(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、
前記筐体の先端部領域から延びるカニューラと、
部分的に前記筐体内及び部分的に前記カニューラ内に位置決めされる光学ガイドであって、
前記筐体の前記基端部領域内において前記光ケーブルから撮像光を受け取り、及び
前記撮像光を前記カニューラの先端部に向けて案内する
ように構成される光学ガイドと、
光学合焦要素であって、
前記光学ガイドから前記撮像光を受け取り、及び
合焦撮像光を発する
ように構成される光学合焦要素と、
弾性光学要素であって、
前記光学合焦要素から前記合焦撮像光を受け取り、及び
前記合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能である
ように構成される弾性光学要素と、
前記弾性光学要素を変形させて、前記合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムと、を備え、
前記アクチュエータシステムは、Ｕ字形に湾曲する可撓性ストリップを備え、前記可撓性ストリップは、
前記Ｕ字形の頂点に接続する２つのストリップセグメントを有し、前記ストリップセグメントのうちの少なくとも一つは移動可能であり、
前記Ｕ字形の前記頂点は、前記カニューラの先端部に位置決めされ、且つ
開口部が前記Ｕ字形の前記頂点に形成され、及び
前記弾性光学要素の先端面は、前記Ｕ字形の前記頂点に固定され、したがって、
前記合焦撮像光が、前記開口部を通して前記弾性光学要素から出て、及び
前記弾性光学要素が、前記ストリップセグメントの少なくとも一つが作動するときに変形する
ように構成される、撮像プローブ。
【請求項２】
第１のストリップセグメントは移動可能であり、
第２のストリップセグメントは、前記カニューラの内側に固定され、及び
前記アクチュエータシステムは、移動可能な前記第１のストリップセグメントを動かすことにより、前記弾性光学要素を変形させるように構成される、請求項１に記載の撮像プローブ。
【請求項３】
移動可能ストリップセグメントの基端部分は、内部アクチュエータカニューラ内に拡張され、前記カニューラ内で移動可能であり、及び
溝が、前記アクチュエータカニューラの側部に形成されて、前記固定ストリップセグメントを収容する、請求項２に記載の撮像プローブ。
【請求項４】
光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、
前記筐体の先端部領域から延びるカニューラと、
部分的に前記筐体内及び部分的に前記カニューラ内に位置決めされる光学ガイドであって、
前記筐体の前記基端部領域内において前記光ケーブルから撮像光を受け取り、及び
前記撮像光を前記カニューラの先端部に向けて案内する
ように構成される光学ガイドと、
光学合焦要素であって、
前記光学ガイドから前記撮像光を受け取り、及び
合焦撮像光を発する
ように構成される光学合焦要素と、
弾性光学要素であって、
前記光学合焦要素から前記合焦撮像光を受け取り、及び
前記合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能である
ように構成される弾性光学要素と、
前記弾性光学要素を変形させて、前記合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムと
を備え、
前記アクチュエータシステムは、
Ｕ字形に湾曲される可撓性ストリップであって、
前記Ｕ字形の頂点に接続される移動可能ストリップセグメント及び固定ストリップセグメントを有し、
前記Ｕ字形の前記頂点は、前記カニューラの先端部に位置決めされ、且つ
開口部が、前記Ｕ字形の前記頂点に形成される、可撓性ストリップと、
前記カニューラの内部に移動可能に配置される内部アクチュエータカニューラであって、
前記移動可能ストリップセグメントは、前記内部アクチュエータカニューラに結合され、
前記固定ストリップセグメントは、前記カニューラの内壁に固定された固定内部カニューラセグメントに結合され、且つ
前記内部アクチュエータカニューラは、前記固定内部カニューラセグメントを収容する溝を含む、内部アクチュエータカニューラと
を備える、撮像プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される実施形態は、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）撮像プローブを用いて組織を走査するデバイス、システム、及び方法に関し、より詳細には、眼科撮像で弾性光学要素を有するＯＣＴ撮像プローブを利用するデバイス、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システムは、眼科で組織層の像を生成するために使用することができる。これらのＯＣＴシステムは多くの場合、網膜等の眼科組織を可視化するために目に挿入されるＯＣＴプローブを含む。ＯＣＴプローブは多くの場合、光ケーブルによってＯＣＴ撮像システムの残りの部分に接続されたハンドルと、患者組織内に挿入される突出カニューラとを含む。
【０００３】
使用に際して、生成された光ビームは、撮像光ビーム及び参照光ビームに分割される。撮像光ビームは、撮像プローブによってターゲット組織に案内される。この撮像光の部分は、ターゲット組織の様々な深度から反射され、同じプローブを通して収集される。次に、反射され収集された撮像光ビームは、参照ビームで干渉され、干渉から、様々な深度のターゲットのＯＣＴ像が生成される。
【０００４】
幾つかのＯＣＴシステムは、ターゲットスポットに対応する深度像を作成し、そのような像は通常、Ａ走査と呼ばれる。他のＯＣＴシステムは、ターゲットスポットの組を通して走査し、これらの走査スポットに対応する深度像を作成するように構築される。これらの深度像は組み立てられて、基本的に側方（Ｘ又はＹ）方向及び深度（Ｚ）方向でターゲット組織のＸＺ又はＹＺ断面像である、いわゆるＢ走査にすることができる。
【０００５】
幾つかのプローブは、光ファイバをカニューラの先端部領域内で前後に動かすことにより、撮像ビームを走査することができる。しかし、カニューラの直径が小さいことにより、ファイバを前後に動かすことは難しい。更に、撮像プローブ内で利用可能な空間が小さいことにより、ファイバを動かすことができるアクチュエータのタイプが制限される。最後に、幾つかの使用タイプでは、ＯＣＴプローブは処置後に廃棄されるため、製造は安価でなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、上述した必要性の１つ又は複数に対処する眼科用ＯＣＴプローブを含め、ターゲット組織にわたり撮像ビームを走査するＯＣＴプローブを利用する改善されたデバイス、システム、及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示される実施形態は、選択的に変形して、合焦撮像光の方向を変更するように構成される弾性光学要素を利用するデバイス、システム、及び方法に関する。
【０００８】
幾つかの実施形態によれば、撮像プローブが提供される。撮像プローブは、光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、筐体の先端部領域から延びるカニューラと、部分的に筐体内及び部分的にカニューラ内に位置決めされる光学ガイドであって、筐体の基端部領域内においてケーブルから撮像光を受け取り、及び撮像光をカニューラの先端部に向けて案内するように構成される光学ガイドと、光学合焦要素であって、光学ガイドから撮像光を受け取り、及び合焦撮像光を発するように構成される光学合焦要素と、弾性光学要素であって、光学合焦要素から合焦撮像光を受け取り、及び合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能であるように構成される弾性光学要素と、弾性光学要素を変形させて、合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムとを備えることができる。
【０００９】
幾つかの実施形態によれば、撮像システムが提供される。撮像システムは、撮像光を生成するように構成される撮像光源を備える光学コヒーレンストモグラフィ撮像システムと、撮像光を案内するように構成される光ケーブルと、光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、筐体の先端部領域から延びるカニューラと、光学ガイドであって、筐体の基端部領域内においてケーブルから撮像光を受け取り、及び撮像光をカニューラの先端部に向けて案内するように構成される光学ガイドと、光学合焦要素であって、光学ガイドから撮像光を受け取り、及び合焦撮像光を発するように構成される光学合焦要素と、弾性光学要素であって、光学合焦要素から合焦撮像光を受け取り、及び合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能であるように構成される弾性光学要素と、弾性光学要素を変形させて、合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムとを備えることができる。
【００１０】
幾つかの実施形態によれば、撮像プローブを用いて眼科ターゲットを撮像する方法が提供され、本方法は、光学ガイドを用いて、撮像光を撮像プローブのカニューラ内部の光学合焦要素に案内することと、光学合焦要素を用いて撮像光を合焦させることと、弾性光学要素によって合焦撮像光を受け取ることと、アクチュエータシステムを用いて弾性光学要素を変形させることにより、合焦撮像光をターゲットスポットにリダイレクトすることと、アクチュエータシステムを用いて、弾性光学要素を順次変形させることにより、走査パターンに沿ってリダイレクトされた合焦撮像光を走査することとを含む。
【００１１】
本開示の追加の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】処置中の目及び例示的なＯＣＴ撮像システムを示す。
【図２】処置中の目及び例示的なＯＣＴ撮像システムを示す。
【図３】撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図４Ａ】図３の撮像プローブの走査動作を示す。
【図４Ｂ】図３の撮像プローブの走査動作を示す。
【図５Ａ】撮像プローブの実施形態を示す。
【図５Ｂ】撮像プローブの実施形態を示す。
【図５Ｃ−Ｄ】撮像プローブの実施形態を示す。
【図５Ｅ】撮像プローブの実施形態を示す。
【図５Ｆ】撮像プローブの実施形態を示す。
【図６】図３の線６−６からとられた撮像プローブの断面図を示す。
【図７】撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図８】図７の撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図９】図７の撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図１０】図９の線１０−１０からとられた撮像プローブの端面図を示す。
【図１１】撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図１２】図１１の撮像プローブの先端部分の断面図を示す。
【図１３】図１２の線１３−１３からとられた撮像プローブの端面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面中、同じ名称を有する要素は同じ又は同様の機能を有する。
【００１４】
以下の説明では、特定の実施形態を記述する特定の詳細が記載される。しかし、これらの特定の詳細の幾つか又は全てなしで、開示される実施形態が実施可能であることが当業者には明らかであろう。提示される特定の実施形態は、限定ではなく例示であることが意図される。本明細書に特に記載されていないが、本開示の範囲及び趣旨内にある他の材料を当業者は認識し得る。通常、本開示が関連する分野の当業者に想到されるように、記載されるデバイス、システム、及び方法並びに本開示の原理の任意の更なる適用に対する任意の代替形態及び更なる変更形態は、完全に意図され、本開示内に含まれる。特に、一実施形態に関して説明された特徴、構成要素、及び／又はステップが、本開示の他の実施形態に関して説明された特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わせ得ることが完全に意図される。しかし、簡潔にするために、これらの組合せの多くの繰り返しについては別個に説明しない。
【００１５】
本開示は一般に、組織を走査してＯＣＴ像を取得するＯＣＴプローブ、ＯＣＴシステム、及び方法に関する。ＯＣＴ撮像プローブはハンドルを含むことができ、ハンドルは、撮像光を光源からハンドルに案内するケーブルに結合される。カニューラが、ハンドルの先端部から延びることができ、眼球等の患者組織に侵襲的に貫入するように構成される。カニューラは、先端部にあるレンズに光を案内する光ファイバを収容することができる。ファイバは、レンズを通して撮像光をターゲットに向け、レンズを通してターゲットから来る反射光を捕捉する。
【００１６】
カニューラは、挿入のための切開を可能な限り小さくするため、小さい断面を有する。したがって、ファイバの直径は、非常に薄いカニューラ内に収まるのに十分に小さい直径である必要があり、ファイバの直径に厳しい上限を課す。更に、ファイバの直径には、ＯＣＴ撮像光の波長λによって設定される下限もある。ＯＣＴシステム内のλの典型的な値は、８５０ｎｍ、１０６０ｎｍ、又は１３５０ｎｍを含み、最小ファイバ直径はこの波長によって設定される。上記の上限及び下限は、ファイバ直径の狭い設計範囲に組み合わせることができる。更に、ファイバは、カニューラ内と同様に、アクチュエータ機構の部分でも空間を残す必要がある。
【００１７】
第２の重要な考慮事項は、単に点の撮像ではなく組織の線又は面積を走査するために、所望の線又は面積にわたって走査するように、撮像光がリダイレクト可能であることである。幾つかの設計では、走査は、先端部レンズに相対してファイバの先端部を動かすことによって達成される。ファイバは、カニューラ内で動かされるべきであるため、その直径は、ファイバが動く余地を残せるように、カニューラの内径よりも更に小さくなければならない。また、ファイバの直径は先端部レンズの直径よりも小さいため、撮像ビームはレンズ面の部分のみを通って伝搬し、ファイバがレンズと同じ直径を有し、撮像ビームがレンズ面全体を通って伝搬させることができる設計と比較して、合焦撮像ビームの開口数を小さくする。ファイバがレンズに相対して移動可能な設計では、開口数はより小さく、したがって、焦点スポットはより大きく、ＯＣＴ像の鮮鋭度に影響を及ぼすおそれがある。
【００１８】
最後に、ファイバがレンズに相対して移動するシステムでは、ファイバ−レンズ光学結合は、走査中に変化し、したがって、結合は走査動作の周期に最適ではないことがある。
【００１９】
本明細書に記載される撮像プローブの例示的な走査では、ファイバは、レンズの基端面のより大きい割合、可能な場合には基端部レンズ表面全体に取り付けることができる。そのような設計は、撮像ビームをより広くし、したがって、レンズの基端面全体を通って伝搬する。したがって、これらの設計では、撮像ビームの開口数がファイバ移動設計よりも増大する。結果の１つは、撮像ビームの合焦も同様に改善されることである。
【００２０】
これらの設計は、ファイバを動かすことではなく、変形可能な弾性光学要素をレンズの先端部に取り付けることによって走査機能を提供する。弾性光学要素は、アクチュエータシステムによって変形されて、合焦撮像光のある方向を走査して、１Ｄ又は２Ｄパターンに沿って走査することができる。アクチュエータシステムは、弾性光学要素の各部分に取り付けられた先端部を有する１つ又は複数のアームを有するアクチュエータを含むことができる。作動アームの基端部は、作動アームの先端部に弾性光学要素の各部分を変形させるように動くことができる。アクチュエータシステムの残りの部分は、いくらかより多くの空間が利用可能なＯＣＴプローブのハンドル内に位置決めすることができる。これらの設計は、ＯＣＴプローブの弾性光学要素への繰り返し可能な変形を及ぼすことができ、有用な光学走査機能を可能にするとともに、費用効率的に製造することができる。
【００２１】
弾性光学要素を変形させることによって撮像光を走査する設計は、以下を含め、従来の手法の問題又は制限の１つ又は複数を克服する。（１）これらの設計は、ファイバ走査設計よりも大きいサイズの光ファイバを組み込むことができ、したがって、ファイバ直径への上限を緩和する。（２）先端部レンズに対する光ファイバの向きを保持し、したがって、最適化されたファイバ−レンズ光学結合の形成が可能である。（３）ファイバ直径がより大きいことにより、撮像プローブの開口数が増大する。（４）最後に、これらの設計は合焦を改善し、したがって、明瞭さ及び分解能を改善する。
【００２２】
図１は、本開示の態様を示す構成の概略線図である。特に、処置中の目１００が示される。目１００は、強膜１０２、角膜１０４、前房１０６、及び後房１０８を含む。水晶体嚢１１０が後房１０８に示される。目１００は網膜１１２を更に含む。
【００２３】
例示的な撮像システム１２０も図１に示される。更に詳細に後述するように、撮像システム１２０は、網膜１１２等の目１００の部分を撮像するように構成される。撮像システム１２０は、光源１２２、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）システム１２４、コントローラ１２６、ユーザインターフェース１２８、及び撮像プローブ１３０を含むことができる。光源１２２は、撮像プローブ１３０によってターゲット生物組織に向けられる撮像光を提供するように構成される。光源１２２は、スーパールミネッセントダイオード、超短パルスレーザ、又は７００ｎｍ〜１４００ｎｍ、９００ｎｍ〜１２００ｎｍ、又は１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ等の比較的長い波長の光を提供する超連続レーザで構成することができる。８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長を有するスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＥＤ）レーザは、約２０μｍの焦点スポットを有することができる。ターゲット生物組織から反射され、撮像プローブ１３０によって捕捉される撮像光は、ターゲット生物組織の像生成に利用される。
【００２４】
ＯＣＴシステム１２４は、光源１２２から受け取った撮像光を撮像プローブ１３０によってターゲット生物組織に向けられる撮像ビームと、参照ミラーに向けることができる参照ビームとに分割するように構成される。ＯＣＴシステム１２４は、スペクトル領域又は時間領域システムであることができる。ＯＣＴシステム１２４は、ターゲット生物組織から反射され、撮像プローブ１３０によって捕捉された撮像光を受け取るように更に構成される。反射撮像光と参照ビームとの間の干渉パターンを利用して、ターゲット生物組織の像を生成する。したがって、ＯＣＴシステム１２４は、干渉パターンを検出するように構成される検出器を含むことができる。検出器は、電荷結合検出器（ＣＣＤ）、ピクセル、又は検出光に基づいて電気信号を生成する任意の他のタイプのセンサのアレイを含むことができる。更に、検出器は、二次元センサアレイ及び検出器カメラを含むことができる。
【００２５】
コントローラ１２６は、プロセッサ及びメモリを含むことができ、メモリは、光源１２２、ユーザインターフェース１２８、及び／又は撮像プローブ１３０の側面を制御し、ＯＣＴ撮像手順を実行するための機能及びプロセスを実行及び実施するための１つ又は複数の実行可能プログラムを含み得る。例えば、コントローラ１２６は、幾つかの実装形態では、ターゲット生物組織にわたり撮像ビームを走査するように構成される撮像プローブ１３０の作動システムを制御するように構成することができる。
【００２６】
光源１２２、ＯＣＴシステム１２４、コントローラ１２６、及びユーザインターフェース１２８の１つ又は複数は、互いに通信可能に結合された別個の筐体内で実施してもよく、又は共通のコンソール若しくは筐体内で実施してもよい。例えば、幾つかの実装形態では、光源１２２、ＯＣＴシステム１２４、及びコントローラは、ユーザインターフェース１２８に通信可能に結合されたコンソール内に位置決めされる。ユーザインターフェース１２８は、移動可能であるか、又はコンソールの一部を形成することができる。更に、ユーザインターフェース１２８又は少なくともその部分は、コンソールとは別個であることができる。ユーザインターフェース１２８は、像をユーザ又は患者に提示し、ＯＣＴ撮像手順中に撮像プローブ１３０によって走査された組織を表示するように構成されるディスプレイを含むことができる。ユーザインターフェース１２８は、非限定的な例として、入力デバイスの中でも特にキーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、ダイアル、及びボタンを含む入力デバイス又はシステムを含むこともできる。
【００２７】
撮像プローブ１３０は、ＯＣＴシステム１２４と光学通信することができる。光ケーブル１３２が、撮像プローブ１３０をＯＣＴシステム１２４及び／又はコントローラ１２６に接続することができる。光ケーブル１３２は、光ファイバ、導電体、絶縁体、シールド、及び／又は撮像プローブ１３０とＯＣＴシステム１２４及び／又はコントローラ１２６との間の光学的及び／又は電気的通信に役立つように構成される他の特徴を含むことができる。更に、光ケーブル１３２が複数の別個のケーブルを含み得ることが理解される。例えば、幾つかの場合、光ケーブルは撮像プローブ１３０をＯＣＴシステム１２４に接続し、別個の電気ケーブルが撮像プローブ１３０をコントローラ１２６に接続する。
【００２８】
撮像プローブ１３０は、光源１２２から光ケーブル１３２によって案内された撮像光を受け取ることができる。受け取った撮像光ビームは、光学ガイド又はファイバ１３８によって受け取られ、カニューラ１５０の先端部領域における先端部レンズ１５２に案内されて、合焦されてターゲット領域に向けられ得る。
【００２９】
撮像プローブ１３０は、コントローラ１２６と電気的に通信することができる。それに関して、コントローラ１２６は、撮像プローブ１３０に送信された電気信号を介して、撮像プローブ１３０の作動システムを制御して、作動システムにターゲット生物組織にわたり撮像ビームを走査させることができる。
【００３０】
示される実施形態では、ケーブル１３２はコネクタ１３４で終端することができ、コネクタ１３４は、ケーブル１３２への撮像プローブ１３０の脱着可能な結合に役立つように構成される。コネクタ１３４は、撮像プローブ１３０に関連付けられたコネクタ１３６と選択的に係合して、ケーブル１３２への撮像プローブ１３０の機械的、光学的、及び／又は電気的結合に役立つように構成することができる。例えば、撮像プローブ１３０の長さに沿って延びる光ファイバ又は光学ガイド１３８は、コネクタ１３４及び１３６の結合を介して、光ケーブル１３２、ひいてはＯＣＴシステム１２４に光学的に結合することができる。光ファイバ／ガイド１３８は、単一のファイバ又はファイババンドルであることができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、コネクタ１３４等の１つのみのコネクタが存在する。示される実施形態では、コネクタ１３６は、コネクタ１３４と螺合するように構成される。しかし、撮像プローブ１３０をケーブル１３２に結合するために、限定ではなく、コネクタタイプの中でも特に圧入、ルアーロック、ねじ、及びそれらの組合せを含め、任意のタイプの選択的係合特徴又はコネクタが利用可能であることが理解される。コネクタ１３４とのコネクタ１３６の選択的な係合により、コネクタ１３４及びケーブル１３２が殺菌可能で（例えば、オートクレーブ手順を使用して）複数の処置に使用可能な再使用可能構成要素であることができる一方、１回の処置で使用されるように構成されるプローブ１３０全体を廃棄することができる。
【００３２】
他の実施形態では、光ケーブル１３２は、撮像プローブ１３０に直接結合することができ、コネクタ１３４及び１３６はＯＣＴシステム１２４に位置決めすることができる。これらの実施形態では、プローブ１３０及び光ケーブル１３２の両方がディスポーザブルであることができる。そのような実施形態の態様は、撮像システム１２０の再使用可能な部品が処置間で殺菌を必要としないことである。
【００３３】
撮像プローブ１３０は、外科医によって操作されるようなサイズ及び形状であることができる。撮像プローブ１３０は、基端部分１４２を有する筐体１４０を含むことができる。筐体１４０の基端部分１４２は、外科医の手で握られるようなサイズ及び形状であることができる。例えば、筐体１４０の基端部分１４２は、ハンドル１４６を画定することができる。ハンドル１４６は、ユーザの片手で握られるようなサイズ及び形状であることができる。更に、ハンドル１４６は、テクスチャ加工された表面１４８（例えば、粗面化、刻み付き、凸／凹、テーパ、他の表面特徴、及び／又はそれらの組合せ）を含み、ハンドル１４６のユーザの握りを強化することができる。使用に際して、外科医は、撮像光ビームがターゲット生物組織に向けられるようにハンドル１４６を操作することにより、筐体１４０から延びたカニューラ１５０の位置を制御することができる。
【００３４】
カニューラ１５０は、治療される目１００に挿入されるようなサイズ及び形状であることができる。例えば、カニューラ１５０は、網膜１１２の撮像に役立つように、目１００の強膜１０２を通して挿入されるようなサイズ及び形状であることができる。カニューラ１５０は、ハンドル１４６と一体的に形成することができる。そのような設計では、ハンドル１４６及びカニューラ１５０は、一体化プローブ１３０の基端部分１４２及び先端部分１４４として見ることができる。代替的には、カニューラ１５０及びハンドル１４６は、互いに固定される別個の構成要素であることができる。
【００３５】
光ケーブル１３２は、撮像光をＯＣＴ撮像システム１２０から撮像プローブ１３０に案内することができ、撮像プローブ１３０において、撮像光を光ファイバ１３８の光学ガイドに結合することができる。光学ガイド／光ファイバ１３８は、撮像光をカニューラ１５０の先端部領域に案内することができる。幾つかの実施形態では、光ケーブル１２３及び光学ガイド／光ファイバ１３８は、１つの連続した光学ガイダンスシステムの部分であることができる。光ファイバ／光学ガイド１３８は、部分的に筐体１４０及び部分的にカニューラ１５０内に位置決めすることができる。
【００３６】
カニューラ１５０のこの先端部領域において、光学合焦要素１５２を固定することができる。光学合焦要素１５２は、光学ガイド１３８から受け取った撮像光を網膜１１２等のターゲット生物組織に合焦するように構成することができる。カニューラ１５０のこの先端部領域について、図３〜図１３に関連して更に詳細に説明する。
【００３７】
更に詳細に後述するように、弾性光学要素は、撮像プローブ１３０内に配置されるアクチュエータシステムによって選択的に変形されて、撮像ビームにターゲット生物組織の部分にわたり走査させることができる。図３〜図１３は、本開示によるアクチュエータシステムの様々な例示的な実施形態を示す。その点において、本開示のアクチュエータシステムが、ハンドル１４６内、カニューラ１５０内、及び／又はそれらの組合せ内に位置決めされて、弾性光学要素を選択的に変形させ、所望の走査パターンにわたり合焦撮像光を走査させ得ることが理解される。幾つかの実施形態では、アクチュエータシステムは、弾性光学要素１９０を作動させて、弾性光学要素の先端部から５ｍｍ〜１０ｍｍの距離において１ｍｍ〜５ｍｍの線形広がりを有する走査パターンに沿って合焦撮像光を走査するように構成することができる。
【００３８】
撮像プローブ１３０の先端部からの撮像ビームの焦点の距離は、光学合焦要素１５２によって決まり得る。したがって、光学合焦要素１５２の屈折力は、使用中、ターゲット生物組織からの撮像プローブ１３０の先端部の同様の距離に対応する焦点深度を有するように選択することができる。例えば、網膜撮像用の撮像プローブ１３０の幾つかの実装形態では、光学合焦要素１５２の焦点屈折力は、撮像ビームの焦点が撮像プローブ１３０の先端部を超えて１ｍｍ〜２０ｍｍ、５ｍｍ〜１０ｍｍ、７ｍｍ〜８ｍｍ、又は約７．５ｍｍであることができるように選択される。
【００３９】
図２は、図１の実施形態と同様の実施形態の概略図である。特に、例示的な撮像システム１６０が示される。図１の撮像システム１２０と同様に、撮像システム１６０は、光源１２２、ＯＣＴシステム１２４、コントローラ１２６、ユーザインターフェース１２８、及び光ケーブル１３２を含むことができる。
【００４０】
撮像システム１６０は、撮像プローブ１３０を更に含むことができる。撮像プローブ１３０は、多くの点で上述した撮像プローブ１３０と同様である。例えば、撮像プローブ１３０は、外科医によって操作され、患者の体内に突出するようなサイズ及び形状である。撮像プローブ１３０は、基端部分１４２及び先端部分１７４を含む。基端部分１４２は、ユーザの手で握られるようなサイズ及び形状であることができる。例えば、基端部分１４２は、撮像プローブ１３０のユーザの握りを強化するテクスチャ加工表面１４８を有するハンドル１４６を含むことができる。
【００４１】
図１の撮像プローブ１３０の実施形態とは対照的に、撮像プローブ１３０の先端部分１７４は、撮像プローブ１３０の基端部分１４２に脱着可能に結合するように構成することができる。示される実施形態では、先端部分１７４は、接続１７６において基端部分１４２に螺合するように構成される。しかし、限定ではなく、接続タイプの中でも特に圧入、ルアーロック、ねじ、及びそれらの組合せを含め、任意のタイプの選択的係合特徴又はコネクタが、基端部分１４２を撮像プローブ１３０の先端部分１７４に一緒に結合することに利用可能であることが理解される。
【００４２】
基端部分１４２への先端部分１７４の選択的係合は、先端部分１７４のカニューラ１５０内を延びる光ファイバ１３８の、光ケーブル１３２を介したＯＣＴシステム１２４への光学結合に役立つことができる。ケーブル１３２は、示されるように、撮像プローブ１３０の基端部分１４２に永続的に固定することができる。又は、例えば、上述したコネクタ１３４及び１３６と同様のコネクタを使用して、基端部分１４２に脱着可能に結合することができる。
【００４３】
撮像プローブ１３０の基端部分１４２への撮像プローブ１３０の先端部分１７４の選択的係合により、先端部分１７４は、１回の処置で使用されるように構成されるディスポーザブル構成要素であることができ、一方、基端部分１４２及びケーブル１３２は、殺菌され（例えば、オートクレーブ手順を使用して）、複数の処置で使用することができる再使用可能な構成要素であることができる。
【００４４】
図３は、本開示の態様による撮像プローブ１３０の実施形態の断面図の典型的な図である。示されるように、光ファイバ１３８は、カニューラ１５０を通して撮像プローブ１３０の長さに沿って延びることができる。光学ガイド１３８は、光ケーブル１３２から基端部において撮像光を受け取ることができる。光ファイバ１３８の先端部は、光学合焦要素１５２に光学的に結合することができる。光学合焦要素１５２は、受け取った撮像光を合焦させ、合焦撮像光を発するように構成されるレンズ１５２であることができる。幾つかの実施形態では、光学合焦要素は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであることができる。
【００４５】
更に、幾つかの実施形態は、光学合焦要素１５２の先端部に位置決めされた弾性光学要素１９０を含むことができる。弾性光学要素１９０は、光学合焦要素１５２に光学的に結合され、合焦撮像光を受け取り、合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能であるように構成することができる。
【００４６】
弾性光学要素１９０は、シリコーン材料、エラストマー、ポリマー、エポキシ、ポリウレタン材料、ゲル、又は電子活性ポリマー等の透明で変形可能な材料から形成することができる。更に、弾性光学要素１９０は、屈折率を変調するナノ粒子を含むことができる。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）ナノ粒子を含み、Ｍｏｎｓｏｎ，Ｔ．Ｃ．ｅｔ  ａｌ．“Ｈｉｇｈ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ＴｉＯ２  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ／Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．”Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ，＆Ｎａｎｏ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｂｒｉｅｆｓ（２００８）：ｐ．４６−４７（３  Ｆｅｂ．２０１２）によって記載される高い屈折率ｎを有することができる。
【００４７】
これは、参照により本明細書に援用される。実施形態では、ｎは、水の屈折率１．３７に近い硝子体液の屈折率よりも高い値であることができる。幾つかの実施形態では、屈折率ｎは１．４〜１０．０、１．４〜３．０、又は１．４〜１．８である。
【００４８】
撮像プローブ１３０は、弾性光学要素１９０を選択的に変形、膨張、及び圧縮させて、合焦撮像ビームをリダイレクト又は調整するように構成されるアクチュエータシステム１７８を含むことができる。アクチュエータシステム１７８は、少なくとも部分的にカニューラ１５０に位置決めされる１つ又は複数の作動アーム１９２及び１９４を含むことができる。アクチュエータシステム１７８の作動アーム１９２及び１９４は、弾性光学要素１９０を変形させて、合焦撮像光ビームをリダイレクトし、走査パターンに沿って走査するように構成することができる。
【００４９】
光学合焦要素１５２は、光ファイバ１３８から受け取った撮像光を合焦させ、合焦撮像ビームを発するように構成することができる。光学ガイド１３８の直径は、上述した移動可能なファイバシステムよりも、光学合焦要素１９０の直径のより大きい割合であることができるため、合焦撮像光の開口数は、光学ガイド１３８の開口数よりも大きい開口数であることができる。より大きい開口数は、より小さい焦点スポットを形成することが可能である。幾つかの実施形態では、合焦撮像光の焦点スポットの直径は、５０μｍ未満であることができる。
【００５０】
合焦撮像ビームは、光学合焦要素１５２から弾性光学要素１９０に入り、先端面１８４を通して出ることができる。弾性光学要素１９０の先端面１８４は、弾性光学要素１９０が変形されていないとき、カニューラ１５０の光軸に直交することができる。又は、先端面１８４は、弾性光学要素１９０が変形されているとき、カニューラ１５０の光軸に対して斜角を形成することができる。
【００５１】
アクチュエータシステム１７８は、弾性光学要素１９０を変形させて、合焦撮像光の方向を変更するか、又は合焦撮像光をリダイレクトして、ターゲット組織において走査パターンに沿って合焦撮像光を走査するように構成される。アクチュエータシステム１７８は、カニューラ１５０の長手軸に沿って延びる作動アーム１９２及び１９４を含むことができる。作動アーム１９２及び１９４は、更に後述するように、アクチュエータシステム１７８の移動機構１７９により基端部において押されるか、又は引っ張られるように構成されるワイヤ、ストリップ、バンド、又は長尺状の薄いプレートであることができる。幾つかの実施形態では、アクチュエータシステム１７８は、押すか、又は引っ張られることができる１つのみの作動アーム１９２を備える。作動アーム１９２及び１９４の先端部は、弾性光学要素１９０の各側壁に取り付けることができる。
【００５２】
図４Ａ及び図４Ｂは、アクチュエータシステム１７８の走査動作を示す。作動アーム１９２及び１９４は作動して、弾性光学要素１９０を変形させ、合焦撮像光の方向を変更するか、又は合焦撮像光をリダイレクトすることができる。移動機構１７９は、作動アームが一緒に弾性光学要素１９０を変形させるように、２つの作動アーム１９２及び１９４を逆に移動させるように構成することができる。
【００５３】
例えば、作動アーム１９４は、移動機構１７９によってカニューラ１５０の基端部に向けて引っ張られて、作動アーム１９４に結合された弾性光学要素１９０の部分を圧縮することができる。更に、作動アーム１９２は、移動機構１７９によってカニューラ１５０の先端部に向けて押されて、作動アーム１９２に結合された弾性光学要素１９０の別の部分を拡張させることができる。作動アーム１９２及び１９４の作動は、図４Ａに示されるように、弾性光学要素１９０の先端面１８４を上方に傾斜させることができる。先端面１８４の傾斜は、合焦撮像光を逸らせるか、又はリダイレクトするプリズム効果を生み出すことができる。図４Ａの場合、その結果、合焦撮像光の方向は、例えば、図４Ａに示されるように下方に変更することができる。
【００５４】
これより図４Ｂを参照すると、作動アーム１９２及び１９４は作動して、合焦撮像光を異なる方向に操縦することができる。例えば、移動機構１７９により、作動アーム１９４は、カニューラ１５０の先端部に向けて押すことができ、作動アーム１９２は、カニューラ１５０の基端部に向けて引っ張ることができ、それにより、図４Ｂに示されるように、弾性光学要素１９０の先端面１８４が下方に傾斜するように弾性光学要素１９０を変形させる。弾性光学要素１９０のこの変形は、図４Ｂに示されるように、合焦撮像光を上方にリダイレクトすることができる。作動アーム１９２及び１９４を選択的に押し引きすることにより、様々な程度及び形状の変形を弾性光学要素１９０において達成して、複数の様々な方向の合焦走査光を生じさせることができる。
【００５５】
他の実施形態では、作動アーム１９２及び１９４の一方は固定することができ、作動アームの一方のみが移動可能であることができる。これらの実施形態では、アクチュエータ機構１７９は、移動可能な作動アームを押し引きすることにより、弾性光学要素１９０を作動させることができる。そのような実施形態は、より少数の可動部品を有するより単純な実装形態を提供する。
【００５６】
更に他の実施形態では、３つ以上の作動アームを利用することができる。例えば、アクチュエータシステム１７８は、３つ、４つ、又はそれを超える作動アームを含むことができる。そのような実装形態は、走査動作のより細かい精度及び制御を提供するとともに、線形走査の代わりに二次元走査を提供する。
【００５７】
弾性光学要素１９０は、循環して作動して、走査を達成することができる。アクチュエータシステム１７８は、０．１Ｈｚ〜約１００ｋＨｚ、１Ｈｚ〜１ｋＨｚ、又は１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲の周波数を用いて弾性光学要素１９０を振動させるように構成することができるが、より大きい周波数範囲及びより小さい周波数範囲の両方の他の周波数範囲も意図される。
【００５８】
図５Ａ〜図５Ｆは、アクチュエータシステム１７８の他の実施形態を示す。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、これらの実施形態では、アクチュエータシステム１７８は、Ｕ字形の頂点１９３に接続する２つのストリップセグメント１９２ｕ及び１９４ｕを有するＵ字形に曲げられた可撓性ストリップ１９１を含むことができる。ストリップセグメント１９２ｕ及び１９４ｕの一方、示される図ではストリップセグメント１９４ｕは、移動可能である。ストリップセグメント１９２ｕ及び１９４ｕは、作動アーム１９２及び１９４の実施形態であることができる。
【００５９】
Ｕ字形の頂点１９３は、カニューラ１５０の先端部に位置決めすることができる。開口部１９５が、Ｕ字形の頂点１９３に形成することができ、弾性光学要素１９０の先端面は、開口部１９５においてＵ字形の頂点１９３に固定することができる。幾つかの実施形態では、弾性光学要素１９０は、開口部１９５を通して幾らか突出することができる。これらの実施形態では、合焦撮像光は、開口部１９５を通して弾性光学要素１９０を出る。弾性光学要素１９０は、ストリップセグメント１９２ｕ及び１９４ｕの一方又は両方が作動するとき、変形することができる。
【００６０】
実施形態の動作は図５Ｃ〜図５Ｆに示される。この実施形態では、ストリップセグメント１９４ｕは移動可能であり、ストリップセグメント１９２ｕは、カニューラ１５０の内側に固定される。移動機構１７９は、移動可能ストリップセグメント１９４ｕを移動させて、弾性光学要素１９０を変形させるように構成される。前に図４Ａ及び図４Ｂに示されたように、弾性要素１９０の先端面の傾斜は、合焦撮像光をリダイレクトすることができる。移動機構の連続又は循環動作は、走査線等の走査パターンに沿って合焦撮像光を走査することができる。
【００６１】
図５Ｄは、アクチュエータシステム１７８の幾つかの実施形態では、移動可能ストリップセグメント１９４ｕの基端部分が、カニューラ１５０内で移動可能な内部アクチュエータカニューラ１９４ｃ内に拡張できることを側面図で示す。溝１９４ｇが、内部アクチュエータカニューラ１９４ｃの側部に形成されて、固定ストリップセグメント１９２ｕを収容することができる。この収容は、アクチュエータ１７８が先端部の大部分に沿って同じ直径を有し、撮像プローブ１３０の組み立てを容易にすることを達成することができる。動作に際して、移動機構１７９は内部アクチュエータカニューラ１９４ｃを移動させることができる。固定ストリップセグメント１９２ｕはカニューラ１５０の内壁に固定されるため、Ｕ字形可撓性ストリップ１９１は、頂点領域１９３で撓み湾曲し、弾性光学要素１９０の先端面を傾斜させる。
【００６２】
図５Ｅは、明確にするために、カニューラ１５０、光学ガイド１３８、光学合焦要素１５２、及び弾性光学要素１９０がない斜視図からの図５Ｄに関連する実施形態を示す。ここで、移動可能ストリップセグメント１９４ｕは、内部アクチュエータカニューラ１９４ｃ内の頂点１９３のかなり近くまで拡張している。溝１９４ｇは、かなり長いものであることができ、固定ストリップセグメント１９２ｕは、相当な長さまで延びることができる。
【００６３】
図５Ｆは、基本的に同じ実施形態の代替の説明を示す。移動可能ストリップセグメント１９４ｕ及び固定ストリップセグメント１９２ｕは、短い要素として見ることができる。移動可能ストリップセグメント１９４ｕは、内部アクチュエータカニューラ１９４ｃに結合することができ、固定ストリップセグメント１９２ｕは、カニューラ１５０の内壁に固定された固定内部カニューラセグメント１９２ｃに結合することができる。固定内部カニューラセグメント１９２ｃは、内部アクチュエータカニューラ１９４ｃに形成される溝１９４ｇに収容することができる。上記の全ての実施形態において、移動機構１７９は、電気モータ、圧電アクチュエータ、液圧動作機構、電磁作動機能、又は均等物を含め、多種多様な既知の機構であることができる。
【００６４】
図６は、移動可能作動アーム１９２及び１９４が、リング要素１９３ｒに結合されたワイヤ又はストリップである、線６−６に沿った図３の実施形態の端面図を示す。幾つかの実施形態では、作動アーム１９２、１９４は、弾性光学要素１９０及びカニューラ１５０内部の光ファイバ１３８の周囲の空間に位置決めすることができる。他の実施形態では、作動アーム１９２及び１９４は、カニューラ１５０内に形成される開口部、凹部、又は溝に位置決めすることができる。そのような実施形態では、光学合焦要素１５２は、カニューラ１５０の断面の全て又は大半を占めることができる。より大きい光学合焦要素１５２を有する実施形態は、より高い屈折力、ひいてはより小さい焦点スポットを達成することができる。幾つかの実施形態は、１つのみの移動可能作動アーム１９２又は１９４を含み得る。
【００６５】
リング要素１９３ｒは、リング要素１９３ｒの移動が、弾性要素１９０の先端面１８４の対応する変形を生じさせるように、弾性光学要素１９０の周囲に環状に位置決めすることができる。幾つかの実施形態では、リング要素１９３ｒは、弾性光学要素１９０の先端部分の側部に取り付けられた短いシリンダ又はブレースであることができる。他では、リング要素１９３ｒは、合焦撮像光を透過するために大きい中央開口部を有する略平坦な要素であることができる。平坦なリング要素１９３ｒは、弾性光学要素１９０から離れて位置決めすることができる。これらの任意の実施形態では、作動アーム１９２及び１９４は、リング要素１９３を傾斜させ、これは、弾性光学要素１９０の先端面１８４の対応する傾斜を生じさせる。
【００６６】
作動アーム１９２及び１９４の基端部は、作動アーム１９２及び１９４の一方又は両方をカニューラ１５０の先端部に向けて又は離れて選択的に押すか、又は引っ張り、弾性光学要素１９０を選択的に変形させることができる移動機構１７９によって作動することができる。移動機構１７９は、撮像プローブ１３０の基端部近くに位置決めすることができる。別の実施形態では、移動機構は、ＯＣＴシステム１２４に配置することができる。
【００６７】
カニューラ１５０の先端部は、流体がカニューラ１５０に入らないようにするように構成される透明カバー、例えばガラス膜又はガラス板を含むことができる。
【００６８】
図７は、図３〜図６に示されるものと同様であるカニューラ１５０の断面図であるが、先端窓又はガラス板１８６を含む光学合焦要素１５２の実施形態を示す。先端窓／ガラス板１８６は、弾性光学要素１９０の先端面１８４に取り付けられて、弾性光学要素１９０が変形したとき、先端面１８４の形状を維持することができる。この先端窓１８６は、アクチュエータシステム１７８が弾性光学要素１９０を変形させるとき、弾性光学要素１９０の先端面１８４が歪むか、又は湾曲することがあるため、有用であることができる。先端面１８４の歪み又は湾曲は、撮像品質を低下させるおそれがある。先端窓１８６を有する実施形態は、弾性光学要素１９０の先端面１８４のこの不要な歪みを低減するか、又はなくし得る。
【００６９】
先端窓１８６は、先端面１８４に接着されて、平坦、凸形、又は凹形を含め、先端面１８４を所望の形状に保つことができる。先端窓１８６は、弾性光学要素１９０と同様の屈折率を有するガラスであることができる。幾つかの実施形態では、先端窓１８６は、ガラス又は弾性要素１９０の屈折率よりも低く、且つ水又は硝子体液の屈折率である約１．３３よりも高い屈折率を有する何らかの他の剛性透明材料であることができる。
【００７０】
これらの幾つかの実施形態では、アクチュエータシステム１７８は、先端窓１８６を介して弾性光学要素を作動させることができる。これらの実施形態では、作動アーム１９２及び１９４は、弾性光学要素１９０の代わりに先端窓１８６の側壁又は先端領域に取り付けることができる。この設計では、弾性光学要素１９０は、作動アーム１９２及び１９４によって先端窓１８６を傾斜させることにより、変形又は傾斜することができる。
【００７１】
図８は、作動アーム１９４をカニューラ１５０の基端部に向けて引っ張ることができ、作動アーム１９２をカニューラ１５０の先端部に向けて押し得ることを示す。その結果、先端窓１８６は上方に傾斜することができる。これは、弾性光学要素１９０を対応して変形させ、上方領域では圧縮し、下方領域では拡張させる。先端窓１８６は同様に、下方に傾斜することもできる。
【００７２】
図９は、図３〜図８に示されるものと同様であるカニューラ１５０の断面図であるが、追加の作動アーム１９６及び１９８を含むアクチュエータシステム１７８の実施形態を示す。図１０は、図９の線１０−１０に沿ったカニューラ１５０の端面図である。
【００７３】
図１０に示されるように、作動アーム１９２、１９４、１９６、及び１９８は、先端窓１８６の周囲に均等に、例えば、先端窓１８６の周囲の０°、９０°、１８０°、及び２７０°に配置することができる。作動アーム１９２、１９４、１９６、及び１９８はそれぞれ、選択的に押し引きされて、連続変化する傾斜角で先端窓１８６を傾斜させることができる。したがって、作動アーム１９２、１９４、１９６、及び１９８の調整された動きは、先端窓１８６を傾斜させ、走査線のみならず、多種多様な二次元走査パターンに沿っても合焦撮像光を走査することができる。これらの二次元走査パターンは、螺旋、ラスタ、複数花弁ローズパターン、複数半径パターン、複数に折り畳まれたパス等を含むことができる。コントローラ１２６は、作動アーム１９２、１９４、１９６、及び１９８を選択的に作動させて、これらの任意の走査パターンを達成するようにアクチュエータシステム１７８を制御することができる。
【００７４】
図３の実施形態に対応する、先端窓１８６がない同様の４本作動ワイヤ実施形態が存在する。更に、異なる数の作動アームを有する実施形態が存在する。例えば、幾つかの実施形態は、０°、１２０°、及び２４０°に配置された３つの作動アームを有することができる。見えるように、これらの作動アームは対向するように配置されない。この３作動アーム実施形態はすでに、二次元走査パターンで合焦撮像ビームを走査することが可能であり得る。
【００７５】
図１１は、図３〜図５及び図７〜図９と同様のカニューラ１５０の断面図であり、ばね２１２、作動アーム２１４、及びランプ２１６を含むアクチュエータシステム１７８の更なる実施形態を示す。ばね２１２の基端部は、カニューラ１５０の内壁に取り付けることができる。ばね２１２の先端部は、弾性光学要素１９０に向けて曲げられて、弾性光学要素１９０に接触することができる。ばね２１２は、弾性光学要素１９０に付勢力を及ぼすように設計することができる。ばね２１２の付勢力は、ばね２１２から離れて及びランプ２１６に向けて弾性光学要素１９０を付勢することができる。
【００７６】
図１２に示されるように、作動アーム２１４及びランプ２１６は、ばね２１２とは逆の弾性光学要素１９０の側に配置することができる。作動アーム２１４は、カニューラ１５０に沿って延びることができる。作動アーム２１４の基端部は、移動機構１７９の実施形態により押すか、又は引っ張ることができる。作動アーム２１４の先端部は、弾性光学要素１９０に向かった湾曲を有することができる。ランプ２１６の基端部は、カニューラ１５０の内壁に取り付けることができる。ランプ２１６の先端部は、弾性光学要素１９０に向かって湾曲して、弾性光学要素１９０に徐々に近づく傾斜を形成することができる。
【００７７】
図１２に示されるように、作動アーム２１４は、移動機構１７９によって先端方向２０２においてカニューラ１５０の先端部に向けて押されるとき、ランプ２１６上を摺動することができる。ランプ２１６は、作動アーム２１４の先端部を弾性光学要素１９０に向けて案内することができる。そうするに当たり、ランプ２１６は、作動アーム２１４の先端部に弾性光学要素１９０をランプ２１６から離れてばね２１２に向けて押させることができる。ランプ２１６上の作動アーム２１４の位置に応じて、弾性光学要素１９０に及ぼされる押す力は変化することができる。例えば、作動アーム２１４がランプ２１６の先端部に向けて押されるほど、作動アーム２１４が弾性光学要素１９０に対して及ぼす押す力は大きくなる。
【００７８】
ばね２１２の付勢力は、作動アーム２１４の押す力に対抗する。ばね２１２の付勢力が作動アーム２１４の押す力に等しい場合、２つの力は互いに相殺することができ、弾性光学要素１９０は非変形状態であることができる。弾性光学要素１９０は、この非変形状態である場合、合焦撮像光をリダイレクトせずに先送りし得る。
【００７９】
図１２に示されるように、作動アーム２１４がランプ２１６上に更に押されるとき、作動アーム２１４の押す力は、ばね２１２の付勢力を超えて増大することができる。作動アーム２１４及びランプ２１６の相互作用の結果から生じる力は、弾性光学要素１９０の先端部を方向２００においてばね２１２に向けて押すことができる。
【００８０】
図１１及び図１２をまとめると、移動機構１７９が作動アーム２１４をランプ２１６に沿って摺動すると、弾性光学要素１９０は、ランプ２１６に向けて曲がった初期状態から、ばね２１２に向かって曲がった最終状態に変形することができる。弾性光学要素１９０がこれらの状態間で変形する際、合焦撮像光は走査線に沿って走査される。
【００８１】
図１３は、図１２の線１３−１３に沿ったカニューラ１５０の端面図を示す。示されるように、ばね２１２は、曲線を有するプレート又はストリップを含むことができ、曲線の頂点は、弾性光学要素１９０に接触し、付勢力を及ぼす曲線の頂点を有する。作動アーム２１４及びランプ２１６は両方とも、弾性光学要素１９０の円周に一致する曲線を有するプレート又はストリップを含むことができる。作動アーム２１４の湾曲した先端は、弾性光学要素１９０の側壁に沿って移動して、弾性光学要素１９０を変形させることができる。ばね２１２、作動アーム２１４、及びランプ２１６は、弾性光学要素１９０を変形させて、図１３に示される向きで垂直方向に沿って合焦撮像光を走査するように調整されて設計することができる。
【００８２】
別の実施形態では、第２のばね、作動アーム、及びランプを含む第２の変形ユニットが、ばね２１２、作動アーム２１４、及びランプ２１６の第１の変形ユニットと概ね直角の方向において、弾性光学要素１９０の逆側に配置することができる。これらの２つの変形ユニットは、１つの走査線のみならず、二次元走査パターンに沿っても合焦撮像光を走査することが可能である。前述と同様に、３つ以上の変形ユニットを有する実施形態も設計可能である。
【００８３】
最後に、幾つかの実施形態では、光学合焦要素１５２及び弾性光学要素１９０は、１つの統合された光学要素であることができる。本明細書に記載されるような実施形態は、弾性光学要素を利用して、走査パターンに沿って撮像プローブの合焦撮像光を走査するアクチュエータを有する撮像プローブを提供し得る。上で提供された例は、単なる例示であり、限定を意図しない。本開示の範囲内であることが意図される開示される実施形態に従った他のシステムを当業者は容易に考案し得る。したがって、本願は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、
前記筐体の先端部領域から延びるカニューラと、
部分的に前記筐体内及び部分的に前記カニューラ内に位置決めされる光学ガイドであって、
前記筐体の前記基端部領域内において前記ケーブルから撮像光を受け取り、及び
前記撮像光を前記カニューラの先端部に向けて案内する
ように構成される光学ガイドと、
光学合焦要素であって、
前記光学ガイドから前記撮像光を受け取り、及び
合焦撮像光を発する
ように構成される光学合焦要素と、
弾性光学要素であって、
前記光学合焦要素から前記合焦撮像光を受け取り、及び
前記合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能である
ように構成される弾性光学要素と、
前記弾性光学要素を変形させて、前記合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムと
を備える、撮像プローブ。
〔態様２〕
前記光ケーブル及び前記光学ガイドは、１つの連続した光学ガイダンスシステムの部分である、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様３〕
前記光学合焦要素は屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを含む、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様４〕
前記弾性光学要素は、シリコーン材料、エラストマー、ポリマー、エポキシ、ポリウレタン材料、ゲル、及び電子活性ポリマーのうちの１つ又は複数を含む、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様５〕
前記弾性光学要素はナノ粒子を含む、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様６〕
前記ナノ粒子はＴｉＯ２を含む、態様５に記載の撮像プローブ。
〔態様７〕
前記弾性光学要素は、１．４よりも高い屈折率を有する、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様８〕
前記アクチュエータシステムは、少なくとも１つの作動アームを備え、前記作動アームは、
前記弾性光学要素に結合される先端部と、
移動機構に結合される基端部と
を有し、
前記移動機構は、前記少なくとも１つの作動アームの前記先端部が前記弾性光学要素を選択的に圧縮及び拡張するように、前記少なくとも１つの作動アームの前記基端部を押すこと及び引くことの少なくとも一方を実行するように構成される、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様９〕
前記アクチュエータシステムは、２つの作動アームを備え、
前記移動機構は、対向するように前記２つの作動アームを動かすように構成され、それにより、前記２つの作動アームは一緒に、前記弾性光学要素を変形させる、態様８に記載の撮像プローブ。
〔態様１０〕
前記アクチュエータシステムは、Ｕ字形に湾曲する可撓性ストリップを備え、前記可撓性ストリップは、
前記Ｕ字形の頂点に接続する２つのストリップセグメントを有し、前記ストリップセグメントのうちの少なくとも一方は移動可能であり、
前記Ｕ字形の前記頂点は、前記カニューラの先端部に位置決めされ、且つ
開口部が前記Ｕ字形の前記頂点に形成され、及び
前記弾性光学要素の先端面は、前記Ｕ字形の前記頂点に固定され、したがって、
前記合焦撮像光が、前記開口部を通して前記弾性光学要素から出て、及び
前記弾性光学要素が、前記ストリップセグメントの少なくとも一方が作動するときに変形する
ように構成される、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１１〕
第１のストリップセグメントは移動可能であり、
第２のストリップセグメントは、前記カニューラの内側に固定され、及び
前記アクチュエータシステムは、前記移動可能ストリップセグメントを動かすことにより、前記弾性光学要素を変形させるように構成される、態様１０に記載の撮像プローブ。
〔態様１２〕
前記移動可能ストリップセグメントの基端部分は、内部アクチュエータカニューラ内に拡張され、前記カニューラ内で移動可能であり、及び
溝が、前記アクチュエータカニューラの側部に形成されて、前記固定ストリップセグメントを収容する、態様１１に記載の撮像プローブ。
〔態様１３〕
前記アクチュエータシステムは、
Ｕ字形に湾曲される可撓性ストリップであって、
前記Ｕ字形の頂点に接続される移動可能ストリップセグメント及び固定ストリップセグメントを有し、
前記Ｕ字形の前記頂点は、前記カニューラの先端部に位置決めされ、且つ
開口部が、前記Ｕ字形の前記頂点に形成される、可撓性ストリップと、
前記カニューラの内部に移動可能に配置される内部アクチュエータカニューラであって、
前記移動可能ストリップセグメントは、前記内部アクチュエータカニューラに結合され、
前記固定ストリップセグメントは、前記カニューラの内壁に固定された固定内部カニューラセグメントに結合され、且つ
前記内部アクチュエータカニューラは、前記固定内部カニューラセグメントを収容する溝を含む、内部アクチュエータカニューラと
を備える、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１４〕
前記合焦撮像光の開口数は、前記光学ガイドの開口数よりも大きい、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１５〕
前記合焦撮像光の焦点スポットの直径は５０μｍ未満である、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１６〕
前記アクチュエータシステムは、
前記弾性光学要素の先端部領域に位置決めされるリング要素と、
前記カニューラの内部に位置決めされ、且つ前記リング要素に結合され、前記弾性要素の先端面を傾斜させることが可能なように構成される少なくとも１つの移動可能作動ワイヤと
を備える、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１７〕
先端窓を備え、前記先端窓は、
前記弾性光学要素の先端部に配置され、且つ
前記弾性光学要素の先端面を制御するように構成され、
前記先端窓は、ガラス及び剛性透明材料のうちの少なくとも一方を含む、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様１８〕
前記先端窓は、前記弾性光学要素の屈折率よりも低く、且つ水の屈折率よりも高い屈折率を有する、態様１７に記載の撮像プローブ。
〔態様１９〕
前記アクチュエータは、ばねと、ランプと、前記弾性光学要素の少なくとも部分を変形させるように構成される作動アームとを備える、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様２０〕
前記作動アームは、ランプに対して並進移動可能である、態様１９に記載の撮像プローブ。
〔態様２１〕
前記ばね及び前記ランプは、前記弾性光学要素の両側に位置決めされる、態様１９に記載の撮像プローブ。
〔態様２２〕
前記アクチュエータは、前記弾性光学要素を作動させて、前記弾性光学要素の先端部から５ｍｍ〜１０ｍｍの距離において１ｍｍ〜５ｍｍの線形範囲を有する走査パターンに沿って前記合焦撮像光を走査するように構成される、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様２３〕
前記アクチュエータは、前記弾性光学要素を作動させて、２つの方向に延びる二次元走査パターンに沿って前記合焦撮像光を走査するように構成される、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様２４〕
前記二次元走査パターンは、螺旋、ラスタ、一定半径アスタリスクパターン、複数半径アスタリスクパターン、複数花弁ローズパターン、及び複数に折り畳まれたパスのうちの１つ又は複数を含む、態様２３に記載の撮像プローブ。
〔態様２５〕
前記アクチュエータは、前記弾性光学要素を少なくとも２つの方向で変形させるように構成される少なくとも２組の作動機構を備える、態様２３に記載の撮像プローブ。
〔態様２６〕
前記光学合焦要素及び前記弾性光学要素は、１つの統合された光学要素である、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様２７〕
前記光学ガイドの位置は、前記撮像プローブの走査動作中、前記光学合焦要素に相対して固定されたままである、態様１に記載の撮像プローブ。
〔態様２８〕
撮像光を生成するように構成される撮像光源を備える光学コヒーレンストモグラフィ撮像システムと、
前記撮像光を案内するように構成される光ケーブルと、
前記光ケーブルに結合されるように構成される基端部領域を有する筐体と、
前記筐体の先端部領域から延びるカニューラと、
光学ガイドであって、
前記筐体の前記基端部領域内において前記ケーブルから撮像光を受け取り、及び
前記撮像光を前記カニューラの先端部に向けて案内する
ように構成される光学ガイドと、
光学合焦要素であって、
前記光学ガイドから前記撮像光を受け取り、及び
合焦撮像光を発する
ように構成される光学合焦要素と、
弾性光学要素であって、
前記光学合焦要素から前記合焦撮像光を受け取り、及び
前記合焦撮像光をリダイレクトするように変形可能である
ように構成される弾性光学要素と、
前記弾性光学要素を変形させて、前記合焦撮像光をリダイレクトするように構成されるアクチュエータシステムと
を備える、撮像システム。
〔態様２９〕
撮像プローブを用いて眼科ターゲットを撮像する方法であって、
光学ガイドを用いて、撮像光を前記撮像プローブのカニューラ内部の光学合焦要素に案内することと、
前記光学合焦要素を用いて前記撮像光を合焦させることと、
弾性光学要素によって前記合焦撮像光を受け取ることと、
アクチュエータシステムを用いて前記弾性光学要素を変形させることにより、前記合焦撮像光をターゲットスポットにリダイレクトすることと、
前記アクチュエータシステムを用いて、前記弾性光学要素を順次変形させることにより、走査パターンに沿って前記リダイレクトされた合焦撮像光を走査することと
を含む、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ−Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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