JP2011510337A - 圧力解放系を有する流体レンズ - Google Patents

Abstract

入射波を屈折させるために配置される流体を包含する容器を持つ、例えば医用画像又は治療用の、流体レンズ系。例えば高温医療洗浄中の熱的変動による体積の変化を補正するために、圧力解放機構が流体と接する。この圧力解放機構は入射波の経路内に位置する。好ましい実施形態において、貯蔵容器として管を介して流体に接続される流体容器は、容器の内部又は外側に、例えば画像センサの向こう側に配置される。代替的に、容易に圧縮可能なボディ、例えば気体を包含する小さな密閉金属ベローズが、圧縮によって体積変化を吸収するために流体の内側に置かれる。両実施形態において、圧力解放機構は好ましくはレンズの性能に影響を及ぼさないために入射波の経路の周辺部に位置する。別の態様において、流体レンズは外側容器部分の中に収まる内側容器部分を持つ容器を含み、内側容器部分は入射波の透過のために配置される少なくとも１つの境界に剛接合する。圧力解放機構は外側容器部分内に位置し、かつ、熱的変動による流体の体積の変化を補正するために流体と接する。一実施形態において、内側容器部分と外側容器部分は相対一次元運動のために配置され、流体密封に相互接続される。別の実施形態において、流体で満たされた空洞が内側容器部分と外側容器部分の間に形成され、この空洞は圧縮性ボディを収容する。レンズ系は、光学及び音響学に基づいた、医療用内視鏡、カテーテル、及び針などの用途に適している。

Description

本発明は、流体レンズ、例えば医学的応用のための流体レンズなどの分野に関する。より具体的には、本発明は大きな熱的変動に適した流体レンズの分野に関する。

流体タイプのレンズ、又は液体レンズは、こうしたレンズを、例えば画像化又は治療用の侵襲性医療機器などの医学的応用に適したものにする、多数の周知の特性を持つ。高性能のレンズを必要とする用途の場合、流体は硬質容器に包含されることが多い。しかしながら、大きな熱的変動、例えば医療機器の殺菌に必要な１００℃若しくはそれ以上の加熱などにさらされると、こうしたレンズは、流体の熱的体積膨張によってレンズ内圧が増加するという事実に悩まされる。例えば２ｍｍの直径と１ｍｍの厚みを持つ水レンズは、５０℃の温度上昇にさらされるとその厚みを約０．０１ｍｍ膨張させる。こうした影響はレンズの永久的な損傷につながる可能性があり、これはひいては、実際には２回以上の使用に対してこうしたレンズを除外してしまう。

ＥＰ１７３６８０２Ａ２は、レンズの液体と接するある体積の気体を導入することによって、熱膨張によるレンズ内の内圧が修正される液体レンズを記載している。そして気体は高温の間に圧縮されるので、流体レンズ内の圧力を制限する働きをする。しかしながらこの方法は、レンズに従う流体内への拡散によって、時間とともに気体分子がレンズ全体に分布してしまうという欠点を持つ。さらに、気体容器が半径方向に外側へ突出して位置するので、レンズを通る光路に垂直な次元においてレンズ全体のサイズを増加させるということも、前述のレンズの欠点である。

ＷＯ２００４／０９９８４７は、液体を包含する容器の１つの透明な端部と接続して配置される伸張性接合部を持つ液体レンズを記載している。これによって、透明な端部は動くことができ、それによって容器体積を増加させ、こうして熱的変動によって生じたレンズ内圧を解放する。かかるレンズの欠点は、伸張性接合部が、レンズの透明窓をレンズの他の部分と比較してある程度傾かせ、その結果レンズの光学特性に影響を及ぼすので、光学的品質が損なわれるということである。

上記の説明に従って、本発明の目的は、永久的な損傷なく高い熱的変動に耐えることができる流体レンズを提供することである。それでも、特に小さな直径を確保することに関して、限られた空間しか利用できない侵襲性医学的応用を可能にするために、流体レンズは小型の寸法を持つべきである。

第一の態様において、本発明は、入射波を屈折させるために配置される、第一の流体、例えばまた第二の流体を包含する容器を含む流体レンズ、及び、熱的変動による第一の流体の体積の変化を補正するために、流体レンズの第一の流体と接して、例えば直接接して配置される圧力解放機構を含む、レンズ系を提供し、圧力解放機構は入射波の経路内に位置する。

かかるレンズ系は、洗浄手順が場合によっては装置を１３５℃の温度に１０分間さらすことを意味するオートクレーブを含む、医療機器での使用など、流体レンズが大きな熱的変動にさらされる用途に適している。第一の態様に従うレンズ系を用いれば、圧力解放機構により、永久的な損傷なくこうした暴露に耐えることが可能である。圧力解放機構は第一の流体にしか直接適用されないが、典型的なレンズは第一の流体と界面で接する第二の流体も含む。かかる実施形態では、第一の流体の圧力解放はレンズ全体の圧力解放を確実にするために十分である。これは、例え流体のうちの１つしか圧力解放機構を持っていなくても、第一の流体と第二の流体の間の界面が、２つの流体の総体積変化が解放されることを確実にするからである。

'入射波の経路'とは、入射波が流体レンズに入ることができる領域によって規定される断面を持つ空間と理解され、原則として流体レンズへの入射波又は光線の方向に無限の延長を持つ。三次元レンズ系においては、最外周辺光線、すなわちレンズの光学／音響経路の中心を規定する主光線から最も遠くを進む光線／波によってボディが規定される。このボディは、円筒対称レンズの場合は円筒形であり、空間的制限を決定する。光線の経路に沿った特定位置において、周辺光線のこの最外ボディの断面は最大直径を持つ。主光線を中心とするこの最大直径のボディは、両端において正負に無限に拡張され、入射波の経路と理解される。レンズを通る実際の光学／音響経路は実際にはこの入射波の経路よりも少ない空間を占めるので、レンズを通過する波を妨げることなく、入射波の経路内において圧力解放機構が利用可能な空間がまだ存在する。入射波の経路を図示するスケッチは図１に見られる。

圧力解放機構の存在にもかかわらず、レンズは、特に侵襲性分野内の医学的応用にとって重要なパラメータである小さな直径に支障をきたすことなく、非常に小型に形成されることができる。これは入射波の経路内の圧力解放機構の位置のためであり、それ故圧力解放機構の存在はレンズのより大きな寸法を必要としない。本発明は、通常は屈折のために、入射波の経路全体が波によって完全に塞がれず、それ故、入射波を妨げることなく、ひいてはレンズの性能を損なうことなく、圧力解放機構のために使用されることができる経路の部分が存在する、という見識に基づく。

入射波の経路内の圧力解放機構の位置により、圧力解放機構を含むレンズ系の全外径は、圧力解放機構の存在のために増加されない。言い換えれば、レンズ系の全外径のほぼ全体が、第一の態様に従うレンズ系における流体レンズに利用可能である。従ってレンズ系は、例えば超音波を用いる画像化又は治療用の内視鏡、カテーテル、及び針などの医学的応用に適している。

いくつかの実施形態において、圧力解放機構は入射波の経路の周辺部に位置し、例えば、流体レンズの屈折特性に影響を及ぼすことを避けるために、圧力解放機構は入射波の経路の中心部の外側に位置する。これによって、圧力解放機構が典型的に入射波の経路の外側に位置することができるので、流体レンズの熱変化に対する高い耐性をもたらしながら、レンズの高い品質を維持することができる。

圧力解放機構は様々な位置に位置することができる。圧力解放機構は、入射波の方向に見て、流体レンズの前又は後など、容器の外側に位置し得る。

特に、レンズ系は流体レンズにおいて屈折後の波を検出するために配置される画像センサを含んでもよく、かかる実施形態において圧力解放機構は入射波の方向に見てセンサの向こう側に位置することができる。それでもやはり、圧力解放機構、例えばレンズの周辺部に位置する管によって第一の流体に接続される容器は、入射波の経路内にあるが、入射波の範囲の外側に位置するので、圧力解放機構のあまり重要ではない位置決めを可能にする。

圧力解放機構は、代替的に容器の内側に位置してもよい、例えば、
１）容器の内側であるが第一の流体の外側、例えば第二の流体の内側、又は、
２）第一の流体の内側、すなわち圧力解放機構は第一の流体によって完全に又は少なくとも部分的に囲まれる。

２）に従う実施形態の場合、圧力解放機構は、気体を包含するベローズなど、圧縮性媒体を包含する圧縮性容器を含み得る。ベローズとは、例えばベローズがかなり低弾性の材料で形成されていたとしても、大きな圧縮を可能にするような形状である、圧縮性容器と理解される。特に、かかるベローズは高温に耐えることができる金属ベローズであり得る。好ましい実施形態において、ベローズは入射波の経路の周辺部において第一の流体内に位置するリング状ベローズである。このようなリング状ベローズは、入射波がレンズの中心部、すなわちリング状ベローズの内側を通過することを可能にし、それ故ベローズはレンズ系の品質を妨げることがない。

圧力解放機構が第一の流体の外側に位置する前述の全実施形態の場合、圧力解放機構は好ましくは、熱的変動による第一の流体の体積の変化に対応するために、管を介して第一の流体に接続される圧力解放容器である。圧力解放容器は、大きな熱的変動がカバーされるべき場合に第一の流体の必要な体積に対応することができるようにするために、いくらかの空間を占める。従って、圧力解放容器は入射波の経路内に慎重に置かれるべきである。圧力解放容器と第一の流体を接続する管は非常に細くすることができ、例えば０．５ｍｍの外径を持ち、従ってレンズの品質に対するいかなる妨害効果もなく、レンズ系に容易に置かれることができる。

レンズ系における前述の位置のうちの１つにおいて圧力解放機構によって占められる空間を削減するために、上述の圧力解放機構の位置のうちの２つ以上を組み合わせることが好まれ得る。これによって、例えば第一の流体内に位置する第一の圧力解放機構と、容器の外側に位置する第二の圧力解放機構とを組み合わせることによって、第一の流体の同じ体積変化がより小さな部品を用いて補正されることができる。

好ましい実施形態において、容器は実質的に硬質であり、例えばレンズが光に適している場合にはガラスなど、入射波に対して実質的に透明な材料の２つの対向する境界を持つ。容器は２つの対向する境界が容器の両端を規定する円筒形を持ち得る。代替的に容器は矩形の４つの平行側壁を持つ円筒形であってもよく、従って２つの対向する波透過性境界が容器の両端を規定する矩形容器を形成する。さらに代替的に、側壁は平行でなくてもよく、ピラミッドの一部を形成してもよい。

圧力解放機構は容器の側壁の延長によって規定される空間内に位置し得る、すなわち、容器の末端境界を越える空間を含む。これによって、圧力解放機構は容器自体よりも大きな外周を必要とする空間を占めることがない。これはレンズが狭い管内に挿入される必要がある医学的応用にとって有利である。

好ましい実施形態において、流体レンズは第一の流体と異なる第二の流体を含み、第二の流体は界面において入射波を屈折させるために第一の流体に対する界面を伴って配置される。第一の流体は好ましくは水又は油などの液体である。第二の流体もまた水又は油であり得る。２つの流体は非混合性でなければならず、流体のうちの一方は導電性でなければならず、他方は導電性であってはならない。前述の通り、かかるレンズの実施形態は１つの圧力解放機構のみで圧力解放されることができるが、両方の流体に対する個別の圧力解放機構を持つことが好まれ得る。

好ましい実施形態において、流体レンズは超音波又は光波を屈折させるために配置される。

レンズ系は第二の圧力解放機構を含む第二の流体焦点レンズを含み得る。例えばかかる実施形態は内視鏡などのためのズームレンズ系であり得る。

好ましくは、レンズ系の全ての単一部品は、永久的な損傷なく、オートクレーブ、すなわち１３５℃に耐えることができる材料から作られる。

第二の態様において、本発明は第一の態様に従うレンズ系を含む医療機器を提供する。レンズ系は好ましくは、カテーテル、内視鏡、又は針、特に侵襲性医療機器と接続して取り付けられる。かかる医療機器のレンズ系は、例えば超音波イメージングなどの画像化用に、又は超音波アブレーションなどの治療用に使用され得る。

当然のことながら第一の態様について述べた実施形態及び利点は第二の態様にも同様に当てはまる。さらに、当然のことながら前述の態様及びその実施形態はいかなる方法で組み合わされてもよい。

第三の態様において、本発明は以下を含むレンズ系を提供する。
入射波を屈折させるために配置される第一の流体を包含する容器を含む流体レンズ。容器は外側容器部分の中に収まる内側容器部分を含み、内側容器部分は入射波の透過のために配置される少なくとも１つの境界に剛接合する。及び、
外側容器部分内に位置し、かつ、熱的変動による第一の流体の体積の変化を補正するために流体レンズの第一の流体と接して配置される、圧力解放機構。

第一の態様のレンズ系のように、第三の態様のレンズ系もまた、例えば超音波イメージング又は超音波治療などの医学的応用など、小さな寸法が必要とされる場合、及び、例えば前述のように医療洗浄手順中に同時に高温変動が起こる可能性がある場合の用途に適している。第一の流体を包含する容器は内側部分と外側部分を持つが、以下で記載されるように、小さな外径を持つ小型レンズ系を実施することが可能である。

一実施形態において、外側容器部分は入射波の透過のために配置される第一の境界と剛接合して配置され、内側容器部分は入射波の透過のために配置される第二の境界と剛接合し、圧力解放機構は、内側容器部分と外側容器部分の間の相対平行移動時に第一の流体の圧力解放を可能にするために配置される、内側容器部分と外側容器部分の間の可撓性かつ流体密封な接続部を含む。この実施形態において、内側容器部分と外側容器部分の間の可撓性かつ流体密封な接続部は、第一の流体がその体積を膨張及び収縮させることを可能にするために使用され、そしてこれは内側容器部分と外側容器部分の間の相対運動によって吸収される。

好ましくは、内側容器部分と外側容器部分の間の相対位置に関係なくレンズの末端境界が平行なままであることを確実にし、その結果レンズの高性能を確実にするために、この相対運動は一次元の平行移動である。特に、内側容器部分と外側容器部分は、相対平行移動のために配置される最小限の空間を伴って内側容器部分が外側容器部分の中に収まるように、異なる外径を持つ円筒形を持ち得る。

好ましい実施形態において、内側容器部分は、入射波の屈折のために第一の流体に対する界面を伴って配置される第二の流体をさらに包含する。

別の実施形態において、第一の流体は、内側容器部分と外側容器部分の間、例えば容器の内壁と外壁の間に形成される空洞に接続され、圧力解放機構は、圧縮性容器の圧縮によって第一の流体内の圧力を解放するために、この空洞の内側で第一の流体内に配置される圧縮性媒体を包含する圧縮性容器を含む。内側容器部分を完全に包囲し得る空洞は、レンズの外側寸法の増加をもたらす。しかしながらこの実施形態において容器の可動部は避けられることができ、従って入射波の透過のために配置される末端境界が固定されて取り付けられることができ、その結果、安定で、かつ可動部における摩耗に影響を受けないレンズの高性能を確実にする。圧縮性容器は、例えば空気、窒素、又はＣＯ_２などの気体を包含するリング状ベローズであり得る。代替的に、例えば金属ベローズなど、いくつかの気体で満たされた圧縮性容器が空洞内に置かれる。この実施形態に従うレンズの好ましい形状は円筒形であり、例えば内側容器部分と外側容器部分の両方が２つの同心円筒を形成し、空洞が２つの円筒間の空間であるようになっており、内側円筒における開口部が第一の流体と空洞の間の接触をもたらす。

好ましい実施形態において、内側容器部分は第一の流体及び第二の境界と共に、第二の流体を包含する。

第四の態様において、本発明は第三の態様に従うレンズ系を含む医療機器を提供する。レンズ系は好ましくは、カテーテル、内視鏡、又は針、特に侵襲性医療機器と接続して取り付けられる。かかる医療機器のレンズ系は、例えば超音波イメージングなどの画像化用に、又は超音波アブレーションなどの治療用に使用され得る。

当然のことながら前述の態様の特徴は混合されることができる。

本発明の実施形態は、ほんの一例として図面を参照して記載される。

図１は流体レンズに関して圧力解放機構の異なる位置を図示する。 図２は各々圧力解放容器を持つ２つの流体レンズを持つレンズの実施形態を図示する。 図３ａは流体レンズの流体内に位置する圧縮性容器の形の圧力解放機構を図示する。 図３ｂは流体レンズの流体内に位置する圧縮性容器の形の圧力解放機構を図示する。 図４は流体レンズの流体内に位置する圧縮性容器を持つ別の実施形態を図示する。 図５は本発明の第三の態様の一実施形態を図示する。 図６は本発明の第三の態様の別の実施形態を図示する。 図７は本発明に従う医療用内視鏡のスケッチを図示する。

図１は本発明の一実施形態を図示する。硬質容器Ｃを持つ流体レンズＦＬの縦断面は第一の流体Ｆ１と第二の流体Ｆ２を包含する。容器Ｃは２つの対向する境界又は窓Ｂ１，Ｂ２を持ち、これらは光波又は超音波などの入射波Ｗに透明である。容器Ｃは断面が矩形又は円形であり得る。レンズは第一の流体Ｆ１と任意の第二の流体の間の界面において入射波Ｗを屈折させる。界面は流体レンズＦＬの調節を可能にするために制御可能な形状を持ち得る。図示された実施形態は画像センサＳを含む。流体レンズＦＬにおける屈折後、入射波Ｗは、検出画像に応じて電気信号を生成することができる画像センサＳに遭遇する。

流体レンズＦＬは入射波Ｗのための経路Ｐを規定し、この経路Ｐは例えば波Ｗが光波である場合には光路であるが、破線内の点付きの領域によって図示される。図示された実施形態において、この経路Ｐは容器Ｃの側壁の内側部分と一致する。本発明に従って、レンズ系は第一の流体Ｆ１に接続される圧力解放機構を含む。図１の実施形態において、圧力解放機構は、管Ｔを介して第一の流体Ｆ１に接続される、硬質又は圧縮性のいずれかの容器である、圧力解放容器ＰＲＣを含む。見られるように、圧力解放容器ＰＲＣは、入射波Ｗの方向に見て、画像センサＳの向こう側、すなわち画像センサＳの後ろに、入射波の経路内に位置する。

図１において、圧力解放機構の全部で５つの主に異なる位置ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５が、全て経路Ｐ内に図示される。位置ｐ１は容器Ｃの外側で、入射波Ｗの方向に見て流体レンズＦＬの前にある。位置ｐ２は容器Ｃの内側であるが、第一の流体Ｆ１の外側、すなわち第二の流体Ｆ２の内側である。位置ｐ３は容器Ｃの内側であり第一の流体Ｆ１の内側である。位置ｐ４は容器Ｃの外側で、入射波Ｗの方向に見て容器の後であるが画像センサＳの前である。位置ｐ５は容器Ｃの外側で、入射波Ｗの方向に見て画像センサの後であり、すなわち、図示された圧力解放容器ＰＲＣの位置である。好ましくは、圧力解放機構の全ての可能な位置ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５に対して、この機構の存在によって入射波Ｗが妨げられないように、又は少なくとも最小限にしか妨げられないように、この機構は好ましくは経路Ｐの周辺部に位置する。

図１に図示されるように、本発明に従うレンズ系は、非常に小型の寸法で作られることができるため有利である。特に、経路Ｐの外側に圧力解放機構のための余分な空間が必要ないことが見てわかることから、非常にスリムなバージョンが可能である。これは流体レンズ容器Ｃの外側寸法がレンズ系の外径を決定することを意味する。例えば５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、さらには２ｍｍ未満の外径を持つ円筒形の実施形態を作ることができる。

図２は医療用内視鏡のためレンズ系を図示する。入射波というより３束のビームが左側からレンズ系に入る様が図示される。右側へレンズ系を出て行く３束のビームは、その後画像センサ（図示せず）上でフォーカスされる。レンズ系は２つの流体レンズＦＬ１，ＦＬ２を含み、これらの各々の圧力解放機構は各々圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２の形をとり、例えば０．５ｍｍの外径を持つ各々の中空管Ｔ１，Ｔ２を介して各流体レンズＦＬ１，ＦＬ２の流体Ｆ１１，Ｆ１２に接続される。高温において、流体Ｆ１１，Ｆ１２は膨張し、この膨張は流体Ｆ１１，Ｆ１２を管Ｔ１，Ｔ２を介して圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２へと移動させる。圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２は、高温のために膨張したときに流体Ｆ１１，Ｆ１２の貯蔵容器として機能し、従って流体レンズＦＬ１，ＦＬ２の内圧を低く保つために役立つ。容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２は圧縮性又は硬質に形成されることができる。容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２が硬質である場合、これらは体積変化に対応するために圧縮性ボディを包含しうる。

図２に見られるように、圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２は入射波又は光線の経路の周辺部に位置し、経路は破線によって図示される。これによって、これらの存在はレンズ系の性能を低下させることがない。図示された実施形態において、圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２の両方は流体レンズＦＬ１，ＦＬ２の各容器の外側に位置する。入射波の方向に見て、ＰＲＣ１は容器の前に位置し、一方ＰＲＣ２は容器の後に位置する。

圧力解放容器ＰＲＣ１，ＰＲＣ２の位置のために、レンズ系の外側寸法は圧力解放機構を持たない同じレンズ系と比較して増加されない。

図３ａ及び図３ｂは、２つの温度、すなわち図３ａは低温、図３ｂは高温における同じ実施形態を図示する。この実施形態において、圧力解放機構は、例えば円筒形の硬質容器Ｃの内側、また第二の流体Ｆ２との屈折界面を形成する第一の流体Ｆ１の内側に配置される圧縮性ボディＣＢによって形成される。図示された断面は、例えば金属によって形成されるリング状圧縮性ベローズＣＢを図示する。リング状ベローズＣＢは気密性であり、空気、窒素、又はＣＯ_２などの容易に圧縮可能な気体Ｇで満たされる。ベローズは中心経路において入射波を妨げないよう、容器Ｃの側壁及び一端へ向けて置かれる。

図３ａにおいて、第一の流体Ｆ１は低温のために小さな体積を持つので、リング状ベローズＣＢは膨張されることが見られる。図３ｂにおいて、第一の流体Ｆ１は今度は高温のために膨張されるので、ベローズＣＢは図３ａよりも小さく、この膨張はリング状圧縮性ベローズＣＢの対応する圧縮によって吸収される。

図４は図３ａ及び図３ｂの実施形態の変形例である。しかしながら、ここでは圧縮性気体Ｇで満たされる２つの個別の圧縮性ボディＣＢが第一の流体Ｆ１の内側に位置する。これらの圧縮性ボディＣＢは小さな密閉金属ベローズによって形成され得る。一般的に、第一の流体Ｆ１の内側に位置する圧縮性気体Ｇで満たされる多数のこのような個別の圧縮性ボディＣＢが存在し得ることが理解されるべきである。

図５は本発明の第三の態様の一実施形態を図示する。２つの流体Ｆ１，Ｆ２が、流体Ｆ１，Ｆ２を包含する容器の一般的に透明な境界Ｂ１，Ｂ２を通って到達する、例えば超音波又は光などの波を屈折させるために界面Ｉを伴って配置される。図５はレンズ系の断面を図示するが、好ましい実施形態においてレンズは円筒形又は錐台形を持つ。従って、内側容器部分ＣＩは境界Ｂ２に固定される円筒壁を持ち、外側容器部分ＣＯは境界Ｂ１に固定される円筒壁を持ち、内壁の外径は外壁の内径よりもわずかに小さいだけである。従って、これによって、両端矢印によって示されるように、内側容器部分ＣＩと外側容器部分ＣＯの間の一次元相対平行移動を可能にするために最小限の空間のみがもたらされる。これは境界Ｂ１，Ｂ２が相互に対して傾かないことを確実にするために重要であり、これはさもなければレンズの品質を損なうことになる。

可撓性かつ流体密封のシーリングＦＴ、例えばゴム又は金属のベローズ形状のシーリングが、内壁の上部に沿って、及び境界Ｂ１に対して、すなわち外側容器部分ＣＯと一緒に動く部分に対して、取り付けられる。これによって、第一の流体Ｆ１の体積が膨張及び収縮することができ、内側容器部分ＣＩと外側容器部分ＣＯの間の相対運動を生じる。

図６は、本発明の第三の態様の別の実施形態を図示する。図５と同様に、第一の流体Ｆ１及び第二の流体Ｆ２が、流体Ｆ１，Ｆ２を包含する容器の一般的に透明な境界Ｂ１，Ｂ２を通って到達する波を屈折させるために、それらの間に界面Ｉを伴って配置される。この実施形態において内側容器部分ＣＩと外側容器部分ＣＯは相互に対して固定される。

図５と同様に、図６のスケッチは好ましくは円筒形であるレンズ系の断面であり、内側容器部分ＣＩと外側容器部分ＣＯの両方が円筒壁を含むことを意味する。しかしながら図５の実施形態とは対照的に、円筒形の内壁及び外壁は実質的に異なる外径を持ち、空洞ＣＶが内壁と外壁の間に形成され、すなわち好ましくは空洞ＣＶが内側容器部分ＣＩを囲むようになっている。

内側容器部分における開口部ＯＰは第一の流体Ｆ１を空洞ＣＶと接続する。従って、好ましくは第一の流体Ｆ１は空洞ＣＶを満たす。空洞ＣＶにおいて、従って第一の流体Ｆ１と直接接して、リング状の気体で満たされた圧縮性ベローズＣＢが置かれる。ベローズＣＢと接続する両端矢印は、第一の流体Ｆ１の体積の膨張及び収縮時のベローズＣＢの運動を示す。空洞ＣＶを占める１つの大きなリング状圧縮性ボディＣＢに対する代替案として、いくつかのより小さな圧縮性ボディが置かれてもよいことが理解されるべきである。しかしながら、レンズ系の小さな外径をもたらすために、空洞はできるだけ細くなければならず、従って空洞ＣＶの大部分を満たす１つのベローズＣＢが好まれ得る。

図６の実施形態は、内側容器部分ＣＩと外側容器部分ＣＯの両方が好ましくは透明な境界Ｂ１，Ｂ２に対して固定されるので、高い機械的安定性を持つように容易に実施されることができる。開口部ＯＰは、加熱／冷却中に、主要な第一の流体の容器と空洞ＣＶの間で第一の流体Ｆ１を運ぶために必要な速度で第一の流体Ｆ１が通過することを可能にするために十分に大きなサイズを持つだけでよい。

図７は超音波イメージング用に配置される医療用内視鏡Ｅをスケッチする。本発明の第一又は第三の態様に従うレンズ系ＬＳは、レンズ系ＬＳを通して受信される検出超音波信号に応答して電気超音波信号ＵＳを生成するために配置される超音波センサＳと接続して、内視鏡Ｅの遠位端に位置する。

要約すると、本発明は、入射波を屈折させるために配置される流体を包含する容器を持つ、例えば医用画像又は治療用の流体レンズ系を提供する。例えば高温医療洗浄中の熱的変動による体積の変化を補正するために、圧力解放機構が流体と接する。この圧力解放機構は入射波の経路内に位置する。好ましい実施形態において、貯蔵容器として管を介して流体に接続される流体容器は、容器の内部又は外側に、例えば画像センサの向こう側に配置される。代替的に、容易に圧縮可能なボディ、例えば気体を包含する小さな密閉金属ベローズが、圧縮によって体積変化を吸収するために流体の内側に置かれる。両実施形態において、圧力解放部材は好ましくはレンズの性能に影響を及ぼさないために入射波の経路の周辺部に位置する。

別の態様において、流体レンズは外側容器部分の中に収まる内側容器部分を持つ容器を含み、内側容器部分は入射波の透過のために配置される少なくとも１つの境界に剛接合する。圧力解放機構は外側容器部分内に位置し、かつ、熱的変動による流体の体積の変化を補正するために流体と接する。一実施形態において、内側容器部分と外側容器部分は相対一次元運動のために配置され、流体密封に相互接続される。別の実施形態において、流体で満たされた空洞が内側容器部分と外側容器部分の間に形成され、この空洞は圧縮性ボディを収容する。

レンズ系は、光学及び音響学に基づいた、医療用内視鏡、カテーテル、及び針などの用途に適している。

開示された実施形態の特定の具体的詳細は、本発明の明確かつ完全な理解をもたらすために、限定ではなく例示を目的として説明される。しかしながら、本発明は、この開示の精神と範囲から著しく逸脱することなく、本明細書に説明された詳細に厳密に一致しない他の実施形態において実施され得ることが、当業者によって理解されるべきである。さらに、この文脈において、及び簡潔さと明瞭さを目的として、周知の装置、回路、及び方法の詳細な説明は、不必要な詳細と起こり得る混乱を避けるために省略されている。

参照符号が請求項に含まれるが、参照符号を含むことは明瞭さのために過ぎず、請求項の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (29)

1. 入射波を屈折させるために配置される第一の流体を包含する容器を含む流体レンズと、
   熱的変動による前記第一の流体の体積の変化を補正するために前記流体レンズの前記第一の流体と接して配置される圧力解放機構とを含み、
   前記圧力解放機構が入射波の経路内に位置する、レンズ系。
2. 前記圧力解放機構が入射波の前記経路の周辺部に位置する、請求項１に記載のレンズ系。
3. 前記圧力解放機構が、前記流体レンズの屈折特性に影響を及ぼすことを避けるために、入射波の前記経路の中心部の外側に位置する、請求項２に記載のレンズ系。
4. 前記圧力解放機構が前記容器の外側に位置する、請求項１に記載のレンズ系。
5. 前記流体レンズにおいて屈折後の波を検出するために配置されるセンサをさらに含み、前記圧力解放機構が前記入射波の方向に見て前記センサの向こう側に位置する、請求項４に記載のレンズ系。
6. 前記圧力解放機構が前記容器の内側に位置する、請求項１に記載のレンズ系。
7. 前記圧力解放機構が前記第一の流体の外側に位置する、請求項６に記載のレンズ系。
8. 前記圧力解放機構が前記第一の流体の内側に位置する、請求項６に記載のレンズ系。
9. 前記圧力解放機構が圧縮性媒体を包含する圧縮性容器を含む、請求項８に記載のレンズ系。
10. 前記圧縮性容器が気体を包含するベローズを含む、請求項９に記載のレンズ系。
11. 前記ベローズが入射波の前記経路の周辺部において前記第一の流体内に位置するリング状ベローズである、請求項１０に記載のレンズ系。
12. 熱的変動による前記第一の流体の体積の変化に対応するために、管を介して前記第一の流体に接続される圧力解放容器を含む、請求項１に記載のレンズ系。
13. 前記容器が実質的に硬質であり、入射波に対して実質的に透明な材料の２つの対向する境界を持つ、請求項１に記載のレンズ系。
14. 前記容器が、前記２つの対向する境界が前記容器の両端を規定する円筒形を持つ、請求項１３に記載のレンズ系。
15. 前記圧力解放機構が前記容器の側壁の延長によって規定される空間内に位置する、請求項１に記載のレンズ系。
16. 前記流体レンズが前記第一の流体と異なる第二の流体を含み、前記第二の流体が前記第一の流体に対する界面を伴って配置され、前記界面において入射波を屈折させるようになっている、請求項１に記載のレンズ系。
17. 前記流体レンズが、光及び超音波のうちの少なくとも１つである入射波を屈折させるために配置される、請求項１に記載のレンズ系。
18. 前記第一の流体が水又は油などの液体である、請求項１に記載のレンズ系。
19. 第二の圧力解放機構を含む第二の流体焦点レンズをさらに含む、請求項１に記載のレンズ系。
20. 請求項１に記載のレンズ系を含む医療機器。
21. 前記レンズ系が、カテーテル、内視鏡、及び針のうちの１つと接続して取り付けられる、請求項２０に記載の医療機器。
22. 前記レンズ系が、医用画像及び治療のうちの１つのために配置される、請求項２０に記載の医療機器。
23. 入射波を屈折させるために配置される第一の流体を包含する容器を含む流体レンズであって、前記容器は外側容器部分の中に収まる内側容器部分を含み、前記内側容器部分は入射波の透過のために配置される少なくとも１つの境界に剛接合する、流体レンズと、
    前記外側容器部分内に位置し、かつ、熱的変動による前記第一の流体の体積の変化を補正するために前記流体レンズの前記第一の流体と接して配置される、圧力解放機構とを含むレンズ系。
24. 前記外側容器部分が、入射波の透過のために配置される第一の境界と剛接合して配置され、前記内側容器部分が、入射波の透過のために配置される第二の境界と剛接合し、前記圧力解放機構が、前記内側容器部分と前記外側容器部分の間の相対平行移動時に前記第一の流体の圧力解放を可能にするために配置される、前記内側容器部分と前記外側容器部分の間の可撓性かつ流体密封な接続部を含む、請求項２３に記載のレンズ系。
25. 前記相対平行移動のために配置される最小限の空間を伴って、前記内側容器部分が前記外側容器部分の中に収まるように、前記内側容器部分と前記外側容器部分が異なる外径を持つ円筒形を持つ、請求項２４に記載のレンズ系。
26. 前記内側容器部分が、入射波の屈折のために前記第一の流体に対する界面を伴って配置される第二の流体をさらに包含する、請求項２４に記載のレンズ系。
27. 前記第一の流体が、前記内側容器部分と前記外側容器部分の間に形成される空洞に接続され、前記圧力解放機構が、圧縮によって前記第一の流体内の圧力を解放するために、この空洞の内側で前記第一の流体内に配置される圧縮性媒体を包含する圧縮性容器を含む、請求項２３に記載のレンズ系。
28. 前記圧縮性容器が気体を包含するリング状ベローズである、請求項２７に記載のレンズ系。
29. 前記内側容器部分が前記第一の流体及び第二の境界と共に、第二の流体を包含する、請求項２７に記載のレンズ系。

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