JP2015536195A - 光プローブシステム - Google Patents
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Abstract
Description
光エネルギー及び第1のデータを含む第1の放射線ビームを放射可能な放射線源と、第2の放射線ビームを検出する光検出器と、
光プローブの近位端において、光検出器及び放射線源に光学的に接続され、遠位端を近位端に接続可能な光導波路を有し、光プローブの遠位端に光変換器回路を有する、光プローブと、
を含み、
当該光変換器回路は、
光プローブの遠位端におけるモニタリング及び/又は取扱いのためのアプリケーションデバイスであって、アプリケーションデバイスの機能を示す第2のデータを生成する、アプリケーションデバイスと、
第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、アプリケーションデバイスの機能に関連する第1のデータを受信する、光電子デバイスと、
を含み、
当該光電子デバイスは更に、第2のデータを含む第2の放射線ビームを光検出器に向けて放射し、
当該光電子デバイスは更に、第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、第1のデータを受信し、第2の放射線ビームを光検出器に向けて放射し、放射は、入力される第1の放射線ビームによって引き起こされ、
当該光変換器回路は、第1の放射線ビーム内の電気エネルギーによって給電可能である。
・カテーテル又はガイドワイヤの先端における効率的なパワー変換、及び/又は、
・水又は別の冷媒をカテーテル内に流すことによる先端の冷却(これは、カテーテル内の光電子機器及び/若しくは電子機器内の、又は、カテーテルと組織との間の界面上の損失を相殺するために、器具の先端に、より高いパワーが供給されることを可能にする。しかし、このソリューションは、器具内に利用可能な縦方向の空間を犠牲にする)を必要とする。
1)第1の放射線ビームの電気エネルギーへの変換及び第1のデータの受信と、
2)第2の放射線ビームの光検出器に向けての、入力される第1の放射線ビームによって引き起こされる放射とが、単接合において行われる光プローブシステムに関する。接合は、広く定義され、次に限定されないが、光及び/又は光電気現象を促進する活性領域を画定する2つ以上の異なる材料間の界面である。単接合は、例えばあらゆる変換、即ち、パワー変換、データ変換及びルミネッセンス変換が行われる光電子デバイスにおけるpn接合であってよい。
温度センサ、
圧力センサ、
化学センサ、
超音波トランスデューサ(CMUT)、
カメラ、
イオン化放射線(アルファ、ベータ及び/又はガンマ)用のセンサ、
例えば心電図(ECG)を測定する電界センサ、及び/又は、
電気刺激装置若しくは増感装置のうちの何れか1つを含む光プローブシステムに関する。
光プローブの遠位端におけるモニタリング及び/又は取扱いのためのアプリケーションデバイスであって、アプリケーションデバイスの機能を示す第2のデータを生成する、アプリケーションデバイスと、
第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、アプリケーションデバイスの機能に関連する第1のデータを受信する、光電子デバイスと、
を含み、
当該光電子デバイスは更に、第2のデータを含む第2の放射線ビームを関連の光検出器に向けて放射し、
当該光電子デバイスは更に、第1の放射線ビームを受信すると、
第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、第1のデータを受信し、
第2の放射線ビームを関連の光検出器に向けて放射する機能を有し、
放射は、入力される第1の放射線ビームによって引き起こされ、
当該光変換器回路は、第1の放射線ビーム内の電気エネルギーによって給電可能である。
光プローブシステムを提供するステップを含む。当該光プローブシステムは、
光エネルギー(O_P)及び第1のデータ(D_F)を含む第1の放射線ビームを放射可能な放射線源と、第2の放射線ビームを検出する光検出器と、
光プローブの近位端において、光検出器及び放射線源に光学的に接続され、遠位端を近位端に接続可能な光導波路を有し、光プローブの遠位端に光変換器回路を有する、光プローブと、
を含み、
当該光変換器回路は、
光プローブの遠位端におけるモニタリング及び/又は取扱いのために構成され、アプリケーションデバイスの機能を示す第2のデータ(D_R)を生成する、アプリケーションデバイスと、
第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、アプリケーションデバイスの機能に関連する第1のデータを受信する、光電子デバイスと、
を含み、
当該光電子デバイスは更に、第2のデータを含む第2の放射線ビームを光検出器に向けて放射し、
当該光電子デバイスは更に、第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、第1のデータを受信し、第2の放射線ビームを光検出器に向けて放射し、放射は、入力される第1の放射線ビームによって引き起こされ、
当該光変換器回路は、第1の放射線ビーム内の電気エネルギーによって給電可能であり、当該方法は更に、
放射線源から、光エネルギー(O_P)及び第1のデータ(D_F)を含む第1の放射線ビームを放射するステップと、
光電子デバイスにおいて、第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、第1のデータを受信するステップと、
光電子デバイスから光検出器に向けて第2の放射線ビームを放射すステップとを含む。
光プローブの遠位端において、例えば音響放射線又は電磁放射線によって、人間の影響周囲組織をモニタリングする及び/又は取り扱うアプリケーションデバイス20と、
第1の放射線ビーム2を電気エネルギーに変換し、第1のデータD_Fを受信する光電子デバイス15とを含む。アプリケーションデバイス20は、アプリケーションデバイス20の機能を示す第2のデータD_Rを生成する。第1のデータは、アプリケーションデバイス20の機能に関連する。光電子デバイス15は更に、第2の放射線ビーム3を光検出器5に向けて放射する。第2の放射線ビーム3は、第2のデータD_Rを含む。光電子デバイス15は更に、
−第1の放射線ビーム2を電気エネルギーに変換し、第1のデータD_Fを受信し、
−第2の放射線ビーム3を光検出器5に向けて放射する。当該放射は、入力される第1の放射線ビーム2によって引き起こされる。光変換器回路10は、第1の放射線ビーム2内の上記電気エネルギーによって給電される。放射線源6にエネルギーP_Eを供給するコントローラCONを介して給電される当該放射線源6から生じる光エネルギーO_Pは、遠位端における光変換器回路10に与えられ、そこで、当該光変換器回路10内で使用可能な電気エネルギーに変換される。
・3方向使用:同時データイン、データアウト(デュプレキシング用の受信器)及びパワー入力を有する単接合光電子デバイス(積層されず、直列に配置もされてもいない)
・通常、2〜2.5Vを供給する直接的な高バンドギャップを有するGaN/AlGaNベース
・直接給電シリコンベースの電子機器(所要電圧>1.65V)
・小型、高パワー、高パワー密度性能(>1W/mm2から最大1kW/mm2、又は、更には最大1MW/mm2)
・GaNは非毒性である(体内使用の利点)
・PIELは、高効率を特徴とし、この点は、本質的に、組織への熱負荷を低くする
・PIELを使用したフィードバック及び制御ループ、及び/又は、
・PIELを使用したデータの戻り。
1)拡散電位(通常、Si(1.12eV)、GaP(2.26eV)といった間接バンドギャップを有する材料にはあまり好ましくない)。直接バンドギャップを有する材料は、例えばGaAs(1.424eV)、InP(1.344eV)、GaN(3.4eV)であり、特に、赤色発光レーザ(650nm)及びRCLED又はVCSEL並びに2重接合及び3重接合太陽電池上の高エネルギー接合に使用されるGa0.5In0.5Pである。
2)光吸収深度。これは、量子効率に直接的に関連している。通常、バンドギャップのすぐ上で、ある波長においてフォトダイオードを照射すると、材料内の吸収長さは、空乏層の深さよりも大きい。したがって、多くの電荷担体が損なわれるか、又は、当該材料の総厚が小さい場合、光は全く吸収されない。
3)ダイオードにおける電圧増加及び他の損失による順方向漏れ(等価回路を使用した電子モデルについて以下を参照されたい)。
‐第1の態様による光プローブシステムを提供するステップ(S1)を含む。当該方法は更に、
‐放射線源6から、光エネルギーO_P及び第1のデータD_Fを含む第1の放射線ビーム2を放射するステップ(S2)と、
‐光電子デバイス15において、第1の放射線ビーム2を電気エネルギーに変換し、第1のデータを受信するステップ(S3)と、
‐光電子デバイス15から光検出器5に向けて第2の放射線ビーム3を放射するステップ(S4)とを含む。
Claims (15)
- 光エネルギー及び第1のデータを含む第1の放射線ビームを放射可能な放射線源と、
第2の放射線ビームを検出する光検出器と、
光プローブの近位端において、前記光検出器及び前記放射線源に光学的に接続され、遠位端を前記近位端に接続可能な光導波路を有し、前記光プローブの前記遠位端に光変換器回路を有する、前記光プローブと、
を含み、
前記光変換器回路は、
前記光プローブの前記遠位端におけるモニタリング及び/又は取扱いのためのアプリケーションデバイスであって、前記アプリケーションデバイスの機能を示す第2のデータを生成する、前記アプリケーションデバイスと、
前記第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、前記アプリケーションデバイスの前記機能に関連する前記第1のデータを受信する、光電子デバイスと、
を含み、
前記光電子デバイスは更に、前記第2のデータを含む前記第2の放射線ビームを前記光検出器に向けて放射し、
前記光電子デバイスは更に、前記第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、前記第1のデータを受信し、前記第2の放射線ビームを前記光検出器に向けて放射し、前記放射は、入力される前記第1の放射線ビームによって引き起こされ、
前記光変換器回路は、前記第1の放射線ビーム内の前記電気エネルギーによって給電可能である、光プローブシステム。 - 前記光導波路は、前記第1の放射線ビームを、前記近位端から前記遠位端に案内し、更に、前記第2の放射線ビームを、前記遠位端から前記近位端に案内し、前記第1の放射線ビーム及び第2の放射線ビームは、前記光導波路内を、同じ光路又は並列の光路に沿って案内される、請求項1に記載のシステム。
- 前記光導波路は、光ファイバを含み、前記光ファイバは、前記第1の放射線ビーム及び前記第2の放射線ビームの前記光路の少なくとも一部を含む、請求項2に記載のシステム。
- 制御ユニットを更に含み、前記制御ユニットは、前記放射線源に動作可能に接続され、前記光エネルギーを制御し、かつ、前記第1のデータを前記放射線源に供給し、前記制御ユニットは更に、前記光検出器に動作可能に接続され、前記第2のデータを前記光検出器から受信する、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御ユニットは、少なくとも部分的に前記第2のデータに基づいて、前記光エネルギー及び/又は前記第1のデータを制御する制御ループを動作させる、請求項4に記載のシステム。
- 前記第2の放射線ビームは、前記光電子デバイスにかかる電気負荷に依存する、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御ループは、前記光電子デバイスにかかる前記電気負荷を最適化する、請求項4及び6に記載のシステム。
- 前記光電子デバイスは、光起電変換器を含み、好適には、前記光電子デバイスは、固体レーザ又は発光ダイオードを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記光電子デバイスは、直接バンドギャップデバイス、好適には、単接合デバイスであり、
1)前記第1の放射線ビームの前記電気エネルギーへの変換及び前記第1のデータの受信と、
2)前記第2の放射線ビームの前記光検出器に向けての、入力される前記第1の放射線ビームによって引き起こされる放射とが、
前記単接合において行われる、請求項1又は8に記載のシステム。 - 前記光電子デバイスは、光誘起エレクトロルミネッセンスを行うことが可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記光変換器回路は、前記光電子デバイスからの前記電気エネルギーだけによって給電可能である、請求項1に記載のシステム。
- 前記光変換器回路は、任意の電圧アップコンバージョンなしで前記光電子デバイスからの前記電気エネルギーによって直接給電可能である、請求項1又は11に記載のシステム。
- 前記アプリケーションデバイスは、
温度センサ、
圧力センサ、
化学センサ、
超音波トランスデューサ(CMUT)、
カメラ、
イオン化放射線(アルファ、ベータ及び/又はガンマ)用のセンサ、
例えば心電図を測定する電界センサ、及び/又は、
電気刺激装置若しくは増感装置のうちの何れか1つを含む、請求項1に記載のシステム。 - 光プローブの近位端において、関連の光検出器及び関連の放射線源に光学的に接続され、遠位端を前記近位端に接続可能な光導波路を有し、前記光プローブの前記遠位端に光変換器回路を有する、前記光プローブであって、
前記光変換器回路は、
前記光プローブの前記遠位端におけるモニタリング及び/又は取扱いのためのアプリケーションデバイスであって、前記アプリケーションデバイスの機能を示す第2のデータを生成する、前記アプリケーションデバイスと、
前記第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、前記アプリケーションデバイスの前記機能に関連する前記第1のデータを受信する、光電子デバイスと、
を含み、
前記光電子デバイスは更に、前記第2のデータを含む第2の放射線ビームを関連の前記光検出器に向けて放射し、
前記光電子デバイスは更に、前記第1の放射線ビームを受信すると、
前記第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、前記第1のデータを受信し、
前記第2の放射線ビームを関連の前記光検出器に向けて放射する機能を有し、
前記放射は、入力される前記第1の放射線ビームによって引き起こされ、
前記光変換器回路は、前記第1の放射線ビーム内の前記電気エネルギーによって給電可能である、光プローブ。 - 光プローブに電気エネルギーを供給し、前記光プローブからのデータを送信及び受信する方法であって、
請求項1乃至13の何れか一項による光プローブシステムを提供するステップを含み、
前記方法は更に、
前記放射線源から、光エネルギー及び第1のデータを含む第1の放射線ビームを放射するステップと、
前記光電子デバイスにおいて、前記第1の放射線ビームを電気エネルギーに変換し、前記第1のデータを受信するステップと、
前記光電子デバイスから前記光検出器に向けて第2の放射線ビームを放射すステップと、
を含む、方法。
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