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特許6267718マルチモーダルプローブのためのインターフェイス装置、システム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6267718
(24)【登録日】2018年1月5日
(45)【発行日】2018年1月24日
(54)【発明の名称】マルチモーダルプローブのためのインターフェイス装置、システム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 1/00 20060101AFI20180115BHJP
A61B 8/12 20060101ALI20180115BHJP
【ＦＩ】
A61B1/00 526
A61B8/12
【請求項の数】26
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2015-543026(P2015-543026)
(86)(22)【出願日】2013年2月4日
(65)【公表番号】特表2016-501079(P2016-501079A)
(43)【公表日】2016年1月18日
(86)【国際出願番号】US2013024628
(87)【国際公開番号】WO2014077871
(87)【国際公開日】20140522
【審査請求日】2016年1月29日
(31)【優先権主張番号】61/728,006
(32)【優先日】2012年11月19日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/727,997
(32)【優先日】2012年11月19日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】509128672
【氏名又は名称】ライトラボ・イメージング・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】ハッチンズ，クリストファー
(72)【発明者】
【氏名】アトラス，マイケル
(72)【発明者】
【氏名】シップ，アレクサンダー
【審査官】
増渕 俊仁
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１２−５２０１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−１８３４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０９−１６８５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１１／０３９９５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開昭６１−１０３４３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００５−５３３５３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１０／１０４７７５（ＷＯ，Ａ２）
【文献】
国際公開第２０１０／１３７３７５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ １／００−１／３２
Ａ６１Ｂ ８／００−８／１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インターフェイスユニットであって、当該インターフェイスユニットは：
光を透過するように構成された回転式光ファイバセグメントと、回転可能な音響信号導体と、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；
光を透過するように構成された固定式光ファイバセグメントと；
前記固定式光ファイバセグメントを前記回転式光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラを有する光学式回転ジョイントと；
電気式回転ジョイントと；を備えており、
該電気式回転ジョイントは、
第１の環状開口部を規定するとともに、第１の導電性巻線を有する第１の環状リングであって、前記回転可能な音響信号導体は、第１の導電性巻線と電気通信する、第１の環状リングと；
第２の環状開口部を規定するとともに、第２の導電性巻線を有する第２の環状リングであって、第１のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、長尺状キャビティが、第１の及び第２の環状開口部によって形成される、第２の環状リングと；を有しており、
前記光学式回転ジョイント及び前記電気式回転ジョイントが、実質的に同軸であり、光が、前記長尺状キャビティを通過する、
インターフェイスユニット。
光を透過するように構成された回転式光ファイバセグメントと、回転可能な音響信号導体と、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；
光を透過するように構成された固定式光ファイバセグメントと；
前記固定式光ファイバセグメントを前記回転式光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラを有する光学式回転ジョイントと；
電気式回転ジョイントと；を備えており、
該電気式回転ジョイントは、
第１の環状開口部を規定するとともに、第１の導電性巻線を有する第１の環状リングであって、前記回転可能な音響信号導体は、第１の導電性巻線と電気通信する、第１の環状リングと；
第２の環状開口部を規定するとともに、第２の導電性巻線を有する第２の環状リングであって、第１のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、長尺状キャビティが、第１の及び第２の環状開口部によって形成される、第２の環状リングと；を有しており、
前記光学式回転ジョイント及び前記電気式回転ジョイントが、実質的に同軸であり、光が、前記長尺状キャビティを通過する、
インターフェイスユニット。
【請求項2】
ステータ用ボアを規定するステータと；
ロータ用ボアを規定するロータと；をさらに備えており、
前記固定式光ファイバセグメントは、前記ステータ用ボア内に同心状に配置される、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
ロータ用ボアを規定するロータと；をさらに備えており、
前記固定式光ファイバセグメントは、前記ステータ用ボア内に同心状に配置される、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項3】
前記光カプラは、前記長尺状キャビティ内に配置される、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項4】
第１の導電性巻線は、第１のフェライトリング内に配置されており、第２の導電性巻線は、第２のフェライトリング内に配置されており、これらのフェライトリングは、実質的に平行である、
請求項３に記載のインターフェイスユニット。
請求項３に記載のインターフェイスユニット。
【請求項5】
前記ロータは、前記ステータ用ボア内に少なくとも部分的に配置される、
請求項２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２に記載のインターフェイスユニット。
【請求項6】
前記ステータは、前記ロータ用ボア内に少なくとも部分的に配置される、
請求項２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２に記載のインターフェイスユニット。
【請求項7】
第１のギャップは、約２０ミクロン（μｍ）〜約１００μｍの範囲である、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項8】
第２の回転式光ファイバセグメント及び光ファイバ光学式回転ジョイントが、前記長尺状キャビティ内に少なくとも部分的に配置されており、１つ又は複数の導電性巻線が、前記光ファイバ光学式回転ジョイントの周囲に環状に配置される、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項9】
第１の導電性巻線は、固定巻線であり、前記固定式光ファイバセグメント及び固定巻線が、ステータに接続される、
請求項１のインターフェイスユニット。
請求項１のインターフェイスユニット。
【請求項10】
第２の導電性巻線は、回転巻線であり、前記回転式光ファイバセグメント及び回転巻線が、ロータに接続される、
請求項１のインターフェイスユニット。
請求項１のインターフェイスユニット。
【請求項11】
第２の導電性巻線の巻回に対する第１の導電性巻線の巻回の比は、約０．２５〜約４の範囲であり、インピーダンス不整合を調整する又は信号復帰電圧を増大させるために、その比は、２：１又は４：１にされる、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項12】
コモンモードノイズを低減するように構成された１つ又は複数の固定巻線を含む中央タップ接続部をさらに備える、
請求項９に記載のインターフェイスユニット。
請求項９に記載のインターフェイスユニット。
【請求項13】
ステータは、外面を含んでおり、該外面は、第１のギャップを覆うように延在する、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項14】
前記外面の一部は、ＥＭＩシールド材料を含む、
請求項１３に記載のインターフェイスユニット。
請求項１３に記載のインターフェイスユニット。
【請求項15】
前記回転式光ファイバセグメントを回転させるように構成されたモータをさらに備える、
請求項１のインターフェイスユニット。
請求項１のインターフェイスユニット。
【請求項16】
前記カテーテルコネクタは、回転可能な電線を含む、
請求項１４に記載のインターフェイスユニット。
請求項１４に記載のインターフェイスユニット。
【請求項17】
前記インターフェイスユニットの１つ又は複数の回転可能な構成要素の回転バランスを取るように構成されたコネクタハブをさらに備える、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項18】
前記光学式回転ジョイント及び前記電気式回転ジョイントは、共通の回転軸線に沿って配置される、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項19】
前記カテーテルコネクタは、回転可能な電線を含む、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項20】
実質的に円筒形状チューブをさらに備えており、該チューブは、回転可能な電線又は該回転可能な電線と電気通信する導体を受容するように構成された長尺状チャネルを規定する円筒面を含む、
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
請求項１に記載のインターフェイスユニット。
【請求項21】
第１の導電性巻線は、回転可能であり、第２の導電性巻線は、固定されている、
請求項２０のインターフェイスユニット。
請求項２０のインターフェイスユニット。
【請求項22】
インターフェイスユニットあって、当該インターフェイスユニットは：
光路に沿って光を透過するように構成された回転式光ファイバセグメントと、回転可能な音響信号導体と、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；
光を透過させるとともに、前記光路を規定するように構成された固定式光ファイバセグメントと；
前記固定式光ファイバセグメントを前記回転式光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラであって、第１のギャップが、前記回転式光ファイバセグメントと前記固定式光ファイバセグメントとの間に規定される、光カプラと；
第１の導電性巻線と第２の導電性巻線とを有する電気式回転ジョイントであって、第２のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、前記回転可能な音響信号導体は、第１の導電性巻線と電気通信する、電気式回転ジョイントと；
第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定された長尺状キャビティと；を備えており、
前記光カプラ及び前記電気式回転ジョイントは、実質的に同軸であり、前記光路は、前記長尺状キャビティと第１のギャップとに跨る、
インターフェイスユニット。
光路に沿って光を透過するように構成された回転式光ファイバセグメントと、回転可能な音響信号導体と、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；
光を透過させるとともに、前記光路を規定するように構成された固定式光ファイバセグメントと；
前記固定式光ファイバセグメントを前記回転式光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラであって、第１のギャップが、前記回転式光ファイバセグメントと前記固定式光ファイバセグメントとの間に規定される、光カプラと；
第１の導電性巻線と第２の導電性巻線とを有する電気式回転ジョイントであって、第２のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、前記回転可能な音響信号導体は、第１の導電性巻線と電気通信する、電気式回転ジョイントと；
第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定された長尺状キャビティと；を備えており、
前記光カプラ及び前記電気式回転ジョイントは、実質的に同軸であり、前記光路は、前記長尺状キャビティと第１のギャップとに跨る、
インターフェイスユニット。
【請求項23】
第１の導電性巻線は、第１のフェライトリング内に配置されており、第２の導電性巻線は、第２のフェライトリング内に配置されており、これらフェライトリングは、実質的に平行である、
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
【請求項24】
前記光カプラ、前記電気式回転ジョイント、及び前記回転可能な音響信号導体が、回転軸線の周りを回転するように配置される、
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
【請求項25】
前記光路は、第２のギャップにさらに跨る、
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
【請求項26】
前記光路は、干渉計のサンプルアームのセクションである、
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
請求項２２に記載のインターフェイスユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本願は、２０１２年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／７２７，９９７号、２０１２年１１月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／７２８，００６号、及び２０１３年２月４日に出願された代理人整理番号LLI-036の”Multimodal Imaging Systems, Probes, and Methods”という標題の米国特許出願について優先権の利益を主張するものであり、これら各文献の全体の開示は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、血管内超音波法（ＩＶＵＳ）及び光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）の分野に関し、より具体的には、ＯＣＴ及びＩＶＵＳを組み合わせたデータ収集プローブと、このようなプローブに関連するインターフェイスユニットに関する。
【背景技術】
【0003】
冠状動脈疾患は、世界中の主要な死亡原因の１つである。冠動脈疾患をより適格に診断、監視、及び治療する能力は、寿命を延ばすために重要である。光コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴ）は、光を使用して血管壁等のサンプルに透過(penetrate)させ、そのサンプルの画像を生成するようなカテーテルベースのイメージングモダリティである。これらの画像は、血管壁の構造及び血管の幾何学的構造の検討に有用である。血管内超音波法（ＩＶＵＳ）は、血管を画像化するために使用される他のイメージング技術である。ＯＣＴを使用して生成された画像は、高解像度であり、血管を画像化するときに、プラーク及びステントストラット等の構造体だけでなく他の物体及び関心対象の特性をより明確に示す。
【0004】
これとは逆に、ＩＶＵＳは、ＯＣＴに比べてより優れた透過深さを有している。ＩＶＵＳは、典型的には、約４ミリメートル（ｍｍ）〜約８ｍｍの範囲内で血管壁等の組織を透過させることができる。残念ながら、ＩＶＵＳ画像は、典型的には、低解像度であり、それら画像の解読をより困難なものにしている。ＯＣＴは、より短い透過深さを有しており、典型的には、約２ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内で血管壁等の組織を透過させることができる。イメージング深さの点及び他の点でＯＣＴ及びＩＶＵＳのそれぞれの利点を考慮するときに、ＯＣＴ及びＩＶＵＳのそれぞれの利点が、それらに関連する欠点を含まないように組み合わせることができるように、これら２つのイメージングモダリティを統合するシステムを開発する必要性が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、これらのニーズ及びその他のニーズに対処する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一態様では、本発明は、データ収集プローブとインターフェイス接続するように構成された患者インターフェイスユニット（ＰＩＵ）又は装置に関する。一実施形態では、データ収集プローブは、血管等のサンプルに対する光学データと超音波データとを収集するように構成されたプローブチップを含む。データ収集プローブは、一実施形態では、使い捨てプローブである。ＰＩＵは、（光学的フォーマット又は変換フォーマットで）光学的に収集されたデータ及び電気的に収集された超音波データを１つ又は複数の受信機に中継するように構成される。ＰＩＵの１つ又は複数の回転可能な構成要素は、光ファイバ及びプローブチップを回転させるように構成される。一実施形態では、プローブチップは、ビーム導光器とトランスデューサ等の音響波発生器とを含む。
【0007】
一実施形態では、ＰＩＵは、コネクタと犠牲コネクタジョイントとを含む。一実施形態では、コネクタは、このコネクタの反対側に配置された電気接点又は接続部の質量と一致するようにサイズ決めされた釣り合いおもりを含む。この釣り合いおもり及び電気接点は、一実施形態では、コネクタの内部に配置される。犠牲コネクタジョイントは、ＰＩＵを再電気配線する又はＰＩＵに配置された光ファイバを交換することなく、ＰＩＵへの電気接続を交換できるように構成されている。
【0008】
一態様では、本発明は、インターフェイス装置に関する。このインターフェイス装置は、カバーと；このカバーによって規定された開口部と；カバー内に配置されており、且つ端面を有する固定光ファイバセクションを含むような干渉計のサンプルアームの固定セクションと；第１の孔を規定する第１の回転コネクタであって、第１の孔は、開口部に対して整列するように位置決めされ、且つカバー内に配置される、第１の回転コネクタと；犠牲コネクタと；第２の孔を規定する第２の回転コネクタであって、第２の孔は、開口部に対して整列するように位置決めされており、第１の回転コネクタ及び第２の回転コネクタによって犠牲コネクタが挟み込まれる、第２の回転コネクタと；カバー内に配置された第１のモータであって、第１のモータは、第２の回転コネクタを回転させるように構成される、第１のモータと；を有する。
【0009】
一実施形態では、第１の回転コネクタは、第１の半体と第２の半体とを含んでおり、第１の半体は、電気接点を含み、第２の半体は、釣り合いおもりを含む。インターフェイス装置は、回転トランス部品と固定トランス部品とを含む電気信号結合サブシステムをさらに有することができる。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転式光学部品と固定式光学部品とを含むような光信号結合サブシステムを有する。インターフェイス装置は、回転式光コネクタ内に配置された光コネクタをさらに有することができる。インターフェイス装置は、そのプローブから延びる１つ又は複数のポストを含む長尺状プローブコネクタをさらに有することができる。インターフェイス装置は、開口部と整列された干渉計のサンプルアームの回転可能なセクションをさらに含むことができる。
【0010】
部分的には、本発明の一態様は、概してＩＶＵＳ及びＯＣＴ複合プローブの電気ライン及び光学ラインを患者インターフェイス装置に結合するためのカプラに関する。一態様では、本発明は、複数の要素が光路と共通の直線に又はこの光路に実質的に平行な共通の回転軸線に沿って配置された、１つ又は複数の回転要素及び１つ又は複数の固定要素に関する。光路は、干渉計のサンプルアームの一部である。さらに、回転要素及び固定要素は、データ収集プローブと、イメージングシステムのインターフェイスユニット又は他の部品との間で電気信号及び光信号を結合するように構成されている。一実施形態では、データ収集プローブは、超音波及びＯＣＴ複合プローブである。一態様では、本発明は、光ファイバ及び光ファイバ光学式回転ジョイントが、電気式回転ジョイントの１つ又は複数の導電素子の中心に置かれるような回転ジョイントに関し、電気式回転ジョイントは、光ファイバ及び光学式回転ジョイントの一方又は両方の周囲に環状に配置される。
【0011】
一態様では、本発明は、回転複合ジョイントに関し、光ファイバ及び光ファイバ光学式回転ジョイントが、この回転複合ジョイントの中心に置かれており、電線及び電気式回転ジョイントが、光ファイバ／光ファイバ光学式回転ジョイントの周囲に環状に配置される。一実施形態では、電線は、１つ又は複数のコイル内に配置される。一実施形態では、第１のコイル及び第２のコイルが使用される。第１のコイル及び第２コイルの巻数（巻回）は、互いにＣ１：Ｃ２の比率で特定される。一実施形態では、Ｃ１：Ｃ２は、約１：約１である。別の実施形態では、Ｃ１：Ｃ２は、約２：約１である。別の実施形態では、Ｃ１：Ｃ２の比は、約４：約１である。別の実施形態では、Ｃ１：Ｃ２の比は、約１〜約１０以上の範囲である。一実施形態では、Ｃ１：Ｃ２の比は、インピーダンス不整合を調整するように選択される。一実施形態では、Ｃ１：Ｃ２の比は、組織(tissue)から反射される反射超音波信号に起因する電圧信号の振幅を増大させるように選択される。
【0012】
一態様では、本発明は、１つ又は複数のシースを含むようなカテーテルベースのデータ収集プローブに関する。光ファイバは、そのようなシース内に摺動可能に配置されており、且つ導体で螺旋状に巻き付けられている。導体は、トルクワイヤ内部に配置される、又はこのトルクワイヤによって包み込むことができる。
【0013】
一態様では、本発明は、複数のサブセクション又は要素を含むような複合カテーテル引戻しセクションに関する。一実施形態では、このようなサブセクション又は要素は、１つ又は複数の可撓性カテーテル本体、カテーテルパージセクションの移行部、トルクリミッタ等の離脱式ジョイント、不支持状態の剛性引戻しセクション、及びイメージングコアのコネクタを含むことができる。
【0014】
一態様では、本発明は、患者インターフェイスユニット又はＰＩＵ等のインターフェイス装置にデータ収集プローブを接続及び取外しするように構成された接続システムに関する。一実施形態では、接続システムは、単一のねじれを利用して自動接続部に係合するようなコネクタを含む。一実施形態では、コネクタのＰＩＵ側が、ダブルエンド方式の犠牲相互接続を含む。一実施形態では、アクセスポートを有する滅菌プラスチックバッグを使用して、ＰＩＵをドレープ(drape)する。
【0015】
一態様では、本発明は、モータの速度を制御するために使用されるＰＷＭ（パルス幅変調）による電気モータノイズが、駆動パルス波のエッジをフィルタ処理することによって低減されるような複合ＰＩＵに関する。
【0016】
一態様では、本発明は、インターフェイス装置に関しており、このインターフェイス装置は、カバーと；このカバーによって規定された開口部と；カバー内に配置された干渉計サンプルアームの固定セクションであって、固定セクションが、端面を有する固定光ファイバセクションを含む、固定セクションと；第１の孔を規定する第１の回転コネクタであって、第１の孔は、開口部に対して整列するように位置決めされ、且つカバー内に配置される、第１の回転コネクタと；犠牲コネクタと；第２の孔を規定する第２の回転コネクタであって、第２の孔は、開口部に対して整列するように位置決めされ、第１の回転コネクタ及び第２の回転コネクタによって犠牲コネクタが挟み込まれる、第２の回転コネクタと；カバー内に配置された第１のモータであって、第１のモータは、第２の回転コネクタを回転させるように構成される、第１のモータと；を有する。
【0017】
一実施形態では、第１の回転コネクタは、第１の半体と第２の半体とを含んでおり、第１の半体は、電気接点を含み、第２の半体は、釣り合いおもりを含む。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転トランス部品と固定トランス部品とを含むような電気信号結合サブシステムをさらに有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転式光学部品と固定式光学部品とを含むような光信号結合サブシステムをさらに有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転式光コネクタ内に配置された光コネクタをさらに有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、そのプローブから延びる１つ又は複数のポストを含むような長尺状プローブコネクタをさらに有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、開口部と整列した、干渉計のサンプルアームの回転可能なセクションをさらに含む。
【0018】
一態様では、本発明は、インターフェイスユニットに関する。インターフェイスユニットは、光を透過するように構成された回転光ファイバセグメントと、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；光を透過するように構成された固定光ファイバセグメントと；固定光ファイバセグメントを回転光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラを有する光学式回転ジョイントと；第１の環状開口部を規定するとともに、第１の導電性巻線を有する第１の環状リングと、第２の環状開口部を規定するとともに、第２の導電性巻線を有する第２の環状リングとを含む電気式回転ジョイントであって、第１のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、長尺状キャビティが、第１の及び第２の環状開口部によって規定され、光学式回転ジョイント及び電気式回転ジョイントは、実質的に同軸であり、光が、長尺状キャビティを通過する。
【0019】
一実施形態では、インターフェイスユニットは、ステータ用ボアを規定するステータと；ロータ用ボアを規定するロータと；を有しており、固定光ファイバセグメントは、ステータ用ボア内に同心状に配置される。一実施形態では、光カプラは、長尺状キャビティ内に配置される。一実施形態では、第１の導電性巻線は、第１のフェライトリング内に配置されており、第２の導電性巻線は、第２のフェライトリング内に配置されており、これらのフェライトリングは、実質的に平行である。一実施形態では、ロータは、ステータ用ボア内に少なくとも部分的に配置される。一実施形態では、ステータは、ロータ用ボア内に少なくとも部分的に配置される。一実施形態では、第１のギャップは、約２０ミクロン（μｍ）〜約１００μｍの範囲である。
【0020】
一実施形態では、第２の回転光ファイバセグメント及び光ファイバ光学式回転ジョイントが、長尺状キャビティ内に少なくとも部分的に配置されており、１つ又は複数の導電性巻線が、光ファイバ光学式回転ジョイントの周囲に環状に配置される。一実施形態では、第１の導電性巻線は、固定巻線であり、固定光ファイバ及び固定巻線が、ステータに接続される。一実施形態では、第２の導電性巻線は、回転巻線であり、回転光ファイバセグメント及び回転巻線が、ロータに接続される。一実施形態では、固定巻線及び固定光ファイバが、ステータに接続される。一実施形態では、回転可能な回転巻線及び回転光ファイバセグメントが、ロータに接続される。一実施形態では、第２の導電性巻線の巻回に対する第１の導電性巻線の巻回の比は、約０．２５〜約４の範囲である。一実施態様では、この比は、インピーダンス不整合を調整する又は信号復帰電圧を増大させるように特定される。一実施形態では、中央タップ接続部が、コモンモードノイズを低減するために、固定巻線同士の間に形成される。一実施形態では、ステータは、外面を含んでおり、この外面は、第１のギャップを覆うように延在する。一実施形態では、外面の一部は、ＥＭＩシールド材料を含む。
【0021】
一実施形態では、インターフェイスユニットは、コモンモードノイズを低減するように構成された１つ又は複数の固定巻線を含む中央タップ接続部を有する。一実施形態では、ステータは、外面を含んでおり、この外面は、第１のギャップを覆うように延在する。一実施形態では、外面の一部は、ＥＭＩシールド材料を含む。一実施形態では、インターフェイスユニットは、回転光ファイバセグメントを回転させるように構成されたモータを有する。一実施形態では、カテーテルコネクタは、回転可能な電線を含む。一実施形態では、インターフェイスユニットは、インターフェイスユニットの１つ又は複数の回転可能な構成要素の回転バランスを取るように構成されたコネクタハブを含む。
【0022】
一実施形態では、光学式回転ジョイント及び電気式回転ジョイントは、共通の回転軸線に沿って配置される。一実施形態では、インターフェイスユニットは、実質的に円筒形状チューブを有しており、このチューブは、回転可能な電線又はこの回転可能な電線と電気通信する導体を受容するように構成された長尺状チャネルを規定する円筒面を含む。一実施形態では、第１の導電性巻線は、回転可能であり、第２の導電性巻線は、固定されている。
【0023】
一態様では、本発明は、インターフェイスユニットに関する。このインターフェイスユニットは、光路に沿って光を透過するように構成された回転光ファイバセグメントと、回転可能な音響信号導体と、カテーテル本体とを含むような使い捨て撮像プローブを受容するように構成されたカテーテルコネクタと；光を透過させるとともに、光路を規定するように構成された固定光ファイバセグメントと；固定光ファイバセグメンを回転光ファイバセグメントに結合するように構成された光カプラであって、第１のギャップが、回転光ファイバセグメントと固定光ファイバセグメントとの間に規定される、光カプラと；第１の導電性巻線と第２の導電性巻線とを有する電気式回転ジョイントであって、第２のギャップが、第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定され、回転可能な音響信号導体は、第１の導電性巻線と電気通信する、電気式回転ジョイントと；第１の導電性巻線と第２の導電性巻線との間に規定された長尺状キャビティと；を有しており、光カプラ及び電気式回転ジョイントは、実質的に同軸であり、光路は、長尺状キャビティと第１のギャップとに跨る。
【0024】
一実施形態では、第１の導電性巻線は、第１のフェライトリング内に配置されており、第２の導電性巻線は、第２のフェライトリング内に配置されており、これらフェライトリングは、実質的に平行である。一実施形態では、光カプラ、電気式回転ジョイント、及び回転可能な音響信号導体が、回転軸線の周りを回転するように配置される。一実施形態では、光路は、第２のギャップにさらに跨る。一実施形態では、光路は、干渉計のサンプルアームのセクションである。
【0025】
一実施形態では、本発明は、インターフェイス装置に関する。このインターフェイス装置は、カバーと；このカバーによって規定された開口部と；カバー内に配置されており、且つ端面を有する固定光ファイバセクションを含むような干渉計のサンプルアームの固定セクションと；第１のボアを規定する第１の回転コネクタであって、第１のボアは、開口部に対して整列するように位置決めされ、且つカバー内に配置される、第１の回転コネクタと；犠牲コネクタと；第２の孔を規定する第２の回転コネクタであって、第２の孔は、開口部に対して整列するように位置決めされており、第１の回転コネクタ及び第２の回転コネクタによって犠牲コネクタが挟み込まれる、第２の回転コネクタと；カバー内に配置された第１のモータであって、第１のモータは、第２の回転コネクタを回転させるように構成される、第１のモータと；を有する。
【0026】
一実施形態では、第１の回転コネクタは、第１のアセンブリと第２のアセンブリとを有しており、第１のアセンブリは、電気接点を含み、第２のアセンブリは、釣り合いおもりを含む。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転トランス部品と固定トランス部品とを含むような電気信号結合サブシステムを有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転式光学部品と固定式光学部品とを含むような光学信号結合サブシステムを有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、回転式光コネクタ内に配置された光コネクタを有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、そのプローブから延びる１つ又は複数のポストを含むような長尺状プローブコネクタを有する。一実施形態では、インターフェイス装置は、干渉計のサンプルアームの回転可能なセクションを含み、この回転可能なセクションは、開口部と整列する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の例示的な実施形態によるＰＩＵを含む画像データ収集システムの概略図である。
【図2】本発明の例示的な実施形態によるカバーの一部を取り外した状態の患者インターフェイスユニット（ＰＩＵ）の斜視図である。
【図3A】本発明の例示的な実施形態による犠牲ジョイント含むＰＩＵの構成要素の斜視図である。
【図3B】本発明の例示的な実施形態による犠牲ジョイント含むＰＩＵの構成要素の斜視図である。
【図3C】本発明の例示的な実施形態による犠牲ジョイント含むＰＩＵの構成要素の斜視図である。
【図3D】本発明の例示的な実施形態による犠牲ジョイント含むＰＩＵの構成要素の斜視図である。
【図4A】本発明の例示的な実施形態による光コネクタと電気コネクタとの構成要素を示す図である。
【図4B】本発明の例示的な実施形態による光コネクタと電気コネクタとの構成要素を示す図である。
【図5A】本発明の例示的な実施形態によるＰＩＵのコネクタ部品に対する電気接続を示す図である。
【図5B】本発明の例示的な実施形態による回転コネクタと、この回転コネクタを受容するように構成された固定コネクタとを示す図である。
【図6A】本発明の例示的な実施形態による回転複合ジョイントの外側の斜視図である。
【図7】本発明の例示的な実施形態によるカテーテルの実施形態の斜視図である。
【図8A】本発明の例示的な実施形態によるＰＩＵの実施形態の開放状態の斜視図である。
【図8B】本発明の例示的な実施形態によるカテーテルの引戻しセクションの断面概略図である。
【図9】本発明の例示的な実施形態によるイメージングコア・コネクタの写真である。
【図10A】本発明の例示的な実施形態による別の回転複合ジョイントである。
【図11A】本発明の例示的な実施形態による更に別の回転複合ジョイントの実施形態の図である。
【図12A】本発明の例示的な実施形態によるロータ、複数の回転可能な導電性巻線等の回転可能な構成要素を含むインターフェイス装置の構成要素の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、代わりに一般的に原理を説明する際に強調されることがある。数字は、全ての態様で例示とみなされるべきであり、本発明を限定することを意図していない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。
【0029】
部分的には、本発明は、光データ収集要素及び超音波データ収集要素を有するデータ収集プローブを使用するように構成された患者インターフェイスユニット（ＰＩＵ）等のインターフェイス装置に関する。これらのデータ収集要素は、一実施形態では、血管等を通じて患者の体内に導入され、その体内で回転するように構成される。ＰＩＵ及び使い捨てデータ収集プローブは、互いに接続され且つ取外されるように構成される。また、ＰＩＵの１つ又は複数の構成要素は、データ収集プローブの１つ又は複数の構成要素と同期して回転するように構成される。データ収集プローブは、カテーテル又は１つ又は複数のシースを含むことができる。プローブは、イメージング装置と、光学的及び電気的構成要素とをさらに含むことができ、ＩＶＵＳ及びＯＣＴデータの両方を収集することができる。
【0030】
ＰＩＵは、ＩＶＵＳ用のＰＩＵ又はＯＣＴ用のＰＩＵ等の単一タイプのイメージングを行うために現在使用されているが、これらのタイプのＰＩＵのそれぞれは、他方のタイプのイメージングシステムで使用することができない。このように、ＯＣＴ用ＰＩＵは、ＩＶＵＳ用ＰＩＵと一緒に動作せず、その逆も同様である。ＩＶＵＳシステムや、ＯＣＴシステム、及びＩＶＵＳ及びＯＣＴ複合システムと一緒に動作可能なマルチモーダル又は複合ＰＩＵは、必要な機械的及び電気的サブシステムと一緒に光学部品及び音響部品を組み合わせ且つ配置することによって生じる多数の設計上の課題に直面している。部分的には、本発明の一実施形態は、回転複合ジョイント等の回転ジョイント、複合カテーテル本体等のカテーテル本体、引戻しセクション、複合コネクタ等のコネクタ、及び電磁干渉又は電磁妨害（ＥＭＩ）減少部品等の１つ又は複数を含めることにより、このような課題に対処している。
【0031】
一実施形態では、組み合わされた又は複合された或いは組合せ又は複合という用語の使用は、光学イメージング技術等の第１のイメージングモード又はモダリティと、音響イメージング技術等の第２のイメージングモード又はモダリティとの使用を組み合わせる又は他の方法でサポートすることに関して得られる特徴、特性、構成要素、又は他の特徴を有するように関連する、組み合された又は複合された或いは組合せ又は複合装置又は方法ステップを意味する。ＯＣＴ及びＩＶＵＳは、そのような２つのイメージング技術の非限定的な例である。
【0032】
図１には、データ収集システム１０が示されている。システム１０は、データ収集プローブ１５を含む。プローブ１５は、プローブチップ２０を含む。プローブチップ２０は、シース２５内に配置される。シースは、血管等のサンプル内に挿入されるようにサイズ決めされる。プローブチップ２０は、光ファイバ３０と光通信する。システム１０は、ＰＩＵ４０も含む。ＰＩＵ４０は、ボタンやスイッチ等の１つ又は複数の制御要素の領域を含むような外側カバー４２を有する。ＰＩＵ４０は、プローブコネクタ４５を含む。一実施形態では、プローブコネクタ４５は、ＰＩＵ４０の内部で摺動するように構成される。プローブ１５は、プローブコネクタ４５を介してＰＩＵ４０に接続されるように構成される。プローブチップは、ビーム導光器及び／又は超音波トランスデューサを含むことができる。シース２５は、光及び音響画像データを収集可能な窓等の領域を含むことができる。一実施形態では、プローブ１５は、ＰＩＵ４０に接続されるような、二重目的の電気／光プローブコネクタ又は端子コネクタ４５で終端する。プローブコネクタ４５は、プローブ１５と一緒に回転し、且つプローブ１５に接続される。
【0033】
ＰＩＵ４０は、データ収集プローブがスピンする間に、データ収集プローブ１５のビーム導光器から光信号と超音波トランスデューサから電気信号とを受信するように構成される。また、ＰＩＵは、１つ又は複数の固定光ファイバセクション５０と光通信する回転可能な回転光ファイバセクション３０と、１つ又は複数のフォトダイオード等の固定式受光器５７とを含む光路に沿って光信号を送信するように構成される。一実施形態では、光信号がサンプルとの間で行き来するような光路が、干渉計のサンプルアームに続いている。その結果、干渉計のサンプルアームは、一実施形態では、ＰＩＵ４０内の１つ又は複数の構成要素に跨る（及ぶ）。サンプルアームは、一実施形態では、１つ又は複数の長さの光ファイバを含む。
【0034】
同様に、ＰＩＵ４０は、超音波信号システム５５と電気通信するトランス等の１つ又は複数の導体及び他の回路素子を含み、電気経路に沿って超音波信号（ＵＳ）を送信するように構成される。超音波信号システム５５は、超音波信号を受信する受信機と、プローブ１５の超音波音響トランスデューサを駆動するためのコントローラとを含むことができる。その結果、ＰＩＵのいくつかの構成要素は、回転可能であり、回転バランスの取れた状態及び／又は同期した状態でデータ収集プローブと一緒に回転するように構成される一方、光ファイバセクション５０等のＰＩＵの他の構成要素は、固定されている。
【0035】
光信号及びＵＳ信号は、一実施形態では、電気信号としてデータ処理システム６０に送信される。データ処理システム６０は、光信号及びＵＳ信号を、プローブ１５を使用した引戻し手順の間に撮像された血管の断面画像、長手方向画像、又は他の画像に変換するのに適した１つ又は複数のプロセッサと、メモリストレージとを含む。レーザー等の光源６２は、ＰＩＵ４０を介してプローブ１５と光通信することもできる。移動式反射体で終端するような干渉計の基準アームは、ＰＩＵに光学的又は電気的に接続するシステムの一部とすることもできる。
【0036】
図１に示されるように、ＰＩＵ４０は、カバー４２内に配置されたフレーム、キャリッジ、及び／又は他の構造部材によって支持される様々な構成要素を含む。コネクタ７０が、ＰＩＵ４０内部に示されている。コネクタ７０の一端は、ＰＩＵ４０の開口部８８に面している。一実施形態では、プローブコネクタ４５は、カバー４２の所定領域によって規定されるような開口部８８を介してＰＩＵ内で摺動することができる。一実施形態では、コネクタ７０は、スナップ式に接続される又は他の方法で一緒に接続されるような２つのセクションを含む。コネクタ７０は、プローブ１５からの光ファイバを受容するように構成されたチャネルと、プローブ１５との電気接続を形成するように構成された１つ又は複数の電気接点とを含む。コネクタ７０は、このコネクタ７０内に配置された光ファイバと整列するような回転軸線に対して回転するように構成される。
【0037】
さらに図１を参照すると、ＰＩＵコネクタ７２は、コネクタ７０と直列に配置される。犠牲ジョイント７３を使用して、ＰＩＵコネクタ７２とコネクタ７０とを接続することによって、これらの２つのコネクタ７０，７２は、犠牲ジョイント７３に接続及び取外しすることができ、ＰＩＵのメンテナンスや修理を容易にすることができる。一実施形態では、ベルト駆動式モータ等のモータ７５を使用して、プローブ１５を回転又は引き戻すことができる。ＰＩＵ４０は、光ファイバ光学式回転ジョイント等の光結合装置又はジョイント８０も含むことができる。光ジョイント８０は、固定部品８０ａと回転部品８０ｂとを含む。光ファイバセクション３０は、データ収集プローブと光通信し、且つこのプローブと一緒に回転する。次に、光ファイバセクション５０は、回転せず、光信号受信機５７と光通信する。
【0038】
これら２つの光ファイバセクション５０，３０のそれぞれは、それぞれの端面が、光ジョイント８０において整列され、それによって、光が、固定光ファイバセクション５０と回転光ファイバセクション３０との間で移動するように配置されている。一実施形態では、エアギャップが、光ファイバセクション３０，５０の端面に配置されており、光が、そのエアギャップを飛び越えて、一方の光ファイバセクション３０から光ファイバセクション５０に移動することができ、その逆も同様に移動することができる。
【0039】
光ジョイント８０は、血管の走査中に取得した深さ情報を含む光信号が、回転光ファイバから結合され、固定システムで使用できるように構成される。同様に、電気的な超音波信号は、信号を回転電気接続から固定式電気受信機に送信するように構成された電気信号カプラ又はジョイント８５を使用して同様に結合される。電気信号カプラ又はジョイント８５は、超音波深さ情報又は他の超音波データを含む電気信号が、誘導、無線又は他の要素を使用して送信されるような非接触で動作するように構成される。電気信号カプラ又は電気式回転ジョイント８５は、固定部品８５ａと回転部品８５ｂとを含むことができる。
【0040】
一実施形態では、電気信号カプラは、第１のフェライト素子及び第２のフェライト素子等の第１の及び第２のトランス部分を含む。フェライト素子等のトランス部分は、一実施形態では、円盤状又は環状である。一実施形態では、電気信号カプラは、このトランスに中央タップを含んでおり、それによって、ＩＶＵＳ信号がトランスの両端の配線同士の間で送信され、且つコモンモード信号がこの中央タップで受信される。例示的なＰＩＵに関する更なる詳細は、図２に関して以下に説明し、他にも本明細書で提供される。
【0041】
図２には、イメージングコア１０２を含むような使い捨てデータ収集プローブに接続された例示的なＰＩＵ１００の側面斜視図が示されている。イメージングコア１０２は、光ファイバを含む。イメージングコアは、光ファイバに対して配置又は巻き付けられた他のコーティング剤又は材料含むことができる。光ファイバによって、干渉計のサンプルアームの一部である光路が規定される。
【0042】
ＰＩＵ１００は、スイッチやボタン等の１つ又は複数の作動制御装置１０３を含むことができる。ＰＩＵカバー１０５の一部が、ＰＩＵ１００の様々な構成要素に対して示されている。一実施形態では、制御装置１０３は、ＰＩＵカバー１０５によって規定される孔に対して位置決めされる。イメージングコア１０２が、プローブコネクタ１０７に接続される。このコネクタ１０７は、円筒形、円錐形、部分的な円錐形、又は他の幾何学的形状を有する長尺状部材とすることができる。コネクタ１０７は、ワイヤが周囲に巻き付けられ且つ接着されたポスト（支柱）を含むことができる。一実施形態では、このプローブコネクタ１０７は、イメージングコア１０２を介してデータ収集プローブの端部に接続されたデュアル光及び電気コネクタである。
【0043】
ＰＩＵ１００は、プローブ内の光ファイバが、ＯＣＴのデータ収集のための光路に沿って光を転送する間に、プローブを回転するように構成される。また、ＰＩＵ１００は、音響ビーム形成が生じるように超音波トランスデューサを制御又は駆動するのに適した１つ又は複数の電気制御信号を送信するように構成される。トランスデューサを制御するための電気経路を使用して、データ収集プローブで走査される血管に対して取得された超音波データを含むような信号を送信する。同様に、ＰＩＵ１００は、画像が引戻し中に取得される際に、イメージングコア１０２を含むプローブが一定の速度で血管から引き抜かれるように構成される。
【0044】
再び図２を参照すると、ＰＩＵ１００は、本明細書で説明するプローブチップと、光及び音響データ収集要素とを有するデータ収集プローブに光学的に結合し且つ電気的に結合するように構成される。具体的には、ＰＩＵは、ＰＩＵ１００内に配置された固定光ファイバセクションとＰＩＵ１００内に配置された導体とを使用して、回転光ファイバと回転導体とに結合するように構成される。ＰＩＵ１００は、プローブコネクタ１１０と、犠牲ジョイントを含むＰＩＵ相互接続部１１７と、光結合を行うための光ファイバ光学式回転ジョイント１１５と、電気結合を行うための回転トランス１２０とをそれぞれ含む。
【0045】
ＰＩＵ相互接続部１１７の犠牲相互接続部にプラグ接続される電気コネクタが、コネクタ１１０内に配置される。一実施形態では、ＰＩＵ相互接続部１１７の犠牲相互接続部及びプローブコネクタ１１０は、これらが互いに係合又は押し付けられる際に、プローブチップからの光信号及び電気信号がこれらの２つの構成要素を通過できるように、電気接続及び光接続が形成されるように構成される。引戻し中に、イメージングコア１０２、カテーテルコネクタ１１０、犠牲相互接続部１４３を含むＰＩＵコネクタ１１７、光ファイバジョイント１１５、及び電気式回転ジョイント１２０の全てが、ブッシュ(bushing)レール１２７に沿って一緒に後退する。犠牲ジョイント１４３は、一実施形態では、犠牲相互接続部又は犠牲コネクタと呼ぶこともできる。
【0046】
一実施形態では、プローブコネクタ１１０は、スナップ式に接続される又は他の方法で一緒に接続されるような２つのシェル又は半体から形成される。プローブコネクタ１１０、及びＰＩＵ相互接続部１１７の犠牲コネクタ及び他のコネクタのバランスを取るために、一実施形態ではその範囲について、電気的、光学的、又は他の要素が、プローブコネクタ１１０又はＰＩＵ相互接続部１１７の内部の一方側に配置され、釣り合いおもりが、プローブコネクタ１１０又はＰＩＵ相互接続部１１７の内部の反対側に配置される。
【0047】
一実施形態では、釣り合いおもりによって、ＰＩＵ１００のこれらの構成要素の回転中に、摩擦、ぐらつき、及び他の望ましくない影響が低減する。具体的には、ＰＩＵのプローブ、コネクタ、及び回転部分で発生するアンバランスな回転や動的な力を低減するので有利である。プローブコネクタ１１０内の電気部品は、この電気部品と同様の形状及び質量、又はこの電気部品と実質的に同じ形状及び質量を有するようなダミー回路を使用してバランスを取ることができる。
【0048】
一実施形態では、ＰＩＵ１００のＰＩＵ相互接続部１１７は、ダブルエンド方式の光コネクタ及び電気コネクタを含む。この犠牲コネクタは、電気接点を再配線する又はデータ処理システムに接続するような長い光ファイバを交換することなく、摩耗したコネクタポートを交換できるように構成される。
【0049】
さらに図２を参照すると、光学式回転ジョイント１１５は、ＰＩＵ相互接続部１１７と直列に位置決めされる。光学式回転ジョイント１１５は、一実施形態では、光学式固定ジョイント部品と光学式回転ジョイント部品とを含む。電気式回転ジョイント１２０は、一実施形態では、電気式固定ジョイント部品と電気式回転ジョイント部品とを含む。回転ジョイント部品は、１つ又は複数の軸線に対してスピン又は回転するように構成される。一実施形態では、光学式固定ジョイント部品及び電気式固定ジョイント部品は、互いに直列に配置される。一実施形態では、光学式回転ジョイント部品及び電気式回転ジョイント部品は、互いに直列に配置される。
【0050】
ＰＩＵ１００は、回転トランス１２０も含む。トランス１２０は、一実施形態では、中央タップのトランスとすることができる。トランス１２０と電気通信する１つ又は複数のワイヤによって、データ収集プローブを使用して生成された超音波データ信号を超音波受信機に送信するための電気経路が提供される。トランス１２０は、超音波信号を、変化する電界又は磁界を使用して非接触でプローブから受信するように構成される。一実施形態では、トランス１２０は、固定フェライトリングと回転フェライトリングとを含む。ギャップが、これらリング同士の間に配置される。プローブが回転すると、プローブ内の導体によって、超音波信号のスピンが伝達される。これらのスピン又は回転導体は、トランス１２０の回転セクション付近で終端する。トランス１２０は、一実施形態では、回転アセンブリと固定アセンブリとを含む。
【0051】
一実施形態では、トランスの回転セクション及びプローブ内の回転導体は、一緒に回転するように同期される。トランス１２０の固定部分は、このトランスの回転部分による誘導や別の電界ベースの効果により電気信号を受信する。一実施形態では、トランス１２０の固定部分及びトランス１２０の回転部分のそれぞれは、複数の巻線を有している。これらの巻線は、一実施形態では、トランスの固定部分と回転部分との両方で同じである。
【0052】
一実施形態では、ＰＩＵ１００内の回転部品及びプローブコネクタ１１０は、回転バランスを取るように設計される。従って、一実施形態では、ＰＩＵ１００は、光ファイバを受容するように構成された複数の要素の直列配置を含んでおり、データ収集プローブに結合されたときに回転慣性を低減する。データ収集プローブは、一実施形態では、トルクワイヤとプローブチップとを含む。
【0053】
高速の画像データ取得速度で画像を取得するために、モータ（図示せず）によって、イメージングコア１０２、コネクタ１１０、ＰＩＵ相互接続部１１７、トランス１２０の一部、光ファイバ光学式回転ジョイント１１５の一部を回転させる。回転周波数は、約１００ヘルツ（Ｈｚ）〜約２５０Ｈｚの範囲である。これらの速度での回転では、システムの回転バランスが取れている場合を除き、かなりの振動やノイズが生じる。システムは、このシステムがプローブ本体を回転させるときに、揺れ(wobble)及び他の振動が低減されるようにバランスを取るように構成される。コネクタ１１０内の釣り合いおもり及び犠牲コネクタ１４３の使用によって、回転バランスが提供される。
【0054】
また、高速の引戻し速度もＰＩＵの特徴でもある。部分的には、引戻しは、引戻しモータ（図示せず）及び送りねじ１２５を使用して、回転トランス及び光ファイバ光学式回転ジョイントを支持するキャリッジ１２８をブッシュレール１２７に沿って約１８〜約５０ミリメートル（ｍｍ）／秒（ｓ）の範囲の速度で摺動するように実現される。
【0055】
図２には、ブッシュ１３３ａが示されている。一実施形態では、ブッシュ及び遠位位置のシール（図示せず）を使用できる。このシールは、データ収集プローブと一緒に用いられるカテーテルを生理食塩水を使用してパージする場合に、生理食塩水がＰＩＵに浸入するのを防ぐために、外側コネクタシェル等の他の接続要素に対して位置決めすることができる。静止状態の光及び電気信号を、ＰＩＵからジャケット付きの導管１３１を介して送信することができる
【0056】
図３Ａには、図２で示した例示的なプローブコネクタ１１０の斜視図が示されている。このプローブコネクタ１１０は、ＰＩＵ１００内でスピン又は回転する。一実施形態では、プローブコネクタ１１０は、このコネクタ１１０を形成するためにスナップ式に接続される又は他の方法で一緒に接続されるような、第１のセクション又はシェルと第２のセクション又はシェルとを含む。図３Ａに示される実施形態の特徴を説明するために、プローブコネクタ１１０の内側シェルの上半分が、内部を示すために半透明にされる。透明上部は、そのようなシェル又はセクションの一例である。
【0057】
一実施形態では、プローブコネクタ１１０は、プローブに面する端面１３８ａよって規定される開口部１３５を含む。プローブコネクタは、端面１３８ａから外面に沿って継続し、第２の端面１３８ｂで終端する。第１の及び第２の端面は、示されるように、一実施形態では両方とも異なる直径を有する円形である。コネクタは、一実施形態では、円筒形状又は鐘形状である。ＰＩＵ相互接続部１１７が、図３Ａに示されている。さらに、電気コネクタ１３９と位置合わせピン１４０とが、ここで可視化されている。
【0058】
ＰＩＵは、一実施形態では、犠牲ジョイント１４３を含むことができる。このジョイント１４３は、一実施形態では、プローブコネクタ１１０とＰＩＵ相互接続部１１７との間に挟み込まれて接続される。プローブコネクタ１１０の内側シェルは、オス／オス型電気コネクタ１３９（一実施形態では、左側が、プローブの導電性ワイヤにはんだ付けされる）だけでなく、イメージングコア１０２の光ファイバに取り付けられた又は他の方法で光学的に結合された１つの光コネクタ１５０を有している。犠牲ジョイント１４３は、メス型電気コネクタ（図示される）１６０ａ及びオス型電気コネクタ（図示せず）だけでなく、光コネクタの両端部（片側のみ図示される）を有する。この犠牲ジョイント１４３全体は、摩耗したときにＰＩＵ全体を分解することなく、交換することができる。
【0059】
図３Ｂでは、内側シェル及び犠牲相互接続部１４３が、分解図で示されている。犠牲相互接続部１４３は、オス型光コネクタ１５０を受容するように成形されたメス型光コネクタ１５５を含む。メス型光コネクタ１５５の断面は、この実施形態では、矩形として示されている。ＰＩＵ相互接続部１１７の端面やコネクタ１４５も示されている。端面１４５は、所定の直径の円形状を有している。端面１４５の直径は、一実施形態では、端面１３８ａの直径よりも大きいような端面１３８ｂの直径よりもさらに大きい。
【0060】
図３Ｃには、コネクタ１１０からさらに離間された離間距離で示された犠牲ジョイントを含むＰＩＵの構成要素の別の分解図が示されている。図３Ｄでは、プローブコネクタ１１０が犠牲ジョイントから引き抜かれた状態の別の分解図が提供されている。犠牲相互接続部は、ダブルエンド方式の電気コネクタ１６０ａ及び１６０ｂを含む。コネクタ１６０ｃ及び１６０ｄは、シングルエンド方式の電気コネクタである。犠牲ジョイントとＰＩＵコネクタ１４５との両方において「ダミーコネクタ」１６０ｂ及び１６０ｄのペアが示されている。
【0061】
一実施形態では、これらのコネクタ１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄはそれぞれ、それらコネクタが互いに釣り合うように質量及び相対位置の観点から、プローブコネクタ１１０及びＰＩＵコネクタ１４５のペアとして一致する又は実質的に一致するように構成されている。これは、ＰＩＵの要素の回転バランスを取ることに貢献している。一実施形態では、ＰＩＵは、電気部品又は他の部品等のＰＩＵ部品の回転バランスを回転コネクタの一方の側で維持するように構成された釣り合いおもりを含む。釣り合いおもりは、作動コネクタ要素に対して対称に配置され、その釣り合いおもりは、所定のＰＩＵ部品に対してバランスを取るように設けられる。
【0062】
図４Ａには、プローブコネクタ１１０の内側シェルを明らかにするように位置決めする複数の半体として示された、プローブコネクタ１１０の２つのセクション１１０ａ，１１０ｂが示されている。２つの内側シェル半体１１０ａ，１１０ｂは、光ファイバを受容するように、端部に取り付けられる光コネクタ１５０の両側に位置決めされる。一方の内側シェルセクション１１０ｂは、電気コネクタ１８５を含むように変更される。
【0063】
一実施形態では、他方の内側シェルセクション１１０ａは、コネクタ１８５が、セクション１１０ａ上のどの箇所に配置されるかによって、他のセクション１１０ｂ上に対称的に配置された釣り合いおもり１８０を有する。この釣り合いおもりは、ブランク(blank)又は他の重りとすることができる。釣り合いおもりは、コネクタ１１０を製造するために使用されるのと同じ材料で形成することができる。釣り合いおもり１８０によって、セクション１１０ｂにおける電気コネクタ１８５とのバランスを取る。チューブ１７０に取り付けられた光コネクタ１５０は、図４に示された光ファイバを内蔵する。ワイヤ１９０ａ，１９０ｂ等の追加の導体は、図５Ｂの電気コネクタ１８５と電気通信するように示されている。
【0064】
図４Ｂでは、２つの内側シェル半体は、コネクタ１１０として一緒に示されている。一実施形態では、２つの内側シェル半体は、それら内側シェル半体が、光コネクタ１５０の周りで一緒にスナップ式に接続できるように構成される。電気コネクタ１８５から受け取られた複数の電線が、シェルから抜け出ている。プローブコネクタ１０７からの導体１７２は、一実施形態では、電気コネクタ１８５と電気通信する。電気コネクタ１８５は、超音波信号を電気経路に沿って回転トランス１２０に送信する。電気コネクタ１８５は、ＰＩＵがプローブを回転させるときに、データ収集プローブと一緒に回転する。一実施形態では、内側シェルの内部に配置された要素は、約１００〜約２５０Ｈｚの範囲の周波数で回転する。
【0065】
図５Ａには、シェルから抜け出た電線が示されている。ワイヤ１９０ａ，１９０ｂは、ここでチューブ１７０から抜け出た電線１７２にはんだ付けされる。その結果、電気経路が、プローブコネクタ１１０及びＰＩＵコネクタ１１７から撮像プローブの長さに沿って規定される。示されるように、配線相互接続部１０７は、１つ又は複数の突起部又はポスト１０７ａを含む。これらのポスト１０７ａは、コネクタ１０７に形成される又は接続される。プローブコネクタ１１０からのワイヤ１９０ａ，１９０ｂ及びプローブ１７２からのワイヤが、このようなポスト１０７ａの周りに巻き付けられ、且つ半田付けされ又は他の方法で固定することができる。巻付け及び／又ははんだ付けした後に残った余分なワイヤは、その接続部が回転中に固定された状態のままとするように切断することができる。
【0066】
図５Ｂには、互いに対して整列されるプローブコネクタ１１０と、コネクタシェル又はコネクタカバー１９５とが示されている。回転プローブコネクタ１１０は、コネクタカバー１９５又は外部コネクタ１９５とも呼称される固定式外側シェルの内部に入れ子にされる。回転プローブコネクタ１１０及び固定コネクタ１９５は、互いに対して摺動し、それによって、プローブコネクタ１１０は、コネクタ１９５の内部及び外部に移動する。一実施形態では、引戻しの間に、プローブコネクタ１１０は、固定コネクタ１９０の内部に移動する。プローブコネクタ１１０及び固定コネクタ１９０は、ブッシュ１３３ａ，１３３ｂ又は他の流体制限部品と共に生理食塩水又は他のカテーテルパージ流体の逆流を防止するように構成される。
【0067】
回転ジョイントの実施形態１つ又は複数の回転ジョイントを使用して、プローブ内の２つの回転信号伝送路（光ファイバ及びワイヤ等の複数のコイル導体）をＰＩＵ内の固定信号伝送路に結合する。一実施形態では、各回転ジョイントは、その回転ジョイントがエアギャップを飛び越える光信号又はエアギャップを飛び越える電気信号を結合するように構成されているので、非接触式ジョイントである。光ファイバ光学式回転ジョイントは、一実施形態では、このジョイントの光ファイバ部分が、回転軸線と同軸となるように構成される。これは、次に、光ファイバの通過を可能にするようなキャビティ、チャネル又は開口部を規定する中央コアを有する又は他の方法で光路を規定する、電気式回転ジョイントを必要とする。さらに、両方の回転ジョイントは、回転部分及び固定部分を有するので、中央コアは、様々な構造構成要が回転要素及び非回転要素にリンクするのを可能にするようにサイズ決めされるように構成される。
【0068】
回転複合ジョイントの実施形態が、図６Ａに示されている。この回転複合ジョイント２００の実施形態は、回転端部ＡＡと固定端部ＢＢとを有している。回転端部ＡＡは、回転光ファイバコネクタ２１１と、回転可能な電気コネクタ（図示せず）に接続される電線を受容するような回転可能なチャネル２１２とを含む。一実施形態では、回転可能なチャネル２１２内に配置された電線は、回転可能な音響信号導体である。回転可能なチャネル２１２は、導電ワイヤ等の回転可能な音響信号導体が、例えば回転ジョイント又はその構成要素の円筒パイプやシェルに対して埋め込まれるのを可能にするように構成される。チャネル２１２に配置された導体によって、プローブチップの音響波発生トランスデューサとの間で信号が結合される。音響信号のこの結合は、一実施形態では、ＯＣＴ及びＩＶＵＳ複合プローブの引戻し中にチャネル２１２の回転に伴って発生する。
【0069】
さらに、図６Ａを参照すると、固定端部ＢＢは、固定光ファイバ２１３と固定電線２１４ｂとを有する。データ収集プローブ及び光源から受光した光を用いて収集した光信号は、光ファイバ２１３と、回転式光ファイバコネクタ２１１に接続された光ファイバ（図示せず）とを介して送信される。図６Ａの回転式光ファイバコネクタ２１１は、図１に示されるコネクタ４５の例示的な実施形態である。光ファイバコネクタ２１１は、示されるように支持板２１１ａを含むことができる。
【0070】
図６Ａの回転複合ジョイントの内部構造を示すような回転複合ジョイント２００の断面が、図６Ｂに示されている。回転ジョイント２００の電気部分は、第２の複数の巻線に隣接して配置された第１の複数の巻線を、それら第１の及び第２の巻線の間にギャップが配置された状態で含んでおり、それによって、巻線の一方のセットが他方のセットに対して回転することができる。これらの巻線は、トランス又はその一部を構成している。環状フェライトリング２２６，２２７に面するセット（１つが回転リング２２７と１つが固定リング２２６である）が、示されるように、巻線を実装するために使用することができる。
【0071】
具体的には、複数の巻線のそれぞれは、フェライトで作られた環状リング２２６，２２７を用いて実装することができ、それぞれが、フェライトリングに埋め込まれた同心円コイル２２８を有する。回転リング２２７のコイルは、電線２２４ｂに接続され、この電線は、使い捨てデータ収集プローブ上の回転可能な電気コネクタに接続される。例えば、電線２２４ｂは、撮像プローブチップの構成要素である超音波トランスデューサと電気通信する。例示的なプローブチップ２０が、図１に示されている。図６Ｂに関して、固定リング２２６のコイルは、ＩＶＵＳ処理回路等の音響信号処理回路に接続するような電線２２４ａに接続される。
【0072】
超音波トランスデューサを駆動するために使用される電気パルス及びこの超音波トランスデューサによって生成されるパルスは、２つのリングによって生成された電場を、誘導によって無線信号を送信するためのブリッジとして使用して、ワイヤ２２４ａとワイヤ２２４ｂとの間で送信する。一実施形態では、２つのコイル同士の間のギャップの厚さは、約２０ミクロン（μｍ）〜約２００μｍの間である。一実施形態では、２つのコイル同士の間のギャップの厚さは、約２０μｍ以上である。一実施形態では、２つのコイル同士の間のギャップの厚さは、約２０μｍ〜約１００μｍの間である。
【0073】
様々な実施形態では、それぞれのリング２２６，２２７の各コイル２２８は、データ収集プローブの音響データ収集サブシステムのインピーダンス又は電圧出力を調整するために、同数の巻回又は所定の巻回比を有する。これらのコイル２２８の一方又は両方は、中央タップを有することもできる。コイル巻線へのこの中央タップ又は接続部によって、信号線のコモンモードへのアクセスが提供される。画像データ収集プローブが患者の体内に挿入されるので、ノイズを軽減するために真の(true)接地接続を使用することが有用であるが、このような真の接地接続は、１つ又は複数の手順の間に、患者を接地することにつながるようなリスクがある。ＰＩＵに配置された回転巻線又はコイル等の複数の巻線の１つに中央タップを接続することによって、プローブの音響素子又は別の電気部品を駆動するために使用される信号線におけるコモンモードノイズを同時に低減又は防止しながら、患者の安全を促進するようなバーチャル接地(virtual ground)を提供することができる。
【0074】
１つ又は複数の光ファイバによって規定された光路は、回転ジョイント２００の回転中心と同軸にされる。一実施形態では、光路は、小さなギャップ２２９ｃによって分離された回転光ファイバ２２９ａと固定光ファイバ２２９ｂとを含む。このギャップ２２９ｃは、光ファイバ光学式回転ジョイント等の光カプラを使用して形成される。回転光ファイバ２２９ａは、コネクタプレート又はサポート２１１ａを含むような回転式光コネクタ２１１に接続され、固定光ファイバ２２９ｂ及び２２３は、ＯＣＴイメージングエンジン等の光信号処理システムに接続される。外側ハウジング２２２が、その内部に配置されたロータ及びステータと一緒に示されている。チャネル２１２は、一実施形態では、外側ハウジング２２２内に形成することができる。光ファイバ２２９ａ，２２９ｂに面する内側レースとロータ２１９に面する外側レースとを有する１組のベアリング２２５が示されている。回転光ファイバ２２９ａがロータ２１９に結合されており、それによって、両方が、引戻しの１つ又は複数の段階の間に同期して回転する。ハウジング２２２内の空間に対応した様々な形状のチャネルは、コネクタ２１１、ロータ２１９、及び外部ハウジング２２２の間に配置されたキャビティ２５０として示されている。
【0075】
図６Ｂに示されるように、固定支持体２２０が、ステータ２１５と組み合わせて使用される。光ファイバ２２９ｂ及び１組のベアリング２２５は、ステータ２１５により静止状態に保持される。固定支持体２２０は、ステータ２１５に関連する負荷の一部を支承する。次に、ステータ２１５は、１組のベアリング２２５に取り付けられる。１組のベアリング２２５の外側レースには、ロータ２１９が回転する際に、このような回転する表面に対して面を提供する。カップ形状又は他の形状を有することができるロータ２１９は、ステータ２１５に対して回転可能に配置される。ステータ２１５は、光ファイバ２２９ｃ及び２２９ｂが、ギャップ２２９ｃを介してそれぞれのファイバセグメントの間で光を結合する光カプラと一緒に配置することができるようなステータ用ボアを規定する。一実施形態では、ワイヤ２２４ｂは、チャネル２１２を介して続いており、リング２２７に接続される。回転部品及び固定部品の相対的な並びの代替構成が可能である。一般に、そのような各実施形態では、電気式回転ジョイントは、光ファイバ及びステータの位置決めを可能にするような中空コア又はチャネルを規定するように構成される。一実施形態では、ＰＩＵで使用される各ステータ及びロータは、光ファイバセグメントを摺動可能に配置することができるようなボアを規定する。図１２Ｂ及び１２Ｃには、図６Ｂの追加のビューが示されている。
【0076】
カテーテル本体図７には、カテーテル又はデータ収集プローブ本体の斜視図が示されている。カテーテル本体の回転可能なイメージングコアは、電線２３２を螺旋状に巻き付けられ且つトルクケーブル２３３によって包み込まれた中央光ファイバ２３０を含む。図７では、トルクワイヤは、切断形態で示されており、典型的には、露出された状態で示されている光ファイバセクションに沿って延びている。この構成によって、回転対称性が維持され、例えば本明細書で説明され且つ図示される回転複合ジョイントに光ファイバ２３０が整列されて、及びカテーテルの曲げ可撓性を維持しつつ、十分なトルク伝達が可能になる。
【0077】
一実施形態では、回転可能なイメージングコアは、固定カテーテルシース２３４内に摺動可能に配置される。これにより、血管等のサンプルを撮像する間に、イメージングコアをスピンさせ且つこのイメージングコアをシース２３４内で引き戻すことが可能になり、それによって、カテーテルシースが、移動するイメージングコアから繊細な血管を保護することが可能になる。光及び音響エネルギーの伝達を容易にするだけでなく振動減衰を提供するために、トルクケーブルとシース２３４との間の環状空間２３５が、音響信号を十分伝送しないような空気をパージするために、生理食塩水、造影剤又は他の適切な材料で充填される。
【0078】
引戻しセクション組織の組合せイメージング中に、ＰＩＵは、イメージングコアを引き戻すために、固定カテーテルシース２３４とスピンするイメージングコアとの間の相対的な直線運動を提供する。図８Ａには、この直線運動を提供することが可能なＰＩＵの実施形態が示されている。直線運動は、キャリッジ３０６に結合された回転複合ジョイント３０１をリニアレールシステム３０２上に取り付けることによって得られる。カテーテルシース及び外側ハウジング（図示せず）は、ＰＩＵの固定点３０３に堅く取り付けられる。イメージングコア・コネクタ３０４は、回転ジョイントのスピンするコネクタ端部３０５に取り付けられる。回転ジョイントを含むキャリッジ３０６が引き戻される際に、イメージングコアは、カテーテルシースに対して摺動される（矢印Ｘ）。
【0079】
さらに、この領域において、シール又は他の機構を使用して、カテーテルパージ処理からＰＩＵを分離する。シール付近のこの領域は、安全機能として、過剰な力を受けたときに壊れて外れるように設計されたセクションも含むことができ、プローブ端部が結合されたときにイメージングコアが回転し続けるのを防止する。図８Ｂには、複合カテーテルの引戻しセクションの実施形態が示されており、様々なセクション及びその関連機能が説明される。
【0080】
カテーテルの異なるゾーンは、異なる機能を実行し、異なる特性を有する。例えば、カテーテルは、５つの別個のセクションに分割することができる。第１のセクション３１０は、体内に挿入されるとともに、本明細書で説明するような固定カテーテル３２１、回転イメージングセンサ３２０、及び回転カテーテル本体３２２を含むような部分を有する。
【0081】
第４のセクション３１３は、設定トルクレベルを超えた場合に、回転駆動部からイメージングコアを機械的に分離するように壊れて外れるような安全領域セクションである（あるいは、このセクションは、人間の挿入ポイントに近接した任意の場所に配置することができる）。
【0082】
第５のセクション３１４は、以下の段落で詳細に説明するイメージングコア・コネクタ３２７である。
【0083】
カテーテルコネクタカテーテルは、ヒトの血液との接触を有しており、典型的には、単回使用の滅菌機器である。これとは対照的に、ＰＩＵは、血液との接触を殆ど有しておらず、カテーテルよりもはるかに高価である。その結果、ＰＩＵは、一般的に再利用され、使用中に減菌されない状態になる。これらの２つの部品を結合するように使い捨てコネクタが使用される。このコネクタは、高い信頼性を有する必要があり、且つ係合中のカテーテルの無菌性を維持する。使い捨てコネクタによって接続される４つのサブシステム又はコンポーネントが存在している。
【0084】
第１のサブシステムは、上の段落で説明したように、固定ＰＩＵ本体にカテーテルシースを機械的に接続する。第２のサブシステムは、回転複合ジョイントを含む回転／並進キャリッジにイメージングコアを機械的に接続する。第３のサブシステムは、カテーテル内の光ファイバと光ファイバ光学式回転ジョイントとの間の光接続をする。第４のサブシステムは、イメージングコアにおける音響イメージング用のトランスデューサベースのセンサーの１つ又は複数の信号線と電気式回転ジョイントとの間の電気接続をする。
【0085】
これらの機能をより詳細に検討するために、コネクタの実施形態が、図９に示されている。明確にするために、この図では、イメージングコア・コネクタ４０２が、外側シェル４０１から完全に引き抜かれた状態で示されている。実際のコネクタの係合中に、イメージングコア・コネクタ４０２は、外側シェル４０１の内部に完全に入れ子にされる。コネクタに係合するために、操作者は、カテーテルの滅菌外側シェル４０１を把持し、その外側シェルを非滅菌状態のＰＩＵのポート３０３（図８Ａ）内に機械的に連結する。ＰＩＵは、このポートへのアクセスを可能にする開口部を含む滅菌バッグで覆われている、又は操作者は、非滅菌状態のＰＩＵに触れないように注意しなければならないことのいずれであってもよい。この機械的な連結がＰＩＵによって検出されると、プローブの光及び電気コネクタとＰＩＵの相手方コネクタとが自動的に係合される。この自動係合によって、操作者が、滅菌部品と非滅菌部品との間の多くの相互接続を行うような必要性が排除される。具体的には、ＰＩＵキャリッジによって、内側（イメージングコア）コネクタにスピンするＰＩＵコネクタを近づけさせて、内側（イメージングコア）カテーテルコネクタを機械的に位置付けし且つ回転可能に係合する。
【0086】
一旦カテーテルコネクタが回転可能に係合されると、ＰＩＵコネクタは、順次光コネクタ及び電気コネクタに係合するようにさらに前進され、最終的に内側カテーテルコネクタをＰＩＵに機械的にロックする。ＰＩＵからカテーテルを切断することは、同様の方法で行われる。切断時には、無菌操作者は、静止した滅菌外側コネクタにのみ触れるだけでよい。一実施形態では、別の引戻し又はステント除去又はステント留置等の手順の後には、滅菌状態を維持することが望ましい。
【0087】
信頼性の高い電気接続及び光接続を容易にするために、これらの相互接続は、スワイプ、スライド又はばね負荷作用を有しており、電気カプラ及び光カプラを整列させ、固体接触させる。使い捨て撮像プローブと係合するＰＩＵの光コネクタ及び電気コネクタは、光コネクタ又は電気コネクタの一方又は両方に連続的な付勢力を与えるように構成されており、それによって、プローブ内の対応する光コネクタ及び電気コネクタを受容させ、且つこれらのコネクタとの接続を維持できる。一実施形態では、ＰＩＵは、ダブルエンド方式の犠牲相互接続部で設計される。これによって、ＰＩＵ全体を交換することなく、摩耗又は損傷した電気コネクタ及び／又は光コネクタを容易に取り換えることが可能になる。
【0088】
図１０Ａに示されるように、別の回転ジョイント５５０が、本発明の実施形態に従って図示される。示された実施形態は、１つの回転端部５０１ａ、１つの固定端部５０１ｂ、前負荷された１組のボールベアリング５１０、及び回転ジョイントのハウジング５１３を有している。１つの回転端部５０１ａは、トランスの回転部分と整列され、固定端部５０１ｂは、トランスアセンブリの固定部分と整列される。
【0089】
図１０Ａの回転ジョイントの更なる詳細が、図１０Ｂの断面図に示されている。回転端部は、回転軸線の周りに全ての回転部品を機械的に向き合せするようなロータ５０５を含む。ロータ５０５によって規定される環状のポケット又はキャビティ内で、回転トランスセクション又は部品が固定される。回転トランス部分又は部品は、複数の導電性巻線を含む。巻線は、フェライトコア５０９ｂ内に埋め込まれた複数の同心ワイヤコイル５１１ｂとしてそのフェライトコア５０９ｂに配置することができる。巻線は、光ファイバ５０６ｂ及び光学部品５１５に対して環状に配置される。光学部品５１５は、図の左側からＰＩＵに入力される回転光ファイバセグメント（図示せず）を、図の右側からＰＩＵに入力される固定ファイバセグメント（図示せず）に整列させるように構成された光ファイバカプラを含むことができる。エアギャップが、２つのファイバのそれぞれの端面との間に配置されており、光画像データと入射光とが、このギャップを横断する。
【0090】
回転光ファイバ５０６ｂ及び光学部品５１５は、ロータ５０５の中心軸線に沿って配置されたボア又はチャネル内に同心に固定される。回転チャネル５１４ｂはまた、ロータ５０５内に形成される又はこのロータ５０５によって規定され、それによって、送電線５０７ｂが、ロータ５０５から抜け出て、ケーブル５０２ｂに含めることが可能になる。ケーブル５０２ｂは、光ファイバ５０６ｂ及び電気信号の伝送路５０７ｂ用のジャケットを提供する。ケーブル５０２ｂは、その内部に配置された部品のひずみ緩和を提供する。ケーブル５０２ｂは、電気信号の伝送路５０７ｂ及び光ファイバ５０６ｂを介して信号を送受信するように使用される１つ又は複数の回転コネクタ５０１ｂに接続される。
【0091】
さらに図１０Ｂを参照すると、固定端部は、全ての固定部品を同じ軸線の周りに機械的に向き合せするステータ５０４を含む。ステータ５０４に対して回転するように構成されたロータ５０５が示されている。固定トランスセクション又は部品は、ジョイント５５０の回転軸線に対して環状に配置され、且つ同心である。固定トランス部品は、ステータ５０４によって規定された環状のポケット又はキャビティ内に配置される。固定トランス部品は、フェライトコア５０９ａと、このフェライトコア５０９ａに埋め込まれた同心ワイヤコイル５１１ａとを含む。
【0092】
固定光ファイバ５０６ａは、ステータ５０４の中心軸線に沿って配置されたボア又はチャネルに同心に固定される。電気信号の伝送路の固定チャネル５１４ａが、ステータ５０４によって規定される。チャネル５１４ａは、送電線５０７ａがステータ５０４から抜け出て、ケーブル５０２ａに含まれるように構成される。ケーブル５０２ａは、保護ジャケットを提供し、且つ光ファイバ５０６ａ及び電気信号の伝送路５０７ａのひずみ緩和を提供する。ケーブル５０２ａは、１つ又は複数の固定コネクタ５０１ａに接続される。このように、コネクタ５０１ａを使用して、信号を、電気信号の伝送路５０７ａ及び光ファイバ５０６ａを介して送受信することが可能になる。
【0093】
回転端部及び固定端部は、１組のコアベアリング５１０を介して機械的に相互接続される。ロータ５０５及びステータ５０４との相互接続部に位置決めされた１組のコアベアリング５１０によって、ステータ５０４に対するロータ５０５の同心性を維持しながら、回転端部部品の回転を可能にする。固定端部は、回転ジョイントのハウジング５１３内に位置決めされており、回転ジョイントのハウジング５１３に対するステータ５０４の同心性を確保にするように圧縮嵌合内又は接着される。回転ジョイントのハウジング５１３及びロータ５０５は、自由回転を可能にするように、ロータ５０５と回転ジョイントのハウジング５１３との間にギャップを提供するように設計される。
【0094】
トランスの同心ワイヤコイル５１１ａ，５１１ｂは、インピーダンス又は電圧出力を調整するために、同数の巻回又は所定の巻回比を有することができる。これらのコイルの一方又は両方は、信号線のコモンモードへのアクセスを可能にする中央タップも有することができる。回転トランス部品及び固定トランス部品は、小さなギャップ５１６によって分離されている。１組のコアベアリング５１０に近接するギャップ５１６は、１組のコアベアリングの構成要素の運動によって形成されたＥＭＩの影響を受け易い。１組のベアリング５１０からのＥＭＩが大きい場合に、ギャップ５１６は、このギャップ５１６がステータ５０４によって覆われるようにステータ５０４の本体を拡張することによって遮蔽することができる。従って、一実施形態では、ここでギャップ５１６の前で終了するステータの幅は、コイル５０９ｂに向かってギャップに及ぶ（広がる）。従って、ステータがギャップの前で終了する円筒壁を有する場合に、その厚さは、ステータの一方の端面が、ギャップを越えて延びるように拡張することができる。ステータ５０４の本体に使用される材料が、良好なＥＭＩシールド特性を有していない場合に、その拡張部（延長部）をシールド材料でメッキすることができる。ステータの延長部は、回転端部の自由な運動を可能にするように、ステータ５０４とロータ５０５との間にギャップを残すように構成される。
【0095】
図１１Ａに示されるように、別の回転ジョイント６００が、本発明の実施形態に従って図示される。この実施形態では、回転複合ジョイントは、１つの回転端部、１つの固定端部、前負荷された１組のボールベアリング６１８，６１９、及び回転ジョイントのハウジングを有する。図１１Ａの回転ジョイント６０１の更なる詳細が、図１１Ｂの断面図に示されている。回転端部は、全ての回転部品を回転軸線の周りに機械的に向き合せさせるようなロータ６０２を含む。ロータ６０２によって規定された環状のポケット又はキャビティ内において、回転トランス部品が固定される。回転トランス部品は、フェライトコア６０５と、このフェライトコア６０５に埋め込まれた同心ワイヤコイル６０６とを含む。回転トランス部品は、光ファイバ６０３及び光学部品６０４に対して環状に配置される。
【0096】
回転光ファイバ６０３及び光学部品６０４は、ロータ６０２の中心軸線に沿って配置されたボア又はチャネルに同心に固定される。回転コネクタの延長部６０６が、ロータに固定され、ロータ６０２の突起部の上方で圧縮嵌合される。これによって、ロータ及びステータに関して回転軸線に対する延長部６０６の同心性を維持する。
【0097】
回転光ファイバコネクタ６０８が、回転コネクタの延長部６０６に取り付けられる。回転可能な電気コネクタ６０９を収容するコネクタハブ６０７が、回転コネクタの延長部６０４上に取り付けられ且つ回転光ファイバコネクタ６０８の周りに取り付けることができる。コネクタハブ６０７は、これら回転部品との機械的なバランスを取る。コネクタハブ６０７は、図３Ｂのコネクタ１４５に相当する。回転可能なチャネル６２２が、回転コネクタの延長部６０６及びコネクタハブ６０７に形成される。回転可能なチャネル６２２は、電気信号の伝送路６１０が、１組の支持ベアリング６１９又は機械的な駆動部品６２０による干渉を受けることなく、回転可能な電気コネクタ６０９に進むことができるように配置され且つ構成される。
【0098】
固定端部は、全ての固定部品を同じ軸線の周りに機械的に向き合させるようなステータ６１１を含む。固定トランス部品は、ステータ６１１によって規定される又はこのステータ６１１内に形成される環状のポケット又はキャビティに固定される。この固定トランス部品は、回転軸線に対して環状に配置され、且つ同心に配置される。固定トランス部品は、フェライトコア６１３と、このフェライトコア６１３に埋め込まれた同心ワイヤコイル６１４とを含む。固定光ファイバ６１２は、ステータ６１１の中心軸線に沿ったボア又はチャネルに同心に固定される。
【0099】
電気信号の伝送路６１５用の固定チャネルが、ステータ６１１内に形成される又はステータ６１１によって規定され、その伝送路６１５が、ステータ６１１を抜け出て、ケーブル６１６に含めることが可能になる。ケーブル６１６は、ジャケットを提供し、且つ光ファイバ６１２及び電気信号の伝送路６１５のひずみ緩和を提供する。ケーブル６１６に沿って、１つ又は複数の固定コネクタ６１７への接続が行われる。この接続によって、信号を、電気信号の伝送路６１５及び光ファイバ６１２を介して送受信することが可能になる。
【0100】
回転端部及び固定端部が、２組の前負荷されたボールベアリング、１組のコアベアリング６１８、及び１組の支持ベアリング６１９によって機械的に相互接続される。ロータ６０２及びステータ６１１の相互接続部に位置決めされた１組のコアベアリング６１８によって、ステータ６１１に対するロータ６０２の同心性を維持しながら、回転端部部品の回転を可能にする。回転コネクタの延長部６０６及び回転ジョイントのハウジング６０１の相互接続部に位置決めされた１組の支持ベアリング６１９によって、回転ジョイントのハウジング６０１、従って固定端部に対する回転端部の同心性を維持しながら、回転端部の負荷のサポートが提供される。
【0101】
固定端部は、回転ジョイントのハウジング６０１内に位置決めされており、且つ回転ジョイントのハウジング６０１に対するステータ６１１の同心性を確保するように緊密な嵌合で固定される。回転ジョイントのハウジング６０１及びロータ６０２は、自由な回転を可能にするように、ロータ６０２と回転ジョイントのハウジング６０１との間にギャップを提供するように設計される。回転ジョイントのハウジング６０１及び回転コネクタの延長部６０６は、１組の支持ベアリング６１９が堅く嵌合されるようなギャップを残すように設計される。回転ジョイントのハウジング６０１は、露出した回転可能な電気コネクタ６０９及び回転光ファイバコネクタ６０８を残すように設計される。回転ジョイントのハウジング６０１は、ギア等の係合部品又は駆動部品６２０も含む。様々なタイプのこのような駆動部品又は係合部品６２０は、他の実施形態でも使用することができる。
【0102】
トランスの同心ワイヤコイル６０６，６１４は、インピーダンス又は電圧出力を調整するために、同数の巻回又は所定の巻回比を有することができる。これらのコイルの一方又は両方は、信号線のコモンモードへのアクセスを可能にする中央タップも有することができる。回転トランスセクション又は部品と固定トランスセクション又は部品とが、小さなエアギャップ６２１によって分離される。１組のコアベアリング６１８及び１組の支持ベアリング６１９に近接するギャップ６２１は、１組のコアベアリングの部品の運動によって形成された電磁妨害ＥＭＩの影響を受け易い。
【0103】
１組のベアリング６１８，６１９によるＥＭＩが大きい場合には、ギャップは、このギャップ６２１が、ステータ６１１で覆われるようにステータ６１１の本体を拡張（延長）することによって遮蔽することができる。あるいはまた、ステータの本体に使用される材料が適切なＥＭＩシールド特性を有していない場合に、この延長部をシールド材料でめっきすることができる。延長部は、回転端部の自由な運動を可能にするように、ステータ６１１とロータ６０２との間にギャップを残すように設計される。
【0104】
インターフェイス装置の様々な構成要素が、図１２Ａの断面斜視図に示されている。具体的には、ステータ７０１は、ロータ７０５に対して示されている。ステータ７０１は、ロータ７０５の１つ又は複数の部分が配置されるキャビティを規定するように構成される。ステータのボアは、１組のベアリングの固定レース７３９と１組のベアリングの回転レース７４０とを含むような１組のベアリングを受容するようにサイズ決めされる。参照が、１組のベアリングに対して行われるが、一実施形態では、ステータ７０１に対するロータ７０５の移動を容易にするのに適した１つのベアリング又は他の荷重支持要素を使用することができる。
【0105】
１組のベアリングのボール７４１は、示されるように、１組のベアリングのレース７３９，７４０のレース内に配置される。また、固定光ファイバ７２６は、ステータコア７０１内に配置される。ステータ７０１は、一般的に固定したままである。例えば、そのステータは、示される他の構成要素の一部に対して自由に回転できない。ステータ７０１及び固定光ファイバ等の固定部品が、回転トランス部品又はアセンブリ７２４及び固定トランス部品又はアセンブリ７１３によって、少なくとも部分的に規定されるギャップ７２５の右側に配置される。
【0106】
ロータ７０５は、回転可能であり、引戻しの１つ又は複数の段階の間に回転するように構成される。音響波トランスデューサに使用される電気信号を超音波画像の一部として結合するために、複数の固定巻線を含む固定トランス部分は、フェライト及びワイヤコイル７１３によって示されるように実現することができる。同様に、複数の回転巻線を含む回転トランス部分は、フェライト及びワイヤコイル７２４によって示されるように実現することができる。トランスの複数の部分のいずれかは、トランスのエアギャップ７２５によって分離することができる。次に、電気システムは、干渉計のサンプルアームのセクションを規定するような光学素子を使用するような、固定部品及び回転部品の配列を含む。回転光ファイバ７２７は、光を回転光ファイバ７２７を介して固定光ファイバ７２６に送受信する。
【0107】
明細書では、本発明について、光コヒーレンス・トモグラフィに関する文脈で議論している。しかしながら、これらの実施形態は、限定を意図するものではなく、当業者は、本発明が、他の画像診断モダリティ又は一般的な光学システムでも使用できることを理解するであろう。
【0108】
光及び電磁放射という用語は、各用語が、電磁スペクトル内の全ての波長（及び周波数）の範囲及び個々の波長（及び周波数）を含むように本明細書において交換可能に使用される。同様に、装置及び機器という用語も、交換可能に使用される。部分的には、本発明の実施形態は、限定するものではないが、電磁放射やこの構成要素の光源；そのような光源を含むシステム、サブシステム、及び機器；前述したシステム等の一部として又はこれらシステム等と通信するように使用されるような、機械的な、光学的な、電気的な、及び他の適切な装置；及び前述したシステム等のそれぞれに関する方法に関連する。従って、電磁放射線源は、任意の装置、物質、システム、或いは、１つ又は複数の波長又は周波数の光を放射する、再放射する、送信する、放出する又は他の方法で発生する装置の組み合わせを含むことができる。
【0109】
電磁放射線源の一例は、レーザーである。レーザーは、放射線の誘導放出過程により光を生成又は増幅するような装置又はシステムである。レーザー設計のタイプ及び変形形態を列挙し、話を展開し続けるにはあまりに広範となるが、本発明の実施形態で使用するのに適したレーザーのいくつかの非限定的な例には、波長可変レーザー（時には掃引光源レーザーと呼称される）、スーパールミネッセントダイオード、レーザーダイオード、半導体レーザー、モードロックレーザー、気体レーザー、ファイバレーザー、固体レーザー、導波路レーザー、レーザー増幅器（時には光増幅器と呼称される）、レーザー発振器、増幅自然放出レーザー（時にはミラーレスレーザー又は超放射レーザーと呼称される）を含むことができる。
【0110】
本発明の態様、実施形態、特徴、及び実施例は、全ての点で例示とみなすべきであり、本発明を限定することを意図するものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。他の実施形態、変形形態、及び用途は、特許請求の範囲に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者には明らかになるであろう。
【0111】
本出願の見出し及び項目の使用は、本発明を限定するものではない。各項目は、本発明の任意の態様、実施形態、又は機能に適用することができる。
【0112】
本出願全体を通して、構成が特定の構成要素を有する、含む、又は備えるものとして記載される、又はプロセスが特定の処理ステップを含む、有する、又は備えると記載される場合に、本教示の構成が、列挙された構成要素から本質的に構成される、又は列挙された構成要素からなること、或いは本教示のプロセスが、列挙された処理ステップから本質的に構成され、又は列挙された構成からなることが企図される。
【0113】
本出願では、要素又は構成要素が、列挙された要素又は構成要素のリストに含まれる及び／又はこのリストから選択される場合に、要素又は構成要素が、列挙された要素又は構成要素のいずれかとすることができ、そして列挙された要素又は構成要素の２つ以上から構成されるグループから選択できることを理解すべきである。さらに、本明細書で説明する構成要素、装置、又は方法の要素及び／又は機能は、本明細書に明示的又は黙示的に記載されているかよらず、本教示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な方法で組み合わせることができることを理解すべきである。
【0114】
「含む、有する(include, includes, including)」、「有する、含む(have, has, having)」の用語の使用は、特に他に記載のない限り、一般的にオープンエンド及び非限定的なものとして理解すべきである。
【0115】
本明細書での単数形の使用は、特に他に記載のない限り、複数を含む（逆の場合も同じ）。また、文脈が他に明確に指示しない限り、単数形「１つの、その(a, an, the)」は、複数形を含む。加えて、「約」という用語が定量値の前に使用される場合に、本教示は、特に他に記載のない限り、特定の定量値自体も含む。
【0116】
特定の動作を行うためのステップの順序又は順番は、本教示が使用可能である限り、無関係であることを理解すべきである。さらに、２つ以上のステップ又は動作を、同時に行ってもよい。
【0117】
本発明の図面及び説明は、明確化のために他の要素を排除した状態で、本発明の明確な理解のために関連するような要素を示すように簡略化されることを理解すべきである。しかしながら、当業者は、これら及び他の要素が望ましいことを認識するであろう。しかし、このような要素は、当技術分野で知られており、これらの要素は、本発明のより良い理解を容易にしないので、このような要素の議論について、本明細書では提供しない。なお、図面は、例示目的のために提示されており、構造図として提示されていないことを理解すべきである。省略した詳細及び変形形態又は代替実施形態は、当業者の知識の範囲内にある。
【0118】
本明細書に提示された実施例は、本発明の可能な及び特定の実装形態を例示することを意図している。なお、実施例は、当業者にとって、本発明の説明の目的のために主に意図していることを理解されたい。本発明の精神から逸脱することなく、本明細書で説明するこれらの図又は動作に変更があってもよい。
【0119】
また、本発明の特定の実施形態について、本発明を限定する目的ではなく、本発明を説明する目的のために本明細書で説明してきたが、当業者には、要素、ステップ、構造、及び／又は部品の詳細、材料及びの配置の多くの変形形態は、特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱することなく、本発明の原理及び範囲内で行うことができることが理解されよう。