特許 6302044 前方スキャン型光学プローブ

(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】6302044

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】前方スキャン型光学プローブ

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20180319BHJP

   A61B 1/07 20060101ALI20180319BHJP

   A61B 1/055 20060101ALI20180319BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20180319BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20180319BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20180319BHJP

   A61B 3/10 20060101ALI20180319BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 523

   A61B1/07 730

   A61B1/055

   G02B6/32

   G02B26/10 105Z

   G02B23/26 B

   A61B3/10 R

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-505626(P2016-505626)

(86)(22)【出願日】2014年4月28日

(65)【公表番号】特表2016-522007(P2016-522007A)

(43)【公表日】2016年7月28日

(86)【国際出願番号】US2014035608

(87)【国際公開番号】WO2014179191

(87)【国際公開日】20141106

【審査請求日】2015年9月29日

(31)【優先権主張番号】13/874,738

(32)【優先日】2013年5月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504389991

【氏名又は名称】ノバルティス アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】ディーン リン

(72)【発明者】

【氏名】カムビズ パルト

(72)【発明者】

【氏名】エドワール シュミットリン

(72)【発明者】

【氏名】バリー ウィートリー

【審査官】 永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６４８５４１３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００ − １／３２

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファイバー軸を有する光ファイバーであって、前記光ファイバーは光線を伝達するように構成され、前記ファイバー軸は仮想ファイバー軸まで延びる光ファイバーと、
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）周辺部及びＧＲＩＮレンズ光軸を有するＧＲＩＮレンズであって、前記光ファイバーから前記光線を受け取り、前記光線を屈折させるように構成されるＧＲＩＮレンズと、
を備える複数の光学素子と、
シリンダー軸を有するシリンダーを備える移動システムであって、前記ＧＲＩＮレンズは、オフセット方法により、前記シリンダー軸が前記ＧＲＩＮレンズ光軸と略平行であるが、前記ＧＲＩＮレンズ光軸と分離しているように前記シリンダー内に配置される、移動システムと、を備え、
前記移動システムは、オフセットされた前記ＧＲＩＮレンズを前記光ファイバーから、独立して略円形の閉経路で移動させるように前記シリンダーを回転させて、それにより、前記ＧＲＩＮレンズは前記ＧＲＩＮレンズ光軸まわりで回転しないが、代わりに、前記ＧＲＩＮレンズ光軸は、前記経路の少なくとも一つの位置で前記仮想ファイバー軸に略位置合わせされ、前記ＧＲＩＮ周辺部は、前記経路の少なくとも二つの位置で、前記仮想ファイバー軸と交差する、ように構成されるスキャンシステム。

【請求項2】

前記ＧＲＩＮレンズは、経路／時間が１０Ｈｚから１００Ｈｚの範囲の値を有するよう移動される、請求項１に記載のスキャンシステム。

【請求項3】

複数の光学素子と移動システムとを備えるスキャンシステムを使用した、スキャン方法であって、
前記複数の光学素子は、
ファイバー軸を有する光ファイバーであって、前記光ファイバーは光線を伝達するように構成され、前記ファイバー軸は前記ファイバー軸と同じ方向にある仮想のファイバー軸まで延びる、光ファイバーと、
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであって、前記ＧＲＩＮレンズはＧＲＩＮ周辺及びＧＲＩＮレンズ光軸を備え、前記ＧＲＩＮレンズは、前記光ファイバーから前記光線を受け取り、前記光線を屈折させるように構成される、ＧＲＩＮレンズと、
シリンダー軸を有するシリンダーであって、前記ＧＲＩＮレンズはオフセット手段により前記シリンダー内に配置され、それにより前記シリンダー軸が前記ＧＲＩＮレンズ光軸に略平行であるが前記ＧＲＩＮレンズ光軸と分離するようになる、シリンダーと、を備え、
前記移動システムは、コンピュータプログラムが格納された一つ以上のコンピュータ可読媒体により制御されると共に前記ＧＲＩＮレンズに接続され、前記ＧＲＩＮレンズを移動させるように構成され、
前記スキャン方法は、
前記移動システムが、前記ＧＲＩＮレンズを前記光ファイバーに関連して且つ独立して略円形の閉経路に沿って移動させ、それにより前記ＧＲＩＮレンズが前記ＧＲＩＮレンズ光軸まわりで回転しないようになる、ステップと、
前記移動システムが、前記ＧＲＩＮ周辺部の第１の位置が前記仮想ファイバー軸と交差するように、前記ＧＲＩＮレンズを移動させるステップと、
前記移動システムが、前記ＧＲＩＮレンズ光軸が前記仮想ファイバー軸と略位置合わせされるように、前記ＧＲＩＮレンズを移動させるステップと、
前記移動システムが、前記ＧＲＩＮ周辺部の第２の位置が前記仮想ファイバー軸と交差するように、前記ＧＲＩＮレンズを移動させるステップと、
を含むスキャン方法。

【請求項4】

前記ＧＲＩＮレンズは、経路／時間が１０Ｈｚから１００Ｈｚの範囲の値を有するよう移動される、請求項３に記載のスキャン方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に外科装置に関し、より詳細には、前方スキャン型光学プローブに関する。

【背景技術】

【0002】

光学撮像技術は、身体の部分、例えば目の内部などの対象の画像を生成する。このような技術の実施例は、干渉画像（例えば、光干渉断層撮影（ＯＣＴ））、分光画像（例えば、蛍光）、ラマン画像、拡散波光学画像、及び二光子画像技術を含む。特定の技術、例えば干渉画像技術は、対象を横切って光線をスキャンして、対象を撮像するためにスキャンシステムを使用する。鏡及びレンズなどの光学素子は、光線を移動させるために用いることができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

特定の実施形態において、スキャンシステムは光学素子及び移動システムを含む。光学素子は光ファイバー及び屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを含む。光ファイバーは、仮想ファイバー軸にまで延びるファイバー軸を有し、光線を伝達するように構成される。ＧＲＩＮレンズは、ＧＲＩＮ周辺部及びＧＲＩＮレンズ光軸を有し、光線を屈折させるように構成される。作動システムは、閉経路において第１の光学素子を第２の光学素子に対して移動させ、それにより、ＧＲＩＮレンズ光軸が経路の少なくとも一つの位置で仮想ファイバー軸と略位置合わせされ、ＧＲＩＮ周辺部が経路の少なくとも２つの位置で仮想ファイバー軸と交差するようになる。

【0004】

本開示の例示的実施形態は、次に添付図を参照してより詳細に例証として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】特定の実施形態に従ってスキャンするスキャンシステムを備えたプローブの実施例を示す。

【図2A】特定の実施形態に従ってスキャンするスキャンシステムの実施例を示す。

【図2B】特定の実施形態に従ってスキャンするスキャンシステムの実施例を示す。

【図2C】特定の実施形態に従ってスキャンするスキャンシステムの実施例を示す。

【図3A】特定の実施形態に従ってスキャンする移動システムの実施例を示す。

【図3B】特定の実施形態に従ってスキャンする移動システムの実施例を示す。

【図3C】特定の実施形態に従ってスキャンする移動システムの実施例を示す。

【図3D】特定の実施形態に従ってスキャンする移動システムの実施例を示す。

【図4】スキャンシステムが特定の実施形態に従って実行できるスキャン方法の実施例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

次に、説明及び図面を参照して、開示の装置、システム、及び方法についての例示の実施形態を詳細に示す。説明及び図面は、完全であるか、または図面に示されて、説明に開示される特定の実施形態に請求項を制限するかまたは限定することを目的としない。図面が可能な実施形態を表すが、図面は必ずしも一定の比率であるというわけではなく、特定の特徴は、実施形態をよりよく例示するために誇張され、取り除かれ、または部分的に断面に切られることがありえる。

【0007】

図１は、特定の実施形態に従ってスキャンするスキャンシステム２８を備えたプローブ１０の実施例を示す。図示の実施形態では、プローブ１０は、示すように連結した光源２０及びハウジング２６を含む。スキャンシステム２８はハウジング２６内に配置される。スキャンシステム２８は、一つ以上の光学素子２９（光ファイバー２２を含む）及び移動システム３０を含む。動作の実施例において、光源２０は、光ファイバー２２により他の光学素子２９に伝達される光線３４を供給する。移動システム３０は、スキャン光線３４を出力するために、光学素子２９の一つ以上を移動する。

【0008】

光源２０は光を発生するレーザーであってよい。レーザーの実施例は、ガスレーザー、色素レーザー、金属蒸気レーザー、固体レーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザー、及びスーパーコンティニューム・レーザーを含む。光は、任意の適切なスペクトル領域、例えば、７５０ナノメートル（ｎｍ）〜９５０ｎｍであってよい。

【0009】

ハウジング２６（例えば、カニューレ）は、任意の適切な形状及びサイズを有してよい。ハウジングは、１〜２インチの範囲の長さなどの、任意の適切な長さ及び直径を有する管（または円筒）形状、０．０５〜０．０２インチの範囲の外径（ＯＤ）、及び０．０４〜０．０１の範囲（しかしもちろん、より大きくか、より小さくありえる）の内径（ＩＤ）を有してよい。カニューレの場合は、サイズは、カニューレのゲージ（ｇａ）に依存することがある。例えば、２０ｇａカニューレは、約０．０３６５インチのＯＤ及び０．０３１インチのＩＤであり、２３ｇａカニューレは、約０．０２５５インチのＯＤ及び０．０２１インチのＩＤであり、２５ｇａカニューレは、約０．０２０５インチのＯＤ及び０．０１５６インチのＩＤであってよい。本開示は、さらにより小さい（より大きなゲージ）カニューレを考察する。

【0010】

スキャンシステム２８は光線３４を受け取り、光線３４をスキャンして、スキャン光線３４を出力する。スキャンシステム２８は、一つ以上の光学素子２９及び移動システム３０を含む。光学素子２９は、光を反射する、屈折させる、及び／または回析することができる任意の適切な光学素子であってよい。光学素子の実施例は、光ファイバー（例えば、光ファイバー２２）、レンズ（例えば、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ）、プリズム、鏡、または光を反射する、屈折させる、及び／または回析することができる他の素子を含む。光学素子２９は光軸を有する。例えば、光ファイバー２２はファイバー軸を有する。光学素子２９の間の相対的移動の説明の助けとするために、光学素子２９の光軸は、仮想軸として素子の物理的境界を過ぎて延びると考えることができる。例えば、ファイバー軸は仮想ファイバー軸まで延びると述べることができる。特定の実施形態では、光学素子２９の光軸は特定の特徴を有してよい。例えば、ＧＲＩＮレンズの光軸を通過する光線は、０度の屈折で出力されてよい。

【0011】

光ファイバーは、通常、レーザー源２０からの光を伝達する導波管として作動する透明なファイバーである。光ファイバー２２は、ファイバーコアに対して一般的に低い屈折率を有するクラッド材料によって囲まれる光学的に透過するファイバーコアを含んでよい。光ファイバー２２は、任意の適切な材料、例えば、ガラス及び／またはプラスチックから形成されてよい。光ファイバー２２は、特定のアプリケーションの要件に応じて付加的な層を含んでよい。光ファイバー２２は、概してファイバーコアの光軸であるファイバー軸を有する。

【0012】

移動システム３０は、光学素子２９を任意の適切な方法で移動させることができる。例えば、光学素子は、並進するか、軸のまわりに回転するか、または軸のまわりを周回することができる。並進移動は一般に線形運動である。対象の回転移動は対象の軸のまわりの移動である。対象の周回移動は対象の外部の軸のまわりの移動である。移動システム３０は、経路の出発点が終了位置と実質的に一致する閉経路において光学素子を移動させることができる。

【0013】

移動システム３０は、任意の適切な移動機構を使用して光学素子２９を移動させることができる。例えば、光学素子２９を移動させるために電気モーター（例えば、圧電モーター）を用いることができる。別の実施例として、静電プレートは、金属化された材料で処理された光学素子２９を移動させるために用いることができる。さらに別の実施例として、光学素子２９は、空気圧装置及び／または一つ以上のばねで移動できる。特定の実施形態では、移動システム３０は、コンピュータプログラムによってコード化される一以上のコンピュータ可読媒体によって制御できる。

【0014】

図２Ａ〜２Ｃ及び図３Ａ〜３Ｄは、特定の実施形態に従って図４に示されるスキャン方法の実施例を実施できるスキャンシステム２８及び移動システム３０の実施例を示す。図示の実施例では、スキャンシステム２８は光学素子２９及び移動システム３０を含む。光学素子２９は光ファイバー４０及びＧＲＩＮレンズ４２を含む。光ファイバー４０は光線３４をＧＲＩＮレンズ４２に伝達する。光ファイバー４０は、仮想ファイバー軸４６まで延びるファイバー軸４４を有する。ＧＲＩＮレンズ４２は、ＧＲＩＮレンズ光軸４８及びＧＲＩＮ周辺部５０を有する。

【0015】

移動システム３０は、光学素子２９のうちの少なくとも一つに連結して、対象を二次元パターンでスキャンする光線を得るために、閉経路５２において第２の光学素子２９に対して第１の光学素子２９を移動させる。移動システム３０は、光ファイバー４０及び／またはＧＲＩＮレンズ４２を移動させることができる。例えば、移動システム３０は、光ファイバー４０に対してＧＲＩＮレンズ４２を動かし、そして／またはＧＲＩＮレンズ４２に対して光ファイバー４０を移動させることができる。

【0016】

図３Ａ〜３Ｄの実施例において、移動システム３０は、シリンダー軸３５を中心として回転するシリンダー３３を含む。シリンダー軸３５がＧＲＩＮレンズ光軸４８と略平行であるが、ＧＲＩＮレンズ光軸４８と分離しているように、ＧＲＩＮレンズ４２はシリンダー３３内に配置される。シリンダー３３は任意の適切なサイズを有することができる。例えば、シリンダー３３は、ＧＲＩＮレンズ４２とほぼ同じ長さであり、そして、例えば、ＧＲＩＮレンズ４２の半径３９のほぼ２倍より大きい半径３７を有することができる。特定の実施形態では、ＧＲＩＮレンズ４２はシリンダー３３の内面に連結する。

【0017】

閉経路５２は、任意の適切な形状、例えば、円または楕円を有してよい。加えて、ＧＲＩＮレンズ４２は、任意の適切な速度で閉経路５２に沿って移動できる。特定の実施例において、ＧＲＩＮレンズ４２は一定速度で移動することができ、それは単位時間当たりの経路の数、すなわち、経路／時間として表すことができる。経路／時間は、任意の適切な値、例えば、１０ヘルツ（Ｈｚ）〜１００Ｈｚの範囲の値を有してよい。

【0018】

特定のスキャン方法によれば、ＧＲＩＮレンズ光軸４８は、経路の少なくとも一つの位置で仮想ファイバー軸４６と略位置合わせされ（例えば、一致し）、ＧＲＩＮ周辺部５０は、経路５２の少なくとも２つの位置で仮想ファイバー軸４６と交差する。例えば、特定のスキャン方法で、ＧＲＩＮレンズ４２の移動が閉経路５２に沿って光ファイバー４０に対して開始すると、方法は始まる。ステップ１１０（図２Ａ，図３Ａ，図４に示す）で、ＧＲＩＮレンズ４２は、ＧＲＩＮ周辺部５０の第１の位置が仮想ファイバー軸４６と交差する上部スキャン範囲にある。この位置で、光線３４は、ＧＲＩＮレンズ周辺部５０の近くで、またはそこで、ＧＲＩＮレンズ光軸４８から隔離した位置でＧＲＩＮレンズ４２に達する。中心を外れた接触は、角度５４でＧＲＩＮレンズ４２の遠位面を出る光線３４を生ずる。一般に、角度５４は、光線３４がＧＲＩＮレンズ光軸４８に接近するに伴いゼロに減少して、光線３４がＧＲＩＮ周辺部５０に接近するに伴い増大する。

【0019】

ステップ１１２（図２Ｂ，図３Ｂ，図４に示す）で、ＧＲＩＮレンズ４２は、ＧＲＩＮレンズ光軸４８が仮想ファイバー軸４６に合わせられる中間スキャン範囲にある。光線３４はＧＲＩＮレンズ光軸４８に沿って進む。ステップ１１４（図２Ｃ，図３Ｃ，図４に示す）で、ＧＲＩＮレンズ４２は、ＧＲＩＮ周辺部５０の第２の位置が仮想ファイバー軸４６と交差する上部スキャン範囲にある。この位置で、光線３４は、ＧＲＩＮレンズ周辺部５０の近くで、またはそこで、ＧＲＩＮレンズ光軸４８から隔離してＧＲＩＮレンズ４２に達する。中心を外れた接触は、角度５４でＧＲＩＮレンズ４２の遠位面を出る光線３４を生ずる。ステップ１１４の角度５４は、ステップ１１０の角度５４の反対側にある。図３Ｄは、光線３４がＧＲＩＮレンズ４２を通過しない閉経路５２の一部を例示する。

【0020】

この上記の実施例において、ＧＲＩＮレンズ４２は光ファイバー４０に対して移動する。他の実施例において、光ファイバー４０はＧＲＩＮレンズ４２に対して移動できるか、またはＧＲＩＮレンズ４２及び光ファイバー４０の両方とも移動できる。

【0021】

本願明細書に開示されるシステム及び装置の構成要素（例えば、スキャンシステム２８及び／または移動システム３０）は、インタフェース、論理、メモリ、及び／または他の適切な要素を含んでよく、そのいずれもハードウェア及び／またはソフトウェアを含んでよい。インタフェースは、入力を受け取り、出力を送り、入力及び／または出力を処理し、及び／または他の適切な動作を実行することができる。論理は、構成要素の動作を実行する、例えば、入力から出力を生成する命令を実行することができる。論理はメモリにコード化されてよく、コンピュータにより実行されるときに、動作を実行できる。論理は、プロセッサ、例えば、一つ以上のコンピュータ、一つ以上のマイクロプロセッサ、一以上のアプリケーション、及び／または他の論理であってよい。メモリは、情報を格納することができ、一以上の有形のコンピュータ可読、及び／またはコンピュータ実行可能な記憶媒体から形成されてよい。メモリの実施例は、コンピュータ・メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ、ＲＡＭ）または読出し専用メモリ、ＲＯＭ、大容量記憶媒体（例えば、ハードディスク）、着脱可能な記憶媒体（例えば、コンパクト・ディスク、ＣＤ）またはディジタルビデオディスク、ＤＶＤ、データベース及び／またはネットワーク記憶装置（例えば、サーバー）、ならびに／あるいは他のコンピュータ可読媒体を含む。

【0022】

特定の実施形態において、実施形態の動作（例えば、光線３４のスキャンの制御）は、コンピュータプログラム、ソフトウェア、コンピュータ実行可能な命令、及び／またはコンピュータにより実行されてよい命令によってコード化される一つ以上のコンピュータ可読媒体によって実行できる。特定の実施形態において、コンピュータプログラムを格納し、それにより実施され、及び／またはそれによりコード化される、ならびに／あるいは格納及び／またはコード化されたコンピュータプログラムを有する一以上のコンピュータ可読媒体によって動作を実行できる。

【0023】

本開示が特定の実施形態に関して説明したが、実施形態の変形例（例えば、変更、置換、追加、省略、及び／または他の変形例）は当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲を逸脱することなく実施形態の変形例を想到することができる。例えば、本願明細書に開示のシステム及び装置の変形例を想到することができる。システム及び装置の構成要素は一体化されるかまたは分離されてよく、システム及び装置の動作は、より多いかより少ない数の構成要素、または他の構成要素によって実行できる。別の実施例として、本願明細書に開示される方法の変形例を想到することができる。本方法は、より多いかより少ないステップ、または他のステップを含んでよく、ステップは任意の適切な順序で実行できる。

【0024】

他の変形例は、本発明の範囲を逸脱することなく想到可能である。例えば、説明は特定の実用的な用途の実施形態を例示するが、他のアプリケーションは当業者にとって明らかである。加えて、将来の開発が本願明細書に記載した技術で行われ、開示のシステム、装置、及び方法が、このような将来の開発で利用される。

【0025】

本発明の範囲は、説明により決定されてはならない。特許法に基づき、説明は、例示的実施形態を用いて本発明の原理及び動作態様を説明して、例示する。説明によって、他の当業者は、さまざまな実施形態の、さまざまな変形例で、システム、装置、及び方法を利用できるが、本発明の範囲を決定するために説明を用いてはならない。

【0026】

本発明の範囲は、請求項及び請求項が名称を与えられる均等物の完全な範囲によって決定しなければならない。別段の明確な表示が本願明細書でなされない限り、すべての請求項の用語は、当業者により理解されるように、それらの最もわかりやすい適切な構文及びそれらの通常の意味を与えられなければならない。例えば、請求項が別段の明確な制限を詳述しない限り、「ａ」、「ｔｈｅ」等のような単数形の物品の使用は、示される要素の一つ以上を詳述するために表示しなければならない。別の実施例として、「各々（ｅａｃｈ）」は、セットの各部材またはセットのサブセットの各部材に関連し、セットは、ゼロ、一つ、または複数の要素を含んでよい。要するに、本発明は変形例が可能であり、本発明の範囲は、説明に関してではなく、特許請求の範囲及びそれらの均等物の完全な範囲に関して決定しなければならない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】