(57)【要約】一体型光干渉断層撮影(OCT)プローブが提供される。プローブは、溝を有する第１の部分と、その溝の中の光ファイバと、反射面を有する第２の部分とを備えている。光ファイバは、反射面と光学的につながっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型光干渉断層撮影プローブであって、
溝を有する第１の部分と、
前記溝の中の光ファイバと、
反射面を有する第２の部分と、
を備え、
前記光ファイバが、前記反射面と光学的につながっていることを特徴とする一体型光干渉断層撮影プローブ。
【請求項２】
前記溝が、第１および第２の溝部分を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記プローブが、成形自在な材料から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブ。 
【請求項４】
前記プローブが、光学的に透明な材料から構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
光ファイバ面とプローブ面との間の接合面をさらに有し、
前記光ファイバ面が傾斜していないと共に、前記プローブ面が傾斜していないか、または、該光ファイバ面が第１の角度で傾斜すると共に、該プローブ面が第２の角度で傾斜し、
前記第１と第２の角度が余角であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
光干渉断層撮影プローブにおいて、
空洞を有する一体型本体であって、前記空洞は、前記本体の一端において開いていると共に、該本体の他端において閉じているものである本体と、
前記空洞内のフェルールと、
前記フェルール内の光ファイバと、
前記フェルールと前記本体の前記閉じた端との間の前記空洞内の少なくとも１つの光学素子と、
を備え、
前記光ファイバが、前記少なくとも１つの光学素子と光学的につながっていることを特徴とする光干渉断層撮影プローブ。
【請求項７】
前記空洞の第１の部分が、平行な側壁を有し、
前記空洞の第２の部分が、傾斜した側壁を有することを特徴とする請求項６記載のプローブ。
【請求項８】
前記フェルールが前記空洞内に嵌入するように、該フェルールが、該空洞の前記傾斜した壁の傾斜に合う平行な面を有することを特徴とする請求項６または７記載のプローブ。
【請求項９】
前記空洞が、傾斜した側壁を有することを特徴とする請求項７または８記載のプローブ。
【請求項１０】
前記フェルールが前記空洞内に嵌入するように、該フェルールが、該空洞の前記傾斜した壁の傾斜に合う傾斜した面を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１３年１１月２７日出願の米国仮特許出願第６１／９０９，７７１号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、成形自在な一体型光干渉断層撮影プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
光干渉断層撮影(OCT)は、光を散乱する生体組織の高解像度断面画像を取得するのに用いられ、光ファイバ干渉測定に基づいたものである。ＯＣＴシステムの中核は、マイケルソン干渉計であり、第１の光ファイバが、参照アームとして用いられ、第２の光ファイバが、サンプルアームとして用いられる。サンプルアームは、光学部品を含むプローブだけではなく、分析対象であるサンプルを含んでいる。上流側にある光源は、撮像光を提供する。光検出器が、サンプルおよび参照アームの下流側光路に配置されている。
【０００４】
サンプルアームおよび参照アームからの光の光学的干渉は、２つのアーム間の光路差が光源からの光の干渉長以内の場合のみ、光検出器によって検出される。サンプルからの深さ情報は、参照アームの光路長を軸方向に変化させると共に、参照アームからの光と、サンプル内から発せられたものである、サンプルアームからの散乱光との間の干渉を検出することによって、取得される。サンプルアーム内の光路を、二次元に横方向に走査することによって、三次元画像が取得される。処理の軸方向の解像度は、干渉長によって決まる。
【０００５】
適度に高解像度の３Ｄ画像を得るには、プローブは、代表的には、多数の特定の要求を満たす必要があり、それらは、サンプル中の要求される深さまで侵達可能な波長でのシングルモードの動作と、十分に小さな画像スポットサイズと、プローブからの光ビームをサンプル上、および、サンプル内で合焦させるのを可能にする作動距離と、サンプル内から良好な画像を得るのに十分な焦点深度と、高信号雑音比（ＳＮＲ）と、サンプルアーム内の光をサンプルに向ける、折り曲げられた光路とを含みうる。
【０００６】
さらに、プローブは、カテーテル内に嵌合する必要があり、次に、カテーテルは、血管と、腸管と、食道と、類似した体腔およびチャンネルとを通って蛇行するものである。したがって、プローブは、強固な光学性能を提供しながらも、可能な限り小さい必要がある。さらに、プローブの動作パラメーター（スポットサイズ、作動距離など）は、測定対象であるサンプルの種類、および、実施される測定の種類によって、実質的に異なるものとなる。
【０００７】
従来のＯＣＴプローブは、シリカのスペーサーと、ＧＲＩＮ（屈折率分布型）レンズと、反射マイクロプリズムとから構成されている。しかしながら、この設計を用いたプローブでは、特に、厚さのずれに関して、部品の許容範囲が狭いと共に、組立工程が多いので、大量生産が難しい。さらに、従来のプローブは、屈折力を有する光学素子として、外側表面からの屈折に依存しており、そのことが、空気以外の環境において、例えば、心臓の撮像など侵入させての応用において、プローブの有効性を低下させる。 
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、一体型光干渉断層撮影(OCT)プローブが提供される。プローブは、溝を有する第１の部分と、その溝の中の光ファイバと、反射面を有する第２の部分とを備えている。光ファイバは、反射面と光学的につながっている。
【０００９】
本開示の他の実施形態によれば、光干渉断層撮影(OCT)プローブが提供される。プローブは、空洞を有する一体型本体であって、空洞は、本体の一端において開いていると共に、本体の他端において閉じているものである本体を備えている。さらに、プローブは、空洞内のフェルールと、フェルール内の光ファイバと、フェルールと本体の閉じた端との間の空洞内の少なくとも１つの光学素子とを備えている。光ファイバは、少なくとも１つの光学素子と光学的につながっている。
【００１０】
さらなる特徴および利点は、以下の詳細な記載に示されており、部分的には、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、または、添付された図面だけではなく、以下の詳細な記載および請求項を含む本明細書に記載されたような実施形態を実施することによってわかるだろう。
【００１１】
ここまでの概略的な記載、および、以下の詳細な記載の両方が、単に例示であると共に、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図するものであると、理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その部分を構成するものである。図面は、１つ以上の実施形態を図示しており、その記載と共に、様々な実施形態の原理および動作を説明する役割を果たす。
【００１２】
限定するものではない例として単に示した、以下の記載および添付の図面によって、本開示は、より明確に理解されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブを示す。
【図２】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブにおける光路を示す。
【図３Ａ】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブの部分を示す。
【図３Ｂ】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブの部分を示す。
【図３Ｃ】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブの部分を示す。
【図４】本開示の一実施形態による屈折式ＯＣＴプローブを示す。
【図５】本開示の一実施形態による屈折式ＯＣＴプローブを示す。
【図６】本開示の一実施形態による、ＧＲＩＮレンズを有するＯＣＴプローブを示す。
【図７】本開示の一実施形態によるＯＣＴプローブを示す。
【図８】本開示の一実施形態による一体型ＯＣＴプローブを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１つの態様において、本開示は、光干渉断層撮影用の一体型小型光学プローブに向けられたものであり、そのプローブは、ファイバの位置合わせについて特徴を有する簡略化された組立を含んでいる。プローブは、広い波長域に亘って光学的に透明である有機ポリマーなどのプラスチック材料で、製作されてもよい。この材料は、プローブが使用される波長において透明であり、波長は、限定されるわけではないが、約１３００ｎｍであってもよい。この材料は、柔らかな間に、成形可能で、次に、堅いか、または、僅かに弾性のある形状に固化させることが可能なものであってもよい。本明細書で使用されるように、反射面は、誘電体で作られてもよく、金属製であってもよい。
【００１５】
図１は、光ファイバ１９が中に置かれた第１の部分１２、および、光がプローブから送り出される湾曲した反射面２４を有する第２の部分１８を有する一体型ＯＣＴプローブ１０の概略図である。反射面２４は、例えば、ミラーであってもよい。第１の部分１２は、高分子被覆を有する光ファイバ１９の部分を保持するための第１の溝１４を含んでいてもよい。さらに、第１の部分１２は、高分子被覆を有しない光ファイバ１９の部分を保持するための第２の溝１６も含んでいてもよい。高分子被覆を有する光ファイバ１９の部分を収容するために、第１の溝１４は、第２の溝１６より、大きくてもよい。第１の溝１４が、第２の溝１６と共同で、プローブ１０内の光ファイバ１９の部分に対し、歪み除去を提供しうる。
【００１６】
図１に示されているように、反射面２４が、光学的に透明なプローブ１０内に備えられている。したがって、プローブ１０の材料の屈折率が変わっても、反射面２４の屈折力（つまり、焦点距離）には影響しない。さらに、反射面２４は、プローブ１０内に設けられているので、外の環境の屈折率の変化も、反射面２４の屈折力に影響を与えることはない。
【００１７】
図２は、本開示の実施形態による一体型ＯＣＴプローブにおける光路を示している。光は、光ファイバ１９を通って、第２の部分１８に送られ、そこで、反射面２４で反射されて、プローブ１０から射出されて、関心対象物２６を照射する。光は、関心対象物２６から反射されて、結果として得られた画像を見ることが可能である。
【００１８】
本開示の実施形態によるプローブは、光ファイバ面１５とプローブ面１７との間に、（破線１３で示された）接合面を含んでいてもよい。図２に示されたように、光ファイバ面１５は、ほぼ傾斜していなくてもよい。若しくは、図８に示されているように、光ファイバ面１５は、傾斜していてもよい。本開示の実施形態によれば、対応するプローブ面１７は、光ファイバ面１５に対し、余角の関係にあってもよい。図２に示されているように、光ファイバ面１５が、ほぼ傾斜していない場合は、プローブ面１７は、ほぼ傾斜していなくてもよい。図８に示されているように、光ファイバ面１５が傾斜している場合は、プローブ面１７は、余角で傾斜していてもよい。傾斜した光ファイバ面１５、および、余角のプローブ面１７を用いることで、撮像に悪影響を及ぼす背面反射がなくなる。その角度は、材料の屈折率と、光ファイバからの光ビームの発散角と、反射面の曲率半径とにより、４５°より大きいか、または、４５°より小さくてもよい。
【００１９】
さらに、本開示によるＯＣＴプローブは、一端において開いていると共に他端において閉じている空洞を有する一体型本体と、光ファイバを空洞内に置くためのフェルールと、フェルールと一体型本体の閉じた端との間の空洞内の少なくとも１つの光学素子とを含んでいてもよい。屈折式のＯＣＴプローブでは、空洞は、屈折面を外の環境から分離してもよく、それにより、光学素子に十分な屈折力を提供しうる。
【００２０】
図３Ａは、本開示の一実施形態による屈折式ＯＣＴプローブ３０を示している。図示されているように、プローブ３０は、成形されてもよく、一体化した湾曲した反射面３４および端壁３９を有する本体３２を含んでいてもよい。本体３２は、内側の側壁３１を有する内側の空洞３６を有していてもよく、内側の空洞３６は、湾曲した面３４においてより、端壁３９において広くてもよい。破線３７は、側壁３１を記載するための基準を提供するものである。端壁３９と破線３７との間の空洞３６の部分では、側壁３１は、互いに平行であってもよい。破線３７と湾曲した面３４との間の空洞３６の部分では、側壁３１は、本体３２の内部に向かって内側に傾斜していてもよい。フェルール３３内に位置している光ファイバ１９は、プローブ３０を形成するように、空洞３６に挿入されてもよい。光ファイバ１９を通った光は、湾曲した面３４に当たり、屈折させられ、次に、プローブ３０から射出される。
【００２１】
図３Ｂは、図３Ａの屈折式ＯＣＴプローブ３０で、フェルールおよび光ファイバを有しないものを示している。図３Ｂは、端壁３９と破線３７との間の空洞３６の部分における空洞３６の平行な側壁３１ｂ、および、破線３７と湾曲した面３４との間の空洞３６の部分における空洞３６の傾斜した側壁３１ａを示している。空洞３６の領域は、湾曲した面３４から、端壁３９における空洞３６の開口部の点線まで延伸している両矢印３６ａで示されている。
【００２２】
図３Ｃに示されているように、空洞３６は、端壁３９から湾曲した面３４までの全空洞３６沿って、本体３２の内部に向かって内側に傾斜した側壁３１ａａを有していてもよい。図３Ｃに示されているように、フェルール３３ａａの表面は、側壁３１ａａの傾斜に合うように傾斜していてもよい。
【００２３】
図４および５は、本開示の実施形態による屈折式ＯＣＴプローブを示している。図４に示されたプローブは、成形された本体３２と、全反射面４０と、屈折面として作用するボールレンズ４２とを含んでいる。図５に示されたプローブは、成形された本体３２と、ミラーなどの反射面４１と、屈折面として作用するスタブレンズ（ｓｔｕｂ  ｌｅｎｓ）４２とを含んでいる。図４および５のプローブは、どちらも、フェルール３３内に位置すると共に本体３２の空洞の部分に挿入しうる光ファイバ１９を示している。
【００２４】
図６は、本開示の実施形態による、ＧＲＩＮレンズを有するＯＣＴプローブを示している。図示のように、プローブは、ミラーなどの反射面３４と、屈折面として作用するＧＲＩＮレンズ５０とを含んでいる。図示されているように、プローブは、フェルール３３内に位置すると共にプローブ本体の空洞の部分に挿入される光ファイバ１９も含んでいる。
【００２５】
図７は、本開示の実施形態による、スタブレンズを有するＯＣＴプローブを示している。図示のように、プローブは、ミラーなどの反射面３４と、屈折面として作用するスタブレンズ６０を含んでいる。図示されているように、プローブは、フェルール３３内に位置すると共に、プローブ本体の空洞の部分に挿入される光ファイバ１９も含んでいる。
【００２６】
本開示の実施形態によれば、一体型小型プローブは、成形処理により形成されてもよい。成形完了後に、光ファイバを、移動自在に、位置合わせ溝の中に置かれてもよく、次に、光が、ファイバを通ってプローブ内まで送られてもよい。結果として得られるスポット画像は、限定されるものではないが、カメラまたは回転スリットなどの検出器を用いて分析されてもよく、光ファイバは、光学性能が所定の仕様に合う位置に、移動しうる。プローブが溝を含む場合には、光ファイバは、位置合わせ溝の軸に沿って、前後に移動されうる。溝は、位置合わせ溝の軸に沿った移動以外の、光ファイバの移動を制限することによって、光ファイバの配置を容易にする。
【００２７】
光ファイバが、適切に配置されたら、光ファイバは、プローブに接合されてもよい。光ファイバをプローブに接合するのに、接着剤が用いられてもよい。接着剤の例としては、限定されるものではないが、ＵＶ硬化性接着剤、および、２液性エポキシ樹脂または熱硬化接着剤などの自己硬化接着剤であってもよい。
【００２８】
本明細書で記載したように、本開示の実施形態によるプローブは、一体型であってもよい。一体型のプローブは、光学部品の数を削減し、次に、製造コストを下げる。プローブの部品の削減は、従来のプローブの光路に沿った物質間界面で発生する光学的背面反射も減少させる。本開示の実施形態のプローブは、成形自在であってもよく、それにより、製造コストが、さらにさがる。
【００２９】
特定の実施形態を図示すると共に、ここに記載したが、請求された発明の主題の精神および範囲から逸脱することなく、様々な他の変形および変更をしてもよいと理解されるべきである。さらに、本明細書で、請求された発明の主題の様々な態様が記載されたが、そのような態様は、組み合わせて利用される必要はない。したがって、添付の請求項は、請求された発明の主題の範囲内である、そのような変形および変更をすべて網羅するものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  プローブ
１２  第１の部分
１４  第１の溝
１５  光ファイバ面
１６  第２の溝
１７  プローブ面
１８  第２の部分
１９  光ファイバ
２４  反射面
【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３Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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