JP2002533142A - サンプルの光学的試験のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、実質的にモノスタティックで、実質的に共焦点の光学システムを試験するためのシステムおよび方法に関し、この光学システムは、サンプル上の照射光を集光する伝達オプティクスおよびその照射に続いてサンプルから発せられた光を収集する受信オプティクスを備える。特定の実施形態において、受信オプティクスは照射光によって横断される光路の周囲に配列される。特定の実施形態において、画像を生成するか、または標的組織の近位にシステムを整列するためにビデオ装置が備えられ得る。本発明のシステムおよび方法は、身体組織の試験に向けて指向され、医療診断を提供し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、標的組織への励起光の送達、およびスペクトル分析のための標的組
織からの応答光の収集に関する。 （発明の背景） サンプルの組成および状態を決定するための光学的方法が頻度の増加と共に使
用されている。特に、光学的技術の使用は、組織健康のインビボの診断のための
医療分野において増加している。幾つかの例において、光のビームは、特定の領
域内の組織を照射するために使用され、これはこの組織の励起をもたらす。次い
で、この組織によって発せられる光は、受信デバイスによって収集され、組織の
物理的健康を決定するために分析される。

【０００２】 組織の指定された領域からの照射を送達し受信する２つの方法は、当該分野に
おいて公知である。第１の方法において、「バイスタティックな」照射ビームは
、１方向からサンプル上に集光され、このサンプルから後方散乱されるかまたは
発せられる光は、送達システムの位置とは異なるに配置された光学システムによ
って受信される。第２の方法において、「モノスタティックな」照射ビーム経路
および受信ビーム経路は同じ視線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）に沿っている
。このような光学的スキームはまた、サンプルの位置がデバイスの照射光学シス
テムおよび受信光学システムの両方の焦点にある場合、共焦点と呼ばれる。

【０００３】 サンプルを試験するためのバイスタティックな方法によれば、光源からの照射
の領域および受信機の視野は、サンプルにおいて重なり合うように整列されるが
、照射およびビューイングは異なる位置において起こる。特定の限定は、バイス
タティックな方法を伴うことが理解される。例えば、この方法がサンプルを直接
に接触しない照射デバイスと共に採用される場合、このサンプルに対するデバイ
スの誤整列に対して感受性であり、その結果、組織からの非接触デバイスの距離
の任意の誤差が、受信機によって収集される光の量の有意な減少を生じ得る。

【０００４】 バイスタティックな光学プローブは、互いに十分に分離された照射セクション
および受信セクションを有し得、サンプルから各セクションまでの光路は異なる
方向に沿って配向される。この光学的設計の効果は、照射経路および受信経路は
三角形の２つの側を形成し、単一の局在化された領域で交差する。次いで、この
サンプルの表面は、この重なり領域に配置され得る。幾つかの用途において、こ
の三角形分割（ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）が利用され得る。受信機セクショ
ンは、プローブからサンプルまでの適切な距離が得られる場合にのみ、シグナル
を収集するように構成され得る。この実施形態において、プローブの受信セクシ
ョンがシグナルを検出する場合、プローブからサンプルまでの距離は既知であり
得る。この実施形態は、それ自体、より単純な分析およびプローブ較正を導き得
る。

【０００５】 しかし、多くの用途の場合、バイアスタティックな構成は有用ではない。例え
ば、サンプルに対する輪郭は、サンプルの表面から受信機までの応答のシャドウ
イング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）をもたらし得るか、または受信視線および照射視
線の重なりが、その表面に落ち得る。モノスタティックな光学設計は、これらの
問題を克服し得る。モノスタティックな光学構成の使用によって誤整列問題が克
服され得ることがさらに理解される。さらに、このモノスタティックな光学構成
がまた共焦点である場合、光学受信機がサンプルの照射される領域からの光のみ
を収集する。

【０００６】 モノスタティックなデバイスの１実施態様において、光の照射ビームは、それ
がサンプルと相互作用する前にビームスプリッタを通して伝達され得る。サンプ
ルによって発せられた光はビームスプリッタに戻り、ここで、それはデバイス内
の受信システムに向けて反射される。照射励起ビームおよびサンプルから戻る発
光が電磁スペクトルの異なる領域を占める場合、このビームスプリッタは二色性
ミラーであり得、励起波長において高い透過率およびサンプルの発光波長におけ
る高い反射率を有する。これは、デバイスの光学スループットの高効率の可能性
を提供する。しかし、励起ビームおよび発光のビームに対するスペクトル領域が
有意な重なりを有する場合、二色性ミラーが使用され得ず、光学シグナルの有意
な損失が起こり得る。励起および発光のスペクトル領域が同一である場合、最適
なビームスプリッタは励起シグナルの５０％のみ透過し、そしてサンプルによっ
て発せられる戻りシグナルの５０％のみ反射する。このようなデバイスの全体の
効率は２５％にすぎない。

【０００７】 励起ビームおよび発光ビームの経路でのビームスプリッタの使用の別の限定は
、サンプルとの相互作用なしで照射側から受信側まで光が直接に散乱され得る可
能性である。これは、サンプルについての情報を含まない大きな光学シグナルを
生成し得る。

【０００８】 プローブがサンプルのマルチスペクトル画像化に有効であることは当業者に理
解される。プローブは、画像化のために設計された、ハウジングおよびハウジン
グ内のビームスプリッティング装置を備え得る。このようなプローブは、ビーム
スプリッティング表面からの散乱の問題、およびこの散乱がもたらす干渉のレベ
ルを解決し得ない。

【０００９】 サンプルの光学的インタロゲーション（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ）が測定
の結果としてサンプルの性質を持続的に変更し得ることは、当該分野において周
知である。サンプルのレーザー誘発蛍光研究は、例えば、サンプル中の分子の物
理的性質を一時的に変更する。この変更は、それらがより好ましい基底エネルギ
ー状態に緩和するように光学的放射を解放する励起エネルギー状態の分子を生成
する。特定のサンプルの化学的変化および生物学的変化はまた、サンプルからの
光学的応答を解放するために生成され得る。サンプルの持続的変化の例は、レー
ザー崩壊分光法において見られ、ここでサンプルの表面の一部は強烈なレーザー
ビームによって切除される。この切除された材料は、サンプルの組成に特有の光
を解放する励起プラズマの形態にある。

【００１０】 サンプルの物理的、化学的、または生物学的な状態の幾らかの変化が照射に対
する応答を生成するために重要であり得る一方で、光学システムまたはプローブ
によってもたらされ得るサンプルの他の特定の変化は所望の測定と干渉し得る。
例えば、ヘモグロビン含量が診断的重要性を有し得ることはインビボ組織の分光
学的研究から公知である。組織と接触する光学的プローブは、組織に対する血流
を変更し得、それによってヘモグロビンスペクトル特性を変更する。サンプル特
性のこのような変化は、この光学デバイスがサンプル特性を正しく測定する能力
に不利に影響を与える。プローブと標的組織との接触は、照射に続いて組織から
発せられるシグナルに、他の関連する変化を引き起こし得る。

【００１１】 当該分野において、プローブは、励起光を伝達するため、および発せられた光
を受信するための別個の光ファイバを使用して、または熱、電気、音もしくは磁
気のエネルギーを標的組織に指向するための他の導管を使用して、組織と接触す
ることによって、癌前の活性または癌の活性の結果として生理学的に変化したと
疑われる組織を同定することが、公知である。これらのデバイスは、それらのデ
ータを誘導するために、組織との接触に依存し、そして組織の異常を同定するた
めの非接触システムを実施しない。

【００１２】 非接触光学プローブは、これらが接触プローブと同じ様式ではサンプルを変化
させないように、構成され得る。非接触法は、インビボでの診断用の医用機器に
おいて、特に魅力的である。なぜなら、これらは調査されている組織を乱さず、
そして測定部位の汚染の危険性を有さないからである。しかし、非接触プローブ
は、他の限定により悩まされ得、最も顕著には、整列および焦点合わせの問題で
ある。適切な作動のためには、そのプローブの２つの主要な構成要素（すなわち
、照射セクションおよび受信セクション）が、サンプルにおいて同じ位置に整列
されなければならず、そして両方が、同時に焦点合わせされなければならない。
非接触プローブは、モノスタティック配置が使用される場合に、散乱光が伝達機
部分から受信機部分へと透過されて直接プローブに入ることを防止するための装
置を含まずに、表面を共焦点照射するためのシステムを含むことが、当該分野に
おいて公知である。

【００１３】 従って、モノスタティック構成において、照射後にサンプルから発せられる光
の検索を最適化する、共焦点光学システムに対する必要性が、当該分野において
残っている。照射されているサンプルとの接触を必要としないプローブにおいて
、このシステムを実施することのさらなる必要性が、存在する。標的組織までの
距離を測定し得、そしてこの標的組織に対する最適な位置決めのために適合され
た、非接触プローブに対するさらなる必要性が、存在する。現在、当該分野にお
いて、照射プローブの構成要素から散乱される光からの干渉の可能性なしに、サ
ンプルをモノスタティック照射する精密な非接触技術を可能にするシステムは、
存在しない。さらに、インビボで頚部組織を照射する場合にそうであるように、
このような光学プローブを閉じた空間において使用する場合に、この光学プロー
ブはしばしば、組織を普通に観察することを妨げる。従って、プローブの配置の
間、および光学的照射の間に、標的組織を観察するための追加の能力を提供する
ことに対するさらなる必要性が、存在する。

【００１４】 （発明の要旨） 照射に供されるサンプルからの光発光応答を同定するための光学プローブが提
供されることが、所望される。試験されているサンプルの生理学的特性または形
態学的特性と干渉しない光学プローブ、あるいは光学システムがサンプルからの
応答の識別特徴を検出する能力を妨害しないプローブが、さらに所望される。例
えば、所望の応答がスペクトル情報（波長の関数としての光の強度）を含む場合
には、プローブは、そのシグナルに関する過剰な分光学的詳細に寄与しないよう
に、有利に構成される。同様に、サンプルからの所望の応答が空間的に関連する
データを含む場合には、光学プローブは、この応答の空間成分の同定を可能にす
るに十分な画像化品質を有利に提供する。

【００１５】 １つの実施形態において、本発明は、サンプルの表面上に照射光の焦点を合わ
せるための、１つまたは複数のレンズまたはミラーを有するプローブを含み得る
。伝達用オプティクスが、円柱状形状の中心領域を占め得る。本実施形態におい
て、この伝達機オプティクスの周囲を、サンプルから発せられる光を受信するた
めの環状光学装置が囲み得る。本実施形態に従って、この発せられた光はプロー
ブに戻され、使用された光学成分とは異なる成分を含む光学システムを通過して
、照射ビームを形成してサンプルへと指向され、一方でこの照射光と同じ視線に
整列されたままである。

【００１６】 １つの実施形態においては、この環状の受信機光学システムは、照射焦点の位
置により規定されるサンプル上の焦点から発せられる光を受信するよう設計され
得る。プローブ受信機オプティクスにより収集されるこのサンプルからの発せら
れた光は、次いで、検出のため、または検出手段の移送のためのシステムの、他
の場所に、焦点が合わせられ得る。このプローブにおけるこの焦点は、検出器の
能動素子であり得るか、あるいはファイバまたはファイバ束の面であり得、光を
そのデバイスの別の位置（ここで検出が行われる）に伝導させるよう設計される
。用語、受信用オプティクスおよび収集用オプティクスとは、本明細書中におい
て使用される場合に、交換可能であると理解される。さらに、受信用オプティク
スは、光を収集し、受信し、そして検索すると理解される：上記３つの用語は全
て、本明細書中で使用される場合には、交換可能である。

【００１７】 このデバイスの伝達部分および受信部分の両方において、単一の光学構成要素
が使用されないので、照射源からの散乱放射線が、最初にサンプルと相互作用す
ることなく、このデバイスの受信部分に入る可能性は、光路中にビームスプリッ
タを使用する技術と比較して、大いに減少される。レンズ表面のような光学表面
から反射される光を考慮するよう注意を払わなければならない。この形態の迷光
は、サンプルと相互作用することなく、プローブの照射部分から受信部分へと直
接通過することによって、表面の測定を汚染し得る。当業者は、最終シグナルに
おいてこのレベルの迷光汚染を防止するためのバッフルおよびストップを熟知し
ている。

【００１８】 特定の実施形態においては、光学ビームによりインタロゲートされる（ｉｎｔ
ｅｒｒｏｇａｔｅｄ）サンプルは、インビボ組織である。組織が空間的に限定さ
れた点（例えば、１ｍｍ直径のスポット）において光の視準ビームにより照射さ
れる場合には、この組織から発せられる応答は２部分であることが、当該分野に
おいて公知である。この第一のものは、表面からの鏡面反射であり、そして空気
と組織との間の屈折率の変化により作製されるフレネル反射に支配される。第二
のものは、組織に入る光により引き起こされる拡散反射であり、ここで、この反
射は、表面から離れる前に無作為に移動する。この拡散された反射は、この表面
から広い角度にわたって起こり得ることが、公知である。いくつかの場合におい
ては、この拡散された成分は、この表面に対する垂線から測定した全ての角度に
おいて、等しい量の光を有するように、モデル化される。

【００１９】 プローブの配置が測定の質に重要であり、そしてこのプローブの使用が限定さ
れた空間においてである（インビボで頚部組織を観察する場合にそうであるよう
に）場合には、操作者が標的を観察する能力を増大させることが有用である。こ
のことは、プローブに直接取り付けたビデオカメラによって、達成され得る。照
射ビームを指向および焦点合わせするための光学システムはまた、このビデオカ
メラのためにサンプルの表面の画像を作成するための光学システムとして、働き
得る。

【００２０】 １つの局面において、本発明は、サンプルを試験するためのシステムを提供し
、このシステムは、サンプルを照射し得る複数の光ファイバを有する光学プロー
ブ、ならびにサンプルを照射するための伝達用オプティクスおよびこのサンプル
から発せられる光を収集するための受信用オプティクスを備える、実質的にモノ
スタティックな実質的に共焦点の光学システムを備える。特定の実施形態におい
ては、このシステムは、反射性光学構成要素または屈折性光学構成要素を備え得
る。このシステムは、サンプルの表面に照射光の焦点を合わせ、そしてこの焦点
から発せられる光を収集する、光学システムをさらに備え得る。１つの実施形態
においては、このシステムの受信用オプティクスは、照射光がたどる光路の周囲
に構成され得る。１つの実施形態においては、このシステムは、個々の光ファイ
バを所定のパターンで順に照射すること（例えば、直線アレイまたは六角形パタ
ーン）によって、照射光をサンプルに指向するためのスキャナを提供し得る。こ
の照射光は、パルスレーザーまたは窒素レーザーを含み得、そして発せられた光
は、蛍光またはラマン散乱光を含み得る。照射光は、広帯域光（例えば、キセノ
ンランプから）を含み得、そして発せられた光は、弾性後方散乱光を含み得る。

【００２１】 １つの局面において、本発明は、サンプルの特性を決定するためのシステムを
提供し、このシステムは、サンプルのモノスタティックな共焦点試験のための光
学プローブ；このサンプルに照射光の焦点を合わせるための伝達用オプティクス
およびこのサンプルから発せられる光を収集するための受信用オプティクスを備
える、光学システム；このサンプルから発せられる光に関する定量的なデータを
生成する、測定システム；ならびにこの定量的なデータを処理してこのサンプル
の特性を決定するための、プロセッサ、を備える。このシステムは、このサンプ
ルの表面の画像を表示するための、ビデオシステムをさらに備え得る。このシス
テムは、このサンプルに関する光学プローブの位置を決定するための、位置セン
サをさらに備え得る。この位置センサは、このサンプルの表面に投射される焦点
画像を提供し得、これによって関連する光学プローブの位置が、この焦点画像の
焦点の明瞭さによって、決定される。

【００２２】 別の局面において、本発明は、サンプルのモノスタティックな、共焦点試験の
ための光学プローブシステムを提供し、この光学プローブシステムは、光学プロ
ーブ、照射光を生成する光源、サンプルに光の焦点を合わせる伝達用オプティク
ス、照射光の光路を囲む環として実質的に配置され、サンプルから発せられる光
を収集する、収集用オプティクス、ならびにさらなる処理のためのプロセッサに
、発せられた光に関連する電磁エネルギーを伝達するための、接続回路、を備え
る。このシステムは、サンプルの表面にわたって照射点を通過するように、所定
のパターンで複数の光ファイバを連続的に照射する、走査システムを備え得る。
このシステムは、サンプルの表面を観察し、そしてこのサンプルに対するプロー
ブの位置を決定するための、ビデオチャネルをさらに備え得る。このビデオチャ
ネルは、照射光と光路を共有し得る。このシステムは、光学プローブに取り付け
るために寸法的に適合される、ビデオカメラを備え得る。

【００２３】 別の局面において、本発明は、サンプルを試験するための方法を提供し、この
方法は、伝達用オプティクスおよび収集用オプティクスを備える、モノスタティ
ックな、共焦点の光学プローブを提供する工程であって、ここで、この収集用オ
プティクスは、サンプルに向かう照射光を伝達するための光路の周囲に配置され
る、工程；サンプルに対するプローブのための最適な位置を決定して、このプロ
ーブをこの位置に配置する工程；このサンプルを、伝達用オプティクスを通って
伝達した光ビームで照射する工程；ならびにこの照射の結果としてこのサンプル
から発せられる光を収集する工程、を包含する。この方法は、収集した光に関連
する電磁エネルギーを処理して、それに関連するデータを誘導する工程を包含し
得る。この方法は、収集された光に関連するデータを表すためのグラフ画像を作
成する工程をさらに包含し得る。この方法は、サンプルに向けて焦点画像を指向
し、このサンプルに対するプローブの最適な位置を決定する工程をさらに包含し
得る。

【００２４】 別の局面において、本発明は、医学的状態を診断するための方法を提供し、こ
の方法は、伝達用オプティクスおよび収集用オプティクスを備える、モノスタテ
ィックな、共焦点の光学プローブを提供する工程であって、ここで、この収集用
オプティクスは、身体組織に向けて照射光を伝達するための光路の周囲に配置さ
れる、工程；この身体組織を照射する工程；この身体組織から発せられる光を収
集する工程；この身体組織から収集した光に関連するデータのセットを測定する
工程；およびこのデータのセットから医学的状態を診断する工程、を包含する。
この方法は、プロセッサを用いて、このデータのセットを処理する工程をさらに
包含し得る。この方法は、このデータのセットを表すグラフ画像を作成する工程
をさらに包含し得る。

【００２５】 別の局面において、本発明は、医学的状態を処置する方法を提供し、この方法
は、身体組織を照射し得、そしてこの身体組織から発せられる光を収集し得る、
モノスタティックな、共焦点の光学プローブを提供する工程、この身体組織を照
射する工程、この身体組織から発せられる光を収集する工程、この身体組織から
発せられる光に関連するデータのセットを測定する工程、このデータのセットか
ら医学的状態を診断する工程、この医学的状態の診断に基づいて、処置計画を処
方する工程、ならびにこの処置計画に従って、この医学的状態を処置する工程、
を包含する。

【００２６】 別の局面において、本発明は、身体組織を試験するためのシステムを提供し、
このシステムは、照射光をこの身体組織に指向し、そしてこの身体組織から発せ
られる光を収集する、光学プローブ；身体組織にこの照射光の焦点を合わせる伝
達用オプティクス、およびこの身体組織から発せられる光を収集する受信用オプ
ティクスを備える、実質的にモノスタティックな、実質的に共焦点の光学システ
ム；ならびにこの身体組織から発せられる光に関連する定量的なデータを生成す
る、測定システム、を備える。１つの実施形態においては、この身体組織は、子
宮頚部である。

【００２７】 別の局面において、本発明は、患者における医学的状態を評価するためのシス
テムを提供し、このシステムは、身体組織に照射光を指向し、そしてこの身体組
織から発せられる光を収集する、光学プローブ；身体組織にこの照射光の焦点を
合わせる伝達用オプティクス、およびこの身体組織から発せられる光を収集する
受信用オプティクスを備える、実質的にモノスタティックな、実質的に共焦点の
光学システム；この身体組織から発せられる光に関連する定量的なデータを生成
する、測定システム；定量的なデータを処理してこの患者の医学的状態に関連す
る診断データを誘導するための、プロセッサ；ならびにこの患者の医学的状態に
関連する診断データを格納し得る、データベース、を備える。１つの実施形態に
おいては、このデータベースはまた、患者の医学的記録を格納し得る。別の実施
形態においては、このシステムは、患者の医学的状態を評価するためにこのシス
テムが使用される手順から、手順データを記録するための、トラッカーを備え得
る。このトラッカーは、データベースに手順データを格納し得る。このデータベ
ースは、請求書発行情報をさらに含み得、そしてこのシステムはさらに、この請
求書発行情報を、手順データに関連付け得る。

【００２８】 別の局面において、本発明は、健康管理サービスを送達するための方法を提供
する。その方法には、データベース中に患者の医学的記録を格納する工程；その
患者に関する請求書発行（ｂｉｌｌｉｎｇ）情報を収集する工程；光学システム
を用いて患者の身体組織を評価する工程であって、その光学システムは、身体組
織の、モノスタティックな、共焦点試験のための光学プローブを備え、伝達オプ
ティクスによって身体組織に焦点を合わせられた照射光を使用し、そして照射後
身体組織によって発せられる光を回収するために、収集システムを使用するシス
テムである、工程；患者の医学的状態の診断を産生するために、身体組織によっ
て放射された光を処理する工程；医学的記録に診断を入力する工程；およびその
診断を、請求書を生成するための請求書情報と関連付ける工程、を包含する。こ
の方法はさらに、身体組織を評価する手順のためのデータベースに手順データを
記録する工程を包含し得る。この方法はさらに、健康管理サービスのための第２
の広告を生成するための広告情報に手順データを関連付ける工程を包含し得る。

【００２９】 本発明のシステムおよび方法のこれらの特徴および他の特徴は、特定の例示的
なまたはその好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、当業者には容易に明白
となる。

【００３０】 本発明の性質および目的のより完全な理解のために、以下の詳細な説明および
添付の図面に対する参照がなされるべきである。

【００３１】 本発明の上記のおよび他の目的、特徴、および利点は、同様の参照文字が異な
る図の全体にわたって同じ部分を参照する添付の図面によって例証されるように
、以下の本発明の例示的な実施形態のより詳細な説明から明白である。

【００３２】 （図面の詳細な説明） 図１は、本発明に従う光学プローブ１０の１つの実施形態の概略断面を示す。
この図において、近位端および遠位端を有するハウジング１４は、この図におい
て光学的構成要素を取り囲むように示される。ハウジングの遠位端は、オペレー
ターから最も遠いか、または標的サンプルに最も近い。ハウジング１４は、図１
において示される実施形態において示されるが、光学プローブは、これらのシス
テムおよび方法に従って構築され得、ここで光学素子は、単一のハウジングとし
ては取り囲まれないことが理解される。サンプルを照射するため、およびその照
射後のサンプルからの光を収集するためのエレメントを組み合わせる他の配置は
、当業者によって容易に想定され、そしてこれらの配置のうちの特定のものは、
以下の図面において例証される実施形態において示される。

【００３３】 図１はさらに、プローブに対して内部の屈折性オプティクス１５を示し、これ
は、サンプル１８の表面上に照射光の焦点１６を形成する。照射光の光源１２は
、直径ｄのファイバーおよび数値の開口部Ｎａｐの末端であり得る。光学エレメ
ントの直径およびこれらのエレメントのファイバーの末端に対する配置は、ファ
イバーを出てゆく光が光学エレメントによって完全に収集され、そしてサンプル
の表面上の直径Ｄの焦点に方向付けられるようなものである。Ｄの測定値は、ｄ
の測定値よりも大きいか、それよりも小さいか、またはそれと同じであり得る。
次いで、照射オプティクスの拡大率は、Ｄ／ｄといわれる。照射システムの他の
配置は、当業者によって想定され得るか、または当業者によく知られている。

【００３４】 この図およびこの開示の他のすべての図において、照射のための光学システム
およびプローブの受信セクションは、単一のレンズを含むとして例示的な目的の
ために各々描かれる。異なる目的のために設定されたレンズのコレクションまた
はアレイを保有するプローブの実施形態が、構築され得ること、およびこれらの
さらなる実施形態が、本発明のシステムおよび方法によって特に意図されること
が理解される。

【００３５】 図１に示される光路は照射光の単一のビームを例証するが、照射光を提供する
複数の光ファイバーが、標的に指向される照射光のパターンを作製する連続的な
様式で照射され得ることが理解される。ファイバーが照射される順番は、標的上
の照射の特に有益なパターンを形成するためにあらかじめ決定され得る。走査ス
キャニングシステムは、ファイバー照射の順番を指示するためにこれらのシステ
ムおよび方法に含まれ得る。照射のパターンおよびこれらのパターンに達するた
めの光ファイバーの順序付けは、関連分野の当業者によって容易に想定され得る
。

【００３６】 図１において、受信機オプティクス２０は、中心照射光路の周りの環状の様式
の形状であることが示される。環がここで示されるが、当業者は、中心照射軸の
円周に受信機オプティクスを配置する任意の幾何学的形状が、本発明の範囲内に
含まれる実施形態として置換され得ることを認識する。例示的な実施形態におい
て、受信機オプティクスについての光学軸は、照射オプティクスについての光学
軸と同じである。バッフルまたはバリア２４は、受信セクションからオプティク
スの照射セクションを光学的に分離し得る。このバリアは、迷光がプローブの照
射セクションから直接的に受信機オプティクス２０に入ることを妨害し得る。

【００３７】 図１に例示される実施形態において、プローブの遠位の表面がプローブの照準
の線（または対称軸）に対して直角である場合、サンプル１８の表面から鏡面的
に反射する照射光の成分（すなわち、ここで反射角は入射角に等しい）は、受信
機セクションに方向付けられない。この反射の鏡面成分は、受信機オプティクス
よりもむしろ照射オプティクスによって収集され得る。結果として、鏡面成分は
、検出器によって検出されなくてもよい。しかし、表面から拡散的に反射した光
は、入射角以外の角度で生じ得る。従って、この拡散的に反射した光の部分は、
環状光学受信機オプティクスによって収集され得、そしてプローブの本体中に焦
点をもたらし得る。

【００３８】 他の分光学的な方法（例えば、蛍光分光法およびＲａｍａｎ分光法）は、鏡面
的に反射した励起ビームの成分が、受信機オプティクス２０によって収集されな
いという事実から利益を得る。例えば、蛍光技術においては、特定の波長でサン
プルを照射するためにレーザーが使用され得る。レーザービームによる励起の結
果として、サンプルから発せられた光は、サンプルの物理的または化学的成分に
よって生成され得る。１つの実施形態において、放射光は、励起ビームの波長よ
りも長い波長で観察され得るが、より短い波長もまた、研究され得る。鏡面反射
レーザービームは、蛍光シグナルよりも強烈である傾向があり、そして蛍光実験
において所望されない放射を構成し得る。図１に例証されるプローブの実施形態
は、受信機部分に入る鏡面反射レーザー光の量を有意に減少し得、従ってレーザ
ーによって生成される所望でないシグナルを減少させる。

【００３９】 照射されたサンプルによって放射される蛍光が、視準の程度および照射レーザ
ービームの波長純度を保持しないことが理解される。大部分の場合において、蛍
光は、ほぼ等方性であり、すなわち、蛍光放射についてのすべての方向が等しく
可能であると考えられる。従って、サンプルからの蛍光は、表面からのすべての
可能な角度への光伝播を有する拡散反射と類似し得る。また、大部分のサンプル
から放射された蛍光の強度は、照射ビームと比較して非常に弱くあり得る。従っ
て、プローブの受信機セクションは、蛍光適用におけるサンプル由来の放射光の
最大量を収集するために有利に設計され得る。これは、可能な限り大きな環状受
信機領域を作製することによって、および蛍光シグナルの光学帯域幅に一致する
成分についての光学コーティングを選択することによって達成され得る。

【００４０】 図２は、照射レーザービームが、十分に良好に視準される実施形態を示し、こ
の結果は、正確な照射オプティクスが任意になり得る。この図において、レーザ
ービーム３０は、光学システムによって変化することなくプローブを通してまっ
すぐ通過する。示された実施形態において、プローブの照射部分は、受信機オプ
ティクス２０から照射部分を分離する２つの光学バリア２４の間の領域を占める
。十分に視準されたレーザーの使用は、プローブの照射部分によって占められる
領域を減少し、このことは、受信機オプティクス２０についてのより大きな全体
領域を作製する。図２に示されるような実施形態は、サンプルの蛍光研究につい
て特に良好に適合される。

【００４１】 サンプルの物理的、化学的、または生物学的性質に関する情報は、表面からの
反射光の拡散反射部分を通して連絡し得る。これは、特に、生物学的組織で真実
であり、ここで照射光の一部分は組織に入り、そして組織から出る前に散乱およ
び吸収を受ける。このプロセスを通して、光の伝播方向は無作為化され鏡面反射
よりも拡散反射となる。さらに、サンプルに関する情報は、光ビームに（とりわ
け、拡散反射ビームのスペクトルを通して）与えられる。他のサンプル（例えば
、土、化学粉末、ポリマー表面、織物など）からの拡散反射は、サンプルの化学
組成に関する情報を含む。

【００４２】 光学プローブのいくつかの適用のために、サンプルに送達された光の量と受信
機部分によって収集された光の量とのバランスをとることが有利であり得る。こ
のバランスをとることは、例えば、サンプルの拡散反射スペクトルを作製するこ
とによって、広帯域白色光を使用してサンプルをインタロゲートする場合に所望
され得る。このような状況において、有用な設計は、等しい照射オプティクスの
面積および受信オプティクスの面積を提供し得る。例えば、全体のプローブ直径
がＰである場合、内部部分の直径（この実施形態においては照射セクション）は
、受信機セクションおよび照射セクション中の等しい面積を達成するためにＰ／
２である。これらの特徴を示す実施形態は、図３に例証される。

【００４３】 図３は、プローブの受信機部分によって収集される光が、収集オプティクスか
らの一定の距離で焦点３８にもたらされ得る実施形態を示す。例示された実施形
態において、この焦点３８の位置は、プローブの本体中にある。照射光の光源１
２とのこの点の重なりを避けるために、モノスタティックな設計と一致する多く
の選択肢が利用可能であり得る。１つの実施形態において、受信オプティクス２
０の焦点距離は、照射オプティクスの焦点距離よりも長くあり得る。これは、受
信機焦点スポット３８の位置を、光学システムからの距離が、同じ光学システム
からの光源の距離よりも遠いようにする。この結果は、光源の位置の周りを通過
し、そして焦点スポットを形成する受信光の能力である。この焦点スポット３８
は、検出エレメントの位置と有利に一致し得る。あるいは、検出スポット３８は
、検出のための別の位置に受信光を伝達するために適応されるファイバー末端ま
たはファイバー束末端の位置と一致し得る。同様に、それは、検出のための別の
位置に受信光を伝達するために設計されたファイバー末端またはファイバー束末
端の位置であり得る。任意の型の光学トランスデューサー、光検出器、またはフ
ォトトランジスターが、焦点光に応答するシグナルを収集、測定、または生成す
るために、焦点スポットに、または焦点スポットの近傍に位置付けするために適
切であり得ることが理解される。

【００４４】 受信機光学エレメントは、示された実施形態において照射ビームの周りのアレ
イに配置されるので、焦点３８に到達する円錐型ビームの中心部分は、不明瞭で
ある。このことは、受信ビームが損失することなく照射光源１２の周りを通過す
ることを可能にする。

【００４５】 図４は、不等焦点寸法の使用を含まない代替の実施形態を示す。例示された実
施形態において、小チューニングミラー５０は、焦点レンズ１５がビームに出会
う前に、照射ビーム経路に挿入され得る。このミラー５０によって、照射源１２
が、受信光が受信レンズ２４によって焦点３８に導かれる点から離れて配置され
得る。

【００４６】 図５は、光学プローブ１０の操作が、直線的設計の代わりに角度の付いた設計
を有利に利用し得る実施形態を示す。示された実施形態において、ミラー５０は
、照射源１２から照射光を偏向させるために使用され得、そしてミラー５５は、
受信光を偏向させ、そして焦点３８にその受信光を向けるために使用され得る。

【００４７】 図６は、本発明に従ったシステムの実施形態の機能ブロック図を示す。この図
は、サンプル１０２に向けられた光学プローブ１００を示す。距離ｘは、プロー
ブ１００の遠位端部とサンプル１０２との間に存在する。１つの実施形態におい
て、光学プローブ１００は、所望の照射光を生成し、サンプルからの受信光を電
気シグナルに変換するために必要な成分の全てを含み得る。このようなプローブ
は、内臓型（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）と呼ばれ得る。別の実施形態にお
いて、光学プローブ１００は、この光学プローブが作動可能に接続されるコンソ
ール１０８から透過光を受信し得るか、または光学プローブ１００内で受信され
た光をコンソール１０８に透過させ得る。このようなプローブは、遠隔操作型（
ｒｅｍｏｔｅ−ｏｐｅｒａｔｅｄ）と呼ばれ得る。

【００４８】 光ファイバーが、光学プローブ１００へ、および光学プローブ１００から光を
伝達させるために使用される場合、照射光の生成は、コンソール１０８内で行わ
れ得る。この光は、接続回路１０４内の光ファイバーを通って光学プローブ１０
０に運ばれ、ここで、次いで、これは、サンプル１０２上の焦点に入るためにプ
ローブ１００のオプティクスによって形成される。同様に、光ファイバーが使用
される場合、サンプル１０２からの収集光は、ファイバーの端部またはファイバ
ー束の端部上に焦点を合わせられ得、検出のためにコンソール１０８に伝達され
得る。コンソール１０８への接続が、電線のみを通す場合、照射光の生成および
サンプル１０２によって発せられる光の検出は、プローブ１００内でなされなけ
ればならない。

【００４９】 さらに、遠隔操作型プローブは、コンソール１０８にデータを入力することに
よって、サンプル１０２に対して、光学プローブ１００の位置を指向する操作者
から伝達されるシグナルを介して、３次元空間に向けられ得る。光学プローブ１
００は、接続回路１０４、光ファイバーを保有し得る導管、電線、または電気化
学的エネルギ−を伝達するのに適した他の導体によってコンソール１０８に作動
的に接続される。接続回路１０４は、いくつかの実施形態において、高周波伝達
のためのシステムを備え得る。接続回路１０４は、コンソール１０８と光学プロ
ーブ１００との間の接続を提供し、その結果、操作者は、サンプル１０２の照射
の間およびサンプル１０２によって発せられる光の収集の間、プローブの機能を
指向し得る。

【００５０】 図６に示されるこの配置は、コンソール１０８および操作者の部位からかなり
の距離のサンプルを試験するためにプローブ１００の指向を可能にする。プロー
ブの実施形態は、例えば、研究者がアクセス不可能な位置のサンプルを試験する
ことに向けられ得る。例えば、プローブは、体腔または体液を保有するチャネル
内での使用のためのカテーテルシステムに固定され得る。プローブはまた、エウ
スターキオ管あるいは鼻咽道または洞通路のような小さな開口部に挿入するため
に適合され得る。プローブはまた、小さな割れ目または構造内で配置させるよう
に、地質学的目的または工業的目的のために適合され得る。プローブは、感染試
薬、トキシン、または放射線で汚染された領域、および海底用途または宇宙用途
のような病院外の巨大な環境を含む、危険な（ｈｏｓｔｉｌｅ）環境における使
用に適合され得る。これらのシステムおよび方法に従った光学プローブの他の実
施形態は、種々の他の環境および用途に適した実施形態に工夫され得、これは関
連分野の当業者によって想定される。

【００５１】 サンプルの物理的、化学的または生物学的状態をインタロゲートするために使
用される光学機器は、特定の既知の質の光をサンプルに送達し、そして検出およ
び分析のためのサンプルからの応答光を収集するための方法を含み得る。１つの
実施形態において、光学プローブ１００は、要求された光をサンプル１０２に送
達するため、および得られた応答を分析のために収集するためのシステムに組み
込まれ得る。特定の実施形態において、光学プローブ１００は、携帯型であるよ
うに設計され得る。さらに、これは、温度または圧力のような環境状態において
極度に抵抗性であるように設計され得る。これは、サンプルの光学測定を行うた
めに必要な、必要とされる構成要素の全てを含み得るか、必要な測定構成要素が
収容されるコンソールユニットに接続され得る。接続回路１０４は、電気的、光
学的または他の電気化学的構成要素を含み得る。

【００５２】 サンプル１０２から発せられた光に関連したデータは、プロセッサ１１０内で
操作され得、その結果、発せられた光に関連した他のデータが得られ得る。デー
タはさらに、画像発生器１１４上のグラフィカルフォーマット内で表示され得る
。光学プローブ１００は、特定の実施形態において、シグナルをビデオシステム
１１２に伝達するために適合されたビデオカメラを備え得る。ビデオシステム１
１２は、光学プローブ１００から伝達されたサンプル１０２の画像に関連したデ
ジタルデータを生成するために構成され得る。これらのデジタルデータは、グラ
フィカルに表示されるために画像発生器１１４に伝達され得るか、または合成グ
ラフィカル画像を生成するために他のグラフィカル表示と組み合わせられ得る。

【００５３】 これらの方法に１つの実施において、光学プローブ１００は、サンプル１０２
の近位に持ってこられ得る。サンプルからの適切な操作距離ｘは、多くの方法で
有利に確立され得る。１つの実施形態において、サンプル１０２から光学プロー
ブ１００への距離ｘは、測定され得るか、または既知の長さのロッドを使用して
固定され得る。しかし、これが不可能な場合、適切な操作距離を決定するための
他の方法が使用され得る。

【００５４】 １つの実施形態において、距離制御のための光学的方法が使用され得、サンプ
ル上の複数のスポットの可視グリッドまたはアレイは、コンソールまたはプロー
ブの補助的な光源から生成され得る。この実施形態に従って、グリッドは、プロ
ーブのオプティックスを通って標的に投射され得る。グリッドが焦点にある場合
、プローブ１００は、サンプル１０２から正確な距離ｘにあると理解される。

【００５５】 共焦点デバイスの適切な焦点は、ビデオ画像に提供される焦点の質によって判
断され得るか、または特定の焦点補助具によって増強され得る。焦点補助具の例
は、標的上の投射されたグリットまたは一連のスポットを含む。この例において
、標的への、または標的から離れるプローブの全体の動きは、グリットまたはス
ポットを鮮明な焦点に持ってゆき、これは、ビデオチャネルによって観察される
。焦点の精密な調整は、光を送達および受信する光学システムの調整によって、
カメラのようになされ得る。

【００５６】 別の実施形態において、視覚スポットのアレイは、例えば、コンソールまたは
プローブに置かれた小さなレーザーを使用して、プローブ１００内に配置される
ファイバー束の照射ファイバーによって、サンプル１０２上に生成され得る。束
内のファイバーのパターンは、光学プローブ１００内のオプティックスによって
標的サンプル１０２上の焦点に持ってこられ得る。この実施形態に従って、スポ
ットが全て焦点にある場合、プローブ１００は、サンプル１０２に関して適切な
位置にある。多くのスポットがサンプル１０２の表面に渡って分配され、プロー
ブの傾きのような角度誤差は、正確な焦点が各スポットについて設定される場合
、除外され得る。

【００５７】 プローブ１００がサンプル１０２から適切な距離ｘに置かれるか否かを決定す
るための他の方法は、これらの分野の当業者に容易に明らかである。レーダー、
ソナー、超音波またはＧＰＳに関連した技術は、特定の実施形態において、プロ
ーブ１００とサンプル１０２との間の距離ｘに対して適合され得る。

【００５８】 ビデオ観察能は、サンプルの適切な焦点およびプローブのサンプルに対する適
切な整列を確かめるために有用であり得る。ビデオ観察能は、光学プローブが制
限された空間で使用される場合、あるいは、操作の間プローブへのアクセスが困
難であるかまたは不可能である場合、有利に使用され得る。ビデオカメラは、さ
らに、操作者がプローブをサンプルに対して適切な焦点に置くことを可能にする
。焦点グリッドまたは焦点スポットの観測は、プローブ１００の光学的構成によ
って達成され得、操作者がサンプル上のプローブのオプティックスの焦点の正確
性を確かめ得る。この特徴は、プローブ１００に取り付けられたビデオカメラに
よって提供され得る。

【００５９】 代替の実施形態において、ビームスプリッター（図示されず）は、ビデオ能と
プローブの診断能とを組み合わせるために、伝達ビーム経路において提供され得
る。ビーム分割要素は、観察方向をサンプルへ伝達される照射ビームの方向と整
列させ得る。照射光がビーム形成オプティックスを通過する前にビデオおよびプ
ローブの診断機能の組み合わせが生じる場合、サンプル上の照射ビームの適切な
焦点を決定するためにビデオ画像を使用することが可能である。これは、照射が
可視波長の帯域内で生じる場合、サンプル上の照射スポットを直接観測すること
によってなされ得る。そうでない場合、焦点への補助は、サンプルの領域を覆う
アレイの形態における照射グリットまたは一連のスポットを供給することによっ
て提供される。

【００６０】 ビデオカメラがその光学経路とプローブの照射部分とを共有する場合、焦点グ
リットまたはスポットの生成は、デバイスの受信機部分において行われ得る。す
なわち、受信機オプティクスは、焦点グリットまたはスポットのアレイをサンプ
ル上に投射するために使用され得る。焦点スポットの照射を作り出すためのプロ
ーブの受信機部分を使用することによって、受信機焦点の測定は、ビデオカメラ
によって提供される照射焦点の視覚的理解に沿って提供され得る。従って、プロ
ーブの伝達部分と受信部分の両方の最適焦点のためのプローブの配置が決定され
得る。

【００６１】 特定の実施形態において、プローブ１００は、身体組織を含むサンプル１０２
の検査に適切である。身体組織は、インビボまたはエキソビボ組織サンプルを含
み得る。身体組織は、外部または内部のいずれかで生体の任意の組織を含み得る
。身体組織は、内視鏡、プローブ、鏡、開放手術技術、または関連分野の当業者
によく知られた他の方法によって、アクセスされ得る。本発明に適切な身体組織
への他のアプローチは、医療分野の当業者に明らかである。身体組織の検査は、
医学的状態の診断を生じ得る。医学的状態は、ヒト被験者の健康または福祉に関
連した任意の生理学的または病理学的状態を含み得る。医学的状態には、正常な
状態と異常な状態の両方を含み、さらに、異常性の全体的なスペクトルを含む。
医学的状態の例には、新生物、悪性疾患、形成異常、炎症、感染、内分泌障害、
代謝物障害、血管の異常、修復プロセス、再生プロセス、退行性プロセス、およ
び被験体の健康または福祉に影響する他の状態が挙げられる。本発明のシステム
および方法に関連したデータは処理されて、医学的状態および診断についての情
報を生成し得る。１つの実施形態において、患者の身体組織の検査から収集され
たデータは、既知の医学的状態または診断についての既知のデータプロフィール
と比較され、その結果、患者について診断が確立され得る。別の実施形態におい
て、正常レベルおよび異常レベルは、特定のデータ点またはデータセットについ
て確立され得、その結果、疾患の存在または不在が、患者の身体組織の検査から
得られたデータ点またはデータセットと確立されたパラメーターとを比較するこ
とによって確立され得る。これらのシステムおよび方法に従って診断を確立した
後に、本発明はさらに、それらの基づいた処置計画の確立を提供する。次いで、
診断された医学的状態は、処置計画に従って処置され得る。これらのシステムお
よび方法に従って、患者の検査に関連したデータは、患者の医学的記録の他のデ
ータと関連され得る。

【００６２】 別の実施形態において、本発明のシステムおよび方法は、検査手順自体に関連
したデータを収集し得る。本発明に従ったシステムは、手順の時間、この手順を
実施するために利用されるエネルギーの量または他の消耗品、この手順の間にと
られる測定の数、あるいは重要な手順の他の特徴についての情報を測定しそして
記録し得る。１つの実施形態において、この手順およびその期間は、計算されそ
して親情報と関連され得、その結果、サービスについての適切な請求書が構築さ
れ得る。請求書の情報は、特定の手順についての請求書を作り出すためにシステ
ムによってアクセスされ得るデータベースに入れられ得る。特定の実施形態にお
いて、請求書の情報は、手順を分類するために診断コードまたは手順コードを含
み得、その結果、この情報を有する請求書が、生成され、これは次いで、所定の
料金のスケジュールに関連する。ＩＣＤ−９コードに従う診断およびＣＰＴコー
ドに従う手順の用語法は、当該分野で周知である。他のコードまたはカテゴリー
は、患者の請求書情報を組織化するために使用され得、その結果、これらのシス
テムおよび方法に従う各手順は、正確な請求書を生成する。請求書の情報は、種
々の管理ケア機関および第三者の支払者に対して、料金スケジュールに従って、
互いの患者で異なり得る。１つの実施形態において、この親情報のシステムおよ
び方法は、特定の患者についての請求書情報のデータ−ベースへのエントリーを
含み得る。次いで、請求書の情報は、手順自身についてのデータまたは正確な請
求書を生成するために生成される診断についてのデータと関連付けられ得る。本
明細書に記載される実施形態が、医学的状態の診断および処置に対して、ならび
に健康ケアサービスの配達に対して、これらのシステムおよび方法の適用に関連
するが、これらのシステムおよび方法は、任意の標的の検査に関連し得、これら
のシステムおよび方法がさらに標的の特徴を同定するデータを記録するためのシ
ステムと関連され得、その結果、検査の結果が、標的に関連した他のデータに関
連して有用に保存され得ることが理解される。

【００６３】 本発明は、その特に例示された実施形態に関連して特に示され、そして記載さ
れたが、形態および詳細における種々の変化が、添付の特許請求の範囲に含まれ
る本発明の範囲から離れることなしになされ得ることが当業者に理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、光学プローブの1つの実施形態の概略図を提供する。

【図２】 図２は、照射のためにレーザーを使用する光学プローブの１つの実施形態の概
略図を提供する。

【図３】 図３は、光学プローブの１つの実施形態の概略図を提供し、ここで光学伝達お
よび受信経路は、実質的に等価である。

【図４】 図４は、１つの回転鏡の存在を示す光学プローブの１つの実施形態の概略図を
提供する。

【図５】 図５は、２つの回転鏡の存在を示す光学プローブの１つの実施形態の概略図を
提供する。

【図６】 図６は、本発明に従ってサンプルを試験するためのシステムの機能的ブロック
図を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 モデル， マーク アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02146， ブルックライン， タッパン ストリート 321 (72)発明者 ゼレンチューク， アレクサンダー アメリカ合衆国 マサチューセッツ， ス トートン Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA09 EA01 EA03 EA14 FA01 HA09 KA03 KA09 LA03 2G059 AA06 BB12 EE02 EE03 EE07 EE12 FF01 GG01 HH03 JJ22 KK04

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプルを試験するためのシステムであって、以下： 光学プローブであって、複数の光ファイバーを備え、該サンプルを照射し得る
   、光学プローブ；ならびに 実質的にモノスタティックで、かつ実質的に共焦点光学システムであって、以
   下： 該サンプル上に照射光を集光する伝達オプティクス、および それらの照射の後に、該サンプルから発せられた光を収集する受信オプティク
   ス、を備える共焦点光学システム、 を備えるシステム。
2. 【請求項２】前記光学システムが反射光学成分をさらに含む、請求項１に記
   載のシステム。
3. 【請求項３】前記光学システムが屈折光学成分をさらに含む、請求項１に記
   載のシステム。
4. 【請求項４】前記光学システムが前記サンプル内のある位置の焦点に照射光
   をもたらし、そして該光学システムが該照射光による照射の結果として該サンプ
   ル内の同じ位置から発せられる光を収集する、請求項１に記載のシステム。
5. 【請求項５】前記受信オプティクスが照射光のための光路の周囲に配列され
   る、請求項１に記載のシステム。
6. 【請求項６】所定のパターンで個々の光ファイバーを照射することによって
   前記照射光を前記サンプルに向けて指向させるスキャナーをさらに含む、請求項
   １に記載のシステム。
7. 【請求項７】前記照射光がレーザーを含み、前記サンプルから発せられる光
   が蛍光を含む、請求光１に記載のシステム。
8. 【請求項８】前記照射光が広帯域供給源によって提供され、そして前記発せ
   られた光が弾性の後方散乱光を含む、請求光１に記載のシステム。
9. 【請求項９】前記照射光がパルスレーザーによって提供され、前記発せられ
   た光がＲａｍａｎ散乱光を含む、請求項１に記載のシステム。
10. 【請求項１０】前記所定のパターンが直線のアレイパターンを含む、請求項
    ６に記載のシステム。
11. 【請求項１１】前記所定のパターンが六角形パターンを含む、請求項６に記
    載のシステム。
12. 【請求項１２】前記照射光が窒素レーザーを含む、請求光１に記載のシステ
    ム。
13. 【請求項１３】前記照射光が、３５５ｎｍの波長に対する出力周波数が３倍
    にされたＮｄ：ＹＡＧレーザーを含む、請求光１に記載のシステム。
14. 【請求項１４】前記照射光が、キセノンランプによって提供される広帯域の
    光である、請求項１に記載のシステム。
15. 【請求項１５】サンプルの特徴を決定するためのシステムであって、以下： 該サンプルの実質的にモノスタティックでかつ実質的に共焦点の試験のための
    光学プローブ； 該サンプル上に照射光を集光する伝達オプティクスおよび該サンプルから発せ
    られた光を収集する受信オプティクスを備える、オプティクスシステム； 該サンプルから発せられた光に関する定量的データを生成する測定システム；
    ならびに 該サンプルの特徴を決定するために該定量的データを処理するプロセッサ、 を備える、システム。
16. 【請求項１６】ビデオシステムをさらに備え、ここで該ビデオシステムが前
    記サンプルの表面の画像をディスプレイに伝達する、請求項１４に記載のシステ
    ム。
17. 【請求項１７】位置センサをさらに備え、これによって前記サンプルに関す
    る前記光学プローブの位置が決定され得る、請求項１４に記載のシステム。
18. 【請求項１８】前記位置センサが前記サンプルの表面上に投射された集光画
    像を備え、これによって、該サンプルに対する前記光学プローブの位置が該集光
    画像のための集光の明瞭度を評価することによって決定される、請求項１６に記
    載のシステム。
19. 【請求項１９】サンプルのモノスタティックな共焦点試験のための光学プロ
    ーブシステムであって、以下： 該サンプルに向けて照射光を指向し、該サンプルから発せられた光を収集する
    光学プローブ； 該照射光を提供する光源； 該サンプル上に照射光を集光する伝達オプティクス； 実質的に該照射光のための光路を取り囲む環として配列される収集オプティク
    スであって、ここで該収集オプティクスが該サンプルから発せられる光を受信す
    る、収集オプティクス；および さらなる処理のために該サンプルから発せられる光に関連した電磁エネルギー
    をプロセッサに伝達する接続回路、 を備える、光学プローブシステム。
20. 【請求項２０】複数の光ファイバーを連続的に照射するスキャニングシステ
    ムをさらに備え、これによって所定のパターンで前記サンプルの表面上の照射の
    点を通過する、請求光１８に記載の光学プローブシステム。
21. 【請求項２１】前記サンプルの表面を観察し、該サンプルに対する前記プロ
    ーブの位置を決定するためのビデオチャネルをさらに備える、請求項１８に記載
    の光学プローブシステム。
22. 【請求項２２】前記光学プローブ上に取りつけるために寸法的に適応された
    ビデオカメラをさらに備える、請求項２０に記載の光学プローブシステム。
23. 【請求項２３】前記ビデオチャネルが、前記光学プローブで前記照射光の光
    路を共有する、請求項２０に記載の光学プローブシステム。
24. 【請求項２４】サンプルを試験するための方法であって、以下： 実質的にモノスタティックで、かつ実質的に共焦点の光学プローブを提供する
    工程であって、該光学プローブが伝達オプティクスおよび収集オプティクスを備
    え、ここで該収集オプティクスが該サンプルに向けて照射光を伝達するための光
    路の周囲に配置される、工程； 該サンプルに対して該プローブを配置するための最適な位置を決定する工程； 該サンプルに対して該最適な位置に該プローブを配置する工程； 該伝達オプティクスを通して伝達される光ビームで該サンプルを照射する工程
    ；ならびに その照射の結果として、該サンプルから発せられる光を収集する工程、 を包含する、方法。
25. 【請求項２５】前記光に関するデータを誘導するために、該光に関する電磁
    エネルギーを処理する工程をさらに包含する、請求項２３に記載の方法。
26. 【請求項２６】前記光に関するデータを表すための、グラフィック画像を生
    成する工程をさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
27. 【請求項２７】ビデオ装置が、前記サンプルに対する前記プローブの最適な
    位置を決定する際に採用される集光画像を該サンプルに向けて指向する、請求項
    ２３に記載の方法。
28. 【請求項２８】医学的状態を診断するための方法であって、以下： 実質的にモノスタティックで、かつ実質的に共焦点の光学プローブを提供する
    工程であって、該光学プローブが伝達オプティクスおよび収集オプティクスを備
    え、ここで該収集オプティクスが身体組織に向けて照射光を伝達するための光路
    の周囲に配置される、工程； 該身体組織を照射する工程； 該身体組織から発せられる光を収集する工程； 該身体組織から収集される光に関する１セットのデータを測定する工程；なら
    びに 該セットのデータから医学的状態を診断する工程、 を包含する、方法。
29. 【請求項２９】プロセッサで前記セットのデータを処理する工程をさらに包
    含する、請求光２７に記載の方法。
30. 【請求項３０】前記セットのデータを表すグラフィカル画像を生成する工程
    をさらに包含する、請求項２７に記載の方法。
31. 【請求項３１】身体組織を試験するためのシステムであって、以下： 該身体組織に向けて照射光を指向し、該身体組織から発せられる光を収集する
    光学プローブ； 実質的にモノスタティックで、かつ実質的に共焦点の光学システムであって、
    該光学システムが、該身体組織上に照射光を集光する伝達オプティクスおよび該
    身体組織から発せられる光を収集する受信オプティクスを備える、光学システム
    ；ならびに 該身体組織から発せられる光に関する定量的データを生成する測定システム、
    を備える、システム。
32. 【請求項３２】前記身体組織が子宮頚部である、請求項３１に記載のシステ
    ム。