(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの分離したファイバ間で電磁放射を伝送させるための装置であって、
第１の光ファイバ及び第２の光ファイバのうち、少なくとも一方が回転可能とされる、第１の光ファイバ及び第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方の一端部と通信する、１つ以上の第１の光学装置部と、
前記１つ以上の第１の光学装置部の位置を制御して、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの長手方向の軸を、少なくともそれらの端部で位置合わせするように構成された１つ以上の第２の装置部と、
前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方を回転するように適合された１つ以上の第３の装置部と、
少なくとも１つの第１電磁放射を試料に与え、少なくとも１つの第２電磁放射を参照物に与える、１つ以上の第４の装置部であって、該装置部によって与えられる放射の周波数が時間とともに変化するようにされた、１つ以上の第４の装置部と、
前記少なくとも１つの第１電磁放射に関連する少なくとも１つの第３電磁放射と、前記少なくとも１つの第２電磁放射に関連する少なくとも１つの第４電磁放射との間の干渉を検出する、１つ以上の第５の装置部と、を備え、前記第１電磁放射及び前記第３電磁放射が、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方を介して伝送され、
前記第１の光ファイバ又は前記第２の光ファイバのうち少なくとも１つを、これらの長手方向の軸のうちの少なくとも１つにほぼ沿って平行移動させるように構成された、並進装置を含む、装置。
【請求項２】
前記第４の装置部における時間に伴う変化が特有の反復速度を有し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方は、前記１つ以上の第３の装置部によって、前記第４の装置部の前記特有の反復速度を２５０より大きな整数で除した速度にほぼ等しい、実質的に均一な回転速度でもって回転される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の光ファイバ及び第２の光ファイバの少なくとも一方を、毎秒１００回転よりも大きな速度で回転させるように構成された、１つ以上の装置部を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記並進装置が、前記第１の光ファイバ、前記第２の光ファイバ、及び前記１つ以上の第２の装置部を、これらの長手方向の軸のうちの少なくとも１つにほぼ沿って平行移動させるように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
並進速度が毎秒１ｍｍよりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第３の装置部はその内部に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方を位置付ける、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記第３の装置部は前記速度を検出するように構成されたエンコーダを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記第３の装置部は直流モータ又はステッピングモータの少なくとも一つを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第２の装置部は、第１のコリメータレンズ及び第２のコリメータレンズを含み、前記第１のコリメータレンズ及び前記第２のコリメータレンズのうちの少なくとも一方の焦点距離と、これに対応する前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方の開口数との数値積が、５０μｍと２０００μｍとの間である、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間の光伝送効率が８０％よりも大きい、請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置の後方反射が−５５ｄＢ未満である、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第２の装置部は、第１のコリメータレンズ及び第２のコリメータレンズを含み、前記第１のコリメータレンズ及び前記第２のコリメータレンズのうちの少なくとも一方の焦点距離と、これに対応する前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方の開口数との数値積が、５０μｍと２０００μｍとの間である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバに付随し、間隙によって前記第１の光ファイバから分離され、前記第２の装置部は、前記電磁放射のモードフィールド領域を圧縮させるように適合された第１のレンズ部分と、前記第１のレンズ部分に付随し、前記電磁放射のモードフィールド領域を拡大させるように適合された第２のレンズ部分とを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方をカテーテル装置部に接続するように構成された、１つ以上の装置部と、を更に備え、前記１つ以上の装置部は少なくともその一端部に設けられた保護具を含み、該保護具は、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの少なくとも一方を、前記１つ以上の装置部を介して前記カテーテル装置部に接続する際に、取り外される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記並進装置が、前記第１の光ファイバ、前記第２の光ファイバ、及び前記１つ以上の第２の装置部を、これらの長手方向の軸のうちの少なくとも１つにほぼ沿って平行移動させるように構成された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第３の装置部が、前記第１の光ファイバ及び第２の光ファイバの少なくとも一方を、毎秒１００回転よりも大きな速度で回転させるように構成された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第３の装置部はその内部に、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方を位置付ける、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３の装置部は前記速度を検出するように構成されたエンコーダを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第３の装置部は直流モータ又はステッピングモータの少なくとも一つを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの第２の装置部は、第１のコリメータレンズ及び第２のコリメータレンズを含み、前記第１のコリメータレンズ及び前記第２のコリメータレンズのうちの少なくとも一方の焦点距離と、これに対応する前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方の開口数との数値積が、５０μｍと２０００μｍとの間である、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間の光伝送効率が８０％よりも大きい、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置の後方反射が−５５ｄＢ未満である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの第１電磁放射を試料に与え、少なくとも１つの第２電磁放射を参照物に与える、１つ以上の第４の装置部であって、該装置部によって与えられる放射の周波数が時間とともに変化するようにされた、１つ以上の第４の装置部と、
前記少なくとも１つの第１電磁放射に関連する少なくとも１つの第３電磁放射と、前記少なくとも１つの第２電磁放射に関連する少なくとも１つの第４電磁放射との間の干渉を検出する、１つ以上の第５の装置部と、を更に備え、前記第１電磁放射及び前記第３電磁放射が、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方を介して伝送される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記第４の装置部における時間に伴う変化が特有の反復速度を有し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバのうちの少なくとも一方は、前記１つ以上の第３の装置部によって、前記第４の装置部の前記特有の反復速度を２５０より大きな整数で除した速度にほぼ等しい、実質的に均一な回転速度でもって回転される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
少なくとも１つの第１電磁放射を試料から受け取り、少なくとも１つの第２電磁放射を参照物から受け取る第５の装置部と、
前記第１電磁放射、前記第２電磁放射、及び前記第１電磁放射と前記第２電磁放射の組み合わせのうち、少なくとも１つのスペクトルを周波数成分に分離する、１つ以上のスペクトル分離装置と、
複数の検出器を含む１つ以上の検出装置部であって、各検出器が１つ以上の前記周波数成分の少なくとも一部を検出可能な検出装置部と、を更に備え、前記少なくとも１つの第１電磁放射が、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの少なくとも一方を介して伝送される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記第５の装置部は特有の読み出し反復速度を有し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの少なくとも一方は、前記１つ以上の第３の装置部によって実質的に均一な回転速度でもって回転され、該回転速度が、前記第５の装置部の前記特有の読み出し反復速度を２５０より大きな整数で除した速度にほぼ等しくされた、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記カテーテル装置部が冠状動脈内に挿入されるようにした、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバに付随し、間隙によって前記第１の光ファイバから分離され、前記第２の装置部は、前記電磁放射のモードフィールド領域を圧縮させるように適合された第１のレンズ部分と、前記第１のレンズ部分に付随し、前記電磁放射のモードフィールド領域を拡大させるように適合された第２のレンズ部分とを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項２９】
前記並進装置が、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバを、これらの長手方向の軸のうちの少なくとも１つにほぼ沿って平行移動させるように構成された、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明は、米国特許出願番号６０／６２４，２８２（２００４年１１月２日出願）の優先権を主張するものであり、その全開示内容を本明細書の一部としてここに援用する。
【０００２】
本発明は、光学画像形成に関し、詳しくは、光学ロータリ接合装置と、生物学的試料の画像形成のために、このロータリ接合装置を利用する光学画像形成システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
患者の内臓の生体内光学画像形成は通常、光ファイバカテーテルによって行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
心臓病学、神経心臓病学、インターベンショナル・ラジオロジ（介入放射線医学）、消化器病学等の多くの臨床分野では、ｒ−φ断面画像を生成するために回転する光学カテーテルを必要とする。また、回転するカテーテルを長手方向に沿って引き戻し、対象となる組織塊の三次元画像を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、本装置は、好ましくはロータリ接合を含み、これはカテーテルに機械的な作動をもたらし、そしてカテーテルと光学画像形成エンジンとの間の光学的な接続性をもたらす。この光学画像形成エンジンは、光周波数領域画像形成（「ＯＦＤＩ」）、及び、光学コヒーレンス・トモグラフィを実行することが可能であり、それぞれ米国特許仮出願番号６０／５１４，７６９（２００３年１０月２７日出願）及び国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０３／０２３４９（２００３年１月２４日出願）に記載されている。
【０００６】
よって、生物学的試料の画像形成を行うために、光学ロータリ接合装置と、このロータリ接合装置を用いた光学画像形成システム及び方法についての例示的な実施形態が提供される。このロータリ接合を用いて、静止した光ファイバポートと回転する光ファイバポートの間で光を伝送することができる。静止したファイバポートが画像形成エンジンに接続され、回転する光ファイバが光学的及び機械的に光ファイバカテーテルに接続されることで、カテーテルの末端において回転するプローブビームを生成できる。更に、このロータリ接合は並進ステージを含み、生物学的試料の３次元画像を得ることができる。このロータリ接合を使用する、例示的な画像形成システムは、血管の画像形成、心臓血管の画像形成、神経管の画像生成、及び消化器系の画像形成を包含する。
【０００７】
従って、本発明の例示的な実施形態によると、少なくとも２つの分離したファイバ間に電磁放射を伝送するための（並びに試料の画像形成のための）装置、システム及び方法が提供される。例えば、第１の光ファイバと第２の光ファイバについては、第１の光ファイバ及び／又は第２の光ファイバが回転可能に設けられる。第１の光ファイバ及び／又は第２の光ファイバの少なくとも一方の端部と通信する、少なくとも１つの第１の光学装置部を含むことができる。更に、この光学装置部の位置を制御して、第１及び第２の光ファイバの長手方向の軸を少なくともそれらの端部で位置合わせするように構成された、少なくとも１つの第２の装置部を含むことができる。また、第１及び／又は第２の光ファイバを毎秒１０回転よりも大きな速度で回転させる、１つ以上の第３の光学装置部を提供することができる。第１の光ファイバ及び／又は第２の光ファイバをカテーテル装置部に接続するための、少なくとも１つの更なる装置部を含むことも可能であり、この更なる装置部は、少なくともその１つの端部に設けられた保護具を含むことができ、この保護具は、第１及び／又は第２の光ファイバを、第４の装置部を介してカテーテル装置部に接続する際に自動的に取り外される。
【０００８】
これらの例示的な装置、システム及び方法では並進装置を含んでもよい。この並進装置は、第１の光ファイバ、第２の光ファイバ及び／又は少なくとも１つの第２の装置部を、これらの長手方向の軸のうち、少なくとも１つにほぼ沿って平行移動させるように構成される。その速度は毎秒１ミリメートルよりも大きくされる。第３の装置部は、第１の光ファイバ及び／又は第２の光ファイバをその内部に位置付けることができる。第３の装置部（例えば、直流モータ又はステッピングモータ）は、その速度を検出するように構成されたエンコーダを含むことができる。また、第３の装置部を回転させるように構成されたモータは、第３の装置部に接続することができる。このようなモータは、その速度を検出するように構成されたエンコーダを含んでもよい。
【０００９】
本発明の他の例示的な実施形態によると、第２の装置部は第１及び第２のコリメータレンズを含むことができる。更には、第１及び／又は第２のコリメータレンズの焦点距離と、これに対応する第１及び第２の光ファイバの少なくとも一方の開口数との数値積が、約１００μｍ（マイクロメートル）と１０００μｍとの間とされる。第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間の光学的な伝送効率は約８０％よりも大きくされる。この伝送効率は、第２のファイバの一回転周期内で、１％よりも高い精度を保つことができる。また、この装置は、後方反射が−５５ｄＢよりも小さい。
【００１０】
更に本発明の他の例示的な実施形態においては、少なくとも１つの第４の装置部（例えば波長掃引レーザ）が、少なくとも１つの第１電磁放射を試料に与え、少なくとも１つの第２電磁放射を参照物に与える。この少なくとも１つの第４の装置部によって与えられる放射の周波数は時間に伴って変化してもよい。また、第１電磁放射に関連する少なくとも１つの第３電磁放射と、第２電磁放射に関連する少なくとも１つの第４電磁放射との間の干渉を検出するために、１つ以上の第６の装置部を設けることができる。第１電磁放射及び第３電磁放射は第１及び／又は第２の光ファイバを介して伝送することができる。第４の装置部の時間に伴う変化は、特有の反復速度を有し、第１及び／又は第２の光ファイバは、第３の装置部によって、第４の装置部の特有の反復速度を２５０と５０００との間の整数で除した速度にほぼ等しい、実質的に均一な回転速度で回転する。
【００１１】
また、試料から少なくとも１つの第１電磁放射を受け、参照物から少なくとも１つの第２電磁放射を受けるために、第５の装置部を設けることができる。第１電磁放射及び／又は第２電磁放射のスペクトルを周波数成分に分離する、少なくとも１つのスペクトル分離装置を含んでもよい。更に、それぞれの検出器が１つ以上の周波数成分のうちの少なくとも一部を検出可能な複数の検出器を含む、１つ以上の第８の検出装置部を設けることができる。第１電磁放射は、第１の光ファイバ及び／又は第２の光ファイバを介して伝送できる。第５の装置部は特有の読み出し反復速度を有し、第１及び／又は第２の光ファイバは、第３の装置部によって、第５の装置部の特有の読み出し反復速度を２５０と５０００との間の整数で除した速度とほぼ等しい、実質的に均一な回転速度で回転することができる。このカテーテル装置部は、冠状動脈の中に挿入するように構成できる。
【００１２】
本発明の上記の目的、特徴、及び利点は、付属する請求項と関連して、以下に詳細に説明した本発明の実施形態を読むことで明らかとなる。そして、本発明の更なる目的、特徴、及び利点は、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面と併せて、以下に詳述する本発明の記載から明らかとなる。
【００１３】
別段の説明がない限りは、これらの図面を通して同じ符号や文字が、例示した実施形態について同様の特徴、要素、部品又は部分を示すために用いられる。更に、図面を参照して本発明を詳細に説明するが、これは例示した実施形態と関連して行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
光ファイバコリメータは従来からある部品であり、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように、光ファイバ１０の先端から出射された光を集光ビーム１６へと変化させるため、又は集光ビームの光を光ファイバに入射させるために用いられる。通常、非球面レンズ１１又は勾配屈折率（ＧＲＩＮ又はＳＥＬＦＯＣ）レンズ１２を用いることができる（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照）。一対のコリメータを用いて、あるファイバ１０から、他のファイバ２０へと光学ビームを最小限の挿入損失及び後方反射で伝送することが可能である（図１（ｃ）参照）。この従来の装置構成は、偏光子、フィルタ及びアイソレータのような、他の自由空間光学素子をファイバ化するために広く用いられてきた。
【００１５】
図２は、一対のコリメータ１２、２８を用いた、本発明によるロータリ接合の一実施形態を例示した側面図である。一方のコリメータレンズ１８は、管状構造体２６に取り付けられている。ファイバ２０の末端は、スリーブ３４内に位置するコネクタ・フェルール２８へと挿入される。コネクタ・ハウジングケース３３とフェルール３２を備えたマッチング・コネクタがスリーブ３４に挿入される。この例示的な構成により、２つのファイバ２０と３０との間の光伝送を円滑に行える。管状構造体２６は、ベアリング３６を介してハウジング３９に接続される。また、管状構造体２６は、ベルト又はギア３８を介して回転モータ３７に接続される。モータ３７は管状構造体２６を回転させ、従って、コリメータ１８を回転させる。ハウジング３９は、引き戻し操作のために、固定レール４１上に設置される並進ステージ４０に取り付けられる。このロータリ接合によって、回転しないファイバ１０と回転するファイバ３０との間の光伝送がもたらされる一方で、代替のファイバ３０をコネクタハウジング３３において交換できるようになる。
【００１６】
光ファイバ１０、２０、３０はシングルモード光ファイバが好ましいが、マルチモードファイバ、偏光保持ファイバ、又はフォトニック結晶ファイバでもよい。ファイバ１０、２０はレンズ１２、１８に融着され、これにより、大幅に後方反射を減少させてスループットを高める可能性をもつ。これに代わって、コリメータレンズ１２、１８は、非球面屈折レンズでもよいし、又は軸方向の勾配屈折率レンズでもよい。レンズ１２、１８の光学面には、使用する光の波長範囲において反射防止コーティングを施してもよい。この波長範囲は、８００±１００ｎｍ（ナノメートル）、１０００乃至１３００ｎｍ、１６００乃至１８００ｎｍ、又は他の範囲である。レンズ１２、１８の焦点距離については、１００μｍから１０００μｍのビーム径を与えるように選択することができる。ファイバ１０、２０、３０からの全スループットは７０％より大きく、後方反射は−５５ｄＢより小さい。２つのコリメータが正確に同軸となるように位置合わせを行うことにより、スループットの均一性と、一回転周期に亘って約１％よりも良好な後方反射が得られる。管状構造体２６は中空モータ軸でもよく、該モータ３７は管状構造体２６と同軸に位置され、この場合に、ベルト又はギア３８は不要である。コネクタ２８、３２の研磨角度については通常、面の法線に対して４°と１０°との間とし、後方反射を最小限に抑える。コネクタハウジング３３は、好ましくは、ＳＣタイプと同様のスナップ式接続を提供し、組み込み式の端部保護ゲートを備える。図３は、本発明によるロータリ接合部の例示的な実施形態を、より詳細に示している。
【００１７】
図４は、本発明による、生体外や生体内で生物医学的な画像形成を行うための、光ファイバカテーテルの例示的な実施形態を示す。例えば、光ファイバはシャフト４５に挿入され、この末端には、スペーサ５０、レンズ５２、及びプリズム６０等のビーム集光用光学部品が取り付けられ、焦点を結ぶビーム６２が生成される。光ファイバは、好ましくはシングルモードファイバであり、コア４２、クラッド４３及びジャケット４４から構成される。ビーム集光用光学部品５０、５２、６０及びシャフト４５は、互いに強固に結合されることで、プローブビーム６２が均一な回転速度をもって回転できるようにする。保護シース４８はロータリ接合部のハウジング３９に接続されることで、試料７０内部で相対的に静止して回転軸による損傷から試料を保護し、またその逆も同様である。シャフト４５とシース４８との間隙４６は、屈折率を整合させる液体で満たすことができる。血管内又消化管の画像形成等の用途ではバルーンを用いるが、これは、カテーテルを管状の器官の中心に正確に位置決めし、及び／又は血流を一時的に阻止するためである。
【００１８】
図５は、光周波数領域画像形成（ＯＦＤＩ）システムの例示的な実施形態を示し、該システムは、本発明によるロータリ接合及びカテーテルを使用することができる。例えば、光源は波長掃引レーザ８０とされる。ロータリ接合部３９は干渉計の試料アームに接続することができ、この干渉計は、１０／９０カプラ８２、減衰器８４、偏光コントローラ８６、サーキュレータ８８、８９、長さ整合ファイバ９０、コリメータレンズ９２、及び参照ミラー９４を含む。検出回路は、５０／５０カプラ９６、偏光コントローラ９８、偏光ビームスプリッタ１００、１０１、双平衡受光器１０３、１０４、電気フィルタ１０６、１０７、及びデータ取得基板１１０を含むことができる。このデータ取得基板１１０は、コンピュータ１１２に接続され、トリガー回路１１４、モータコントローラ９４、及び並進ステージ４１、４２と通信することができる。ＯＣＴの動作原理は当分野では周知である。また、双平衡検出と偏光分岐検出（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｉｖｅｒｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を同時に提供するために、偏光コントローラ９８は、カプラからの２つのファイバ経路の複屈折を整合させることができるように構成される。参照アームの他の偏光コントローラ８６を調整し、偏光ビームスプリッタ１０１、１０２のそれぞれにおいて参照光を等しい比率に分離することができる。スプリッタの後段における、対応する偏光状態（ｘ又はｙで示す）については、双平衡受光器１０３、１０４へと向けられる。
【００１９】
図５に示すシステムの例示的な実施形態を用いて、生体内でのヒトの冠状動脈の血管内ＯＦＤＩを実施することができる。ＰＣデータ取得基板（例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の６１１５）を用い、ローパスフィルタ処理後の受信信号が１０ＭＨｚのサンプリング周波数でデジタル化される。レーザのチューニングレート３６ｋＨｚにおいて、本システムの検出感度は、任意の偏光状態で１０５ｄＢ（デシベル）よりも大きく、距離分解能は（例えば空気中で）１２μｍとされる。ロータリ接合部３９には、毎秒１００回転より大きな動作範囲をもつ高速直流モータを用いることができる。カテーテル３０には、その末端に勾配屈折率レンズ及び９０度プリズムを用い、２５μｍの横分解能を得ることができる。ロータリ接合部は、モータが付設された直動並進ステージ４１、４２に取り付けられ、長手方向における３次元の引き戻し（ｐｕｌｌ−ｂａｃｋ）画像化を行うことが可能である。このような実験に用いられる取得基板での比較的遅いデジタル化レートでは、ＯＦＤＩの掃引源の潜在能力を全て発揮させるには十分でない虞がある。最大１０ＭＨｚのサンプリングレートでは、画像形成速度と軸方向の画像サイズがともに損なわれる虞がある。ＯＦＤＩシステム及びカテーテルを用いる画像形成を実証するために、レーザは１８ｋＨｚの減少したレートで動作可能であり、２．２ｍｍの軸走査深さに対応するレーザのスペクトル掃引について５１２個のサンプルが得られた（例えば空気中）。カテーテルを毎秒３６回転で回転させ、７．２ｍｍ／秒の速度で長手方向に引き戻す際に、３秒間の時間に亘って、固定されたヒト冠状動脈７０の画像を毎秒３６フレームで取得することができる。図６の断面Ａは、図５のＯＦＤＩシステムを用いて得られる、２５６個の半径方向ピクセルをもつ５００Ａ−ｌｉｎｅｓで構成される典型的な画像を示している。３秒間で得られた例示的な３次元画像を図６Ｂに示す。
【００２０】
図７は、本発明によるロータリ接合部及びカテーテルを用いた、スペクトル領域ＯＣＴシステム（ＳＤ−ＯＣＴ）の例示的な実施形態を示す。例えば、光源１２０は、低コヒーレンス広帯域光源、パルス性広帯域光源、又はカメラ１２２の読み出し速度に同期して反復動作する可変波長光源を含むことができる。カメラ１２２は、電荷結合素子又はＣＭＯＳ撮像素子に基づく検出器アレイ１２４を用いる。干渉信号は、コリメータ１２６、グレーティング（回折格子）１２８等の回折素子、及びフォーカシングレンズ１３０を用いて検出器アレイ１２４に導かれる。ＯＣＴの動作原理は当分野で周知である。
【００２１】
一例として、ヒト冠状動脈７０の画像形成を、光ファイバカテーテルを用いて実施できる。図８は、例えばＣＷ増幅自然放出光源（Ａ及びＢ）、及び、同じ１８．９４ｋＨｚのＡライン取得レートの掃引源（Ｃ及びＤ）を用いて得ることが可能な画像を示す。画像Ａと画像Ｂとの相違、及び画像Ｃと画像Ｄとの相違は、カテーテルの回転速度であり、Ａ及びＣの場合は９．５ｒｐｓであり、１画像当たり２０００Ａ−ｌｉｎｅｓに相当し、またＢ及びＤの場合は３７．９ｒｐｓであり、１画像当たり５００Ａ−ｌｉｎｅｓに相当する。
【００２２】
前述の説明は単に本発明の原理を例示したに過ぎない。本明細書の説明を考慮して、記載された実施形態に種々の変更や改変を加えることは、当業者にとって明白である。例えば、ここに説明した本発明は、米国特許仮出願番号６０／５１４，７６９（２００３年１０月２７日出願）及び国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０３／０２３４９（２００３年１月２４日出願）に説明した例示的な方法、システム、及び装置に有用であり、これらの開示内容については、その全体をここに援用する。
【００２３】
実際、本発明の例示的な実施形態による装置、システム及び方法は、任意のＯＣＴシステム、ＯＦＤＩシステム又は他の画像形成システムに用いることが可能である。従って、当業者にとっては、本明細書に明確に提示又は説明されていなくとも、本発明の原理を具現化する数多くのシステム、装置、及び方法に工夫を凝らすことが可能であり、これは本発明の趣旨と範囲内に含まれることが理解されるであろう。また、上記に引用した文献、特許及び特許出願については、本明細書の一部としてその全体をここに援用する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】非球面レンズを用いた従来の光ファイバのコリメータを示す拡大図である。
【図１ｂ】グレーデッド・インデックス・レンズを用いた従来の光ファイバのコリメータを示す拡大図である。
【図１ｃ】一対のレンズを用いた従来の光ファイバのコリメータを示す拡大図である。
【図２】一対のファイバコリメータを用いた、本発明による光学ロータリ接合について実施形態の一例を切り欠いて示す側面図である。
【図３】本発明によるロータリ接合部の一実施形態を例示した図である。
【図４】本発明による生物医学的画像形成用の光ファイバカテーテルの一実施形態を例示した側面図である。
【図５】光周波数領域画像形成（ＯＦＤＩ）法に基づく、本発明による光学システムの一実施形態を示す概略図である。
【図６】ＯＦＤＩ法を用いて取得した、生体内冠状動脈の画像例を示す図である。
【図７】スペクトル領域光学コヒーレンス・トモグラフィ（ＳＤ−ＯＣＴ）法に基づく、本発明による光学システムの実施形態の別例を示す概略図である。
【図８】ＳＤ−ＯＣＴ法を用いて取得した、生体内冠状動脈の画像例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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