(57)【要約】  光ファイバは、近位端の光源からの光を遠位端へと導き、その遠位端において、圧電材料チューブは光ファイバの遠位端に所望のパターンで走査を行わせる力を加える。光ファイバの遠位端からの光は、レンズ系を通過し、反射面によって少なくとも部分的に側視型スコープの側面に向かって反射されて、患者の身体内の組織を照明する。内部組織から受け取られた光は反射されて、近位側に配置された光検出器へと光を導く集光用光ファイバに、あるいは直接遠位側の光検出器に戻される。光検出器は、内部組織の画像を生成するのに使用することができる光の強度を示す電気信号を生成する。組織から受け取られた光は、照明光に応じて、散乱光、偏光、蛍光、又はろ過光のいずれかであり得る。
2010520778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体内部の領域を画像化する側視型スコープにおいて、
（ａ）近位端と遠位端との間を延び、前記近位端は、外部光源に結合して、前記外部光源によって生成された光を受け取り、前記遠位端に隣接した領域を照明するのに使用するために光を前記遠位端に向かって導くように構成された光ファイバと、
（ｂ）前記光ファイバの前記遠位端に配置され、前記光ファイバに結合され、前記光ファイバを通して導かれた光が、前記遠位端から第１の方向で放射される自由端を有し、照明に使用される光のみを導く走査装置と、
（ｃ）前記走査装置の前記自由端を所望のパターンで動かすための駆動力を提供するアクチュエータと、
（ｄ）前記走査装置の前記自由端に隣接して配置され、前記自由端から放射された前記光の少なくとも一部分を前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向で反射し、反射面から反射した前記光の少なくとも前記一部分を側方に向かって方向付ける反射面と、
（ｅ）前記反射面から反射した前記光によって照明され、前記側方にある領域からの光を検出し、前記領域の画像を生成するのに使用可能な信号を生成する少なくとも１つの光検出器と
を備えることを特徴とする側視型スコープ。
【請求項２】
前記反射面は、
（ａ）前記走査装置によって放射された前記光を前記第２の方向で反射するミラーと、
（ｂ）反射性であって、前記走査装置によって放射された前記光を反対方向で反射する２つの対向面を有し、前記反対方向のどちらかが前記第２の方向を含み、前記反対方向の他方が第３の方向を含む三角形要素と、
（ｃ）反射面を有する円錐形要素と、
（ｄ）反射性であって、前記走査装置によって放射された光を前記側方に向かって異なる方向でそれぞれ反射する２つを超える面を有する角錐形要素と、
（ｅ）前記走査装置によって放射された前記光の一部分を前記側方に向かって反射し、前記光の残りの部分を透過する部分反射ビームスプリッタと、
（ｆ）前記走査装置によって放射された前記光の一部の波長を反射し、他の波長を透過するダイクロイックビームスプリッタと、
（ｇ）第１の方向で偏光された直線偏光を反射し、前記第１の方向に直交する第２の方向で偏光された直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタと
から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の側視型スコープ。
【請求項３】
前記部分反射ビームスプリッタは、前記遠位端の前方にあってそれに近接する別の領域を照明するため、前記走査装置によって放射された前記光の残りの部分を前記遠位端に向かって透過して前方視を可能にすることを特徴とする請求項２に記載の側視型スコープ。
【請求項４】
前記近位端及び前記遠位端を有する少なくとも１つの集光用光ファイバを更に備え、前記反射面は、前記側方から受け取られた光を、前記少なくとも１つの集光用光ファイバの前記近位端に向かって伝達するため、前記少なくとも１つの集光用光ファイバの前記遠位端内にも反射することを特徴とする請求項１の側視型スコープ。
【請求項５】
各集光用光ファイバの前記近位端は、少なくとも１つの特定のタイプの光を検出する対応する光検出器に結合するように構成され、検出される前記特定のタイプの光は、
（ａ）平行偏光と、
（ｂ）垂直偏光と、
（ｃ）組織から散乱された散乱光と
（ｄ）組織によって放射された蛍光と、
（ｅ）ろ過された組織からの光
とから成る群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の側視型スコープ。
【請求項６】
前記反射面によって前記側方に向かって反射される前記光は、偏光されることを特徴とする請求項４に記載の側視型スコープ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの光検出器は、側方にある組織からの光を受け取るため、前記光ファイバの前記遠位端に隣接して配置され、前記少なくとも１つの光検出器によって生成される前記信号は受け取られた前記光の強度に対応することを特徴とする請求項１に記載の側視型スコープ。
【請求項８】
前記遠位端及び前記近位端を有する電気リード線を更に備え、前記光検出器によって生成された各信号を、処理装置に結合する前記リード線の前記近位端に搬送するため、前記電気リード線の前記遠位端は、前記少なくとも１つの光検出器に接続されることを特徴とする請求項７に記載の側視型スコープ。
【請求項９】
前記アクチュエータは、前記走査装置の前記自由端に駆動力を加えて、前記自由端をその共振周波数付近で動かすことを特徴とする請求項１に記載の側視型スコープ。
【請求項１０】
前記アクチュエータが前記走査装置を前記所望のパターンで動かして、
（ａ）線形走査と、
（ｂ）ラスタ走査と、
（ｃ）正弦走査と、
（ｄ）環状走査と、
（ｅ）らせん走査と、
（ｆ）プロペラ走査と
のいずれかを行うことを特徴とする請求項１に記載の側視型スコープ。
【請求項１１】
患者の身体内部の領域を走査するのに使用される側視型スコープにおいて、
（ａ）近位端及び遠位端を有し、前記近位端は、光源によって生成された光を、前記光ファイバを通して前記光ファイバの前記遠位端へと導くように、前記光源に結合するように構成される可撓性光ファイバと、
（ｂ）前記光ファイバの前記遠位端に配置され、前記光ファイバを通して導かれた前記光を受け取り、前記光ファイバの共振周波数付近において所望の走査パターンで動きながら前記光を放射するように駆動される共振走査装置と、
（ｃ）前記共振走査装置によって放射された前記光を受け取るため、前記共振走査装置の遠位側に配置され、受け取られた前記光の少なくとも一部分を側方に向かって反射して、前記側方にある領域を走査するように構成された反射器と、
（ｄ）近位端及び遠位端を有し、前記遠位端は、前記領域からの光を受け取るように配置され、処理のため、前記光を前記近位端へと導く少なくとも１つの集光用光ファイバと
を備えることを特徴とする側視型スコープ。
【請求項１２】
前記反射器は、前記共振走査装置から放射される前記光を全て、長手方向軸にほぼ直交する面内で半径方向外向きに反射することを特徴とする請求項１１に記載の側視型スコープ。
【請求項１３】
前記反射器は、ほぼ円錐の反射面を含み、前記円錐の反射面の周囲に配置された窓を更に備え、それによって前記反射面から外向きに反射された前記光が前記窓を通過することを特徴とする請求項１２に記載の側視型スコープ。
【請求項１４】
前記反射器は、前記長手方向軸に対して鋭角で向けられた複数の反射面を含むことを特徴とする請求項１１に記載の側視型スコープ。
【請求項１５】
前記複数の反射面はそれぞれ、三角形表面又は角錐形表面のどちらかを含むことを特徴とする請求項１４に記載の側視型スコープ。
【請求項１６】
前記反射器は、前記共振走査装置によって放射された前記光の前記一部分を前記側方に反射し、前記光の残りの部分を前方に伝達するビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１１に記載の側視型スコープ。
【請求項１７】
各集光用光ファイバの前記近位端は、検出器に結合され、該検出器は、前記集光用光ファイバを通して導かれた前記光の強度を示す信号を生成することを特徴とする請求項１１に記載の側視型スコープ。
【請求項１８】
前記集光用光ファイバを通して導かれた前記光を受け取る前記検出器によって生成された前記信号は、
（ａ）垂直偏光と、
（ｂ）平行偏光と、
（ｃ）前記領域内の組織から散乱された光によって生成された散乱光と、
（ｄ）蛍光を発している前記領域内の組織によって生成された蛍光と、
（ｅ）ろ過された組織からの光
とから成る群から選択される少なくとも１つのタイプの光の前記強度を示すことを特徴とする請求項１７に記載の側視型スコープ。
【請求項１９】
前記共振走査装置は、通電されると、片持ちの光ファイバを前記所望のパターンで動かす力を生成するアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１１に記載の側視型スコープ。
【請求項２０】
患者の身体内に導入するように構成された側視型スコープの遠位端の側方にある領域を画像化する側視型スコープの画像化方法であって、
（ａ）患者の身体内に前記側視型スコープを導入する段階と、
（ｂ）外部光源からの光を、光ファイバを通して前記側視型スコープの遠位端に向かって導く段階と、
（ｃ）前記光ファイバに結合された固定端を有する走査装置の、単に光を放射する自由端を、前記自由端が所望のパターンで動くようにして動かし、前記走査装置に結合された、前記領域からの光は導かない前記光ファイバのほぼ前方に方向付けられた光を放射する段階と、
（ｄ）前記走査装置から放射された前記光の少なくとも一部分を前記所望のパターンで前記側視型スコープの側方に向かって反射させて、前記領域を照明する段階と、
（ｅ）前記側視型スコープの前記側方にある前記領域から光を受け取って、前記側視型スコープの前記側方にある前記領域の画像を生成する段階と
を含むことを特徴とする側視型スコープの画像化方法。
【請求項２１】
前記走査装置から放射された光を反射させる前記段階は、
（ａ）前記走査装置から放射された前記光の少なくとも前記一部分を、前記側視型スコープの対向面に向かって２つの反対方向で反射させる段階と、
（ｂ）前記走査装置から放射された前記光の少なくとも前記一部分を、前記側視型スコープの前記側方の周りの異なる範囲に向かって複数の異なる方向で反射させる段階と、
（ｃ）前記走査装置から放射された前記光の少なくとも前記一部分を、前記側視型スコープの前記側方の周りを延びる面内で反射させる段階と、
（ｄ）前記走査装置から放射された前記光を、前記光の一部分が前記側視型スコープの前記側方に向かって反射され、前記光の残りの部分が前記側視型スコープの前方に伝達されるように分割する段階と
のいずれかを含むことを特徴とする請求項２０に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２２】
前記走査装置から放射された前記光を分割する前記段階は、前記側視型スコープの前記遠位端の前方にあってそれに近接した別の領域を照明する段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２３】
前記側視型スコープの前記遠位端の前方にあってそれに近接した他の領域からの光を前記光に応答して受け取って、前記他の領域の画像を生成する段階を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２４】
前記領域及び前記他の領域から成る群の少なくとも１つからの光を検出する段階を更に含み、検出される前記光は、
（ａ）平行偏光と、
（ｂ）垂直偏光と、
（ｃ）組織から散乱された散乱光と、
（ｄ）組織によって放射された蛍光と、
（ｅ）ろ過された組織からの光と
から成る群から選択される特定のタイプのものであることを特徴とする請求項２２に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２５】
前記側視型スコープの前記側方に向かって反射された前記光を偏光する段階を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２６】
前記走査装置の前記自由端を動かす前記段階は、前記自由端を駆動して、その共振周波数付近で前記所望のパターンで動かす段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２７】
前記走査装置の前記自由端を動かす前記段階は、
（ａ）線形走査と、
（ｂ）ラスタ走査と、
（ｃ）正弦走査と、
（ｄ）環状走査と、
（ｅ）らせん走査と、
（ｆ）プロペラ走査と
のいずれかを行う、前記自由端を前記所望のパターンで駆動する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２８】
前記側視型スコープが、前記患者の身体内を画像化している間の視野角度を増加させるように、前記側視型スコープを回転させる段階を更に含み、前記側視型スコープを回転させる前記段階は、少なくとも、
（ａ）前記側視型スコープが前記患者の身体内の所望部位に位置付けられている間、
（ｂ）前記側視型スコープが前記患者の身体に導入されている間、又は、
（ｃ）少なくとも前記側視型スコープが前記患者の身体から撤回されている間
に生じることを特徴とする請求項２０に記載の側視型スコープの画像化方法。
【請求項２９】
回転させる前記段階により、前記患者の身体内の管腔を、少なくとも前記管腔の一部分について全３６０°にわたって画像化することが可能になることを特徴とする請求項２８に記載の側視型スコープの画像化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の身体内部の領域を画像化する側視型スコープ及びその画像化方法に関し、より詳細には、患者の身体内部の領域を画像化する側視型光ファイバ内視鏡における側視型光ファイバ走査システム及びその画像化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の身体内における内部部位の光学データを画像化して収集するのに使用される内視鏡及び他のタイプのスコープは、一般的に、前方方向で、即ちスコープの遠位端の下流側で画像化を行う。しかし、スコープの側方に対して身体の管腔又は体腔内における内部状態を見ることができることから、側視型スコープも場合によっては使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前方視型スコープ（ｆｏｒｗａｒｄ−ｖｉｅｗｉｎｇ  ｓｃｏｐｅ）又は側視型スコープ（ｓｉｄｅ−ｖｉｅｗｉｎｇ  ｓｃｏｐｅ）どちらかの場合、従来のスコープの分解能は画像を作成するのに使用される画像化装置によって制限される。小径のスコープは、やはり比較的小さい身体の管腔又は空間に導入するのには特に望ましい。スコープの断面サイズがより小さくなるにつれて、従来のスコープの分解能も通常は減少するが、それは、束ねてまとめることができる光ファイバの数が、低減されたスコープのサイズによって制限されるためである。
【０００４】
例えば、小径のスコープの１つの用途は、患者の膵管の診断評価を実施することである。この作業に適したスコープは、直径が３ｍｍ未満であり、長さ２０ｍｍ以下の剛性の遠位先端を有するとともに、高い光学分割又は空間分解能で歪みのない二次元（２−Ｄ）走査焦点面を提供することができる、高周波数及び高振幅の走査を生成することができるものであるべきである。
【０００５】
スコープは、また、これらの光学的基準を満たす側視能力を有し、それによって、比較的小径の膵管を通してスコープを前進させながら膵管の壁を評価することができるものであるべきである。前方視型スコープも、小径の身体管腔を画像化し、その診断評価を可能にすることができるものの、側視型スコープは、画像化及び他の光学的評価の際の歪みがより少なく、また同程度の焦点深度範囲での画像化を必要とすることなく実現できることから、より効率的にこの目的に使用することができる。しかし、従来の側視型スコープは、大きすぎ、非常に小径の身体管腔において許容可能な結果を達成するのに必要な分解能を提供することができない。
【０００６】
また、異なる偏光特性を有する光を使用して画像化することができる側視型スコープを使用して、患者の身体の身体管腔内の組織を評価することが望ましい。側視型スコープは、また、側視型スコープの側面において組織から受け取った散乱光又は蛍光を検出することが可能であるべきである。側視型スコープの他の望ましい特徴としては、低コストであること、比較的可撓性が高く、患者の身体内における比較的急なカーブを有する蛇行した通路を通して側視型スコープを容易に前進させることができること、また、側視型スコープの遠位端に近接した内部部位に対して診断用及び治療用の光学放射の画素精度の（ｐｉｘｅｌ−ａｃｃｕｒａｔｅ）伝達を提供する能力があることが挙げられる。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、患者の身体内部の領域を画像化する側視型スコープ及びその画像化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
患者の身体内部の領域を画像化するための代表的な側視型スコープが開発されており、それを以下に詳細に説明する。側視型スコープは、近位端と遠位端との間を延びる光ファイバを含んでいる。光ファイバの近位端は、外部光源に結合するように構成されて、外部光源によって生成される光を受け取り、光ファイバの遠位端に近接した領域を照明するのに使用するため、その光を光ファイバの遠位端に向かって導く。
【０００９】
走査装置は、光ファイバの遠位端に配置され、それに結合される。走査装置は自由端を有し、光ファイバを通して導かれた光はその自由端から第１の方向で放射される。走査装置の自由端を所望のパターンで動かすための駆動力を提供するアクチュエータが含まれる。反射面は、走査装置の自由端に隣接して配置され、自由端から放射された光の少なくとも一部分を、第１の方向にほぼ直交する第２の方向で反射するので、反射面から反射した光の部分は側視型スコープの側方に向かって方向付けられる。反射面から反射された光によって照明される、側視型スコープの側方にある領域からの光を検出する少なくとも１つの光検出器が提供される。１つ又は複数の光検出器は、領域の画像を生成するのに使用可能な信号を生成する。
【００１０】
反射面は４つの異なる選択肢の１つであることができる。これらの選択肢としては、（１）走査装置によって放射された光を第２の方向で反射するミラー、（２）反射性であって、走査装置によって放射された光を反対方向で反射する２つの対向面を有し、反対方向のどちらかが第２の方向を含み、反対方向の他方が第３の方向を含む三角形要素、（３）反射面を有する軸対称ミラー面もしくは円錐、又は、反射性であって、走査装置によって放射された光を側視型スコープの側方に向かって異なる方向でそれぞれ反射する２つ以上の面を有する角錐形要素、あるいは、（４）走査装置によって放射された光の一部分を側視型スコープの側方に向かって反射し、残りの光を透過する部分反射ビームスプリッタが挙げられる。
【００１１】
少なくとも１つの代表的実施形態では、部分反射ビームスプリッタは、走査装置によって放射された光の残りの部分を側視型スコープの遠位端に向かって透過して、別の領域を照明する。この別の領域は、側視型スコープの遠位端よりも前方に、かつそれに近接して位置するので、側視型スコープによる前方視が可能になる。
【００１２】
側視型スコープは、近位端及び遠位端を有する少なくとも１つの集光用光ファイバをさらに含むことができる。反射面はまた、少なくとも１つの集光用光ファイバの近位端に向かって透過するため、側視型スコープの側面から受け取った光を反射して、少なくとも１つの集光用光ファイバの遠位端に戻すことができる。
【００１３】
少なくとも１つの代表的な実施形態では、各集光用光ファイバの近位端は、少なくとも１つの特定のタイプの光を検出する対応する光検出器に結合するように構成されている。特定のタイプの光は、平行偏光、垂直偏光、組織から散乱してきた散乱光、組織によって放射された蛍光、又は組織から後方散乱したろ過光のいずれかであり得る。
【００１４】
集光用光ファイバを含まない代替の代表的な実施形態の場合、側視型スコープの側方にある組織からの、また少なくとも別の代表的な実施形態では、側視型スコープの遠位先端の先にある組織からの光を受け取るため、１つ又は複数の光検出器が走査装置の遠位端に隣接して配置される。光検出器（１つ又は複数）によって生成される信号は、組織から受け取った光の強度に対応する。
【００１５】
少なくとも１つの代表的な実施形態では、側視型スコープは、遠位端及び近位端を有するリード線も含んでいる。リード線の遠位端は、少なくとも１つの光検出器によって生成される各信号を、処理装置に結合するリード線の近位端に導くため、光検出器に接続される。
【００１６】
アクチュエータは、走査装置の自由端に駆動力を加えて、自由端をその共振周波数付近で動かすように構成される。このアクチュエータは、走査装置を所望のパターンで動かして、いくつかの異なるタイプの走査の１つを実現することができる。これら異なるタイプの走査としては、線形走査、ラスタ走査、正弦走査（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ  ｓｃａｎ）、環状走査（ｔｏｒｏｉｄａｌ  ｓｃａｎ）、らせん走査、及びプロペラ走査（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ  ｓｃａｎ）が挙げられる。
【００１７】
この新規な開発の他の実施態様は、患者の身体に導入されるように構成された側視型スコープの遠位端の側方にある領域を画像化する方法を対象とする。方法の諸段階は、全体として、上述の側視型スコープの構成要素によって実施される諸機能と一致する。
【００１８】
この「発明の概要」は、「発明を実施するための形態」でさらに詳細に後述するいくつかの概念を簡潔に紹介するために提供したものである。ただし、この「発明の概要」は、請求する主題の主要な又は必須の特徴を特定するものではなく、また、請求する主題の範囲を決定する助けとして使用されるものでもない。
【００１９】
１つ又は複数の代表的実施形態及びそれらの修正例の様々な態様とそれらに付随する利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照してさらに十分に理解されるにしたがって、より容易に認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】前方視界及び側方視界の両方を可能にする側視型光ファイバ走査システムの可能なレンズ系設計の概略図である。
【図２Ａ】側方視界を提供する側視型光ファイバ走査システムの別のレンズ設計の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａと類似の形式で側方視界を提供する、ただし像平面を内視鏡により近付けるため、レンズ間の間隔をより広くした側視型光ファイバ走査システムのレンズ設計の概略図である。
【図３】その非常に広い視野によって前方視界及び側方視界の両方を提供する側視型光ファイバ走査システムのレンズ設計の概略図である。
【図４Ａ】側視型光ファイバ走査システムの側方視界を提供する２つの反射面の構成の概略図である。
【図４Ｂ】側視型光ファイバ走査システムの側方視界を提供する４つの反射面の角錐構成の概略図である。
【図５】著しい画像歪みを有するが、身体管腔内での側視型スコープの軸方向位置における色及び蛍光などの一般的な組織状態を正確に識別することができる側視型光ファイバ走査システムの軸対称反射面の概略図である。
【図６Ａ】６つの光検出器及びそれら検出器から出る６つのリード線を含む側視型光ファイバ走査システム内の環状検出器リングの概略図である。
【図６Ｂ】側視型光ファイバ走査システム内で光を導く６つのマルチモードファイバを含む環状検出器リングの概略図である。
【図７Ａ】側視型光ファイバ走査システム内の走査機構及び走査されるシングルモードファイバの概略図である。
【図７Ｂ】第２のモードの共振で振動する、遠位先端にマイクロレンズを備えたシングルモードファイバの概略図である。
【図８】本発明による、画像化、監視、及び診断付与のために光ファイバとともに使用可能な、システム内の信号の機能的フローを説明する代表的なブロック図である。
【図９】内部部位からの光を集光するために単一のミラー及び集光用光ファイバを使用することを説明する、患者の体内で使用される側視型光ファイバ走査システムの部分の概略図である。
【図１０】側方視及び前方視の両方を提供するためにビームスプリッタを含み、側視型スコープの側方及び遠位側の両方にある内部組織からの光を検出する光検出器の環状リングを含む、側視型スコープの代表的な一実施形態を示す図である。
【図１１】内部部位における組織を走査するために軸対称の反射円錐面を使用することを説明する側視型光ファイバ走査システムに使用されるスコープの他の代表的な実施形態の概略図である。
【図１２Ａ】２つ以上の反射面を有するミラーアセンブリを使用するスコープの更に他の代表的な実施形態の概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに類似しているが、内部部位の組織からの光を検出するため、マルチモード集光用ファイバの代わりに環状検出器リングを使用する、代替の代表的な実施形態の概略図である。
【図１３】図１２Ａに示されるスコープなどにおいて、走査用光ファイバの周りの環状リング内に配置された集光用光ファイバの遠位端の上に置かれたとき、側視型光ファイバ走査システムにおいて偏光を検出するのに使用することができる、代表的なワイヤグリッド偏光子の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜図面及び開示の実施形態は非限定的である＞
代表的な実施形態を参照図面に示す。本明細書に開示される実施形態及び図面は、限定目的ではなく説明目的のものと見なされるものとする。技術及びそれに付随する請求項の範囲に対する限定は、図面に示され、本明細書にて考察される実施例に帰属するものとする。
【００２２】
＜代表的な側視型光ファイバ走査システム＞
図１は、前方視界及び側方視界の両方を可能にする側視型光ファイバ走査システムの可能なレンズ系設計の概略図である。側視型光ファイバ走査システムに使用するためのレンズ系１０は、４つのレンズ１２、１４、１６、及び１８と、４５°ビームスプリッタ２０とを含んでいる。ビームスプリッタ２０は、部分反射ミラー、ダイクロイックビームスプリッタ、又は偏光ビームスプリッタであることができる。レンズ系１０は、患者の身体内部にある所見領域（ＲＯＩ）の前方視界及び側方視界の両方を提供する。このＲＯＩは、食道、胆管、膵管、肺気道、又は他のそのような管状気管（いずれも図示なし）など、身体管腔内部の組織であってもよい。４５°ビームスプリッタ２０は、側視型光ファイバ走査システムによって走査される光の特定波長がレンズ系の側部に向かって反射され、他の波長はダイクロイックビームスプリッタを通してレンズ系の端部に向かって透過されるように構成される。
【００２３】
前方視界を提供する３つのレンズ１２、１４、及び１６は、この代表的な実施形態では直径３．０ｍｍであり、レンズ１８は直径２．０ｍｍであり、レンズ１２及び１４ならびにダイクロイックビームスプリッタ２０が組み合わされて、身体の管腔又は管の側方視界を提供する。６３５ｎｍの波長で計算される、像平面２２における側方視界の概算空間分解能は１０ミクロンである。６７０ｎｍの波長で計算される、像平面２４における前方視界の概算空間分解能は２１ミクロンである。像平面２２の側方視界は直径１．５ｍｍの視野（ＦＯＶ）を有し、像平面２４の前方視界は直径５．２ｍｍのＦＯＶを有する。この代表的設計は、約２５ｍｍの内径を有する食道の内部、又は約５ｍｍの内径を有する胆管の内部を画像化することができる。この設計を修正することによって、約２ｍｍまでの内径を有する膵管などのより小さな身体管腔に適応させることができる。
【００２４】
ビームスプリッタ２０は、波長又は偏光選択性ではない場合、レンズ１４を透過した光の一部分を像平面２２に向かって側方に反射し、その光の残りの部分を、レンズ１６を通して像平面２４に向かって透過する。ビームスプリッタ２０が偏光型である場合、それは、第１の方向で偏光された直線偏光は反射し、第１の方向に直交する第２の方向で偏光された直線偏光は透過する。
【００２５】
図２Ａは、側方視界を提供する側視型光ファイバ走査システムの別のレンズ設計の概略図で、図２Ｂは、図２Ａと類似の形式で側方視界を提供する、ただし像平面を内視鏡により近付けるため、レンズ間の間隔をより広くした側視型光ファイバ走査システムのレンズ設計の概略図で、側視型光ファイバ走査システムの別のレンズ系２６の代表的な一実施形態を示している。
【００２６】
レンズ２８及び３０の先にある反射面３２（例えば、前面銀めっきミラー（ｆｒｏｎｔ  ｓｉｌｖｅｒｅｄ  ｍｉｒｒｏｒ））によって、レンズ系の光軸（レンズ２８及び３０の中心を通って延びる）に対して９０°の角度を向いた像平面３４が得られる。図２Ｂにおけるレンズ２８及び３０の間の間隔が大きくなるほど（即ち、図２Ａに示される対応する間隔に比べて大きい）、得られる像平面３４は図２Ａの場合よりも反射面３２に近くなる。図２Ｂに示されるより近い像平面によって、身体のより小径の管腔の側面に沿ったＲＯＩを見ることができるとともに、目的の組織の範囲をより拡大することができる。図２Ａのレンズ系は、６３５ｎｍの波長で計算された２７ミクロンの概算空間分解能を有し、この代表的実施形態における像平面３４は直径４．７ｍｍのＦＯＶを有する。図２Ｂのレンズ設計は、やはり６３５ｎｍの波長で計算された約９ミクロンの概算空間分解能を有し、図２Ｂの像平面３４は直径約１．６ｍｍのＦＯＶを有する。
【００２７】
図３は、その非常に広い視野によって前方視界及び側方視界の両方を提供する側視型光ファイバ走査システムのレンズ設計の概略図で、側方視界及び前方視界の両方を提供する側視型光ファイバ走査システムのレンズ系３６の一実施形態を示している。
【００２８】
その広い走査範囲により、レンズ系３６は１３５°のＦＯＶを網羅する。ボールマイクロレンズ３８及びレンズ４０によって方向付けられた、走査された光線は、湾曲した像平面４２において広いＦＯＶを提供する。この代表的な実施形態の空間分解能は約１３ミクロンと概算される。より大きな角度偏向で、また、ボールマイクロレンズに近接した位置で光ファイバ内に配置された有効点光源を用いて光を導くのに使用される光ファイバは図示されていない。マイクロレンズ３８は、この光ファイバに融着されるか、又は別の方法で結合される。
【００２９】
図４Ａは、側視型光ファイバ走査システムの側方視界を提供する２つの反射面の構成の概略図で、例えば、身体管腔の対向面に向かって、１８０°離れた方向で２つの側方視界を達成するため、側視型光ファイバ走査システムのレンズ系に隣接して位置付けることができる、２つのミラー４６及び４８の三角形要素４４の側面図を示している。
【００３０】
側視型光ファイバ走査システム全体は、このミラー配置を含む内視鏡（この図には図示されない）を挿入する間及び／又は撤回する間回転させることができるので、内視鏡を挿入又は撤回しながら管腔壁全体を画像化することができ、あるいは、アセンブリ全体を回転させて、身体管腔内の静止位置において身体管腔のほぼ全３６０°を画像化することができる。管腔内で視界を回転させるには、単に近位端において軸体全体を回転させればよい。任意に、ミラー４６及び４８は、動力機械（図示なし）に結合された小さな軸体によってともに回転させることができるので、ミラーは、それらが互いにそこに沿って接触する線の中心を通って延びる共通の長手方向軸の周りを回転する。そのように回転されるので、ミラー４６及び４８は周辺の側方視界の全３６０°を画像化することができるようになる。図２Ａ及び２Ｂに示されるような、単一のミラーを含む側視型光ファイバ走査システムの代表的な一実施形態に関連して、同じ方策を使用して、管腔の内表面周囲のより大きな角度範囲又は全３６０°を見ることができる。
【００３１】
図４Ｂは、側視型光ファイバ走査システムの側方視界を提供する４つの反射面の角錐構成の概略図で、９０°離れて向けられた方向で４つの側方視界を達成するため、側視型光ファイバ走査システムの側視型スコープ内のレンズ系に隣接して配置することができる、４つのミラー５２、５４、５６、及び５８の代表的な角錐形要素５０を示している。これらのミラーもまた、周辺側方視界の周囲で全３６０°を見ることができるようにするため、動力機械（図示なし）によって、それらの共通の中心頂点を通って延びる中央軸体上で回転させることができる。
【００３２】
図５は、著しい画像歪みを有するが、身体管腔内での側視型スコープの軸方向位置における色及び蛍光などの一般的な組織状態を正確に識別することができる側視型光ファイバ走査システムの軸対称反射面の概略図で、軸対称の円錐反射面６２を使用して、側視型光ファイバ走査システムの光軸に垂直に見るための代表的な円錐形要素６０を示している。
【００３３】
この円錐反射面は、側視型スコープの周りの周辺を連続して３６０°見ることができるが、円錐反射面６２は平面ではないので、それが生成する画像は著しく歪むことになり、より具体的には大きな非点収差が生じる。円錐反射面の利点は、走査システムが、色及び蛍光など、身体管腔内の一般的な組織状態を正確に識別できるようになることであり、そのことは、所見領域の形状の詳細が特に重要ではない場合に十分であり得る。
【００３４】
図６Ａは、６つの光検出器及びそれら検出器から出る６つのリード線を含む側視型光ファイバ走査システム内の環状検出器リングの概略図で、フォトダイオードなどの６つの光検出器６６が取り付けられた代表的な環状リング６４を示している。
【００３５】
光検出器６６は、環状リングの前面に埋め込むか、又は別の方法でそれに固着させることができる。環状リング６４は、側視型スコープの側方（ならびに、後述するように、いくつかの代表的な実施形態では側視型スコープの前方）にある患者の内部組織から受け取った光を検出して、組織を画像化できるようにするため、側視型光ファイバ走査システムに使用することができる。信号リード線６８は、光検出器が内部部位から受け取った入射光に応答して各検出器によって生成された信号を伝送するように光検出器６６に結合されるので、信号は走査システムの近位端に搬送される。
【００３６】
図６Ｂは、側視型光ファイバ走査システム内で光を導く６つのマルチモードファイバを含む環状検出器リングの概略図で、６つのマルチモード集光用光ファイバ７０の遠位端が（図６Ａに示される光検出器の代わりに）環状リングに埋め込まれた、環状リング６４を示している。
【００３７】
したがって、これらの集光用光ファイバの遠位端は環状リング６４の上面上に露出して、より詳細に後述するように、側視型光ファイバ走査システムを用いて画像化されている患者の内部組織からの光を受け取る。集光用光ファイバ７２は、受け取った光を側視型光ファイバ走査システムのより近位側に配置された検出器に戻すため、環状リングの下方で近位側に延びる。例えば、光検出器（図示なし）は、側視型光ファイバ走査システムの近位端に隣接して、患者の身体外に配置することができ、あるいは、中間位置に配置することができる。
【００３８】
図７Ａは、側視型光ファイバ走査システム内の走査機構及び走査されるシングルモードファイバの概略図で、側視型光ファイバ走査システムの代表的な走査機構９０を示している。
【００３９】
走査機構９０は、光ファイバの遠位端９６を駆動して所望の走査パターンで動かす役割を果たす、圧電材料のチューブ９４によって支持されるシングルモード光ファイバ９８を備える。遠位端９６は、一般に側視型スコープの中心の中でその遠位端に隣接して、圧電材料のチューブを越えて遠位側に延び、そこから一端が飛び出している。この圧電材料のチューブは、基部９２によって走査装置内に保持される。
【００４０】
四分割電極（ｑｕａｄｒａｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）１０２、１０４、及び１０６（ならびにこの図では見えていない他の１つ）は、圧電材料のチューブ上にめっきされ、光ファイバ９８の遠位端９６において２つの運動軸を作り出すため、印加電圧を用いて選択的に通電することができる。リード線１００は、四分割電極それぞれに電圧信号を伝達して、各運動軸に対して圧電材料に通電する。この代表的な実施形態では、２つの軸は互いにほぼ直交する。チューブ圧電材料の一方の軸に加えられる増幅された正弦波と、他方の軸に加えられる余弦波とによって円形走査が作り出されるが、当業者であれば、光ファイバ９８の遠位端９６を適切に動かすことによって、様々な異なる走査パターンを生成できる。
【００４１】
四分割電極に加えられる電圧信号の振幅を適切に変調することによって、光ファイバの遠位端９６から放射される光を用いて画像化のための所望の領域塗りつぶし二次元パターンを作り出すことができる。達成することができる様々な走査パターンのいくつかの例としては、線形走査、ラスタ走査、正弦走査、環状走査、らせん走査、及びプロペラ走査が挙げられる。いくつかの代表的な実施形態では、遠位端は、光ファイバ９８の片持ちの遠位端の共振（又は近共振）周波数付近で動くように駆動され、それによって、加えられる所与の駆動信号に対してより大きな振幅を達成することができる。
【００４２】
図７Ａは、光ファイバの片持ちの遠位端の横方向振動共振（ｌａｔｅｒａｌ  ｖｉｂｒａｔｏｒｙ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の第１モードを示しているが、図７Ｂに示される光ファイバスキャナ１８８は、片持ちの光ファイバ１９０が振動共振の第２モードで動くように駆動される。図７Ｂでは、第２のノードは、マイクロレンズ１９６に融着される片持ちの光ファイバ１９０の遠位端付近に配置される。
【００４３】
図７Ｂは、第２のモードの共振で振動する、遠位先端にマイクロレンズを備えたシングルモードファイバの概略図で、この実施形態では、片持ちの光ファイバ１９０を励起して、所望のパターン、所望の振幅、及び所望の周波数で動かすため、やはりチューブ９４の圧電材料（又は別の適切なアクチュエータ）が用いられる。破線は、片持ちの光ファイバが１８０°位相ずれしているときの、その対応する形状及び配置を示している。
【００４４】
光は、片持ちの光ファイバ１９０のコア１９２を通して、マイクロレンズ１９６が付着されたその遠位端に向かって導かれる。マイクロレンズ１９６は、ドラム型（筒型）レンズ、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ、又は回折光学部品を含むことができる。この代表的な実施形態では、そのように励起されたとき、片持ちの光ファイバは、有効光源１９８に実質的に近接した振動ノード（ｖｉｂｒａｔｏｒｙ  ｎｏｄｅ）１９４を有する。有効光源１９８から振動ノード１９４が変位するため、主にマイクロレンズ１９６の回転によって、ただしマイクロレンズならびに片持ちの光ファイバ１９０の遠位端が並進することによっても走査が生じる。
【００４５】
マイクロレンズ１９６から放射された光２０２はわずかに収束し、走査レンズ２００によって焦点が合わされて、焦点２０６へと収束する集光２０４が生成される。したがって、片持ちの光ファイバ１９０の移動により、有効光源１９８が並進距離２０８を進み、上側回転距離２１０ａ及び下側回転距離２１０ｂ（どちらも縮尺によらない）をほぼ通って集光が回転する。したがって、光ファイバスキャナ１８８の焦点２０６の走査は、主にマイクロレンズの回転によって、ただし、より少ない程度では有効光源の並進によっても得られる。本明細書にて説明するように、マイクロレンズによって放射された光は、側視型光ファイバスコープの１つ又は複数の側方に方向付けられて、ＲＯＩを、例えば、身体管腔の内表面組織を、ならびにいくつかの実施形態では側視型スコープの前方を照明する。
【００４６】
図８は、本発明による、画像化、監視、及び診断付与のために光ファイバとともに使用可能な、走査システム内の信号の機能的フローを説明する代表的なブロック図で、患者の身体内部にある側視型スコープの様々な構成要素によって生成される信号が、外部計測器によってどのように処理されるか、また、走査システムを制御して連続する走査フレームにおける走査パラメータ（１つ又は複数）を変化させるのに使用される信号が、患者の身体内部に位置付けられた、側視型光ファイバ走査システム上の構成要素にどのように入力されるかを示す、走査システム３５０を示している。
【００４７】
集積された画像化及び他の機能性を提供するため、走査システム３５０は、したがって、患者の身体外部に留まる構成要素と、内部で使用されるもの（即ち、破線３５２内の構成要素）とに分割される。ブロック３５４は、側視型光ファイバ走査システムの遠位端に含まれ得る、配置された機能性構成要素を列挙している（これらの構成要素の全てが側視型光ファイバ走査システムに実際に必要とは限らないことに留意のこと）。
【００４８】
図面に示されるように、これらの代表的な構成要素としては、照明光学系及びスキャナ、１つ又は複数の電気機械的走査アクチュエータ、１つ又は複数の制御用スキャナセンサ、所望の部位を画像化する光子コレクタ及び／又は検出器、ならびに任意に、診断用ならびに治療及び監視用の追加の光子コレクタ及び／又は検出器を挙げることができ、それらの１つ又は複数は、異なる走査フレームの間に用いられる照明及び／又は走査パラメータを変化させることによって、同じ走査装置を使用して実現することができる。走査システム３５０に関して、特定の実施形態では、特定の用途に実際に必要な機能性構成要素のみが含まれてもよいことにも留意されたい。また、画像化以外の追加の機能は、診断、もしくは治療、又はそれらの機能の組み合わせであり得る。
【００４９】
外部的に、照明光学系及びスキャナ（１つ又は複数）は、ブロック３５６に示されるように、画像化光源及び変調器から光を供給される。光ファイバ系の遠位端に導かれるＲＧＢ光、ＵＶ光、ＩＲ光、偏光、及び／又は高強度光を生成するための外部光源系のいくつかの代表的な実施形態に関する更なる詳細は、当業者には明白になるであろう。走査を制御するスキャナセンサを使用することができ、またそれらは、スキャナアクチュエータ、照明源、及び変調器にフィードバックされる信号を生成して、ブロック３６０の信号処理後の走査制御を実現することができる。初期化に基づいて、共振及びオープンフィードバックシステムには温度が影響するため、センサは単に１つ又は複数の温度センサであってもよい。また、走査システムを通して伝達される大電力の治療用照明により、又は組織から放射されて戻る熱の間接的な結果として、温度上昇が生じることがある。多くの用途では、スキャナセンサは不要であり、省略することができる。
【００５０】
ブロック３６０では、画像化用光子コレクタ及び／又は検出器によって、また診断／治療及び監視の目的で用いられる他の光子コレクタ及び／又は検出器によって生成される電子信号を使用して、画像信号フィルタリング、バッファリング、走査変換、増幅、ならびに他の処理機能を実現することができる。ブロック３５６及び３６０は、各ブロックそれぞれによって行われる機能を容易にする信号を搬送するため、二方向的に相互接続される。同様に、これらのブロックはそれぞれブロック３６２と連通して二方向的に結合され、ブロック３６２では、コンピュータワークステーションのユーザインターフェースと、又は画像取得と処理に、関連プログラムの実行に、もしくは他の有用な機能の実施に用いられる他の演算装置と結合された、信号を処理するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）及びデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器が提供される。
【００５１】
コンピュータワークステーションからの制御信号は、ブロック３６２にフィードバックされ、適切であれば、ブロック３５６、３５８、及び３６０に提供された機能それぞれを制御又は作動するアナログ信号に変換される。ブロック３６２内のＡ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器はまた、データ格納が提供されるブロック３６４に、かつブロック３６６に二方向的に結合される。ブロック３６６は、患者の身体内の側視型光ファイバ内視鏡の端部を操作し、位置付け、かつ安定化するのを助けるユーザインターフェースを表す。
【００５２】
ブロック３６４では、データ格納は、患者の身体内の検出器によって生成された画像データを格納し、走査光ファイバによって実現された画像化及び機能に関連する他のデータを格納するのに使用される。ブロック３６４も、コンピュータワークステーション３６８に、かつブロック３７０の対話型表示モニタ（１つ又は複数）に二方向的に結合される。ブロック３７０は、ブロック３６０からの入力を受け取って、ＲＯＩの画像を対話式で表示できるようにする。それに加えて、ブロック３７２に示されるように、１つ又は複数の受動映像表示モニタがシステム内に含まれてもよい。他のタイプの表示装置、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）システムを提供して、医療従事者が擬似ステレオ画像としてＲＯＩを見られるようにすることもできる。
【００５３】
図９は、内部部位からの光を集光するために単一のミラー及び集光用光ファイバを使用することを説明する、患者の体内で使用される側視型光ファイバ走査システムの部分の概略図で、患者の体内で使用することができ、走査システムの遠位端の一方の側にある内部組織を画像化するために反射面３２を含む、代表的な側視型光ファイバ走査システム１２０の遠位部分の概略図である（図面は縮尺どおりに描かれておらず、全寸法について、特に図示される側視型スコープの直径に関して大幅に小さいことに留意のこと）。
【００５４】
反射面３２は、裏面が反射性材料でコーティングされており、光が、裏面上の反射性コーティングから反射する前にガラスの厚さを通って移動せざるを得ない場合に起こる望ましくない反射を排除するため、この代表的な実施形態では前面反射ミラーを備える。この代表的な実施形態では、エンドキャップ１４２が反射面３２及びレンズ１３０を支持する。
【００５５】
走査システムの近位端からの光は、照明用シングルモード光ファイバ９８によって方向付けられ、患者の身体内の所望の内部部位まで前進させることができる走査システムの遠位端まで光ファイバ内を移動する。シングルモード光ファイバの遠位端９６は、上述したように（図７Ａに関連して）、四分割電極に加えられる電気信号によって駆動される圧電材料のチューブ９４によって、所望の走査パターン、例えばらせんパターンで振動される。光ファイバの動いている遠位端を出る光は、レンズ系を通って移動し、反射面によって外向きに反射される。走査システムの遠位端の側面から出る光１３６は、例えば身体管腔の側面にあってもよい患者の内部組織１３２に衝突する。
【００５６】
組織によって反射された光の一部は、遠位端が一般にレンズ１３０の周りの離間した位置に配置される、６つの集光用光ファイバ７０によって集光される。図９の側視型スコープでは、集光用光ファイバのうち２つのみが走査システムの遠位端に示されるが、近位端では６つ全てが概略的に示されている。
【００５７】
集光用光ファイバのいずれかについてレンズ１３０付近で方向の急激な変化が必要な場合、ミラー７１（又は、光の内部全反射（ＴＩＲ）を呈するプリズムなどの他の光学部品）を使用して、戻ってくる光を集光用光ファイバの１つの隣接した遠位端内へと偏向することができる。
【００５８】
内部組織から受け取られた光は、集光用光ファイバに沿って走査システムの遠位端から近位端へと導かれる。外装１２２は、側視型光ファイバ走査システムの遠位端においてアセンブリ全体を支持し、走査システムを患者の管腔又は他の内部部位に挿入するのを容易にする。光ファイバ走査システム１２０を使用して、その周囲にある患者の内部組織からの散乱光、偏光、又は蛍光を集光することができる。患者の内部組織の画像を作り出すため、散乱光が集光されてもよい。赤色、緑色、及び青色（ＲＧＢ）レーザからの光を混合して白色光を生成し、それを、走査システムの近位端において照明用シングルモード光ファイバ内へと方向付けることができる。この光は、本明細書に記載されるような走査システムを通して導かれ、光の一部は、患者の内部組織によって散乱され、やはり上述したように、走査システムを通して戻される。
【００５９】
光は、集光用光ファイバを通して走査システムの遠位端から走査システムの近位端へと移動し、次にそこでＲＧＢ光に分離される。次に、光の各色の強度が光検出器（この図には図示なし）によって測定され、患者の内部組織の画像をフルカラーで作り出すのに使用される。あるいは、単色光を使用して単色画像を生成することができ、又は、組織から散乱した白色光を、ＲＧＢ色成分に分割することなく検出して、内部組織のグレースケール画像を生成することができる。
【００６０】
蛍光画像化の場合、走査システムの近位端において照明用シングルモード光ファイバ９８内へと方向付けられる光源からの光、即ち励起光は、単色であり、がん組織など、特定のタイプの組織が蛍光を放射するように選択された波長のものである。任意の見込まれるがん組織又は他の目的組織からの蛍光は、蛍光を励起するために走査システムに入力される単色の照明光よりも長い波長のものである。近位端において走査システム内へと方向付けられるこの単色光は、走査システムを通って移動し、光１３６として走査システムの遠位端を出る。
【００６１】
患者の内部組織からの蛍光の一部は、集光用光ファイバ７０内へと後方散乱し、それらのファイバを通して走査システムの近位端に導かれる。蛍光のみが光検出器によって検出されることを確保するため、励起光全てを減衰する放射フィルタを、任意に、走査システムの近位端における光検出器の前に配置することができる。
【００６２】
更なる代替例として、この走査システムによって、組織の表在層を画像化する偏光を集光することができる。光源からの光（レーザなどであるが、この図には図示されない）は偏光フィルタを通過し、結果として得られる偏光は、照明用光ファイバ９８の近位端内へと方向付けられる。この代表的な実施形態では、照明用光ファイバは偏波面保持シングルモード光ファイバである。偏光は、照明用光ファイバを通って移動し、所望の走査パターンで走査するように駆動される遠位端９６を出る。走査光は、走査システムの遠位端の側面で（即ち、側視型スコープの側面で）内部組織１３２に向かって反射される。内部組織によって反射又は散乱した光の一部は集光用光ファイバ７０に入る。
【００６３】
ワイヤグリッド偏光子１８０（その詳細は図１３に示され、後述される）などの偏光子は、走査システムの遠位端において、集光用光ファイバ７０の遠位端の上に位置付けられてもよい。偏光子は、内部組織から受け取られた光の平行及び垂直偏光成分を、集光用光ファイバ７０の異なる群に分離するので、特定の光ファイバを通して導かれた偏光の向きの強度は、走査システムの近位端に配置された光検出器（図示なし）によって検出することができる。
【００６４】
図１０は、側方視及び前方視の両方を提供するためにビームスプリッタを含み、側視型スコープの側方及び遠位側の両方にある内部組織からの光を検出する光検出器の環状リングを含む、側視型スコープの代表的な一実施形態を示す図で、患者の体内で使用することができ、レンズ１２４、１２６、１３０、及び１３８、ならびに４５°ビームスプリッタ３２を含む、側視型光ファイバ走査システム１４０の一部の概略図である。
【００６５】
ビームスプリッタ３２は、部分反射ミラー、ダイクロイックビームスプリッタ、又は偏光ビームスプリッタであることができる。側視型光ファイバ走査システム１４０のこの代表的実施形態は、図１に概略的に示したのと類似のやり方で、患者の身体内部にあるＲＯＩの前方視界及び側方視界の両方を提供する。レンズ１３０及び１３８は、マルチモード集光用ファイバ７０の代わりに光検出器６６を含む、環状検出器リング６４に取り囲まれている。
【００６６】
上述したように、離間した光検出器６６（例えば、フォトダイオード）は、側視型スコープの側方に対して、ならびに前方から、内部組織１３２からの光１３４を受け取る。光検出器によって生成された信号は、検出器信号リード線６８を通して走査システムの近位端に導かれ、そこで内部部位の画像を生成するのに使用することができる。この走査システムを使用して、図９の走査システム１２０と関連して上述したのと同じように、周囲にある患者の内部組織からの散乱光、偏光、又は蛍光を集光することができる。他の参照番号は全て、図９の代表的な実施形態及び図７Ａの代表的走査機構９０と関連して上述した構成要素に関する。
【００６７】
図１１は、内部部位における組織を走査するために軸対称の反射円錐面を使用することを説明する側視型光ファイバ走査システムに使用されるスコープの他の代表的な実施形態の概略図で、やはり患者の体内に位置付けることができる、側視型光ファイバ走査システム１５０の別の代表的な実施形態の遠位部分の概略図である。
【００６８】
走査システム１５０は、軸対称の反射円錐面６２（図５に示されるような）を含む。円錐反射面は、３６０°の視界を提供するが、著しい画像の歪み及び非点収差も生じる。したがって、組織の正確な画像は、この円錐反射面を使用して容易には作り出されない。しかし、側視型光ファイバ走査システム１５０は、身体管腔又は患者の身体内の他の所望の部位内で、側視型スコープの軸方向位置における色及び蛍光などの一般的な組織状態を正確に識別することができる。走査システム１５０に使用される他の構成要素は、全体として、図９の側視型光ファイバ走査システム１２０について示されるものと同じであり、上述した構成要素及びそれらの機能性の説明は、光ファイバ走査システム１５０に等しく適用可能である。
【００６９】
図１２Ａは、２つ以上の反射面を有するミラーアセンブリを使用する側視型スコープの更に他の代表的な実施形態の概略図で、患者の体内で使用することができる、代表的な光ファイバ走査システム１６０の遠位部分の概略図である（図面は縮尺どおりに描かれておらず、全寸法について、特に図示される側視型スコープの直径に関して大幅に小さいことに留意のこと）。
【００７０】
この実施形態は、代表的な走査機構９０を含むが、図７Ｂに示されるような走査機構１８８とほぼ類似のやり方で動作して、第２のモードの共振を生成する。光ファイバ走査システム１６０には、全て外装１２２内で支持される、レンズ１２６、１２８、及び１３０、ならびに反射面４６及び４８（図４Ａに示し、上述したもの）が含まれる。走査システムの近位端からの光は、照明用シングルモード光ファイバ９８によって方向付けられ、患者の身体内の所望の内部部位まで前進させることができる走査システムの遠位端へと光ファイバ内を移動する。
【００７１】
シングルモード光ファイバの遠位端９６（ただし、ここではマイクロレンズ９５に融着される）は、振動するように駆動されて、上述したように（図７Ａ及び７Ｂに関連して）、四分割電極に加えられる電気信号によって通電される圧電材料のチューブ９４によって所望の走査パターン、例えば、らせんパターンが達成される。シングルモードカンチレバー９６の先端にはマイクロレンズ９５が融着され、それが、マイクロレンズ１９６（図７Ｂに示される）に関連して上述したように、レンズ１２６に衝突する照明の半平行光線を生成する。マイクロレンズ９５を通して光ファイバの動いている遠位端を出る光は、レンズ１２６を通って移動し、反射面４８及び４６それぞれによってレンズ１２８及び１３０を通して外向きに反射される。
【００７２】
これら反射面の支持構造は、この代表的な実施形態に示されるように、図４Ａにも示されるような２つの反射面４６及び４８のみを有する三角形要素であってもよく、あるいは、図４Ｂに関連して上述したような、４つの反射面５２、５４、５６、及び５８を備えた角錐面５０を含んでもよい。支持構造１４０は、反射面ならびにレンズ１２８及び１３０を外装１２２の遠位端上の適所で保持する。更なる代替例として、図１１に示される側視型光ファイバ走査システム１５０の代表的な実施形態に関連して考察したように、平面の反射面の代わりに図５に示される円錐面が使用されてもよい。
【００７３】
図１２Ａの走査システムの遠位端の側面から出る光１３６は、例えば身体管腔の側面にあってもよい患者の内部組織１３２に衝突する。次に、光の一部は、散乱光１３４としてこの内部組織から走査システム内へと後方散乱されて、レンズ１３０を通って戻り、反射面から反射されてもよい。組織によって後方散乱又は反射された光の一部は、遠位端がレンズ１２６の周りの離間した位置に配置された６つの集光用光ファイバ７０によって集光される。内部組織から受け取られた光は、集光用ファイバに沿って走査システムの遠位端から近位端へと導かれる。外装１２２は、側視型光ファイバ走査システムの遠位端でアセンブリ全体を支持し、走査システムを患者の管腔又は他の内部部位に挿入するのを容易にする。
【００７４】
図１２Ｂは、図１２Ａに類似しているが、内部部位の組織からの光を検出するため、マルチモード集光用ファイバの代わりに環状検出器リングを使用する、代替の代表的な実施形態の概略図で、患者の身体内で使用することができる代表的な側視型光ファイバ走査システム１７０の遠位部分の概略図である。
【００７５】
この走査システムは、システムの遠位端が、マルチモード集光用ファイバ７０の代わりに光検出器６６（図６Ａにも示される）を備えた環状検出器リング６４を使用して、内部組織１３２からの光１３４を受け取ること以外は、図１２Ａの側視型光ファイバ走査システム１６０に類似している。図１２Ａについて上述したように、光は走査システムを通して近位端から遠位端へと方向付けられ、やはり上述したように、光の一部は、患者の内部組織から散乱して、走査システムの遠位端内へと戻る。したがって、図１２Ｂの光ファイバ走査システム１７０の構成要素の多くは、図１２Ａの光ファイバ走査システム１６０のものと同一である。
【００７６】
しかし、光が反射面４６又は４８から反射された後、集光用光ファイバ７０を通して光が組織から移動する代わりに、光は、図６Ａ及び１０に関連して上述したように、環状検出器リング６４の遠位面の周りで離間した光検出器６６上に衝突する。光検出器に結合された検出器リード線６８は、走査システムの遠位端にある環状検出器リング内の光検出器によって生成された信号を、走査システムの近位端に伝達し、そこで、患者の内部組織の画像を構築するのに情報が使用される。
【００７７】
図９の代表的な実施形態について記載したように、側視型光ファイバ走査システムを使用して、周囲にある患者の内部組織からの散乱光、偏光、又は蛍光を集光することができる。蛍光を検出する場合、励起光の波長を減衰し、光検出器がフィルタを容易に透過する蛍光のみを検出できるようにするため、適切な放射フィルタ（図示なし）が、走査システムの遠位端で光検出器の上に置かれる。同様の形式で、偏光のみを検出するため、偏光子が、側視型光ファイバ走査システムの遠位端で光検出器の上に位置付けられる。
【００７８】
図１３は、図１２Ａに示されるスコープなどにおいて、走査用光ファイバの周りの環状リング内に配置された集光用光ファイバの遠位端の上に置かれたとき、側視型光ファイバ走査システムにおいて偏光を検出するのに使用することができる、代表的なワイヤグリッド偏光子の概略図で、図１３に示されるワイヤグリッド偏光子１８０などの偏光子を使用して、偏光を検出し、直線偏光の異なる向きを分離することができる。
【００７９】
偏光子１８０のこの代表的実施形態は、環状偏光子の一方の半分が、他方の半分に配置されたワイヤのグリッド（ｇｒｉｄ  ｗｉｔｈ  ｗｉｒｅｓ）１７６に垂直に向けられたワイヤのグリッド１７４を含む、円環１７２の形態である。この環状偏光子が、側視型光ファイバ走査システムの遠位端において集光用光ファイバ７０の遠位端の上（又は光検出器６６の上）に位置付けられる場合、集光用光ファイバ（又は光検出器）の半分は直線偏光の１つの向きを集光し、集光用光ファイバの他方の半分は、それに垂直な向きを有する直線偏光の光を集光する。同じ機能に役立つ他のタイプの偏光子が使用されてもよく、例えば、偏光の向きを集光用光ファイバ（又は光検出器）の一方の半分と他方の半分とで異なる向きにして、別個の光学偏光子を、各集光用光ファイバ（又は光検出器）の遠位端の上に嵌合することができる。
【００８０】
本明細書に開示した概念を、それらを実施するのに好ましい形態及びその修正例に関して記載してきたが、当業者であれば、以下の請求項の範囲内でそれらに対する他の多くの修正を行うことができることを理解するであろう。したがって、これらの概念の範囲は、いかなる形でも上述の説明によって限定されるものではなく、その代わりに、以下の請求項を参照して全体が決定されるものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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