lente que es una lente de Indice de gradiente (GRIN). En otro ejemplo, el elemento 206 optico incluye uno o mas componentes de lente esferica. El extremo 208 distante puede incluir adicionalmente o alternativamente un espejo para dirigir la luz en un angulo especlfico a medida que sale desde el extremo 208 distante. Dicho espejo tambien se puede utilizar para la recoleccion de luz en un angulo especlfico fuera de la muestra. Dicho espejo puede ser un espejo estatico o un espejo movil.

El elemento 202 que gula la luz se configura para transmitir luz entre el sistema 204 de gula de onda flexibles y otros componentes opticos no dispuestos dentro de la carcasa 201, de acuerdo con una realizacion. En otro ejemplo, otros componentes opticos se acoplan directamente con el sistema 204 de gula de onda flexibles dentro de la carcasa 201.

Estos otros componentes opticos pueden incluir moduladores electricos o termicos para cambiar la frecuencia de la luz. Otros componentes opticos tambien pueden incluir uno o mas interferometros para interferir de forma constructiva y/o destructiva la luz. Los interferometros se pueden utilizar para realizar tomografla de coherencia optica de dominio de frecuencia o tiempo.

Aunque solo se ilustra un elemento 202 que gula la luz, se debe entender que cualquier cantidad de elementos que gulan la luz se pueden utilizar para guiar la luz de diversas gulas de onda dentro del sistema 204 de gula de onda flexibles a otros componentes opticos del sistema. Alternativamente, se pueden utilizar uno o mas conmutadores opticos para cambiar una gula de onda particular de la pluralidad de gulas de onda en el sistema 204 de gula de onda flexibles para acoplar la luz en el elemento 202 que gula la luz.

La figura 2B ilustra una vista frontal que mira en el extremo 208 distante de la sonda, de acuerdo con una realizacion.

El elemento 206 optico puede ocupar la region en el extremo 208 distante. Como tal, el sistema 204 de gula de onda flexibles se muestra detras del elemento 206 optico mediante llneas de trazos. El sistema 204 de gula de onda flexibles se envuelve en una forma similar a tubo, de acuerdo con una realizacion.

La figura 2C ilustra una vista superior de la sonda que incluye el sistema 204 de gula de onda flexibles y el elemento 206 optico dentro de la carcasa 201, de acuerdo con una realizacion. Se puede ver que el elemento 202 que gula la luz se conecta al sistema 204 de gula de onda flexibles dentro de la carcasa 201.

La figura 2D ilustra una vista en perspectiva del extremo de la sonda. Se observa una forma cillndrica del sistema 204 de gula de onda flexibles dispuesto dentro de la carcasa 201 cillndrica de la sonda, de acuerdo con una realizacion.

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El elemento 202 que gula la luz se puede acoplar a una porcion del sistema 204 de gula de onda flexibles, de acuerdo con una realizacion, o se puede acoplar a todas las gulas de onda en el sistema 204 de gula de onda flexibles. Se ilustra un solo elemento 202 que gula la luz; sin embargo, una pluralidad de elementos de gula de luz se puede disponer alrededor de sustancialmente toda la circunferencia del sistema 204 de gula de onda flexibles para captar la luz de las gulas de onda de sistema 204 de gula de onda flexibles.

Se puede utilizar otro elemento optico para dirigir la luz del elemento 202 que gula la luz a una o mas de las gulas de onda en el sistema 204 de gula de onda flexibles. Por ejemplo, un multiplexor se puede disponer entre el elemento 202 que gula la luz y el sistema 204 de gula de onda flexibles. En otro ejemplo, el multiplexor se dispone en el sustrato del sistema 204 de gula de onda flexibles. El multiplexor puede incluir uno o mas de conmutadores opticos, circuladores, moduladores de direccion de haz, etc. El multiplexor permite la integration de muchas rutas opticas a traves del sistema 204 de gula de onda flexibles con una sola ruta optica a traves del elemento 202 que gula la luz.

La figura 3 ilustra un diagrama de un ejemplo de un sistema 300 OCT que incluye el uso de un sistema de gula de onda flexible de acuerdo con una realizacion. El sistema 300 OCT incluye un sensor 302 optico, uno o mas interferometros 304, un elemento 306 que gula la luz que acopla interferometros 304 a un multiplexor 308, un sistema 310 de gula de onda flexibles, y un elemento 312 optico. En el ejemplo ilustrado en la figura 3, el elemento 312 optico es una lente GRIN. No se muestra en la figura 3 una fuente de luz que producirla la luz que se dirige sobre una muestra 314 a cierta distancia del elemento 312 optico. La luz producida desde la fuente de luz tambien puede dirigir hacia abajo el elemento 306 que gula la luz y a traves del sistema 310 de gula de onda flexibles en su camino a la muestra 314. En una realizacion, la fuente de luz tambien se puede utilizar como una luz de referencia.

En una realizacion, se utilizan uno o mas interferometros 304 para realizar tomografla de coherencia optica de dominio de tiempo (TD-OCT). Se modula la longitud de la ruta optica de un brazo de referencia de uno o mas interferometros 304 para modular un haz de luz de referencia. Cuando el haz de referencia modulado se combina con un haz de luz recibida de la muestra 314, la interferencia resultante separa las contribuciones de senal de una profundidad dada de la muestra 314. La longitud de la ruta optica del brazo de referencia se puede cambiar con el tiempo para producir datos de imagen a diferentes profundidades de la muestra 314. La modulation de la longitud de la ruta optica se realiza tradicionalmente al mover mecanicamente uno o mas espejos en la ruta del haz de luz de referencia. Sin embargo, tambien se deben considerar otras tecnicas de modulacion, tales como, por ejemplo, moduladores termo-opticos o electro-opticos acoplados a una gula de onda para alterar la longitud de la ruta optica de la luz dentro de la gula de onda.

En otra realizacion, uno o mas interferometros 304 se utilizan para realizar tomografla de coherencia de dominio de frecuencia (FD-OCT). Al realizar FD-OCT, multiples profundidades de la muestra 314 se pueden analizar sustancialmente de manera simultanea, por ejemplo, al utilizar una pluralidad de detectores separados espectralmente en el sensor 302 optico. Se puede realizar una transformada de Fourier sobre la senal recibida por el sensor 302 optico para separar diversos componentes de la senal asociados con diferentes profundidades de la muestra 314. En un ejemplo, la realizacion de FD-OCT permite la adquisicion de information de imagen a varias profundidades sin la necesidad de cambiar la longitud de la ruta optica del brazo de referencia en uno o mas interferometros 304.

Se puede configurar el multiplexor 308 para transmitir la luz a traves de un primer subconjunto de gulas de onda en el sistema 310 de gula de onda flexibles, mientras que recibe la luz dispersada devuelta de la muestra 314 de un segundo subconjunto de gulas de onda en el sistema 310 de gula de onda flexibles. Ya que la luz se refleja devuelta desde la muestra 314 en el elemento 312 optico, esta se desplaza de nuevo a lo largo del elemento 306 que gula la luz a uno o mas interferometros 304, de acuerdo con una realizacion. En otro ejemplo, la luz puede viajar de regreso a uno o varios interferometros 304 utilizando una ruta diferente a traves del elemento 306 que gula la luz. Uno o mas interferometros 304 pueden combinar la luz con una luz de referencia para interferir de forma constructiva y/o destructiva la luz. La luz separada asociada ya sea con una determinada profundidad de la muestra 314 al realizar TD-OCT, o una pluralidad de profundidades de la muestra 314 al realizar FD-OCT, se recolecta en el sensor 302 optico.

La muestra 314 puede ser una muestra de tejido, por ejemplo, un recubrimiento de corazon o colon. Se puede formar imagen de una pluralidad de ubicaciones sobre la muestra 314 en un tiempo debido a la pluralidad de gulas de onda presentes en el sistema 310 de gula de onda flexibles. Adicionalmente, se puede recolectar informacion radial y/o conica de la imagen desde la muestra 314 debido a la disposition circular de las gulas de onda.

La figura 4 ilustra un diagrama de flujo que representa un procedimiento 400 para la fabrication de un sistema de tomografla de coherencia optica, de acuerdo con una realizacion de la invention. La fabricacion del sistema puede implicar la fabricacion de una pluralidad de gulas de onda sobre un material flexible, tal como aquellas ilustradas, por ejemplo, en las figuras 1B - 1D. Se debe apreciar que el metodo 400 puede incluir operaciones adicionales a aquellas mostradas, o realizar las operaciones en un orden diferente a aquel mostrado.

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El metodo 400 inicia en la etapa 402, donde una capa semiconductora se une a una capa de material flexible, de acuerdo con una realizacion. El semiconductor puede ser, por ejemplo, silicio o arseniuro de galio. El material flexible puede ser, por ejemplo, PDMS o Parileno. La union puede ser anodica, o se pueden utilizar otras tecnicas que pueden ser conocidas por un experto en la tecnica pertinente, dada la description aqul.

El metodo 400 continua con la etapa 404 donde se adelgaza la capa semiconductora. El adelgazamiento puede producir una capa semiconductora que tiene un grosor de menos de 10 micras. En una realizacion, el grosor final de la capa semiconductora es de alrededor de 3 micras. Se puede utilizar pulido mecanico qulmico (CMP) para el procedimiento de adelgazamiento. Se debe entender que la etapa 404 puede no ser necesaria en el caso en el que la capa semiconductora sea ya lo suficientemente delgada cuando se une inicialmente al material flexible.

En la etapa 406, la capa semiconductora se modela para formar gulas de onda sobre el material flexible, de acuerdo con una realizacion. El patron de la capa semiconductora puede implicar tecnicas de litografla convencionales para primero moldear una capa fotorresistente sobre la capa semiconductora y, posteriormente, grabar el material semiconductor expuesto para formar las gulas de onda. Alternativamente, se puede utilizar un material de mascara dura tal como nitruro de silicio en lugar de material fotorresistente. En una realizacion, las gulas de onda se forman como llneas sustancialmente paralelas sobre el material flexible. Despues de que se forman las gulas de onda, se puede depositar o agregar un material de revestimiento sobre la parte superior de las gulas de onda para confinar adicionalmente el modo de luz dentro del nucleo de gula de onda.

En la etapa 408, la capa de material flexible que tiene la pluralidad de gulas de onda se dobla en una forma particular, de acuerdo con una realizacion. En un ejemplo, el material flexible se puede doblar en una forma cillndrica o forma de espiral como se ilustra en las figuras 1B y 1C respectivamente. Una forma generalmente circular puede ayudar a la colocation de las gulas de onda flexible en un aparato tubular similar tal como un cateter o endoscopio. Tambien se pueden considerar otras formas para colocacion mas convenientemente de las gulas de onda flexibles en diversos dispositivos. Las diversas formas dobladas de las gulas de onda pueden disminuir el factor de forma de un sistema optico y tambien proporcionar tecnicas de formation de imagen adicionales no facilmente disponibles de gulas de onda estrictamente coplanas.

En la etapa 410, la pluralidad de gulas de onda se acopla a uno o mas interferometros, de acuerdo con una realizacion. Uno o mas interferometros combinan la luz recibida de por lo menos una portion de la pluralidad de gulas de onda con un haz de luz de referencia para realizar formacion de imagenes OCT. El acoplamiento entre las gulas de onda y los interferometros puede implicar cualquier cantidad de elementos que gulan la luz, lentes, espejos, multiplexores, etc. Por ejemplo, un elemento que gula la luz, tal como una fibra optica, se puede utilizar para acoplar la luz desde la pluralidad de gulas de onda hasta uno o mas interferometros. En otro ejemplo, se pueden utilizar una o mas lentes para enfocar la luz que sale desde la pluralidad de gulas de onda sobre un elemento que gula la luz, o directamente sobre un elemento optico integrado como parte de uno o mas interferometros.

La figura 5 ilustra un diagrama de flujo que representa un procedimiento 500 para la fabrication de un sistema de tomografla de coherencia optica, de acuerdo con otra realizacion de la invention. Se debe apreciar que el metodo 500 puede incluir operaciones adicionales a aquellas mostradas, o realizar las operaciones en un orden diferente a aquel mostrado.

El metodo 500 inicia en la etapa 502, donde una capa de dispositivo de una placa de contacto de aislante sobre silicio (SOI) se modela para formar gulas de onda, de acuerdo con una realizacion. La placa de contacto SOI puede incluir una capa de dispositivo semiconductora, una capa de dioxido de silicio embebida, y una capa de manija que puede tener hasta varios cientos de micras de grosor. Sin embargo, se debe apreciar que el proceso de la placa de contacto SOI y de fabricacion descrito en el metodo 500 no se debe limitar al uso de silicio como la capa de dispositivo, y que tambien se pueden utilizar otros materiales y pollmeros semiconductores. Como se indico anteriormente, el patron de la capa semiconductora puede implicar tecnicas de litografla convencionales para primero modelar una capa fotorresistente sobre la capa semiconductora y, posteriormente, grabar el material semiconductor expuesto para formar las gulas de onda. Alternativamente, se puede utilizar un material de mascara dura tal como nitruro de silicio en lugar de material fotorresistente. En una realizacion, las gulas de onda se forman como llneas sustancialmente paralelas sobre el material flexible. La capa de dispositivo puede tener un grosor de, por ejemplo, menos de 10 micras. En una realizacion, el grosor final de la capa de dispositivo es de alrededor de 3 micras. Despues que se forman las gulas de onda, se puede depositar o agregar un material de revestimiento en la parte superior de las gulas de onda para confinar adicionalmente el modo de luz dentro del nucleo de gula de onda. Se pueden agregar otras capas de material o etapas de proceso para funcionalidad electrica u optica adicional.

El metodo 500 continua en la etapa 504, donde se deposita una capa delgada de material flexible sobre la parte superior de la placa de contacto SOI asegurando una buena adhesion a la capa de dispositivo en la que se han definido las gulas de onda, de acuerdo con una realizacion. El material flexible puede ser, por ejemplo, PDMS o Parileno. El deposito se realiza a traves de hilatura, transferencia de capa con base en temperatura y aplicacion de presion u otros metodos conocidos por un experto en la tecnica pertinente, dada la descripcion aqul. La adhesion

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entre el material flexible y la capa de dispositivo en la que se han definido las gulas de onda se puede asegurar a traves de la preparation de superficie utilizando plasma de O2 u otros medios, tales como, por ejemplo, capas de promotion de adhesion intermedia. Se pueden utilizar otras tecnicas para mejorar la adhesion como lo sabrla el experto en la tecnica pertinente, dada la description aqul.

El metodo 500 continua con la etapa 506 donde la placa de contacto SOI con el material flexible sobre la parte superior se unen a un sustrato portador, de acuerdo con una realization. Dicha union se puede conseguir a traves de una capa de adhesivo delgada, que incluye una capa fotorresistente. El adhesivo se puede seleccionar de tal manera que se puede quitar facilmente con un solvente sin afectar negativamente la capa flexible o las gulas de onda. Dicho solvente puede ser, por ejemplo, acetona, metanol, isopropanol o cualquier otro solvente organico o inorganico.

El metodo 500 continua con la etapa 508 donde se graba la capa de manija de la placa de contacto SOI, utilizando la capa de oxido embebida como una capa de detention. Esta etapa de grabado se puede hacer utilizando grabado anisotropico en humedo, grabado isotropico en humedo, grabado por iones reactivos profundos, otros procesos de grabado a base de plasma u otros medios conocidos por un experto en la tecnica pertinente, dada la descripcion aqul. Esta etapa de grabado se puede modular por una etapa de litografla, donde las islas de silicio solido se protegen mediante una mascara blanda o dura. Dichas islas rlgidas se pueden dejar sobre el oxido embebido en la medida de lo esto pueda ser necesario para fortalecer la estructura para el empaque, necesidades de aplicacion funcionales u otras necesidades de aplicacion.

En la etapa 510, la capa de oxido embebida se graba posteriormente lejos utilizando una solution de grabado, de acuerdo con una realizacion. En un ejemplo, la solucion de grabado se puede elegir para tener ya sea una velocidad de grabado cero o insignificante para el material de gula de onda para proteger las gulas de onda. Dicho reactivo de grabado puede ser a base de acido fluorhldrico (HF), pero otras composiciones son posibles como lo sabrla un experto en la tecnica pertinente.

En la etapa 512, se deposita otra capa flexible sobre las gulas de onda de silicio expuestas, de acuerdo con una realizacion. La etapa 512 es opcional, sin embargo, la capa flexible adicional intercala las gulas de onda con el fin de proteger el circuito optico, agrega resistencia mecanica adicional, y mejora el revestimiento alrededor de las gulas de onda. En esta etapa, son posibles patrones adicionales del circuito optico flexible, mediante los cuales las formas arbitrarias se pueden definir en el sustrato. Se pueden utilizar dichas formas para mejorar la flexibilidad, simplificar el empaque, o para otros fines. Se pueden realizar patrones utilizando mascaras de litografla para proteger el circuito optico flexible desde la etapa de grabado. Se puede lograr el grabado del circuito optico flexible, por ejemplo, a traves de procesos de grabado a base de plasma.

En la etapa 514, el circuito optico flexible, se libera del sustrato portador, de acuerdo con una realizacion. La liberation se puede producir en el nivel de boquilla despues de cortar el circuito optico flexible unido al sustrato portador en moldes de tamano adecuado. La liberacion se puede realizar al utilizar un solvente que disuelve solamente la capa de adhesion.

En la etapa 516, el circuito optico flexible, se dobla en una forma particular, de acuerdo con una realizacion. En un ejemplo, el circuito optico flexible se puede doblar en una forma cillndrica o forma de espiral como se ilustra en las figuras 1B y 1C respectivamente. Una forma generalmente circular puede ayudar a la colocation de las gulas de onda flexibles en un aparato tubular similar tal como un cateter o endoscopio. Tambien se pueden considerar otras formas para colocacion mas convenientemente de las gulas de onda flexibles en diversos dispositivos. Las diversas formas dobladas de las gulas de onda pueden disminuir el factor de forma de un sistema optico y tambien proporcionar tecnicas de formation de imagen adicionales no facilmente disponibles a partir de gulas de onda estrictamente coplanas.

En la etapa 518, la pluralidad de gulas de onda en el material flexible se acopla a uno o mas interferometros, de acuerdo con una realizacion. Uno o mas interferometros combinan la luz recibida de por lo menos una portion de la pluralidad de gulas de onda con un haz de referencia de la luz para realizar formacion de imagenes OCT. El acoplamiento entre las gulas de onda y los interferometros puede implicar cualquier cantidad de elementos que gulan la luz, lentes, espejos, multiplexores, etc. Por ejemplo, un elemento que gula la luz, tal como una fibra optica de gula, se puede utilizar para acoplar la luz desde la pluralidad de gulas de onda hasta uno o mas interferometros. En otro ejemplo, se pueden utilizar una o mas lentes para enfocar la luz que sale de la pluralidad de gulas de onda sobre un elemento que gula la luz, o directamente sobre un elemento optico integrado como parte de uno o mas interferometros.

Algunas realizaciones de un sistema de gula de onda flexible, descrito en este documento proporcionan ciertas ventajas estructurales. Por ejemplo, las gulas de onda dispuestas sobre un sustrato flexible, pueden tener una ventaja de tamano sobre las fibras opticas independientes, porque las gulas de onda dispuestas sobre un sustrato se pueden hacer mucho mas pequenas que una fibra independiente debido a que se puede utilizar el sustrato como soporte estructural para las gulas de onda.

La utilizacion de gulas de onda mas pequenas permite el empaque de mas gulas de onda sobre un area determinada. Como tal, se pueden tomar mas puntos de datos individuales para una superficie dada. Adicionalmente, una vez que se han dispuesto las gulas de onda sobre un sustrato, las gulas de onda se pueden organizar en una forma especlfica, estable, que puede no ser posible o facil con fibras opticas independientes.

5 Las realizaciones de la presente invencion se han descrito anteriormente con la ayuda de elementos fundamentales funcionales que ilustran la implementacion de funciones especlficas y relaciones de las mismas. Los llmites de estos elementos fundamentales funcionales se han definido arbitrariamente aqul para conveniencia de description. Se pueden definir llmites alternativos, siempre que las funciones y relaciones especificadas de los mismos se realicen de forma apropiada.

10 La descripcion anterior de las realizaciones especlficas revelara completamente la naturaleza general de la invencion que otros pueden, mediante aplicacion de conocimientos dentro de la experiencia de la tecnica, modificar y/o adaptar facilmente para diversas aplicaciones tal como realizaciones especlficas, sin exceso de experimentation, sin apartarse del concepto general de la presente invencion. Por lo tanto, se pretende que dichas adaptaciones y modificaciones esten dentro del significado y rango de equivalentes de las realizaciones descritas, con base en la

15 ensenanza y gula presentada aqul. Se debe entender que la fraseologla o terminologla en el presente documento tiene el proposito de descripcion y no de limitation, de tal manera que la terminologla o fraseologla de la presente especificacion se debe interpretar por el experto en la tecnica a la luz de las ensenanzas y gula.

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REIVINDICACIONES

1. Un sistema de tomografla de coherencia optica para formacion de imagen separada a profundidad de una muestra, comprende:

un sustrato (102) de material sustancialmente flexible unido a una capa de material semiconductor, en el que se modela la capa de material semiconductor para formar una pluralidad de gulas (104) de onda, y en las que se dobla el sustrato;

un elemento (206) optico dispuesto en un extremo distante de la pluralidad de gulas (104) de onda;

uno o mas interferometros (304) configurados para combinar una luz de referencia con la luz recibida por al menos una porcion de la pluralidad de gulas (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado para separar las contribuciones de una profundidad dada de la muestra (314) utilizando tomografla de coherencia optica; y un elemento (202) que gula la luz acoplado entre la pluralidad de gulas (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado y uno o mas interferometros (304).
2. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el sustrato (102) es un pollmero.
3. El sistema de la reivindicacion 2, en el que el pollmero es PDMS.
4. El sistema de la reivindicacion 2, en el que el pollmero es parileno.
5. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el sustrato (102) es un semiconductor flexible.
6. El sistema de la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de gulas (104) de onda se compone de por lo menos uno

de silicio, arseniuro de galio, y fosfuro de indio.
7. El sistema de la reivindicacion 1, comprende adicionalmente un multiplexor (308) optico configurado para cambiar una ruta de luz desde el elemento (202) que gula la luz hasta una o mas de la pluralidad de gulas (104) de onda.
8. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el sustrato (102) se configura para ser enrollado en una forma sustancialmente cillndrica.
9. El sistema de la reivindicacion 8, en el que el sustrato (102) se dispone dentro de una carcasa (201) sustancialmente cillndrica.
10. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el elemento (206) optico comprende uno o mas espejos.
11. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el elemento optico comprende una o mas lentes.
12. El sistema de la reivindicacion 11, en el que por lo menos una de una o mas lentes es una lente de Indice de gradiente.
13. El sistema de la reivindicacion 1, en el que el elemento (202) que gula la luz es una fibra optica.
14. El sistema de la reivindicacion 1, en el que la pluralidad de gulas (104) de onda comprende gulas de onda de modo unico.
15. Un sistema de tomografla de coherencia optica para formacion de imagen separada a profundidad de una muestra (314), comprende:

un sustrato (102) de material sustancialmente flexible unido a una capa de material semiconductor, en el que la capa de material semiconductor se modela para formar una pluralidad de gulas (104) de onda, y en el que se dobla el sustrato;

un elemento (206) optico dispuesto en un extremo distante de la pluralidad de gulas (104) de onda;

uno o mas interferometros (304) configurados para combinar una luz de referencia con la luz recibida por al menos una porcion de la pluralidad de gulas (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado para separar las contribuciones de una pluralidad de profundidades de la muestra (314) utilizando tomografla de coherencia optica; y un elemento

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(202) que gula la luz acoplado entre la pluralidad de gulas (104) de onda sobre el sustrato (102) doblado y uno o mas interferometros (304).
16. El sistema de la reivindicacion 15, comprende adicionalmente un multiplexor (308) optico configurado para cambiar una ruta de luz desde el elemento (202) que gula la luz hasta una o mas de la pluralidad de gulas (104) de onda.
17. El sistema de la reivindicacion 15, en el que el sustrato (102) se configura para ser enrollado en una forma sustancialmente cillndrica.
18. El sistema de la reivindicacion 17, en el que el sustrato (102) se dispone dentro de una carcasa (201) sustancialmente cillndrica.
19. El sistema de la reivindicacion 15, en el que la pluralidad de gulas (104) de onda comprende gulas de onda de modo unico.
20. Un metodo para fabricar un sistema de tomografla de coherencia optica, que comprende: unir una capa de material semiconductor a una capa de material (102) flexible; adelgazar la capa de material semiconductor a un grosor menor de 10 micras;

modelar la capa de material semiconductor para formar una pluralidad de gulas (104) de onda unida a la capa de material (102) flexible;

doblar la capa de material (102) flexible que tiene la pluralidad de gulas (104) de onda unida a la misma; y

acoplar la pluralidad de gulas (104) de onda en el material (102) flexible doblado a uno o mas interferometros (304) utilizados para realizar tomografla de coherencia optica.
21. Un metodo para fabricar un sistema de tomografla de coherencia optica, que comprende:

modelar una capa de material semiconductor en una capa de dispositivo de una placa de contacto SOI para formar una pluralidad de gulas (104) de onda, en la que la placa de contacto SOI incluye:

la capa de dispositivo,

una capa de oxido embebida, y

una capa de manija;

depositar una primera capa de material flexible sobre la pluralidad de gulas (104) de onda formada en la capa de dispositivo;

grabar la capa de manija de la placa de contacto SOI para eliminar sustancialmente la capa de manija;

grabar la capa de oxido embebida de la placa de contacto SOI para eliminar sustancialmente la capa de oxido embebida;

depositar una segunda capa de material flexible sobre la pluralidad de gulas (104) de onda de tal manera que la pluralidad de gulas (104) de onda se intercalan entre la primera y segunda capas de material flexible para formar un circuito optico flexible;

doblar el circuito optico flexible; y

acoplar la pluralidad de gulas (104) de onda sobre el circuito optico flexible doblado a uno o mas interferometros (304) utilizados para realizar tomografla de coherencia optica.