(57)【要約】オトスコープは、水の存在を判定するために、吸収範囲および隣接する波長範囲における光学エネルギーの反射応答差を使用する（波長は、水吸収波長および隣接する非吸収励起波長である）。本発明の別の実施例では、オトスコープは、細菌および水に関する吸収および非吸収範囲と組み合わせてＯＣＴを利用する。鼓膜に隣接する水性流体または細菌のいずれかである液体の特性評価のためのデバイスは、外耳道の中への挿入のための検鏡先端と、１つ以上の対の光源であって、対の各光源は、検鏡先端を通して光学出力を結合し、対の各光源は、一意の波長または波長の範囲内で動作する、１つ以上の対の光源と、検鏡先端の中に反射される光学エネルギーに関する各光源波長に応答する、検出器と、各光源対の第１および第２の波長からの検出器応答の比率を測定する、コントローラとを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓膜に隣接する水性流体または細菌のいずれかである液体の特性評価のためのデバイスであって、前記デバイスは、
外耳道の中への挿入のための検鏡先端と、
１つ以上の対の光源であって、対の各光源は、前記検鏡先端を通して光学出力を結合し、対の各光源は、一意の波長または波長の範囲内で動作し、各対の光源は、水性流体または細菌のいずれかのための反射減衰のために選択された第１の波長における第１の光学出力を生成し、また、水性流体または細菌のいずれかのための比較的非減衰反射のために選択された第２の波長を生成し、前記第２の波長は、前記第１の波長の近傍で動作する、１つ以上の対の光源と、
前記検鏡先端の中に反射される光学エネルギーに関する各光源波長に応答する、検出器と、
各前記光源対の前記第１および前記第２の波長からの検出器応答の比率を測定する、コントローラと
を備え、
前記コントローラは、光源波長対毎の前記検出器応答と関連付けられる検出器比率から細菌または水性流体の存在を示すメトリックを形成する、デバイス。
【請求項２】
前記光学検出器は、第１の波長に応答し、第２の波長に対して透過性である、第１の検出器を備え、前記第１の検出器は、第２の波長に応答する第２の検出器の正面に位置付けられている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記光学検出器は、第２の検出器に隣接する縁とともに設置される第１の検出器に印加される波長を分離するための回折格子を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の波長は、１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は、１０５０ｎｍを下回る、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
各対の光源に対して、前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、排他的な時間間隔において動作する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
各対の光源に対して、前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、並行して動作する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
各対の光源に対して、前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、前記検鏡先端によって形成された環状光ガイドを通して結合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記検鏡先端の中に反射される光学エネルギーは、１つ以上のレンズを使用して前記検出器上に集束される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記検鏡先端の中に反射される光学エネルギーは、前記検鏡先端の内側の反射性コーティングを使用して前記検出器上に誘導される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
各対の光学波長に対して、滲出液メトリックが、各前記対の光源に前記第１の波長において前記検出器上に反射される光学エネルギーと前記第２の波長において前記検出器上に反射される光学エネルギーとの比率から形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
膜に隣接する細菌または水性流体の測定のためのデバイスであって、前記デバイスは、
対象の外耳道の中への挿入のための検鏡先端と、
複数の低コヒーレンス光源であって、各前記光源は、一意の波長において動作し、前記複数の光源は、着目細菌に関して吸収性である第１の波長と、着目細菌に関して比較的により吸収性ではない第２の波長と、水性流体に関して吸収性である第３の波長と、水性流体に関して吸収性ではない第４の波長とを含む、複数の光源と
を有し、
前記複数の低コヒーレント光源は、第１のスプリッタを通して結合され、前記第１のスプリッタは、入射光学エネルギーを基準光路および測定光路に分割する、第２のスプリッタに指向される出力を有し、
前記基準光路は、着目測定経路長さに等しい経路長さを有するリフレクタに結合され、
前記測定光路は、特性評価する鼓膜に指向され、
前記測定光路および前記基準光路から反射された光学エネルギーは、前記第２のスプリッタにおいて組み合わせ、前記光学エネルギーは、その後、前記第１のスプリッタおよび検出器に指向され、
前記検出器は、前記第１の波長における反射光学エネルギーと前記第２の波長における前記反射光学エネルギーとの比率に基づいて、第１のメトリックを形成し、
前記検出器は、前記第３の波長における反射光学エネルギーと前記第４の波長における前記反射光学エネルギーとの比率に基づいて、第２のメトリックを形成する、デバイス。
【請求項１２】
前記光学検出器は、第１の波長に応答し、第２の波長に対して透過性である、第１の検出器を備え、前記第１の検出器は、第２の波長に応答する第２の検出器の正面に位置付けられている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光学検出器は、第２の検出器に隣接する縁とともに設置される第１の検出器に印加される波長を分離するための回折格子を備える、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第１の波長は、１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲内にあり、前記第２の波長は、１０５０ｎｍを下回る、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、排他的な時間間隔において動作する、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、並行して動作する、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記光源の第１の波長および前記光源の第２の波長は、前記検鏡先端のシェル厚さによって形成された環状光ガイドを通して結合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第１のスプリッタ、前記第２のスプリッタ、前記基準光路、および前記測定光路の一部は、光ファイバから形成される、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１のスプリッタ、前記第２のスプリッタ、前記基準光路、および前記光路は、ミラーおよびレンズを使用して形成されている、請求項１１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野
【０００２】
本発明は、耳内の流体の特性評価のためのオトスコープに関する。特に、本発明は、１つ以上の二重波長光源および特定の時間間隔の間に特定の源に排他的に応答する検出器を使用する流体および細菌の光学性質の測定を使用する、膜に対向する流体中の細菌の検出に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の背景
【０００４】
急性中耳炎（ＡＯＭ）は、組織炎症および鼓膜に影響を及ぼす流体圧力を伴う、内耳の一般的な疾患である。急性中耳炎は、概して、処置を伴わずに解消されるウイルス感染によって引き起こされ得る、またはこれは、進行し、聴力損失もしくは他の有害かつ不可逆的な影響を引き起こし得る細菌感染によって引き起こされ得る。残念ながら、現在利用可能な診断デバイスを使用してウイルスまたは細菌感染を区別することは、困難であり、２つの根本的な感染のための処置方法は、非常に異なる。細菌感染に関して、抗生物質が、一般的に好まれる処置である一方、ウイルス感染に関して、感染は、自己解消する傾向があり、抗生物質は、非効果的であるだけではなく、後続細菌感染を処置する際にそれらをより非効果的にするであろう抗生物質耐性をもたらし得る。ＡＯＭは、滲出液の外科手術排液および鼓膜内の管の挿入の必要性を示す、滲出液を伴う慢性中耳炎（ＣＯＭＥ）の前兆であり得るため、急性中耳炎を正確に診断することは、重要である。
【０００５】
内耳感染に関する最も信頼のおける診断ツールは、鼓膜切開術、すなわち、鼓膜の切開、流体の抜去、および滲出液中の感染病原体を同定するための顕微鏡下での滲出流体の検査を伴う侵襲性手技である。本手技は複雑であるため、これは、深刻な場合にのみ使用される。ウイルス感染に対する抗生物質の処方は、その後の人生でより深刻な結果をもたらし得る、細菌における抗生物質耐性の発展に関与することが考えられ、抗生物質を用いたウイルス感染病原体の処置は非効果的であるため、いかなる有効な処置成果も伴わないため、これは、医師に対してジレンマを提示する。急性中耳炎の診断のための改良された診断ツールが、所望される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的
【０００７】
本発明の第１の目的は、急性中耳炎を患っていると疑われる個人に存在する感染病原体の測定のためのデバイスであり、本デバイスは、複数の光源を有し、各光源は、一意の波長または波長の範囲において動作し、各光源は、他の波長における光源が動作しているときの時間間隔から排他的である時間間隔にわたって特定の波長の範囲内で動作し、本デバイスは、反射光学エネルギーの測定のための検出器を有し、検出器は、第１の波長において検出された光学エネルギーと第２または第３の波長において検出された光学エネルギーとの比率を測定し、その後、推定される細菌負荷の代理として比率メトリック値を形成する。
【０００８】
本発明の第２の目的は、排他的な時間間隔における第１および第２の波長を使用して膜の第１の表面を連続的に照射し、各関連付けられる間隔の間に膜の対向する表面から反射された光学エネルギーを測定し、関連付けられる照明事象から第１の波長および第２の波長の検出器応答の比率を形成することによる細菌濃度の判定のための方法であり、各照明事象は、一意の波長または波長の範囲にあり、照明波長のうちの少なくとも１つは、細菌吸収帯域に対応し、照明波長のうちの別のものは、細菌コロニーまたは分散した細菌の群に関する非吸収または非散乱特性を伴う波長内にある。
【０００９】
本発明の第３の目的は、外耳道の中への挿入のための検鏡先端、１つ以上の対の光源であり、各光源は、検鏡先端を通して光学出力を結合し、各光源は、一意の波長または波長の範囲内で動作し、各対の光源は、水性流体または細菌のいずれかのための反射減衰のために選択された第１の波長における第１の光学出力を生成し、また、水性流体または細菌のいずれかのための比較的非減衰反射のために選択された第２の波長を生成し、第２の波長は、第１の波長の近傍で動作し、鼓膜からの反射された光学エネルギーは、検鏡先端の中に反射される光学エネルギーに関する各光源波長に応答する、検出器に指向され、検出器は、コントローラに結合され、コントローラは、該第１および該第２の波長からの検出器応答の比率を測定し、それによって、各対のエミッタと関連付けられる検出器応答比率から細菌および／または水性流体の存在を示すメトリックを形成する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の概要
【００１１】
本発明の第１の実施例では、コントローラは、細菌吸収に関する波長における第１の複数の光源のうちの１つ、または代替として、単一の第１の光源および細菌に関して非吸収性である隣接する波長において動作する第２の複数の光源のうちの１つ、または代替として、第２の光源、水性流体に関して吸収性の波長において動作する随意の第３の源および水性流体に関する隣接する非吸収性波長において動作する随意の第４の源をイネーブルにし、各光源または複数の光源は、随意に、交互する、または排他的な時間間隔において動作する。各波長源は、検査される対象の外耳道の中に挿入されるテーパ状検鏡を通して光学的に結合される。各光源からの光学ビームは、指向ビームとして搬送されてもよく、または光学ビームは、検鏡を囲繞する環状光ガイドまたは光パイプ内で搬送されてもよく、照明構成からの光学エネルギーは、鼓膜の前（遠位）面上に衝突し、鼓膜は、特性評価される鼓膜の対向する（近位）面上に細菌膜または細菌流体を有する。反射光学エネルギーは、検鏡先端の中に結合され、第１の源から反射されたエネルギーに関する第１の波長応答および第２の波長源から反射されたエネルギーに関する第２の波長応答を有する単一の検出器に、または個別の光源の各光学波長範囲内で動作する別個の検出器に結合される。第１の波長応答および第２の波長応答は、個別の光源がイネーブルにされる関連付けられる間隔にわたって平均化され、各第１の波長応答および各第２の波長応答に関する平均測定値を形成し、比率が、２つの測定値から形成される。第１の波長は、特性評価される細菌に関する波長の吸収または散乱範囲内にあり、波長のうちの第２のものは、第１の波長に隣接し、細菌散乱または吸収波長の外側にある。第１および第２の波長に関する応答比率は、多項式またはルックアップテーブルに適用され、これは、第１の波長内の強度と第２の波長内の強度との比率から細菌負荷の推定値を提供し、随意に、例えば、散乱のみを補償する記憶された波長スケーリング係数を使用することによって、吸収性または散乱性流体が存在しないときの波長特有減衰を補償する。それぞれ、水に関する隣接する吸収性および非吸収性波長内にある第３および第４の波長源と関連付けられる検出器応答に関する類似する比率も同様に、形成されてもよい。
【００１２】
測定の領域にわたって軸方向範囲特異性を提供する本発明の第２の実施例では、第１および第２の波長源は、細菌に関する吸収応答および非吸収応答に関する隣接する波長として選択され、また、短いコヒーレンス長を有し、各源の光学出力は、光学エネルギーを測定経路および基準経路に分割した後、特性評価される鼓膜および中耳の近位面に指向される。測定経路は、基準経路に等しい長さを有する特性評価される流体に光学エネルギーを指向し、測定された経路および反射された経路からの反射光学エネルギーは、組み合わせられ、それによって、狭い深さ範囲にわたってコヒーレント応答を形成し、これは、特性評価される鼓膜および中耳領域の近位面を含むように設定される。第１の波長源および第２の波長源は、排他的な時間間隔の間にイネーブルにされ、組み合わせられた測定経路および基準経路の光学エネルギーは、関連付けられる波長への検出器応答に指向される。第１の波長検出器応答および第２の波長検出器応答は、細菌負荷メトリックとして使用される比率を形成し、比率メトリックは、細菌の存在の検出の代理として作用する。第３および第４の波長は、第１の実施例のように隣接するが、水性流体に関して比較的に散乱性および非散乱性であるように選択され、選択された軸方向範囲内の水性流体の検出の代理として作用する第２の比率を形成するために使用される。
【００１３】
第１または第２の実施例に関して、第２のメトリック（水性流体の存在）を第１のメトリック（細菌の存在）と組み合わせることによって、急性中耳炎の範囲のより完全な調査が、判定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
図面の簡単な説明
【００１５】
【図１】図１は、鼓膜の測定を行うための赤外分光法システムのブロック図を示す。
【００１６】
【図２】図２は、鼓膜に対する検鏡先端および光学構成要素の詳細図を示す。
【００１７】
【図３】図３は、鼓膜からの散乱ＩＲスペクトル応答対波長のプロットを示す。
【００１８】
【図４】図４は、第１および第２の光源からの反射光学エネルギーの測定に関する波形のプロットを示す。
【００１９】
【図５】図５は、二重波長測定に関するＯＣＴ測定システムのブロック図を示す。
【００２０】
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、多波長検出器に関するブロック図を示す。
【００２１】
【図７】図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、および７Ｆは、正常な鼓膜に関する波形プロットを示す。
【００２２】
【図８】図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ、および８Ｆは、鼓膜内のウイルス滲出液に関する波形プロットを示す。
【００２３】
【図９】図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ、および９Ｆは、鼓膜内の細菌滲出液に関する波形プロットを示す。
【００２４】
【図１０】図１０は、二重波長ファイバ内二重分光法に関する光ファイバベースのＯＣＴシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態
【００２６】
図１は、図２の検鏡先端の拡大図を伴う赤外（ＩＲ）分光法システムに関するブロック図を示す。コントローラ１３４が、検出器応答プロセッサ１３０および二重源コントローラ１３２に結合される。二重源コントローラ１３２は、交互する間隔の間に第１の波長λ１における第１の光源（図示せず）および第２の波長λ２における第２の波長源（図示せず）をイネーブルにし、電力を提供する。源からの光学エネルギーは、検鏡先端１０２を通して、特性評価される鼓膜１２０の前（遠位）面上に指向され、検鏡先端１２０は、鼓膜１２０から最初に反射するもの以外の経路を通して検鏡先端１２０の内側から検出器１０６に反射される光学エネルギーを最小限にする。反射光学エネルギーは、光学検出器１０６によって感知され、画像プロセッサ１３０に提供され、これは、第１の波長における反射光学エネルギーを第２の波長における反射光学エネルギーと比較し、各波長内で検出器において測定される反射光強度の比率
【数１】
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等のメトリックを形成する。波長メトリックは、鼓膜１２０の対向する（近位）面上の内耳流体中の細菌または細菌負荷の存在の可能性を推定するために使用されてもよい。
【００２７】
図２は、例示的実施形態の他の要素に対するＩＲ検鏡先端１０２の例示的詳細図を示す。細菌測定に関して、第１の波長λ１および隣接する第２の波長λ２の光学エネルギー２１２は、任意の公知の様式で検鏡先端１０２に結合されてもよく、これは、次いで、検鏡先端１０２の円周の周囲に位置付けられる複数の光ファイバを伴う等の環状光パイプに結合し、それによって、光学エネルギー２００を鼓膜１２０に、および鼓膜１２０の近位側上にあり得る流体２０４に結合するが、鼓膜１２０および検鏡先端１０２に面している鼓膜１２０の遠位面と対向して位置し得る任意の流体２０４から反射するまで、検出器１０６に直接結合しない。加えて、鼓膜反射以外の源からの光学エネルギーを除去する構造を追加することが、有利であり得る。鼓膜１２０および存在し得る任意の流体２０４からの応答を含む、反射光学エネルギーは、レンズ２０６によって二重範囲波長検出器１０６の中に集束される。一例示的実施形態では、検鏡先端２１２の内面は、反射性であり、いかなるレンズまたは集束機構２０６も、非集束反射光を検出器１０６に誘導するために存在しない。レンズ２０６が存在しない場合、検出器１０６は、鼓膜から直接進行する光学エネルギーならびに検鏡先端２１２の内側反射面から反射された光学エネルギーに応答する。本実施形態では、選択領域の識別は、レーザポインタ（図示せず）または他の光学視認システムを使用して遂行されてもよい。レーザポインタエミッタは、随意に、レーザポインタ散乱反射からの不要な検出器応答に寄与することを回避するために、測定間隔の間にディセーブルにされてもよい。第３および第４の波長の類似するセットが、吸収および非吸収波長内の隣接する波長を用いて水内容物を測定するために使用されてもよい。別の例示的実施形態では、レンズシステム２０６は、小さい範囲および比較的に少ない数のピクセルを有し、焦点２０７に位置付けられる検出器１０６とともに存在する、または代替として、これは、５０×５０もしくは１００×１００等の多数のピクセル、またはピクセルピッチおよび象平面もしくは焦点面における検鏡１０２の利用可能な内径によって統御される分解能とともに図２に示されるような象平面に設置されてもよい。
【００２８】
図３は、細菌／水性流体の有無別の鼓膜から反射されるエネルギーに関するスペクトル応答を示す。反射特性は、レイリー散乱と関連付けられる特徴的な
【数２】
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吸収減退を有し、それによって、より長い波長は、より短い波長よりも少ない散乱相互作用および低い吸収を有する。吸収プロット３０２は、概して、増加する波長と反比例するが、しかしながら、細菌は、応答プロット３０２における非細菌流体と比較して、細菌流体に関するプロットの領域３０９内の種々の細菌に関してより高い吸収３１２、３１４を有する、範囲３０９等の関連付けられる波長において光学エネルギーと相互作用する物理長を有する。範囲３０９において吸収性である特定の細菌は、インフルエンザ菌、カタル球菌、および肺炎球菌を含む。同様に、高い吸収ピーク３０６は、異なる範囲の波長内の水吸収と関連付けられると見出される。本発明では、検出器は、細菌散乱に起因する検出器における減少された応答を提供する、１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍ等の第１の波長範囲３０９内の反射光学エネルギーに応答し、検出器は、１０００ｎｍ等の隣接する波長３２２または４００〜８００ｎｍの可視光範囲３０８内の吸収を使用し、これはまた、λ１およびλ２またはλ３およびλ４メトリック比率を形成するために使用される検査の領域を指摘および照射するための第５の波長λ５として使用されてもよい。この場合、λ５は、２Ｄ検出器１０６に関する可視範囲または検出波長範囲内にあり得、λ５源は、測定領域を位置特定するために、検査の領域を照射し、鼓膜の「光錐」等のランドマーク領域を示すための狭い分散レーザ（図示せず）を有する。
【００２９】
例証的実施例では、図３  ３２６は、細菌の存在によって影響を受けない第２の波長３２２と比較して細菌が存在するとき（領域３０９）に増加された吸収を伴う第１の波長を示し、第３の波長３２６は、水性流体に関する吸収性波長に隣接する第４の波長３２４と比較して水性流体が存在するときにより高い吸収を有する。これらの実施例は、例証目的のために与えられ、細菌または水による吸収に関する波長は、図３の実施例に示されるものから変動してもよい。本明細書の文脈では、波長特有吸収はまた、散乱または反射減衰と称され得る。本発明の一実施例では、細菌の存在下で増加された吸収または散乱に関して動作する第１の波長は、１０５０ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲内にあり、隣接する波長は、１０５０ｎｍを下回るまたは１１５０ｎｍを上回るものである。本発明の別の実施例では、水性流体の存在下で増加された吸収または散乱に関して動作する第３の波長は、１４５０ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲３１０であり、第３の波長に隣接する第４の波長は、１４５０ｎｍを下回るまたは１６００ｎｍを上回る。
【００３０】
図４は、λ１およびλ２等の２つの光源を使用する、図１および２のデバイスの動作に関する波形のプロットを示すが、４つの波長に関する整流（時間多重化としても公知である）は、任意の順序で行われてもよい。第１の波長λ１の光源４０２は、間隔４０８、４１６、および４２４の間にオンに整流され、第２の波長λ２の光源がイネーブルにされると、排他的間隔４１２、４２０の間にオフに整流される。中間間隙４１０、４１４、４１８、４２２は、周囲光および検出器オフセット値を推定するために使用され得る、検出器における周囲光補正のために使用され、その後、λ１の間隔４０８、４１６、４２４ならびにλ２の間隔４１２および４２０の間に検出器応答から減算されてもよい。検出器応答４０６は、第１の波長λ１に関する測定間隔４０８、４１６、４２４または第２の波長λ２に関する４１２、４２０にわたって平均化され得る、検出器雑音を含む。図４に示されるものから拡張される本発明の一実施例では、λ１は、増加された細菌吸収の範囲であり、λ２は、λ１の細菌吸収波長の外側の近傍基準波長であり、λ３は、水吸収に関する波長であり、λ４は、λ３の近傍であるが、水吸収によって影響を受けない波長であり、λ５は、可視化に関する光学波長であり、各波長λ１およびλ２は、細菌メトリック
【数３】
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を形成するための図４の波形４０２および４０４として排他的間隔の間にオンに整流され、随意に、その後、各波長λ３およびλ４は、流体メトリック
【数４】
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を形成するために、排他的間隔４０２および４０４の間に整流される。各対応するメトリックは、次いで、流体の存在または細菌の存在の推定される可能性に到達するために、メトリック毎にある閾値と比較されてもよい。本発明の一実施例では、個別の細菌または水流体検出器波長応答は、各対の波長（病原体特有および隣接）が単一メトリック比率を提供するように
【数５】
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、それぞれ、細菌もしくは水性流体が存在しないとき、（水性流体または細菌の不在下で）波長特有減衰または散乱に関して補正されてもよい。
【００３１】
図５は、測定されている応答が、鼓膜および中耳領域の近位面等の特定の軸方向深さおよび深さの範囲に制限されることを可能にする、軸方向特異性の狭い深さの利益を有する、光学コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）特性評価システムに関するブロック図を示す。複数の波長範囲出力を有する低コヒーレンス源５１４は、経路５１８に沿って第１のスプリッタ５１６に、その後、第２のスプリッタ５２６に指向される、第１の波長λ１および第２の波長λ２を含む。光学エネルギーの半分は、その後、測定光路５２８に指向され、半分は、ミラー５１２および可動リフレクタ５０８に指向され、これは、鼓膜および中耳領域の近位面を含む測定経路長に等しくなるように基準経路の長さを調節する。リフレクタ５０８から戻され、鼓膜５３２から戻された光学エネルギーは、第２のスプリッタ５２６において組み合わせられ、合計光学エネルギーは、第１のスプリッタ５１６に進み、その後、ミラー５２４および検出器５２０に進む。基準光路（スプリッタ５２６からリフレクタ５０８までの光学距離）が測定光路（第２のスプリッタ５２６から鼓膜５３２まで）と厳密に同一の長さである場合、コヒーレントに合計された基準光学エネルギーおよび反射光学エネルギーは、順番に、第２のスプリッタ５２６、第１のスプリッタ５１６、ミラー５２４に、および検出器５２０に指向される。源５１４の短いコヒーレンス長は、深さ特異性を提供し、これは、典型的には、鼓膜５３２の近位側上の深さにおいて光学波長未満の特異性を用いて細菌応答の測定を可能にする。概略図５は、例証のみのために示され、光学ミラーおよびスプリッタの他の構成も、使用されてもよい。
【００３２】
図６Ａは、第１の波長λ１の検出器６０２がλ１に応答し、第２の検出器６０４と関連付けられる第２の波長λ２に対して透過性である、多波長検出器５２０Ａの第１の実施例を示す。光学的に透過性の接着材を使用して第１の検出器６０２および第２の検出器６０４をともに接合することによって、前向き検出器６０２は、その後方の検出器６０４の光学エネルギーλ２に対して透過性である。検出器６０２／６０４の本構造は、特に、検出器のうちの１つが、水対細菌吸収等の異なる測定のために使用される隣接する波長の光学エネルギーに対して帯域外応答を有する場合、図４に説明されたように種々の光源の整流を要求し得る。
【００３３】
図６Ｂは、各波長の空間的隔離のために、種々の波長λ１、λ２、λ３、λ４等を検出器６０６に分離するために回折格子６０８を利用する、多波長検出器５２０Ａの別の実施形態を示す。種々の波長が空間的に分離されるため、検出器の本構成は、４つの光源が、それらが図６Ａの検出器構成に存在しない波長による空間的分離のために本質的に干渉しないため、連続的かつ同時に動作されることを可能にしてもよい。暗電流検出器応答（光学エネルギーが存在するときに読取値から減算されるベースライン応答レベルを確立するために使用される光学エネルギーの不在下の検出器応答）が、光源がイネーブルにされる前または後に行われてもよい。
【００３４】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、および７Ｆは、図５のリフレクタ５０８の軸方向位置を変調し、位置「０」が図５の位置５３６ｂに対応し、位置「−０．５」が位置５３６ａを示し、「＋０．５」が位置５３６ｃを示し、「＋１．０」が位置５３６ｄを示す、位置駆動７０１および７０３に関する関連付けられる波形を示す。
【００３５】
図３の減衰プロットに関して、１１００ｎｍの模範最小ウイルス減衰波長におけるλ１および模範隣接波長１０００ｎｍにおけるλ２、ならびに１５００ｎｍの模範水吸収波長におけるλ３および水吸収波長の外側の１４００ｎｍの模範近傍波長におけるλ４を使用して、λ１とλ２、およびλ３とλ４の相対的応答を比較し、耳の不快感に悩まされる対象にとって所望されるように、３つの着目臨床条件、すなわち、水性流体の不在、細菌を伴わない滲出流体の存在、および細菌を伴う滲出流体の存在を判定することが、可能である。本装置および方法は、それによって、ウイルス対細菌感染に関する診断ツールを提供し、ならびにいかなる流体も鼓膜の近位に存在しないと判定する。
【００３６】
図７Ａおよび７Ｄは、図５のリフレクタ５０８に関する軸方向位置のプロットであり、図７Ｂおよび７Ｃは、それぞれ、細菌に関して特異的であるλ１およびλ２応答を示し、図７Ｅおよび７Ｆは、それぞれ、水性流体の存在に関して特異的であるλ３およびλ４応答を示す。波形７０２、７４０、７０３、および７４１は、いかなる流体も鼓膜の近位に存在しない、等しい振幅の検出器応答７１４および７５０を示す。応答７０６、７４４、７１８、および７５４は、耳垢、耳毛包、または鼓膜の遠位の他の微小構造のまだら構造に起因する最小コヒーレント反射であり、応答７１２、７１３、７２２、および７５８は、それぞれ、鼓膜におけるλ１−λ４に関する個別の検出器応答である。鼓膜の近傍の位置＋０．５における応答７０８、７４８、７２１、および７５７の短い持続時間はまた、鼓膜のみが戻り信号を提供しており、鼓膜からのコヒーレント反射の短い持続時間のみにわたることを示す。波長に特有である最小減衰差が存在するため、応答振幅７１４、７５０、７２４、および７５６は全て、同等の振幅である。
【００３７】
図８Ａおよび８Ｄは、図７Ａおよび７Ｄに関して説明されたように、それぞれ、鼓膜を中心とするコヒーレンスの領域に対応する、リフレクタ位置８０１および８０３のプロットを同様に示す。図８Ｂおよび８Ｃのプロットは、鼓膜の近位のウイルス（水性）流体からのＯＣＴ応答を示す。鼓膜の遠位の応答８０６、８４４、８１８、および８５４は、前のように、最小である。鼓膜応答および近位応答８１２、８４１、８２２、および８５８は、鼓膜の近位の流体境界と関連付けられる応答の長い持続時間を有し、図７の７１２等の狭い鼓膜検出器応答と比較して、鼓膜に隣接する流体からの空間的に拡張された応答に関連する応答のより長い時間範囲８０８および８４８を含む。ピーク振幅検出器応答８１４（λ１）および８５０（λ２）は、振幅が類似する一方、ピーク応答８２４（λ３）は、λ４と比較したλ３における水の吸収差のため、８５６（λ４）と比較して低減される。
【００３８】
図９Ａおよび９Ｄは、鼓膜に近位の細菌滲出液に関する図９Ｂ、９Ｃ、９Ｅ、および９Ｆの応答とともにリフレクタ位置プロットを示す。λ１へのＯＣＴ検出器応答９１２の振幅９１４は、細菌に関して吸収性ではないλ２における検出器振幅応答９４７と比較して低減される。ＯＣＴ応答９０８および９４８の範囲は、前のように、鼓膜に隣接し得る細菌濃度に起因して、延長される。λ４と比較したλ３の水減衰は、プロット９０３および９４１に示され、応答９２２は、より大きい振幅９５６におけるプロット９５８と比較して、振幅９２４において減衰される。
【００３９】
前述の応答プロットに説明されるように、反射信号の比率λ１／λ２は、細菌濃度を推定するために使用されてもよく、反射信号の比率λ３／λ４は、鼓膜に隣接する流体の存在を推定するために使用されてもよく、比率は、比率が各個別の比率における細菌または水性流体のいずれかの不在に関して１に正規化されるように、各対の波長より短い波長（より多くのレイリー散乱を有する）からのより低い振幅応答を補償してもよい。
【００４０】
図１０は、前述で説明される測定差を形成するためにＯＣＴを実施するための光ファイバアーキテクチャを示す。低コヒーレンス源１００２が、第１のスプリッタ１００６に印加される、（図６Ａの検出器１０２２に関して、または図６Ｂの検出器に関して並行して）整流されたシーケンスにおいてλ１、λ２、λ３、λ４を生成し、低コヒーレンス源は、光ファイバ１００８および第２のスプリッタ１０１０に結合され、光源強度の半分は、その後、光ファイバ１０１２およびレンズ１０１３に指向され、これは、ビームを検鏡先端（図示せず）を通して鼓膜１０５１に指向し、鼓膜および隣接する構造からの反射は、Ｌｍｅａｓ経路に沿ってレンズ１０１３、光ファイバ１０１２に戻り、第２のスプリッタ１０１０に戻るように指向される。源１００２からスプリッタ１００４を通して第２のスプリッタ１０１０に進行する強度の他方の半分は、研磨ファイバ端部１０１９において終端する長さＬｒｅｆを伴う基準経路１０１７に指向され、これは、光学エネルギーを反対伝搬方向において第２のスプリッタ１０１０に戻るように反射する。基準経路長さＬｒｅｆは、第２のスプリッタ１０１０から鼓膜１０５０までの合計測定長さに等しい。これを縦方向に延伸させることによって光ファイバの長さを変化させるＰＺＴ変調器１０１４を使用してＬｒｅｆを調節することによって、光学コヒーレンスの領域は、鼓膜を中心として軸方向に変調されることができる。
【００４１】
前述は、本発明の好ましい実施形態の説明である。種々の代用が、本発明の範囲の限定を伴わずに行われ得ることを理解されたい。例えば、他の波長が、規定されるものよりも細菌吸収または水吸収に関して好ましくあり得る。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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