JP2006513773A - 放射エネルギー送出および放射エネルギー収集のためのカテーテルプローブ装置 - Google Patents

Abstract

収集した信号によって体組織のその後のコンピュータ分析を可能にする、エネルギー信号の送出および収集のための、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置を提供する。装置は、第1反射面(42)および第2反射面(36)を支持する細長いハウジングを含む。第1反射面および第2反射面は、縦軸方向に互いに離れて配置される。第1の可撓性の細長いエネルギー運搬送出ファイバー(44)は、第1反射面に隣接して配置された最先端部を有する。第2の可撓性の細長いエネルギー運搬収集ファイバー(30)は、第2反射面に隣接して配置された最先端部を有する。ハウジングは、その組織分析のために哺乳動物体内へのカテーテル挿入用の可撓性のカテーテルシースに回転可能な形で支持される。

Description

発明の技術分野
本出願は光学医療用具、より具体的には放射エネルギーを送出および収集し、体組織の分析および／または処置を可能にする光学医療用具に関するものであり、そして参照としてその全体が本明細書に組み入れられる「組織分析または処置を目的とするマルチファイバーカテーテルプローブ装置（Multi-Fiber Catheter Probe Arrangement for Tissue Analysis or Treatment）」（InFraReDx-14）と題する同一出願人による特許出願、09/xxx、yyyと同時係属中である。

従来技術
インビボ血管内環境での種々の組織の特徴を検出および処置することは、かかる分析または処置を行うには血管の中が極めて粗い環境であることにより今も困難であるという多くの理由により望まれている。血液、およびコレステロールのようなその成分の存在が、組織内を伝達するエネルギー信号の散乱および吸収に影響を及ぼす可能性がある。インビボプローブを用いた人体内の種々の組織の診断および処置では、プローブについて哺乳動物体の臓器への挿入時の適応特性が求められる。

本発明の目的は、先行技術の欠点を克服する、哺乳動物体内への挿入のためのプローブを提供することである。

本発明の更なる目的は、内視鏡、カテーテルおよびその他侵襲性の低い用具を用いた、光エネルギー伝達（即ち赤外光から紫外光）診断、および処置に適した侵襲性の低い用具を提供することである。

本発明の更に別の目的は、人体の組織内のエネルギー信号の最適な送出および取り出しを容易にする、光学プローブチップ装置を提供することである。

発明の簡単な概要
本発明は、カテーテルを通して体の組織に導入できる、細長いプローブによって分配および受け取られるエネルギースペクトルの分析を用いた、体の組織を分析する装置、ならびにその装置の使用方法の、好ましいいくつかの態様を提供する。体プローブの導入は、内視鏡、またはこのような組織のエネルギー診断および処置のためのその他のカテーテル様の用具を通じて行ってもよい。このエネルギー分析および処理としては、近赤外線（NIR）反射分光法、ラーマン分光法、蛍光分光法、光力学薬物活性化、光切除または熱処置法、および光学干渉断層撮影法を挙げることができる。

本発明のプローブは、第1または先端部、および第2または基端部を有する、細長い、一般的には円筒型のハウジングを含む。基端部は、その最先端部の直径より小さな直径のステムを有する。ステムの基端部からハウジングの先端部に向かって伸びる細長い溝が配置されている。溝はハウジングの片側にのみ配置されており、その中には、収集および送出用のファイバー装置をはめ込み受けを提供する、角度のある肩が配置されている。

この特定の態様の収集ファイバー装置は、反射器または反射面（即ち鏡部材）が取付けられている先端部を持った、細長い可撓性の収集ファイバーを含む。収集ファイバーは、ファイバーを保護し、且つファイバーからの光線の放射を最小限に留めるためのシースのような外側緩衝材を有している。鏡部材には、角度を付けて配置された反射面がある。送出反射器（または鏡部材）が、ファイバーの保護、および光の漏れを最小限にすることを目的として、シースのような外側緩衝材によって同様に覆われている光送出ファイバーに取付けられている。送出反射器または鏡部材には、角度のついた反射面がある。収集ファイバーおよび反射器、ならびに送出ファイバーおよび反射器とは、ステムとチップのハウジングの中にある、細長い受け溝の中で一つに合致する。細長い溝は、送出反射器（または鏡部材）から発する放射、そして体部組織試料から反射された放射を、収集反射器（または鏡部材）で受けるように、その中の各反射器または鏡部材が正確な位置に配置される形状であることが好ましい。収集および送出ファイバーをハウジング内にいったん入れると、以下に記載するように、これら接続ファイバーは細長いカテーテルシャフトまたは回転式コイルの中に挿入できる。

本発明の更なる態様は、基端部および先端部を有する細長い支持フレームにより開示される。基端部は、その中を通して収集ファイバーチャンネルが配置されている（即ち成形、穴あけ、機械加工されている）直立部分を含む。第1直立部材の先端部には、直線形の保持ポケットが配置されており、例えば収集プリズムといった反射鏡面をそこで受けるようになっている。支持フレームの中央には中央ブロック部分が配置されており、その中には送出ファイバーチャンネルが配置されており、送出ファイバーチャンネルは収集ファイバーチャンネルに平行、且つ隣接して伸びている。第2保持ポケットが、例えば鏡面を有する鏡部材といった反射鏡面のような第2反射器を収納するために、送出ファイバーチャンネルに隣接して同様に配置されている。保持ポケットは、標的の体の組織から所望する光子を送出し、そして光子を収集するのに望ましい角度にそれぞれ第1および第2鏡部材を正確に受け、および位置調整するよう構成されている。細長い支持フレームは、支持フレームを収納するための細長いチャンネルを有する、細長いハウジングの中に収納されている。送出ファイバーおよび収集ファイバーは、それぞれのチャンネルの中に差し込まれており、そして各反射器（即ち鏡部材）は、それぞれの保持ポケットの中に固定されている（即ち、接着剤により貼り付けられている）。

本発明の光プローブ装置の更なる態様は、その基端部に下降段状のステム部分を有する、一般には円筒型のフレーム部材により特徴づけられる。フレーム部材は、一連の先端段部分を画定するように配置されており、その第1部分は収集反射器（即ち鏡部材または反射面）を収納するために配置され、そして第2の段部には送出反射器（即ち鏡部材または反射面）が収納される。各特定の反射器に用いる穴またはチャンネルが、フレーム部材を貫通して配置されている。それぞれのチャンネルは、それぞれの反射器の一面に接するよう配置されている光ファイバーを収納する。光信号が通るスロットを持つ一方で、各収集反射器および送出反射器全体を覆う先端カバーを配置してもよい。このようにして、フレーム部材にカバーを取付け、ステムを特定のファイバーを保持する形に取付け、そしてそれらファイバーをそのフレーム部材基部にある反巻き型のマルチフィラードライブシャフトコイルのような中空の回転式伝達シャフトの中に挿入すると、送出反射器は光放射を放射することができ、そして収集反射器は光放射を受けることができる。

プローブ装置の更なる態様は、基端部および先端部を有する細長いフレーム部材で示される。フレーム部材の基端部は、角度をつけた反射面を画定するように配置されており、そのフレーム部材の先端部には、楕円形のエンドキャップが被せられた、傾斜して取付けられた第2反射面がある。細長いフレーム部材の基端部には貫通する穴が配置されていて、その中に挿入される送出ファイバーを収納するチャンネルを画定している。細長いフレーム部材は全体が、基端部および先端部を有する細長い円筒型のハウジングの中に差し込まれる。ハウジングの基端部は、直径が段階的に小さくなるステムを有しており、このステムはエネルギー送出ファイバーおよびエネルギー収集ファイバーを取り囲んでいる。ハウジングのステムは、細長いフレーム部材に取付けられた反射面からの反射信号を受け取るように配置された収集ファイバーを収納するように配置されている。ハウジングは、細長いフレーム部材を収納するように縦方向に設けられた開口部をその中に有する。ハウジングにはまた、エネルギー信号を送出し、その中に収納されている各反射面がエネルギー信号を受け取れるように、その側面全体に開けられたスロットもある。細長いフレームの最先端部にあるエンドキャップは、細長いハウジングの最先端部に接していて、その周囲に平滑な連続面を画定する。

本発明の更なる態様は、ステムを画定する、直径が段階的に小さくなる基端部分を有する、一般的には円筒型の一体ハウジングである。第1反射収集面は、細長いハウジングのステムに隣接して、特に望ましい角度で配置されており、第2反射面は、細長いハウジングの最先端部に隣接して配置されている。第1の穴は、収集ファイバーを収納するために、ステムを通り、ハウジングを通って配置されている。また、第2の穴は、そこを通る送出ファイバーを支えるために、細長いハウジングを通って配置されている。ステムは、1対の中空で、可撓性の、反巻き型コイルの中に収納してもよく、コイルはステムに固定された回転可能な伝達シャフトとして機能し、その中を貫通している送出および収集ファイバーを取り囲んでいる。ハウジング内に配置された第1および第2反射面は、本態様では、隣接する反射面に関し特定方向からの信号を発出し、そして受けるために、歪めてもよい（非平行または曲線）。

本発明のより更なる態様は、複数の光ファイバーを支持するカテーテルチップ装置を構築する方法であって、構成要素のサイズおよび送出および収集光束の反射の適応角度を最小にする構造を支持する方法に関する。このような支持は、例えばプレーティング、スパッタリング、真空蒸着といった付加的処理、および例えばエッチング、レーザー切断、切除といった減法的処理により、寸法を微調整できるミクロ機械加工構造により達成してもよい。支持は、平行に配置されたボスがその上に「突出」しているベースを含んでおり、ボスはその間に、送出および収集ファイバーがはめ込まれる1組の平行スロットを画定している。鏡面およびサポートストラットは、ファイバーの最先端部に、スペースをあけて存在していて、鏡面は光学分析およびそれによる組織処置の最大化のための所望の角度に湾曲または操作的に曲げてもよい。本態様は、ファイバーを囲むカテーテルシース間の隙間に屈折率整合液（インデックス-マッチング液（index-matching fluid））を加えて使用することによって、保護シース／伝達ウインドウの内部からのあらゆる後方反射を低減することを意図している。

即ち、本発明は、光エネルギー信号を送出および収集し、その後収集した信号による体組織のコンピュータ分析を可能とする、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置を包含する。装置は、第1反射面および第2反射面を支える細長いハウジング部材を含む。第1反射面および第2反射面は互いに縦方向に間隔をあけ存在している。第1の可撓性で細長い光エネルギー運搬送出ファイバーは、第1反射面に隣接して配置された最先端部を有する。第2の可撓性で細長い光エネルギー運搬収集ファイバーは、第2反射面に隣接して配置された最先端部を有する。ハウジング部材は、その組織分析のために哺乳動物の体内にカテーテルを挿入するために、可撓性のカテーテルシースの上に回転可能に支えられている。ハウジングは、その中に、第1および第2反射面を収納および配列するために配置されたスロットを有するフレーム部材を含んでもよい。第1および第2反射面は、プリズム部材を含んでもよい。スロットは、その中に、その中の反射面を固定し、そして正確に位置調整するための肩を有してもよい。ハウジングは、カテーテルシースを受け、基部からの先端部の操作を可能にする最基端ステム部を有してもよい。ハウジングは、直立した基部ブロックおよび直立した中間ブロックと共に、基端部および先端部を有するフレーム部材の中に含まれていてもよく、各ブロックは、その中に反射面を取付けて収納するための保持ポケットを隣接して有している。反射面は、ポケットに固定して取付けられたプリズムを含んでもよい。各直立ブロックは、その中を貫通する、エネルギー運搬ファイバーの一つを収納する穴を有してもよい。ハウジングは、細長い、一般的には円筒形の、基端部および先端部を有するフレーム部材を含んでもよく、フレーム部材には、先端方向にその厚さが薄くなる、少なくとも2つのステップがその上にあり、各ステップの上には反射面が取付けられており、基端部は管状のカテーテルシースの中に回転式に収まることができるように直径を減じたステム部分を有している。フレーム部材は、ステップおよびハウジングの反射面を覆うようにしてはめ込むように配置されたカバー部材を有してもよい。カバー部材は、その縦方向の長さの一部にわたり、軸方向に配置されたスロットを有してもよく、スロットは、各反射面に隣接して半径方向に配列され、そこを通してエネルギービームの送出および反射収集ができる。ステム部分は、哺乳動物の体の部分内でのカテーテルチップのねじりを制御するように、多層式の、細長いコイルスプリング装置に固定されていてもよい。反射面は、ハウジングの一体化部分であってもよい。ハウジングは、基端部および先端部を有して、基端部がハウジングエンクロージャと結合し、エンクロージャがエネルギー収集ファイバーの確保手段を提供し、そしてハウジングがエネルギー送出ファイバーの確保手段を提供する。該ハウジングの該基端部に取付けられたハウジングエンクロージャは、縦方向に向けられた細長いスロットをその中に有してもよく、スロットは、ハウジング上に形成された反射面に対し半径方向に配列しており、各反射面を介して放射エネルギーを収集し、コンピュータ分析システムに送ることができる。ハウジングは、機械加工された第1および第2反射面を有する円筒形の部材を有してもよく、その場合第1および第2反射面は互いに対し非平行である。第1および第2のファイバーは、体の組織内でハウジングを回転させている間に、ハウジングの望ましくない動きを最小限にするために、ハウジングの回転の縦軸に対し反対に配置してもよい。ハウジングはそこから反射されるエネルギービームを方向転換させるために、曲げることができる反射面を含んでいてもよい。ハウジングは、チップを小型化するために、ファイバー配列スロットを画定する「集積」または「削除」部分から作られていてもよい。

本発明は、エネルギー信号の送出および収集のためにカテーテル内に配置され、その後の収集した信号による体組織のコンピュータ分析を可能にする、カテーテルチップ装置も包含する。この装置は、縦の回転軸を有する細長いハウジングを含み、ハウジングはその上に第1反射面が取付けられており、ハウジングの第1反射面の遠位部には、第1反射面に軸合わせされた第2反射面が取付けられている；そして、第1光伝導ファイバーは、第1反射面と光結合連絡しており、第2光伝導ファイバーは、第2反射面と光結合連絡しており、前記第1光伝導ファイバーは制御された分析-光発生源と連絡し、第2光伝導ファイバーは光収集分析装置と連絡している。第1反射面は、第2反射面より大きな寸法であってもよい。第1反射面は曲線であってもよい。第1反射面は、第2反射面に関し非平行であってもよい。第1および第2反射面の少なくとも1つは、光伝導ファイバーと間隔をあけて配置されてもよい。第1反射面は、第1反射面からの光線を体組織上に分散できるように、ハウジングの周囲内および周囲から間隔をあけて半径方向に配置されていてもよい。伝導ファイバー先端部と反射面との間には、屈折率が同じ液体を配置してもよい。反射面はハウジング内に設けられた保持ポケット内に置いてもよい。反射面は鏡面を含んでもよい。保持ポケットは、反射面をハウジングに対して位置調整するために用いてもよい。伝導光ファイバーは、ハウジング内に設けられた穴の中に、それぞれ個別に配置してもよい。光送出ファイバーは、ハウジングの回転軸の周囲に、均等、正反対に対置して、それを釣り合わせ、回転時の偏心を最小限にとどめてもよい。

本発明は、エネルギー信号の送出および収集のためカテーテル内に配置され、その後の、収集した信号による体組織のコンピュータ分析を可能にする、カテーテルチップ装置であって、装置は、縦の回転軸を有する細長いハウジングを含み、ハウジングはその上に置かれた第1反射面を有し、第2反射面が第1反射面のハウジング末端に、第1反射面と軸合わせして取付けられている装置も包含する。第1光伝導ファイバーは、第1反射面と光結合連絡し、そして第2光伝導ファイバーは第2反射面と光結合連絡しており、前記第1光伝導ファイバーは制御された分析-光発生源と連絡し、第2光伝導ファイバーは光-収集分析装置と連絡している。ハウジング先端部全体と合致するように曲線カバーを配置して反射面を封じてもよく、カバーにはその環状の表面に、体組織への光の送出を可能とし、そして体組織から反射された光を、そこを通して収集をすることができる開口部が少なくとも1箇所ある。反射面の少なくとも1つは、鏡面または磨き面を有する。各光伝導ファイバーは、該ハウジング内に配置された先端部を有し、光伝導ファイバーの少なくとも1つは、反射面を含む部材の非反射面と接触関係にある。反射面の少なくとも1つは、保持ポケット内に置かれてもよい。反射面は、接着剤により保持ポケット内に固定されてもよい。

本発明はまた、互いに平行である隣接エッジのある光線を生じ、距離に関係のない送出反射器-収集反射器の分離を可能にする、第1および第2の光ファイバーの開口数に比例した角度で配置される第1反射面および該第2反射面を有するカテーテルチップ装置も包含する。

本発明はまた、収集した信号によりその後のコンピュータ分析を可能とするエネルギー信号の送出および収集のためにカテーテル内に配置されたカテーテルチップ装置であって、縦の回転軸を有する細長いハウジングを囲む光学的に透明なシース、その上に第1反射面が配置されたハウジング、ハウジングが第1反射面の遠位方向に第1反射面と軸合わせして配置された第2反射面、第1反射面と光結合連絡している第1光伝導ファイバー、および第2反射面と光結合連絡している第2伝導ファイバーを含み、第1光伝導ファイバーが制御された分析-光発生源と連絡し、そして第2光伝導ファイバーが光-収集分析装置と連絡しているカテーテルチップ装置も包含する。ハウジング先端部全体を覆う一般的に曲線のカバーを配置して反射面を封じてもよく、カバーにはその環状の表面に、体組織への光の送出を可能とし、そして体組織から反射された光を、そこを通して収集をすることができる開口部を少なくとも1カ所ある。反射面の少なくとも1つは、鏡部材を含んでいてもよい。各光伝導ファイバーは、ハウジング内に配置された先端部を有し、光伝導ファイバーの少なくとも1つは、鏡部材の非反射面と接触関係にある。反射面の少なくとも1つは、保持ポケット内に配置されてもよい。反射面は、接着剤により保持ポケット内に固定されてもよい。屈折率整合液を、反射面の周囲に配置して、外側シースから反射面への背面反射を最小限にしてもよい。

本発明はまた、収集した信号によりその後のコンピュータ分析を可能とするエネルギー信号の送出および収集のためにカテーテル内に配置されたカテーテルチップ装置であって、縦の回転軸を有する細長いハウジングを囲む光学的に透明なシースを含む装置も包含する。ハウジングは、その上に配置された第1反射光送出面、およびハウジング上に、第1反射光送出面の遠位に軸合わせして配置されている第1反射光収集面とを有する。第1光伝導ファイバーは、第1反射光送出面と光結合連絡し、そして第2伝導ファイバーは、第2反射光収集面と光結合連絡し、第1光伝導ファイバーは、制御された分析-光発生源と連絡し、そして第2光伝導ファイバーが、光-収集分析装置と連絡しており、さらに第2反射光収集面が、第1反射光収集面から離れてハウジング上に配置されていて、第2反射光収集面もまた制御された分析-光発生源と軸合わせして連絡している。第1および第2反射面をこのように配置することで、光エネルギーを組織深部まで貫通させ、収集することができ、それにより分析が可能となる。反射器は、非球面部材、平坦、球状、凸状の表面、凹面を含む、鏡、誘電ミラー、屈折率インターフェイス、または回折性光学要素を含む、光束方向転換部材としても知られる。

本発明はまた、組織の分析および処置のために、第1光ファイバーおよび隣接する送出反射器からの組織-衝突光エネルギー信号を送出および収集する、そして該光エネルギーを第2光ファイバーに隣接する収集反射器に戻す方法も包含する。この方法は、細長いカテーテルハウジングチップを囲むシースの中に、収集反射器を送出反射器の遠位方向に間隔あけて配置すること、ハウジングが縦軸を有すること；反射器を、第1および第2のエネルギーファイバーの開口数に比例して、細長いハウジングの縦軸に対し角度をもたせて配置することを包含する。方法は、反射器を屈折率整合液に浸してハウジングを囲むシース内での背面反射を最小限にすること、および送出光エネルギー信号および収集光エネルギー信号を方向付けしてその隣接エッジを平行にすることを包含してもよい。

このように、特定の放射を一つの反射面から送出させ、近接する第2反射面で収集し、そしてこれらファイバーの基端部にあるコンピュータ装置で分析することができる、可撓性の光ファイバーのようなエネルギー伝達ファイバーを支えるための固有の構造配置を示した。

本発明の目的および利点は図面と関連して見ることで、より明瞭になると思われる。

好ましい態様の詳細な説明
次に図面、特に図1を詳しく参照すると、カテーテルチップ装置10、およびカテーテルシース14を通しその体組織内に挿入できる細長プローブ12により分配および受け取られるエネルギースペクトルの分析を用いた体組織分析を提供するための装置10の使用方法を包含する本発明の第1態様が示されている。カテーテルシース14および体プローブ12のその導入は、内視鏡、または図示されていないが、適当なコンピュータ装置15による組織のエネルギー診断および処置等に用いられる、他のカテーテル様の用具を通して行ってもよい。エネルギー分析および処置としては、蛍光分光法、近赤外（NIR）反射分光法、ラーマン分光法、および光干渉断層撮影、光力学薬物活性化法、光子除去および熱処理を挙げることができる。

本発明のプローブ12は、図1および図2に示されるように、第1もしくは先端部18、および第2もしくは基端部20を有する、細長い、一般的には円筒型のハウジング16を含む。基端部20は、その最先端部18の直径より小さな直径を持つステム22を有する。図1および図2に見ることができるように、細長い溝24が、ステム22の基端部20からハウジング16の先端部18に向かって伸びている。溝24は、ハウジングの片側のみに伸びており、その中に角度のある肩部26および28が配置されており、収集ファイバー30および送出ファイバー32のはめ込み受けを提供している。

この特定の態様での収集ファイバー装置は、反射器または反射面36（即ち鏡／磨き部材）が取付けられた先端部34を有する細長い、可撓性の収集ファイバーを含む。収集ファイバー30は、ファイバーの保護、およびそこからの迷光放射を最小限にするための外側緩衝器38を有する。反射器36は、角度を付けて配置された反射面40を有する。

送出反射器42は、ファイバーの保護および光の漏れを最小限にするためのシースのような外側緩衝器46で同様に囲まれている光送出ファイバー44に取付けられている。送出反射器42は、角度のある反射面48を有している。収集ファイバー30および取付けられた反射器36、ならびに送出ファイバー44およびそれに取付けられている反射器42は、ステムおよびチップハウジング16の中の細長い収納溝24の中で一緒に合されている。細長い溝24は、その中にある各反射器36および42が正確な位置に配置され、送出反射器42から放射を送り、そして収集器（反射器）を通して体組織サンプルから反射された放射を受け取るように形づくられることが好ましい。収集および送出ファイバー30および44をハウジング16内に収納すると、これら一緒にしたファイバーは以下に記載するように、細長いカテーテルシャフト14または回転可能なコイルの中に挿入される。

本発明の更なる態様は図3に示されており、基端部52および先端部54を有する細長いサポートフレーム50として開示されている。基端部52は、収集ファイバーを支持して位置を整えるチャンネル58がその中を通る（即ち、成形、穴あけ、機械加工された）直立部分56を含む。直線形状の保持ポケット60が、第1直立部材56の先端部に配置されており、しかもその上に反射面64を持つ反射鏡面62（例えば反射収集部材）を受けるように配置されている。直立中央ブロック部分66がサポートフレーム50の中央に配置されており、その中に送出ファイバーをサポートして位置を整えるチャンネル68が設けられている。送出ファイバーチャンネル68は、収集ファイバーチャンネル58と平行に、隣接して伸びている。鏡面74を有する第2反射器または鏡面（即ち鏡または反射部材）72を接着収納するために、第2保持または収納ポケット70が、中央ブロック部分66の先端部に隣接して同様に配置されている。保持ポケット60および70は、それぞれ第1および第2の反射器装置（即ち鏡または反射部材）62および72を正確に収納し、そして望ましい光子の送出および、分かりやすいように図示していないが、標的の体組織からの光子収集に向けて配列するように組立てられている。細長いサポートフレーム50は、それを受けるための細長いチャンネル78を持つ、細長い、一般的にはＵ字型のハウジング76の中に配置される。送出ファイバーおよび収集ファイバーは、それぞれのチャンネル68および58の中に差し込まれ、各反射器（即ち反射部材／鏡）72および62は、それぞれに対応する保持ポケット70および60の中に固定（即ち、接着剤により固定）される。

本発明の光学プローブ装置の更なる態様を図4（a）および4（b）に示すが、この態様は、図4（b）に見られるように、その基端部に下降段のステム部分82を有する、一般に円筒型のフレーム部材82により特徴づけられる。フレーム部材80は、先端段部分84から86の一連の部分を画定するよう配置されており、その第1部分84は、収集反射器（即ち、反射部材または反射面）88を受け、そして第2段部分86は、送出反射器（即ち、反射部材または反射面）90を受けるように配置されている。穴またはチャンネル92および94が、それぞれ特定の反射器88および90用にフレーム80を貫通して開けられている。各チャンネル92および94は、各反射器88および90の平面100および102と接するように配置されている収集ファイバー96または光ファイバー98を収納する。図4（a）に示すように、先端カバー104を、そこから光信号を送出または受け取る通路となるスロット106を有しながら、同時に各収集反射器88および送出反射器90全体を覆うように配置してもよい。こうして、フレーム80にカバー104を組み合わせ、ステムを取付けて特定のファイバー96および98を保持し、それらファイバー96および98を、そのフレーム部材80の基部にあってステム82に固定されている反巻き型マルチフィラードライブシャフトコイル装置108のような中空の、回転可能な伝達シャフトに挿入すれば、送出反射器90は光子放射を発することができ、収集プラズマ88は光子放射を受けることができる。

本発明のプローブ装置の更なる態様を、図5（b）に最もよく見られるように、基端部118および先端部120を有する細長いフレーム部材116により、図5（a）および5（b）に示す。そのフレーム部材116の基端部118は、その直立部分124に角度を持った第1反射面122を画定するように配置されており、そのフレーム部材116の先端部120には、その上に角度を付けて第2反射面126が配置され、その上に円形のエンドキャップ128が被せられた第2直立部分125がある。細長いフレーム部材116の基端部118にある直立部分124には、貫通して穴130が配置されており、その中に差し込まれる送出ファイバー132用の収納チャンネルを画定している。細長いフレーム116は、基端部136および先端部138を有する細長いハウジング134の中に、図5（a）に示すように、全体が差し込まれる。ハウジング134の基端部136は、送出ファイバー132および収集ファイバー142を囲む、段階的に直径が小さくなるステム140を有する。ハウジング134のステム140は、細長いフレーム部材116の直立部分124に配置されたその反射面122からの反射信号を受けるように配置されている収集ファイバー142を収納するように設けられている。ハウジング134は、図5（a）に示すように、その中に縦方向に配置された開口144を有しており、細長いフレーム部材116を収納する。ハウジング134はまた、その中に含まれている反射面126および122が光子エネルギー信号をそれぞれ放出および収集できるように、その側部を切り開いたスロット146も有している。細長いフレーム部材116の最先端部120にあるエンドキャップ128は、細長いハウジング134の最先端部138に接し、その周囲に滑らかな連続面を画定する。

本発明の更なる態様は、直径を減じたファイバーを囲むステム154を画定する、段階的に直径が小さくなる基端部152を有する、一般に円筒形（図6（a）、6（b）、6（c）および6（d）に見られる）の一体ハウジング150である。第1反射収集面156は、ハウジング150のステム154の近くに、特に望ましい角度で設置され、そして第2反射面158は、細長いハウジング150に、その最先端部160に隣接して設置される。信号収集ファイバー164を具合よく、向きを整えて収納するために、第1チャンネルまたは穴162が、ステム154に隣接するハウジング150の基端部152を貫通して設けられている。細長いハウジング150の基部側には、その中を通る送出ファイバー168を具合よく支えるために、第2チャンネルまたは穴166も貫通して設けられている。ステム154は、図6（a）に示すような、1対の中空で、可撓性の反巻きコイル170の中に収納してもよく、回転可能な伝導シャフトとして機能するコイル170は、ステム154に固定され、その中を通り収納されている送出および収集ファイバー168および164を取り囲んでいる。本態様では、ハウジング150内に配置され、そこで反射される光エネルギー波E1およびE2を用いて描かれている第1および第2反射面156および158は、隣接する反射組織「T」の表面に対し、特定の方向で信号を発射および受け取るために、お互いに対し湾曲（非平行または曲線）させても良い。図6（c）は、それぞれの反射面156および158が図6（b）に描かれたものより更に縦方向に離されているハウジング150を表す。これにより、カテーテルチップ装置10により送出され、ひいては収集されるE1およびE2の散乱パターンを変えることができる。図6（d）は、互いに対し斜めの角度に作製された反射面156および158を表し、それに対する更なる信号送出および収集特性を示している。ファイバー穴154および162は、ハウジング150の縦方向の回転軸「R」を中心にして反対側に配置され、交わらないように配置されている。これは、組織「T」を分析中に、体管内での、ハウジング150、その中にあるファイバーの偏心回転、およびハウジング150が回転する際の信号の歪みを最小にする。

本発明のより更なる態様が図7に示されているが、ここではプラットホーム180が2本またはそれ以上の、複数の光送出および収集ファイバー182および184を支えるためのカテーテルチップ装置を構築する方法に関しており、この「サポート」構造がコンポーネントのサイズを抑え、光束B1およびB2の送出および収集に適した角度での反射を可能にする。このようなサポートプラットホーム180は、例えばエッチング、プレーティング、スパッタリング、蒸着といった付加的または減法的処理、および例えばエッチング、レーザー切断、切除といった減法的処理により寸法の微調整が可能であるマイクロ機械加工構造により得ることができる。サポートプラットホーム180は、その上に細長い、平行なボス188、190および192が「突出」して配置されているベース186を含み、ボス188、190および192は、その間に、送出および収集ファイバー182および184がそれぞれはめ込まれる一対の平行スロット194および196を画定する。鏡面198および200、ならびに支柱200および202が、ファイバー182および184の最先端位置に間隔をあけて配置されており、鏡面198および200は、光学分析および組織処理を最大化する所望の角度まで湾曲させるか、操作して曲げてもよい。図7に示す本態様は、ファイバー182および184を取り囲んでいるカテーテルシース204の間にある隙間に加えられた屈折率整合液206を使用して、保護シース／伝達ウインドウの内部からの後方反射を低減することを意図している。

図8は、哺乳動物組織「T8」と光学的に連絡している光エネルギー送出ファイバー212および第1光エネルギー収集ファイバー214、および第2光エネルギー収集ファイバー216を有する細長いハウジング210が配置されたカテーテルチップの概略図である。各ファイバー212、214および216にはそれぞれ、図8に示すように、その先端に反射面218、220および222が取付けられている。反射面218、220および222は、互いに軸方向に間隔をあけて配置されている。複数の収集ファイバー214および216を軸方向に収集反射面220および222と間隔をあけて配置することで、組織「T8」内のより深くまで貫通した光を収集し、分析することができる。反射面218、220および222は、互いに重なりあっても、平行でも、または並列である直線反射光束、拡散光束、集束光を与える弓状面を有する非球面体、または平坦、凸状、凹状もしくは曲線状の部材であってもよい。複数の収集器220および222は、単一の発生源から放射されたものであるが、調査対象組織内の離れた場所に配置した1つ以上の収集器から集められた光を受け取り、または収集することを可能にする。光線は、NA=0.1〜NA=0.6の送出開口数 NA、および NA=0.1〜NA=0.7の収集開口数NAを有する。鏡のような光線方向転換部材は、約0.1 mmから2 mm離れていることが好ましい。

より好ましい送出および収集光束の幾何学的配置を、哺乳動物組織「9a」と光学的に連絡している光送出ファイバー232および光エネルギー収集ファイバー234とを有する、細長いハウジング230が設置されているカテーテルチップを描く図9aおよび9bに示す。反射面236は、一般的に放射状の送られる光束L9を送出し、反射面238は、一般に半径方向に戻ってくる光束L9を収集する。本態様では、送出光束と戻り光束の隣接部分は平行であるが、これは平行なエッジを持つエネルギービームを生み出し、距離には関係のない送出-収集分離を可能にするために、送出および収集反射器236および238が、送出および収集ファイバー232および234の開口数に比例する選択角度で取付けられているからであり、図9bでは、細長いハウジング230'での反射器236'および238'の傾斜度が縦軸A9に対する傾斜角度が小さくなるように示されている。各ファイバーを光エネルギーの送出と収集の両方に利用することも考えられる。

このようにして、特定の放射を、少なくとも1つの、反射面のような光束方向転換部材から送出すること、および同一または第2反射面のような少なくとも第2の隣接する光束方向転換部材で収集することを可能にするエネルギー伝達ファイバーまたは導波管要素、ならびにそれらファイバー、導波管または光束伝達部材の基端部に接続した光信号分析コンピュータ装置で分析することをサポートする、固有の構造配置が示された。

哺乳動物体内への挿入に適合しうるプローブハウジングおよび光ファイバー装置の分解図である。 細長いハウジング内に配置されたファイバー部分を示す、図1に類似の図である。 1組の光ファイバーの先端部に取付けるための、プリズムおよびサポートのフレーム装置、ならびにフレームを支えるハウジングの分解斜視図である。 伝達コイルの先端部に配置される収集および送出プローブの斜視図である。 図4aに示したコイルおよびプローブ部分の分解図である。 その内部に1対の反射面を有する細長いハウジングのアッセンブリーの斜視図である。 周囲の細長いハウジングのない、そのフレーム部分を示す、図5aに類似の図である。 反巻き型コイル内に光ファイバーが収納されている一体型ハウジング装置を示す、プローブアッセンブリーの斜視図である。 図6aに示したハウジングの側面図である。 付加的方法および減法的方法により製造されるファイバーサポートカテーテルチップハウジング装置の斜視図である。 ハウジング内にある複数の収集ファイバーを示す概略図である。 細長いハウジング内に、平行光反射光束用に配置された反射器を示す。

Claims (48)

1. 収集した信号によって体組織のその後の光エネルギー光束分析を可能にする、エネルギー信号の送出および収集のための、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置であって、
   縦方向に互いに間隔をあけて配置される、第1反射面および第2反射面を支持する細長いハウジング；
   該第1反射面に隣接して配置された最先端部を有する、第1の可撓性の細長いエネルギー運搬送出ファイバー；
   該第2反射面に隣接して配置された最先端部を有する、第2の可撓性の細長いエネルギー運搬収集ファイバー；および
   組織分析のために哺乳動物体内にカテーテルを挿入するための、可撓性のシース上に回転式に支持されるハウジング
   を含む、カテーテルチップ装置。
2. ハウジングが、第1および第2反射面を収納し、且つ配列するためにその中に配置されたスロットを有するフレーム部材を含む、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
3. 第一反射面および第2反射面が、それぞれ光束方向転換部材を含む、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
4. スロットが、その中に反射面を案内可能に固定し、且つ正確に配列する肩をその中に有する、請求項2記載のカテーテルチップ装置。
5. ハウジングが、基部位置からのチップの操作を可能にする、カテーテルシース中に収納するための最基端部ステム部分を有する、請求項2記載のカテーテルチップ装置。
6. ハウジングが、直立基部ブロックおよび直立中央ブロックを持つ基端部および先端部を有するフレーム部材を含み、各ブロックがその中に取付け可能な反射面を収納するためのそこに隣接したポケットを有している、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
7. 反射面が、ポケット中に接着された鏡を含む、請求項6記載のカテーテルチップ装置。
8. 直立ブロックがそれぞれ、エネルギー運搬ファイバーの一つを収納するためにそこを通る穴を有する、請求項6記載のカテーテルチップ装置。
9. ハウジングが、基端部および先端部を持つ細長い一般的に円筒形のフレーム部材を含み、該フレーム部材が、先端方向に向かって厚みを減じる少なくとも2つのステップを有し、該ステップのそれぞれがその上に取付けられた反射面を有し、該基端部が、カテーテルシース内に回転式に収納可能なように直径を減じたステム部分を有している、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
10. フレーム部材が、ステップおよび反射面を覆うように配置されたカバー部材を有する、請求項9記載のカテーテルチップ装置。
11. カバー部材が、その縦方向の長さの一部を通る、その上に軸方向に配置されたスロットを有し、該スロットが、そこを通るエネルギー光束の送出および反射収集が可能なように反射面それぞれに隣接して半径方向に配置されている、請求項10記載のカテーテルチップ装置。
12. ステム部分が、哺乳動物の体部分内のカテーテルチップの捻れが制御可能なように、多層の細長いコイルスプリング装置に固定されている、請求項9記載のカテーテルチップ装置。
13. 反射面が、ハウジングの一体部分である、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
14. ハウジングが基端部および先端部を有し、該基端部がハウジングエンクロージャと合致しており、該エンクロージャがエネルギー収集ファイバーのための固定手段を提供し、且つ該ハウジングが送出ファイバーのための固定手段を提供している、請求項13記載のカテーテルチップ装置。
15. ハウジングの基端部に取付けられたハウジングエンクロージャが、その中に縦方向に細長いスロットを有し、該スロットが、各反射面を介して放射エネルギーをコンピュータ分析システムに伝達および収集することが可能なように、該ハウジング上に形成された反射面と半径方向に整列されている、請求項14記載のカテーテルチップ装置。
16. ハウジングが、機械加工された第1および第2反射面を有する円筒形部材をその上に含み、該第1および第2反射面が互いに非平行である、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
17. 第1および第2ファイバーが、ハウジングの回転縦軸に対して互いに反対の方向に位置合わせされ、体組織内で該ハウジングが回転している間、カテーテルハウジング回転の偏心を最小にする、請求項16記載のカテーテルチップ装置。
18. ハウジングが、そこから反射されるエネルギービームの方向変化を引き起こすために曲げることが可能な反射面を含む、請求項1記載のカテーテルチップ装置。
19. ハウジングが、チップを小型化するためのファイバー配列スロットを画定する集積コンポーネントを有する、請求項18記載のカテーテルチップ装置。
20. 収集した信号によって体組織のその後のコンピュータ分析を可能にする、エネルギー信号の送出および収集のための、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置であって、
    第1反射面がその上に取付けられている、回転縦軸を有する細長いハウジング；
    該ハウジング上に、該第1反射面の半径方向にそれと軸の配列が一致するように取付けられている、第2反射面；および
    該第1反射面と光結合連絡する第1光伝導ファイバーおよび該第2反射面と光結合連絡する第2光伝導ファイバーであって、該第1光伝導ファイバーが、制御された分析-光-発生源と連絡しており、且つ該第2光伝導ファイバーが、光-収集分析装置と連絡しているファイバー
    を含む、カテーテルチップ装置。
21. 第1反射面が第2反射面より寸法が大きい、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
22. 第1反射面が曲線である、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
23. 第1反射面が第2反射面に関し非平行である、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
24. 第1および第2反射面のうちの少なくとも1つが、光伝導ファイバーと間隔をあけて配置される、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
25. 第1反射面からの光束を体組織に広げることが可能なように、第1反射面が、ハウジング内および外周から間隔をあけて半径方向に配置される、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
26. 伝導ファイバーの先端部と反射面との間に屈折率整合液が配置されている、請求項24記載のカテーテルチップ装置。
27. 反射面が、ハウジング内に設けられた保持ポケット内に位置づけられている、請求項24記載のカテーテルチップ装置。
28. 反射面が鏡部材を含む、請求項27記載のカテーテルチップ装置。
29. 保持ポケットが、ハウジングに関して位置合わせするために使用される、請求項27記載のカテーテルチップ装置。
30. 伝導光ファイバーが、それぞれハウジング内に設置された穴の中に個別に配置される、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
31. バランスを提供し、その回転中の偏心を最小にするために、光送出ファイバーがハウジングの回転軸に対して同等に正反対である、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
32. 第1反射面および第2反射面が、該第1および第2ファイバーの開口数に比例する角度で設置され、隣接するエッジが互いに平行である光束を生成し、距離に関係のない送出反射器-収集反射器の分離を可能にする、請求項20記載のカテーテルチップ装置。
33. 収集した信号によって体組織のその後のコンピュータ分析を可能にする、エネルギー信号の送出および収集のための、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置であって、
    第1反射面がその上に取付けられている、回転縦軸を有する細長いハウジングを取り囲む光学的に透明なシース；
    該ハウジング上に、該第1反射面の半径方向にそれと軸の配列が一致するように取付けられている、第2反射面；
    該第1反射面と光結合連絡する第1光伝導ファイバーおよび該第2反射面と光結合連絡する第2光伝導ファイバーであって、該第1光伝導ファイバーは制御された分析-光-発生源と連絡しており、および該第2光伝導ファイバーは光-収集分析装置と連絡しているファイバー；および
    該ハウジングの先端部全体を覆い、該反射面を取り囲んでいる一般的には曲線であるカバーであって、体組織への光の送出を可能にし、且つ該体組織から反射しそこを通過した光の収集を可能にする、少なくとも1つの開口部をその環状表面に有しているカバー
    を含む、カテーテルチップ装置。
34. 反射面の少なくとも1つが、鏡部材を含む、請求項33記載のカテーテルチップ装置。
35. 光伝導ファイバーのそれぞれが、ハウジング内に配置された先端部を有し、且つ該光伝導ファイバーの少なくとも1つが、鏡部材の非反射面と接触している関係にある、請求項34記載のカテーテルチップ装置。
36. 反射面の少なくとも1つが、保持ポケット内に設置されている、請求項33記載のカテーテルチップ装置。
37. 反射面が、接着剤によって保持ポケット内に固定されている、請求項36記載のカテーテルチップ装置。
38. 外側シースからの背面反射を最小にするために、屈折率整合液が反射面に接して設置される、請求項33記載のカテーテルチップ装置。
39. 収集した信号によって体組織のその後のコンピュータ分析を可能にする、エネルギー信号の送出および収集のための、カテーテル内に配置されるカテーテルチップ装置であって、
    第1光送出反射面がその上に取付けられている、回転縦軸を有する細長いハウジングを取り囲む光学的に透明なシース；
    該ハウジングに、該第1反射光送出面の半径方向にそれと軸の配列が一致するように取付けられている、第1反射光収集面；
    該第1反射光送出面と光結合連絡する第1光伝導ファイバー、および該第1反射光収集面と光結合連絡する第2光伝導ファイバーであって、該第1光伝導ファイバーは制御された分析-光-発生源と連絡し、該第2光伝導ファイバーは光-収集分析装置と連絡しているファイバー；および
    該ハウジングに該第1反射光収集の半径方向に配置され、該制御された分析-光発生源とも連絡し、且つそれと軸の配列が一致している、第2反射光収集面であって、該第1および第2反射面が、深組織への光エネルギー貫通および収集、ならびにそれによる分析を可能にするように配置されている、第2反射収集面
    を含む、カテーテルチップ装置。
40. 第1および第2光収集面が、共通の光送出源から放射された光を収集する、請求項39記載のカテーテルチップ装置。
41. 光運搬装置の中で、第1光運搬部材および隣接する送出光束方向転換部材からの組織に衝突した光エネルギー信号を送出および収集し、且つ分析および組織の処理のために、該光エネルギー信号を第2光運搬部材に隣接する収集光束方向転換部材に戻す方法であって、
    ハウジングが縦軸を有する、シースに囲まれた細長いカテーテルハウジングチップにおいて、該収集光束方向転換部材を該送出光束方向転換部材の先端側に間隔をあけて配置する工程；
    該光束方向転換部材を該細長いハウジングの該縦軸に対し、該第1および第2エネルギーファイバーの開口数に比例した角度を付けて設置する工程
    を含む方法。
42. 反射器を屈折率整合液に浸し、シースで囲まれたハウジングの中の背面反射を最小にする工程を含む、請求項41記載の方法。
43. 隣接するそのエッジを平行にするように、送出光エネルギー信号および収集光エネルギー信号を方向付ける工程を含む、請求項41記載の方法。
44. 光を光ファイバー収納装置中の共通ファイバーから送出および収集する工程を含む、請求項41記載の方法。
45. 各光束方向転換器の開口数が互いに異なっている、請求項41記載の方法。
46. 光束方向転換器が反射器である、請求項41記載の方法。
47. 光束運搬部材が光ファイバーを含む、請求項41記載の方法。
48. 光運搬部材が導波管を含む、請求項41記載の方法。

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