ITTO20131059A1 - Sistema ottico integrato per un'apparecchiatura microendoscopica. - Google Patents

Description

TITOLO: “Sistema ottico integrato per un’apparecchiatura microendoscopica”

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione si riferisce a un sistema ottico integrato per un’apparecchiatura microendoscopica. Sfondo tecnologico

I microendoscopi sono degli strumenti ottici utilizzati in campo biologico – medico, per l’osservazione in vivo di tessuti a livello cellulare. Le caratteristiche ottiche e meccaniche di questi strumenti dipendono dalla tipologia di tessuto biologico d’interesse.

Negli ultimi anni sono stati sviluppati sistemi ottici che, opportunamente associati ad obiettivi per microscopio, sono in grado di fornire immagini ad altissima risoluzione (in alcuni casi, anche inferiore al micron) fino a diversi millimetri di profondità all’interno di cavità o tessuti molli. Il diametro di questi sistemi ottici è generalmente inferiore ai 3 mm, particolarmente nell’intervallo fra 0,3 mm e 2 mm.

In particolare, questo tipo di sistemi ottici è impiegato in apparecchiature microendoscopiche nel settore delle neuroscienze, ad esempio per lo studio del sistema nervoso centrale in profondità superiori al millimetro, cioè oltre il limite d’impiego di tecniche non invasive o meno invasive (quale la microscopia a 2 fotoni).

Generalmente, tali sistemi ottici sono composti da lenti cilindriche GRIN (vale a dire, del tipo ad indice di rifrazione graduale lungo la direzione radiale del cilindro) eventualmente combinate con altri elementi ottici, quali lenti sferiche o altri elementi con diametro pari o simile a quello delle lenti GRIN. La combinazione di più elementi ottici di tipo diverso viene utilizzata tipicamente per aumentare l’apertura numerica (NA), e di conseguenza la risoluzione a parità di lunghezza del dispositivo o, viceversa, la lunghezza del dispositivo ottico a parità di risoluzione.

I sistemi ottici impiegati in apparecchiature microendoscopiche con maggiore apertura numerica finora realizzati sono generalmente costituiti da combinazioni di lenti GRIN e GRIN con lenti sferiche, come ad esempio nelle pubblicazioni brevettuali EP 1 283 413 A1 e US 7,511,891 B2. Tuttavia, le lenti GRIN con alta apertura numerica introducono significative aberrazioni, prevalentemente di tipo sferico, a differenza delle lenti GRIN con lunghezza maggiore che presentano invece un’apertura numerica bassa (ad esempio, pari a circa 0.25). In linea generale, a causa delle aberrazioni ottiche introdotte dalle lenti GRIN e dalle lenti sferiche, i sistemi ottici che presentano una risoluzione migliore sono quelli di lunghezza minore.

Da una parte, gli inconvenienti associati all’aberrazione ottica sono stati affrontati scegliendo opportunamente il profilo di lenti GRIN impiegate nel sistema ottico. Dall’altra parte, sono stati attenuati usando adattatori ottici, anche esterni al corpo dell’endoscopio, capaci di compensare le aberrazioni (come ad esempio, divulgato dai documenti brevettuali US 7,511,891 B2 e US 2009/054791 A1).

L’ottenimento di siffatti sistemi ottici che abbiano una lunghezza significativa con risoluzione elevata e con aberrazioni trascurabili, qualora possibile, comporta un controllo di processo di fabbricazione che inevitabilmente porta a costi significativamente superiori rispetto a sistemi ottici più corti con le stesse caratteristiche ottiche.

Ad oggi, la società tedesca Grintech GmbH commercializza un sistema ottico per una apparecchiatura microendoscopica dotato di una risoluzione significativamente elevata, il quale è lungo 4.0 mm e presenta un diametro pari a 1.4 mm. Questo sistema ottico presenta inoltre un’apertura numerica pari a 0.8 con campo di vista di raggio pari a 30 micron in condizioni di risoluzione al limite di diffrazione. Tuttavia, la forma tipicamente cilindrica e le dimensioni ridotte di questo sistema ottico non consente un’agevole manipolazione dello stesso. Ad esempio, gli utensili - quali pinzette - che sono comunemente usati per sorreggere tale sistema ottico, tendono a scivolare intorno alla sua superficie liscia e curva.

Un ulteriore inconveniente di tali sistemi ottici di tipo tradizionale è dovuto alla difficoltà di implementare una lente correttiva su di esso.

Per realizzare tale implementazione, è necessario effettuare l’inserimento della lente durante la fabbricazione del corpo cilindrico stesso oppure la realizzazione della lente direttamente su un’estremità del sistema ottico, il che si rivela - per queste condizioni – piuttosto complesso, delicato e costoso.

Un altro inconveniente associato a sistemi ottici per apparecchiature microendoscopiche allo stato della tecnica è dovuto alla difficoltà nel mantenere il sistema ottico nella posizione desiderata lungo il cammino ottico, vale a dire in asse con l’obiettivo del microscopio, durante l’esecuzione delle misure ottiche. Questo accorgimento è infatti una condizione necessaria per il corretto utilizzo dell’intero sistema di visualizzazione dell’apparecchiatura microendoscopica.

Nella letteratura tecnica di questo settore, il suddetto inconveniente sembra essere affrontato mediante serraggio con apposite pinze, ad esempio l’utensile Micro-V-Clamp sviluppato dalla società Thorlabs Inc. e dotato di ganasce precaricate elasticamente in grado di stringere il sistema ottico e montate mobili su un microscopio in modo regolabile per allineare tale sistema ottico con l’asse ottico dell’obiettivo del microscopio. Oltre al serraggio tramite pinze, tale inconveniente viene anche affrontato con l’utilizzo di specifici supporti (denominati in lingua inglese anche holder) con cui può essere accoppiato il sistema ottico, tipicamente attraverso fori assiali in cui quest’ultimo viene inserito ed accoppiato mediante interferenza meccanica. Tuttavia, in entrambi i casi, si verifica una perdita della lunghezza utilizzabile per l’introduzione del sistema ottico nel tessuto da esaminare, per una quantità almeno pari allo spessore corrispondente alla lunghezza di tale sistema ottico che è a contatto con le ganasce della pinzetta o con la superficie del supporto (holder). In caso di utilizzo di un sistema ottico relativamente breve, ad esempio con una lunghezza pari a circa 4 mm, abbinato all’uso dell’utensile Micro-V-Clamp sviluppato dalla società Thorlabs Inc. (che ha ganasce di spessore pari a circa 3 mm) la lunghezza del sistema ottico che rimane effettivamente utilizzabile è pari ad 1 mm; quindi, in questo caso, il 75% della lunghezza del sistema ottico sarebbe inutilizzato. Chiaramente, la perdita di lunghezza utilizzabile del sistema ottico potrebbe essere limitata riducendo lo spessore della sezione di contatto, ossia utilizzando pinzette o supporti (holder) più sottili; tuttavia in questo caso si otterrebbe una maggiore perdita di aderenza dello sistema ottico con una incrementata facilità di rotazione/oscillazione dello stesso.

Un altro inconveniente legato al posizionamento del sistema ottico è relativo al calcolo della distanza corretta tra l’obiettivo del microscopio e la superficie di ingresso (situata generalmente in posizione prossimale) del sistema ottico microendoscopico. Un posizionamento scorretto del sistema ottico, corrispondente ad uno scostamento indesiderato (in alcuni casi anche soltanto di alcuni micron) rispetto alla distanza nominale, comporterebbe lo spostamento del punto di focalizzazione dell’obiettivo, con un significativo degrado nelle prestazioni complessive dell’osservazione del tessuto.

In sintesi, gli strumenti sopra descritti consentono di posizionare il sistema ottico con difficoltà e limitazione delle prestazioni, cambiando la configurazione dell’intero sistema con l’introduzione del sistema di sostegno del microendoscopio. Inoltre, la messa a fuoco della prima superficie del sistema ottico, sorretto con i sistemi tradizionali, alla lunghezza d’onda necessaria da parte del microscopio, richiede un’illuminazione di tale superficie non sempre facilmente accessibile in microscopi standard da laboratorio. In assenza di possibilità di visualizzare la prima superficie del sistema ottico alla lunghezza d’onda necessaria, si deve calibrare la differenza tra la distanza del fuoco del microscopio alla luce visibile e quello alla lunghezza d’onda d’impiego.

Nel settore sono altresì noti ulteriori documenti brevettuali concernenti sistemi ottici per apparecchiature microendoscopiche.

La pubblicazione statunitense US 8,099,156 B1 descrive un sistema ottico basato su una microsonda che facilita la visualizzazione, il testing e/o l’analisi ottica del tessuto cocleare. Una delle varianti descritte nella suddetta pubblicazione prevede l’inserimento di un sistema ottico (500 µm - 1 mm di diametro) con microlenti GRIN nel tessuto cocleare in vivo tramite una struttura capillare e la visualizzazione del tessuto tramite microendoscopia a fluorescenza. La struttura capillare include una lastra di metallo perpendicolare all’asse del capillare che funge da supporto per l’intero sistema ottico (includente la struttura capillare) all’interno del tessuto da analizzare. Tale soluzione tecnica prevede che la lastra di metallo svolga una mera funzione di supporto meccanico, facilitando il posizionamento della struttura capillare rispetto al microscopio e al materiale da sottoporre ad osservazione, ma che essendo al di fuori del cammino ottico dell’endoscopio, non può quindi in alcun caso partecipare ad un miglioramento delle caratteristiche ottiche dell’immagine trasferita. Inoltre, dato che tale lastra circonda il corpo cilindrico della sonda, ne toglie lunghezza utilizzabile per l’ispezione in profondità.

La pubblicazione brevettuale WO 2013/082156 descrive un sistema ottico che è in grado di effettuare una visualizzazione di tessuti biologici di elevato spessore ad alta risoluzione tramite il cosiddetto metodo di “inverse direction”, senza l’utilizzo di coloranti. L’apparecchiatura microendoscopica su cui il sistema ottico è impiegato può essere costruita come dispositivo azionabile manualmente. Più in dettaglio, il sistema ottico comprende una sonda microendoscopica per effettuare una visualizzazione dei tessuti in modo poco invasivo, in particolare a livello sarcomerico per applicazioni in vivo.

La microsonda è sorretta e mantenuta in posizione stabile tramite un supporto e può essere agganciata e sganciata dal resto del sistema ottico tramite un meccanismo a morsetto. Anche in questo caso il supporto è di materiale opaco e non può dunque contribuire alla realizzazione di un allineamento ottico con il microscopico e del miglioramento della risoluzione ottica complessiva del sistema. Inoltre, la modalità del sostegno dell’endoscopio tramite morsetto riduce la lunghezza del sistema ottico microendoscopico utile per l’inserimento nei tessuti.

La pubblicazione brevettuale US 7,302,142 B descrive un sistema ottico integrato per apparecchiature microendoscopiche avente le caratteristiche citate nel preambolo della rivendicazione indipendente della presente invenzione. In particolare, la pubblicazione brevettuale US 7,302,142 B riguarda un sistema ottico comprendente un substrato, un componente ottico (in particolare una fibra ottica) e uno strato sottile di vetro a contatto con detto componente ottico e detto substrato. Lo strato sottile, con spessore da 0.1 µm a 10 µm, forma una connessione ottica tra il componente ottico e il substrato e può essere configurato per mantenere una risoluzione spaziale di un’immagine endoscopica. Il substrato può essere costituito da diversi materiali tra cui vetro, metallo, semiconduttore, plastica, un materiale a memoria di forma. In una variante il componente ottico è costituito da microlenti GRIN. La suddetta soluzione tecnica prevede dunque utilizzo di uno strato sottile di vetro, che ha la funzione di connessione ottica tra il componente ottico e il substrato. In sintesi, l’innovazione descritta in tale pubblicazione riguarda il modo in cui è realizzata l’unione di diversi componenti ottici per imaging.

Tuttavia, la soluzione tecnica divulgata nella pubblicazione brevettuale US 7,302,142 B soffre di alcuni inconvenienti.

Un inconveniente è dato dalla necessità di realizzare una struttura “stratificata” includente il substrato, lo strato sottile e il componente ottico fusi tra loro alle interfacce, il che si traduce in elevati costi e tempi di fabbricazione complessivi del sistema.

Un altro inconveniente è dato dal fatto che il substrato, che può avere una forma piana e non, assume essenzialmente un ruolo di mero supporto meccanico, senza che siano considerate le sue proprietà ottiche o dimensionali o la sua influenza per quanto attiene al suo contributo al cammino ottico.

Un ulteriore inconveniente è dato dal fatto che tale soluzione tecnica non permette un rapido e semplice calcolo della distanza da tenere fra il sistema ottico e l’obiettivo del microscopio.

Un altro inconveniente penalizzante deriva dal fatto che è prevista l’applicazione di uno strato di vetro per collegare mediante saldatura il supporto alla sonda, in cui sono raggiunte tipicamente elevate temperature per ottenere la fusione dello strato vetroso. Questo accorgimento richiede l’uso di materiali resistenti ad elevate temperature per quanto attiene al supporto ed alla sonda; in particolare ciò limita l’utilizzo di materiali con temperature di deformazione (rammollimento o fusione) superiori a quelle impiegate per la saldatura dello strato vetroso sullo stesso supporto e generalmente ciò richiede altresì che il supporto presenti uno spessore rilevante. Sintesi dell’invenzione

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema ottico integrato per un apparecchiatura microendoscopica in grado di risolvere gli inconvenienti della tecnica nota.

Secondo la presente invenzione, questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un sistema ottico integrato di microendoscopia avente le caratteristiche tecniche citate nell’annessa rivendicazione indipendente.

E’ da intendersi che le annesse rivendicazioni costituiscono parte integrante degli insegnamenti tecnici qui forniti nella descrizione dettagliata che segue in merito alla presente invenzione. In particolare, nelle annesse rivendicazioni dipendenti sono definite alcune forme di realizzazione preferite della presente invenzione che includono caratteristiche tecniche opzionali.

Un vantaggio della presente invenzione è quello di fornire un sistema ottico integrato per apparecchiature microendoscopiche che sia di semplice ed economica realizzazione.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sistema ottico integrato per apparecchiature microendoscopiche in grado di facilitare la sua manipolazione ed anche il suo allineamento con un microscopio.

Un vantaggio addizionale della presente invenzione è quello di prevedere un sistema ottico integrato per apparecchiature microendoscopiche che permetta di sfruttare l’intera lunghezza utile del sistema ottico stesso per l’indagine del campione.

Un altro vantaggio della presente invenzione è quello di realizzare un sistema ottico integrato per apparecchiature microendoscopiche che consenta l’aggiunta di ulteriori componenti funzionali direttamente su di esso in maniera semplice ed economica.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento in particolare ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica parziale in esploso di un’apparecchiatura microendoscopica che include un sistema ottico integrato realizzato secondo una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione; - la figura 2 è una vista in elevazione longitudinale dell’apparecchiatura mostrata nella figura 1;

- le figure 3 e 4 sono una vista prospettica e rispettivamente una vista in elevazione del sistema visibile nell’apparecchiatura delle figure precedenti;

- la figura 4a è una vista schematica ingrandita e parziale del sistema mostrato nella figura 4;

- le figure 5 e 6 sono viste prospettiche parziali relative ad una apparecchiatura secondo una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione e, rispettivamente, ad un roditore avente tessuto cerebrale da ispezionare mediante tale apparecchiatura;

- le figure 7 e 8 sono ulteriori viste prospettiche dell’apparecchiatura mostrata nelle figure 1 e 2 in cui sono inoltre visibili meccanismi di traslazione longitudinali e trasversali;

- la figura 9 è una vista in elevazione laterale riferita ad un sistema ottico integrato realizzato secondo un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione ed includente una lente correttiva;

- la figura 10 è una vista schematica in elevazione laterale riferita ad un sistema analogo a quello mostrato nella figura 9 ed in cui sono rappresentate le direzioni di alcuni raggi attraversanti gli assiemi ottici del sistema; e

- la figura 11 è una diagramma tridimensionale che mostra la distribuzione di intensità di point spread function sul piano focale relativo alla forma di realizzazione mostrata nella figura 10; e

- la figura 12 è un diagramma cartesiano che rappresenta il profilo in elevazione di una variante di attuazione di una lente correttiva applicabile in alternativa a quelle recate nelle forme di realizzazione delle figure 9 e 10; - la figura 13 è una vista in elevazione laterale concernente un sistema ottico integrato realizzato secondo un'altra forma di realizzazione della presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento alle figure 1, 2, 7 e 8, è indicata nel suo complesso con 10 una apparecchiatura microendoscopica includente un sistema ottico integrato 100 realizzato secondo una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione.

In particolare, l’apparecchiatura comprende un obiettivo di microscopio 12, un sostegno 14 su cui è fissato l’obiettivo di microscopio 12, un telaio 16 montato ad una distanza regolabile rispetto al sostegno 14 (e dunque rispetto all’obiettivo di microscopio 12) e su cui è fissato il sistema 100. Alcune delle modalità con cui il sistema 100 è fissabile al telaio 14 saranno descritte più dettagliatamente nel seguito della descrizione.

Nell’esempio visibile nelle figure 7 e 8, il telaio 16 è montato in scorrimento relativo rispetto al sostegno 14 su una o più guide longitudinali 18 (in questo caso montate sul sostegno 14), particolarmente mediante un meccanismo di regolazione longitudinale 20, ad esempio del tipo a vite micrometrica. In questo modo, agendo sul meccanismo di regolazione 20 è possibile regolare la distanza lungo l’asse Z fra il sistema 100 e l’obiettivo di microscopio 12, selezionandone in modo desiderato la messa a fuoco.

Il sistema 100 comprende:

- una sonda microendoscopica distale 102 avente un’estensione prevalentemente longitudinale, atta a penetrare in un tessuto da osservare, ed attraverso la quale sono in grado di passare radiazioni di luce dirette verso il tessuto e/o provenienti da tale tessuto; e

- un elemento prossimale 104 sostanzialmente piastriforme, ed estendentesi trasversalmente rispetto alla sonda 102, in cui tale elemento 104 è atto ad essere accoppiato con un telaio.

Con riferimento in particolare alla figura 4a, l’elemento 104 è otticamente trasparente almeno in una sua regione di interfaccia ottica di ingresso (cioè, a titolo di esempio, il tratto di superficie planare dell’elemento 104 indicativamente individuato dal riquadro tratteggiato indicato con 104a) a cui la zona otticamente utile di uscita (cioè, a titolo di esempio, il tratto di superficie planare dell’elemento 104 indicativamente individuato dal riquadro tratteggiato indicato con 102a) della sonda 102 è ad esso affacciata. Fra la zona otticamente utile di uscita 102a della sonda 102 e la regione di interfaccia ottica di ingresso 104a dell’elemento 104 è direttamente interposto un adesivo otticamente trasparente 105 che vincola stabilmente la sonda 102 con l’elemento 104.

Come è chiaro ad un tecnico del settore, la figura 4a è una vista di carattere qualitativo, in particolare in cui le dimensioni e proporzioni fra i vari componenti del sistema 100 non sono da intendersi come rappresentative di quelle effettive, in quanto tale figura ha la mera finalità di illustrare del principio dell’invenzione.

Grazie alle caratteristiche sopra citate è possibile consentire una manipolazione agevole del sistema 100, in particolare afferrando l’elemento 104, evitando l’utilizzo di utensili quali pinze per trattenere la sonda 102 che è tipicamente scomoda e difficile da afferrare stabilmente per l’utilizzo. In effetti, l’assenza di siffatti utensili (pinze o holder con fori assiali) consente di sfruttare sostanzialmente l’intero tratto longitudinale attraverso cui la sonda 102 è in grado di penetrare il tessuto da sottoporre ad indagine.

Le caratteristiche tecniche precedentemente menzionate non soltanto incidono sulla maneggevolezza del sistema 100, ma anche favorevolmente sulle proprietà ottiche complessive.

Pertanto, secondo la presente invenzione, è possibile ottimizzare le prestazioni dal dispositivo, cioè incrementando la lunghezza di penetrazione per determinati valori di risoluzione ottica e di sezione del sistema 100. Questo vantaggio è particolarmente significativo per sistemi 100 aventi una lunghezza relativamente breve, ad esempio aventi una lunghezza inferiore ai 10 mm.

Nella forma di realizzazione illustrata, l’elemento 104 è otticamente trasparente nello spazio compreso fra la sua regione di interfaccia ottica di ingresso 104a e una sua regione di interfaccia ottica di uscita (cioè, a titolo di esempio, il tratto di superficie planare dell’elemento 104 indicativamente individuato dal riquadro tratteggiato indicato con 104b), cioè lo spazio costituente il proseguimento otticamente attivo della sonda 102.

L’elemento 104 è inoltre atto ad essere collegato a strutture di sostegno macroscopiche esterne, tipicamente portate dal telaio 16, sulla superficie opposta a dove è posizionata la sonda 102. Ciò fa sì che l’intero sistema 100 possa essere utilizzato per l’inserimento nella cavità/tessuto da sottoporre ad analisi, evitando – come sopra accennato - di perdere profondità nell’osservazione a causa dell’ingombro di pinze o altri elementi, quali holder, presenti nello stato dell’arte. Oltre a ciò la manipolazione eseguita direttamente sull’elemento 104, consente rapidità e semplicità dell’allineamento ottico del sistema 10 tramite agganciamento dello stesso elemento 104 a componenti opto-meccanici standard (ad esempio, quelli sviluppati dalla società Thorlabs Inc.), macroscopici e piani (con superficie piane di area dell’ordine del cm<2>).

Nella forma di realizzazione visibile nelle figure da 1 a 4, la sonda 102 comprende – e preferibilmente è costituita da - un corpo 106 allungato attraverso cui sono atte a passare in ingresso ed in uscita radiazioni luminose.

Preferibilmente il corpo 106 ha una forma cilindrica, in particolare di sezione trasversale circolare; in questo il corpo 106 può avere – ad esempio - un diametro medio inferiore a 3 mm. In alternativa, il corpo 106 può avere forme differenti, ad esempio una forma prismatica od una sagoma rastremata, quale una forma conica, in allontanamento dall’elemento 104. A titolo di esempio, nel caso della forma conica, il corpo 106 può avere un diametro medio inferiore a 3mm.

Nella forma di realizzazione illustrata, il corpo 106 è dunque associato e solidale all’elemento 104 presentante – e preferibilmente costituito da - materiale trasparente almeno nella zona otticamente utile. Inoltre, l’estensione trasversale dell’elemento 104 è superiore all’estensione trasversale media (o spessore medio) della sonda 102, e dunque del corpo 106.

Nella forma di realizzazione illustrata, la sonda 102 (e, particolarmente, il suo corpo 106) è realizzata di materiale trasparente, o comunque atto a consentire il passaggio di una radiazione luminosa attraverso di essa.

Nella forma di realizzazione illustrata, il corpo 106 può essere costituito da vetro o materiale polimerico trasparente in forma cilindirca con indice di rifrazione variabile lungo la direzione radiale del corpo del cilindro (GRIN) e di lunghezza dipendente dalla distribuzione di indice di rifrazione nel materiale, da microlenti (di diametro massimo minore o uguale al diametro del corpo endoscopico) a forma semisferica o da calotte sferiche o asferiche con raggio di curvatura e forma dipendenti da molteplici fattori. In particolare, fra tali fattori riepiloghiamo qui di seguito i più rilevanti, ad esempio la curva di dispersione della luce dei diversi materiali impiegati e le particolari prestazioni ottiche richieste al dispositivo ottico in termini di risoluzione massima e larghezza del campo di vista.

Opzionalmente, il corpo 106 può includere corpi cilindrici di vetro trasparente o materiali polimerici trasparenti, nonché spazi vuoti.

Nella forma di realizzazione illustrata, all’interno di tale sonda 102 non sono presenti fibre ottiche di tipo monomodale o multimodale, né fasci di fibre ottiche.

In particolare, la sonda 102 può essere costituita dal corpo 106 e – come sarà qui di seguito descritto con riferimento ad ulteriori forme di realizzazione dell’invenzione - da un elemento capillare di metallo o vetro o plastica che circonda il corpo 106.

Preferibilmente, l’elemento 104 si estende trasversalmente rispetto alla sonda 102, in particolare posizionandosi sopra ad una sua estremità (vale a dire, in questa forma di realizzazione, corrispondente ad una zona otticamente utile di tale sonda 102), ad esempio, allargandosi perifericamente intorno all’estremità prossimale del corpo 106.

Come sopra descritto, l’elemento 104 è collegato alla sonda 102 tramite uno strato di adesivo 105 otticamente trasparente, ad esempio includente una resina. Lo spessore di tale strato può essere calibrato durante la fase di assemblaggio, in particolare portandolo da un valore prossimo allo zero fino ad un valore di alcune decine di micron. Nel primo caso (valore prossimo allo zero), la sonda 102 e l’elemento 104 sono portati sostanzialmente a contatto e l’adesivo 105, ad esempio in forma di resina, rimane tra la sonda 102 e l’elemento 104 solo a riempire le rispettive rugosità superficiali; in modo preferito la rigidità strutturale è fornita dal colletto di adesivo 105 che si va a formare tra la superficie dell’elemento 104 e l’estremo della sonda 102. Qualora siano richieste caratteristiche termiche e/o meccaniche particolari in cui è opportuno mantenere uno spessore di alcuni micron o di alcune decine di micron di materiale tra la sonda 102 e l’elemento 104, questo può essere fatto dosando opportunamente il quantitativo di resina adesiva 105 otticamente trasparente, e posizionando le due superfici da unire a distanza desiderata prima di attivare il processo di polimerizzazione dell’adesivo 105. Quest’ultimo può essere indotto, a seconda del polimero impiegato, da luce ultravioletta di opportuna lunghezza d’onda o da trattamenti termici o chimici specifici.

Lo spessore dell’elemento trasparente 104, per motivi di resistenza meccanica (preferibilmente non inferiore a 80µm) può introdurre uno stadio ottico non trascurabile nella progettazione degli elementi ottici della sonda 102 e nella definizione della opportuna distanza dell’elemento 104 dall’obiettivo di microscopio 12. Questo elemento 104, preferibilmente costituito solamente dalla lastra di materiale trasparente o con l’inserimento di un elemento ottico aggiuntivo sulla sua superficie (ad esempio, una lente di correttiva di forma asferica come mostrato nelle figura 9,10), consente di diminuire la propagazione di aberrazioni ottiche attraverso il sistema 100. Nella forma di realizzazione illustrata, una apertura ottica (vale a dire, una regione otticamente trasparente) del sistema 100 si trova sull’elemento 104; in corrispondenza di tale apertura ottica il materiale trasparente ha una superficie preferibilmente lucida. In particolare, è vantaggioso che il suddetto materiale trasparente presenti una rugosità superficiale almeno minore ad quarto della lunghezza d’onda alla quale si intende impiegare il sistema 100.

Preferibilmente l’adesivo 105 comprende almeno una resina selezionata fra l’insieme costituito da resine a base acrilata, metacrilata, epossidica, a base di uretano acrilato, di uretano metacrilato, e a base siliconica.

Nella forma di realizzazione visibile nelle figure da 1 a 4, il corpo 106 comprende – e preferibilmente è cositituito da – almeno una lente selezionata nell’insieme costituito da tra una lente GRIN, una lente sferica, e una lente con curvatura asferica microfabbricata.

Come sopra accennato, l’elemento 104 è trasparente e preferibilmente può includere almeno uno tra un materiale plastico e un materiale vetroso. Ad esempio, il suddetto materiale plastico può includere almeno uno tra PMMA, Policarbonato, Polistirene, Stirene, Polimetilpentene (PMP), poliallil-diglicol-carbonato (PADC). Eventualmente l’elemento 104 può dunque comprendere una combinazione di un materiale plastico e un materiale vetroso, atta comunque a garantire la trasparenza lungo la proiezione della sonda 102 intercettante tale elemento 104.

Inoltre, l’elemento 104 può includere materiali di qualsiasi altra natura (metallici, plastici non trasparenti, compositi, con coating fluorescenti, opachi o riflettenti) al di fuori dello spazio compreso fra laregione di interfaccia ottica di uscita 104b e la zona otticamente utile di uscita 102a della sonda 102, vale a dire della regione partecipante al trasferimento dell’immagine da un estremo all’altro del sistema 100.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 4, lo spessore dell’elemento 104 è sostanzialmente costante. Tuttavia, in ulteriori varianti tale spessore può variare, in particolare per migliorare le proprietà meccaniche (ad esempio, incrementando la resistenza meccanica) e/o le proprietà ottiche (ad esempio, migliorando l’accoppiamento ottico con la sonda 102) di almeno una parte dell’elemento 104. In ogni caso, lo spessore dell’elemento 104 deve esser determinato in funzione delle proprietà ottiche richieste per il sistema 100 e della specifica configurazione ottica dell’apparecchiatura 10 (in particolare delle caratteristiche ottiche dell’obiettivo di microscopio 12) a cui si intende associare il sistema 100. In alternativa, la configurazione ottica del sistema 100 può essere progettata ipotizzando che l’elemento 104 funga da elemento vincolante di partenza per la progettazione, in termini di spessore e proprietà ottiche del materiale, mentre le caratteristiche delle altre parti ottiche della sonda 102 sono definite di conseguenza.

Con riferimento in particolare alla figura 4a, lo spessore dell’elemento 104 – almeno nello spazio compreso fra la sua regione di interfaccia ottica di ingresso 104a e la sua regione di interfaccia ottica di uscita 104b (vale a dire, lo spazio costituente il proseguimento otticamente attivo della sonda 102) – è preferibilmente di spessore minore o uguale all’estensione trasversale (in particolare, al diametro) della sonda 102, ed in particolare del corpo 106. Per esempio, se la sonda 102 comprende un corpo 106 costituito da un cilindro in vetro GRIN di diametro 0.5mm lo spessore dello strato trasparente sovrastante alla sonda 102 e facente parte del componente 104 avrà spessore minore o uguale a 0.5mm.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 4, l’elemento 104 è montato sostanzialmente perpendicolare all’asse ottico definito dalla sonda 102, permettendo così un semplice allineamento del sistema 100 con l’obiettivo di microscopio 12 (e dunque con l’ottica del microscopio). A titolo di esempio, il suddetto allineamento è ottenibile semplicemente assicurando il parallelismo tra la superficie piana dell’elemento 104 con l’estremità del telaio 16; questo parallelismo può essere per esempio ottenuto fissando il piano dell’elemento 104 alla estremità del telaio 16 come precedentemente menzionato (ottenendo quindi complanarità) o, in alternativa all’uso di un telaio specifico impiegando altri componenti opto-meccanici macroscopici tali da presentare una superficie esterna piana e perpendicolare all’asse ottico della sonda 102, riducendo la possibilità di errori di montaggio in fase di utilizzo.

Nella forma di realizzazione illustrata, l’elemento 104 comprende una lastra 108 sostanzialmente piana, in modo preferito di spessore costante, e realizzata di materiale trasparente, ad esempio di vetro. Preferibilmente la lastra 108 è perpendicolare all’asse ottico definito dalla sonda 102 (in particolare, dal corpo 106). Vantaggiosamente ma non necessariamente, la lastra 108 presenta uno spessore medio non inferiore a circa 0,08 mm, in modo tale da garantire un’elevata manovrabilità (ad esempio, simile a quella necessaria per gestire vetrini coprioggetto per microscopio classificati con numero 0) ed evitando il contatto diretto di utensili con la sonda 102, ed in particolare con la superficie di apertura del corpo ottico 106.

Preferibilmente la lastra 108 presenta una forma sostanzialmente parallelepipeda sottile.

Come rappresentato esemplificativamente nella figura 5, il telaio 16 può essere connesso con il sistema 100 tramite incollaggio. In particolare, tale incollaggio può essere effettuato direttamente su superfici parallele e reciprocamente affacciate del telaio 16 e dell’elemento 104, come avviene nella forma di realizzazione illustrata nella figura 5. Dunque, il sistema 100 forma in questo modo un unico elemento opto-meccanico e creando dunque un sistema ottico integrato supportato ed immediatamente associabile al sostegno 14. L’incollaggio può essere ottenuto tramite adesivo successivamente rimuovibile o può essere permanente, in funzione delle esigenze di intercambiabilità del sistema ottico di misura in uso. Secondo una variante di realizzazione, il fissaggio tra i due componenti può essere ottenuto tramite impiego di lamine magnetiche connesse su entrambi le superficie da unire. Secondo una ulteriore variante di realizzazione, il collegamento può essere ottenuto dall’inserimento sulla lastra 104 di componenti di riferimento meccanico che permettano un allineamento ed un serraggio tra la superficie della lastra 104 con quella inferiore del telaio 16 in cui sono realizzate specifiche sedi per l’inserimento di questi elementi di riferimento. A titolo esemplificativo, questi elementi possono essere guide cilindirche o coniche con asse perpendicolare alla superficie superiore della lastra 104 (come per esempio mostrato in figura 13) in cui la connessione può essere dato da serraggio con vite.

Il posizionamento e centraggio del sistema 100 rispetto al telaio 16 o ad altro sistema di aggancio similare può essere facilitato con specifiche guide di riferimento disegnate sul telaio, o scavate in esso per una profondita minore od uguale allo spessore dell’elemento 104.

A titolo puramente esemplificativo sarà ora descritto un procedimento di assemblaggio fra la sonda 102 e l’elemento 104.

Una volta definiti i componenti del sistema 100 in termini di spessori, lunghezze e materiali della sonda 102 e dell’elemento 104, tale sistema 100 può essere assemblato impiegando un sistema di movimentazione micrometrico. In tal caso, la sonda 102, di forma preferibilmente cilindrica, è posizionata in verticale su un piano traslabile lungo 3 direzioni perpendicolari dello spazio x,y e z, mentre l’elemento 104 è posizionato stabilmente con la sua superficie da connettere posta parallelamente alla superficie piana della sonda 102 e sopra di essa, ad una distanza copribile dalla movimentazione del sistema di traslazione.

La superficie della sonda 102 da connettere alla superficie dell’elemento 104 viene poi bagnata con un adesivo trasparente 105 e tali superfici sono portate a contatto o ad una distanza desiderata agendo sul piano di traslazione verticale. In questa condizione la resina otticamente trasparente viene solidificata tramite processo di polimerizzazione indotta da radiazione ultravioletta o indotta termicamente o chimicamente.

La movimentazione del piano traslabile di appoggio della sonda 102 lungo gli assi x ed y viene impiegata qualora vi sia un elemento 104 composto da una parte ottica sensibile al disallineamento, ad esempio una lente correttiva realizzata sulla superficie piana della lamina trasparente 108, (così come rappresentato in figura 9), o sistemi di marcatura fluorescenti o non fluorescenti.

Come visibile nelle figure 5 e 6, il sistema 100 è versatile ed adattabile all’uso in vari ambiti di ricerca e secondo le esigenze specifiche degli utilizzatori, ad esempio per ciò che concerne le indagini nel settore dermatologico, di ispezione sottocutanea e delle neuroscienze. In particolare, nelle suddette figure è presentato l’impiego del sistema 100 per lo studio dei neuroni dei roditori. A questo riguardo la figura 6 illustra un roditore sul cui cranio è praticata un’apertura intorno alla quale è situata una cornice F che funge da zona di contenimento perimetrale per il liquido fisiologico. In questo caso, l’utilizzo di un sistema 100 avente una dimensione trasversale dell’elemento 104 (in particolare, della lastra 108) opportunamente inferiore alla dimensione trasversale della cavità assiale passante definita dalla cornice F, consente di raggiungere in maniera efficace la profondità in cui vi è il tessuto cerebrale da analizzare del roditore. Tale accorgimento consente di sfruttare tutta la lunghezza utile del sistema 10, in particolare senza perdere alcun tratto di estensione longitudinale della sonda 102. Infatti, in questo contesto, l’utilizzo di utensili di tipo tradizionale (pinze o holder con fori assiali) per vincolare la sonda 102 porterebbe ad una ulteriore limitazione della lunghezza utile della sonda dovuta all’altezza della cornice F.

Con riferimento alla figura 9, è indicato nel suo complesso con 100’ un sistema realizzato in accordo con una ulteriore forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione. A particolari ed elementi simili - o aventi una funzione analoga - a quelli della forma di realizzazione precedentemente illustrata, sono associati i medesimi riferimenti alfanumerici. Per ragioni di concisione, la descrizione di tali particolari ed elementi non sarà nuovamente ripetuta qui di seguito, ma si farà riferimento a quanto esposto nella descrizione della forma di realizzazione precedente.

In tale forma di realizzazione, il sistema 100’ permette anche la fabbricazione di una lente correttiva 110 (ad esempio, avente un’altezza inferiore al decimo di millimetro) sull’elemento 104. In particolare la lente correttiva 110 è allineata all’asse ottico della sonda 102 e fabbricata sull’elemento 104. La lente correttiva 110 viene dunque posizionata preferibilmente ad un estremità prossimale del sistema 100. Particolarmente, la lente correttiva 110 assolve la funzione di migliorare l’accoppiamento ottico del sistema 100 con l’obiettivo del microscopio 12.

In questa forma di realizzazione, il posizionamento della lente correttiva 110 ne consente una fabbricazione semplificata: preferibilmente, la lente correttiva 110 viene ricavata sull’elemento 104 (in particolare, sulla lastra 108) prima di unire l’elemento 104 alla sonda 102. Dunque la lente è fabbricata sull’elemento 104 in corrispondenza della faccia opposta a quella collegata alla sonda 102, e in particolare opposta a quella da cui sporge il corpo 106. Dunque questa modalità di realizzazione della lente correttiva 110 rende più efficiente ed economica la fase di produzione ed allineamento del sistema 100 rispetto ad una eventuale implementazione diretta della lente sulla sonda 102 (in particolare, sul corpo 106).

Con riferimento alla figura 10, è indicato nel suo complesso con 100’’ un sistema realizzato in accordo con una ulteriore forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione. A particolari ed elementi simili - o aventi una funzione analoga - a quelli delle forme di realizzazione precedentemente illustrate, sono associati i medesimi riferimenti alfanumerici. Per ragioni di concisione, la descrizione di tali particolari ed elementi non sarà nuovamente ripetuta qui di seguito, ma si farà riferimento a quanto esposto nella descrizione delle forme di realizzazione precedenti

Il sistema 100’’ trova applicazione in un microendoscopio con raytrace di sorgente luminosa puntiforme spostata rispetto all’asse ottico, e presenta un elemento trasparente 104 dotato di una lente correttiva 110 al di sopra di esso (in particolare, sempre dalla medesima parte della lastra 108).

Con riferimento in particolare alla figura 10, la sonda 102 è preferibilmente circondata perifericamente da una camicia di protezione 112, in particolare realizzato di materiale metallico, che ad esempio riveste la superficie esterna del corpo 106. Chiaramente, questo accorgimento può essere adottato anche nelle altre forma di realizzazione descritte della presente invenzione.

Nella figura 11 è mostrato un diagramma tridimensionale che rappresenta la distribuzione di intensità di point spread function relativo alla forma di realizzazione mostrata nella figura 10. Il suddetto diagramma è relativo in particolare alla point spread function ottenuta per la configurazione del sistema 100’’, in cui:

- la sonda 102 (in particolare il suo corpo 106) ha un diametro pari a circa 1 mm e una lunghezza di circa 4 mm; - l’elemento trasparente 104 (in particolare la sua lastra 108) è di vetro BK7 ed ha spessore pari a 0.15 mm; e - la lente correttiva 110 ha una superficie asferica ed uno spessore di 40 micron.

Generalmente la risoluzione di un siffatto sistema ottico per apparecchiature microendoscopiche peggiora sensibilmente, soprattutto lungo l’asse Z, con l’aumentare del numero dei cosiddetti pitches (vale a dire, gruppi di relay presenti da piano focale a piano focale), dato che ogni point spread function generata ai diversi piani focali lungo il cammino ottico viene amplificata, come riportato nella pubblicazione brevettuale US 2009/0054791 A1. Quindi la possibilità di impiegare un sistema ottico realizzato secondo la presente invenzione, e che quindi possa prevedere una estensione longitudinale ridotta, in particolare per quanto attiene alla sonda, permette di mantenere una point spread function contenuta in larghezza e soprattuto in profondità senza dover aumentare l’apertura numerica NA, e, di conseguenza, mantenendo un campo di vista ampio.

Nella figura 12 è rappresentato un diagramma cartesiano che mostra il profilo, osservato in elevazione, della superficie di un esempio di attuazione di una lente correttiva 110 applicabile sull’elemento 104 e differente rispetto a quelle mostrate con riferimento alle figure da 9 a 11. Come si può apprezzare, la scala delle ascisse è in micron, mentre quella delle ordinate in nanometri.

Secondo un esempio di attuazione vantaggioso, tale lente correttiva 110 è una lente microfabbricata in resina polimerica di indice di rifrazione pari a 1.56 alla lunghezza d’onda di 600 nm, realizzata su vetro di spessore 150 micron tramite tecnica di fotolitografia a 2 fotoni. La particolare forma della superficie è progettata per correggere le aberrazioni di particolari tipologie di microendoscopi di diametro 0.5 mm. A titolo di esempio, il diametro di tale lente è di 300 micron, e altezza di circa 18 micron.

Come sopra accennato, una siffatta lente correttiva può essere integrata sull’elemento 104 (ad esempio, sulla lastra 108), in particolare può essere recata sulla faccia opposta a quella da cui sporge la sonda 102 (ad esempio da cui sporge il corpo 106), per migliorare le prestazioni ottiche del sistema 100.

Con riferimento alla figura 13, è indicato nel suo complesso con 100’’’ un sistema realizzato in accordo con una ulteriore forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione. A particolari ed elementi simili - o aventi una funzione analoga - a quelli delle forme di realizzazione precedentemente illustrate, sono associati i medesimi riferimenti alfanumerici. Per ragioni di concisione, la descrizione di tali particolari ed elementi non sarà nuovamente ripetuta qui di seguito, ma si farà riferimento a quanto precedentemente esposto nella descrizione delle forme di realizzazioni precedenti

In questa forma di realizzazione, il sistema 100’’’ comprende uno o più connettori 114 di tipo elettrico e/o meccanico portati dall’elemento 104, preferibilmente recati sulla faccia opposta a quella da cui sporge la sonda 102, in particolare da cui sporge il corpo 106.

Preferibilmente tali uno o più connettori 114 sono di tipo elettrico e permettono dunque di inserire componenti di connessione elettrica per il collegamento con ulteriori dispositivi e sensori, ad esempio per un eventuale impiego del sistema 100’’’ in applicazioni opto-elettroniche, di possibile interesse particolarmente nel campo delle neuroscienze e dell’optogenetica.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione non illustrata nei disegni, il supporto trasparente del sistema ottico può presentare una o più porzioni dotate di mezzi marcatori (marker) visibili, ad esempio di materiale fluorescente, al di fuori dell’area otticamente attiva del sistema per la formazione dell’immagine. In questo modo, mediante opportuni riferimenti visivi, viene permessa una semplice messa a fuoco della superficie superiore del sistema ottico 100 (dal lato dell’obiettivo del microscopio), anche per misure in fluorescenza ad uno e due fotoni. Dunque, con questo accorgimento, diventa semplice e veloce portare al valore desiderato la distanza tra sistema ottico e l’obiettivo del microscopio. Invece, in assenza dell’elemento trasparente 104, depositare i mezzi marcatori (esemplificativamente ottenuti da un materiale fluorescente) direttamente sulla apertura ottica d’ingresso del corpo 106non sarebbe possibile senza introdurre un fondo fluorescente che diminuisce il rapporto segnale/rumore del sistema ottico complessivo. .

A titolo di esempio, sarà qui di seguito indicato una possibile modalità di utilizzo dei mezzi marcatori sull’elemento trasparente per facilitare la messa a fucoo complessiva.

Innanzitutto, per portare il sistema ottico nella corretta posizione di misura occorre variare la distanza tra obiettivo e sistema microendoscopico lungo l’asse ottico del sistema fino alla condizione in cui la superficie superiore dell’elemento 104 risulta apparire a fuoco. Questo procedimento può essere fatto agendo sul sistema di movimentazione 20 mostrato nella figura 7 (od un altro elemento con spostamento tramite vite micrometrica o elemento piezoelettrico). Una volta identificata la distanza tale per cui l’obiettivo di microscopio 12 è a fuoco sulla superficie della lamina 108 è possibile traslare lungo l’asse ottico il sistema 100 fino alla distanza di lavoro (distanza tra obiettivo e sistema 100) desiderata; questa distanza può essere diversa per diverse configurazioni della sonda 102 e, in generale, è diversa da zero. Con un marcatore fluorescente di materiale opprtuno è possibile trovare la distanza tale per cui l’obiettivo è a fuoco esattamente alla lunghezza d’onda desiderata. Nel caso specifico di fluorescenza indotta da microscopio a due fotoni, l’impiego di un materiale fluorescente permette di identificare facilmente tale superficie; diversamente, in caso di assenza di materiale fluorescente, la superficie non è visibile nell’infrarosso e non è quindi possibile una semplice determinazione della corretta distanza lavoro per il sistema ottico alla lunghezza d’onda desiderata tramite misura ottica diretta.

Successivamente, mantenendo costante questa distanza lavoro tra obiettivo di microscopio 102 ed elemento 104, occorre traslare sul piano perpendicolare all’asse ottico il sistema 100 tramite meccanismi di spostamento, per esempio del tipo a vite micrometrica indicato con 21 nelle figure 7 e 8, fino a rendere coincidenti l’asse ottico dell’obiettivo del microscopio con l’asse ottico del sistema 100.

Uno strato fluorescente può essere depositato sul componente 104 tramite immersione in materiale liquido fluorescente mascherando l’apertura ottica del sistema, o depositando particelle fluorescenti nell’intorno dell’apertura ottica del micorendoscopio. Questo deposito di particolato può essere fatto, per esempio, depositando una miscela acquosa in cui sono disperse e diluite particelle sferiche fluorescenti di polistirene, melamina o altro polimero e di diametro inferiore al micron, sulla superficie del componente 104 e lasciando evaporare la componente acquosa della miscela. Per stabilizzare le particelle fluorescenti è preferibile ricoprire la superficie dell’elemento 104 con polilisina. Durante questi procedimenti occorre coprire l’apertura ottica del sistema microendoscopico 100, per evitare di ottenere fondo fluorescente. Altri procedimenti di deposito di materiali marcatori possono impiegare tecniche fotolitografiche con resine caricate con molecole fluorescenti o l’incollaggio di strati sottili di materiali fluorescenti ottenuti con tecniche di microfabbicazione.

Come è chiaro ad un tecnico del settore, in accordo con le forme di realizzazione esemplificative ivi descritte ed illustrate, è possibile ottenere numerosi e significativi vantaggi grazie all’uso del sistema ottico oggetto della presente invenzione, fra i quali citiamo a titolo di esempio:

- possibilità di utilizzare l’intera lunghezza del sistema (in particolare, sfruttando in maniera ottimale l’estensione longitudinale della sonda) per l’inserimento nei tessuti;

- ridotto rischio di sporcare o rovinare le superfici otticamente sensibili della sonda durante la manipolazione del sistema stesso (in particolare nel caso di una larghezza ridotta, ad esempio di dimensioni inferiori ai 2-3 mm di diametro e tipicamente nell’intervallo fra circa 0.3 mm e 2 mm), in quanto è prevista nell’uso la sola azione diretta sugli estremi laterali dell’elemento 104 , senza dover operare invece sulla sonda;

- rapidità e semplicità di messa a fuoco ad una distanza corretta tra il sistema e l’obiettivo del microscopio, in particolare qualora sia previsto l’uso di mezzi marcatori visibili sul supporto trasparente;

- riduzione dei costi complessivi del setup di misura per microendoscopia grazie alla possibilità di utilizzare sia obiettivi otticamente senza correzione di aberrazione sferica per l’uso con vetrini coprioggetto sul campione da ispezionare, sia obiettivi con correzione delle aberrazioni per lo spessore di vetrino coprioggetto (con opportuna progettazione degli spessori e delle parti ottiche); nei laboratori biologici sono spesso presenti solo obiettivi con ottiche che prevedono l’uso di vetrini coprioggetto sul campione da ispezionare che, per misure microendoscopiche, andrebbero quindi cambiati con obiettivi che non prevedono tale correzione delle aberrazioni introdotte dal vetrino coprioggetto, da acquistare specificamente per l’impiego con microendoscopio. Per esempio, nel caso in cui si intenda impiegare una configurazione del sistema 100 con lastra 108 con superficie superiore piana, è possibile accoppiare l’elemento 104 con un vetrino coprioggetto in materiale vetro borosilicato dello spessore indicato dall’obiettivo del microscopio (generalmente nel range di spessore 0.1-0.2 mm) in maniera reversibile (per esempio grazie ad uno strato di liquido acquoso) o irreversibile (impiegando uno strato di colla ottica). Lo spessore del vetro da accoppiare al componente 104 sarà superiore rispetto a quello impiegato in associazione con l’obiettivo in assenza di sistema 100 di un fattore moltiplicativo generalmente compreso tra 1 e 3; questo fattore dipende dalla particolare configurazione ottica della sonda 102 impiegata. Laddove si consideri l’impiego di un sistema 100 in cui è presente una lente correttiva del tipo rappresentato in 110, deve essere presente una copertura in materiale trasparente per tale lente, su cui poggiare eventualmente una lamina di materiale trasparente.

- possibilità di utilizzo di obiettivi ad immersione, dato che la superficie al lato microscopio (di dimensioni dell’ordine del cm<2>) è tale da consentire il deposito di una goccia di liquido (acqua od olio); e

- semplificazione, maggiore efficienza ed economicità della fase di produzione ed allineamento dell’assieme ottico complessivo tramite la fabbricazione modulare del sistema comprendente la sonda 102 e l’elemento 104, in modo particolarmente rilevante nel caso in cui si utilizzi una lente correttiva integrata nel sistema 100 stesso.

Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

In particolare, le caratteristiche tecniche che differenziano fra loro le diverse varianti e forme di realizzazione descritte ed illustrate sono liberamente scambiabili, laddove compatibili. A puro titolo di esempio non esaustivo, le lenti correttive presenti in alcune forme di realizzazione della presente invenzione (ad esempio, quelle illustrate nelle figure 9 e 10 e in cui tali lenti sono indicate con 110) possono essere applicabili alla forma di realizzazione illustrata nelle figure 13 (in particolare, quella che adotta i connettori 114) e/o alla forma di realizzazione non illustrata includente i mezzi marcatori. Ulteriormente, sempre in qualità di esempio non esaustivo, è possibile concepire un sistema ottico in cui sono contemporaneamente implementate nel supporto una lente correttiva, uno o più connettori, e i mezzi marcatori.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema ottico integrato (100, 100’, 100’’, 100’’’) per un’apparecchiatura microendoscopica (10), detto sistema comprendendo: - una sonda microendoscopica distale (102) avente un’estensione prevalentemente longitudinale, atta a penetrare in un tessuto da osservare, ed attraverso la quale sono in grado di passare radiazioni di luce dirette verso detto tessuto e/o provenienti da detto tessuto; e - un elemento prossimale (104) sostanzialmente piastriforme ed estendentesi trasversalmente rispetto a detta sonda (102), detto elemento (104) essendo atto ad accoppiarsi con un telaio (16) di detta apparecchiatura (10); caratterizzato dal fatto che detto elemento (104) è otticamente trasparente almeno in una sua regione di interfaccia ottica in ingresso (104a) a cui la zona otticamente utile di detta sonda (102) è ad esso affacciata; fra la zona otticamente utile di uscita (102a) di detta sonda (102) e la regione di interfaccia ottica in ingresso di detto elemento (104) è direttamente interposto un adesivo (105) otticamente trasparente che vincola stabilmente detta sonda (102) con detto elemento (104).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto adesivo (105) comprende una resina, preferibilmente di almeno un tipo selezionato nell’insieme costituito da resine a base acrilata, metacrilata, epossidica, a base di uretano acrilato, di uretano metacrilato, e a base siliconica.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta sonda (102) presenta un corpo (106) allungato, ad esempio sostanzialmente cilindrico o conico.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detto corpo (106) comprende almeno una lente selezionata nell’insieme costituito da una lente GRIN, una lente sferica, e una lente con curvatura asferica microfabbricata.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detta sonda (102) comprende una camicia di protezione (112) circondante detto corpo (106).
6. 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento (104) è otticamente trasparente nello spazio compreso fra detta regione di interfaccia ottica di ingresso (104a) e una sua regione di interfaccia ottica trasparente di uscita (104b).
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento (104) comprende una lastra (108) di spessore minore o uguale all’ampiezza trasversale di detta sonda (102) e preferibilmente sostanzialmente perpendicolare all’asse ottico definito detta sonda (102).
8. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una lente correttiva (110) recata da detto elemento (104), preferibilmente da parte opposta a quella da cui sporge detta sonda (102).
9. 9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre almeno un connettore (114) di tipo elettrico e/o meccanico portato da detto elemento (104), preferibilmente da parte opposta a quella da cui sporge detta sonda (102).
10. 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento (104) presenta almeno una porzione dotata di mezzi marcatori visibili, preferibilmente di materiale fluorescente, in posizione allontanata da dette regioni di interfaccia ottica (104, 104b).
11. 11. Apparecchiatura microendoscopica (10) includente un sistema (100, 100’, 100’’, 100’’’) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.