特許 6843899 内視鏡における光学ファイバの配置

(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】6843899

(24)【登録日】2021年2月26日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】内視鏡における光学ファイバの配置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20210308BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 732

   G02B23/26 B

   G02B23/26 C

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-10751(P2019-10751)

(22)【出願日】2019年1月25日

(65)【公開番号】特開2019-171021(P2019-171021A)

(43)【公開日】2019年10月10日

【審査請求日】2019年5月24日

(31)【優先権主張番号】62/621,945

(32)【優先日】2018年1月25日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】596130705

【氏名又は名称】キヤノン ユーエスエイ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＮＯＮ Ｕ．Ｓ．Ａ．，ＩＮＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】竹内 誠二

(72)【発明者】

【氏名】井久田 光弘

(72)【発明者】

【氏名】マッハ ティ アンダーソン

【審査官】 冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１１８４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０２７１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６９７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／１３９６５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１７−５０５６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００ − １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４ − ２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

近位端から遠位端に延在し、試料を観察するように構成されている、内視鏡プローブであって、
内部シースに覆われ、前記内部シースの軸に沿って近位端から遠位端に延在する第１の導波路と、
少なくとも遠位端を有する複数の第２の導波路であって、前記第１の導波路の前記遠位端を包囲するために、前記内部シースの周囲に第１のリングパターンで配置される、複数の第２の導波路と
を備え、
前記内部シースの遠位端で、前記第２の導波路の各々の軸は、予め決定された角度で前記第１の導波路の軸に関してチルトされており、
前記複数の第２の導波路は、光を前記試料から収集し、検出器に送るための検出ファイバとして使用されるマルチモード（ＭＭ）光学ファイバである、内視鏡プローブ。

【請求項2】

前記第２の導波路の各々の遠位先端部は、前記内部シースの前記軸に関してチルトされている、請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記複数の第２の導波路は、複数の光学ファイバであり、
前記第２の導波路のうちの１つまたは複数は、前記第２の導波路のファイバ軸に直交して研磨された遠位先端部を有する、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項4】

前記第２の導波路の各々の前記軸は、前記内部シースの前記軸に関してチルトされており、
前記第２の導波路のうちの１つまたは複数は、前記内部シースの前記軸に直交して研磨された遠位先端部を有する、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項5】

前記第２の導波路の各々に対する受光のコーンの軸は、前記予め決定された角度よりも大きい角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされている、
請求項４に記載のプローブ。

【請求項6】

前記内部シースの前記遠位端で、前記複数の第２の導波路の前記遠位端は、前記第１の導波路の前記遠位端を包囲するために、前記内部シースの周囲に前記第１のリングパターンで対称的に配置される、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項7】

複数の開口部を有し、各々の開口部が、前記複数の第２の導波路のうちの１つまたは複数を前記開口部内に据え付けるように構成される、固定機構をさらに備え、
前記固定機構は、前記複数の第２の導波路を、予め決定されたチルト構成によって、前記内部シースの前記遠位端の周囲に固定するように構成される、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項8】

複数の開口部を有し、各々の開口部が、前記複数の第２の導波路のうちの１つまたは複数を前記開口部内に緩く据え付けるように構成される、角度調整機構をさらに備え、
前記角度調整機構は、前記内部シースの前記遠位端で、前記第１の導波路の前記軸に関しての、前記第２の導波路の各々の前記軸の間のチルト角を調整するように構成される、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項9】

近位端から遠位端に延在する外部シースと、
前記内部シースおよび前記外部シースと同心円状に配置される前記角度調整機構と
をさらに備え、
前記角度調整機構は、前記内部シースまたは外部シースのいずれかの前記遠位端で取り付けられ、前記第２の導波路の前記遠位端は、前記内部シースまたは前記外部シースのいずれかの前記遠位端を包囲するように配置され、
前記調整機構は、前記外部シースおよび前記内部シースの一方を他方に関して回転させることにより、前記チルト角を調整する、
請求項８に記載のプローブ。

【請求項10】

近位端から遠位端に延在する外部シースと、
前記内部シースおよび前記外部シースと同心円状に配置される中間回転可能チューブと
をさらに備え、
前記角度調整機構は、前記中間回転可能チューブの近位端で、前記中間回転可能チューブの外部表面に沿って形成され、前記複数の第２の導波路のうちの１つまたは複数を各々の開口部内に据え付けるように構成される、複数の開口部を有する固定機構は、前記外部シースの前記遠位端で、前記外部シースの内部表面に形成され、
前記角度調整機構は、導波路が取り付けられる前記内部シースおよび前記外部シースのうちのいずれか１つに関して、前記固定機構に近位の部分で、前記中間回転可能チューブを回転させることにより、前記チルト角を調整する、
請求項８に記載のプローブ。

【請求項11】

少なくとも遠位端を有する複数の第３の導波路であって、前記第１の導波路の前記遠位端を包囲するために、前記複数の第２の導波路の周囲に第２のリングパターンで配置される、複数の第３の導波路をさらに備え、
前記内部シースの前記遠位端で、前記第３の導波路の各々の軸は、前記予め決定された角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされている、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項12】

前記内部シースの前記遠位端で、前記第２の導波路の各々の前記軸は、第１の方向で、前記予め決定された角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされており、前記第３の導波路の各々の前記軸は、前記第１の方向と交差する第２の方向で、前記予め決定された角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされている、請求項１１に記載のプローブ。

【請求項13】

前記内部シースの前記遠位端で、前記第２の導波路の各々の前記軸は、第１の方向で、前記予め決定された角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされており、前記第３の導波路の各々の前記軸は、前記第１の方向と同じ第２の方向で、前記予め決定された角度で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされている、請求項１１に記載のプローブ。

【請求項14】

前記第１の導波路は、前記ＭＭ光学ファイバに関して、前記内部シースの前記軸の周囲で回転または振動するように構成されたファイバベース照明コアであり、
前記ファイバベース照明コアは、光を光源から前記試料に送るのに用いられる、請求項１に記載のプローブ。

【請求項15】

前記プローブの前記遠位端で、前記複数のＭＭ光学ファイバにより得られる結果的な開口数（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＮＡｒ））は、ＮＡｒ＝ｓｉｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡｆ）＋Ｔ）により与えられ、
ただし、ＮＡｆは、前記ＭＭ光学ファイバの各々のファイバの開口数であり、Ｔは、前
記第１の導波路の前記軸に関しての、チルトされる各々のファイバの軸の間のチルトの前記予め決定された角度である、請求項１に記載のプローブ。

【請求項16】

後に続く条件：
０＜Ｔ≦２２度、
０．２５＜ＮＡｒ≦０．８２
のうちの１つまたは複数が満たされ、
ただし、Ｔは、前記第１の導波路の前記軸に関しての、前記第２の導波路の各々の前記軸の間のチルトの前記予め決定された角度であり、
ＮＡｒは、前記第２の導波路の各々の前記遠位端での結果的な開口数（ＮＡｒ）であり、
ＮＡｒ＝ｓｉｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡｆ）＋Ｔ）であり、
ＮＡｆは、前記第２の導波路の各々の開口数である、
請求項１に記載のプローブ。

【請求項17】

前記第２の導波路は、らせん状の様式で前記内部シースの周囲に巻き付けられる光学ファイバであり、前記内部シースの前記遠位端で、各々のファイバの軸は、前記内部シースの外部表面に実質的に接する平面でチルトされている、請求項１に記載のプローブ。

【請求項18】

前記第２の導波路は、前記内部シースの外部表面上に配置される光学ファイバであり、前記光学ファイバの遠位端は、前記内部シースの前記遠位端で、各々のファイバの軸が、内部シースの前記軸に直交する平面内の、前記内部シースの遠位縁部に実質的に接するような様式で、前記内部シースの前記軸に関してチルトされている、請求項１に記載のプローブ。

【請求項19】

少なくとも遠位端を有する複数の第３の導波路であって、前記第１の導波路の前記遠位端を包囲するために、前記内部シースの周囲に第２のリングパターンで配置され、前記第２のリングパターンが、第１のリングパターンと同心円状である、複数の第３の導波路をさらに備え、
前記内部シースの前記遠位端で、前記第２の導波路の各々の前記軸は、第１のチルト角Ｔ１で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされており、前記第３の導波路の各々の前記軸は、第２のチルト角Ｔ２で前記第１の導波路の前記軸に関してチルトされており、Ｔ２＞Ｔ１であり、
前記第３の導波路は、光を前記試料から収集し、前記検出器に送るための検出ファイバとして使用されるマルチモード（ＭＭ）光学ファイバである、請求項１に記載のプローブ。

【請求項20】

プロセッサと、
内部シースに覆われ、前記内部シースの軸に沿って近位端から遠位端に延在する第１の導波路であって、試料に光源からの光を照射するように構成されている、第１の導波路と、
少なくとも遠位端を有する複数の第２の導波路であって、前記第１の導波路の前記遠位端を同心円状に包囲するために、前記内部シースの周囲に１つまたは複数のリングパターンで配置される、複数の第２の導波路と
を備え、
前記内部シースの前記遠位端で、前記第２の導波路の各々の軸は、チルト角Ｔで前記第１の導波路の軸に関してチルトされており、０＜Ｔ≦２２度であり、
前記複数の第２の導波路は、前記試料からの光を収集し、前記収集された光を、検出器または分光計に伝送するように構成されており、
前記プロセッサは、前記分光計または検出器からのデータを処理し、画像を形成するように構成されている、内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１月２５日に出願された、米国仮出願第６２／６２１，９４５号の優先権を主張するものであり、その米国仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本開示は、一般的には内視鏡に関する。より詳細には、本開示は、内視鏡プローブにおける光学ファイバの配置を例示する。

【背景技術】

【0003】

医療用内視鏡プローブは、患者の体の内側からの画像を提供する能力を有する。１つの有用な医療用プローブは、ｍｍ未満の直径のプローブによる高精細イメージングを行うことができる小型内視鏡検査技術である、スペクトル符号化内視鏡検査（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）（「ＳＥＥ」）を用いる。ＳＥＥプローブでは、広帯域光が、光学ファイバの先端部で格子により回折させられ、試料（ｓａｍｐｌｅ）上で、異なる波長（色）の分散されたスペクトルを生み出す。試料から返される光は、分光計を使用して検出され、各々の分解可能な波長は、試料上の異なる点からの反射率に対応する。かくして、ＳＥＥプローブは、波長により、試料内の所与の点から反射させられる光を符号化する。ＳＥＥ技法の原理、および、０．５ｍｍ、すなわち５００μｍの直径を伴うＳＥＥプローブが、Ｄ．Ｙｅｌｉｎらにより、「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｎａｔｕｒｅ第４４３巻（７１１３）、７６５（２００６）という名称の出版物で説明されている。別の同様の例は、Ｇ．Ｔｅａｒｎｅｙらにより、「Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．、２７（６）：４１２頁〜４１４頁、２００２で説明されている。ＳＥＥによるイメージングは、２次元および３次元での高品質画像を生み出すことができる。

【0004】

スペクトル符号化内視鏡検査は、入射光を、波長による回折角に偏向させる、回折格子の能力を利用する。偏向させられる光が物体に当たるとき、光は物体により散乱させられる。散乱させられる光強度を各々の波長で検出することは、強度を対応する回折角から検出することと同等である。かくして、物体の１次元ライン画像が得られる。２次元画像は、ＳＥＥプローブを回転させることにより得られる。３次元画像は、ＳＥＥプローブを回転および並進（直線状に移動）させることにより得られ得る。その上、干渉計の試料アーム内に組み込まれるとき、ＳＥＥプローブは、さらに、試料（例えば、組織）からの奥行き情報を入手することができる。

【0005】

側方ビュー（ｓｉｄｅ−ｖｉｅｗｉｎｇ）、および、前方ビュー（ｆｏｒｗａｒｄ−ｖｉｅｗｉｎｇ）のＳＥＥプローブが知られている。側方ビューのＳＥＥプローブでは、格子が光を偏向させるので、入射光は普通、プローブの光学軸に関して曲げられる。この様式では、プローブの光学軸に関して一直線に進む光はない。一直線に進む光がないので、従来のスペクトル符号化内視鏡検査構成によって、前方方向でビューすることは可能でない。

【0006】

近年では、前方ビューの特性を呈するスペクトル符号化内視鏡検査プローブが開示されている。前方ビューＳＥＥプローブは、多くの応用例に対して好ましい。前方ビューＳＥＥは、特に、整形外科、耳鼻咽喉科（ＥＮＴ）、腹腔鏡検査、および小児外科などの応用例に対して有利である。前方ビューまたは正面ビュー（ｆｒｏｎｔ−ｖｉｅｗ）ＳＥＥプローブは、レンズ、スペーサ要素、プリズム、および格子を含む複数個の構成要素からなり、そのことによって、プローブ設計は、高コストに、および込み入ったものになる。そのような設計の例は、例えば、Ｃ．Ｐｉｔｒｉｓら、「Ａ ＧＲＩＳＭ−ｂａｓｅｄ ｐｒｏｂｅ ｆｏｒ ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、第１１巻、第２号、１２０〜１２４頁；２００３年１月２７日、および米国特許第８１４５０１８号で見出され得るものであり、それらの両方は、格子が２つのプリズムの間に挟まれるデュアルプリズム（ｄｕａｌ ｐｒｉｓｍ）構成（「グリズム」）を開示している。このグリズムは、スペクトル分散された光を、ファイバの光学軸を含む方向で方向設定する。グリズムは、適正なアラインメントを必要とする、複数個の構成要素（格子、プリズム）からなる。前方ビュープローブを構築するためのグリズムの必要性によって、プローブの、コスト、製作の複雑さ、およびサイズは増大する。

【0007】

米国特許出願公開第２０１７／０１０００２４号で、Ｓｈａｈｍｏｏｎらは、照明のためのリング構成での多重ファイバの使用を論考し、さらには、プリズムの使用による角度の変化を論考している。内視鏡照明のための多重ファイバの使用は、さらには、Ｔａｎａｋａらにより、米国特許第５７３０７０２号で開示されている。国際特許出願公開ＷＯ／２０１７／１３９６５７が、さらには、複数の光収集ファイバであって、それらの遠位端が照明ファイバを包囲する、複数の光収集ファイバを有する前方ビューのＳＥＥプローブを開示している。

【0008】

しかしながら、ＳＥＥ内視鏡システムに関して、分光計への光の入口は、小さい開口数（ＮＡ）に制限され、一方で、試料からの光の収集は、照明光学機器により照明される広い視界（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）に対する大きいＮＡを有することを所望される。その点について、米国特許第４，７３６，７３４号で、Ｍａｔｓｕｕｒａらは、ＮＡ、または、照明によりカバーされる視野（ｆｉｅｌｄ）を変化させるための、照明ファイバの前部での可動レンズシステムを論考している。

【0009】

よって、前方ビューＳＥＥプローブのこれらの知られている設計は、欠点を有する。第１に、前方ビュー設計は、完全な利用可能な開口の使用を可能としないことがある。より小さい開口は、達成可能な分解能の減少を意味する。第２に、これらの知られている設計は、屈折表面（例えば、スペーサまたはレンズ）を必要とする。それゆえに、スペーサまたはレンズの小型サイズ、および、特に、そのような小型光学機器のアラインメントに対する必要性を考えると、前方ビューのＳＥＥプローブを製作することは容易ではない。加えて、適正な製作が達成されるときでさえ、これらのプローブは、制限されるＮＡに起因する、励起光と検出される光との間のクロストーク、または、視界の損失など、他の難題が悩みとなることがしばしばある。

【0010】

具体的には、一方で、可能な限り多くの光を収集するために、多重ファイバアレイの検出側（遠位端）では、大きいＮＡカバレッジ（例えば、ＮＡ＝０．５）を有することが望ましい。しかしながら、分光計側（近位端）では、収集される光のみを分光計の入口スリット上に効率的に結合するために、小さいＮＡ（約０．２）を有することが望ましい。それゆえに、リングファイバアレイの知られている構成が、所定の受光（ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ）ＮＡを伴う１つのタイプのファイバとともに使用されるならば、そのＮＡは、イメージングの完全な視野を捕捉するために、０．５の、二者択一での大きいＮＡであることを必要とするが、分光計への入口での、より低い結合効率を得ることになる。０．２の低いＮＡを伴うマルチモードファイバが使用されることになるならば、ファイバのＮＡが収集ＮＡを制限することになり、このことが、イメージング側での視界を制限することになる。典型的には、ファイバの収集端上の受光ＮＡは、受光ＮＡの中のより高いＮＡが、周辺でのより低い結合効率を有し、一方で、ＮＡの中心でのファイバに対する結合効率が、大きい結合効率を有する、分布を有する。

【0011】

別の問題点は、視野の中心は、正反射に起因して、内視鏡に戻ってくる、相対的に、より高い照明および散乱を有し、一方で、検出のより高い角度では、物体からの照明および散乱は、システム内の有意な損失に加えて低いということである。収集効率の分布を、ファイバの元の受光分布から変化させて、より高い検出角での収集効率を増大し、視野の中心（より低い検出角）での収集効率を低減することが所望される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

よって、本明細書の上記で指示された欠陥のうちの少なくとも一部に対処する、および／または、それらを克服すること、ならびに、前方方向ビューを有する新しいＳＥＥプローブ、および、そのようなプローブを使用するための装置を提供することは有益である。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、内視鏡プローブは、内部シース（ｉｎｎｅｒ ｓｈｅａｔｈ）に覆われ（ｅｎｃｌｏｓｅｄ）、内部シースの軸に沿って近位端から遠位端に延在する第１の導波路と、少なくとも遠位端を有する複数の第２の導波路であって、第１の導波路の遠位端を包囲するために、内部シースの周囲に配置される、複数の第２の導波路とを含み、遠位端で、第２の導波路の各々の軸は、予め決定された角度で第１の導波路の軸に関してチルトされている（ｔｉｌｔｅｄ）。

【0014】

他の実施形態によれば、提供されるのは、近位端から遠位端に延在し、試料を観察するために管状内腔に挿入されるように構成される、スペクトル符号化内視鏡検査プローブであって、内部シースに覆われ、内部シースの軸に沿って近位端から遠位端に延在する第１の光学ファイバと、少なくとも遠位端を有する複数の第２の光学ファイバであって、第１の光学ファイバの遠位端を包囲するために、内部シースの周囲に配置される、複数の第２の光学ファイバとを備える、スペクトル符号化内視鏡検査プローブを備える装置である。この様式では、遠位端で、第２の光学ファイバの各々の軸は、予め決定された角度で第１の光学的なものの軸に関してチルトされている。

【0015】

本開示の、これらおよび他の特徴、ならびに利点は、後に続く、例示的な実施形態の詳細な説明を、添付の図面、および、提供される特許請求の範囲と連関して取り上げられるときに読むことで、当業者には明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１Ａは、本開示の実施形態による例示的なＳＥＥプローブを例解する図である。図１Ｂは、図１Ａで示される例示的なＳＥＥプローブの遠位端ビューを例解する図である。図１Ｃは、図１Ａで示される例示的なＳＥＥプローブの遠位端の遠視野での光分布の例示的な表現を例解する図である。

【図2】図２Ａ〜図２Ｅは、傾斜（ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）の様々な角度での、遠視野での光強度分布を例解する図である。

【図3】図３Ａ〜図３Ｅは、傾斜の様々な角度での、光収集効率のグラフを例解する図である。図３Ｆは、傾斜の様々な角度での、検出効率の推移を例解するグラフである。

【図4】図４Ａは、チルトの異なる角度を伴うファイバの２つの層を有する前方ビューＳＥＥプローブの実施形態を例解する図である。図４Ｂは、図４Ａで示されるＳＥＥプローブの遠視野パターンを示す図である。図４Ｃ〜図４Ｄは、遠位端から目視されるような、図４Ａで示されるＳＥＥプローブの多重ファイバの例示的な配置を示す図である。

【図5】図５は、チルトの反対の角度を伴うファイバの２つの層を有する前方ビューＳＥＥプローブの実施形態を例解する図である。

【図6】図６は、プローブの遠位端でのみチルトされる多重ファイバを有する前方ビューＳＥＥプローブの実施形態を例解する図である。

【図7】図７は、内部シースの軸に直交して研磨された複数のファイバの先端部を有する前方ビューＳＥＥプローブの実施形態を例解する図である。

【図8】図８は、製作の第１の方法を例解する図である。

【図9】図９は、製作の第２の方法を例解する図である。

【図10】図１０は、多重ファイバの傾斜の角度を内部シースに関して調整する方法を例解する図である。

【図11】図１１は、多重ファイバの傾斜の角度を内部シースに関して調整するための機構の断面ビューを例解する図である。

【図12】図１２は、例示的なイメージングシステムの概略を例解する図である。

【図13】図１３Ａ〜図１３Ｄは、ファイバ軸のチルトの方向、および、ビューの方向を説明するために使用される、内視鏡プローブの遠位端を示す概略線図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本開示のさらなる目的、特徴、および利点は、本開示の例解的な実施形態を示す、付随する図と連関して取り上げられるときに、後に続く詳細な説明から明らかになろう。

【0018】

図の全体を通して、同じ参照番号および符号は、別段で説述されない限り、例解される実施形態の、同類の特徴部、要素、構成要素、または部分を表象するために使用される。その上、主題開示が今から、図を参照して詳細に説明されることになるが、その主題開示は、例解的な例示的な実施形態とともにそのように行われる。変更および修正が、添付の特許請求の範囲により定義されるような主題開示の真の範囲および趣旨から逸脱することなく、説明される例示的な実施形態に対して為され得るということが意図される。

【0019】

本出願の開示は、低ＮＡファイバを使用し、分光計または検出器入口でのより少ない損失が存することになるように、収集ＮＡを有効に増大し、それでもなお、増大される視界を有する、内視鏡プローブの様々な実施形態を説明する。本文書の全体を通して、内視鏡の検出端での開口数ＮＡ、収集角、視野角、および視界は、互換的に使用される。このことは、内視鏡の端部で、らせん状に捩られる配置でファイバのアレイを整列させることにより行われる。

【0020】

長々しく不必要な情報を回避するために、ＳＥＥシステムの詳細な構成は、ここでは省略されるが、簡単な説明が、内視鏡プローブの例示的な応用例として提供されることになる。当業者には知られているが、ＳＥＥ内視鏡システムは、一般的には、光源と、ロータリ接合部と、分散素子を有する遠位光学機器を伴ってロータリ接合部に接続される照明ファイバと、照明ファイバの周囲に配置される検出ファイバと、分光計／検出器と、プロセッサとを含む。

【0021】

前方ビューのＳＥＥプローブの構造
図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃは、本開示の例示的な実施形態による例示的なＳＥＥプローブ１００の構造および遠視野光分布を示す。図１Ａは、例示的な内視鏡プローブ１００の略された斜視図を示す。図１Ｂは、遠位端から目視される、プローブ１００の断面ビューを示す。図１Ｃは、プローブ１００の遠位端から作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）Ｗｄで形成される照明および収集光の遠視野空間的分布を示す。図１Ａで示されるように、プローブ１００は、光学軸（Ｏｘ）に沿って延在する近位端と遠位端とを含む。

【0022】

図１Ａは、プローブ１００が、内部シース１１２を含み、回転可能照明ファイバ１１０（第１の導波路）が、内部シース１１２の内側に配設されるということを示す。遠位端で、検出ファイバ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、および１０８（複数の第２の導波路）が、さらには図１Ｂで示されるように、内部シース１１２の周囲に、および外部シース（ｏｕｔｅｒ ｓｈｅａｔｈ）１１８の内側に、リングパターンで同心円状に配置される。検出ファイバ１０１から１０８の各々は、作動距離（Ｗｄ）での遠視野１２０からの光を収集する遠位端でのＮＡのコーン（ｃｏｎｅ）１１４と、分光計の受光ＮＡとマッチングする近位端でのＮＡのコーン１１３とを有する。検出ファイバ１０１〜１０８は、らせん状の様式で内部シース１１２の周囲に巻き付けられ、各々のファイバは、内部シース１１２の外部表面の周囲に、互いの隣にらせん状に捲回される。結果として、内視鏡の遠位端で、検出ファイバ１０１から１０８の各々は、予め決定された角度Ｔで内部シース１１２の軸Ｏｘに関してチルトされる。好ましくは、ファイバ１０１から１０８は、内部シース１１２の周囲に対称的に配置され、すべてのファイバがチルトされ、そのことによって、それらのファイバの受光ＮＡのコーン１１４は、軸Ｏｘに関して、予め決定された角度でチルトされることになる。本明細書の下記で、より詳細に解説されるように、受光ＮＡのコーン１１４は、光学軸Ｏｘから離れるように向く、予め決定された角度でチルトされる。

【0023】

内部シース１１２は、回転の間の摩擦を回避するのに充分な許容性を伴って、回転可能照明ファイバ１１０を収容し、一方で、照明ファイバ１１０の光学軸が、内部シース１１２の軸Ｏｘと実質的にアラインメントされた（平行な）様態を維持する。照明ファイバ１１０は、照明のコーン１１５を有し、遠視野１２０で、試料（示されない）の区域は、大きい円形の視界１２９（図１Ｃで示される実線）によりカバーされる。加えて、検出ファイバ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、および１０８の各々のＮＡのコーン１１４は、それぞれ、図１Ｃで示されるように、小さい視野１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、および１２８をカバーする。すべてのファイバ１０１から１０８が、内部シース１１２の周囲に対称的にチルトされることの結果として、検出ファイバ１０１から１０８は、円形の視界１２９よりも大きい区域を有する完全な視界１３０を有効にカバーする。それゆえに、検出ファイバ１０１から１０８の有効開口数ＮＡは、照明のコーン１１５のＮＡよりも大きい。

【0024】

図１Ａでは、遠位端と、近位の近位端との間の内視鏡の部品は、例解を容易にするために示されない。しかしながら、照明ファイバ１１０を、その光学源および他の要素に接続するためのファイバロータリジョイント（ＦＯＲＪ）などの、省略された要素が、プローブ１００の内視鏡に含まれると考えられるということが理解されるべきである。注目すべきは、内視鏡の長さに沿ったところで、検出ファイバ１０１から１０８は、内部シース１１２から分離され、そのことによって、照明ファイバ１１０は光源（示されない）に方向設定され、検出ファイバは分光計に方向設定される。近位端（検出器側）での検出ファイバ１０１から１０８の配置は、検出器に適合するようにさらに構成される。具体的には、図１Ａで示されるように、近位端で、ファイバは、スペクトル符号化内視鏡検査に対する分光計入力に対して１つのラインで配置される。ライン方向は、共用の分光計のスリット方向に対応する。

【0025】

図２Ａから２Ｅは、１０ｍｍの作動距離（Ｗｄ）での遠視野光強度分布からの光の検出の結果を示す。これらの結果に対して、ＮＡ０．２５のファイバ、および、１／ｅ＾２でのガウス分布の使用が想定される。図２Ａは、すべての検出ファイバが円に配置され、すべてが内部シース１１２の軸に平行である（傾斜の角度ゼロ）事例に対する、（ファイバＮＡ＝０．２５を使用する）光強度分布の検出を示す。図３Ａは、標準ガウス分布（破線）と比較される、図２Ａで示される検出された光強度結果に対応する収集効率分布（実線）を示す。図２Ｂは、すべての検出ファイバが、内部シース１１２の軸に関して５度の傾斜の角度を伴ってチルトされて配置される事例に対する、（ファイバＮＡ＝０．２５を使用する）光強度分布の検出を示す。図３Ｂは、図２Ｂで示される検出された光強度結果に対応する収集効率分布を示す。図２Ｃは、すべての検出ファイバが、内部シース１１２の軸に関して１０度の傾斜の角度を伴ってチルトされて配置される事例に対する、（ファイバＮＡ＝０．２５を使用する）光強度分布の検出を示す。図３Ｃは、図２Ｃで示される検出された光強度結果に対応する収集効率分布を示す。図２Ｄは、すべての検出ファイバが、内部シース１１２の軸に関して１５度の傾斜の角度を伴ってチルトされて配置される事例に対する、（ファイバＮＡ＝０．２５を使用する）光強度分布の検出を示す。図３Ｄは、図２Ｄで示される検出された光強度結果に対応する収集効率分布を示す。図２Ｅは、すべての検出ファイバが、内部シース１１２の軸に関して２０度の傾斜の角度を伴ってチルトされて配置される事例に対する、（ファイバＮＡ＝０．２５を使用する）光強度分布の検出を示す。図３Ｅは、図２Ｅで示される検出された光強度結果に対応する収集効率分布を示す。

【0026】

検出ファイバが、内部シース１１２の軸に関してチルトの１０度角度を有し、ファイバ端が、１ｍｍの直径の円のリングパターンで配置される様態で、分布が、０．４２の結果的な（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ）または有効なＮＡ（ＮＡｒ）を伴って、図２Ｃで示される。図３Ｃは、標準ガウス分布（破線グラフ）と比較される、図２Ｅの分布（実線グラフ）の断面を示す。効率は、中心が、チルトのない向きに対する１であるように正規化される。図３Ｃでは、視野の中心は、ファイバの各々のビューの中心により収集されないので、効率は、チルトのない向きより低いということが察知され得る。しかしながら、図３Ｃでは、さらには、収集効率は、視野の周辺領域で改善されるということが察知され得る。

【0027】

図３Ｆは、それぞれ、８つの検出ファイバを有するプローブに対する、０、５、１０、１５、２０度のファイバチルトに対する視界での検出効率分布の推移を示す。ファイバのＮＡは０．２５である。例解される視界の作動距離は、１０ｍｍでのものである。ファイバ先端部は、０．５ｍｍの半径を伴う円上に配置され、軸Ｏｘから離れるように、指示されるチルト角で向きを設定される。（内部シース１１２に対して１ｍｍの近似的な直径を想定する）。図３Ｆは、図２Ａから２Ｅの中心水平線での分布の断面を示す。重畳される単一のガウスプロファイルは、何らのチルトも伴わない（０度）、重畳されるすべての８つのファイバからの効率である。０度チルトの検出効率分布は、ファイバ先端部が、１ｍｍの半径を伴う円上に配置されるので、１（標準ガウス分布）よりわずかに低い。

【0028】

ファイバチルト傾斜の変化が収集効率に与え得る上述の効果は、さらには、照明効率に応用され得る。これらの効果は、内視鏡光学プローブに対するファイバの適正な配置を有利に決定するために、数学的に表現され得る。

【0029】

具体的には、ファイバＮＡがＮＡｆであり、ファイバチルト角がＴであるとき、ＮＡｒと定義される有効または結果的なＮＡは、後に続くように表現され得る。

【0030】

ＮＡｒ＝ｓｉｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡｆ）＋Ｔ） 式（１）

【0031】

または、ＮＡｒの結果的な拡大されたＮＡを生出するために、チルト角Ｔが、後に続くように定義される。

【0032】

Ｔ＝ａｓｉｎ（ＮＡｒ）−ａｓｉｎ（ＮＡｆ） 式（２）

【0033】

内部シース１１２の軸に関して２０度チルトを伴ってチルトされる、ＮＡ０．２５の８つのファイバの配置に対して、１０ｍｍの作動距離での有効遠視野強度分布が、図２Ｅで示される。図３Ｄで示される収集効率（実線）が、標準ガウス分布（破線）と比較される。効率は、中心が、チルトのない向きに対する１であるように正規化される。視野の中心は、ファイバの各々のビューの中心により収集されるのではなく、むしろ、ファイバ受光ＮＡの周辺によって収集されるので、効率は、中心では低いが、視野の周辺で増大する。このことによって、有効ＮＡの増大が結果的に生じる。この実施形態で示されるような図２Ｅおよび３Ｅに対して、有効ＮＡ（ＮＡｒ）は０．５７であり、中心部分は、検出効率に関しては著しく低い。低い検出効率を有するこの中心部分は、遠視野光分布でのオブスキュレーション部分として有効に作用し得る。検出のない中心オブスキュレーションを少しも有さないために、チルト角Ｔは、後に続く式により制限され得る。

【0034】

Ｔ＜ａｓｉｎ（ＮＡｆ） 式（３）

【0035】

ただしＮＡｆは、ファイバの受光ＮＡである。

【0036】

マルチモードファイバは、上記で論考されたように、ガウス分布の代わりに、トップハット分布にかなり類似する、より広い分布を伴う収集効率を有することがしばしばある。それゆえに、例示的な実施形態では、よりトップハット分布に近いプロファイルを有する強度分布を伴うマルチモード検出ファイバが使用され得る。この様式では、ファイバが、軸Ｏｘに関して最高２０度でチルトされるときでさえ、視野の中心での収集効率を増大することが可能である。

【0037】

別の例示的な設計は、４０度の半角を伴う受光のコーンに対応する、ＮＡｆ０．６４のマルチモードファイバを使用する。１１０度の視界をカバーするために（有効ＮＡ：ＮＡｒ０．８２）、遠位端でのファイバのチルト角Ｔは、１５度にセットされる。同じファイバが、９０度の視界をカバーするために（０．７１のＮＡｒ）、５度でのＴのチルト角にチルトされる。さらに別の例示的な設計は、３３度の半角を伴う受光のコーンに対応する、ＮＡｆ０．５５のマルチモードファイバを使用する。９０度の視界をカバーするために（有効ＮＡ：ＮＡｒ０．７１）、ファイバのチルト角Ｔは、１２度に調整される。同じファイバが、１１０度の視界をカバーするために（０．８２のＮＡｒ）、さらに２２度でのチルト角Ｔにチルトされる。

【0038】

実施形態では、各々のファイバのチルト平面が、ファイバの先端部で内部シースの縁部（遠位先端部）に対して接線方向であるように、検出ファイバを配置することが好ましい。図１３Ａから１３Ｄは、ファイバ軸のチルトの方向、および、ビューの方向を解説するために使用される。図１３Ａでは、内部シース１１２は、接線１３０３で外部表面に接する平面１３０２を伴う、３次元円筒形構造として示される。検出ファイバ１３０４は、平面１３０２でチルトされ、さらには、ファイバのビューの軸１３０５が、平面１３０２でチルトされるが、ビューの軸１３０５は、接線１３０３に平行ではない。ファイバ厚さが無視できると想定されるならば（例えば、ファイバ半径が数ミクロンであると想定して）、ファイバ１３０４、および、ビューの軸１３０５は、接平面１３０２上にある。接線１３０３は、内部シース１１２の軸Ｏｘに平行であるので、チルト角Ｔは、接平面１３０２上の、ビューの軸１３０５（ファイバ１３０４の軸）と接線１３０３との間の角度と考えられ得る。図１３Ａは、ファイバ１３０４の遠位端が、内部シース１１２の遠位端に関してチルトされるということを示す。しかしながら、図７を参照して示され解説されるように、中心ルーメンの周囲にファイバを配置した後、ファイバおよびシースを同時に研磨することにより、内部シースの遠位端と同一面にファイバ端を調整することは、より簡単であり得る。

【0039】

図１３Ｂは、図１３Ａで示される構成の上面ビュー（正面ビュー）を示し、３つの例ファイバ１３０４が、内部シース１１２の外部表面の周囲に、らせん状に、および密接に捲回される。図１３Ｃおよび図１３Ｄは、らせん状の様式で内部シース１１２の周囲に巻き付けられるファイバ１３０４の遠位端の追加的な視図を示す。３つのファイバ１３０４の各々は、そのそれぞれの、中心チューブに対する接平面１３０２を破線により、および、ビューの軸１３０５を矢印によって示す。図１３Ｄは、図１３Ｃでより少ないチルトを伴うファイバを示す。図３Ｂから理解されるように、ビューの軸１３０５は、内部シース１１２の遠位縁部１３１２で、内部シース１１２の外部表面の周囲のらせん状の軌跡をたどるが、ファイバのビューの軸１３０５は、単純に、接平面１３０２に沿って（平行に）延在する。ここでは、遠位縁部１３１２は、内部シースの軸Ｏｘに直交する平面１３０１内の円（内部シースの外部表面）である。その直交平面へのファイバビューの軸１３０５の射影は、縁部１３１２に近似的または実質的に接する（ファイバ直径が数ミクロンまたは無視できるということを想定する）。それゆえに、光学ファイバ１３０４の遠位端は、内部シースの遠位端で、各々のファイバの軸１３０５が、内部シースの軸に直交する平面１３０１内の、内部シース１１２の遠位縁部１３１２に実質的に接するような様式で、内部シースの軸に関してチルトされる。この様式では、ファイバ１３０４のリングは、上記で説明されたＮＡｒを有する受光の有効コーンを形成する。

【0040】

他のファイバの配置
異なるチルトを伴うファイバの２つの層。

【0041】

図４Ａは、異なるチルトを伴うファイバの２つの層を有する内視鏡の遠位端の例示的な実施形態の構成を示す。図４Ｂは、１０ｍｍの作動距離での遠視野分布パターンを示す。図４Ｃおよび４Ｄは、遠位端から目視される、検出ファイバの２つの異なる可能な配置を示す。この実施形態では、ファイバは、内部シース１１２の周囲に、２つのリングパターンで、２つの層で配置される。各々の層は、チルトの異なる角度を有する。第１の層４２０は、図４Ａの側面視図上に、より細い線によって示される、８つの検出ファイバ４２１の内部層である。これらのファイバ４２１は、小さい角度を伴ってチルトされ、内部リング内の各々のファイバ４２１の軸４０５は、内部シース１１２の軸Ｏｘに関して第１の角度Ｔ１をなす。第２の層４３０は、図４Ａ上に、より太い線によって示される、８つの検出ファイバ４２２の外部層である。これらのファイバ４２２は、内部層ファイバの角度Ｔ１よりも大きい第２の角度Ｔ２でチルトされ、シースの先端部での各々のファイバ４２２の軸４０４は、内部シース１１２の軸Ｏｘに関して、より大きい角度をなす。第１の層４２０内の各々のファイバ４２１は、受光コーン４０７を有し、第２の層４３０内の各々のファイバ４２２は、受光コーン４０６を有する。

【0042】

図４Ｂは、視界の遠視野分布パターンを示す。照明光によりカバーされる照明視界は、実線円４０８により示される。（軸Ｏｘに関して）より小さいチルトを伴う内部層ファイバ４２１に対する検出ＮＡのコーン４０７は、破線４１１によって、遠視野分布の中心に、より近い円によって示される。（軸Ｏｘに関して）より大きいチルトを伴う外部層ファイバ４２２に対する検出ＮＡのコーン４０６は、破線４０９によって、照明４０８の視野（実線の暗線）の周辺をカバーする、中心からより遠くに位置する円によって示される。

【0043】

図４Ｃおよび４Ｄは、内視鏡の前部（遠位端）から目視される、２層ファイバ先端部の例示的な配置を示す。図４Ｃで示される１つの構成では、内部層ファイバ４２１は、外部層ファイバ４２２と同じ回転角で、内部シース１１２と接触して配置される。すなわち、図４Ｃで示されるように、第１の層４２０内のファイバ４２１、および、第２の層４３０内のファイバ４２２は、共通の半径方向ｒｄ１、ｒｄ２、ｒｄ３、その他に沿ってアラインメントしたものである。図４Ｄで示される別の構成では、内部層ファイバ４２１は、外部層ファイバ４２２とは異なる回転角で、内部シース１１２の周囲に配置される。具体的には、図４Ｄで示されるように、第１の層４２０内のファイバ４２１は、半径方向ｒｄ１、ｒｄ２、ｒｄ３、その他で配置され得るものであり、一方で、第２の層４３０内のファイバ４２２は、半径方向Ｒｄ１、Ｒｄ２、Ｒｄ３、その他で配置され、ただし、ｒｄ１≠Ｒｄ１、ｒｄ２≠Ｒｄ２、ｒｄ３≠Ｒｄ３であり、ファイバ４２１は、ファイバ４２２に関して半径方向でずらされる。

【0044】

図５：反対のチルトを伴うファイバの２つの層

【0045】

図５の実施形態では、検出ファイバは、反対のチルトを伴って、内部シース１１２（中心ルーメン）の周囲に、２つの層で配置される。各々の層は、チルトの同じ角度を有するが、反対の方向でチルトされる。第１の層または内部層は、図５の側面視図上に、より細い線によって示される、複数の検出ファイバ５０３を含む。これらのファイバ５０３は、特定の設計された角度Ｔ１を伴ってチルトされ、各々のファイバ軸５０５は、内部シース１１２の軸Ｏｘに関して小さい角度をなす。第２の層または外部層は、図５上に、より太い線によって示される、複数の検出ファイバ５０２を含む。これらのファイバ５０２は、ファイバ５０１に関して反対の方向でチルトされ、各々のファイバ５０２のファイバ軸５０４は、内部シース１１２の軸Ｏｘに関して、実質的に同じ設計された角度Ｔ１を、ただし反対の方向でなす。この様式では、第１の層内の各々のファイバ２０１は、受光コーン５０７を有し、第２の層内の各々のファイバ５０２は、受光コーン５０６を有する。

【0046】

示されない遠視野パターンでは、内部層ファイバ５０１に対する検出ＮＡのコーン５０７は、視界の中心からの、外部層ファイバ５０２に対する検出ＮＡのコーン５０６と同じ半径をカバーする。

【0047】

この構成は、より多くの検出ファイバを有することにより、光収集効率を増大し、その構成は、単一層検出により存在し得る、いかなる起こり得る中心または非対称シャドーイング効果も低減することができる。

【0048】

図６：プローブの遠位端でのみチルトされるファイバ

【0049】

図６は、内部シースに実質的に平行に延在し、次いで、遠位端でのみチルトされている検出ファイバを伴う別の実施形態の構成を示す。以前の実施形態での検出ファイバは、中心ルーメン上の長さに沿ってずっと、らせん状の様式で内部シースの外部表面の周囲に巻き付き得るが、それらの検出ファイバである必要はない。図６で示されるこの実施形態は、先端部に近い場所まで内部シース１１２（中心ルーメン）に平行に構成される検出ファイバ６０１を有し、次いで、ファイバは、内部シースの先端部で、または、その先端部の付近でのみチルトされる。

【0050】

図７：内部シースの軸に直交するファイバ先端部

【0051】

以前に解説された実施形態は、各々のファイバの視界は、先端部でファイバの先端部軸にアラインメントされていると解説されている。組立プロセスでは、中心ルーメンの周囲にファイバを配置した後、同時に研磨することにより、先端部で同一面に多重ファイバ長さを調整することが、より簡単であることがしばしばある。図７は、この方法により作製される構成を図示する。図７では、複数の検出ファイバ７０１が、内部シース１１２の周囲にらせん状に巻き付けられる。この方法で組立てられ処理されるとき、ファイバ７０１のファイバ端は、シース１１２の軸Ｏｘに直交して研磨されることになる。この実施形態では、収集コーン７０５の軸７０４ａは、ファイバ出口の境界表面での屈折に起因して、シース軸Ｏｘに関して、ファイバ軸７０４ｂより多く（より大きい角度で）チルトされる。

【0052】

図８：製作の方法 − 端部での巻き付けおよび研磨

【0053】

図８は、検出ファイバがシースの周囲にらせん状の様式で巻き付けられることを伴う、シースの製作の第１のプロセスを図示する。

【0054】

ステップ１：第１に、接着テープ８０４上に、予め決定された角度Ｔ１でファイバ８０２をアラインメントする。ステップ２：中心ファイバを覆う内部シース１１２になることになる、所望されるチューブ状構造の周囲に接着テープ８０４を巻き付ける。ステップ２で、ファイバ８０２は、接着テープの外側、または内側のいずれかであり得る。すなわち、接着テープ８０４がシース１１２の周囲に巻き付けられるとき、ファイバ８０２が、シース１１２の外部表面と直接接触しており、または、接着テープ８０４が、シース１１２の外部表面と直接接触している。ファイバが接着テープの外側であるならば、ファイバを保護するために、別の接着テープまたは熱収縮チューブ材料を外側に有することが好ましい。ここでは、ファイバ８０２が、シース１１２の長さ全体に沿って、シース１１２の周囲にらせん形に巻き付けられ得るということが理解される。代替的に、ファイバ８０２は、例えば図６で示されるように、シース１１２の遠位端のみの周囲にらせん形に巻き付けられ得る。

【0055】

ステップ３：ファイバがシース１１２の周囲に巻き付けられると、各々のファイバのファイバ先端部（ファイバ縁部）は、シース１１２の前部縁部と同一面であるように研磨される。ファイバが、図８のステップ１で示されるように、長手方向でアラインメントされない（内部シース１１２の軸に平行でない）とき、組立体を、チューブ状シースの軸に直交して、全体で平坦に研磨することは、シースの軸に直交する、各々のファイバの縁部（ファイバ先端部）を整えることになる。このプロセスは、すべてのファイバが、同じ角度を伴って均一に研磨されるということを確実にし、さらには、ファイバを１つずつ研磨し、次いでそれらをシースの周囲に巻き付けることと比較して、より高速の製造生産を可能にする。当然ながら、ステップ１および２は、多重層構成のために繰り返され得るものであり、次いでステップ３が、１回遂行され得る。

【0056】

図９：製作の方法 − 先端部でのみのチルト。

【0057】

図９は、検出ファイバ９０２が、らせん状の様式で内部シース１１２の周囲に巻き付けられ、その内部シースの遠位端でのみチルトされることを伴う、シース１１２の製作の第２のプロセスを図示する。

【0058】

ステップ１：第１に、接着テープ９０４上に、直線的に、および互いに平行に、ファイバ９０２をアラインメントする。接着テープ９０４は、緩い（接着テープに取り付けられない）ように、ファイバ先端部でいくらかの長さを残すように、ファイバ先端部からいくらかの長さだけ離れて配置されるべきである。ステップ２：ファイバ９０２がシース１１２の軸に実質的に平行であるように、中心ファイバに対する内部シース１１２になることになるチューブの周囲に接着テープ９０４を巻き付ける。この時点で、ファイバ９０２は、接着テープの外側、または内側のいずれかであり得る。ファイバ９０２が接着テープ９０４の外側であるならば、ファイバ９０２を保護するために、別の接着テープまたは熱収縮チューブ材料を外側に有することが好ましい。ここでは、ファイバ９０２が、近位端から遠位端まで、シース１１２の長さ全体に沿って、シース１１２に平行に巻き付けられ得るということが理解される。代替的に、ファイバ９０２は、シース１１２の遠位端での所定の長さのみで、シース１１２の外部表面の周囲に、および、そのシース１１２の軸に平行に配置され得る。

【0059】

ステップ３：ファイバ９０２が内部シース１１２の外部表面に取り付けられる後、所定の長さのファイバ端が、内部シース１１２の円筒形表面の周囲に巻き付けられる。このことは、図９の底部セクションで示されるような外形を有するファイバ固定バンド９１０（ファイバ固定機構）によって行われ得る。具体的には、ファイバ固定バンドは、各々のファイバを固定するための開口部または溝を伴う外形を有する。このファイバ固定バンド９１０は、次いで、予め決定された角度で、シースの先端部の周囲でファイバを曲げる（捩る）ように、内部シース１１２に相対的に回転させられる。次いで、ファイバ固定バンド９１０およびファイバ９０２は、それらを覆う、接着剤により、または熱収縮チューブにより、貼り付けられる、または固着させられる。ステップ４：次いで、組立体を、内部シース１１２のチューブの軸に直交して、全体で平坦に研磨することは、シース１１２の中心軸に直交するように、各々のファイバの縁部を整えることになる。図８を参照して上記で解説されたように、ステップ１および２は、多重層構成のために繰り返され得る。

【0060】

らせん状の様式で内部シース１１２の周囲にファイバを巻き付けるためのプロセスは、上述の２つの例示的なプロセスに制限されない。接着剤を使用する代わりに、内部シース１１２の遠位端でのファイバの精密な位置決めを確実にするために、内部シース１１２の外部表面に、予め決定されたらせん状の溝を設けること、ならびに、内部シースの周囲に、および内部シースと接触して、らせん状の経路（らせん状の軌跡）をたどる各々のファイバを配置することが可能である。

【0061】

傾斜の角度を内部シースに関して調整すること

【0062】

図１０は、プローブが組立てられた後でさえ、ファイバチルトの角度をシース１１２の軸に関して動的に調整するための機構を有する内視鏡プローブの実施形態を示す。図１０では、組立てられたプローブ１０００は、内部シース１１２の周囲に組立てられた複数のファイバ１００２を含む。シース１１２は、ファイバ１００２を適所に密接に固定する、マルチルーメンチューブ１００４または代替的接着剤（例えば、接着テープ）のいずれかにより、そのシース１１２の遠位先端部（縁部）から所定の距離で適所に固定されるファイバ１００２を有する。加えて、シース１１２は、ファイバ調整バンド１０１４により、そのシース１１２の遠位端の周囲に緩く据え付けられるファイバ１００２を有する。ファイバ調整バンド１０１４の断面が、ファイバ１００２を保持するための緩い細長の穴を伴って示される。この様式では、内部シース１１２に関して、調整バンド１０１４を回転させ、その調整バンド１０１４の回転位置を調整することにより、各々のファイバ１００２のチルト角は動的に調整され得る。このことは、各々の個々のファイバの収集視野が、視界において開く、または閉じることを可能にする。より多くの効率が、視界の中心部をビューするために必要とされるとき、調整バンド１０１４は、内部シース１１２の軸に、より平行になるように、ファイバ軸を整えるために回転させられ得る。このことによって、ファイバの収集コーンは、中心部分からの光をより効率的に収集するために、視界において閉じる。より多くの効率が、視界の周辺に対して必要とされるとき、調整バンド１０１４は、ファイバチルトの角度をより大きくするために、反対の方向で回転させられ得る。このことによって、ファイバの収集コーンは、周辺からの光をより効率的に収集するために、視界において開く。

【0063】

傾斜の角度を調整するための機構

【0064】

図１１は、調整可能チルトファイバの実施形態をさらに解説するために使用される断面ビューである。回転可能照明コア１１０１は、その内側に照明ファイバ（示されない）を含む回転部である。近位端でのモータ（示されない）からの回転を伝達するための１つまたは複数のワイヤからなる駆動ケーブル（示されない）が、照明ファイバおよび遠位光学機器を内側で保持する。複数の検出ファイバ１１０３が、ファイバが高い可撓性でチルトされることになるまさに先端部を除いて、中心チューブ１１０２（内部シース）に取り付けられる。外部チューブ１１０４（外部シース）は、それに取り付けられる固定バンド１１０８を有するが、このバンド１１０８は、中心チューブ１１０２に関して回転可能であり、固定バンド１１０８は、（例えば、図１０で示されるバンド１０１４として）ファイバ１１０３を、それらのファイバの先端部により、緩く保持する。透明窓１１０５が、外部チューブ１１０４の遠位端に取り付けられる。中心チューブ１１０２は、プローブの近位端で後部ダイヤル１１０６に取り付けられ、外部チューブ１１０４は、近位端で前部ダイヤル１１０７に取り付けられる。この実施形態では、ファイバ１１０３は、中心チューブ１１０２と外部チューブ１１０４との間に同心円状に配置され、近位端でファイバ１１０３は、後部ダイヤル１１０６を通り抜け、次いで、検出される光を検出ユニット（例えば、ラインセンサおよび分光計）に向けて方向設定するために、プローブから分離され、（図１Ａで示されるような）直線状アレイで配置される。前部ダイヤル１１０７を後部ダイヤル１１０６に関して回転させることにより、ファイバ１１０３の可撓性端部は、固定バンド１１０８の回転に起因して、遠位端で捩れる。このことは、ファイバ先端部のチルトを動的に調整することを可能にし、かくして、ＳＥＥ内視鏡に対する検出の視界を調整する。同様の効果は、可撓性端部が固定バンド１１０８内に緩く保持される様態で、ファイバ１１０３を外部チューブ１１０４の内部表面に取り付けることにより得られ得る。この事例では、固定バンド１１０８が内部チューブ１１０２に取り付けられており、内部チューブは回転可能である。

【0065】

従来の内視鏡では、中心コア１１０１は、ファイバ束、リレーレンズ、または、ワイヤを伴うチップオンティップ（ｃｈｉｐ−ｏｎ−ｔｉｐ）カメラなどの、大部分の光学機器を含むイメージングシステムの光学コアである。本開示では、それは、上記で説明されたような収集および照明光学機器に対して有利である。上述の実施形態は、ファイバの遠位端がプローブ軸に関してチルトされ得るように、内部シースの周囲にらせん状に巻き付けられる収集ファイバを説明しているが、同じ新規の配置は、照明ファイバに応用され得る。その事例では、図１１で、照明ファイバが、可撓性先端部とともに、１１０３により図示される。前部ダイヤル１１０７が後部ダイヤル１１０６に関して回転させられる際、次いで、照明ＮＡが調整される。次いで、光学機器のズーム機能、または画像処理が、次いで、照明される視界を同時的に調整することができる。

【0066】

イメージングシステム
図１２は、本開示の実施形態による内視鏡ＳＥＥプローブを使用する例示的なイメージングシステムを例解する。図１２のシステムは、例えば、内視鏡プローブ１２００と、広帯域光源１２０２と、光学ファイバロータリ接合部ＦＯＲＪ１２０４と、分光計１２０６と、検出器１２０８と、コンピュータ１２５０とを含む。ファイバ１２０３は、広帯域光源１２０２をファイバロータリ接合部１２０４に接続する。光は、次いで、ＦＯＲＪ１２０４から光学ファイバ（照明ファイバ１２０５）を通って進み、照明ファイバ１２０５は、内部シース１２１２に沿って、プローブ１２００の近位端から遠位端に延在する。内部シース１２１２および照明光のコーン１２１４の回転と一緒での照明ファイバ１２０５の回転が、円形の矢印によって図示される。照明光のコーン１２１４は、作動距離Ｗｄでの試料（示されない）上に入射する。複数の検出ファイバ１２２０が、内部シース１２１２を、少なくともその内部シース１２１２の遠位端で包囲するように配置される。検出ファイバ１２２０の配置は、上記で説明された、いくつかの実施形態のうちの１つまたは複数によって実現され得る。各々の検出ファイバ１２２０の受光のコーン１２２４により収集される光は、分光計１２０６および／または検出器１２０８に給送される。具体的には、光は、複数の検出ファイバ１２２０（例えば、マルチモードファイバ）を通して送出され、それらの検出ファイバは、プローブ１２００の近位端で、分光計１２０６への入口スリットで、直線状アレイで整列させられる。光（分散された光）は、次いで、検出器１２０８上でイメージングされる。コンピュータ１２５０は、光源１２０２、ＦＯＲＪ１２０４、および検出器１２０８の動作を制御して、例解されない試料の画像を得る。

【0067】

一部の実施形態では、検出器１２０８は、ラインスキャンカメラなどのラインスキャンセンサである。ラインスキャンセンサは、分光計で格子（示されない）により分散された光を検出するのに適切な寸法を有する矩形画素素子を伴うアレイセンサであり得る。ラインスキャンセンサは、さらには、小さい波長幅を、分散方向で、より短い寸法の画素によってカバーし、より多くの光を収集することにより、スペクトル分解能を維持することができ、ファイバ端の整列させられる画像を、より長い寸法の画素によってカバーすることにより、信号強度において改善される。ラインスキャンセンサは、ラインスキャンセンサが矩形である限りにおいて、例えば、１０２４個の画素の長さであり、単一の画素の幅、２つの画素の幅、５つの画素の幅、またはそれより多くあり得るものであり、格子の長い分散方向で整列させられる、より多くの画素を有する。

【0068】

本開示の所定の例示的な実施形態によれば、例示的なＳＥＥプローブは、増大される視界角を伴う前方方向でのビューをたやすくし得るものであり、そのことは、付加価値を様々な内視鏡検査システムに付加することができる。例えば、本開示の様々な例示的な実施形態によるＳＥＥプローブは、インビボ応用例で有用であり得る。例示的なプローブは、インビボでの使用のために構成されることがあり、そのプローブの小さいサイズによって、画像データを得るために、より複雑で侵襲性の手順を要し得る、他の大きい従来のプローブに勝る利点を提供することができる。

【0069】

本明細書で説明される様々な実施形態によれば、内視鏡的なものは、低ＮＡファイバを使用し、視野の中の収集効率の分布を変化させて、視野の中心での収集を減少し、視界の周辺での収集効率を増大する。異なるチルト角、または反対のチルト角を伴う、ファイバの多重層の使用により、効率分布は、さらに最適化され得るものであり、所望されるならば、動的に調整されることさえある。ファイバの開示される構成は、さらには、照明分布を変化させる目的のために、従来の内視鏡に関して使用され得る。そのことは、小さいＮＡを有するファイバの使用を、ファイバＮＡのものよりも大きいＮＡを有する視界を照明することに対して可能にする。

【0070】

内部シースの遠位端の周囲に配置される多重ファイバの新規の配置は、多重ファイバの有効ＮＡが、従来の配置（例えば、中心ファイバに平行なファイバ）でよりも大きくなり、より大きい画像視野をカバーすることを可能にする。検出ファイバの多重層の使用は、異なる視野角についての検出の均一性を可能にする。ファイバを中心ルーメンに対してチルトし取り付け、次いで、それらをすべて同時に研磨する製作方法は、中心コア（ファイバおよび内部シース）の遠位端と同一面にすべてのファイバを研磨およびアラインメントすることを、より容易にする。

【0071】

本発明の様々な実施形態の所定の態様は、一時的もしくは非一時的記憶媒体上に記録されるコンピュータ実行可能命令（例えば、１つまたは複数のプログラム）を読み出し、実行して、上記で説明された実施形態のうちの１つもしくは複数の機能を遂行する、および／または、上記で説明された実施形態のうちの１つもしくは複数の機能を遂行するための、１つもしくは複数の回路を含む、１つまたは複数のコンピュータにより、ならびに、例えば、記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出し、実行して、上記で説明された実施形態のうちの１つもしくは複数の機能を遂行すること、および／または、１つもしくは複数の回路を制御して、上記で説明された実施形態のうちの１つもしくは複数の機能を遂行することにより、システムまたは装置のコンピュータにより遂行される方法により現実化され得る。

【0072】

例えば、図１２では、コンピュータ１２５０は、システムバス１２５５により相互接続される、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１２５１と、記憶メモリ（ＲＡＭ）１２５２と、ユーザ入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス１２５３と、システムインターフェイス１２５４とを含み得る。図１２で例解されるコンピュータ１２５０は、システムインターフェイス１２５４を介してイメージングシステムに送信され得るコマンドを発行し得る。タッチパネルスクリーンが、ユーザインターフェイスユニット１２５３の一部として含まれることがあり、加えて、キーボード、マウス、ジョイスティック、ボールコントローラ、およびフットペダルが、さらには、ユーザインターフェイスの一部として含まれることがある。ユーザは、コマンドが起動されることを引き起こして、ユーザインターフェイスユニット／イメージングプロセッサを使用して、例示的な正面ビューのＳＥＥプローブによって、人体の内腔の内側を観察することができる。例えば、ユーザが、コマンドを、ユーザインターフェイス１１２５３を介して入力するとき、コマンドは、実行のためにＣＰＵ１２５１に送信され、そのことにより、ＣＰＵが、コマンドを、システムインターフェイス１２５４を介して、光源１２０２、検出器１２０８、分光計１２０６、またはＦＯＲＪ１２０４のうちの、１つまたは複数に発行することを引き起こす。ＣＰＵ１２５１は、記憶メモリ１２５２内に記憶されるコンピュータ実行可能命令を読み出し、遂行するように構成される、１つまたは複数のプロセッサ（マイクロプロセッサ）からなっている。

【0073】

定義
説明に言及すると、具体的な詳細は、開示される例の徹底した理解をもたらすために論述されるものである。他の実例では、よく知られている方法、手順、構成要素、および回路は、本開示を不必要に長くしないように、詳細には説明されていない。

【0074】

要素または部品が、別の要素もしくは部品「の上にある」、それ「に寄りかかる」、それ「に接続される」、または、それ「に結合される」と本明細書で言及されるならば、その要素または部品は、直接、その別の要素もしくは部品の上にある、それに寄りかかる、それに接続される、または、それに結合されることがあり、あるいは、介在する要素または部品が存在することがあるということが理解されるべきである。対照的に、要素が、別の要素もしくは部品「の上に直接ある」、それ「に直接接続される」、または、それ「に直接結合される」と言及されるならば、介在する要素または部品は存在しない。使用されるとき、用語「および／または」は、関連付けられる列挙される項目のうちの１つまたは複数の一切の組み合わせを、そのように与えられる場合に含む。

【0075】

「下側」、「下の方」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」、「近位」、「遠位」、および同類のものなどの、空間的に関係を表す用語は、本明細書では、様々な図で例解されるような、１つの要素または特徴部の、別の要素または特徴部との関係性を説明するための説明を容易にするために使用され得る。しかしながら、空間的に関係を表す用語は、図で図示される向きに加えて、使用または動作中のデバイスの異なる向きを包含することを意図されるということが理解されるべきである。例えば、図内のデバイスがひっくり返されるならば、他の要素または特徴部の、「下方」または「下の方」と説明される要素は、それらの他の要素または特徴部の「上方」に向きを設定されることになる。かくして、「下方」などの、関係を表す空間的な用語は、上方および下方の両方の向きを包含し得る。デバイスは、他の形で向きを設定される（９０度または他の向きで回転させられる）ことがあり、本明細書で使用される、空間的に関係を表す説明は、それに応じて解釈されることになる。同様に、関係を表す空間的な用語「近位」および「遠位」は、さらには、該当する場合に、互換的であり得る。

【0076】

用語「約」は、本明細書で使用される際、例えば、１０％の範囲内、５％の範囲内、またはより少ないものを意味する。一部の実施形態では、用語「約」は、測定誤差の範囲内を意味し得る。用語「実質的に」は、本明細書で使用される際、製作パラメータおよび／または測定誤差の範囲内ということを意味する。

【0077】

用語、第１の、第２の、第３の、その他は、本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、部品、および／またはセクションを説明するために使用され得る。これらの要素、構成要素、領域、部品、および／またはセクションは、これらの用語により制限されるべきではないということが理解されるべきである。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、部品、またはセクションを、別の領域、部品、またはセクションから区別するためにのみ使用されている。かくして、下記で論考される第１の要素、構成要素、領域、部品、またはセクションは、本明細書での教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部品、またはセクションと称されることがある。

【0078】

本明細書で使用される専門用語は、単に個別の実施形態を説明する目的のためのものであり、制限的であることを意図されない。本明細書で使用される際、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈で別段に明確に指示しない限り、複数形もまた含むことを意図される。用語「含む」および／または「含んでいる」は、本明細書で使用されるときは、説述される特徴部、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を定めるが、明示的に説述されない、１つまたは複数の、他の特徴部、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／または、それらのグループの、存在または追加を排除しないということが、さらに理解されるべきである。

【0079】

上述のことは、本開示の原理を例解するにすぎないものである。説明された例示的な実施形態に対する様々な修正および改変が、本明細書での教示に鑑みて、当業者には明らかであろう。さらに言えば、本開示の例示的な実施形態による配置、システム、および方法は、任意のＳＥＥシステムまたは他のイメージングシステムによって使用され得る。

【0080】

図面で例解される例実施形態を説明することにおいて、特定の専門用語が、明確性のために用いられる。しかしながら、本特許明細書の開示は、そのように選択される特定の専門用語に制限されることを意図されず、各々の特定の要素は、同様の様式で動作するすべての技術的均等物を含むということが理解されることになる。

【0081】

本開示は、例示的な実施形態を参照して説明されたが、本開示は、開示される例示的な実施形態に制限されないということが理解されることになる。後に続く特許請求の範囲の範囲は、すべてのそのような修正、ならびに、均等な構造および機能を包含するように、最も広範な解釈が与えられるべきものである。

【0082】

例示的な参照文献のリスト
「非本質的資料」とみなされる、後に続く非特許文献（ＮＰＬ）および特許公報が、ここに、それらの全体が本明細書に参照により組み込まれている。

【0083】

非特許文書：Ｃ．Ｐｉｔｒｉｓら、「Ａ ＧＲＩＳＭ−ｂａｓｅｄ ｐｒｏｂｅ ｆｏｒ ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、第１１巻、第２号、１２０〜１２４頁；２００３年１月２７日。Ｄ．Ｙｅｌｉｎら、「Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｎａｔｕｒｅ第４４３巻（７１１３）、７６５（２００６）。Ｇ．Ｔｅａｒｎｅｙら、「Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｅｎｃｏｄｅｄ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｅｎｄｏｓｃｏｐｙ」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．、２７（６）：４１２〜４１４頁、２００２年。

【0084】

米国特許第８１４５０１８号、米国特許出願公開第２０１７／０１０００２４号、米国特許第５７３０７０２号、国際特許出願公開ＷＯ／２０１７／１３９６５７、米国特許第４，７３６，７３４号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】