JP2008529669A - 光学コヒーレンス断層撮影法の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

一特徴として本発明は撮影プローブに関連している。撮影プローブは近位端と遠位端とを有する細長体を含み、細長体はスライド可能な光ファイバの一部を取り囲むように構成されており、光ファイバは長手方向軸を有しさらにファイバの遠位端には第１の光学アセンブリが取り付けられている。第１の光学アセンブリはファイバから放射された光を長手方向軸に対して所定角度に設定された面に向けるように構成されたビーム偏向器を含んでおり、細長体の近位部にはリニアアクチュエータが設置されており、アクチュエータは細長体と光ファイバとの間の相対的なリニア運動を生じさせるように構成されており、細長体の遠位部には第２の光学アセンブリが配置されているとともにそこに取り付けられており、第２の光学アセンブリは第１の光学アセンブリと光学的に連通した反射器を備えており、反射器は細長体よりも遠位側へ光を向けるように構成されている。

Description

本発明は、光学的撮影の分野に関し、詳しくは光学コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）や他の光学的撮影技術における光ファイバプローブの構造に関する。

低侵襲的な医療診断や治療に対する需要が高まるにつれて、顕微鏡スケールで生体組織を検査するための技術がますます重要となっている。約１ｍｍから１ｃｍを越える範囲の直径を有する従来の医療用内視鏡により、医者が胃腸、肺及び生殖器官の内腔壁表面を視認することが可能となっている。しかしながら、癌やその他の病態に関連する病巣を見つけたり特定したりする上では、組織の表面下を見ることが不可欠である。干渉計の画像化技術である光学コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）は、径の小さいプローブとカテーテルによる生体組織の表面下の可視化にとって理想的に適合している。

既存のＯＣＴ走査方法では、主として検流計を用いて、目的物体を線状に横切るようにプローブビームを走査する。また、既存のシステムでは、回転モータを用いて、円形横断面を有する管腔の内周に沿ってプローブビームを走査する。いずれの方法も、狭い開口を通してプローブ前方の目的物を見るという要求を満たさない。そのため、閉塞した冠動脈の可視化を可能とするプローブに対する特定のニーズが存在する。その目的は、プラークの構造を特定すること、及び閉塞箇所の分析用又は除去用に設計されたアテローム切除術装置をガイドすることである。また、オペレータが針の前進移動に伴って組織構造を視認できる針挿入用ＯＣＴプローブに対するニーズが存在する。さらに、前方撮影用内視鏡のワーキングチャネルを通して挿入が可能なプローブに対するニーズが存在する。

これらニーズを実現することは、前方光学走査の可能性を考慮する限り、多くの場合において現実的でない。この理由は以下の通りである。つまり、これらを実施すると、解析困難な非線形の走査パターンが生成されたり、複雑かつ高価な構造が必要となったり、径の大き過ぎるプローブが必要となったりするためである。さらに、ファイバ内視鏡の遠位端やその付近にアクチュエータや可動機構が配置されたシステムは、遠位端をできる限り小さくしようとする要望に対して矛盾したものとなる。それ故、必要とされているのは、プローブの遠位部が従来技術に比して大幅に小型化かつ簡素化したような、遠位部での前方走査が可能なカテーテル構造である。

本発明は、小径かつ前方向きのプローブを用いて、生体組織や他の物体の撮影を行うための方法や装置に関するものである。ここで開示する方法は、従来方法での限界を有利に克服するプッシュプルアクチュエータの仕組みを基礎としている。特に、ここで開示されたプローブの構造やそれに関連する作動方法は、カテーテルを通して前方撮影を行うことを可能とするものであるが、このカテーテルの径は、冠状動脈内や、小口径の注射針内や、及び／又は小型内視鏡のワーキングチャネル内に配置するのに十分に小さく形成されている。

一特徴として、本発明は、マイクロレンズとビーム偏向器とが一体化されたシングルモード光ファイバを有する撮影プローブに関するものであり、この光ファイバは柔軟性を有する透明チューブ内で長手方向に前後移動する。側方走査ビームは、固定プリズム又は固定ミラーにより方向転換され、カテーテルの先端前方にある物体の横断面ＯＣＴ走査を行う。

他の特徴として、本発明は、斜め研磨加工が施されたシングルモード光ファイバを有するプローブに関するものであり、この光ファイバは、ミラーと固定レンズアセンブリとが取り付けられた柔軟性を有する透明チューブ内で長手方向に前後移動する。前記レンズアセンブリは、チューブ先端に配置され、チューブ前方の目的物にビームを集束させて断面ＯＣＴ走査を行う。

一特徴として、本発明は、撮影プローブに関するものである。当該撮影プローブは、近位端と遠位端とを有する細長体を有する。当該細長体は、スライド可能な光ファイバの一部を囲むように構成されており、当該光ファイバは長手方向軸を有しており、当該ファイバの遠位端には第１の光学アセンブリが取り付けられている。当該第１の光学アセンブリは、前記ファイバから放射された光を、前記長手方向軸に対して所定角度に設定された面に向けるように構成されたビーム偏向器を有している。前記細長体の近位部にはリニアアクチュエータが設置されており、当該アクチュエータは前記細長体と前記光ファイバとの間の相対的なリニア運動を生じさせるように構成されている。さらにまた、前記細長体の遠位部には第２の光学アセンブリが配置されているとともにそこに取り付けられており、当該第２の光学アセンブリは前記第１の光学アセンブリと光学的に連通した反射器を有しており、その反射器は前記細長体よりも遠位側へ光を向けるように構成されている。

本発明の特徴について様々な形態及び実施が存在する。例えば、前記反射器の位置を、前記相対的なリニア運動に対応して前記光が前方視方向において走査を行うように構成してもよい。前記プローブは前記細長体を概ね取り囲む固定コアをさらに含んだものとしてもよく、当該固定コアは当該固定コアの回転に対応してカテーテル先端の撮影位置が変化するように構成されている。前記第１の光学アセンブリはさらに、当該光ファイバ先端に配置された集束マイクロレンズと、前記細長体内に設置され、走査ビームの前方の視野角及び距離を大幅に適正化する角度に傾斜された単一の反射器と、を含むようにしてもよく、これらレンズ及び反射器は、前記細長体の前記遠位端よりも遠位側に配置され、かつ前記ファイバの前記長手方向軸に対して概ね直交とされた撮影面を形成するものである。前記反射器と光学的窓は、前記細長体に取り付けられた透明の光学材料のブロックにより構成されたものとしてもよい。

加えて、前記第１の光学アセンブリが、斜め研磨加工が施された先端を有する光ファイバを備えており、前記第２の光学アセンブリが、前記細長体の外側に取り付けられたハウジング内に対のマイクロレンズを有する前記反射器を備えている構成としてもよい。前記レンズの焦点距離及び位置が、所望の焦点サイズ及び作動距離を実現するように選択されるようにしてもよい。前記光学アセンブリは、斜め研磨加工が施された先端を有する光ファイバと、前記細長体の外側に取り付けられたハウジング内に単一の屈折率分布型レンズを有する反射器と、を含んだものとしてもよく、前記屈折率分布型レンズの屈折率プロファイル及び位置は、所望の焦点サイズ及び作動距離を実現するように選択されている。前記リニアアクチュエータがボイスコイルを含んでいてもよい。

さらにまた、他の一形態として、前記リニアアクチュエータは、前記ファイバを当該アクチュエータに対して固定状態としながら前記シースを移動させるように構成されている。前記細長体が、流体で満たされているとともに、前記光ファイバの周りで前後に移動するように構成されていてもよい。前記プローブは、光が放射される先端を除き前記光ファイバを概ね覆う金属チューブと、当該金属チューブ及び前記光ファイバに対して移動するように構成され、流体で満たされた外側シースと、をさらに含んだものとしてもよい。他の一形態として、前記プローブは、生物組織走査の関連用途において、光学コヒーレンス断層撮影法システムのサンプルアーム系で用いられるように構成されていてもよい。

光学コヒーレンス断層撮影法システムにおけるリファレンスアーム系又はサンプルアーム系のいずれか一方には光路長調整手段が含まれていてもよく、当該手段はアクチュエータ走査により誘発される光路長の変化を自動的に補正するものである。前記ビームは、前記アクチュエータの前記リニア運動に同期して線状に走査するものであってもよい。前記細長体は、湾曲した先端をさらに含んだものとしてもよく、少なくとも当該先端の一部は前記リニア運動に応じて光を放射するように構成されている。

他の特徴として、本発明は光学コヒーレンス断層撮影法の前方走査システムに関連している。このシステムは、リニアアクチュエータと、当該リニアアクチュエータと機械的に接続され、傾斜端面を有するシングルモードの光ファイバと、前記反射器に対する前記光ファイバ端面の動作により、前記光ファイバ端面からの光が当該光ファイバの円形横断面に対して概ね平行な面に向けられる角度に設置された反射器を有するシースと、を含んでいる。当該システムは、光ファイバの回転ひずみ緩和装置をさらに含んだものとしてもよく、当該装置は前記ファイバと機械的に連結されている。

他の特徴として、本発明は光ファイバの回転ひずみ緩和装置に関連している。この装置は、第１のポートと第２のポートとを有するチューブを含んでおり、当該チューブは少なくとも一のループ部を形成するように構成されており、さらに前記第１のポートは光学コヒーレンス断層撮影法の撮影プローブと接続するように構成されており、前記チューブの内部は光ファイバのスライドを容易なものとするように構成されている。前記第２のポートを干渉計のサンプルアーム系と接続するように構成してもよい。前記ループ部を概ね円形のものとしてもよい。

上記特徴における形態は、血管内部や小さな体腔内部の画像ガイダンスによる利益を享受するアテローム切除術、前立腺切除術及び他の臨床診断法のために設計された治療用機器に適していることが重要な特徴である。

本発明の他の特徴としては、露出組織の表面の撮影に適していることであり、一体化したマイクロレンズ・ビーム偏向器を有するシングルモードの光ファイバを含んでおり、その光ファイバは透明性を有するプラスチックチューブ内において長手方向の前後に移動する。当該チューブの先端はＵ字に形成されており、ビームは当該先端の底面において下方に向けられる。前記光ファイバの長手方向の移動により前方線走査が行われる。

本発明のさらなる特徴は、プローブと駆動機構との加工方法を含んでいることであり、この方法により、走査ビームの方向、振幅及び繰り返し率の制御が可能となる。

「ある」、「本」、「その」、「この」といった語は、特に限定する場合を除き、「一つ又は複数」であることを意味する。

本発明自体のみならず、本発明の上記特徴及び利点、あるいは他の特徴及び利点は、明細書、図面及び請求の範囲からより完全に理解される。

特許請求の範囲に記載された発明は、下記の詳細な説明を、添付の図面と併せて読むことにより完全に理解される。この詳細な説明では、本発明の種々の形態における同様の部位には同様の符号が付されている。

以下の記述は、本発明の実施形態を表す添付図面を参照する。他の実施形態も可能であり、また本実施形態に本発明の精神及び範囲から逸脱しない変更を加えることもできる。したがって、以下の詳細な記述は本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、むしろ添付の請求の範囲によって決められる。

本発明の方法における工程の順序は、本発明の効果を奏する限り重視されるものではないことが了解される。また、別の順序が特定されていなければ、２以上の工程を同時に実施することや、ここで示された順序と異なる順序で実施することも可能である。

ここで開示されている本発明の特徴及び形態は、概して、撮影システムの構成部品に関連している。特に、本発明の一特徴は、光学コヒーレンス断層撮影法、蛍光法、ラマン分光法、又は他のタイプの光学的な検出方法に基づく撮影システムの使用に適した構成部品を含み、その構成部品として、例えばプローブ、プッシュプル装置、アクチュエータ、コイル、機械的接続部品その他部品が挙げられる。一例として、図１に、ＯＣＴシステム１０を示す。このＯＣＴシステム１０は、プッシュプル装置及び他の好適な構成部品によって作動する前方走査光ファイバプローブを適用するために設計されたものである。

図１に示すように、広帯域光源が発する光は、光ファイバ干渉計によってリファレンスビームとサンプルビームとに分割される。走査の軸方向成分を生成するために、光学遅延線がリファレンスアーム系の光路長を変化させる。リファレンスビーム及びサンプルビームの干渉は、直交する２つの偏光経路を介して検出される。各経路において生成された干渉信号を組合せて、サンプルビーム系の偏光変化を感知しないようにすることができる。あるいは、これら信号を個別に処理し、サンプルビームの偏光性質に関する情報を抽出することができる。

一特徴として、本発明は、サブシステム１２とその部分とに関し、これらはサンプルアーム系との接続に適したプッシュプル式アクチュエータと撮影プローブとを含む。また、アクチュエータ及びプローブは、共働して走査の横軸方向成分を生成する。ここで示すように、サブシステム１２には、前記干渉計から延出するシングルモードファイバＳＭＦが収容されている。このシングルモードファイバＳＭＦは、細長体１４内においてスライド自在に配置され、撮影プローブの一部分を形成している。他の形態では、シングルモードファイバＳＭＦは、金属チューブのような耐久性スリーブに覆われ、及び／又は、固着されている。さらに、細長体に対してシングルモードファイバをスライド自在に作動させるプッシュプルアクチュエータ１６が示されている。前記サブシステムでは、近位での機械的動作が可能とされ、またカテーテル先端が小型に維持されている。ビーム偏向器や他の光学アセンブリは、典型的に、シングルモード光ファイバの遠位端に取り付けられている。プッシュプル式前方走査撮影プローブの基本的概念に関し、図２を参照して更に詳しく述べる。

図２では、プローブ部２０が細長体２１を備えていることが示されている。この細長体２１は、例えば管腔やチューブであり、サンプルビームを送受光するのに適した光ファイバＳＭＦを収容している。矢印によって細長体に対してスライド自在な方向が示されているように、光ファイバが細長体２１内にスライド可能に配置されている。ファイバ先端は、当該ファイバの側面から集束ビーム２２が放射されるように、所定の角度（一般的に約４０から約４５度）に研磨加工が施されている。研磨加工が施されたファイバの先端といったような、一体化した集光レンズＬ・ビーム偏向器を有する光ファイバは、この用途において特に好都合である。他の一特徴では、本発明は、一体化した集光マイクロレンズ・ビーム偏向器を有するシングルモードの光ファイバを備えており、この光ファイバは、柔軟性を有する透明チューブ内において長手方向の前後に移動する。前記側面からの走査ビームは、カテーテル先端の前方にある物体に対し横断面ＯＣＴ走査を行うために、固定プリズムＭ又は固定ミラーＭによって放射方向が転換される。

ビーム２２は、角度α（一般的に約４０から約４５度）に傾斜されたミラーによって、ファイバの長手方向軸に沿って前方に向けられる。シース（細長体）が前記ファイバに対して長手方向に一定速度で移動することにより、前記ビームが前方の画像面上を均一に線状に走査する。前記光ファイバが平行移動する際に前記チューブを固定しておくか、又は前記チューブが平行移動する際に前記光ファイバを固定しておくかのいずれかによって、相対的な動作が行われる。後者の方法は、以下の詳述において明確にされるように、機械的利点を有する。前記チューブ２１をシースに対して移動させる方が好ましいのは、この構成により、オペレータは、プッシュプル動作を阻害することなく、近位端から前記ファイバを回転させて、走査の方位角面の調整を行うことができるためである。α＝４５°では、画像面までのサンプルビームの光路長は走査中一定であり、また、画像面における走査長は前記チューブが前記ファイバに対して平行移動する直線距離と等しい。

実質的に前方走査が可能となるように、一般的に、画像面はカテーテルの末端よりも遠位側に配置される。例えば、カテーテルの一部やシースの一部のような細長体を、閉塞箇所を有する動脈内に配置する場合、細長体が動脈に到達すれば、閉塞箇所の前方走査が可能となる。このような例では、画像面の一部又は全体を閉塞箇所に設定することができる。

図２に示すサイドミラーＭを単純かつ安価に製造する方法は、光ファイバを短く切断し、先端に斜め研磨加工及びコーティングを施して、光ファイバＳＭＦの外側を平行移動するチューブ内に挿入することである。α＝４５°において、有効な走査長は、前記サイドミラーを製造する上で用いられるファイバの直径と概ね等しい。他の一形態では、プローブに用いられる光ファイバは、細長体の内側に、スライド可能かつ回転可能に設置されている。このように、本発明は、一特徴として、関連制御、振動低減、及び光学的損失の減少を伴いつつ、リニア運動から前方光学走査への転換を可能とする。

図２のプローブ２０で示されている基本的概念のアレンジとして、様々な形態が可能である。図３のプローブ部３０に示すように、傾きαの角度を４５°未満に設定してもよく、これによりプローブが占める横断面領域をより効果的に活用することができる。αの減少に伴って、画像面における走査線は、プローブの長手方向軸に近付いていく。図３の記載によれば、画像面における走査距離と長手軸方向の平行移動距離との関係は、ｄ’＝ｄｔａｎαとして与えられる。α≠０°では、以下の数式に示すように、画像面までのサンプルビームの光路長は、走査距離に対して線形変化する。

ここでｂは、ファイバの長手方向軸の延長上のファイバ先端から画像面までの距離である（図３）。この線形変化の表示を行う前に、ＯＣＴ走査変換ソフトウエアによって補正するようにしてもよい。また、リファレンスアーム系に、光路長の変化を補正するための自動変換を持たせてもよい。

図４Ａは、図２にて示した概念の拡張例を表すファイバ部４０を示している。図４Ｂは、プローブの一形態の端面図を示している。このシステムでは、３つのミラーの区画面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３がコーナー・キューブ装置構成に配列されており、オペレータは、ファイバを回転させることにより、画像面の３つの異なる方位角面のうち１つを選択することができる。ファイバは、ミラーアセンブリの中央に設けられた孔４５を貫通している。特定用途に対する要求に応じて、区画面数が異なるミラーを用いてもよい。区画ミラーを構成するために、様々な方法を用いることができる。例えば、斜め研磨加工及びコーティングが施された短い光ファイバから成るミラーを複数個、光ファイバの外側を平行移動するチューブ壁内に挿入してもよい。また、ミラー面を、プラスチック又はセラミックのブロックで成形し、金属の反射材で覆うようにしてもよい。アセンブリを簡略化するために、プッシュプル式プローブの先端は、ミラーアセンブリと別個のユニットとして構成されている。シースで覆われたファイバが前記ミラーに対して平行移動することによって、前方面での走査長がオペレータによって手動で調整される。

図５Ａ〜図７は、上記した前方走査を行うプッシュプル式プローブの他の実施形態を示す。図５Ａ〜図５Ｂにおいて、プローブ例５０では、ガラス又は透明樹脂でできた硬質ロッド５２の遠位端の平坦領域５１を研磨することによって、傾斜ミラーが形成されている。平坦領域５１は、内部全反射によってビームを偏向させるためコーティングを施さなくてもよいし、表面汚れに対する感度を低減するため誘電体又は金属でコーティングを施してもよい。一体化したレンズ・ビーム偏向器を備えた光ファイバ５４の先端は、ロッド５２に開けられた孔に挿入されている。機械加工を小寸法で行う必要性を抑えるために、アセンブリ全体をガラス又はプラスチックにより形成してもよい。後者のプラスチックによる製造方法は、使い捨てプローブの大量生産に有用である。

他の用途、特に長い動作距離でプローブビームの焦点をしっかりと合わせるという要望に対しては、光ファイバの先端に一体化されたレンズ・ビーム偏向器に代えて、外付けレンズアセンブリを用いてもよい。図６は、光学窓６２を備えたレンズアセンブリ６１を有するプローブ部６０の一例を示す。この形態では、斜め研磨加工が施されたファイバの側面から発散光が放射され、その光が外付けミラーで反射され、対の平凸レンズ又は非球面レンズを通過する。これらレンズはプローブ前方の特定距離にビームの焦点を合わせるものである。また、これらレンズは焦点面上にファイバのコアの像を写すため、その焦点サイズはｄ_０ｆ_１／ｆ_２に比例している。ここで、ｄ_０はファイバのコアの直径であり、ｆ_１／ｆ_２はレンズの焦点距離の比である。したがって、所望の焦点距離を有するレンズを選択することで、プローブの方位分解能を設定することができる。他の形態として、焦点サイズが約５μｍから約４０μｍの範囲となるように、かつ作動距離が約０．５ｃｍから約５ｃｍの範囲となるように、前記レンズを選択してもよい。あるいは、簡易な構成とするために、図７に示す他のプローブ例７０のように、平凸レンズに類似した光学特性を有する屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを採用してもよい。

図８Ａ〜図８Ｂは、前方走査用ビームを発生させる他のシステムを示す。このシステムは手で持って操作できるプローブとして有用である。この形態では、平行移動するファイバコアを収容したチューブ８４に、湾曲部８２が形成されている。このチューブはプローブ先端部８６の形に適合し、チューブの底面全体にはビームが放射される溝が形成されている。このプローブは、体表から到達できる臓器や狭い切開箇所を通じて到達できる臓器を撮影するために設計されている。例えば、低侵襲手術中に、外科医師の視界を遮ることなく、プローブ先端部８６を対象領域近くに配置することができる。内視鏡的な用途では、ハンドル部分を取り外してもよく、またプローブビームが通るチューブ領域に可撓性を持たせてもよい。このような変更により、内視鏡のワーキングチャネルへ挿入するために、プローブを真直ぐに伸ばすことが可能となる。予め型付けられた先端により、撮影プローブが内視鏡から出たときも、撮影プローブは組織の傍に留まることができ、内視鏡が湾曲する必要がない。

図９は、プッシュプル式の機械的接続部品を用いる２つのシステム９０ａと９０ｂを表している。この機械的接続部品は、前方走査プローブ（図５〜図８）の様々な形態において用いることが可能である。システム９０ａと９０ｂは、共通の‘ルアー’部９１を備えている。Ｏ―リングアセンブリ９２を有するＴ型接続具も示されている。システム９０ｂでは、光ファイバを有する熱接着シースアセンブリ９３が、チューブ部９４と連通している。

また、図１０では、ここで示されたプッシュプル式撮影プローブを組み込むのに適した他のシステム１００が示されている。接続部品は光ファイバを備えており、この光ファイバは可撓性金属（ニチノール又は巻ステンレス）チューブに挿入されている。このチューブは、流体で満たされた透明プラスチックのシース内を、長手方向にスライドする。シースＰＳの近位端は、ボイスコイルアクチュエータ１０１のコアによって駆動される（図１０）。具体的には、ボイスコイルアクチュエータ１０１が振動プローブマウント１０３を作動させることによって撮影プローブが駆動し、それによりシース１０２が振動する。プローブコネクタ及び／又はローテタ１０４は、典型的には、シース１０２と機械的に連通している。シース１０２及びファイバを概ね取り囲む撮影プローブの固定コア１０５も示されている。ルアーアダプタ（登録商標）９１’も図１０に示されている。

他の形態として、固定コア１０５は、撮影部位やカテーテル先端の光路を変更するために手動で回転されるものであってもよい。線形変化作動変圧器のような位置フィードバック装置１０６もまた、システム１００に具備されてもよい。振動ダンパ１０７とセンタリングバネ１０８を組み込むようにしてもよい。さらに、光ファイバ回転ひずみ緩和ループ１０９が示されている。このループ１０９は、第１ポートを介して撮影プローブと連結するように構成されている。加えて、このループは、第２ポートを介して干渉計のサンプルビーム系と連結するように構成されている。このループはまた、光ファイバをスライド可能に収容するように構成されている。その光ファイバは、シース内を通って、対象管腔内へ挿入されたり対象標本近くへ配置されたりするための撮影プローブ内に伸びている。

光ファイバをシースに対して平行移動させるために、ファイバではなくシースに対してプッシュプル動作を行う。これは、後述するように顕著な有利点を有している。通常、シース自体の中間部は、メイン内視鏡、針状プローブ、主カテーテル、又はシースが挿入される生体入口部によって支持される。このため、シースの近位端を押してファイバの近位端から離隔させると、ファイバの遠位端が、撮影対象の管腔内や組織内に存在する遠位側のシース内部に引込まれる。こうして、ファイバの遠位端が撮影対象の組織に対して平行移動して走査を行っている間、近位部は固定された状態となる。ファイバは、力の伝達を一定に維持するために、チューブの近位端及び遠位端の両方に接着されている。流体は、光ファイバの遠位端とシースとの潤滑性を提供するとともに、両者の光学的な連通状態を向上させる。ボイスコイルアクチュエータは、位置センサからのフィードバック制御により、移動速度を一定に維持する。

他の形態として、図９及び図１０の形態は、走査距離（一般的に数ミリメートルから１センチメートル）全長に亘って光ファイバが円滑に平行移動するように設計されている。平行移動の繰返し率は、動きアーチファクトを回避するのに十分に高い率に設定されている。ボイスコイルの各サイクルにおける動作は、双方向電気信号によって制御されるが、この信号は、線形変化差動変圧器、光学エンコーダ、又は同様のタイプのセンサによる位置フィードバックにより、ボイスコイルに適用されるものである。往復運動の両端位置でコイルの向きを反転するのに要する作動電流を減少させるため、対向する一対のバネがボイスコイルのシャフトに連結されている。（オプションの）ダッシュポット又は同様の装置が、振動を防ぐために機械の作用を緩和する。高精度の位置制御がそれほど要求されない用途では、バネ復帰力を利用する一方向電子駆動装置（ソレノイド）を採用してもよい。

プッシュプル式プローブの遠位端にあるミラーの方向を合わせるために、便利な手段（部材１０４）が典型的に設けられており、この手段は、光ファイバがシースに対して平行移動するのに干渉することなく、光ファイバを回転させるものである。図９及び図１０で示されたプッシュプル式接続部品の近位端の構造は、この目的を達成するものである。そこで示すように、ファイバは、シースの長手方向のどの位置においても回転可能であり、これがファイバではなくシースを移動させる利点である。プッシュプル動作のサイクル中は、ファイバの長手方向位置が固定されているので、光ファイバコネクタ９６はオペレータの操作による回転のみを必要とし、前後運動を要しない。図１０では、その光ファイバコネクタ（図示せず）は、部材９１’と１０４との間に配置されている。この構造は、撮影システムとの連結を容易化するだけでなく、プッシュプル動作のサイクル中にリニアアクチュエータから伝達される荷重のばらつきを減少させる。その光ファイバは、手動でもサーボ制御モータでも、回転することができる。

請求の範囲に記載された発明の様々な特徴は、ここで開示された技術の一部又は一工程を対象としていることが理解される。さらに、ここで採用された語句及び表現は、説明のために用いられるものであり、限定のために用いられるものではない。また、これら語句及び表現の使用においては、ここで示され記述された特徴及びその部分と均等のものを除外する意図はない。しかしながら、請求の範囲に記載された発明の範囲内での種々の変更は可能であることが理解される。したがって、特許証により保護が要求される範囲は、請求の範囲において定められかつ明確にされた発明及びその全ての均等物である。

以下に示す図面や請求の範囲を参照することで、本発明の目的及び特徴がよりよく理解される。図面は、必ずしも基準となるものでもなく、重要視されるものでもなく、本発明の本質を説明するために添付されている。示された図面が、その開示の範囲内で個々の原理を扱っていれば、その図面は開示と関連するものである。

本発明を説明する一実施形態に対応した、プッシュプルアクチュエータとプローブが組み込まれた光学コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）システムの概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、前方走査撮影プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、光学部品のアレンジ形態を示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、走査面の方位角を回転可能とする前方走査プローブの一態様を示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、走査面の方位角を回転可能とする前方走査プローブの一態様を示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、走査ビームの焦点距離と焦点サイズの調整用に一対レンズを用いる前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、走査ビームの焦点距離とトサイズの調整用に屈折率分布型レンズを用いる前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、手で持って操作するために設計された前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、手で持って操作するために設計された前方走査プローブを示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、プッシュプル式の機械的接続部品形態の一群を示す概略図。 本発明を説明する一実施形態に対応した、プッシュプル式の機械的接続部品の駆動に適したボイスコイルのアクチュエータが組み込まれた撮影システムの一部を示す概略図。

Claims (21)

1. 撮影プローブであって、
   近位端と遠位端とを有した細長体を備え、当該細長体はスライド可能な光ファイバの一部を取り囲むように構成され、当該光ファイバは長手方向軸を有しており、
   当該ファイバの遠位端に取り付けられた第１の光学アセンブリをさらに備え、当該第１の光学アセンブリは前記ファイバから放射された光を、前記長手方向軸に対して所定角度に設定された面に向けるように構成されたビーム偏向器を有しており、
   前記細長体の近位部に配置されたリニアアクチュエータをさらに備え、当該アクチュエータは前記細長体と前記光ファイバとの間の相対的なリニア運動を生じさせるように構成されており、
   前記細長体の遠位部に配置されているとともにそこに取り付けられた第２の光学アセンブリをさらに備え、当該第２の光学アセンブリは前記第１の光学アセンブリと光学的に連通した反射器を有しており、当該反射器は前記細長体よりも遠位側へ光を向けるように構成されていることを特徴とする撮影プローブ。
2. 前記反射器の位置は、前記相対的なリニア運動に対応して前記光が前方視方向において走査を行うように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
3. 前記細長体を概ね取り囲む固定コアをさらに備えており、当該固定コアは当該固定コアの回転に対応してカテーテル先端の撮影位置が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
4. 前記第１の光学アセンブリはさらに、前記光ファイバ先端に配置された集束マイクロレンズと、前記細長体内に設置され、走査ビームの前方視野角及び距離を大幅に適正化する角度に傾斜された単一の反射器と、を備えており、
   これらレンズ及び反射器は、前記細長体の前記遠位端よりも遠位側に配置され、かつ前記ファイバの前記長手方向軸に対して概ね直交とされた撮影面を形成することを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
5. 前記反射器と光学的窓は、前記細長体に取り付けられた透明の光学材料のブロックにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
6. 前記第１の光学アセンブリは、斜め研磨加工が施された先端を有する光ファイバを備えており、前記第２の光学アセンブリは、前記細長体の外側に取り付けられたハウジング内に対のマイクロレンズを有する前記反射器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
7. 前記レンズの焦点距離及び位置は、所望の焦点サイズ及び作動距離を実現するように選択されていることを特徴とする請求項６に記載の撮影プローブ。
8. 前記光学アセンブリは、斜め研磨加工が施された先端を有する光ファイバと、前記細長体に外側に取り付けられたハウジング内に単一の屈折率分布型レンズを有する反射器とを備えており、
   前記屈折率分布型レンズの屈折率プロファイル及び位置は、所望の焦点サイズ及び作動距離を実現するように選択されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
9. 前記リニアアクチュエータはボイスコイルを備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
10. 前記リニアアクチュエータは、前記ファイバを当該アクチュエータに対して固定状態としながら前記シースを移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
11. 前記細長体は流体で満たされているとともに、前記光ファイバの周りで前後に移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
12. 光が放射される先端を除き前記光ファイバを概ね覆う金属チューブと、当該金属チューブ及び前記光ファイバに対して移動するように構成され、流体で満たされた外側シースと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
13. 生物組織走査の関連用途のために、光学コヒーレンス断層撮影法システムのサンプルアーム系で用いられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
14. 光学コヒーレンス断層撮影法システムにおけるリファレンスアーム系又はサンプルアーム系のいずれか一方には光路長調整手段が含まれており、当該手段はアクチュエータ走査により誘発される光路長の変化を自動的に補正するものであることを特徴とする請求項１２に記載の撮影プローブ。
15. 前記ビームは、前記アクチュエータのリニア運動に同期して線状に走査するものであることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
16. 前記細長体は、湾曲した先端をさらに備えており、少なくとも当該先端の一部は前記リニア運動に応じて光を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影プローブ。
17. リニアアクチュエータと、
    当該リニアアクチュエータに機械的に接続され、傾斜端面を有するシングルモード光ファイバと、
    前記反射器に対する前記光ファイバ端面の動作により、前記光ファイバ端面からの光が光ファイバの円形横断面に対し概ね平行な面に向けられる角度に設置された反射器を有するシースと、
    を備えていることを特徴とする光学コヒーレンス断層撮影法の前方走査システム。
18. 光ファイバの回転ひずみ緩和装置をさらに備えており、当該装置は前記ファイバと機械的に接続されていることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 回転ひずみ緩和装置であって、
    第１のポートと第２のポートとを有するチューブを備えており、当該チューブは少なくとも一のループ部を形成するように構成されており、
    前記第１のポートは光学コヒーレンス断層撮影法の撮影プローブと接続するように構成されており、前記チューブ内部は光ファイバのスライドを容易なものとするように構成されていることを特徴とする光ファイバの回転ひずみ緩和装置。
20. 前記第２のポートは干渉計のサンプルアーム系と接続するように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記ループ部は概ね円形であることを特徴とする請求項１９に記載の装置。

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