(57)【要約】      （修正有）【課題】画質に悪影響を与えるのを防ぐ、内視鏡窓アセンブリ設計及びサブミリメートルイメージング内視鏡を組み立てる方法を提供する。【解決手段】内視鏡装置は、中央に回転照明光学系を有する細長い円筒状プローブと、少なくとも１つの検出ファイバと、検出ファイバに接続された分光計と、照明光学系に接続された光源と、イメージングのためのプロセッサとを備える。円筒状プローブの遠位端において、光学的に透明な窓が円筒状プローブに取り付けられ、窓は、円筒状プローブ内部に回転照明光学系を封止し、少なくとも１つの検出ファイバは、円筒状プローブの外表面上に配置される。本開示は、光プローブの照明部品のみを覆う窓部品の様々な実施形態を提供する。窓部品が照明部品のみを覆う内視鏡実施形態は、収集光路を妨害することなく、反射した照明光に対する検出ファイバの曝露を除去し、又は大幅に低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心縦軸に沿って近位端から遠位端へ延びる円筒状通路を有する管状シャフトと、
前記円筒状通路に沿って配置され、前記管状シャフト内部で前記中心縦軸を中心に回転するように構成された第１の光学系と、
前記管状シャフトの前記遠位端を少なくとも部分的に囲むように配置された第２の光学系と、
前記管状シャフトの前記遠位端に配置された、ほぼ平行な近位表面及び遠位表面を有する窓と、を備え、
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の一方は、照明光をサンプルに向かって導くように構成された照明光学系を含み、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の他方は、前記サンプルからの反射光、散乱光及び／又は放射光を収集するように構成された検出光学系を含み、
前記窓は、前記窓の１つ以上の表面から反射された反射照明光が前記検出光学系に到達するのを防ぐように、前記管状シャフト内部の回転可能な前記第１の光学系のみを覆い封止するように配置される、
内視鏡プローブ。
【請求項２】
前記第１の光学系は前記照明光学系であり、前記第２の光学系は前記検出光学系であり、
前記照明光学系は、前記窓を通して前記サンプルに向かって前記照明光を導くように構成される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項３】
前記第１の光学系は前記検出光学系であり、前記第２の光学系は前記照明光学系であり、
前記検出光学系は、前記サンプルからの前記反射光、散乱光及び／又は放射光を、前記窓を通して収集するように構成される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項４】
前記検出光学系は、前記管状シャフトの外表面上に配置された少なくとも１つの検出光ファイバを含み、
前記照明光学系は、前記管状シャフトと同心の回転可能なドライブケーブル内に配置され、
前記照明光学系によって導かれ前記窓の前記１つ以上の表面で部分的に反射された前記照明光が、前記少なくとも１つの検出光ファイバの遠位端に到達しないように、前記窓は、前記少なくとも１つの検出光ファイバの光路に干渉することなく、前記円筒状通路内部の前記回転可能なドライブケーブルと前記照明光学系とを封止する、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記管状シャフト内部で回転する光ファイバ及び遠位光学系を含み、
前記管状シャフトは、少なくとも前記遠位光学系を包囲する金属シリンダを含み、
前記窓は、前記金属シリンダの遠位端において前記金属シリンダの内径に適合するように構成された透明材料の円形片を含む、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項６】
前記窓の直径は０．３〜２ｍｍの範囲であり、厚さは１００〜２００ミクロンの範囲であり、
前記窓は、レーザ溶接、超音波溶接又は接着剤のうちの１つ以上によって、前記金属シリンダの遠位端において前記金属シリンダの内表面に固着される、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項７】
前記金属シリンダは、その遠位端にカウンタボア部を有し、その近位端に非カウンタボア部を有するスロット付きシリンダであり、
前記カウンタボア部の内径は前記非カウンタボア部の直径よりも大きく、前記窓は、前記窓の前記近位表面がカウンタボアリップに対して固着して位置するように、前記非カウンタボア部まで進むことなく前記カウンタボア部内に適合するように寸法決めされた直径を有する、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項８】
前記金属シリンダの前記遠位端が前記近位端に向かって巻き返され又は押し戻されて、前記金属シリンダの前記遠位端が内側に前記近位端に向かって折り返されて、前記カウンタボア部に座面を形成するように、前記金属シリンダは可鍛性の金属材料から作製され、前記座面は前記窓の前記近位表面を受けるように構成される、
請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記金属シリンダは前方穿孔部を含み、前記前方穿孔部は、前記窓の前記遠位表面をその中に受け入れるように構成された円筒形リップを形成するように、前記金属シリンダの近位端から遠位端まで、前記遠位端に到達することなく延び、
前記前方穿孔部の直径は、前記円筒状リップの直径よりも大きく、
前記窓は、前記近位端から前記遠位端に向かって挿入され、前記窓は、前記前方穿孔部の前記円筒状リップ及び前記内径にレーザ溶接又は結合される、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１０】
前記管状シャフトは、可撓性エラストマー材料から作られた円筒状シースを含み、前記円筒状シースは、前記円筒状シースの内表面と外表面の間に埋め込まれた金属ワイヤを含む、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１１】
前記金属ワイヤは、前記円筒状シースの前記可撓性エラストマー材料内にコイリング又は編組されたフラットワイヤであり、
前記窓は、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記エラストマー材料が除去された前記円筒状シースの前記フラットワイヤの部分に接合される、
請求項１０に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１２】
前記窓は、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記円筒状シースの前記エラストマー材料に接合される、
請求項１０に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１３】
前記検出光学系は、複数の検出光ファイバを含み、
前記管状シャフトは、近位端から遠位端へ延びる内表面及び外表面を有する円筒管を含み、
前記円筒管は、その外表面に形成された複数の溝を含み、
前記複数の溝の各溝は、前記管状シャフトの前記中心縦軸にほぼ平行に延び、前記複数の検出光ファイバのうちの少なくとも１つをその中に受け入れるように構成される、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１４】
前記円筒管の前記内表面は、前記遠位端にスロット部を有し、その前記近位端に非スロット部を有し、
前記円筒管の前記スロット部の内径は、前記非スロット部の内径よりも大きく、
前記窓の前記近位表面が、円筒状ノッチ又はリップに当接する前記スロット部に位置するように、前記窓の直径は、前記非スロット部に進むことなく前記スロット部に適合するように構成される、
請求項１３に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１５】
前記検出光学系は、複数の検出光ファイバを含み、
前記複数の検出光ファイバの遠位端が前記管状シャフトの前記遠位端と面一になり、前記窓の前記遠位表面と面一になるように、前記複数の検出光ファイバは、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記管状シャフトの前記外表面に接合され、
前記照明光学系は、前記管状シャフトに関して回転する回転可能なドライブケーブル内に、近位端から遠位端に向かってこの順序で配置された照明光ファイバ、集束要素及び回折要素を含む、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１６】
前記窓は、ガラス、シリカ、サファイア、石英又は医療グレードの熱可塑性物質から選択される光学的に透明な材料から作られた円形の窓であり、
前記窓が前記中心縦軸に垂直になるように、前記窓は、前記管状シャフトの前記遠位端において前記円筒状通路の内部に配置される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１７】
前記管状シャフトは、前記窓の前記遠位表面の円形縁部に対して巻かれた遠位端を有する金属管を含む、
請求項１６に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１８】
前記管状シャフトは、圧縮シールのプロセスにより、前記円形窓の円周表面に対して圧着された内表面を有する金属管を含む、
請求項１６に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１９】
中心縦軸に沿って近位端から遠位端へ延びる円筒状通路を有する管状シャフトの内部に、第１の光学系を配置するステップと、
前記管状シャフトの前記遠位端を少なくとも部分的に囲むように第２の光学系を配置するステップと、
前記管状シャフトの前記遠位端に、ほぼ平行な近位表面及び遠位表面を有する窓を配置するステップと、を含み、
前記第１の光学系は、前記円筒状通路内部で前記中心縦軸を中心に回転するように構成され、
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の一方は、照明光をサンプルに向かって導くように構成された照明光学系を含み、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の他方は、前記サンプルからの反射光、散乱光及び／又は放射光を収集するように構成された検出光学系を含み、
前記窓は、前記窓の１つ以上の表面から反射された反射照明光が前記検出光学系に到達するのを防ぐように、前記円筒状通路内部に配置された回転可能な前記第１の光学系のみを覆い封止するように配置される、
内視鏡プローブを組み立てる方法。
【請求項２０】
前記第１の光学系は前記照明光学系であり、前記第２の光学系は前記検出光学系であり、
前記第１の光学系を配置することは、前記窓を通して前記サンプルに向かって前記照明光を導くように前記照明光学系を配置することを含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の光学系は前記検出光学系であり、前記第２の光学系は前記照明光学系であり、
前記第１の光学系を配置することは、前記サンプルからの前記反射光、散乱光及び／又は放射光を、前記窓を通して収集するように前記検出光学系を配置することを含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記検出光学系を配置することは、前記１つ以上の検出光ファイバの遠位端が前記管状シャフトの遠位端と面一になるように、前記管状シャフトの前記外表面に１つ以上の検出光ファイバを配置することを含み、
前記窓を配置することは、前記窓の前記遠位表面が前記管状シャフトの遠位端と面一になり、前記光ファイバの遠位端と面一になるように、前記管状シャフトの前記円筒状通路の内部に前記窓によって前記照明光学系を封止することを含み、
前記窓は、前記１つ以上の検出光ファイバの収集光路に干渉しない、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記管状シャフト内に前記照明光学系を配置することは、前記管状シャフトに関して回転するように構成された回転ドライブケーブルの内部に前記照明光学系を配置することを含み、
前記管状シャフトの前記遠位端に前記窓を配置することは、前記管状シャフトを形成し前記回転ドライブケーブルと同心である金属シリンダの内径に前記窓を配置することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記管状シャフト内に前記照明光学系を配置することは、前記管状シャフトに関して回転するように構成された回転ドライブケーブルの内部に前記照明光学系を配置することを含み、
前記管状シャフトの前記遠位端に前記窓を配置することは、前記管状シャフトを形成し前記回転ドライブケーブルと同心であるエラストマー滑性シートの内径に前記窓を配置することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１９年１月３１日に提出された米国仮出願第６２／７９９１４６号に対する優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概して、医用イメージングデバイスに関する。より詳細には、本開示は、内視鏡窓アセンブリ設計と、サブミリメートル医用イメージング内視鏡を製造する方法を例示する。
【背景技術】
【０００３】
内視鏡等の医用イメージングデバイスは、照明部品と検出部品を必要とする。生体内での使用のために設計された内視鏡の場合、画質を低下させるほこりや液体、体液等の外部要素からの汚染からコア光学系を保護するために、窓部品が必要となる。窓部品は、伝送損失を最小限に留めて照明用に光を出力し、検出用に光を収集することのできる、医療グレードの透明材料（例えばガラスやプラスチック）から作られる。窓は、典型的には、内視鏡のコア光学系を覆うために用いられる金属製又はプラスチック製の管（シース）の遠位端に組み立てられる。例えば、米国特許第５，３４７，９９０号は、滅菌スリーブの遠位端の窓によって滅菌スリーブに収めることのできる光ファイバ画像束を有する内視鏡検査プローブを記載している。同様に、米国特許第８，６７９，００２号は、光ファイバと、その遠位端に光透過性の窓を備えた保護カバーとを有する、内視鏡検査プローブを記載している。更に、米国特許第５，３３７，７３４号は、光学的に透明な窓を備えた滅菌カバー／シースを備えた内視鏡検査プローブを記載しており、当該シースを製造する方法も提供している。
【０００４】
ほとんどの内視鏡では、照明部品は、光ファイバと、ファイバの遠位端にある遠位光学系とを有する光プローブを含み、これらは一緒に回転又は振動して、光を出力して、撮像対象のサンプルの領域をスキャンする。照明ファイバ及び遠位光学系は、ドライブシャフトがモータからプローブの遠位端へ回転トルクを伝達するように、モータに接続された中空のドライブシャフト（ドライブケーブル）内に組み立てられる。ドライブシャフトは、硬い管であってもよいし、可撓性のトルクワイヤ又はドライブケーブルであってもよい。照明コア（光プローブを含むドライブシャフト）は、低摩擦の内表面をもつシース内で回転する。検出部品は、シースの外表面に固定された複数の動かないファイバを含むことが多い。これらのファイバ（「検出ファイバ」と呼ばれる）は、シースの遠位端を囲むように配置される。
【０００５】
外径（ＯＤ）が２ミリメートル（ｍｍ）以下の内視鏡の場合、内視鏡のコストを低く抑え、窓部品の設置面積を可能な限り小さく保つために、組立方法と材料選択が非常に重要である。前方視機能を備えたスペクトル符号化内視鏡（ＳＥＥ）では、検出部品は、サンプルから反射された光を収集し、収集された光を内視鏡の遠位端から検出器及び／又は分光計に送る１つ以上のファイバを備え、検出された信号をコンピュータによって処理することができる。繊細な体腔の生体内検査に用いられるＳＥＥ内視鏡は、サブミリメートル内視鏡（すなわちＯＤ＜１ｍｍの内視鏡）であることが好ましい。したがって、窓は、ＳＥＥ内視鏡の重要な部品である。特に、窓は、照明用及び検出用の光の通過を可能にし、内側の内視鏡部品と患者の体の外部要素（体液、血液、組織等）との間の保護バリアとして機能する。
【０００６】
窓部品のサイズの縮小が求められているので、材料、設計パラメータ及び組立プロセスの選択は、内視鏡のコストを低く抑え、窓部品の設置面積を可能な限り小さくするという前述の要求を達成する上で、非常に難しいことが分かっている。より具体的には、前述のように、窓がプローブの遠位端に固定されることにより、プローブのサイズと重量が増大してしまうだけでなく、組立プロセスがより困難になってしまい、また、窓が従来の方法でプローブに取り付けられる方式が原因で、デバイスが故障する可能性が生じ得る。
【０００７】
具体的には、窓の固定は、組立てのコストと時間を低く維持しながら、内視鏡光学系（照明部品及び検出部品）への流体の漏れを防止しなければならない。そのためには、コストを低く抑えることと、効果的な窓の固定及び気密封止プロセスを達成することとの間で、慎重にバランスを取ることが重要である。従来のシステムでは、窓の固定には通常、エポキシが用いられる。しかしながら、エポキシは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリイミド（ＰＩ）、又は同様の低摩擦表面材料等の内視鏡材料とは良好に結合するが、ＰＴＦＥ及び同様の材料は高い機械的応力や圧力に耐性がないので、結合はしっかりとした（secure）ものではない。金属管におけるエポキシ結合は、プラスチック管よりも強力ではあるが、内視鏡の外径（ＯＤ）全体に大幅にサイズが追加される。別の問題は、プローブ回転時の安定性の必要性である。高速回転が原因で、結合が破壊されると、窓が外れて飛び出すおそれがある。内側シースの外表面に組み立てられた検出ファイバは、ファイバとシースの外表面との間の低品質な結合が原因で、内側シースから滑脱したり脱落したりする傾向がある。照明部品と検出部品の両方を覆う窓をもつスコープの場合、照明光は、窓の表面で反射して検出ファイバに入る可能性があり、これにより、画質に悪影響が及んでしまう。
【０００８】
低表面エネルギー特性のシースとファイバとの間の接着強度は非常に弱く、内視鏡の曲げ及び／又は伸張時に、シース表面からファイバが外れてしまう傾向がある。更に、照明ファイバと検出ファイバの両方を覆う窓をもつ内視鏡の場合、照明光が窓の表面で反射して検出ファイバに入る可能性があり、これにより、画質に悪影響が及んでしまう。
【発明の概要】
【０００９】
少なくとも１つの実施形態によれば、本開示は、上記の背景技術において述べられた課題のうち少なくとも一部を克服する、内視鏡窓アセンブリ設計と、サブミリメートル医用イメージング内視鏡を製造する方法とを提供し記載する。本開示の一態様によれば、内視鏡装置は、中央に回転照明光学系を有する細長い円筒状プローブと、少なくとも１つの検出ファイバと、検出ファイバに接続された分光計と、照明光学系に接続された光源と、イメージングのためのプロセッサとを備える。円筒状プローブの遠位端において、光学的に透明な窓が円筒状プローブに取り付けられ、窓は、円筒状プローブ内部に回転照明光学系を封止し、少なくとも１つの検出ファイバは、円筒状プローブの外表面上に配置される。有利には、窓は、スコープの照明光学系のみを覆うように設計され、それにより、検出光学系が反射照明光に曝露されるのを防止する。
【００１０】
円筒状プローブは、それに窓を取り付けるために、貫通シリンダ、スロット付き、近位端からの穿孔又は巻き型として加工される。一実施形態において、円筒状プローブは、その外表面に溝をもち、溝は、プローブの長さ方向に平行に延び、その中に検出ファイバを正確な位置合わせと外表面周囲での均等な分布で配置するのに役立つ。
【００１１】
一実施形態において、円筒状プローブは、内部に回転照明光学系を収容する可撓性シースを含み、シースは、シースの壁内に埋め込まれた金属コイルを含む。少なくとも１つの実施形態では、窓は、反射防止塗料又は反射抑制／低減塗料でコーティングされた円形のガラス片である。
【００１２】
少なくとも１つの実施形態では、窓は、スライドガラスの有芯（cored）窓であり、円筒状プローブの内径に適合される。少なくとも１つの実施形態では、窓は、単一のガラス棒から作られるガラス棒窓であり、円筒状プローブの内径に適合され、円筒状プローブに取り付けた後に研磨される。
【００１３】
本開示のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、本開示の例示の実施形態の以下の詳細な説明を、添付の図面及び提供された特許請求の範囲と併せて読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本開示の更なる目的、特徴及び利点は、本開示の例示の実施形態を示す添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１５】
【図１】図１Ａは、本開示の内視鏡窓アセンブリが実施され得る例示のイメージングシステムを示す図である。図１Ｂは、反射された照明光が検出ファイバに不利に到達する、既知の内視鏡窓アセンブリを示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、本開示による、前方視内視鏡用の窓アセンブリ２００の例示の実施形態を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示による、内視鏡の遠位端に配置された窓及び照明ファイバの例示の配置を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示による、内視鏡の遠位端に配置された窓及び照明ファイバの例示の配置を示す図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅは、その遠位端においてその中に透明な窓を組み立てるように構成された金属シリンダの様々な例示の設計を示す図である。
【図５】図５は、例示の溝付き缶の設計を示す図である。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、内部に埋め込まれたワイヤコイルを有する可撓性シースの例を示す図である。
【図７】図７Ａは、窓アセンブリ７００の実施形態を示す図であり、窓は、ワイヤコイルが露出されたシースの部分の内側に（内径に）配置され、検出ファイバは、シースの外表面に配置されている。図７Ｂは、窓アセンブリ７００の実施形態を示す図であり、窓７１２及び検出ファイバ７０８は、それぞれ、コイルワイヤ７２２が露出していないシース７１０の内表面と外表面に固定されている。
【図８】図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆは、円筒管又は内側シースの遠位端の周りに同心円状に検出ファイバを配置することのできる方法の様々な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示は、概して医療機器に関し、分光装置（例えば内視鏡）、光干渉断層法（ＯＣＴ）装置、又はそのような装置の組合せ（例えばマルチモダリティ光プローブ）に適用可能である光プローブの実施形態を例示する。光プローブ及びその部分の実施形態を、三次元空間におけるそれらの状態に関して説明する。本明細書で用いられる場合、「位置」という用語は、３次元空間における物体又は物体の一部の位置（例えばデカルトＸ、Ｙ、Ｚ座標に沿った３自由度の並進自由度）を指し、「向き」という用語は、物体又は物体の一部の回転配置（回転の３自由度―例えばロール、ピッチ、ヨー）を指し、「姿勢」という用語は、少なくとも１つの並進自由度にある物体又は物体の一部の位置と、少なくとも１つの回転自由度にある物体又は一部の物体の向きとを指し（合計で最大６つの自由度）、「形状」という用語は、物体の長尺体に沿って測定された一連の姿勢、位置及び／又は方向を指す。医療機器の分野において既知であるように、「近位」及び「遠位」という用語は、ユーザから手術部位又は診断部位まで延びる器具の端部の操作に関して用いられる。これに関して、「近位」という用語は、器具のユーザに近い部分を指し、「遠位」という用語は、ユーザから離れており外科部位又は診断部位に近い器具の部分を指す。
【００１７】
実施形態は、サブミリメートル外径（ＯＤ）であり厚さが可能な限り小さい内視鏡窓部品を提供する目的に基づく。一実施形態において、窓の厚さは、約１００〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲にある。組立てと取扱いを容易にするために、窓材料は好ましくは高い光学的品質を有し、窓は遠位光学系とほぼ平行に配置される。耐久性と安定性を確保するために、プローブの遠位端に対する窓の固定は、密閉であり、強く、しかも軽量（低重量）でなければならない。
【００１８】
内視鏡窓の概念は、本願の出願人によって既に説明されているが（例えばＵＳ２０１７／０２９０４９２、ＵＳ２０１７／０３６０３９８を参照）、本開示は、以前に開示された概念の新規の改良である。本開示と以前に開示された窓の概念との違いは、本開示では、ＳＥＥ内視鏡用の内側管が回転要素を収容し、よって内側管が、容易に結合することのできない滑性（lubricious）材料から成るということである。ファイバのリングは、光検出に用いられる（一部の実施形態では、ファイバのリングは照明に用いられてよい）。ＳＥＥ内視鏡の場合、本開示によれば、使い捨てスコープは、検出シース及び回転照明プローブから成る。検出シースは、検出ファイバのリング、内側管及び窓のアセンブリである。照明プローブは、内側管内に組み立てられる。使い捨てスコープは、その遠位端において、照明プローブの回転を駆動するモータを収容する多目的ハンドルに接続される。本開示では、窓及びファイバリングアセンブリは、使い捨てではない検出シースを超える使い捨てシースの一部である。本開示は、内視鏡の遠位端において透明な窓部品を他の要素（ファイバ、ドライブケーブル、埋め込み管）に固定する設計及びアセンブリを説明する。
【００１９】
図面全体を通して、同じ参照符号及び文字は、別段の記載がない限り、図示の実施形態の同様の特徴、要素、構成要素又は部分を示すために用いられる。更に、これから図面を参照して本開示が詳細に説明されるが、それは、図示の例示の実施形態に関連してなされる。説明される例示の実施形態に対しては、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の範囲及び主旨から逸脱することなく、変更及び修正を行うことができることが意図されている。
【００２０】
本明細書において、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上（on）」にあるとして言及されるとき、それは、当該他の特徴又は要素の直上に存在してよく、又は、介在する特徴及び／又は要素も存在してよい。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「直上（directly  on）」にあるとして言及されるとき、介在する特徴又は要素は存在しない。また、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続される（connected）」、「取り付けられる（attached）」、「結合される（coupled）」等として言及されるとき、それは、当該他の特徴に直接的に接続されてよく、取り付けられてよく、又は結合されてよく、又は、介在する特徴又は要素が存在してもよいことが理解されよう。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接的に接続される（directly  connected）」、「直接的に取り付けられる（directly  attached）」又は「直接的に結合される（directly  coupled）」として言及されるとき、介在する特徴又は要素は存在しない。一実施形態に関して説明又は図示したが、一実施形態においてそのように説明又は図示された特徴及び要素は、他の実施形態に適用することができる。また、当業者であれば理解できるように、別の特徴に「隣接」して配置されている構造又は特徴への言及は、当該隣接する特徴にオーバーラップするかその下にある部分をもつ場合がある。
【００２１】
＜イメージングシステム＞
図１Ａは、本開示の内視鏡窓アセンブリが実施され得る例示のイメージングシステムを示す。図１Ｂは、反射された照明光が検出ファイバに到達し得る内視鏡窓アセンブリを示す。より具体的には、図１Ａは、本開示の発明を実施することのできる例示の医用イメージングシステム１００を示す。医用イメージングシステム１００は、イメージングコンソール１１０及び光プローブ１２０（例えばＳＥＥ内視鏡）を含む。患者インタフェースユニット（ＰＩＵ）１３０は、ケーブル束１０６を用いて、光プローブ１２０をイメージングコンソール１１０に接続する。イメージングコンソール１１０は、とりわけ、コンピュータカート１０２及び１つ以上のディスプレイ１０４を含む。光プローブ１２０は、例えば、光ファイバベースの内視鏡１２４及び内視鏡ハンドル１２２を含んでよい。内視鏡ハンドル１２２は、一端でＰＩＵ１３０と、他端で内視鏡１２４と、取外し可能に係合する。内視鏡１２４は、その遠位端に遠位光学アセンブリ１５０を含み、遠位光学アセンブリ１５０は、サンプルを光で照明する照明光学系と、サンプルからの光（反射光、散乱光及び／又は放射光）を収集する検出光学系とを含む。
【００２２】
ＰＩＵ１３０は、内視鏡とコンソール１１０との間の主要なインタフェースである。ＰＩＵ１３０は、スコープの動かない外側シース内でイメージング光学コアを回転させ、直線的に平行移動させる手段を提供する。コンソール１１０とＰＩＵ１３０は、ＰＩＵケーブル束１０６によって接続される。ケーブル束１０６は、その中に、電力を伝送し通信信号を送るためのケーブルと、照明及び光の収集のための光ファイバとを含む。イメージングシステム１００の動作中、ＰＩＵ１３０は、好ましくは滅菌ドレープで覆われ、患者のベッド又は手術台の上に置かれる。ＰＩＵ１３０は、使用可能なボタン１３１の使用により、滅菌域からプローブのイメージング機能を操作するためのユーザインタフェースを提供することができる。これらのボタン１３１は、イメージングコンソール１１０のディスプレイ１０４のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上に提供される他の制御を映すことができる。各ボタン１３１の状態（例えばアクティブ、非アクティブ、警告等）は、ＰＩＵ１３０のハウジングに設けられたインジケータＬＥＤによって伝達される。また、これらのインジケータも、ディスプレイ１０４のＧＵＩに映される。したがって、医用イメージングシステム１００のユーザは、ディスプレイ１０４のＧＵＩを用いて非滅菌域から、又はＰＩＵ１３０のボタン１３１を用いて滅菌域から、同じ操作を実行することができる。ＰＩＵ１３０は、とりわけ、ビームコンバイナから成る図示されていない光ファイバロータリジョイント（ＦＯＲＪ）と、光プローブ１２０内部に配置された照明光学系を回転方向１６０に回転又は振動させる回転モータを含む運動機構とを含んでよい。
【００２３】
医用イメージングシステム１００は、プローブ内側に配置された回転照明光学系と、プローブの外表面に配置された少なくとも１つの検出ファイバとから成るスペクトル符号化内視鏡（ＳＥＥ）プローブを動作させることができる。コンソール１１０は、少なくとも１つの検出ファイバに接続された分光計と、照明光学系に接続された光源と、サンプル又は対象をイメージングするための光源及び分光計と協働するプロセッサ（図示なし）とを含んでよい。
【００２４】
図１Ｂは、一実施形態による、光プローブ１２０の遠位光学アセンブリ１５０をより詳細に示す。図示のように、遠位光学アセンブリは、当該技術分野において既知の複数の光ファイバと小型光学系とから成るイメージングコアを金属シリンダ１５４内部に封止するように構成される窓１５５を含んでよい。
【００２５】
より具体的には、図１Ｂでは、遠位光学アセンブリは、回転可能なドライブケーブルに囲まれた第１のファイバ及び遠位光学系（図示なし）を含むイメージングコア１５１と、内側シース１５２と、イメージングコア１５１を取り囲む第２のファイバ１５３ａ及び１５３ｂと、保護金属シリンダ（金属缶）１５４と、透明窓１５５とを有する。イメージングコア１５１の遠位端において、その内側の第１のファイバ及び遠位光学系は、光ビーム１５６を放射（又は収集）することができる。イメージングコア１５１が照明光を導くように構成される場合、光ビーム１５６は窓１５５を透過し、光の一部が反射光１５７として窓１５５の表面によって反射される。反射光１５７は、第２のファイバ１５３ａ及び１５３ｂに向かって戻る。この場合、第２のファイバ１５３ａ及び１５３ｂは、反射光１５７を収集し、また、サンプルからの光（反射、散乱かつ／又は放射された）も収集することになる。或いは、イメージングコア１５１は、サンプルから光を収集するように構成される場合があり、第２のファイバ１５３ａ及び１５３ｂは、照明ファイバとして構成され得る。第２のファイバが照明ファイバである場合、第２のファイバ１５３ａ及び１５３ｂの少なくとも一方は、窓１５５を透過する照明光を導き、光の一部は、窓１５５の表面によって部分的に反射され、光ビーム１５４の一部としてイメージングコア１５１によって収集されることになる。当業者には当然のことながら、サンプルからの光（反射、散乱かつ／又は放射された）と一緒に反射光１５７を収集することは、望ましくない場合がある。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、本開示による、前方視内視鏡用の窓アセンブリ２００の別の実施形態を示す。上述したように、既知の内視鏡では、照明光学素子と検出光学素子の両方を覆う窓設計が組み込まれる。そのような構成では、検出ファイバは窓表面からの反射光に曝され、それによってイメージングの歪みが生じてしまう。対照的に、本開示は、光プローブの収集部品を照明部品から光学的に分離する窓部品の様々な実施形態を提供する。有利には、窓部品が金属缶又は内側シースの内部の照明部品のみ（又は集光部品のみ）を覆って封止する内視鏡の実施形態により、検出ファイバへの反射光の曝露量が削減され、又は大幅に低下する。
【００２７】
＜窓の組立設計＞
図２Ａは、本開示による、例示の窓アセンブリ２００の第１の実施形態を示す。図２Ａに示されるように、内視鏡は、同心円状に配置された回転可能なドライブケーブル２０２、内側シース２０４、保護金属缶２０６及び保護外側シース２１０を有する。第１の光ファイバ２０１及び遠位光学系２０３（ＧＲＩＮレンズ、スペーサ、回折格子及び／又はプリズム若しくはミラーを含む）は、ドライブケーブル２０２内に配置される。複数の第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂは、金属缶２０６と保護外側シース２１０との間に配置される。光学窓２１２は、ドライブケーブル２０２及び内側シース２０４の遠位端に配置される。ドライブケーブル２０２の遠位端から、その内部の第１の光ファイバ２０１及び遠位光学系２０３は、光ビーム２１４をイメージング面に導くか、又は、イメージング面に位置するサンプルからの光（反射、散乱かつ／又は放射された）を収集する。いずれの場合も、ドライブケーブル２０２が回転方向１６０に回転する間に、光ビーム２１４は光学窓２１２を透過する。
【００２８】
本実施形態では、保護金属缶２０６は、金属缶２０６の遠位端が窓２１２の前表面（遠位表面）と面一になるように、その遠位端で窓２１２をその内部に保持し、第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂは、保護金属缶２０６の外表面上に配置される。第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端も、金属缶２０６の遠位端及び窓２１２の前表面（遠位表面）と面一である。この配置により、窓２１２は、第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの光路に干渉することなく、光ビーム２１４の光路に位置する。
【００２９】
図２Ａによって説明される一部の実施形態では、第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂは検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂと呼ばれ、これらのファイバは保護外側シース２１０によって囲まれている。第２の光ファイバ２０８ａ及び２０８ｂが検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂとして構成される場合、第１の光ファイバ２０１は照明ファイバ２０１と呼ばれ、遠位光学系２０３とともに、照明光をサンプルに導く照明部品として構成される。
【００３０】
具体的には、回転可能なドライブケーブル２０２の遠位端から、その内部の照明ファイバ２０１及び遠位光学系２０３は、イメージング面２１４（又は作動距離）に位置するサンプルに向かって光ビーム２１４を導く。光ビーム２１４（照明光）は光学窓２１２を透過し、照明光の少なくとも一部が、反射光２１６として窓２１２の表面によって反射される。本実施形態では、保護金属缶２０６は、金属缶２０６の遠位端が窓２１２の前表面（遠位表面）と面一になるように、その遠位端で窓２１２をその内部に保持し、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂは、保護金属缶２０６の外表面上に配置される。検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端も、金属缶２０６の遠位端及び窓２１２の前表面（遠位表面）と面一である。この配置により、窓２１２は、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの光路に干渉することなく、照明光（光ビーム２１４）の光路に位置する。すなわち、窓２１２の遠位表面を金属缶２０６の遠位端と面一に配置し、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端と面一に配置することにより、検出ファイバとイメージング面（サンプル）との間の収集光路は干渉されない。したがって、窓２１２の表面によって反射された反射光２１６は、金属缶２０６の内側に閉じ込められ、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂに向かって進むことができない。言い換えれば、窓２１２の表面から反射された照明光が検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端に到達しないので、金属缶２０６により、反射光が検出ファイバに到達することが防止される。
【００３１】
図２Ａに示される実施形態の代替配置では、内視鏡は、同心円状に配置されたドライブケーブル２０２、内側シース２０４、保護金属缶２０６、１つ以上の照明ファイバ２０８ａ及び／又は２０８ｂ、並びに保護外側シース２１０を有する。透明なイメージング窓２１２は、ドライブケーブル２０２及び内側シース２０４の遠位端に配置される。ドライブケーブル２０２は、その内部に、少なくとも検出ファイバ又はファイバ束２０１及び遠位光学系２０３（例えばレンズ、スペーサ、回折格子及び／又はプリズム若しくはミラーを含む）を有する。ドライブケーブル２０２の遠位端から、その内部の検出ファイバ２０１及び遠位光学系２０３は、窓２１２を透過したサンプルからの光（反射、散乱かつ／又は放射された）を収集する。本実施形態のこの代替配置では、保護金属缶２０６は、金属缶２０６の遠位端が窓２１２の前表面（遠位表面）と面一になるように、その遠位端で窓２１２をその内部に保持し、また、照明ファイバ２０８ａ及び／又は２０８ｂと他のファイバ（例えば治療光用に用いることのできる）は、保護金属缶２０６の外表面上に配置され、金属缶２０６の遠位端を少なくとも部分的に取り囲むように構成される。これらの照明ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端も、金属缶２０６の遠位端及び窓２１２の前表面（遠位表面）と面一である。この配置により、窓２１２は、照明ファイバ２０８ａ及び／又は２０８ｂからの干渉を受けることなく、検出光学系に入る光ビーム２１４（サンプルから反射、散乱かつ／又は放射される光）の光路に位置する。したがって、窓２１２の表面は金属缶２０６の内側に限られており、窓と面一の位置から反射された光を受け取ることができないので、照明ファイバ２０８ａ及び／又は２０８ｂの遠位端を出る照明光は、窓２１２に反射せず、検出ファイバ２０１に進入しないことになる。よって、照明ファイバ２０８ａ及び／又は２０８ｂを出る照明光は、検出ファイバ２０１及び遠位光学系２０３に到達しない。図２Ａに示されるように、ドライブケーブル２０２は、内側シース２０４に関して第１のファイバ２０１及び遠位光学系２０３を回転させるように構成される。しかしながら、更なる改良において、第２のファイバ２０８ａ及び２０８ｂは、内側シース２０４に関して方向１６０に回転するように構成することもできる。照明光学系及び／又は検出光学系がプローブ軸に関して回転するように構成される例は、本出願人の以前の米国特許第１０，３３７，９８７号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。図２Ａの実施形態に対するこれらの代替の改良は、後述する図２Ｂの実施形態にも適用される。
【００３２】
図２Ｂは、例示の窓アセンブリ２００の第１の実施形態の改良を示す。図２Ｂに示されるように、窓２１２の配置は、図２Ａの配置とほぼ同様である。図２Ｂにおける顕著な違いは、窓２１２が内側シース２０４の内表面の内側に直接配置され、内側シース２０４の遠位端と面一であることである。内側シース２０４は、金属コイルによって強化された滑性の医療グレードのプラスチック材料から作ることができる。この場合、内側シース２０４の少なくとも遠位端からプラスチック材料が剥がされ、金属コイルが露出するので、以下でより詳細に説明されるように、窓はシース２０４の内表面露出ワイヤに固定され、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂは、露出したワイヤの外表面に結合される（図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂを参照）。図２Ｂでは、保護金属缶２０６は用いられていない。図２Ｂによるこの窓アセンブリ設計は、内視鏡外径（ＯＤ）の更なる最小化を可能にする一方、依然として、反射光２１６がシース２０４の内側に閉じ込められることと、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂに向かって進むことを防止することを保証する。すなわち、窓２１２の表面から反射された照明光（反射光２１６）は、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂに到達しない。しかしながら、図２Ａと同様に、窓２１２の遠位表面をシース２０４の遠位端と面一に配置し、検出ファイバ２０８ａ及び２０８ｂの遠位端と面一に配置することにより、収集ファイバとイメージング面（サンプル）との間の収集回路は干渉されない。
【００３３】
イメージングプローブコア内に照明部品と検出部品の両方を含む内視鏡の場合、窓アセンブリが照明部品のみを選択的に覆い、反射された照明光が検出ファイバに進むのを妨げると、イメージングノイズが大幅に低減される。検出ファイバは、窓を保持している缶又はシースの周囲に固定されるので、窓の表面から跳ね返る反射照明光に曝されない。結果として、従来は窓からの反射光によって引き起こされたノイズとクロストークを抑制（又は少なくとも低減）することにより、イメージング品質が改善される。
【００３４】
図３Ａ及び図３Ｂは、本開示による、内視鏡の遠位端に配置された窓及び照明ファイバの例示の配置を示す。図３Ａは、例示的な窓アセンブリの遠位端又は正面図（中央）、斜視図（右側）及び断面図（左側）を示す。図３Ａに示される実施形態によれば、回転可能なドライブケーブル３０２（内部に照明ファイバ２０１及び遠位光学系２０３を有する）は、金属缶３０６と同心に配置される。この実施形態では、窓３１２は、外部環境から遠位光学系を保護する。窓３１２は、金属缶３０６の内表面に配置され、缶３０６内部に含まれる照明光学系のみを覆う。缶３０６には、その外表面上に複数の検出ファイバ３０８が結合される。
【００３５】
図３Ｂは、同様に、例示的な窓アセンブリの遠位端又は正面図（中央）、斜視図（右側）及び断面図（左側）を示す。図３Ｂは、図３Ｂが金属缶３０６と同心に配置された外側保護層３１０を示すことを除いて、図３Ａと構造的に類似する。図３Ｂに示されるように、斜視図は、特に、検出ファイバ３０８が金属缶３０６と外側保護層３１０との間に放射状に配置されていることを示す。外側保護層３１０は、検出ファイバ３０８が環境に曝されるのを防ぐ役割を果たし、滅菌カバーとして機能する。外側保護層３１０は、例えばＵＳ２０１７／０２９０４９２  Ａ１（その刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているように、出願人によって以前に開示されたプロセスを用いて、医療グレードのプラスチック材料から作られてよい。外側保護層３１０の作製には、熱収縮プラスチックシース、結合プラスチックスリーブ、又はエラストマー材料の浸漬又はスプレーコーティングを用いることができる。外側保護層３１０はまた、検出ファイバ３０８を堅く囲むように適合された内径を有する管状シャフトの形状の医療グレード金属から作られてよい。薄壁金属管の金属シースは、ステンレス鋼、コバルト、チタン又はそれらの合金等の医療グレード金属を用いて作製することができる。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態では、窓からの反射光が缶３０６内及び／又は外側保護層３１０の内表面内に制限されるので、検出ファイバ３０８に向かう照明光の反射は除去され、又は少なくとも大幅に低減される。したがって、照明ビームからの迷光は、任意の検出ファイバ３０８への入射を妨げられる。これにより、画像アーチファクトの数が減り、イメージングエラーが減少する。
【００３７】
検出ファイバ３０８は、缶３０６の外表面に結合及び固定され、外側保護層３１０によって覆われる。検出ファイバ３０８は、エポキシ又は接着剤を塗布することにより、又は浸漬／スプレーカプセル化により、結合される。金属缶３０６の外表面に結合された検出ファイバは、内側シースへの結合と比較してより強く結合されることになる。図３Ａでは、回転可能なドライブケーブル３０２と金属缶３０６との間に、内側シースを設けることができる（図２Ａの配置と同様）。その場合、内側シース材料は、スピンするイメージングコアの低摩擦力を促進する低エネルギープラスチック材料であってよい。
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｅは、窓アセンブリの具体的な設計と、窓を金属缶又はシースの遠位端に取り付けることのできる様々なプロセスを示す。標準的な内視鏡は、窓付きの金属缶を用いて、照明ファイバと検出ファイバの両方を含む遠位光学系全体をカプセル化する。対照的に、本開示によれば、窓が缶内部の照明部品のみを覆うように配置される一方、検出ファイバが金属缶の外表面上に固定されるという点で、窓配置は既知の技術とは構造的に異なる。この新規の配置により、照明迷光が検出ファイバによって収集されることが効果的に防止される。
【００３９】
本開示では、全ての遠位端設計について、窓は、はんだ付け、ろう付け、熱定着、圧縮シール、レーザ溶接等の任意の接合プロセスによって、或いは特に強い（しかし軽量の）接着剤によって、金属シリンダ（金属缶）に固定される。熱定着は材料を化学的に融合する一方、圧縮シールは、異質のシール材料を用いることなく機械的圧縮によってシールを作製する。典型的な圧縮シールは、非常に精確に機械加工されたＩＤをもつ金属製ハウジングを熱膨張させ、同等に精確なＯＤをもつ冷却サファイア又は溶融石英ガラス窓を金属ハウジングＩＤ内に配置することである。２つの材料が温度平衡に達すると、窓は金属ハウジング内に密閉される。
【００４０】
金属管又は金属シリンダの遠位端に組み立てられた窓には、図４Ａ〜図４Ｅに示されるような様々な設計があり得る。図４Ａは、スルーホール設計を示す。スルーホール（「貫通孔」又は「クリアランスホール」とも）は、物体の材料を完全に貫通して加工（リーミング、穴開け、フライス加工等）された穴を指す。スルーホール技術は、電子部品の構築に用いられる実装技術も指し、プリント回路基板に機械加工された穴に挿入され、電子部品の反対側の熱パッドにはんだ付けされたリード線（ワイヤ）を用いる。図４Ａでは、窓アセンブリ「スルーホール」設計とは、窓４１２が金属管４１０の内周の中に緩くスライドし、その後、窓が、レーザ溶接又は接着剤結合のいずれかによって金属管に固着されるように、金属管４１０の遠位端に透明窓４１２を配置することを指す。ここで、窓４１２が金属管４１０の内周の中に緩くスライドするためには、２つの機械的要素の寸法間にある程度の許容差が必要である。
【００４１】
具体的には、図４Ａに示されるように、金属管４１０の内径（ＩＤ）の最小許容差内（例えば数ミクロン以内）の外径（ＯＤ）の円形窓４１２が挿入され、接着剤又はレーザ溶接によって金属管４１０の遠位端に固定される。窓４１２は金属管４１０のＩＤを通して容易に押し込むことができるので、この組立方法は最も単純な設計であり、コストの点で非常に経済的であり、迅速な組立てが可能である。スルーホール設計の利点として、迅速な組立て、低コスト、シンプルな設計が挙げられる。しかしながら、この窓が高速回転プローブに用いられる場合、溶接又は結合が十分に強くないと、窓が外れやすくなる場合がある（例えば飛び出す場合がある）。したがって、この窓配置は、非回転プローブ又は低速回転プローブにより適しているだろう。更に、金属管の遠位端の内部に窓を組み立てた後、プローブの端面に対する窓の位置合せを維持するための機械的特徴がない。この場合、窓の表面が照明コア端面に平行になるように位置合せされても、窓は時間とともにずれ、照明光の結合にエラーが発生するおそれがある。したがって、窓４１２を金属管４１０のＩＤにより精確に固定するために、圧縮シールのプロセスを用いることができる。
【００４２】
図４Ｂは、窓４１２が金属管４１０との接合部４１４を形成するスロット付き設計を示す。図４Ｂに示されるように、金属管４１０の内径は、その遠位端に、カウンタボアとして機能するより広い内径を備えた部分を有する。カウンタボア部に位置するのに十分な大きさの外径を備えた窓４１２が、カウンタボアに対してぴったりと適合され固定される。金属管４１０が軟らかい（可鍛性の）金属材料（例えば真鍮）から作られる場合、管の端縁を内側に折り返して窓４１２用の座面（カウンタボア）を形成するように、管の遠位端を「巻き」返すか又は「押し」返すことができる。有利には、図４Ｂによれば、窓４１２は、結合のためにより多くの表面積（カウンタボアの座面と管の内表面）を有する。このようにして、窓を内側ボア面及び光プローブの端面とより精確に位置合せすることができる。カウンタボアは壁厚を薄くし、管の端部構造を弱める可能性があるので、金属管４１０は、図４Ａの壁厚よりも大きい壁厚を有するべきである。
【００４３】
図４Ｃ及び図４Ｄは、「巻き型」組立設計を示す。窓４１２が金属管４１０の遠位端に組み込まれる両方の場合において、金属管は、好ましくは低硬度金属（例えば真鍮）から作製される。図４Ｃの場合、金属管４１０は、その遠位端で縁を巻いて、管の内側円筒状表面内に窓を埋め込むか又は機械的に固定（融合）する取付具（圧力具）に配置される。これは、窓４１２に対して直接一定量の圧力を加え、金属管４１０の内表面に沿って窓４１２をゆっくりと均等にずらすことによって、達成することができる。圧力を加えることによって窓４１２を挿入するこのプロセスにより、窓４１２はリップ又はノッチ４１５を形成し、それにより、窓４１２はしっかりと固定され、金属管４１０と正確に位置合せされたままとなる。図４Ｄに示されるケースでは、最初に窓４１２を挿入し、次いで金属管４１０の遠位縁を内側に巻くか又は折り曲げて、巻かれたリップ４１６で窓を適所に固定することができる。巻かれたリップ４１６により、高速回転時に窓４１２が飛び出すのが防止されることになる。図４Ｃ及び図４Ｄに示される巻き設計の利点は、ドライブケーブルコアから加えられる力に起因して、窓４１２がその位置から外れにくくなることである。図４Ｃ及び図４Ｄに示される「巻き型」設計では、近位端に向かう方向に材料を巻くことができるように、柔らかい金属材料（例えば真鍮）が好ましい。しかしながら、巻かれた縁（過度に大きい場合）により、サンプルに向かって出る照明光の一部が妨害されるおそれがあるので、細心の注意と高い精確性が必要である。
【００４４】
図４Ｅは、「近位端からの穿孔」と呼ばれる別の例示的な窓アセンブリ設計を示す。図４Ｅによれば、金属管４１０は、管の遠位端にリップ又はノッチ４１７を残して近位端から穿孔され、これにより、窓４１２を配置するための精確で大きな表面積が提供される。この実施形態によれば、金属管４１０の内径は、窓４１２の外径よりもわずかに大きく（数ミクロンの許容差内で）穿孔される。この場合、窓４１２は、金属管４１０の近位端から緩く挿入され、その後、レーザ溶接又は強力な接着剤のいずれかによって固定される。或いは、リップ又はノッチ４１７がある程度の圧力に耐えられるほど十分に強い場合、窓４１２は、例えば光プローブの端面を窓の表面に当接させることにより、近位端から遠位端への方向に窓４１２に圧力をかけることができる。このアセンブリ設計の利点は、窓４１２が機械的故障を起こしにくいことである。すなわち、リップ又はノッチ４１７は、ドライブケーブルコアから加えられる力に起因して窓４１２が外れたり移動したりすることを防止するであろう。更に、光プローブの端面とリップ４１７との間に窓４１２を固定することにより、窓４１２をより正確にプローブの遠位光学系に位置合せすることができる。しかしながら、窓４１２は、ある程度の直径許容差をもって近位端から組み立てられなければならないので、金属管４１０の内表面に対して窓の外縁を固定することは困難である場合がある。例えば、固定にエポキシを用いる場合、エポキシが窓の表面につかないように注意する必要がある。金属管４１０が長いボア部分を有する場合、正確な組立てにはより多くの時間がかかるであろう。したがって、「近位端から穿孔」設計は管自体の長さを制限するので、比較的短いプローブを備えた内視鏡により適しているであろう。
【００４５】
＜溝付き缶窓アセンブリ＞
図５は、溝付き缶設計５００を示す。図５に示されるように、溝付き缶設計５００は管状シャフト５０４を含み、管状シャフト５０４は、溝５１１によって機械加工又はエッチング処理された円筒状の外表面と、ノッチ部５１４によって機械加工又はエッチング処理された円筒状の内表面とを有する。溝５１１は、検出ファイバ（図示せず）を受け入れるように構成及び寸法決めされ、内表面のノッチ部５１４は、窓（図示せず）を受け入れるように構成及び寸法決めされる。溝は高い精度で具体的なサイズに機械加工することができるので、検出ファイバは、正確な位置合せと固定のために、溝５１１に位置するように配置することができる。管状シャフト５０４は、その遠位端に、ノッチ５１５を形成するために穿孔された内径の一部と、窓を受け入れる設表面５１３とを含む。一部の実施形態では、管状シャフト５０４は、医療グレードの金属又は金属合金（例えばステンレス鋼、コバルトベースの合金、チタン又はチタン合金）から作られた金属管であってよく、溝５１１は、金属管の外表面上に機械加工又はエッチング処理することができる。一部の実施形態では、管状シャフト５０４は、医療グレードの頑丈なプラスチックから作られたプラスチック管であってよく、溝５１１は、プラスチック管の外表面に機械加工又はエッチング処理することができる。一部の実施形態では、特に医療グレードのプラスチック材料を用いる場合、溝５１１は、積層造形（３Ｄプリンティング）のプロセスによって形成されてよく、材料は、コンピュータ制御下で層ごとに接合又は凝固されて、ノッチ５１５を備えた管状シャフト５０４全体と、所望の寸法と形状を備えた設置表面５１３が作製される。
【００４６】
有利には、溝付き缶設計５００では、適用可能なファイバの数とサイズに応じて、溝を特定の寸法に機械加工して、検出ファイバをより良好に缶の外表面に位置合せし固定できるようにすることができる。溝により、高速回転時に外れることを避けるように、検出ファイバをプローブによりしっかりと固定するために、接着剤又はコーティングの結合表面をより大きくすることができる。しかしながら、管状シャフト５０４上の溝５１１を機械加工するために、壁厚を大きくし、よって外径を大きくして、これらの特徴を作製する必要がある場合がある。したがって、直径の小さい薄壁管は、このプロセスには適用できない場合がある。それでも、溝と窓設置表面は所望の形状と仕様に製造することができるので、溝付き缶アセンブリは、窓と検出ファイバの両方の簡単な組立てとより正確な位置合せを容易にするのに有利である。
【００４７】
＜シースコイル窓アセンブリ＞
スペクトル符号化内視鏡検査（ＳＥＥ）用途では、イメージングプローブは、スピンする照明コアを収容する内側シースを用いる。この場合、内側シースは、照明コアである回転ドライブケーブル（又はトルクワイヤコイル）を収容する。可撓性のドライブケーブルは、プローブの近位端にあるモータから、その遠位端にある遠位光学系に回転トルクを伝達するように働く。回転に加えて、可撓性のドライブケーブルは、ドライブケーブルの近位端を押すか引くことにより、内視鏡又はカテーテルが使用される体腔内において遠位光学系の直線平行移動を実現するようにも働く。したがって、回転トルクを伝達し、直線平行移動を提供する必要があるので、ドライブシャフトに一定の剛性をもたせて、管状シャフトが変形したり押し潰されたりするのを防ぐ必要がある。
【００４８】
可撓性の内視鏡（又はカテーテル）が必要とされる用途では、埋め込まれたワイヤ又はコイルを用いて内側シース自体が設計される。内側シースには、シースを補強し、シースを円形に保ち、曲げ中の潰れやねじれを防ぐワイヤ又は編組が埋め込まれる。このようなワイヤ又は編組は、シース内に固定される。内部での回転ドライブケーブルの操作中のシースの「楕円化」又はねじれの防止は、摩擦を減らすために重要である。シース内に埋め込まれたフラットワイヤは、潰れ耐性を提供し、曲げ時に中央の円筒空間を丸く保つのに特に有用であり、これは、シース内に囲まれた回転イメージング要素を必要とするイメージングカテーテルと内視鏡にとって重要な属性である。シースの内表面と外表面の中に埋め込まれたフラットワイヤにより、シースの壁厚が最小になり、全体の外径が最小になる。特に、内側シースの遠位端に窓を追加する場合、シース壁に埋め込まれたフラットワイヤは、窓の外径に取り付けるための丸いワイヤよりも効果的である。しかしながら、他のワイヤ形状、例えば円形、楕円形、正方形のワイヤ等が、代わりに用いられてもよい。フラットワイヤのコイリングは、内側シースに望まれる剛性のレベルに応じて、きついコイルであってもよいし、緩くコイリングされてもよい。
【００４９】
スピニングコアは高速で回転し、不均一な回転歪みを防止又は最小化することが望ましいので、内側シースは低い摩擦係数を有する必要がある。したがって、ポリイミド（ＰＩ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のテフロン（登録商標）又は同様の材料等、低摩擦特性を備えたプラスチック材料が管状内側シースに用いられる。しかしながら、そのようなプラスチックの材料特性により、内側シースの表面は、標準的な接着剤を介してでは、他の材料にほとんど結合することができない。
【００５０】
上述のように、内視鏡窓が内側シースの内径の内側に直接固定される場合、プローブの遠位端での金属缶部品の使用を排除することが可能であり、これにより、スコープの外形全体が最小化される。しかしながら、内側シースのプラスチックはほとんどの接着剤とうまく接着しないので、代替の解決策を見つける必要がある。したがって、本開示の実施形態によれば、スピニングコアの遠位端の窓は、内側シースの埋め込まれたコイルの露出した金属材料（ワイヤ）に固定されるように構成される。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、シース６００の例を示す。シース６００は、管状シャフト６２０と、管状シャフトの壁内に埋め込まれたワイヤコイル６２２とを含む。管状シャフト６２０は、好ましくは医療グレードのエラストマー材料又はプラスチック材料から作られたプラスチック管であり、ワイヤコイル６２２は、ステンレス鋼等の金属材料製のワイヤであり、巻かれて長く可撓性のある一連の結合された円又はリングとなり、中空管を形成するようにねじられる。図６Ａに示される構造を有する内側シースにおいて、コイル６２２のワイヤは、内側シースの部分６２４を溶かすか又は剥ぎ取って、ワイヤを囲むプラスチック材料を除去することによって、露出される。部分６２４のプラスチック材料は、ワイヤコイル６２２を露出したままにするために、レーザアブレーション又は化学溶解等の他の方法によって除去することもできる。
【００５２】
このようにして、プラスチック材料が除去された後、窓をシースの内径に挿入し、次いでコイル６２２の内径に固定することができる。窓は、レーザ溶接又は接着剤により、ワイヤコイル６２２に固定することができる。
【００５３】
図７Ａは、窓アセンブリ７００の実施形態を示す。図７Ａに示されるように、窓７１２は、内側シース７１０の内側（内径内）に配置される。図７Ａでは、シースの部分７２４は、そのプラスチック材料を除去し、ワイヤコイル７２２を露出することによって、露出されている。
【００５４】
図６Ａ及び図６Ｂに関して上述した方法でシースが作製された後、検出ファイバ７０８は、内側シース７１０の外表面に沿って位置合せされ、露出ワイヤ７２２に遠位端で結合される。最終アセンブリは、図７Ａに示されるように、窓の縁で切断され、スコープの遠位端に面一の表面を作製するために研磨される（面一カット仕上げ）。
【００５５】
或いは、図７Ｂに示されるように、窓７１２及び検出ファイバ７０８は、ＰＩやＰＴＦＥ等の材料とのより大きな結合強度を提供するように特別に設計された特別なプライマー及び接着材料を用いて、シース７１０の表面材料に直接固定することができる。ＰＴＦＥ及びＰＩ等の材料への結合を促進するプライミング材料の一例は、Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）ＳＦ  ７７０（Ｌｏｃｔｉｔｅ７７０として知られる）であり、ヘンケル社から市販されている。
【００５６】
エラストマープラスチックシース（通常、従来の接着剤ではうまく結合しない）は、より良好な結合を可能にする別の材料を用いてコーティング又は被覆することができる。このようにして、図７Ｂに示されるように、コイルワイヤ７２２を露出させることなく、窓７１２と検出ファイバ７０８をそれぞれシース７１０の内表面と外表面に固定することができる。
【００５７】
例えば、純粋なＰＴＦＥ材料のシースでは、シースによってイメージングコアの低摩擦スピンが可能になるが、検出ファイバを外表面にしっかりと結合することはできない。この場合、ポリウレタン（ＰＵ）コーティングで裏打ちされた純粋ＰＴＦＥシースを選択すると、ＰＴＦＥの低摩擦内表面とＰＵの結合可能な外表面を備えたシースが可能となる。ＰＴＦＥライナーはＰＵでコーティングされて、外部コーティングを形成する。ワイヤ又は編組が埋め込まれたシースの場合、ライナーは、ワイヤコイル／編組で包まれてから、ワイヤをライナーに固定するために外部材料でコーティングされる。検出ファイバは、露出したコイル又は結合可能材料の外表面に結合することができるので、高速スピン時に検出ファイバが外れにくくなる。
【００５８】
＜検出ファイバアセンブリ＞
検出ファイバの選択及び配置は、内視鏡窓を組み立てる上で重要な側面である。ＳＥＥスコープの内側シースの外径に配置される検出ファイバの数は、用途の光学要件によって決定される。サンプルからの光を収集して画像を形成するには、最低１本の検出ファイバが必要である。検出ファイバが増えるほど、収集される光の量が増え、より高い品質の画像が作成される。また、検出ファイバが増えるほど、組立時間が長くなり、取り扱い、位置合せ、切断及び研磨の困難さが増す。検出ファイバの数が増えると、材料の量と組立てコストも増加する。直径：ファイバの直径が大きいほどより多くの光を集めることができるが、これにより、スコープの全径が大きくなる。対照的に、小さな直径のファイバは、より繊細で扱いにくい。一実施形態において、ＳＥＥスコープの検出ファイバは、直径が３０μｍ〜１２０μｍの範囲であってよい。
【００５９】
ファイバ配置：ＳＥＥ内視鏡では、光の均一な収集を可能にするために、内側シース又は金属缶の遠位端で、円周の周りに均等に間隔を空けて検出ファイバを配置することが望ましい。均等な（平行な）配置を容易にするために、検出ファイバと同様の直径のスペーサを用いて、内側シース又は金属缶の遠位端の周りにおいてファイバのより良好な分散位置合せを可能にすることができる。スペーサは、１つ以上の検出ファイバに平行に配置された非機能性ファイバ、プラスチック棒又はガラス棒、又は金属ワイヤによって作製されてよい。
【００６０】
光の収集を最適化するために、完全な環状リングの周りに検出ファイバを配置することが望ましい。内側シース又は金属缶の遠位端周囲の全周には、機能的検出ファイバが詰められていることが好ましい。ファイバの最大数は、シース／缶のＯＤと検出ファイバのＯＤによって決定する。一部の実施形態では、多層配列が望ましい場合がある。検出ファイバの多層環状リングは、所望の用途に応じて設計に組み込むことができる。当然ながら、検出ファイバの増加により、イメージング光の収集効率が高まるが、同時に、ファイバの各層により、スコープの全体的なＯＤが増大することに留意する必要がある。最適なファイバ配置に加えて、窓に反射防止コーティングを施して、あらゆる照明迷光からの後方散乱を低減することができる。
【００６１】
＜例示の組立プロセス＞
例示の窓組立プロセスは、以下のステップを含む。
【００６２】
ステップ１：金属缶又は内側シースの内径を作製する。一部の実施形態では、金属管の内径は、図４Ａから４Ｅに示される形状のいずれかに従って金属缶を形成するために、マンドレルを用いて作製されてよい。一実施形態において、適切なサイズのマンドレルの遠位端に、窓の受け面を形成するための精密切断工具（例えば旋盤）が装備されてよい。他の実施形態では、シースの内径を作製することは、図６Ａ〜図６Ｂに示されるように、シースからプラスチック材料を除去することにより、コイルワイヤを露出することを含む。
【００６３】
ステップ２．金属缶又は内側シースの内径を通して窓を挿入する。内視鏡が金属缶を含む場合、図４Ａ〜図４Ｅの各設計に従って、上述したように窓を挿入することができる。金属缶が不要になり、露出したコイルワイヤに窓が固定される場合、窓は適切なサイズのマンドレルの遠位端に取り付けられ、図７Ａに示されるようにシースの内径内側の所望の位置まで送られる。図７Ｂに示されるように、シースのプラスチック表面に窓が直接固定される場合、窓は、小さな機械工具又は手作業で取り付けられてよい。特に、図５に示されるように、窓を溝付き缶の遠位端に組み立てる場合、窓は、受け面５１３とノッチ５１５をガイドとして用いて、溝付き缶５０４と精確にセンタリングされ位置合せされる。
【００６４】
ステップ３．金属缶又は内側シースの内径に窓を固定する。上記のように、窓は、レーザ溶接することができ、又は接着剤によって取り付けることができる。一実施形態において、ポリマー結合が好ましい場合がある。結合ステップは、浸漬鋳造プロセスによって実行されてよい。上記の管ワイヤアセンブリは、ポリマーを担持する低粘度溶媒である第１のポリマー溶液に浸漬することによってコーティングされる。これは、金属缶又はコイル状ワイヤに窓を係止するために行うことができる。浸漬鋳造は、金属缶又はシースの外表面に接着層を形成することもでき、その上に検出ファイバを取り付けることができる。浸漬鋳造に用いられるポリマーは、例えばポリウレタン、シリコーン、ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン及びこれらの混合物であってよい。よって、ポリマーは、窓の縁と端面の周りに半透明の薄膜を形成することができ、したがって、外部環境から遠位光学系を封止するのに役立つ。
【００６５】
ステップ４：金属缶又は内側シースの外表面に沿って、少なくとも１つの検出ファイバを配置する。このステップでは、検出ファイバ３０８又は７０８等の１つ以上の光ファイバが、金属缶又は内側シースの遠位端の周りに配置される。検出ファイバに加えて、上記のように、検出ファイバと同様の直径のスペーサを用いて、内側シース又は金属缶の遠位端の周りにおいてファイバのより良好な分散位置合せを可能にすることができる。スペーサは、１つ以上の検出ファイバに平行に配置された非機能性ファイバ、プラスチック棒又はガラス棒、又は金属ワイヤによって作製されてよい。一部の実施形態では、１〜３６本の任意の数の光ファイバ（例えば２、４、６、８、１０、１５、１６、２０、２４又はそれ以上）が、アセンブリの周りに同心円状に配置されて、検出ファイバのリングを作製する。一部の実施形態では、ファイバを配置することは、接触しているか又は特に離間している一連のファイバ上でアセンブリを転がすことを意味する。一部の実施形態では、ポリマーコーティングの薄層には、第２の浸漬プロセス中に、少なくとも１つの光ファイバを適所に保持するのに十分な接着性がある。他の実施形態では、図５に示されるような溝に沿ってファイバが挿入される。
【００６６】
図８Ａ〜図８Ｆは、金属缶又は内側シース８１０の遠位端の周りに同心円状に検出ファイバ８０８を配置することができる方式の様々な例を示す。図８Ａでは、窓８１２の端部表面（端面）がシース８１０の遠位端面と面一になり、ファイバ８０８の先端と面一になるように、単一の検出ファイバ８０８がシース８１０の外表面に配置される。図８Ｂでは、３つの検出ファイバ８０８が、窓８１２の周りに同心円状に、シース８１０の外表面に配置されている。図８Ｃでは、複数の検出ファイバ８０８が、窓８１２の周りに同心円状に、シース８１０の外表面に等距離に配置されている。図８Ｄでは、複数の検出ファイバ８０８とスペーサ８０９が、窓８１２の周りに同心円状に、シース８１０の外表面に互いに介在して配置されている。図８Ｄでは、各検出ファイバ８０８は２つのスペーサ８０９に挟まれて配置されているが、２つの連続した検出ファイバ８０８の間に１つのスペーサ８０９のみ又は２つ以上のスペーサ８０９が配置されるように配置することができる。図８Ｅでは、全周が検出ファイバによってその間にスペーサなしで充填されるように、複数の検出ファイバ８０８が、窓８１２の周りに同心円状に、シース８１０の外表面に配置されている。図８Ｆでは、検出ファイバ８０８ａ及び８０８ｂの多層環状リングが、窓８１２の周りに同心円状に、シース８１０の外表面に配置されている。この配置では、ファイバ８０８ａの第１の環状リングとファイバ８０８ｂの第２の環状リングは、窓８１２に関して放射状に配置される。
【００６７】
ステップ５（任意）．少なくとも１つの光ファイバを含むアセンブリを第２のポリマー溶液に浸漬して、第２の薄浸漬鋳造ポリマー層の形成を開始する。この層は、検出ファイバ３０８又は７０８の上と周囲に、それらの間にスペーサを伴って又は伴わずに形成されてよい。第２の浸漬鋳造ステップに用いられるポリマー（第２のポリマー溶液）は、第１のポリマー溶液のポリマーと同じであっても異なってもよく、同じ又は異なる濃度で提供されてもよい。第２の浸漬鋳造ポリマーは、図３Ｂに示されるような薄い外側保護層３１０をもたらすであろう。
【００６８】
ステップ６．アセンブリの遠位端から余分なポリマー溶液を除去し、余分なファイバ材料を切断及び／又は研磨して、光学収差を最小限に抑えるために面一仕上げを行う。このステップでは、余分なポリマーコーティングを洗い流すために、溶媒を用いる必要がある場合がある。最終アセンブリは、図７Ａに示されるように、スコープの遠位端に面一の表面を作製するために切断及び研磨される（面一カット仕上げ）。
【００６９】
＜窓の形成＞
窓自体を製造することができる方式には、様々なものがある。一部の実施形態では、窓要素は、ガラス、シリカ、サファイア、石英等の一般的な光学的に透明な材料から形成することができる。他の実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂに関して上記の方式において、医療グレードの熱可塑性物質のシリンダ（例えばＰＥＢＡＸ（登録商標）（Ａｒｋｅｍａ  Ｓ．Ａ．から入手可能））を金属管又はシースの内径に挿入し、機械加工することができる。
【００７０】
有芯スライドガラス：一実施形態において、窓は、シース又は金属管の内径に適合された有芯スライドガラス片（スライドガラスから切り取られたガラスの円形片）であってよい。スライドガラスを円形片に切断するプロセスは、窓用の繊細なスライドガラスを機械加工すると欠けたり破損したりするおそれがあるので、ある程度の問題となる。非常に小さな部品を扱うには、特別な工具が必要となる（窓の直径は１ｍｍ以下となる可能性があり、厚さは１００ミクロン以下の範囲である）。更に、窓の光学面のエポキシはイメージング品質に悪影響を与えるおそれがあるので、窓を金属缶又は内側シースの内径に結合する際には、細心の注意を維持しなければならない。エポキシ接着剤を用いることの不利益を回避するために、薄い窓のレーザ溶接又は超音波溶接が好ましい場合がある。有芯スライドガラスは、マシンカットガラスと呼ばれる場合がある。しかしながら、一般に言われるようなクラスカッティングは、実際にはカッティングではない。実際に行われるのは、ガラスを所望の形状に割るためのガラス表面の「貫入（score）」又は細かいせん断である。貫入が軽いほど、裁断（break-out）はより良好に正確になる。例えばThe  Fletcher-Terry  Company，LLCから入手可能な超硬切断ホイールを用いて、円形のガラス窓を切断することができる。
【００７１】
研磨ガラス棒：有芯スライドガラスを用いることの不利益を回避するための一部の実施形態では、窓は中実のガラス棒から製造されてよい。この場合、中実のガラス棒は、金属缶又は内側シースの内径に適合され、接着剤を用いてその中に結合される。次に、ガラス棒と金属缶（又はガラス棒とシース）のアセンブリは切断され、所望の寸法まで研磨される。この場合、考慮すべき側面として、材料の浪費の可能性（スコープの最終コストを増加させるおそれがある）と、１００〜２００μｍの範囲の厚さの窓を形成するためにガラス棒の厚さを制御するための高い精度の必要性が挙げられる。窓の直径は、０．３〜１．０ｍｍの範囲であってよい。
【００７２】
一体形成：一部の実施形態では、出願人の以前に開示された公開ＵＳ２０１７／０２９０４９２Ａ１（参照によってその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されるような光学的に透明なポリマー材料の１つ以上の層を用いることにより、窓をシースと一体的に形成することができる。
【００７３】
本開示によれば、窓は、スコープの照明光学系のみを覆うように設計され、したがって、検出ファイバが反射照明光に曝されることを防止する。一部の実施形態では、窓は、金属缶とは対照的に内側シース内で結合される。この場合、スコープ全体の直径を小さくすることができる。照明光学系をカプセル化するシース（又は金属缶）の外表面には、１つ以上の検出ファイバが結合される。この方式では、スコープの伸長時又は曲げ時に検出ファイバが滑ったり外れたりする可能性が低くなる。
【００７４】
＜その他の組立て選択肢＞
当業者には当然のことながら、窓及び検出ファイバを金属缶又は内側シースとともに組み立てる方式は、上記の例示的なプロセスに限定されない。他のいくつかのプロセスが利用可能であり、本明細書に開示される窓アセンブリの形成に適用可能であり、適応可能である。その点で、少なくとも以下の組立て選択肢を適用することができる。
【００７５】
エポキシ組立て
エポキシ組立プロセスは、以下のステップを含む。
【００７６】
ステップ１：適切なエポキシ結合材料を用いて、金属管（缶）の端面又は内径（ＩＤ）に窓を接着する。
【００７７】
ステップ２：金属缶の周囲に検出ファイバを組み立て、エポキシによって検出ファイバを金属管の外表面に固定する。
【００７８】
ステップ３：アセンブリに外側コーティング又はシースジャケットを適用する（シース、熱収縮、浸漬／スプレーコート等）。
【００７９】
ステップ４：窓及びファイバが平らに研磨され、金属管の遠位端と面一になるように、アセンブリの遠位端面から過剰な材料を除去する。
【００８０】
レーザ及びエポキシ組立て
窓及び検出ファイバを金属管に組み立てるためにレーザ及びエポキシを用いるプロセスは、エポキシ組立てのプロセスと同様である。しかしながら、レーザ溶接には、エポキシ材料の使用と比べていくつかの利点があるので、金属管の端面に窓を取り付けるステップは、レーザ溶接で行うことが好ましい。レーザ溶接の利点のひとつは、接着又は結合とは対照的に、蒸発や脆化の影響を受けやすい追加の材料が不要であることである。つまり、コストが削減され、継ぎ目の耐久性と安定性が向上する。したがって、レーザ及びエポキシの組立てプロセスでは、以下のステップが考えられる。
【００８１】
第１：金属缶の端面又はＩＤに、窓がレーザ溶接される。
【００８２】
第２：金属缶の外表面の周りに検出ファイバが組み立てられ、エポキシによってその中に固定される。
【００８３】
第３：アセンブリに外側コーティング又はシースジャケットが適用される（シース、熱収縮、浸漬／スプレーコート等）。
【００８４】
第４：金属管の遠位端面は、窓及びファイバが金属管の遠位端面と面一であるままで、平らに研磨される。
【００８５】
レーザ溶接組立て
第１：レーザ溶接機器内で、窓（有芯スライドガラス又はガラス棒）を金属缶に取付具＋位置合せし、金属缶の外表面に検出ファイバを配置する。
【００８６】
第２：金属缶の遠位端をレーザ溶接し、それにより窓を金属缶の端面に溶着する。
【００８７】
第３：検出ファイバをレーザ溶接し、検出ファイバを互いに、かつ缶の表面に溶着する。
【００８８】
第４：アセンブリに外側コーティング又はシースジャケットを適用する（シース、熱収縮、浸漬／スプレーコート等）。
【００８９】
第５：（ａ）金属缶の遠位面（端面）、（ｂ）窓及び（ｃ）検出ファイバの遠位端を研磨する。
【００９０】
超音波溶接組立て
超音波溶接（ＵＳＷ）は、圧力下で一緒に保持されているワークピースに高周波超音波音響振動を局所的に適用して固体溶接を作製する産業用溶接技術である。プラスチック、特に異種材料の接合に一般に用いられ、薄い金属もＵＳＷによって溶接することができる。超音波溶接では、材料を一緒に結合するために必要な連結はんだ付け材料はない。医療業界では、汚染物や劣化を溶接に入り込ませず、溶接部品の生体適合性を妨げないので、超音波溶接がよく使用される。これにより、汚染が防がれ、感染のリスクが低下する。本開示で検討されている透明（ガラス）窓と検出ファイバを金属管（金属缶）に組み立てる方法は、図３Ａ、図３Ｂ及び図４Ａ〜４Ｅにされるように、例えばＦｅｓｈの米国特許第３５６３８２２号とＳｏｌｏｆｆらの米国特許第３２２４９１６号に記載されているような超音波溶接技術を利用することができる。
【００９１】
超音波溶接プロセスでは、本開示によれば、以下のステップが考えられる。
【００９２】
第１：超音波溶接機器内で、窓（有芯スライドガラス又はガラス棒）を金属缶に取付具＋位置合せし、検出ファイバを金属缶の周囲に固定する。
【００９３】
第２：金属缶の遠位端に超音波溶接を適用して、金属缶の端面に窓を溶着する。
【００９４】
第３：検出ファイバを超音波溶接し、検出ファイバの少なくとも遠位端を互いに、かつ金属缶の外表面に溶着する。
【００９５】
第４：アセンブリに外側コーティング又はシースジャケットを適用する（シース、熱収縮、浸漬／スプレーコート等）。
【００９６】
第５：金属管の遠位端を研磨して、窓及びファイバ端と面一であるかどうかを確認する。
【００９７】
定義
説明に言及する際、開示する例を完全に理解できるようするために、具体的な詳細が記載される。他の例では、本開示を不必要に長くしないように、周知の方法、手順、コンポーネント及び回路は、詳細には説明されない。本明細書において別段の定義がされない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本発明の広さは、本明細書によって限定されるのではなく、むしろ、採用される特許請求の範囲の用語の平易な意味によってのみ限定される。
【００９８】
本明細書において、要素又は部品が別の要素又は部品に「接触（on）」し、「押し当て（against）」られ、「接続（connected  to）」され、又は「結合（coupled  to）」されると言及される場合、それは別の要素又は部品に直接的に接触し、押し当てられ、接続され、又は結合されることが可能であり、又は、介在する要素若しくは部品が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が別の要素又は部品に「直接接触」し、「直接接続」され、又は「直接結合」されると言及される場合、介在する要素又は部品は存在しない。「及び／又は」という用語は、使用されるとき、「／」と省略されることがあり、また、そのように提供される場合には関連する列挙された項目のうちの１つ以上のあらゆる全ての組合せを含む。
【００９９】
本明細書では、様々な図に示されるような１つの要素又は特徴と別の要素又は特徴との関係を記述するための説明を簡単にするために、「下（under）」、「真下（beneath）」、「下方（below）」、「下部（lower）」、「上（above）」、「上部（upper）」、「近位（proximal）」、「遠位（distal）」等の空間的な相対語が使用されることがある。しかしながら、当然ながら、空間的な相対語は、図に示される向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの様々な向きを包含することを意図する。例えば、図中のデバイスがひっくり返されると、他の要素又は特徴の「下方」又は「真下」にあると説明される要素は、他の要素又は特徴の「上」に配置されることになる。したがって、「下方」等の相対的な空間用語は、上と下の両方の向きを含み得る。デバイスは、他の状態に（９０度回転されて、又は他の向きに）向けられてもよく、本明細書で使用される空間的な相対的記述語はそれに応じて解釈されるものとする。同様に、「近位」及び「遠位」という相対的空間用語も、該当する場合には交換可能とすることができる。
【０１００】
本明細書で使用される「約」又は「およそ」という用語は、例えば１０％以内、５％以内又はそれ未満を意味する。一部の実施形態では、「約」という用語は、測定誤差内を意味することがある。これに関して、説明され又はクレームされる際に、用語が明示的に表示されていなくても、全ての数値は「約」又は「およそ」という語が前置されているかのように読まれてよい。「約」又は「およそ」という語句は、大きさ及び／又は位置を記述するとき、記載の値及び／又は位置が値及び／又は位置の妥当な予想範囲内にあることを示すために使用されることがある。例えば、数値は、記述された値（又は値の範囲）の±０．１％、記述された値（又は値の範囲）の±１％、記述された値（又は値の範囲）の±２％、記述された値（又は値の範囲）の±５％、記述された値（又は値の範囲）の±１０％等である値を含み得る。いかなる数値範囲も、本明細書に記載される場合、そこに包含される全ての部分範囲を含むことが意図される。
【０１０１】
本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、部品及び／又はセクションを説明するために、第１、第２、第３等の用語が使用される場合がある。当然ながら、これらの要素、構成要素、領域、部品及び／又はセクションはこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、部品又はセクションを別の領域、部品又はセクションから区別するためにのみ使用されている。後述する第１の要素、構成要素、領域、部品又はセクションは、本明細書の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部品又はセクションと呼ぶことができる。
【０１０２】
本明細書において用いられる用語は、特定の実施形態を説明するものにすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書において用いられる場合、単数形（“a”、“an”、“said”及び“the”）は、文脈上明確に別段の指示がない限り、複数形も含むことを意図している。更に、当然のことながら、「含む」（“includes”及び/又は“including”）という用語は、本明細書において用いられる場合、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は部品の存在を指定するが、明示的に記載されていない１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部品及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。更に、留意すべきこととして、一部のクレームは、任意の要素を除外するように起草される場合があり、このようなクレームは、クレーム要素の記載に関連して「単独で」、「〜のみ」等の排他的な用語を使用する場合があり、又は、「否定的な」限定を使用する場合がある。
【０１０３】
図面に示された例示の実施形態を説明する際、分かりやすくするために、具体的な専門用語が使用される。しかしながら、本特許明細書の開示はそのように選択された具体的な専門用語に限定されることを意図するものではなく、当然ながら、具体的な要素の各々は、同様に動作する技術的な均等物を全て含む。
【０１０４】
例示的な実施形態を参照して本開示を説明したが、当然ながら、本開示は開示される例示的な実施形態に限定されない。以下の特許請求の範囲の範囲は、そのような変更並びに均等な構造及び機能を全て包含するように、最も広い解釈を与えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020127719.tif 000009
【図７】
2020127719.tif 000010
【図８】
2020127719.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月21日(2020.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心縦軸に沿って近位端から遠位端へ延びる円筒状通路を有する管状シャフトと、
前記円筒状通路に沿って配置され、前記管状シャフト内部で前記中心縦軸を中心に回転するように構成された第１の光学系と、
前記管状シャフトの前記遠位端を少なくとも部分的に囲むように配置された第２の光学系と、
前記管状シャフトの前記遠位端に配置された、ほぼ平行な近位表面及び遠位表面を有する窓と、を備え、
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の一方は、照明光をサンプルに向かって導くように構成された照明光学系を含み、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の他方は、前記サンプルからの反射光、散乱光及び／又は放射光を収集するように構成された検出光学系を含み、
前記窓は、前記窓の１つ以上の表面から反射された反射照明光が前記検出光学系に到達するのを防ぐように、前記管状シャフト内部の回転可能な前記第１の光学系のみを覆い封止するように配置される、
内視鏡プローブ。
【請求項２】
前記第１の光学系は前記照明光学系であり、前記第２の光学系は前記検出光学系であり、
前記照明光学系は、前記窓を通して前記サンプルに向かって前記照明光を導くように構成される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項３】
前記第１の光学系は前記検出光学系であり、前記第２の光学系は前記照明光学系であり、
前記検出光学系は、前記サンプルからの前記反射光、散乱光及び／又は放射光を、前記窓を通して収集するように構成される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項４】
前記検出光学系は、前記管状シャフトの外表面上に配置された少なくとも１つの検出光ファイバを含み、
前記照明光学系は、前記管状シャフトと同心の回転可能なドライブケーブル内に配置され、
前記照明光学系によって導かれ前記窓の前記１つ以上の表面で部分的に反射された前記照明光が、前記少なくとも１つの検出光ファイバの遠位端に到達しないように、前記窓は、前記少なくとも１つの検出光ファイバの光路に干渉することなく、前記円筒状通路内部の前記回転可能なドライブケーブルと前記照明光学系とを封止する、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記管状シャフト内部で回転する光ファイバ及び遠位光学系を含み、
前記管状シャフトは、少なくとも前記遠位光学系を包囲する金属シリンダを含み、
前記窓は、前記金属シリンダの遠位端において前記金属シリンダの内径に適合するように構成された透明材料の円形片を含む、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項６】
前記窓の直径は０．３〜２ｍｍの範囲であり、厚さは１００〜２００ミクロンの範囲であり、
前記窓は、レーザ溶接、超音波溶接又は接着剤のうちの１つ以上によって、前記金属シリンダの遠位端において前記金属シリンダの内表面に固着される、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項７】
前記金属シリンダは、その遠位端にカウンタボア部を有し、その近位端に非カウンタボア部を有するスロット付きシリンダであり、
前記カウンタボア部の内径は前記非カウンタボア部の直径よりも大きく、前記窓は、前記窓の前記近位表面がカウンタボアリップに対して固着して位置するように、前記非カウンタボア部まで進むことなく前記カウンタボア部内に適合するように寸法決めされた直径を有する、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項８】
前記金属シリンダの前記遠位端が前記近位端に向かって巻き返され又は押し戻されて、前記金属シリンダの前記遠位端が内側に前記近位端に向かって折り返されて、前記カウンタボア部に座面を形成するように、前記金属シリンダは可鍛性の金属材料から作製され、前記座面は前記窓の前記近位表面を受けるように構成される、
請求項７に記載の内視鏡プローブ。
【請求項９】
前記金属シリンダは前方穿孔部を含み、前記前方穿孔部は、前記窓の前記遠位表面をその中に受け入れるように構成された円筒形リップを形成するように、前記金属シリンダの近位端から遠位端まで、前記遠位端に到達することなく延び、
前記前方穿孔部の直径は、前記円筒状リップの直径よりも大きく、
前記窓は、前記近位端から前記遠位端に向かって挿入され、前記窓は、前記前方穿孔部の前記円筒状リップ及び前記内径にレーザ溶接又は結合される、
請求項５に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１０】
前記管状シャフトは、可撓性エラストマー材料から作られた円筒状シースを含み、前記円筒状シースは、前記円筒状シースの内表面と外表面の間に埋め込まれた金属ワイヤを含む、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１１】
前記金属ワイヤは、前記円筒状シースの前記可撓性エラストマー材料内にコイリング又は編組されたフラットワイヤであり、
前記窓は、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記エラストマー材料が除去された前記円筒状シースの前記フラットワイヤの部分に接合される、
請求項１０に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１２】
前記窓は、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記円筒状シースの前記エラストマー材料に接合される、
請求項１０に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１３】
前記検出光学系は、複数の検出光ファイバを含み、
前記管状シャフトは、近位端から遠位端へ延びる内表面及び外表面を有する円筒管を含み、
前記円筒管は、その外表面に形成された複数の溝を含み、
前記複数の溝の各溝は、前記管状シャフトの前記中心縦軸にほぼ平行に延び、前記複数の検出光ファイバのうちの少なくとも１つをその中に受け入れるように構成される、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１４】
前記円筒管の前記内表面は、前記遠位端にスロット部を有し、その前記近位端に非スロット部を有し、
前記円筒管の前記スロット部の内径は、前記非スロット部の内径よりも大きく、
前記窓の前記近位表面が、円筒状ノッチ又はリップに当接する前記スロット部に位置するように、前記窓の直径は、前記非スロット部に進むことなく前記スロット部に適合するように構成される、
請求項１３に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１５】
前記検出光学系は、複数の検出光ファイバを含み、
前記複数の検出光ファイバの遠位端が前記管状シャフトの前記遠位端と面一になり、前記窓の前記遠位表面と面一になるように、前記複数の検出光ファイバは、レーザ溶接又は超音波溶接又は接着材料による結合のいずれかによって、前記管状シャフトの前記外表面に接合され、
前記照明光学系は、前記管状シャフトに関して回転する回転可能なドライブケーブル内に、近位端から遠位端に向かってこの順序で配置された照明光ファイバ、集束要素及び回折要素を含む、
請求項２に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１６】
前記窓は、ガラス、シリカ、サファイア、石英又は医療グレードの熱可塑性物質から選択される光学的に透明な材料から作られた円形の窓であり、
前記窓が前記中心縦軸に垂直になるように、前記窓は、前記管状シャフトの前記遠位端において前記円筒状通路の内部に配置される、
請求項１に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１７】
前記管状シャフトは、前記窓の前記遠位表面の円形縁部に対して巻かれた遠位端を有する金属管を含む、
請求項１６に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１８】
前記管状シャフトは、圧縮シールのプロセスにより、前記円形窓の円周表面に対して圧着された内表面を有する金属管を含む、
請求項１６に記載の内視鏡プローブ。
【請求項１９】
中心縦軸に沿って近位端から遠位端へ延びる円筒状通路を有する管状シャフトの内部に、第１の光学系を配置するステップと、
前記管状シャフトの前記遠位端を少なくとも部分的に囲むように第２の光学系を配置するステップと、
前記管状シャフトの前記遠位端に、ほぼ平行な近位表面及び遠位表面を有する窓を配置するステップと、を含み、
前記第１の光学系は、前記円筒状通路内部で前記中心縦軸を中心に回転するように構成され、
前記第１の光学系又は前記第２の光学系の一方は、照明光をサンプルに向かって導くように構成された照明光学系を含み、前記第１の光学系又は前記第２の光学系の他方は、前記サンプルからの反射光、散乱光及び／又は放射光を収集するように構成された検出光学系を含み、
前記窓は、前記窓の１つ以上の表面から反射された反射照明光が前記検出光学系に到達するのを防ぐように、前記円筒状通路内部に配置された回転可能な前記第１の光学系のみを覆い封止するように配置される、
内視鏡プローブを組み立てる方法。
【請求項２０】
前記第１の光学系は前記照明光学系であり、前記第２の光学系は前記検出光学系であり、
前記第１の光学系を配置することは、前記窓を通して前記サンプルに向かって前記照明光を導くように前記照明光学系を配置することを含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の光学系は前記検出光学系であり、前記第２の光学系は前記照明光学系であり、
前記第１の光学系を配置することは、前記サンプルからの前記反射光、散乱光及び／又は放射光を、前記窓を通して収集するように前記検出光学系を配置することを含む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記検出光学系を配置することは、前記１つ以上の検出光ファイバの遠位端が前記管状シャフトの遠位端と面一になるように、前記管状シャフトの前記外表面に１つ以上の検出光ファイバを配置することを含み、
前記窓を配置することは、前記窓の前記遠位表面が前記管状シャフトの遠位端と面一になり、前記光ファイバの遠位端と面一になるように、前記管状シャフトの前記円筒状通路の内部に前記窓によって前記照明光学系を封止することを含み、
前記窓は、前記１つ以上の検出光ファイバの収集光路に干渉しない、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記管状シャフト内に前記照明光学系を配置することは、前記管状シャフトに関して回転するように構成された回転ドライブケーブルの内部に前記照明光学系を配置することを含み、
前記管状シャフトの前記遠位端に前記窓を配置することは、前記管状シャフトを形成し前記回転ドライブケーブルと同心である金属シリンダの内径に前記窓を配置することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記管状シャフト内に前記照明光学系を配置することは、前記管状シャフトに関して回転するように構成された回転ドライブケーブルの内部に前記照明光学系を配置することを含み、
前記管状シャフトの前記遠位端に前記窓を配置することは、前記管状シャフトを形成し前記回転ドライブケーブルと同心であるエラストマー滑性シートの内径に前記窓を配置することを含む、
請求項２０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
有芯スライドガラス：一実施形態において、窓は、シース又は金属管の内径に適合された有芯スライドガラス片（スライドガラスから切り取られたガラスの円形片）であってよい。スライドガラスを円形片に切断するプロセスは、窓用の繊細なスライドガラスを機械加工すると欠けたり破損したりするおそれがあるので、ある程度の問題となる。非常に小さな部品を扱うには、特別な工具が必要となる（窓の直径は１ｍｍ以下となる可能性があり、厚さは１００ミクロン以下の範囲である）。更に、窓の光学面のエポキシはイメージング品質に悪影響を与えるおそれがあるので、窓を金属缶又は内側シースの内径に結合する際には、細心の注意を維持しなければならない。エポキシ接着剤を用いることの不利益を回避するために、薄い窓のレーザ溶接又は超音波溶接が好ましい場合がある。有芯スライドガラスは、マシンカットガラスと呼ばれる場合がある。しかしながら、一般に言われるようなガラスカッティングは、実際にはカッティングではない。実際に行われるのは、ガラスを所望の形状に割るためのガラス表面の「貫入（score）」又は細かいせん断である。貫入が軽いほど、裁断（break-out）はより良好に正確になる。例えばThe  Fletcher-Terry  Company，LLCから入手可能な超硬切断ホイールを用いて、円形のガラス窓を切断することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
レーザ溶接組立て
第１：レーザ溶接機器内で、窓（有芯スライドガラス又はガラス棒）を金属缶に取付＋位置合せし、金属缶の外表面に検出ファイバを配置する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
第１：超音波溶接機器内で、窓（有芯スライドガラス又はガラス棒）を金属缶に取付＋位置合せし、検出ファイバを金属缶の周囲に固定する。
【外国語明細書】
2020127719000001.pdf