JP2016524992A - Octプローブ用のハウジング、octプローブアセンブリ、およびそのようなアセンブリを製造する方法 - Google Patents

Octプローブ用のハウジング、octプローブアセンブリ、およびそのようなアセンブリを製造する方法 Download PDF

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Abstract

一部の実施形態によれば、OCT用のハウジングは、(a)5mm未満(例えば2mm未満、一部の実施形態では1.5mm以下)の内径、第1の端部、第2の端部を有する管状体と、(b)第1の端部よりも第2の端部に近い位置であって第2の端部からずれた位置において管状体に形成された窓であって、管状体の一部によって囲まれており、幅wを有する窓とを備える。一部の実施形態によれば、0.05mm<w<8mmである。

Description

関連出願との相互参照
本願は、合衆国法典第35巻第119条に基づき、2013年7月17日に出願された米国仮特許出願第61/847,288号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
本開示は、広くは、OCTプローブに関し、より具体的には、OCTプローブアセンブリおよびOCT光プローブ要素用のハウジングに関する。
本明細書に引用されるどの参照文献も、従来技術を構成するものであると認めるものではない。出願人は、引用されるどの文献についても、その正確さおよび適切性を問う権利を明示的に保有する。
本開示の一実施形態は、OCTプローブ用のハウジングに関する。このハウジングは、(a)5mm未満の内径(例えば2mm以下、一部の実施形態では1.5mm以下)、第1の端部、第2の端部を有する管状体と、(b)第1の端部よりも第2の端部に近い位置であって第2の端部からずれた位置において管状体に形成された窓であって、管状体の一部によって囲まれており、幅wを有する窓とを備える。
一部の実施形態によれば、0.05mm<w<8mmである(例えば、0.05mm<w<5mm、0.1mm<w<3mm、0.5mm<w<2.5mm、または0.5mm<w<2mm)。一部の実施形態によれば、管状体は、5μm以下のRMS表面粗さを有する少なくとも1つの表面を含む。一部の実施形態によれば、管状体は、0.3以下の摩擦係数を有する少なくとも1つの表面を有する。
一部の実施形態によれば、OCTプローブアセンブリは、
(i)微小光学要素であって、(a)第1の端部と、第2の端部と、中心軸とを有する光透過性のロッドと、(b)第2の端部に位置し、中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)第2の端部に隣接した屈折面と、を含む微小光学要素と、
(ii)微小光学要素を囲むハウジングであって、a)管状体と、b)管状体に形成された窓とを含み、窓は、窓に最も近い管状体の端部から少なくとも0.2mm離間して位置し、窓は管状体の一部によって囲まれており、上記の屈折面の上方に位置する、ハウジングと、
を備える。
例えば、窓は、窓に最も近い管状体の端部から0.5mm、少なくとも1mm、少なくとも1.5mm、または少なくとも2mm離間して位置し得る。
本開示の更なる実施形態はOCTプローブアセンブリに関し、このOCTプローブアセンブリは、
(i)一体の微小光学要素であって、(a)第1の端部と、第2の端部と、中心軸とを有する光透過性のロッドと、(b)第2の端部に位置し、中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)ロッド上に位置し、ロッドに一体化された隆起したレンズ要素であって、レンズ要素は第2の端部および反射面に隣接しており、100μm<r1<5000μmである少なくとも1つの曲率半径r1を有する湾曲した屈折面と、100μm<t<3000μmである厚さtとを有するレンズ要素と、を含む一体の微小光学要素、および
(ii)微小光学要素を囲むハウジングであって、(a)第1の端部と、ロッドの第2の端部に隣接した第2の端部とを有する管状体と、(b)管状体の第2の端部に近接して管状体に形成された窓であって、窓は管状体の一部によって囲まれており、レンズ要素の上方に位置し、50μm<w<5000μm(例えば、50μm<w<2000μm)である幅wを有する窓と、を含むハウジング
を備える。
一部の実施形態によれば、OCTプローブアセンブリを製造する方法は、少なくとも、
(i)(少なくともレンズ要素および光透過性のロッドを含む)一体の微小光学要素と、ファイバ取付部と、ファイバ取付部上またはファイバ取付部内に位置し、微小光学要素に光学的に接続されたファイバとを提供する工程と、
(ii)内部にボア穴を有すると共に窓が形成された管状体を有するハウジングを提供する工程と、
(iii)微小光学要素およびファイバが、管状体の開口部の1つに入って、ボア穴の少なくとも一部に通されるように、一体の微小光学要素およびファイバをハウジングに挿入する工程と、
(iii)窓を通してボア穴の中に接着材を適用する工程と、
(iv)微小光学要素をボア穴に滑り込ませる工程であって、(a)微小光学要素の動きによって接着材が光学要素とボア穴の表面との間に広がり、これにより、微小光学要素の表面の少なくとも一部とボア穴の表面との間に位置する隙間が接着材で少なくとも埋められるように、且つ、(b)レンズ要素が窓内に配置されるように、滑り込ませる工程と、
を含む。
一部の実施形態によれば、上記方法は、管状体の第2の開口部を密閉するまたは塞ぐ(例えば、接着剤で塞ぐ、または管状体の第2の開口部を覆うように栓を取り付ける)工程を含む。
本開示の更なる実施形態は、OCTプローブアセンブリを製造する方法に関し、この方法は、
(i)一体の微小光学要素であって、(a)第1の端部と、第2の端部と、中心軸とを有する光透過性のロッドと、(b)第2の端部に位置し、中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)ロッド上に位置し、ロッドに一体化された隆起したレンズ要素であって、レンズ要素は第2の端部および反射面に隣接しており、湾曲した屈折面を有するレンズ要素と、(d)ロッドに隣接し、ロッドに一体に形成されたファイバ取付部と、を含む一体の微小光学要素を提供する工程と、
(ii)一体の微小光学要素を、ボア穴を有する管状体と、管状体に形成され管状体の一部によって囲まれた窓とを有するハウジングに挿入する工程であって、微小光学要素が管状体の入口(即ち、第1の)開口部を通って入って、少なくとも反射面およびレンズ要素が管状体の第2の開口部から出るようにボア穴に通されるように、挿入する工程と、
(iii)窓を通してボア穴の中に接着材を適用する工程と、
(iv)微小光学要素を、第2の開口部を通って第1の開口部に向かって戻るよう滑らせる工程であって、(i)微小光学要素の動きによって、光学要素とボア穴の表面との間に接着剤が広がり、これにより、微小光学要素の少なくとも1つの表面の少なくとも一部とボア穴の表面との間の隙間が少なくとも埋められるように、滑らせる工程と、
(v)レンズ要素を窓内に配置する工程と、
(vi)管状体の第2の開口部を密閉するまたは閉じる工程と、
を有する。
更なる特徴および長所は以下の詳細な説明で述べられ、部分的には、その説明から当業者に自明であり、或いは、明細書、特許請求の範囲および添付の図面に記載されているように実施形態を実施することによって当業者に認識される。
なお上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に例示目的のものであり、特許請求の範囲の性質および特性を理解するための概観や骨組みの提供を意図するものであることを理解されたい。
添付の図面は、更なる理解を提供するものであり、本明細書に組み込まれてその一部を構成するものである。これらの図面は1以上の実施形態を示しており、本明細書と共に様々な実施形態の原理および作用を説明するものである。
インフレータブルバルーンおよび内腔内に位置するOCTプローブアセンブリを含むOCTプローブのハウジングと、トルクチューブとを示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの一実施形態を示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの一実施形態を示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの一実施形態を示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの別の実施形態を示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの別の実施形態を示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの別の実施形態を示した図 OCTプローブアセンブリの一実施形態を示した図 OCTプローブアセンブリの一実施形態を示した図 OCTプローブアセンブリの別の実施形態を示した図 OCTプローブアセンブリの別の実施形態を示した図 正の屈折力を有する例示的な屈折レンズを含むOCTプローブ要素の実施形態を模式的に示した図 例示的なレンズを含むOCTプローブ要素の別の実施形態を模式的に示した図 OCTプローブ要素用のハウジングの一実施形態に取り付けられた例示的なステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブを示した図
光コヒーレンストモグラフィー(OCT)では、OCTプローブアセンブリ10内に位置する小さい光プローブ要素20(本明細書では小型光センサ、または微小光学要素20とも称する)を含むOCTプローブ5を用いた医療用スキャンを生体内で行うことによって、生体組織に関するイメージング情報を取得することができる。この小さい光プローブ要素20は、光ファイバ21によって組織上に提供される光を撮像し、組織によって散乱されて戻ってきた光を集める。例えば、インフレータブルバルーン8と、光ファイバ21に接続された小さい光プローブ要素20を含むOCTプローブアセンブリ10とを含むOCTプローブ5が、例えば血管または胃腸管を通して体内に挿入されて、例えば血管等の組織、または腸管の組織の内面の画像が取得される。
より具体的には、OCTプローブアセンブリ10は、組織の表面下の3D情報を取得するために、体内を移動する。(それぞれ異なる深さの)組織から散乱されて戻ってきた光は、干渉法の技術を用いてモニタリングされ、組織の3Dスキャンを生じる。3Dスキャンは、光プローブ要素20およびそのハウジング45を、制御された方法で高速(例えば1000rpmを超え、好ましくは3000rpm〜12000rpmの範囲内)で回転させることによって、達成される。この回転は、例えば、光プローブ要素20および/もしくは光ファイバ21に取り付けられた、またはハウジング45に取り付けられた、例えば、ステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ等の回転/平行移動装置30を用いることによって達成される。そして、例えばステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ30等の回転/平行移動装置30と、光プローブ要素20およびそのハウジング45を含むOCTプローブアセンブリ10とは、内腔48と称される(例えば、ポリマーでできている)透明な管にぴったりと嵌るよう通される。OCT装置の動作中、OCTプローブアセンブリ10およびステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ30は内腔48内で回転し、この内腔48が、回転するプローブアセンブリ10との接触から組織を保護する。トルクチューブの一部と、インフレータブルバルーン8内に位置するOCTプローブアセンブリ10とを含むOCTプローブ5の概略図が、例えば、図1に示されている。
以下の例によって、様々な実施形態が更に明確になる。
図2A〜図3Cを参照すると、光プローブ要素20用のハウジング45は、第1の端部45A、第2の端部45A、内面45A’、および外面45A”を有する管状体45Aを含む。管状体45Aには、窓(即ち窓状の開口部)45Bが形成されており、窓45Bは管状体45Aの一部によって完全に囲まれている。ハウジング45の窓45Bは、管状体の第2の端部45Aからずれている、またはオフセットされており、好ましくは少なくとも0.2mm、好ましくは少なくとも0.5mm(例えば少なくとも1mm)の距離dだけ、ずれている、またはオフセットされている。典型的には0.3mm<d<2mmである。一部の実施形態ではd>2mmである。即ち、窓45Bの縁部は、管状体45Aの第2の端部45Aまでは延びていない。窓45Bは幅wを有し、例えば、0.05mm<w<10mm、好ましくは0.05mm<w<2.5mm(例えば、0.5mm〜2mm)である。窓45Bは、微小光学要素20によって組織上に集光される光線の出射窓として用いられる。
窓45Bは、OCTプローブ要素20からの光を、OCTプローブ要素20の光軸に対して(即ち、ファイバコアの光軸に対して)好ましくは70度〜90度の角度で、観察中の組織へと伝達すると共に、散乱された光がOCTプローブ要素20に戻るのを可能にする。図2A〜図3Cに示されている実施形態では、窓45Bは、管状のハウジング45に設けられた穿孔である。図2A、図2B、図3Aおよび図3Cに示されている例示的な実施形態における寸法の単位はミリメートルである。
管状体45Aは、管状体45A中に接着剤を供給するのを可能にするための開口部または穴45Gも含み得る。図3A〜図3Cに示されている実施形態は、管状体45Aの端部45Aを密閉するエンドキャップ45Cも用いている。
管状体45Aの外面45A”は、平滑であり且つ比較的滑りやすいのが好ましい。平滑な管状体45Aでは、管状体45Aが内部を滑る内腔48または他の管との摩擦が低くなる。管状体45Aは、数マイクロメートルのRMS表面粗さ、より好ましくはサブマイクロメートルの範囲のRMS表面粗さで特徴づけられる平滑な表面45A’を有するボア穴を有するのが好ましい。管状体45Aは(例えば、その最も外側の表面45A”に)、0.3以下の摩擦係数、より好ましくは0.2以下の摩擦係数を有する少なくとも1つの低摩擦コーティング50を有するのが好ましい。
一部の実施形態では、管状体45Aはステンレス鋼であり、ボア穴を有し、ボア穴の表面45A’は必要な平滑度まで研磨(例えば、電解研磨)されている。一部の実施形態では、管状体45Aは、不純物およびバリ(あれば)を除去するために熱処理される。上述のように、一部の実施形態では、ボア穴の表面45A’は、必要な平滑度を設けるためのコーティング50を含み得る。一部の実施形態によれば、管状体45Aの外面45A”は、必要な平滑度を設けるためのコーティング50を有する。例えば、管状体45Aの最も外側の層は、0.3未満、好ましくは0.2未満の摩擦係数を有し得る。そのようなコーティング50の材料の選択肢の幾つかの例としては、PVC、ハイトレル(登録商標)、ナイロン、液晶ポリマーコーティング、テフロン(登録商標)、低摩擦(典型的には、例えばヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン等のフルオロアルキルシラン、およびダウ・コーニング社(Dow Corning)のフルオロエーテルシランであるDC2634、DC2604)が挙げられる。シラン表面処理および他のシリコーンコーティングは、表面に薄膜コーティングとして、または必要に応じて単分子層〜数百ナノメートル台の厚さの、もしくはより厚い(マイクロメートルの範囲)表面処理として適用できる。コーティング50を用いることには幾つかの長所がある。例えば、コーティング50は、他のOCTプローブ要素との摩擦力を最小限にするため、およびより良好な性能を提供するために、(好ましくは鋼の)ハウジング45等の構造的構成要素に適用できる。パッケージ上の理由および機械的構造的な理由により、OCTプローブ要素20を収容するためには金属(例えば、鋼)のハウジング45を用いるのが好ましい。例えば、管状体45Aの低摩擦外側層またはコーティング50は、表面45A”にテフロンまたはフルオロシランポリマーのマイクロメートル台/サブマイクロメートル台のコーティングを施すことによって得ることができる。低摩擦コーティング50は、UVコーティング材料にテフロン等のマイクロメートル台のサイズのビーズを充填することによっても得ることができる。なお、低摩擦コーティング50は、トルクチューブまたは他の動力伝達/回転要素30にも適用できる。
コーティング50の例
典型的なテフロンAFコーティング溶液の調製:テフロンAF(デュポン社(DuPont)、フルオロエーテル溶媒中1%、FC40)を、接着バインダーの溶液(HFE7200中に1重量%)と組み合わせて、ポリマー質量で合計が1重量%の溶液を生成する。この溶液を、使用前に粗い濾紙で濾過する。
例示的なコーティングおよび硬化条件:ハウジング45を、使用前に、表面の有機汚染物質を除去するために、エタノールに浸したキムワイプ(登録商標)で拭くことによって清浄にし、完全に乾燥させる。コーティング溶液中に浸漬させることによって、または他の適切な塗布方法(接触転写、スプレーコーティング等)によって、金属の管状体45Aにコーティングを施す。コーティングされた部分をオーブン中で、100度〜165度まで5度/分で昇温し、165℃で15分間保持して、硬化させる。次に、温度を5度/分で280℃まで昇温し、コーティングされた部分を280℃で60分間保持する。
例示的なシランコーティングおよび硬化条件:ヘプタデカフルオロテトラヒドロドデシルトリクロロシラン(ゲレスト社(Gelest)、米国ペンシルベニア州モリスビルに所在)の0.5%溶液を、このペルフルオロシランを含水ヘプタンと組み合わせることによって調製する。この実施形態では、金属(例えば、鋼)の管状体45Aを、使用前にエタノールに浸したキムワイプ拭くことによって清浄にし、完全に乾燥させる。管状体45Aをコーティング溶液中に浸漬させ、1分間放置して、取り出したら、ヘプタンですすぎ、次にエタノールですすぐ。
接着バインダーの調製および詳細は、例えば、米国特許出願公開第2012/0189843号明細書に記載されている。
図1、図4A、図4B、図5A、および図5Bを参照すると、少なくとも一つの実施形態によれば、OCTプローブアセンブリ10は、
(i)一体の微小光学要素20であって、(a)第1の端部25A’、第2の端部25A”、および中心軸25CAを有する光透過性のロッド25Aと、(b)第2の端部に位置し、中心軸25CAに対して傾斜した傾斜面25Bであって、好ましくはTIR(内部全反射)面である傾斜面25Bと、(c)ロッド25A上に位置し、ロッド25Aと一体化されたレンズ要素25Cであって、レンズ要素25Cは第2の端部および25Bに隣接しており、湾曲した屈折面25C’を有するレンズ要素25Cと(一部の実施形態では、屈折面25C’は少なくとも1つの曲率半径r1を有し、ここで100μm≦r1≦5000μm(一部の実施形態では、300μm≦r1≦1000μm)であり、レンズ要素25Cは厚さtを有し、ここで、好ましくは100μm≦t<3000μm(例えば、tは100μm、200μmm、300μm、500μm、750μm、1000μm、2000μm、またはそれらの間であり得る)、を有する一体の微小光学要素20、および、
(ii)微小光学要素20を囲むハウジング45であって、(a)入口開口部45Dを有する管状体45A(例えば、図2A〜図3Cを参照)と、管状体45Aに形成され、管状体の一部によって完全に囲まれた窓45Bであって(即ち、管状体の開口部が管状体の材料によって囲まれており、これは覆われていない穴またはスロットとして形成されてもよく、または例えばガラスもしくはプラスチック等の透明な材料で覆われていてもよい)、レンズ要素25Cの上方に位置する窓45Bと(少なくとも、少なくとも一部の実施形態では、窓は幅wを有し、ここで、0.5mm<w<8mm(例えば0.05mm<w<2.5mm、0.1mm<w<2mm、または0.2mm<w<2mmであり、好ましくは1.7r1≦w≦2.2r1(例えば50μm<w<2000μm)である)、(b)窓45Bに近接した位置にある、管状体45Aの端部45Aに対するシーリング材または栓と、を有するハウジング45、
を含む。
一部の実施形態では、第2の端部45Aは、例えば、図3A〜図3Cに示されるように、丸みのついたキャップ(または栓)45Cによって覆われている。内腔の円筒形状によって生じる非点収差を補償するために、レンズ面25C’はトロイダルであるのが好ましく、即ち、レンズ面25C’は、2つの異なる曲率半径r1、r2を有するのが好ましい(ここで、r1はr2と等しくない)。好ましくは、100μm≦r1≦5000μmであり、且つ100μm≦r2≦5000μmである(一部の実施形態では、300μm≦r1≦1000μm、300μm≦r2≦1000μmである)。
上述のように、これらの実施形態では、微小光学要素20は一体の要素、即ち単一の要素であるのが好ましい。例えば、ロッド25A、傾斜面25B、およびレンズ要素25Cを含む微小光学要素20は、光学的に透明な同一材料でできている。微小光学要素20は、例えば、ガラスまたはプラスチックの一体の構成要素としてモールド形成されてもよく、または、同じガラス体から加工されてもよい。
一部の実施形態によれば、OCTプローブアセンブリ10は、ファイバ取付部27と、ファイバ取付部27によって支持された光ファイバ21とを更に含む。ファイバ21は、例えば、米国ニューヨーク州コーニングに所在するコーニング社(Corning Incorporated)から入手可能なSMF−28e(商標)等のシングルモードファイバであり得る。取付部27はロッド25Aに隣接しており、光ファイバ21はロッド25Aに光学的に接続されており、ハウジング45はファイバ取付部27を囲んでおり、光ファイバ21の少なくとも一部がその中に支持されている。ファイバ21はロッド25Aと物理的に接触していてもよく、または、小さい空隙によって離間されていてもよい。ファイバ21とロッド25Aとの間の空間には屈折率整合材が存在していてもよい。一部の実施形態によれば、管状体45Aとファイバ取付部27との間には光学接着剤49が位置し、管状体の内面45A’(即ち、ボア穴の表面)と微小光学要素20との間の領域を実際上密閉している。
例えば、一部の実施形態によれば、OCTプローブアセンブリ10は、
(i)一体の微小光学要素20であって、(a)第1の端部25A’、第2の端部25A”、および中心軸25ACAを有する光透過性のロッド25Aと、(b)第2の端部に位置し、中心軸25ACAに対して傾斜した傾斜面25Bであって、反射面(例えばTIR(内部全反射)面または反射コーティングが施された面)である傾斜面25Bと、(c)ロッド25A上に位置し、ロッド25Aと一体化されたレンズ要素25Cであって、レンズ要素25Cは第2の端部および傾斜面25Bに隣接しており、好ましくは湾曲した屈折面25C’を有する隆起したレンズ要素25Cと(例えば、少なくとも1つの曲率半径r1(100μm≦r1≦5000μm)と厚さt(100μm≦t≦3000μm)とを有する(例えば、250μm≦w≦650μm))、(d)ロッド25Aに隣接し、ロッド25Aと一体に形成されたファイバ取付部27と、を含む一体の微小光学要素20、および
(ii)微小光学要素20を囲むハウジング45(例えば、図4および図5を参照)であって、(a)第1の端部45A、第2の端部45A、内面45A’、および外面45A”を有する管状体45A(例えば、図4および図5を参照)と、(b)管状体45Aに形成され、管状体45Aの一部によって囲まれた窓45Bであって、窓45Bはレンズ要素25Cの上方に位置し、幅wを有する窓45Bと(例えば、0.05mm≦w≦10mm(例えば、0.05mm〜5mm、0.1mm〜2.5mm、0.2mm〜2.5mm、または0.2mm〜2mm)、(c)液体または望ましくない粒子が管状体45Aの端部45Aの開口部45Eを通って入って反射面25Bに接触し得ないように、管状体45Aの一端を密閉する栓45Cと、を有するハウジング45、
を含む。
レンズ要素25Cの実施形態の幾つかの例が、図6Aおよび図6Bに示されている。図6Aおよび図6Bの実施形態では、レンズ要素25Cは光プローブ要素20と一体になっている。即ち、これらの実施形態では、レンズ要素25Cは光プローブ要素20の残りの部分と同じ材料でできており、それらは互いに接合された2つの異なる要素としては作られない。
上述のように、ファイバ取付部27は、微小光学要素20と一体に作られ得る。ファイバ取付部27は、ファイバ21を支持するためのV字形の溝またはボア穴を有し得る。従って、この実施形態では、微小光学要素20(レンズ20A、ロッド20A、傾斜面20Cを含む)とファイバ取付部27とは同じ材料でできている。これは、例えば、ガラスまたはプラスチックの単一の一体要素としてモールド形成され得るか、または、別様で、光学的に透明な同一材料から作られ得る(例、ダイヤモンド旋盤加工されたガラス)。少なくとも一部の実施形態では、傾斜面25Bは、例えばTIR(内部全反射)面等の反射面である。なお、ハウジング45が端部45Aに栓またはシーリング材を含まない場合には、汚染物質がTIR表面に接触して、接触領域における光の反射が妨げられる可能性がある。
一部の実施形態では、OCTプローブアセンブリ10を製造する方法は、少なくとも、
(i)光ファイバ21に接続された一体の微小光学要素20(レンズ要素および光透過性のロッドを含む)であって、好ましくは(微小光学要素20に一体化された)ファイバ取付部27も含み、ファイバ21がファイバ取付部27上に位置する、一体の微小光学要素20を提供する工程と、
(ii)内部にボア穴を有すると共に窓45Bが形成された管状体45Aを有する、ハウジング45(例えば、図4および図5を参照)を提供する工程と、
(iii)微小光学要素20およびファイバ21が、管状体45Aの開口部45D、45Eの一方に入って、ボア穴の少なくとも一部に通されるように、一体の微小光学要素20およびファイバ21をハウジング45に挿入する工程と、
(iii)窓45Bを通してボア穴の中に接着材49を適用する工程と、
(iv)微小光学要素20をボア穴の中に滑り込ませる工程であって、(a)微小光学要素20の動きによって接着材が光学要素20とボア穴の表面との間に広がり、これによって微小光学要素20の表面の少なくとも一部とボア穴の表面45A’との間に位置する隙間が接着材49で少なくとも埋められるように、且つ、(b)レンズ要素が窓45B内に配置されるように、微小光学要素20をボア穴の中に滑り込ませる工程と、
(v)好ましくは行われる工程であって、管状体の第2の開口部45Eを密閉するまたは塞ぐ(例えば、接着剤で栓45Cを形成する、または管状体45Aの第2の開口部45Eを覆うように第2の端部45Aに栓45Cを取り付ける)工程と、
を含む。
一部の実施形態では、ファイバ取付部は別個に作られてから、レンズ要素、光透過性のロッド、および傾斜面(例えばTIR表面)を含む一体の微小光学要素20に取り付けられてもよいが、本明細書で説明する実施形態の少なくとも一部によれば、一体の微小光学要素20は、微小光学要素20と一体に作られたファイバ取付部27も含むのが好ましい。これらの実施形態では、ファイバ取付部27は、微小光学要素20の残りの部分と同じ光学的に透明な材料でできている。例えば、レンズ要素、光透過性のロッド、傾斜面、およびファイバ取付部27を含む一体の微小光学要素20は、同じプラスチックまたはガラスから、単一のユニットとしてモールド形成され得る。或いは、例えば、ガラスまたはプラスチックから微細加工され得る。例えば、ファイバ取付部27を含む一体の微小光学要素20は、同じガラス体からダイヤモンド旋盤加工され得る。
一部の実施形態によれば、穴45G(接着剤用の穴)を通して追加の接着剤が供給される。穴45Gは管状体45Aに設けられており、一実施形態が図3A〜図3Cに示されている。
一部の実施形態では、OCTプローブアセンブリ10を製造する方法は、少なくとも、
(i)一体化されたファイバ取付部27を有する一体の微小光学要素20(レンズ要素および光透過性のロッドを含む)を提供する工程と、
(ii)内部にボア穴を有すると共に窓45Bが形成された管状体45Aを有するハウジング45(例えば、図4および図5を参照)を提供する工程と、
(iii)微小光学要素20が管状体45Aの入口開口部45Dに入って、ボア穴に通され、レンズ要素が管状体45Aの第2の開口部45Eから出るように、一体の微小光学要素20をハウジング45に挿入する工程と、
(iii)窓45Bを通してボア穴の中に接着材49を適用する工程と、
(iv)微小光学要素20の動きによって接着材が光学要素20とボア穴の表面との間に広がり、これによって微小光学要素20の表面の少なくとも一部とボア穴の表面45A’との間に位置する隙間が接着材49で少なくとも埋められるように、レンズ要素が窓45B内に配置されるまで、微小光学要素20を、第2の開口部45Eを通って入口開口部45Dに向かって戻るよう滑らせる工程と、
(v)好ましくは行われる工程であって、管状体の第2の開口部45Eを密閉するまたは塞ぐ(例えば、接着剤で栓45Cを形成する、または管状体45Aの第2の開口部45Eを覆うように第2の端部45Aに栓45Cを取り付ける)工程と、
を含む。
一部の実施形態では、OCTプローブアセンブリ10を製造する方法は、少なくとも、
(i)一体化されたファイバ取付部27を有する一体の微小光学要素20(レンズ要素および光透過性のロッドを含む)を提供する工程と、
(ii)内部にボア穴を有すると共に窓45Bが形成された管状体45Aを有するハウジング45(例えば、図4および図5を参照)を提供する工程と、
(iii)微小光学要素20が管状体45Aの開口部45Eに入って、ボア穴に通されるように、一体の微小光学要素20をハウジング45に挿入する工程と、
(iii)窓45Bを通してボア穴の中に接着材49を適用する工程と、
(iv)微小光学要素20の動きによって接着材が光学要素20とボア穴の表面との間に広がり、これによって微小光学要素20の表面の少なくとも一部とボア穴の表面45A’との間に位置する隙間が接着材49で少なくとも埋められるように、且つ、レンズ要素25Cが窓45B内(即ち、内側)に配置されるように、微小光学要素20をボア穴の内部に滑り込ませる工程と、
(v)好ましくは行われる工程であって、管状体の第2の開口部45Eを密閉するまたは塞ぐ(例えば、接着剤で栓45Cを形成する、または管状体45Aの第2の開口部45Eを覆うように第2の端部45Aに栓45Cを取り付ける)工程と、
を含む。
少なくとも一つの実施形態において、OCTプローブアセンブリ10を製造する方法は、少なくとも、
(i)一体の微小光学要素20を提供する工程であって、(a)第1の端部25A’、第2の端部25A”、および中心軸25ACAを有する光透過性のロッド25Aと、(b)第2の端部に位置し、中心軸に対して傾斜した反射面25Bと、(c)ロッド25A上に位置し、ロッド25Aに一体化された隆起したレンズ要素25Cであって、レンズ要素25Cは第2の端部45Aおよび反射面25Bに隣接しており、湾曲した屈折面25C’を有する隆起したレンズ要素25Cと、(d)ロッド25Aに隣接し、且つロッド25Aに一体に形成されたファイバ取付部27と、を含む一体の微小光学要素20を提供する工程と、
(ii)内部にボア穴を有すると共に窓45Bが形成された管状体45Aを有するハウジング45(例えば、図4および図5を参照)を提供する工程と、
(iii)微小光学要素20が管状体45の入口開口部45Dに入って、ボア穴に通され、少なくとも反射面25B、レンズ要素25C、およびロッド25Aが管状体45Aの第2の開口部45Eから出るように、一体の微小光学要素20をハウジング45に挿入する工程と、
(iv)窓45Bを通してボア穴の中に接着材49を適用する工程と、
(v)微小光学要素20の動きによって接着材が光学要素20とボア穴の表面との間に広がり、これによって微小光学要素20の表面の少なくとも一部とボア穴の表面45A’との間に位置する隙間が接着材49で少なくとも埋められるように、微小光学要素20を、第2の開口部45Eを通って入口開口部45Dに向かって戻るよう滑らせる工程と、
(v)レンズ要素25Cを窓45Bの内側に配置する工程と、
(vi)管状体45Aの第2の開口部45Eを密閉する(例えば、管状体の端部45Aに、接着剤49で栓45Cを形成する)工程と、
を含む。
栓45Cは、液体または望ましくない粒子が管状体45Aの端部45Aの開口部45Eを通って反射面25Bに接触し得ないように、管状体45Aの一端を密閉する。
例えば、一部の実施形態によれば、組み立て中に、ファイバ21および光プローブ要素20は、(一部の実施形態では、鋼でできている)管状体45Aに挿入され、UV硬化性および/または熱硬化性接着剤を適用することによって適切な位置に固定される。組み立てプロセスのこの工程では、管状体45Aの両端部45A、45Aはまだ開いているため、OCTプローブ10の組み立て中に、管状体45Aにファイバ21/光プローブ要素20を予め組み込むことができる。(ファイバ21が取り付けられたまたは接続された)光プローブ要素20は、管状体45A内を端部45Aに向かって、注意深く引き戻される。即ち、ファイバは、プローブ要素20の一体の部分であるファイバ取付部に取り付けられ、開口部45Dまたは45Eを通して管状体45Aに挿入される。ファイバに近接したプローブ要素20の端部が窓45Bと位置合わせされると、管状体45Aの窓45Bを通してプローブ要素20のファイバ取付部27またはファイバ取付部部分にUV/熱硬化性接着剤49が適用される。光プローブ要素20が端部45Aに向かって引っ張られるにつれて、より多くの接着剤が適用される。より具体的には、接着剤49は高い粘度を有し(23℃にて100RPMで1250(cPs)を超え、2500(cPs)未満であるのが好ましい)、これにより、接着剤が管状体45Aの一端部から他端部に至る隙間に流れ込む機会が最小限になる。好ましくは、接着剤の粘度は、23℃にて100RPMで1300(cPs)を超え2000(cPs)未満である。一部の実施形態では、接着剤49は、23℃にて100RPMで1400(cPs)を超える粘度を有し、一部の実施形態では、23℃にて100RPMで1500(cPs)を超える粘度を有する。例えば、米国マサチューセッツ州ニューベッドフォードに所在するファイバー・オプティック・センター社(Fiber Optic Center, Inc)から入手可能なEPO−TEK(商標)OG198−55等の、23℃にて100RPMで1765(cPs)の粘度を有するUV硬化性エポキシ。接着剤の高さが管状体45Aの外径とほぼ同じ高さになるように、十分な接着剤が適用される。即ち、接着剤の高い粘度またはチキソトロピー性により、接着剤が流れることが抑制される。例えば、接着剤49を積み重ねて、プローブ要素の上部と管状体の内面との間の領域を埋める。次に、ファイバ21/光プローブ要素20のサブアセンブリは、ゆっくりと管状体45Aに引き込まれ、これにより、プローブの長さに沿って管状体45Aの内部へと接着剤が広がる。接着剤49と管状体45Aの内径(表面45A’)とが常に接触するように、プローブ要素20が端部45Aに向かって引き込まれるにつれて、より多くの接着剤49が適用される。レンズ面25C’が窓45Bと位置合わせされるように、光プローブ要素20が最終的な位置まで引き込まれたら、適切な位置にある接着剤49をUV光で硬化させる。次に、OCTプローブアセンブリ10は熱硬化されるのが好ましく、これにより、UV光源への露出で硬化しなかった接着剤49を硬化させる。この工程の後、(例えば、図4Bに示されるように)接着剤49によって、または(例えば、図5Bに示されるように)エンドキャップ45Cを挿入することによって、TIR面に隣接した管状体45Aの開口端部が密閉される。
例えば、プローブ要素20およびそれに接続されたまたは取り付けられた光ファイバは、レンズを先にして管状体45Aに挿入され得る。或いは、ファイバをプローブ要素20に組み立て接続する前に、管状体45Aをファイバ21に予め装着しておいて、それから、ファイバをファイバ取付部27に取り付けて接着することで、ファイバがプローブ要素20の透過性ロッド25Aに光学的に接続されて、ファイバ/プローブ要素サブアセンブリを構成してもよい。管状体45Aをファイバ21に予め装着することにより、ファイバ/プローブ要素サブアセンブリを、まずファイバ/プローブ要素サブアセンブリのファイバの端部が管状体45Aに入るようにして、管状体45Aのボア穴に引き込むことが可能になり、これにより、レンズ要素25Cのレンズ面25C’の損傷の可能性が低減される。また、ファイバ/プローブ要素サブアセンブリを、端部45Aに向かって戻るように管状体45Aの内部に引き込むことによっても、接着剤49の最適な適用が可能になる。ファイバが既に適切な位置に接着されているプローブ要素20の平坦な部分(ファイバ取付部27)が上を向き、プローブ要素20の端部が管状体45Aの窓45Bの縁部と揃うまで、プローブ要素20の後端部(即ち、ファイバに最も近い端部)は管状体45Aに引き込まれて回転される。(チキソトロピー性を有する)接着剤が窓45Bを通してプローブに適用され、接着剤の高さが管状体の外径とほぼ同じ高さになるまで窓45Bに接着剤が充填される。次に、プローブが管に引き込まれるにつれて接着剤を適用し続けながら、接着剤49と管状体の内径(表面45A’)とが常に接触するように、プローブがゆっくりと管に引き込まれる。レンズ面25C’が窓45Bと位置合わせされるように、光プローブ要素20が最終的な位置まで引き込まれたら、次に、接着剤49が適切な位置で硬化される。
この工程の後、TIR面に隣接した管状体45Aの開口端部は、(例えば、図4Bに示されるように)接着剤49によって、または(例えば、図5Bに示されるように)エンドキャップ45Cを挿入することによって、密閉される。
或いは、ボア穴の内部に接着剤49を供給するために、管状体45Aの追加の開口部(または穴)45Gを用いてもよい(図3A〜図3C)。この手法は、レンズ要素が接着剤で汚れる可能性を低減し得る。図3A〜図3Cに示されている実施形態は、(前封止として作用する)エンドキャップ45Cを用いているため、管状体45Aの第2の端部45Aを更に密閉する必要はなくなり得る。この手法は、処理工程を減らすと同時に、レンズ面25C’が汚れるリスクを低くする。
一部の実施形態によれば、スキャン中に体内で微小光学要素20を回転および平行移動させるためのトルクチューブまたは他の動力伝達/回転要素30が、ファイバ取付部27および/または光ファイバ21に取り付けられる。少なくとも一部の実施形態によれば、トルクチューブまたは動力伝達/回転要素の一部が、ハウジング45のボア穴に挿入される。従って、微小光学要素20をハウジング45の内部に挿入する工程においては、窓45Bを通してボア穴の中に接着材を適用し、微小光学要素20を、第2の開口部45Eを通って第1の開口部45Dに向かって戻るように滑らせるのが好ましく、トルクチューブ(または他の動力伝達/回転要素)30を受容するボア穴の部分には接着剤を適用しない。
図6は、一部の例示的な実施形態のOCTプローブ5で用いられているOCTプローブアセンブリ10に取り付けられた、典型的なステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ30を示す。より具体的には、図6は、ステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ30およびハウジング45を示す。この実施形態では、ステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブ30は、精密に寸法制御されたマルチコイルステンレス鋼ばねを含む。光ファイバ21がトルクチューブ30に挿入され、トルクチューブ30がファイバ21を囲むようになっている。一般的に、ステンレス鋼コイルワイヤトルクチューブは、3つ以上のコイルばねを含み、そのうち少なくとも2つのコイルばねは時計回り方向または反時計回り方向に巻かれており、他の少なくとも1つのコイルばねは前者とは反対の方向に巻かれている。
光プローブ要素20、光ファイバ21、この光ファイバ21を囲むトルクチューブまたは他の動力伝達/回転要素30、および管状のハウジング45は、ぴったりと嵌る透明なポリマー管、即ち内腔48に通されて、OCTプローブ5を構成する。
例1−ハウジング45
この例示的な実施形態では、ハウジング45の管状体45Aは、適切な寸法、平滑度、および真円度を有し、例えばステンレス鋼等の適切な材料でできている長い管から切り出される。一部の例示的な実施形態については、管状体45Aの内径は約1mmであり、外径は約1.3mmであるのが好ましい。例えば、長い管は、丸く、外面が数十マイクロメートル(例えば、<50μm)またはより良好な(例えば、<10μm)表面粗さを有する比較的平滑なものであるよう選択される。必要な数の管状体45Aを提供するために、長い管は必要な長さになるよう数回切断される。切断加工は、例えば、ダイシング加工、ワイヤーソー加工、または好ましくはEDM加工(放電加工)であり得る。ダイシングまたはワイヤーソー加工の場合には、いかなる鋭い縁部も除去するよう注意しなければならない(即ち、管状体45Aのバリ取りを行う)。この処理を行わないと、これらの鋭い縁部が、内腔内で回転されるOCTプローブアセンブリが挿入されている内腔、即ちポリマー管状体48を損傷し得る。また、管状体に窓を設ける際にも、ダイシング加工またはEDM加工を用いることができる。ここでも、鋭い縁部に丸みをつけて、材料に残っているいかなるバリも除去することが好ましい。
特に明記しない限り、本明細書で述べるいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われことを必要とすると解釈されることは決して意図しない。従って、方法クレームに、その方法の工程が従う順序が実際に記載されていない場合、または、特許請求の範囲または明細書において、それらの工程が特定の順序に限定されることが別様で具体的に述べられていない場合には、特定の順序が推論されることは決して意図しない。
本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく様々な変形および変更がなされ得ることは、当業者には自明である。当業者は、本発明の趣旨および要旨を組み込んだ開示された実施形態の変形、組み合わせ、部分的な組み合わせ、および変更を想到し得るものであるから、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべてのものおよびそれらの均等物を包含するものと解釈されるべきである。

Claims (10)

  1. OCTプローブ要素用のハウジングであって、
    (a)5mm未満の内径、第1の端部、第2の端部を有する管状体と、
    (b)前記第1の端部よりも前記第2の端部に近い位置であって前記第2の端部からずれた位置において前記管状体に形成された窓であって、前記管状体の一部によって囲まれており、幅wを有する窓と、
    を備えることを特徴とするハウジング。
  2. (i)50μm<w<2500μmであり、且つ/または(ii)前記窓が前記第2の端部から少なくとも0.2mmの距離dだけずれた位置にあり、且つ/または(iii)前記管状体が、(a)5μm以下のRMS表面粗さおよび/または(b)0.3以下の摩擦係数を有する少なくとも1つの表面を含む、請求項1記載のOCTプローブ要素用のハウジング。
  3. 前記管状体の内径が2mm以下である、請求項1または2記載のOCTプローブ要素用のハウジング。
  4. (i)一体の微小光学要素であって、(a)第1の端部と、第2の端部と、中心軸とを有する光透過性のロッドと、(b)前記光透過性のロッドの前記第2の端部に位置し、前記中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)前記光透過性のロッド上に位置し、該光透過性のロッドに一体化されたレンズ要素であって、該レンズ要素は前記第2の端部ならびに前記反射面に隣接しており、100μm<r1<5000μmである少なくとも1つの曲率半径r1を有する湾曲した屈折面を有するレンズ要素と、を含む一体の微小光学要素、および
    (ii)前記微小光学要素を囲むハウジングであって、(a)前記ロッドの前記第2の端部に隣接した端部を有する管状体と、(b)前記管状体に形成され前記管状体の一部によって囲まれた窓であって、該窓は前記レンズ要素の上方に位置し、50μm<w<2500μmである幅wを有する窓と、を有するハウジング、
    を備えることを特徴とするOCTプローブアセンブリ。
  5. (a)ファイバ取付部と、
    (b)前記ロッドの前記第1の端部に隣接して位置する前記ファイバ取付部によって支持された光ファイバであって、前記ロッドの前記第1の端部に光学的に接続された出射端を有する光ファイバと、
    を更に備え、
    前記管状体が、前記ファイバ取付部と、内部に支持されている前記光ファイバの少なくとも一部とを囲んでいる、
    請求項4記載のOCTプローブアセンブリ。
  6. 前記管状体が、該管状体に設けられた開口部を含み、該開口部が、前記窓から離間されている、請求項4記載のOCTプローブアセンブリ。
  7. A)(a)前記管状体と前記ファイバ取付部との間、ならびに/もしくは(b)前記管状体と前記光ファイバとの間に位置する光学接着剤、および/または
    B)前記ロッドの前記第2の端部に隣接した前記管状体の前記端部を密閉する接着シーリング材であって、前記反射面とは接触しないシーリング材、
    を更に備える、請求項4記載のOCTプローブアセンブリ。
  8. (i)微小光学要素であって、(a)第1の端部と、第2の端部と、中心軸とを有する光透過性のロッドと、(b)前記第2の端部に位置し、前記中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)前記第2の端部に隣接した屈折面と、を含む微小光学要素、および
    (ii)前記微小光学要素を囲む請求項1記載のハウジング、
    を備え、
    前記窓が、該窓に最も近い前記管状体の端部から少なくとも0.2mm離間して位置し、前記窓が前記管状体の一部によって囲まれており、前記屈折面の上方に位置することを特徴とするOCTプローブアセンブリ。
  9. (i)前記管状体が、5μm以下のRMS表面粗さによって特徴づけられる少なくとも1つの平滑な表面を有し、且つ/または(ii)前記管状体の外面が、0.2以下の摩擦係数を有する1つの低摩擦コーティングを有する、
    請求項4〜8のいずれか1項記載のOCTプローブアセンブリ。
  10. OCTプローブアセンブリを製造する方法であって、
    (i)一体の微小光学要素であって、(a)第1の端部、第2の端部、および中心軸を有する光透過性のロッドと、(b)前記第2の端部に位置し、前記中心軸に対して傾斜した反射面と、(c)前記ロッド上に位置し、前記ロッドに一体化された隆起したレンズ要素であって、該レンズ要素は前記第2の端部および前記反射面に隣接しており、湾曲した屈折面を有する隆起したレンズ要素と、(d)前記ロッドに隣接し、前記ロッドに一体に形成されたファイバ取付部と、を含む一体の微小光学要素を提供する工程と、
    (ii)前記一体の微小光学要素を、ボア穴を有する管状体と、該管状体に形成され該管状体の一部によって囲まれた窓とを有するハウジングに挿入する工程であって、前記微小光学要素が前記管状体の入口開口部側に入って、前記ボア穴に通され、少なくとも前記反射面および前記レンズ要素が前記管状体の第2の開口部から出るように、挿入する工程と、
    (iii)前記窓を通して前記ボア穴の中に接着材を適用する工程と、
    (iv)前記微小光学要素の動きによって、前記光学要素と前記ボア穴の表面との間に位置する接着剤が広がり、これにより、前記微小光学要素の少なくとも1つの表面の少なくとも一部と前記ボア穴の表面との間の隙間が少なくとも埋められるように、前記微小光学要素を、前記第2の開口部を通って前記第1の開口部に向かって戻るよう滑らせる工程と、
    (v)前記レンズ要素を前記窓内に配置する工程と、
    (vi)前記管状体の前記第2の開口部を密閉するまたは閉じる工程と、
    を有することを特徴とする方法。
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