JP2010188138A - 光学歪の矯正および回転の制御を行う超小型走査光プローブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この光伝導システムは、所定の範囲の波長の光を伝導し、収斂させ、収集することができる。シース44および粘性緩衝流体は、上記の光の波長の少なくともいくつかのものには透明である。粘性液の屈折率は通常、前記シースを介する伝播により光効果誘導を除去するように選ばれる。光プローブは、高可撓性ファイバ10からサンプルへの光を走査するのに使用するために、ほぼ500μm未満の直径を有する。一実施例においては、このプローブは、不均一回転歪(NURD)を防ぐのに適した粘性緩衝流体を含む。
【選択図】図5
Description
本発明の分野は、超小型走査画像プローブの設計、製造、および使用、さらに具体的には、回転歪の予防のための超小型走査画像プローブの設計、製造、および使用に関する。
超小型走査画像プローブの開発の必要性が焦眉の急となっている。これらのプローブは、超小型レンズならびに関連走査およびビーム・ディレクタ要素を必要とする。このようなプローブは、光コヒーレント・トモグラフィ(OCT)、他のインナーフェロメトリック・イメージングおよびレンジング・システム、ならびに他の映像様式(例えば、蛍光発光)または治療光源において使用される。将来の医療(および非医療)光プローブは、動脈、静脈、および肺気道などの細い曲がりくねった通路を探索するために、これらの小型プローブを必要とするであろう。現在の技術は、概して、これらの小型プローブの必要を満たすのに適当ではない。それらは、プローブの直径が約500μm未満でなければならず、同時にワーキング・ディスタンスは数mmまで伸びうるものでなければならず、かつ制御された複雑になりうる走査パタンを遂行しなければならない。
本発明は、シース。シース内に位置する可撓性双方向回転光伝導システム。およびシース中に位置する粘性緩衝流体を含む光プローブに関する。この光伝導システムは、所定の範囲の波長の光を伝導し、収斂させ、収集することができる。シースおよび粘性緩衝流体は、上記の光の波長の少なくともいくつかのものには透明である。粘性液の屈折率は通常、前記シースを介する伝播により光効果誘導を除去するように選ばれる。一実施形態において、光伝導システムは、直径ほぼ300μm未満である。いくつかの実施形態においては、シースはほぼ円筒形である。いくつかの実施形態においては、光プローブはさらに、カテーテル洗浄用ルーメンを含む。他の実施形態においては、カテーテル洗浄は、ほぼ体温に維持され、粘性緩衝流体中の温度誘導粘性変化を最小限にする。
(項目1)
シース;可撓性の、双方向に回転可能の、前記シース内に位置する光伝導システム;所定の波長の光を伝導し、収斂させ、かつ収集する前記光伝導システム、および
前記シース中に位置する粘性緩衝流体を含む光プローブであって、
前記シースおよび前記粘性緩衝流体の両方が光の前記波長の少なくともいくつかの波長に対して透明であり、前記粘性液の屈折率が前記シースを介する伝播により誘導される光学的効果を実質的に除去するように選ばれる、光プローブ。
(項目2)
項目1の光プローブであって、前記光伝導システムは直径がほぼ300μm未満である前記光プローブ。
(項目3)
項目2の光プローブであって、前記光伝導システムが:
伝導ファイバ。および
ビーム・ディレクタに光学的に結合された収斂要素を有する前記光プローブ。
(項目4)
項目1の光プローブであって、前記光伝導システムが:
0から10mmのワーキング・ディスタンスを有する半径100μm未満の出口ビーム・ウェイスト、および
10mmまでの視野深度を創成する前記光プローブ。
(項目5)
項目4の光プローブであって、前記ワーキング・ディスタンスおよび
視野深度が空気基準画像条件または液基準画像条件に適用可能である前記光プローブ。
(項目6)
項目1の光プローブであって、前記シースは直径がほぼ500μm未満である前記光プローブ。
(項目7)
項目1の光プローブであって、前記粘性緩衝流体が少なくとも前記シースの端末部分の内部に含まれている前記光プローブ。
(項目8)
項目1の光プローブであって、前記ファイバが前記シース内で滑動的に回転可能な前記光プローブ。
(項目9)
項目3の光プローブであって、前記伝導ファイバが近位端で回転可能に駆動される前記光プローブ。
(項目10)
項目3の光プローブであって、前記収斂要素および前記ビーム・ディレクタは無芯シリカ・ファイバの第一セグメントに取付けられ、協調指数ファイバに取付けられ、無芯ファイバの第二セグメントに取付けられた前記伝導ファイバを含み、
無芯ファイバの前記第二セグメントが前記ビーム・ディレクタを形成する一つ以上の角度付小面を有する前記光プローブ。
(項目11)
項目3の光プローブであって、前記収斂要素およびビーム・ディレクタが:
作業口径および指数プロファイルが空気中または液中においてレンズ端から測った10mm以下のワーキング・ディスタンスにおける半径100μm未満のビーム・ウェイストを生成するよう設計された協調指数ファイバの一片に取付けられた伝導ファイバ;および
前記協調指数ファイバに取付けられた無芯ファイバの一つの小面片を含む前記光プローブ。
(項目12)
項目10の光プローブであって、前記角度付無芯ファイバが一つの角度付小面上に反射的に被覆された前記光プローブ。
(項目13)
項目10の光プローブであって、前記角度付無芯ファイバが第一小面角度を有するので前記ビーム・ディレクタが全内部反射を使って前記ビームを方向付ける前記光プローブ。
(項目14)
項目3の光プローブであって、前記ビーム・ディレクタが二つの小面を含み、前記第一小面が一つの反射鏡として働き、前記第二面が一つの伝導要素として働き、前記第二小面から昇り、前記第一小面から前記収斂要素を介して再反射する余剰逆反射光の角度が前記伝導ファイバのアクセプタンス角を超える前記光プローブ。
(項目15)
項目10の光プローブであって、光エネルギがほぼ一波長領域において反射され、光エネルギがほぼ別個の第二波長領域で伝導されるように、前記角度付無芯ファイバの前記第二セグメントが一つの小面上に、二色性の被覆によって被覆される前記光プローブ。
(項目16)
項目1の光プローブであって、前記シースが複数の領域を含み、各領域が所定の長さを有し、所定の粘度を持つ液を有する
前記光プローブ。
(項目17)
項目1の光プローブであって、さらにカテーテル洗浄をもたらすルーメンを含む前記光プローブ。
(項目18)
項目17の光プローブであって、カテーテル洗浄が体温に維持され、前記カテーテルの遠位チップにおける温度誘導粘性の変化が最小化される前記光プローブ。
(項目19)
所定の波長範囲で動作するように設計された一つの光伝導システムを含む光プローブであって、
前記光伝導システムは次のものを含む:
穴を規定する一つの第一シースであって、その末端でシールされている前記シース:
前記第一シースの前記穴内に位置するビーム・ディレクタ;
前記第一シースの前記穴内に位置し、前記第一シースの前記穴内に位置する前記ビーム・ディレクタに光学的に結合する収斂要素;
穴を規定する一つの第二シースであって、前記第一シースが前記第二シースの前記穴内に位置している前記第二シース;
前記第二シースの前記穴内に位置する粘性緩衝流体であって、前記液の屈折率が前記第二シースを介する前記ビームの伝播の光学的効果をほぼ除去するように選ばれる前記粘性緩衝流体;を含み、
前記第一シースがその末端で閉じられ、前記光伝導システムが前記第一シース内に閉じ込められている、光プローブ。
(項目20)
項目19の光プローブであって、前記光伝導システムは直径がほぼ300μm未満である前記光プローブ。
(項目21)
項目19の光プローブであって、前記光伝導システムが0から10mmの一つのワーキング・ディスタンスと10mmまでの視野深度を有する半径100μm未満の出口ビーム・ウェイストを創る前記光プローブ。
(項目22)
項目19の光プローブであって、前記ビーム・ディレクタが角度付小面による全内部反射を利用する前記光プローブ。
(項目23)
項目19の光プローブであって、前記第二シースは直径がほぼ500μm未満である前記光プローブ。
(項目24)
項目19の光プローブであって、前記ビーム・ディレクタがただ一つの内部反射小面を有する前記光プローブ。
(項目25)
項目19の光プローブであって、前記収斂要素が半径チップを備えた無芯ファイバを含む前記光プローブ。
(項目26)
項目19の光プローブであって、さらにカテーテル洗浄をもたらすルーメンを含む前記光プローブ。
(項目27)
項目26の光プローブであって、カテーテル洗浄が体温に維持されて前記カテーテルの末端における温度誘導粘度変化を最小化する前記光プローブ。
図1は、イメージング・レンズの一実施形態の一例を示す。この実施形態において、単一モード・ファイバ10はスプライスされるか、そうでなければレンズ12に固定される。レンズ12は、ファイバ10とほぼ同じ直径である。ファイバ10は、様々な薄い保護被覆を含んでよい。ビーム・ディレクタ14、一実施形態では45°(または他の適した角度)傾斜鏡、が溶融スプライシングまたは接着剤を使ってレンズ12に取付けられている。傾斜鏡14は、高反射率材料で被覆されるか、または全内面反射の原理にしたがって動作する。図1をさらに参照するに、示された実施形態中、レンズ12は、傾斜鏡14の表面18からガウス・ビームのウェイスト位置20までのワーキング・ディスタンス16を有する。レンズ12とビーム・ディレクタ14の組合せは、もともと単一モード・ファイバ10の出口のところに位置しているビーム・ウェイストを拡大(または縮小)し、ワーキング・ディスタンス16に位置するスポットでの新しいウェイスト20を創成する。ワーキング・ディスタンス16において、スポット・サイズは図2に示すように最小化され、位相フロントは殆んどフラットになる。
テル・エラストマである。これらの材料のいくらかは、可視波長で不透明であるのに、OCT波長を伝導することに注目されたい。透明シースもまた好まれる。というのは、これを使えば、回転するファイバがシース内で長手方向に変換されて三次元イメージングをシースの前後の移動なしにユニットとして可能にするからである。
せん断応力(τ)=μxV/a=μxRPSx2πr/a (12)
トルク=μxRPSx2πrx2πrxlxr/a (13)
ワインドアップ/長=トルク/G・Iz (14)
ここにμは粘度、aはファイバとシースとの隙間、Vは速度、RPSは毎秒回転数、lはシース内で粘性液が塗布される長さ、Gはせん断係数(ファイバの剛性係数)、およびIZはファイバの軸の周りの慣性モーメントである。
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- 本明細書に記載の光プローブ。
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