特表2023-525705レーザー駆動血管内砕石装置用のマルチプレクサの光結合を改善するためのアクティブ・アライメント・システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-19
(54)【発明の名称】レーザー駆動血管内砕石装置用のマルチプレクサの光結合を改善するためのアクティブ・アライメント・システム
(51)【国際特許分類】
A61B 17/22 20060101AFI20230612BHJP
A61B 18/20 20060101ALI20230612BHJP
A61M 25/10 20130101ALI20230612BHJP
【ＦＩ】
A61B17/22
A61B18/20
A61M25/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022567040
(86)(22)【出願日】2021-05-06
(85)【翻訳文提出日】2022-12-27
(86)【国際出願番号】 US2021031130
(87)【国際公開番号】W WO2021231178
(87)【国際公開日】2021-11-18
(31)【優先権主張番号】17/308,934
(32)【優先日】2021-05-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/023,669
(32)【優先日】2020-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521549268
【氏名又は名称】ボルト メディカル インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クック、クリストファー、エイ．
(72)【発明者】
【氏名】バッハー、ジェラルド、デイヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】ブラック、ジョン、エフ．
【テーマコード（参考）】
4C026
4C160
4C267
【Ｆターム（参考）】
4C026AA04
4C026BB07
4C026FF03
4C026FF12
4C026FF17
4C026HH02
4C160EE15
4C160KL03
4C160MM33
4C160NN01
4C160NN11
4C267AA06
(57)【要約】
血管壁１０８内の若しくは心臓弁内の、又は血管壁１０８若しくは心臓弁に隣接する治療部位１０６を治療するためのカテーテル・システム１００が、第１の光源１２４、複数のライト・ガイド１２２Ａ、マルチプレクサ１２８、及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２を含む。第１の光源１２４は光エネルギーを生成する。複数のライト・ガイド１２２Ａはそれぞれ、第１の光源１２４から光エネルギーを交互に受けるように構成される。各ライト・ガイド１２２Ａはガイド近位端部１２２Ｐを有する。マルチプレクサ１２８は、第１の光源１２４から光エネルギーを受ける。マルチプレクサ１２８は、第１の光源１２４からの光エネルギーを複数のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに交互に向ける。マルチプレクサ・アライメント・システム１４２はマルチプレクサ１２８に動作可能に結合される。マルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、複数のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれのガイド近位端部１２２Ｐを走査するプローブ・ソース・ビーム２７０Ａを生成する第２の光源２７０を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
血管壁又は心臓弁内の、或いは血管壁又は心臓弁に隣接する治療部位を治療するためのカテーテル・システムであって、光エネルギーを生成する第１の光源と、
それぞれが前記第１の光源から光エネルギーを交互に受けるように構成された複数のライト・ガイドであって、各ライト・ガイドがガイド近位端部を有する、複数のライト・ガイドと、
前記第１の光源から前記光エネルギーを受けるマルチプレクサであって、前記第１の光源からの前記光エネルギーを前記複数のライト・ガイドのそれぞれに交互に向けるマルチプレクサと、
前記マルチプレクサに動作可能に結合されるマルチプレクサ・アライメント・システムであって、前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査するプローブ・ソース・ビームを生成する第２の光源を含むマルチプレクサ・アライメント・システムと、
を有するカテーテル・システム。
【請求項2】
前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査する前記プローブ・ソース・ビームは、前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部から散乱される後方散乱エネルギー・ビームをもたらし、また前記後方散乱エネルギー・ビームを分析して前記ガイド・ビームと前記複数のライト・ガイドとの間の光結合を決定するシステム・コントローラを更に有する、請求項１に記載のカテーテル・システム。
【請求項3】
前記第１の光源は、前記マルチプレクサに向けられるソース・ビームを供給する、請求項１又は２に記載のカテーテル・システム。
【請求項4】
前記システム・コントローラは、前記第１の光源の動作を制御して光エネルギーのパルスを生成するように構成されている、請求項２又は３に記載のカテーテル・システム。
【請求項5】
前記複数のライト・ガイドがガイド結合ハウジング内に少なくとも部分的に保持され、前記プローブ・ソース・ビームが前記ガイド結合ハウジングの面を走査するように構成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項6】
前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部が前記ガイド結合ハウジング内に保持される、請求項５に記載のカテーテル・システム。
【請求項7】
個々のガイド・ビームが前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査する前の所定の時間に前記プローブ・ソース・ビームが前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査するように、前記マルチプレクサ・アライメント・システムが前記マルチプレクサに動作可能に結合される、請求項１から６までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項8】
前記マルチプレクサ及び前記マルチプレクサ・アライメント・システムを含むシステム・コンソールを更に有し、前記複数のライト・ガイドが前記システム・コンソールに機械的に結合される、請求項１から７までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項9】
前記マルチプレクサ・アライメント・システムは、前記プローブ・ソース・ビームを集束させて前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査するように構成された複数の結合光学素子を含む、請求項１から８までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項10】
前記マルチプレクサは、前記結合光学素子を利用して、個々のガイド・ビームのそれぞれを前記複数のライト・ガイドのうちの１つに集束させるように構成される、請求項９に記載のカテーテル・システム。
【請求項11】
前記マルチプレクサは、別の結合光学素子を利用して、個々のガイド・ビームのそれぞれを前記複数のライト・ガイドのうちの１つに集束させるように構成される、請求項９に記載のカテーテル・システム。
【請求項12】
前記第１の光源からソース・ビームを受けるとともに前記第２の光源から前記プローブ・ソース・ビームを受ける第１のビームスプリッタを更に有し、前記第１のビームスプリッタは、前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームのそれぞれを前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部に向けるように構成される、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項13】
前記第１のビームスプリッタがダイクロイック・ビームスプリッタを含む、請求項１２に記載のカテーテル・システム。
【請求項14】
前記第１のビームスプリッタは、前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームのうちの一方を透過させ、且つ前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームのうちの他方を反射するように構成される、請求項１２又は１３に記載のカテーテル・システム。
【請求項15】
第２のビームスプリッタと光検出器とを更に有し、前記第２のビームスプリッタは、（ｉ）前記後方散乱エネルギー・ビームを受け、且つ（ｉｉ）前記後方散乱エネルギー・ビームの少なくとも一部を前記光検出器に向けるように構成されている、請求項２から１４までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項16】
前記第２のビームスプリッタは、前記後方散乱エネルギー・ビームの約９０パーセントを前記光検出器に向けて変向させる１０／９０ビームスプリッタである、請求項１５に記載のカテーテル・システム。
【請求項17】
前記光検出器は、前記光検出器に向けられた前記後方散乱エネルギー・ビームの少なくとも一部に少なくとも部分的に基づいて信号を生成する、請求項１５又は１６に記載のカテーテル・システム。
【請求項18】
前記光検出器からの前記信号を増幅器により増幅して、信号処理電子機器に向けられる増幅信号を提供し、それにより前記後方散乱エネルギー・ビーム中に含まれる光エネルギーの強度を決定する、請求項１７に記載のカテーテル・システム。
【請求項19】
前記後方散乱エネルギー・ビーム中に含まれる光エネルギーの前記強度が評価され、それにより前記ガイド・ビームと前記複数のライト・ガイドとの間の最適な光結合を決定する、請求項１８に記載のカテーテル・システム。
【請求項20】
前記第１の光源、前記システム・コントローラ、前記マルチプレクサ、及び前記マルチプレクサ・アライメント・システムのそれぞれに電力を供給するように構成された電源を更に有する、請求項２から１９までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項21】
前記マルチプレクサ・アライメント・システムは、前記プローブ・ソース・ビームを集束させて前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部を走査するように構成された複数の結合光学素子を含む、請求項１２から２０までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項22】
前記結合光学素子は、前記第１のビームスプリッタと前記複数のライト・ガイドとの間の前記プローブ・ソース・ビームのビーム経路内に位置付けられる、請求項２１に記載のカテーテル・システム。
【請求項23】
前記結合光学素子は、前記第１のビームスプリッタと前記第２のビームスプリッタとの間の前記プローブ・ソース・ビームのビーム経路内に位置付けられる、請求項２１に記載のカテーテル・システム。
【請求項24】
前記マルチプレクサは、マルチプレクサ・ベースと、マルチプレクサ・ステージと、前記マルチプレクサ・ベースに対して単一の線形自由度で前記マルチプレクサ・ステージを移動させるステージ・ムーバとを含む、請求項１から２３までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項25】
前記第１のビームスプリッタ、前記第２のビームスプリッタ、及び前記結合光学素子が前記マルチプレクサ・ステージに実装される、請求項２４に記載のカテーテル・システム。
【請求項26】
前記マルチプレクサは、前記マルチプレクサ・ステージに実装されるリダイレクタを更に含み、前記リダイレクタは、前記光源からのソース・ビームを前記結合光学素子に向けるように構成され、前記マルチプレクサ・ベースに対する前記マルチプレクサ・ステージの移動が、前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームを前記複数のライト・ガイドに対して移動させ、それにより前記個々のガイド・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームが、前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部にわたって走査するように向けられる、請求項２４又は２５に記載のカテーテル・システム。
【請求項27】
前記マルチプレクサは、前記第１の光源からのソース・ビームの光路内及び前記第２の光源からのプローブ・ソース・ビームの光路内に位置付けられる第１の可動リダイレクタ及び第２の可動リダイレクタを含む、請求項２４又は２５に記載のカテーテル・システム。
【請求項28】
前記第１の可動リダイレクタは、第１のリダイレクタ・ムーバにより１つの軸の周りで移動可能であり、前記第２の可動リダイレクタは、第２のリダイレクタ・ムーバにより１つの軸の周りで移動可能であり、前記第１の可動リダイレクタ及び前記第２の可動リダイレクタの移動が、前記ソース・ビームを個々のガイド・ビームとして向けるように協働し、前記プローブ・ソース・ビームは、前記ガイド・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームが前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部にわたって走査するように結合光学素子に向けられる、請求項２７に記載のカテーテル・システム。
【請求項29】
前記第１の可動リダイレクタ及び前記第２の可動リダイレクタのうちの少なくとも一方がガルバノミラー・スキャナを含む、請求項２７又は２８に記載のカテーテル・システム。
【請求項30】
前記マルチプレクサは、マルチプレクサ・ステージと、前記マルチプレクサ・ステージを前記複数のライト・ガイドのそれぞれに対して移動させるステージ・ムーバとを含む、請求項１から２３までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項31】
前記ステージ・ムーバは、前記マルチプレクサ・ステージを１つの回転軸を中心に回転移動させる、請求項３０に記載のカテーテル・システム。
【請求項32】
前記光源からの前記光エネルギーは、実質的に前記回転軸に沿って単一のソース・ビームとして前記マルチプレクサ・ステージに向けられる、請求項３１に記載のカテーテル・システム。
【請求項33】
前記マルチプレクサがビーム経路調整器を更に含み、前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームは、実質的に前記回転軸に沿って前記ビーム経路調整器に向けられ、前記ビーム経路調整器は、前記ソース・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームを変向させるように構成され、それにより前記ソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームは前記回転軸と平行で且つ前記回転軸から離間するように向けられる、請求項３２に記載のカテーテル・システム。
【請求項34】
前記ビーム経路調整器は、アナモルフィック・プリズム対、ウェッジ・プリズムの対、間隔の狭い直角ミラーの対、及び間隔の狭い直角プリズムの対のうちの１つを含む、請求項３３に記載のカテーテル・システム。
【請求項35】
前記ビーム経路調整器は、前記ソース・ビームを個々のガイド・ビームとして向けるように移動可能であり、且つ前記プローブ・ソース・ビームを結合光学素子に向けるように移動可能であり、それにより前記ガイド・ビーム及び前記プローブ・ソース・ビームが、前記複数のライト・ガイドのそれぞれの前記ガイド近位端部にわたって回転的に走査する、請求項３３又は３４に記載のカテーテル・システム。
【請求項36】
前記光源がレーザーを含む、請求項１から３５までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項37】
前記光源がパルス赤外線光源を含む、請求項１から３６までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項38】
前記第２の光源がレーザーを含む、請求項１から３７までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項39】
前記第２の光源が可視光連続波光源を含む、請求項１から３８までのいずれか一項に記載のカテーテル・システム。
【請求項40】
血管壁内の又は血管壁に隣接する治療部位を治療するための方法であって、請求項１から３９までのいずれか一項に記載のカテーテル・システムを含む、方法。
【請求項41】
血管壁内の、又は血管壁に隣接する治療部位を治療するための方法であって、第１の光源により光エネルギーを生成するステップと、
マルチプレクサにより前記光源から光エネルギーを受けるステップと、
前記マルチプレクサにより、前記光源からの光エネルギーを個々のガイド・ビームの形態で複数のライト・ガイドのそれぞれに向けるステップと、
マルチプレクサ・アライメント・システムを前記マルチプレクサに動作可能に結合するステップと、
前記マルチプレクサ・アライメント・システムが前記複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するように、第２の光源によりプローブ・ソース・ビームを生成するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、２０２０年５月１２日に出願された米国仮出願第６３／０２３，６６９号及び２０２１年５月５日に出願された米国特許出願第１７／３０８，９３４号による優先権を主張するものである。許される範囲で、米国仮出願第６３／０２３，６６９号及び米国特許出願第１７／３０８，９３４号の内容は、参照によりその全体が本願に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
体内の血管内の血管病変は、心筋梗塞、塞栓症、深部静脈血栓症、脳卒中などの主要な有害事象のリスクの増大と関連付けられ得る。重度の血管病変は、臨床環境における医師の治療及び開通性の達成を困難にし得る。
【0003】
血管病変は、幾つか例を挙げると、薬物療法、バルーン血管形成術、アテローム切除術、ステント留置術、血管移植片バイパス術などのインターベンションを使用して治療され得る。このようなインターベンションは、常に理想的であるとは限らず、又は、病変に対処するためにその後の治療が必要になる場合がある。
【発明の概要】
【0004】
本発明は、血管壁内の若しくは心臓弁内の、又は血管壁若しくは心臓弁に隣接する治療部位を治療するためのカテーテル・システムに関する。様々な実施例において、カテーテル・システムは、第１の光源、複数のライト・ガイド、マルチプレクサ、及び、マルチプレクサ・アライメント・システムを含む。第１の光源は光エネルギーを生成する。複数のライト・ガイドはそれぞれ、第１の光源から光エネルギーを交互に（すなわち交代で）受けるように構成される。各ライト・ガイドはガイド近位端部を有する。マルチプレクサは、第１の光源から光エネルギーを受ける。マルチプレクサは、第１の光源からの光エネルギーを複数のライト・ガイドのそれぞれに交互に向ける。マルチプレクサ・アライメント・システムはマルチプレクサに動作可能に結合される。マルチプレクサ・アライメント・システムは、複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するプローブ・ソース・ビームを生成する第２の光源を含む。
【0005】
幾つかの実施例において、複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するプローブ・ソース・ビームは、複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部から散乱される後方散乱エネルギー・ビームをもたらす。そのような実施例において、カテーテル・システムは、後方散乱エネルギー・ビームを分析してガイド・ビームと複数のライト・ガイドとの間の最適な光結合を決定するプロセッサを含むシステム・コントローラを更に含むことができる。
【0006】
特定の実施例において、第１の光源は、マルチプレクサに向けられるソース・ビームの形態で光エネルギーを供給する。そのような実施例において、システム・コントローラは、光エネルギーのパルスの形態の単一のソース・ビームを生成するために第１の光源の動作を制御するように構成される。
【0007】
幾つかの実施例では、複数のライト・ガイドがガイド結合ハウジング内に少なくとも部分的に保持され、また、この場合、プローブ・ソース・ビームがガイド結合ハウジングの面を走査するように構成される。そのような実施例では、複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部がガイド結合ハウジング内に保持され得る。
【0008】
特定の実施例では、個々のガイド・ビームが複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査する前にプローブ・ソース・ビームが所定の時間において複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するように、マルチプレクサ・アライメント・システムがマルチプレクサに動作可能に結合される。
【0009】
幾つかの実施例において、カテーテル・システムは、マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムを含むシステム・コンソールを更に含み、複数のライト・ガイドがシステム・コンソールに機械的に結合される。
【0010】
特定の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システムは、プローブ・ソース・ビームを集束させて複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するように構成される結合光学素子を含む。幾つかの実施例において、マルチプレクサは、結合光学素子を利用して、個々のガイド・ビームのそれぞれを複数のライト・ガイドのうちの１つに集束させることができる。或いは、マルチプレクサは、別の結合光学素子を利用して、個々のガイド・ビームのそれぞれを複数のライト・ガイドのうちの１つに集束させる。
【0011】
様々な実施例において、カテーテル・システムは、第１の光源からソース・ビームを受けるとともに第２の光源からプローブ・ソース・ビームを受ける第１のビームスプリッタを更に含み、第１のビームスプリッタは、ソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームのそれぞれを複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部に向けるように構成される。１つのそのような実施例では、第１のビームスプリッタがダイクロイック・ビームスプリッタである。特定の実施例において、第１のビームスプリッタは、ソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームのうちの一方を透過させ、ソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームのうちの他方を反射するように構成される。
【0012】
カテーテル・システムは第２のビームスプリッタ及び光検出器を更に含むことができる。そのような実施例において、第２のビームスプリッタは、後方散乱エネルギー・ビームを受けるとともに、後方散乱エネルギー・ビームの少なくとも一部を光検出器に向けるように構成される。１つのそのような実施例において、第２のビームスプリッタは、後方散乱エネルギー・ビームの約９０パーセントを光検出器に向けて変向させる１０／９０ビームスプリッタである。或いは、第２のビームスプリッタは、１０パーセントを上回る又は下回る後方散乱エネルギー・ビームを透過させて９０パーセントを上回る又は下回る後方散乱エネルギー・ビームを変向させる別の適した設計を有することができる。更に、そのような実施例において、光検出器は、光検出器に向けられる後方散乱エネルギー・ビームの少なくとも一部に少なくとも部分的に基づく信号を生成することができる。更にまた、光検出器からの信号を増幅器により増幅して増幅信号を供給することができる。そのような実施例において、増幅信号は、後方散乱エネルギー・ビーム中に含まれる光エネルギーの強度を決定するために信号処理電子機器に向けられる。更に、そのような実施例では、ガイド・ビームと複数のライト・ガイドとの間の最適な光結合を決定するために後方散乱エネルギー・ビーム中に含まれる光エネルギーの強度が評価される。
【0013】
幾つかの実施例において、カテーテル・システムは、第１の光源、システム・コントローラ、マルチプレクサ、及び、マルチプレクサ・アライメント・システムのそれぞれに電力を供給するように構成される電源を更に含む。
【0014】
特定の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システムは、プローブ・ソース・ビームを集束させて複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するように構成される結合光学素子を含む。１つのそのような実施例において、結合光学素子は、第１のビームスプリッタと複数のライト・ガイドとの間のプローブ・ソース・ビームのビーム経路内に位置される。別のそのような実施例において、結合光学素子は、第１のビームスプリッタと第２のビームスプリッタとの間のプローブ・ソース・ビームのビーム経路内に位置される。
【0015】
特定の実施例において、マルチプレクサは、マルチプレクサ・ベース、マルチプレクサ・ステージ、及び、マルチプレクサ・ベースに対して単一の線形自由度でマルチプレクサ・ステージを移動させるステージ・ムーバを含む。幾つかの実施例では、第１のビームスプリッタ、第２のビームスプリッタ、及び、結合光学素子をマルチプレクサ・ステージに実装できる。幾つかのそのような実施例において、マルチプレクサは、マルチプレクサ・ステージに実装されるリダイレクタを更に含み、リダイレクタは、第１の光源からのソース・ビームを結合光学素子に向けるように構成される。そのような実施例において、マルチプレクサ・ベースに対するマルチプレクサ・ステージの移動は、複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部の全体にわたって走査するべく個々のガイド・ビーム及びプローブ・ソース・ビームが向けられるようにソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームを複数のライト・ガイドに対して移動させる。
【0016】
様々な実施例において、マルチプレクサは、第１の光源からのソース・ビームの光路内及び第２の光源からのプローブ・ソース・ビームの光路内に位置される第１の可動リダイレクタ及び第２の可動リダイレクタを含む。そのような実施例において、第１の可動リダイレクタは、第１のリダイレクタ・ムーバにより１つの軸の周りで移動可能であり、第２の可動リダイレクタは、第２のリダイレクタ・ムーバにより１つの軸の周りで移動可能であり、第１の可動リダイレクタ及び第２の可動リダイレクタの移動は、ソース・ビームを個々のガイド・ビームとして向けるように協働し、プローブ・ソース・ビームは、ガイド・ビーム及びプローブ・ソース・ビームが複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部の全体にわたって走査するように結合光学素子に向けられる。特定の実施例では、第１の可動リダイレクタ及び第２の可動リダイレクタのうちの少なくとも一方がガルバノ（検流計）ミラー・スキャナを含む。
【0017】
特定の実施例において、マルチプレクサは、マルチプレクサ・ステージと、マルチプレクサ・ステージを複数のライト・ガイドのそれぞれに対して移動させるステージ・ムーバとを含む。そのような実施例において、ステージ・ムーバは、マルチプレクサ・ステージを１つの回転軸を中心に回転移動させることができる。更に、幾つかのそのような実施例において、第１の光源からの光エネルギーは、実質的に回転軸に沿って単一のソース・ビームとしてマルチプレクサ・ステージに向けられる。更に、特定のそのような実施例では、マルチプレクサがビーム経路調整器を更に含み、ソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームは、実質的に回転軸に沿ってビーム経路調整器に向けられ、また、ビーム経路調整器は、回転軸と平行で且つ回転軸から離間される方向にソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームが向けられるようにソース・ビーム及びプローブ・ソース・ビームを変向させるべく構成される。別の実施例において、ビーム経路調整器は、アナモルフィック・プリズム対、ウェッジ・プリズムの対、間隔の狭い直角ミラーの対、及び、間隔の狭い直角プリズムの対のうちの１つを含む。幾つかの実施例において、ビーム経路調整器は、ソース・ビームを個々のガイド・ビームとして向けるように移動可能であるとともに、ガイド・ビーム及びプローブ・ソース・ビームが複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部の全体にわたって回転可能に走査するようにプローブ・ソース・ビームを結合光学素子に向けるように移動可能である。
【0018】
様々な実施例では、第１の光源がレーザーを含む。幾つかのそのような実施例では、第１の光源がパルス赤外線光源を含む。
【0019】
様々な実施例では、第２の光源がレーザーを含む。特定のそのような実施例では、第２の光源が可視光連続波光源を含む。
【0020】
本発明は、更に、血管壁内の又は血管壁に隣接する治療部位を治療するための方法に関し、この方法は、前述のカテーテル・システムのいずれかを含む。
【0021】
特定の実施例において、マルチプレクサは、第１の可動リダイレクタ及び第２の可動リダイレクタを含むことができる。様々な実施例において、リダイレクタのうちの少なくとも一方は、ｆシータ・レンズを伴う多方向スキャナを含む。
【0022】
本発明は、更に、血管壁内の若しくは心臓弁内の、又は血管壁若しくは心臓弁に隣接する治療部位を治療するための方法であって、第１の光源により光エネルギーを生成するステップと、マルチプレクサにより第１の光源から光エネルギーを受けるステップと、マルチプレクサにより、第１の光源からの光エネルギーを個々のガイド・ビームの形態で複数のライト・ガイドのそれぞれに向けるステップと、マルチプレクサ・アライメント・システムをマルチプレクサに動作可能に結合するステップと、マルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドのそれぞれのガイド近位端部を走査するように第２の光源によりプローブ・ソース・ビームを生成するステップとを含む方法に関する。
【0023】
この概要は、本出願の幾つかの教示内容の一部の要約であり、本主題の排他的又は網羅的な取り扱いを意図するものではない。更なる詳細は、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲に見出される。他の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解するとともに、詳細な説明の一部を形成する図面を見ると、当技術分野の当業者には明らかであり、詳細な説明及び図面のそれぞれは限定的な意味で解釈されるべきではない。本明細書の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によって規定される。
【0024】
この発明の新規の特徴並びにその構造及びその動作の両方に関する本発明自体は、添付の説明と併せて解釈される添付図面から最も良く理解され、図面中、同様の参照文字は同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本明細書の様々な実施例に係るカテーテル・システムの一実施例の概略断面図であり、カテーテル・システムは、第１の光源、複数のライト・ガイド、マルチプレクサ、及び、マルチプレクサ・アライメント・システムを含む。
【図2】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムの一実施例を含むカテーテル・システムの一実施例の一部の簡略化された概略図である。
【図3A】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドに対して走査しているときのタイミング方式を表す概略図、及び、第１の光源を発射するのに適したタイミングを決定するために使用される走査位置の関数としての後方散乱ビーム強度のグラフ表示である。
【図3B】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドに対して走査しているときの別のタイミング方式を表す概略図、及び、第１の光源を発射するのに適したタイミングを決定するために使用される走査位置の関数としての後方散乱ビーム強度のグラフ表示である。
【図3C】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドに対して走査しているときの別のタイミング方式を表す概略図、及び、第１の光源を発射するのに適したタイミングを決定するために使用される走査位置の関数としての後方散乱ビーム強度のグラフ表示である。
【図3D】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドに対して走査しているときの別のタイミング方式を表す概略図、及び、第１の光源を発射するのに適したタイミングを決定するために使用される走査位置の関数としての後方散乱ビーム強度のグラフ表示である。
【図4】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムの別の実施例を含むカテーテル・システムの別の実施例の一部の簡略化された概略図である。
【図5】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムの更に別の実施例を含む、カテーテル・システムの更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。
【図6】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムの更に別の実施例を含むカテーテル・システムの更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。
【図7】マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムの更に別の実施例を含むカテーテル・システムの更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の実施例は、様々な修正及び代替形態の影響を受けやすいが、その詳細は、実例及び図面として示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本明細書の範囲は、記載された特定の実施例に限定されないことが理解される。それどころか、その意図は、本明細書の思想及び範囲に入る修正、同等物、及び代替案を網羅することである。
【0027】
血管病変の治療は、病気に冒された患者の主要な有害事象又は死亡を減らすことができる。本明細書で言及されるように、主要な有害事象は、血管病変の存在に起因して体内のどこでも起こり得るものである。主要な有害事象には、主要な心臓有害事象、末梢又は中枢血管系における主要な有害事象、脳における主要な有害事象、筋肉組織における主要な有害事象、又はいずれかの内部臓器における主要な有害事象が含まれ得るが、これらに限定されない。
【0028】
動脈内のカルシウム堆積物などの血管病変の治療では、カテーテル・バルーンを１回挿入して位置決めするだけで、複数の間隔の狭い領域を治療できることが一般に有益である。レーザー駆動血管内砕石装置内などの光励起システム内でこれが行なわれ得るように、通常、治療プロセスのための幾つかの出力チャネル、例えば光ファイバ及び標的を有することが望ましく、各出力チャネルは、バルーン内の適切な所望の位置に分配され得るエミッタ、例えばプラズマ発生器を含む。多くの場合、高出力レーザー光源はシステム内で最大且つ最も高価なコンポーネントであるため、それぞれの光ファイバごとに専用のレーザー光源を有することは、パッケージ要件、消費電力、熱に関する考慮事項、及び、経済性などの多くの理由から実現可能性が低いと思われる。そのような理由から、単一のレーザーを同時に及び／又は順次に多数の異なる光ファイバへと治療目的で多重化することが有利であり得る。これにより、各ファイバにより単一レーザーからのレーザー出力の全ての又は特定の部分を使用することが可能になる。
【0029】
したがって、本明細書に開示されるカテーテル・システム及び関連する方法は、単一の光源を使用して、石灰化血管病変及び／又は線維性血管病変などの血管病変に圧力を与えて破砕を誘発するように設計されるレーザー駆動圧力波発生装置内の複数の光ファイバ・チャネルに給電する手段を提供するように構成される。より詳細には、本明細書で詳細に説明する本発明は、単一のエネルギー源又は光源、例えば単一のレーザー源を、使い捨て装置内の複数のライト・ガイド、例えば光ファイバ・チャネルのうちの１つ又は複数へと多重化するマルチプレクサを含む。
【0030】
本明細書で詳細に説明するように、本発明のカテーテル・システム及び方法は、マルチチャネル・アレイに編成される個々の出力チャネル、例えば光ファイバに対する光結合を改善する手段を更に組み込む。アクティブ光学系は、マルチプレクサの動作中に結合効率を継続的に測定し、エネルギー源をトリガする最適なパラメータを決定する。例えば、様々な実施例において、本発明は、マルチチャネル・アレイの面及びマルチチャネル・アレイ内の個々の光ファイバを精査するための第２のエネルギー源を組み込む。エネルギー源は、一次エネルギー源のビームと共通の経路に結合される。集束プローブ・ビーム・スポットは、一次エネルギー・スポットと一致することができ、又は、例えばレーザーなどの一次エネルギー源の発射のシステム予測可能な制御を与える走査アヘッド・タイミングをもたらすようにオフセットされ得る。集束プローブ・ビーム・スポットは、マルチチャネル・アレイの面及び個々の光ファイバから散乱する。光学素子及びセンサは、プローブ・ビーム・スポットから戻される光の継続的な監視を可能にする。戻された光の相対強度が相関し、信号処理電子機器によって生成される対応する信号が結合効率と相関する。したがって、走査プロセスがデータ・ストリームを生成し、このデータ・ストリームからマルチプレクサ位置の関数としての結合効率が決定される。特定の実施例において、一次エネルギー源レーザーからの投射スポットは、厳密に制御又は較正される態様でプローブ・スポットの投射スポットよりも遅れるように構成される。したがって、システムは、マルチプレクサのパラメトリック動作を制御して、マルチプレクサが最適な位置にある時点で一次エネルギー源を発射するのに最適な時間を計算する。他の実施例において、プローブ・ビーム・スポットは、全てのファイバを通過して、最適な結合を与えるそれぞれのファイバごとにＸ－Ｙ位置を見出し、主エネルギー源を発射することなくこれを行なう、アクティブ走査システム内で利用され得る。したがって、第２のエネルギー源は、ゆっくり進んで、マルチチャネル・アレイの面全体にわたって徹底的なＸ－Ｙ走査を実行し、全体をマッピングすることができる。システムは、その後にその情報を記憶し、それらの場所を使用して一次エネルギー源をリアルタイムで発射する。
【0031】
そのような設計により、本発明のシステム及び方法は、その後にマルチプレクサ・メカニズムのパラメトリック動作に関連付けられ得る、プローブ及び一次レーザー・ビームを結合してビーム経路によってスポット追跡できるという条件で、直線形態、円形形態、パターン化された形態、又は、走査形態のいずれかの任意のマルチプレクサ形態に関して実装され得る。
【0032】
本発明のカテーテル・システム及び方法は、様々な利点を提供する、及び／又は、１）出力チャネル（光ファイバ）の機械的公差及びマルチチャネル・アレイ内のそれらの位置の公差に対するシステム光結合依存性を低減すること、２）マルチチャネル・アレイをマルチプレクサに接続及び位置合わせする精度への性能依存を低減すること、３）マルチプレクサ内の位置決め機構の精度及びその光学的及び機械的な構成要素の関連する品質及び精度への依存を低減すること、４）マルチプレクサ及びマルチチャネル・アレイ・システムの速度及び性能を向上させること、及び、５）使い捨て装置で低コスト、低精度のマルチチャネル・アレイを使用できるようにすることによってコスト目標を改善すること、のうちの１つ又は複数を含む重要な問題を解決することが分かる。
【0033】
様々な実施例において、本明細書に開示されるカテーテル・システムは、患者の体内の血管内の若しくは心臓弁内の、又は血管若しくは心臓弁に隣接する治療部位まで前進するように構成されるカテーテルを含むことができる。カテーテルは、カテーテル・シャフトと、カテーテル・シャフトに結合及び／又は固定されるバルーンとを含む。本明細書のバルーンは、バルーン内部を画定するバルーン壁を含むことができるとともに、バルーン内部中にバルーン流体を受けて、カテーテルを患者の血管系を通じて前進させるのに適した収縮形態から、カテーテルを治療部位に対して所定位置に固定するのに適した膨張形態へと拡張するように構成され得る。また、カテーテル・システムは、カテーテル・シャフトに沿ってバルーン内に配置された複数のライト・ガイドも含む。各ライト・ガイドは、血管病変を破壊するためにバルーン内に圧力波を生成するように構成され得る。
【0034】
様々な実施例において、本発明のカテーテル・システム及び関連する方法は、エネルギー・ガイド、例えばライト・ガイドによって誘導されるエネルギーを供給する高エネルギー源、例えば、高エネルギー・レーザー源又は別の適切な高エネルギー源などの光源を利用して、カテーテルの膨張可能なバルーンのバルーン内部中に保持されるバルーン流体中に局所的なプラズマを生成する。したがって、エネルギー・ガイドは、時として、「プラズマ発生器」と称され得る、又は、バルーン内部中に位置されるエネルギー・ガイドのガイド遠位端部において又はその近くに「プラズマ発生器」を組み込むと言うことができる。次に、局所的なプラズマの生成により、バルーン内部の内側に高エネルギー気泡がもたらされて圧力波が引き起こされ、患者の体内の血管壁内の又は血管壁に隣接する治療部位において、石灰化血管病変又は線維性血管病変などの治療部位に圧力を与えて破砕を誘発する。
【0035】
幾つかの実施例において、エネルギー源は、エネルギー源からサブミリ秒のエネルギー・パルス、例えば光エネルギーを供給して、バルーン内のバルーン流体中でプラズマ形成を開始し、急速な気泡形成を引き起こし、治療部位において圧力波をバルーン壁に与えるように構成され得る。したがって、圧力波は、非圧縮性バルーン流体を介して機械的エネルギーを治療部位に伝達し、治療部位に破砕力を与えることができる。本明細書で使用されるように、治療部位は、一般に血管及び／又は心臓弁に見られる石灰化血管病変又は線維性血管病変などの血管病変を含むことができる。
【0036】
本明細書で使用されるように、「血管内病変」、「血管病変」及び「治療部位」という用語は、別段に言及されなければ互換的に使用される。したがって、血管内病変及び／又は血管病変は、本明細書では単に「病変」と呼ばれることがある。
【0037】
当業者であれば分かるように、本発明の以下の詳細な説明は、例示にすぎず、決して限定することを意図するものではない。本発明の他の実施例は、本開示の利益を有するそのような当業者に容易に示唆し得る。ここで、添付図面に示されているように、本発明の実施について詳細に言及する。
【0038】
明確にするために、本明細書に記載されている実施のよくある機能の全てが示され、説明されているわけではない。もちろん、そのような実際の実施の開発では、アプリケーション関連及びビジネス関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するために、実施固有の多数の決定を行う必要があること、及びこれらの特定の目標は、実施ごとに、また開発者ごとに異なることが理解される。更に、そのような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者のための工学の日常的な事業であることが理解される。
【0039】
本明細書に開示されるカテーテル・システムは、多くの異なる形態を含むことができることが理解される。ここで図１を参照すると、本明細書の様々な実施例に係るカテーテル・システム１００の概略断面図が示される。本明細書に記載されるように、カテーテル・システム１００は、患者の体内の血管又は心臓弁の血管壁内の又は血管壁に隣接する１つ又は複数の治療部位に破砕を誘発するための圧力を与えるのに適している。図１に示される実施例において、カテーテル・システム１００は、カテーテル１０２、１つ又は複数（好ましくは複数）のライト・ガイド１２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル１２２、ソース・マニホルド１３６、流体ポンプ１３８、並びに、光源１２４（本明細書では「第１の光源」と呼ばれることもある）、電源１２５、システム・コントローラ１２６、グラフィック・ユーザ・インタフェース１２７（「ＧＵＩ」）、マルチプレクサ１２８、及び、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２のうちの１つ又は複数を含むシステム・コンソール１２３のうちの１つ又は複数を含むことができる。或いは、カテーテル・システム１００は、図１に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0040】
カテーテル１０２は、患者１０９の体１０７内の血管１０８内の又は血管１０８に隣接する治療部位１０６に移動するように構成される。治療部位１０６は、例えば石灰化血管病変などの１つ又は複数の血管病変を含むことができる。これに加えて又はこれに代えて、治療部位１０６は、線維性血管病変などの血管病変を含むことができる。
【0041】
カテーテル１０２は、膨張可能なバルーン１０４（本明細書では単に「バルーン」と呼ばれることもある）、カテーテル・シャフト１１０、及びガイドワイヤ１１２を含むことができる。バルーン１０４を、カテーテル・シャフト１１０に結合することができる。バルーン１０４は、バルーン近位端部１０４Ｐ及びバルーン遠位端部１０４Ｄを含むことができる。カテーテル・シャフト１１０は、カテーテル・システム１００の近位部分１１４からカテーテル・システム１００の遠位部分１１６まで延びることができる。カテーテル・シャフト１１０は長手方向軸１４４を含むことができる。カテーテル・シャフト１１０は、ガイドワイヤ１１２上にわたって移動するように構成されるガイドワイヤ・ルーメン１１８を含むこともできる。カテーテル・シャフト１１０は膨張ルーメン（図示せず）を更に含むことができる。幾つかの実施例では、カテーテル１０２は、遠位端部開口１２０を有することができるとともに、カテーテル１０２が治療部位１０６に又はその近くに移動及び位置されるときにガイドワイヤ１１２を収容することができ且つガイドワイヤ１１２上にわたって追跡され得る。幾つかの実施例では、バルーン近位端部１０４Ｐをカテーテル・シャフト１１０に結合することができ、バルーン遠位端部１０４Ｄをガイドワイヤ・ルーメン１１８に結合することができる。
【0042】
カテーテル１０２のカテーテル・シャフト１１０は、光源１２４と光学的に通信するライト・ガイド・バンドル１２２の１つ又は複数のライト・ガイド１２２Ａに結合され得る。ライト・ガイド１２２Ａは、カテーテル・シャフトに沿ってバルーン１０４内に配置され得る。更に、ライト・ガイド１２２Ａのそれぞれは、バルーン１０４の長さに対して任意の適切な長手方向位置にあるガイド遠位端部１２２Ｄを有することができる。幾つかの実施例では、各ライト・ガイド１２２Ａが光ファイバとなることができ、光源１２４がレーザーとなり得る。光源１２４は、カテーテル・システム１００の近位部分１１４でライト・ガイド１２２Ａと光学的に通信することができる。より詳細には、本明細書で詳細に説明するように、光源１２４は、マルチプレクサ１２８の存在及び動作に起因して任意の所望の組合せ、順序及び／又はパターンで、選択的及び／又は択一的にライト・ガイド１２２Ａのそれぞれと光学的に通信することができる。更に、本明細書で説明するように、光源１２４は、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２の存在に起因してライト・ガイド１２２Ａのそれぞれと光学的に通信している状態でより正確に且つ的確に結合され得る。
【0043】
幾つかの実施例では、カテーテル・シャフト１１０を、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周りの任意の適切な位置に配置することができる第１のライト・ガイド、第２のライト・ガイド、第３のライト・ガイドなどの複数のライト・ガイド１２２Ａに結合することができる。例えば、特定の非排他的な実施例では、２つのライト・ガイド１２２Ａを、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周囲にわたって約１８０度離間することができ、３つのライト・ガイド１２２Ａを、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周囲にわたって約１２０度離間することができ、又は４つのライト・ガイド１２２Ａを、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周囲にわたって約９０度離間することができる。更に、或いは、複数のライト・ガイド１２２Ａを、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周囲にわたって互いに均一に離間する必要はない。より詳細には、本明細書に記載のライト・ガイド１２２Ａを、所望の場所で所望の効果を達成するために、ガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周りに均一又は不均一に配置できることが更に理解される。
【0044】
バルーン１０４は、バルーン内部１４６を画定するバルーン壁１３０を含むことができ、バルーン流体１３２で膨張させて、カテーテル１０２を患者の血管系を通して前進させるのに適した収縮形態から、カテーテル１０２を治療部位１０６に対して所定位置に固定するのに適した膨張形態に拡張することができる。別の言い方をすれば、バルーン１０４が膨張形態にあるとき、バルーン１０４のバルーン壁１３０は、治療部位１０６に、すなわち、血管病変に実質的に隣接して位置されるように構成される。図１は、バルーン１０４のバルーン壁１３０が血管１０８の治療部位１０６から離間されていることを示すが、これは単に図示を容易にするために行なわれており、バルーン１０４のバルーン壁１３０は、一般に、バルーンが膨張形態にあるときに治療部位１０６に実質的に直接隣接することが分かる。
【0045】
幾つかの実施例において、カテーテル・システム１００の光源１２４は、光源１２４からライト・ガイド１２２Ａに沿ってバルーン１０４のバルーン内部１４６の中の位置にサブミリ秒の光パルスを供給するように構成され得、それにより、すなわち、ライト・ガイド１２２Ａのそれぞれのガイド遠位端部１２２Ｄに位置されるプラズマ発生器１３３（仮想線で示される）を介して、バルーン１０４のバルーン内部１４６の中のバルーン流体１３２中にプラズマ形成を誘発する。プラズマ形成は、急速な気泡形成を引き起こし、治療部位１０６に圧力波を与える。例示的なプラズマ誘導気泡は、図１に気泡１３４として示される。
【0046】
本明細書で詳細に説明されるカテーテル・システム１００で用いるのに適したバルーン１０４は、収縮形態にあるときに患者の血管系を通過することができるものを含む。幾つかの実施例では、本明細書のバルーン１０４はシリコーンから形成される。他の実施例では、本明細書のバルーン１０４は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリウレタン、米国ペンシルベニア州キング・オブ・プラシャに所在地を有するアルケマから入手可能なＰＥＢＡＸ（商標）材料などのポリマー、ナイロンなどから形成される。幾つかの実施例では、バルーン１０４は、直径が１ミリメートル（ｍｍ）～２５ｍｍの範囲の直径を有するものを含むことができる。幾つかの実施例では、バルーン１０４は、直径が少なくとも１．５ｍｍ～１２ｍｍの範囲の直径を有するものを含むことができる。幾つかの実施例では、バルーン１０４は、直径が少なくとも１ｍｍ～５ｍｍの範囲の直径を有するものを含むことができる。
【0047】
更に、幾つかの実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも５ｍｍ～３００ｍｍの範囲の長さを有するものを含むことができる。より詳細には、幾つかの実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも８ｍｍ～２００ｍｍの範囲の長さを有するものを含むことができる。より長いバルーン１０４を、より大きな治療部位１０６に隣接して配置することができ、したがって、治療部位１０６内の正確な位置で、より大きな血管病変又は複数の血管病変に圧力を与えて破砕を誘発するために使用できることが理解される。
【0048】
更に、本明細書のバルーン１０４は、約１気圧（気圧）～７０気圧の膨張圧力まで膨張させることができる。幾つかの実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも２０気圧～７０気圧の膨張圧力まで膨張させることができる。他の実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも６気圧～２０気圧の膨張圧力まで膨張させることができる。更に他の実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも３気圧～２０気圧の膨張圧力まで膨張させることができる。更に他の実施例では、本明細書のバルーン１０４は、少なくとも２気圧～１０気圧の膨張圧力まで膨張させることができる。
【0049】
更に、本明細書のバルーン１０４は、円錐形状、正方形形状、長方形形状、球形状、円錐／正方形形状、円錐／球形状、拡張球形状、楕円形状、テーパー形状、骨形状、階段状直径形状、オフセット形状、又は円錐オフセット形状を含むがこれらに限定されない様々な形状を有するものを含むことができる。幾つかの実施例では、本明細書のバルーン１０４は、薬剤溶出コーティング構造又は薬剤溶出ステント構造を含むことができる。薬剤溶出コーティング又は薬剤溶出ステントは、抗炎症剤、抗腫瘍剤、抗血管新生剤などを含む１つ又は複数の治療剤を含むことができる。
【0050】
バルーン流体１３２は、液体又は気体であってもよい。本明細書での使用に適した典型的なバルーン流体１３２は、水、生理食塩水、造影媒体、フルオロカーボン、パーフルオロカーボン、二酸化炭素などのガスなどのうちの１つ又は複数を含み得るが、これらに限定されない。幾つかの実施例では、記載されたバルーン流体１３２を、ベース膨張流体として使用することができる。幾つかの実施例では、バルーン流体１３２は、造影媒体に対する生理食塩水の体積比が５０：５０である混合物を含む。他の実施例では、バルーン流体１３２は、造影媒体に対する生理食塩水の体積比が２５：７５の混合物を含む。更に他の実施例では、バルーン流体１３２は、造影媒体に対する生理食塩水の体積比が７５：２５の混合物を含む。更に、本明細書での使用に適したバルーン流体１３２を、その流体中の圧力波の進行速度を操作するために、組成、粘度などに基づいて調整することができる。特定の実施例では、本明細書での使用に適したバルーン流体１３２は生体適合性である。バルーン流体１３２の量を、選択された光源１２４及び使用されるバルーン流体１３２のタイプによって調整することができる。
【0051】
幾つかの実施例において、本明細書の造影媒体で使用される造影剤は、イオン性又は非イオン性ヨウ素系の造影剤などのヨウ素系の造影剤を含むことができるが、これらに限定されない。イオン性ヨウ素系の造影剤の幾つかの非限定的な例は、ジアトリゾエート、メトリゾエート、イオタラミン酸、及びイオキサグラートを含む。非イオン性ヨウ素系の造影剤の幾つかの非限定的な例は、イオパミドール、イオヘキソール、イオキシラン、イオプロミド、イオジキサノール、及びイオベルソールを含む。他の実施例では、非ヨウ素系の造影剤を使用することができる。適切な非ヨウ素含有造影剤は、ガドリニウム（ＩＩＩ）系の造影剤を含み得る。適切なフルオロカーボン剤及びパーフルオロカーボン剤は、パーフルオロカーボンドデカフルオロペンタン（ＤＤＦＰ、Ｃ５Ｆ１２）などの薬剤を含み得るが、これらに限定されない。
【0052】
更に、本明細書のバルーン流体１３２は、紫外線領域（例えば、少なくとも１０ナノメートル（ｎｍ）～４００ｎｍ）、可視領域（例えば、少なくとも４００ｎｍ～７８０ｎｍ）又は電磁スペクトルの近赤外領域（例えば、少なくとも７８０ｎｍ～２．５μｍ）の光を選択的に吸収することができる吸収剤を含むものを含むことができる。適切な吸収剤は、少なくとも１０ｎｍから２．５μｍまでのスペクトルに沿って吸収極大を有するものを含み得る。或いは、バルーン流体１３２は、中赤外線領域（例えば、少なくとも２．５μｍ～１５μｍ）、又は電磁スペクトルの遠赤外線領域（例えば、少なくとも１５μｍ～１ｍｍ）で光を選択的に吸収することができる吸収剤を含むものを含むことができる。様々な実施例において、吸収剤は、カテーテル・システムで使用されるレーザーの放出最大値と一致する吸収最大値を有するものとなり得る。非限定的な例として、本明細書に記載の様々なレーザーは、ネオジム：イットリウム－アルミニウム－ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ－最大放射＝１０６４ｎｍ）レーザー、ホルミウム：ＹＡＧ（Ｈｏ：ＹＡＧ－最大放射＝２．１μｍ）レーザー、又はエルビウム：ＹＡＧ（Ｅｒ：ＹＡＧ－最大放射＝２．９４μｍ）レーザーを含み得る。幾つかの実施例において、本明細書で使用される吸収剤は、水溶性であり得る。他の実施例では、本明細書で使用される吸収剤は水溶性ではない。幾つかの実施例では、本明細書のバルーン流体１３２で使用される吸収剤を、光源１２４のピーク放射に一致するように調整することができる。少なくとも１０ナノメートル～１ミリメートルの放射波長を有する様々な光源１２４は、本明細書の他の場所で論じられる。
【0053】
本明細書に開示されるカテーテル・システム１００及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２は、近位部分１１４の光源１２４、及び、遠位部分１１６のバルーン１０４のバルーン内部１４６内のバルーン流体１３２と光学的に通信する任意の数のライト・ガイド１２２Ａを含むことができることが理解される。例えば、幾つかの実施例では、カテーテル・システム１００及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２は、１つのライト・ガイド１２２Ａから５つのライト・ガイド１２２Ａまでを含むことができる。他の実施例では、カテーテル・システム１００及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２は、５つのライト・ガイド１２２Ａから１５個のライト・ガイド１２２Ａまでを含むことができる。更に他の実施例では、カテーテル・システム１００及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２は、１０個のライト・ガイド１２２Ａから３０個のライト・ガイド１２２Ａを含むことができる。或いは、更に他の実施例では、カテーテル・システム１００及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２は、３０個を超えるライト・ガイド１２２Ａを含むことができる。
【0054】
本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、光ファイバ又は可撓性ライト・パイプを含むことができる。本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、薄くて可撓性があり、強度をほとんど失うことなく光信号を送信することができる。本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、その周囲にわたってクラッドにより取り囲まれるコアを含むことができる。幾つかの実施例では、コアは、円筒形コア又は部分的に円筒形のコアであり得る。ライト・ガイド１２２Ａのコア及びクラッドを、１つ又は複数のタイプのガラス、シリカ、又は１つ又は複数のポリマーを含むがこれらに限定されない１つ又は複数の材料から形成することができる。ライト・ガイド１２２Ａは、ポリマーなどの保護コーティングも含み得る。コアの屈折率は、クラッドの屈折率よりも大きいことが理解される。
【0055】
各ライト・ガイド１２２Ａは、近位部分、すなわち、ガイド近位端部１２２Ｐから、遠位部分、すなわち、バルーン内部１４６の中に位置される少なくとも１つの光学窓（図示せず）を有するガイド遠位端部１２２Ｄまで、その長さに沿って光を導くことができる。ライト・ガイド１２２Ａは、光源１２４を含む光ネットワークの一部として光路を形成することができる。光ネットワーク内の光路は、光がネットワークのある部分から別の部分へ移動できるようにする。光ファイバ及び可撓性ライト・パイプはいずれも、本明細書の光ネットワーク内に光路をもたらすことができる。
【0056】
更に、本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、本明細書に記載のカテーテル１０２のカテーテル・シャフト１１０の周りで及び／又はカテーテル・シャフト１１０に対して多くの形態をとることができる。幾つかの実施例において、ライト・ガイド１２２Ａは、カテーテル・シャフト１１０の長手方向軸１４４と平行に延びることができる。幾つかの実施例において、ライト・ガイド１２２Ａを、カテーテル・シャフト１１０に物理的に結合することができる。他の実施例において、ライト・ガイド１２２Ａは、カテーテル・シャフト１１０の外径の長さに沿って配置され得る。更に他の実施例において、本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、カテーテル・シャフト１１０内の１つ又は複数のライト・ガイド・ルーメン内に配置され得る。
【0057】
加えて、ライト・ガイド１２２Ａをガイドワイヤ・ルーメン１１８及び／又はカテーテル・シャフト１１０の周囲にわたる任意の適切な位置に配置することができ、また、治療部位１０６の血管病変を破壊する目的でより効果的に且つ正確に圧力波を与えるべく、ライト・ガイド１２２Ａのそれぞれのガイド遠位端部１２２Ｄをバルーン１０４の長さに対して及び／又はガイドワイヤ・ルーメン１１８の長さに対して任意の適切な長手方向位置に配置できるのが更に分かる。
【0058】
更に、本明細書のライト・ガイド１２２Ａは、１つ又は複数の光音響変換器１５４を含むことができ、各光音響変換器１５４は、それが内部に配置されるライト・ガイド１２２Ａと光学的に通信することができる。幾つかの実施例では、光音響変換器１５４は、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄと光学的に通信することができる。更に、そのような実施例では、光音響変換器１５４は、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄに対応する及び／又は一致する形状を有することができる。
【0059】
光音響変換器１５４は、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄで又はその近くで光エネルギーを音波に変換するように構成される。音波の方向は、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄの角度を変えることによって調整できることが理解される。
【0060】
本明細書のライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄに配置された光音響変換器１５４は、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄと同じ形状をとることができることが更に理解される。例えば、特定の非排他的な実施例では、光音響変換器１５４及び／又はガイド遠位端部１２２Ｄは、円錐形状、凸形状、凹形状、球根形状、正方形形状、階段状形状、半円形状、卵形状等を有することができる。また、ライト・ガイド１２２Ａは、ライト・ガイド１２２Ａの長さの１つ又は複数の側面に沿って配置される更なる光音響変換器１５４を更に含むことができることも理解される。
【0061】
本明細書に記載のライト・ガイド１２２Ａは、例えば、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄで又はその近傍で側面に向かって及びバルーン壁１３０に向かってライト・ガイド１２２Ａから出るように光を向けるように構成されるライト・ガイド１２２Ａ内の１つ又は複数の方向転換機能部又は「ダイバータ」（図１には示されていない）を更に含むことができる。方向転換機能部は、ライト・ガイド１２２Ａからの光をその軸方向経路から離れるようにライト・ガイド１２２Ａの側面に向けて方向転換させる本明細書のシステムの任意の機能部を含むことができる。更に、ライト・ガイド１２２Ａはそれぞれ、各ライト・ガイド１２２Ａの長手方向又は軸方向の表面に沿って配置されて、且つ方向転換機能部と光学的に通信する１つ又は複数の光窓を含むことができる。別の言い方をすれば、本明細書の方向転換機能部を、例えば側面が光窓と光学的に通信するガイド遠位端部１２２Ｄで又はその近くでライト・ガイド１２２Ａ内の光を側面に向けるように構成することができる。光窓は、ライト・ガイド１２２Ａ上に又はその周辺にクラッドを欠くライト・ガイド１２２Ａの一部など、ライト・ガイド１２２Ａ内から光がライト・ガイド１２２Ａから出ることができるようにするライト・ガイド１２２Ａの一部を含むことができる。
【0062】
本明細書での使用に適した方向転換機能部の例は、反射要素、屈折要素、及びファイバ拡散器を含む。更に、本明細書のライト・ガイド１２２Ａの先端から光を集束させるのに適した方向転換機能部は、凸面、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ、及びミラー焦点レンズを有するものを含み得るが、これらに限定されない。方向転換機能部と接触すると、光は、ライト・ガイド１２２Ａ内で、ライト・ガイド１２２Ａの側面と光学的に通信している光音響変換器１５４に方向転換される。前述のように、光音響変換器１５４は、その後、光エネルギーを、ライト・ガイド１２２Ａの側面から離れて延びる音波に変換する。
【0063】
ソース・マニホルド１３６を、カテーテル・システム１００の近位部分１１４に又はその近くに配置することができる。ソース・マニホルド１３６は、ライト・ガイド・バンドル１２２の１つ又は複数のライト・ガイド１２２Ａ、ガイドワイヤ１１２、及び／又は、流体ポンプ１３８と流体連通した状態で結合される膨張導管１４０を受けることができる１つ又は複数の近位端部開口を含むことができる。また、カテーテル・システム１００は、必要に応じて、バルーン流体１３２で、すなわち、膨張導管１４０を介して、バルーン１０４を膨張させるように構成される流体ポンプ１３８を含むことができる。
【0064】
前述のように、図１に示される実施例において、システム・コンソール１２３は、光源１２４、電源１２５、システム・コントローラ１２６、ＧＵＩ１２７、マルチプレクサ１２８、及び、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２のうちの１つ又は複数を含む。或いは、システム・コンソール１２３は、図１に具体的に示されるものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。例えば、特定の非排他的な別の実施例では、システム・コンソール１２３を、ＧＵＩ１２７を伴うことなく設計することができる。更に、或いは、光源１２４、電源１２５、システム・コントローラ１２６、ＧＵＩ１２７、マルチプレクサ１２８、及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２のうちの１つ又は複数は、システム・コンソール１２３を特に必要とせずに、カテーテル・システム１００内に設けられ得る。
【0065】
更に、図示のように、システム・コンソール１２３、及びそれに含まれる構成要素は、カテーテル１０２、ライト・ガイド・バンドル１２２、及びカテーテル・システム１００の残りの部分に動作可能に結合される。例えば、幾つかの実施例では、図１に示されるように、システム・コンソール１２３は、ライト・ガイド・バンドル１２２がシステム・コンソール１２３に機械的に結合されるコンソール接続開口部１４８（一般に「ソケット」とも呼ばれる場合がある）を含むことができる。そのような実施例では、ライト・ガイド・バンドル１２２は、ライト・ガイド１２２Ａのそれぞれの一部、例えば、ガイド近位端部１２２Ｐを収容するガイド結合ハウジング１５０（一般に「フェルール」とも呼ばれる場合がある）を含むことができる。ガイド結合ハウジング１５０は、ライト・ガイド・バンドル１２２とシステム・コンソール１２３との間に所望の機械的結合をもたらすべくコンソール接続開口部１４８内に嵌合して選択的に保持されるように構成される。
【0066】
更に、ライト・ガイド・バンドル１２２は、ライト・ガイド１２２Ａ及び／又はライト・ガイド・バンドル１２２がカテーテル・システム１００の使用中にカテーテル１０２とともに血管１０８内へと延びる際に、よりコンパクトな形態を成すことができるように個々のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれを互いに近づけるガイド・バンドラー１５２（又は「シェル」）を含むこともできる。
【0067】
本明細書で提供されるように、光源１２４は、ライト・ガイド１２２Ａのそれぞれと光学的に通信している状態で、すなわち、ライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれのガイド近位端部１２２Ｐに対して、選択的及び／又は択一的に結合され得る。特に、光源１２４は、ソース・ビーム１２４Ａ、例えば、パルス・ソース・ビームの形態の光エネルギーを生成するように構成され、このソース・ビームは、任意の所望の組合せ、順序、シーケンス、及び／又は、パターンでライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに選択的及び／又は択一的に導かれて受けられ得る。より具体的には、以下でより詳細に説明するように、光源１２４からのソース・ビーム１２４Ａは、個々のガイド・ビーム１２４Ｂ（又は「多重化ビーム」）がライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに選択的及び／又は択一的に導かれて受けられ得るように、マルチプレクサ１２８を通じて導かれる。特に、光源１２４の各パルス、すなわちソース・ビーム１２４Ａの各パルスは、ライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのうちの１つ又は複数へと選択的及び／又は択一的に導かれる１つ又は複数の別個のガイド・ビーム１２４Ｂ（図１には１つだけが示される）を生成するためにマルチプレクサ１２８を通じて導かれ得る。
【0068】
光源１２４は、任意の適切な設計を有することができる。特定の実施例では、前述のように、光源１２４は、すなわち、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２の使用によって、小さなスポット上に集束される光源１２４からのサブミリ秒の光パルスを供給して、それをライト・ガイド１２２Ａのガイド近位端部１２２Ｐに結合するように構成され得る。その後、そのような光エネルギーのパルスは、ライト・ガイド１２２Ａに沿ってバルーン１０４内の位置に向けられ、それにより、バルーン１０４のバルーン内部１４６の中のバルーン流体１３２中にプラズマ形成を誘発する。特に、ライト・ガイド１２２Ａのガイド遠位端部１２２Ｄで放出される光エネルギーは、プラズマ発生器１３３にエネルギーを与えて、バルーン内部１４６の中のバルーン流体１３２中にプラズマを形成する。プラズマ形成は、急速な気泡形成を引き起こし、治療部位１０６に圧力波を与える。そのような実施例では、光源１２４からのサブミリ秒の光パルスを約１ヘルツ（Ｈｚ）～５０００Ｈｚの周波数で治療部位１０６に送達することができる。幾つかの実施例では、光源１２４からのサブミリ秒の光パルスを約３０Ｈｚ～１０００Ｈｚの周波数で治療部位１０６に送達することができる。他の実施例では、光源１２４からのサブミリ秒の光パルスを約１０Ｈｚ～１００Ｈｚの周波数で治療部位１０６に送達することができる。更に他の実施例では、光源１２４からのサブミリ秒の光パルスを約１Ｈｚ～３０Ｈｚの周波数で治療部位１０６に送達することができる。或いは、サブミリ秒の光パルスを５０００Ｈｚを超えることができる周波数で治療部位１０６に送達することができる。
【0069】
光源１２４は一般に光エネルギーのパルスを与えるべく利用されるが、光源１２４は、単一のソース・ビーム１２４Ａ、すなわち、単一のパルス・ソース・ビームを与えるものとして依然として説明され得ることが理解される。
【0070】
本明細書での使用に適した光源１２４は、レーザー及びランプを含む様々なタイプの光源を含むことができる。適切なレーザーは、サブミリ秒タイムスケールの短パルス・レーザーを含むことができる。幾つかの実施例では、光源１２４は、ナノ秒（ｎｓ）タイムスケールのレーザーを含むことができる。レーザーは、ピコ秒（ｐｓ）、フェムト秒（ｆｓ）、及びマイクロ秒（μｓ）のタイムスケールの短パルス・レーザーを含むこともできる。本明細書に記載のカテーテル１０２のバルーン流体１３２中でプラズマを達成するために使用することができるレーザー波長、パルス幅及びエネルギー・レベルの多くの組合せがあることが理解される。様々な実施例において、パルス幅は、少なくとも１０ｎｓから２００ｎｓまでを含む範囲内に入るものを含み得る。幾つかの実施例では、パルス幅は、少なくとも２０ｎｓから１００ｎｓまでを含む範囲内にあるものを含むことができる。他の実施例では、パルス幅は、少なくとも１ｎｓから５００ｎｓまでを含む範囲内にあるものを含むことができる。
【0071】
更に、典型的なナノ秒レーザーは、約１０ナノメートル（ｎｍ）～１ミリメートル（ｍｍ）の波長にまたがる、ＵＶ～ＩＲスペクトル内のレーザーを含むことができる。幾つかの実施例では、本明細書のカテーテル・システム１００での使用に適した光源１２４は、少なくとも７５０ｎｍから２０００ｎｍまでの波長で光を生成することができるものを含むことができる。他の実施例では、光源１２４は、少なくとも７００ｎｍから３０００ｎｍまでの波長の光を生成することができるものを含むことができる。更に他の実施例では、光源１２４は、少なくとも１００ｎｍから１０マイクロメートル（μｍ）までの波長の光を生成することができるものを含むことができる。ナノ秒レーザーは、最大２００ｋＨｚの繰り返し率を持つレーザーを含むことができる。幾つかの実施例では、レーザーは、Ｑスイッチツリウム：イットリウム－アルミニウム－ガーネット（Ｔｍ：ＹＡＧ）レーザーを含むことができる。他の実施例では、レーザーは、ネオジム：イットリウム－アルミニウム－ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザー、ホルミウム：イットリウム－アルミニウム－ガーネット（Ｈｏ：ＹＡＧ）レーザー、エルビウム：イットリウム－アルミニウム－ガーネット（Ｅｒ：ＹＡＧ）レーザー、エキシマー・レーザー、ヘリウムネオン・レーザー、二酸化炭素レーザー、並びに、ドープされたパルス状のファイバ・レーザーを含むことができる。
【0072】
本明細書に開示されるカテーテル・システム１００は、少なくとも１メガパスカル（ＭＰａ）～１００ＭＰａの範囲の最大圧力を有する圧力波を生成することができる。特定のカテーテル・システム１００によって生成される最大圧力は、光源１２４、吸収材料、気泡膨張、伝播媒体、バルーン材料、及び他の要因に依存する。幾つかの実施例では、本明細書のカテーテル・システム１００は、少なくとも２ＭＰａ～５０ＭＰａの範囲の最大圧力を有する圧力波を生成することができる。他の実施例では、本明細書のカテーテル・システム１００は、少なくとも２ＭＰａ～３０ＭＰａの範囲の最大圧力を有する圧力波を生成することができる。更に他の実施例では、本明細書のカテーテル・システム１００は、少なくとも１５ＭＰａ～２５ＭＰａの範囲の最大圧力を有する圧力波を生成することができる。
【0073】
本明細書に記載の圧力波は、カテーテル１０２が治療部位１０６に配置されるときにライト・ガイド１２２Ａから径方向に延びる少なくとも０．１ミリメートル（ｍｍ）から２５ｍｍまでの範囲内の距離から治療部位１０６に与えられ得る。幾つかの実施例では、圧力波は、カテーテル１０２が治療部位１０６に配置されるときにライト・ガイド１２２Ａから径方向に延びる少なくとも１０ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内の距離から治療部位１０６に与えられ得る。他の実施例において、圧力波は、カテーテル１０２が治療部位１０６に配置されるときにライト・ガイド１２２Ａから径方向に延びる少なくとも１ｍｍから１０ｍｍまでの範囲内の距離から治療部位１０６に与えられ得る。更に他の実施例において、圧力波は、カテーテル１０２が治療部位１０６に配置されるときにライト・ガイド１２２Ａから径方向に延びる少なくとも１．５ｍｍから４ｍｍまでの範囲内の距離から治療部位１０６に与えられ得る。幾つかの実施例では、圧力波は、０．１ｍｍから１０ｍｍまでの距離を隔てて少なくとも２ＭＰａ～３０ＭＰａの範囲から治療部位１０６に与えられ得る。幾つかの実施例では、圧力波は、０．１ｍｍから１０ｍｍまでの距離を隔てて少なくとも２ＭＰａ～２５ＭＰａの範囲から治療部位１０６に与えられ得る。
【0074】
電源１２５は、光源１２４、システム・コントローラ１２６、ＧＵＩ１２７、マルチプレクサ１２８、及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２のそれぞれに電気的に結合されるとともに、これらに対して必要な電力を供給するように構成される。電源１２５は、そのような目的に適した任意の適切な設計を有し得る。
【0075】
前述のように、システム・コントローラ１２６は、電源１２５に電気的に結合されるとともに、電源１２５から電力を受ける。更に、システム・コントローラ１２６は、光源１２４、ＧＵＩ１２７、マルチプレクサ１２８、及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２のそれぞれに結合されるとともに、これらの動作を制御するように構成される。システム・コントローラ１２６は、少なくとも光源１２４、ＧＵＩ１２７、マルチプレクサ１２８、及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２の動作を制御する目的で１つ又は複数のプロセッサ又は回路を含むことができる。例えば、システム・コントローラ１２６は、例えば任意の所望の発射速度で要求通りに光エネルギーのパルスを生成するために光源１２４を制御することができる。更に、システム・コントローラ１２６は、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２を制御して、光源１２４とライト・ガイド１２２Ａとの間の所望の光結合をマッピングして正確に確保することができる。実質的に同時に及び／又は続いて、システム・コントローラ１２６は、光源１２４からの光エネルギー、すなわち、ソース・ビーム１２４Ａを所望の態様において個々のガイド・ビーム１２４Ｂの形態で選択的及び／又は択一的に各ライト・ガイド１２２Ａに向けることができるようにマルチプレクサ１２８を制御できる。更に、システム・コントローラ１２６は、カテーテル・システム１００の他の構成要素の動作、例えば、治療部位１０６に隣接するカテーテル１０２の位置決め、バルーン流体１３２によるバルーン１０４の膨張などを制御するように更に構成され得る。更に又は代替として、カテーテル・システム１００は、カテーテル・システム１００の様々な動作を制御する目的に適した任意の態様で位置され得る１つ又は複数の更なるコントローラを含むことができる。
【0076】
ＧＵＩ１２７は、カテーテル・システム１００のユーザ又はオペレータによってアクセス可能である。更に、ＧＵＩ１２７は、システム・コントローラ１２６に電気的に接続される。そのような設計により、ＧＵＩ１２７は、カテーテル・システム１００が治療部位１０６で血管病変に圧力を与えて血管病変中へ破砕を誘発すべく必要に応じて用いられることを確実にするためにユーザ又はオペレータによって使用され得る。更に、ＧＵＩ１２７は、カテーテル・システム１００の使用前、使用中、及び使用後に使用され得る情報をユーザ又はオペレータに提供することができる。一実施例では、ＧＵＩ１２７は、静的な視覚データ及び／又は情報をユーザ又はオペレータに提供することができる。これに加えて又はこれに代えて、ＧＵＩ１２７は、ビデオ・データ又は例えばカテーテル・システム１００の使用中に経時的に変化する任意の他のデータなどの動的視覚データ及び／又は情報をユーザ又はオペレータに提供することができる。更に、様々な実施例において、ＧＵＩ１２７は、ユーザ又はオペレータへの警告として機能し得る１つ又は複数の色、異なるサイズ、様々な明るさなどを含むことができる。これに加えて又はこれに代えて、ＧＵＩ１２７は、音声データ又は情報をユーザ又はオペレータに提供することができる。ＧＵＩ１２７の詳細は、カテーテル・システム１００の設計要件、又はユーザ又はオペレータの特定のニーズ、仕様、及び／又は要望に応じて変化し得ることが理解される。
【0077】
本明細書で提供されるように、マルチプレクサ１２８は、光源１２４からの光エネルギーをライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに選択的及び／又は択一的に向けるように構成される。より詳細には、マルチプレクサ１２８は、単一の光源１２４からの光エネルギー、例えば、単一のレーザー源からの単一のソース・ビーム１２４Ａを受けて、そのような光エネルギーを任意の所望の組合せ、順序、シーケンス、及び／又は、パターンで個々のガイド・ビーム１２４Ｂの形態で選択的及び／又は択一的にライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに向けるように構成される。したがって、マルチプレクサ１２８は、カテーテル・システム１００が所望の態様で血管１０８の血管壁内又は血管壁に隣接する治療部位１０６の血管病変に圧力を与えて破砕を誘発することができるように、単一の光源１２４を複数のライト・ガイド１２２Ａを通じて同時に及び／又は順次に導くことができるようにする。更に、図示のように、カテーテル・システム１００は、光エネルギー、例えばソース・ビーム１２４Ａを、光源１２４からマルチプレクサ１２８に向けるために、１つ又は複数の光学素子１４７を含むことができる。
【0078】
更に、本明細書で提供されるように、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、個々のガイド・ビーム１２４Ｂが所望のライト・ガイド１２２Ａのガイド近位端部１２２Ｐ上に光学的に結合されるように、マルチプレクサ１２８が正確に且つ的確に位置合わせされるようにするべく構成される。より具体的には、様々な実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、結合効率を測定して光源１２４の発射をトリガするのに最適なパラメータを決定することによって、光源１２４とライト・ガイド・バンドル１２２内のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれのガイド近位端部１２２Ｐとの間の光結合を改善する有効な手段を提供する。本明細書で説明するように、幾つかの実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、マルチプレクサ１２８の同時使用中に連続的に動作するように構成され得る。更に又は代替として、他の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、光源１２４の発射及びマルチプレクサ１２８の動作の前に、最適な結合を与えるそれぞれのライト・ガイド１２２ＡごとにＸ－Ｙ位置を見つけてマッピングするべくライト・ガイド・バンドル１２２のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれを能動的に走査するように構成され得る。そのような代替的な実施例において、カテーテル・システム１００、例えばシステム・コントローラ１２６は、マルチプレクサ・アライメント・システム１４２からの情報を記憶し、光源１２４のリアルタイムな発射及びマルチプレクサ１２８の動作のためにそれぞれのライト・ガイド１２２Ａごとにマッピングされた位置を使用するように構成され得る。
【0079】
本明細書で説明するように、マルチプレクサ１２８及び／又はマルチプレクサ・アライメント・システム１４２は、光源１２４からの光エネルギーをライト・ガイド・バンドル１２２のライト・ガイド１２２Ａのそれぞれに正確に、選択的及び／又は択一的に向ける目的に適した任意の適切な設計を有することができる。マルチプレクサ１２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム１４２の様々な非排他的な代替実施例が本明細書において以下に詳細に説明される。
【0080】
図２は、マルチプレクサ２２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２の実施例を含むカテーテル・システム２００の一実施例の一部の簡略化された概略図である。より詳細には、図２は、複数のライト・ガイド２２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル２２２と、光源２２４と、制御電子機器２２６Ａ及び信号処理電子機器２２６Ｂを含むシステム・コントローラ２２６と、光源２２４からソース・ビーム２２４Ａ、例えば、パルス・ソース・ビーム及び／又は半連続波ソース・ビームの形態の光エネルギーを受けて、個々のガイド・ビーム２２４Ｂの形態の光エネルギーを選択的及び／又は択一的に複数のライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐへと向けるマルチプレクサ２２８と、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａの形態の第２の光源２７０からの光エネルギーを利用して、ガイド・ビーム２２４Ｂとライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐとの間の光結合を改善する手段としてライト・ガイド・バンドル２２２の面及び／又はライト・ガイド・バンドル２２２内のライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐを精査するマルチプレクサ・アライメント・システム２４２とを示す。ライト・ガイド・バンドル２２２及び／又はライト・ガイド２２２Ａ並びに光源２２４は、本明細書中で上で詳細に説明したように、設計及び機能が実質的に類似している。したがって、そのような構成要素は、図２に示される実施例に関して詳細に説明されない。更に、図１に関連して上で図示して説明したシステム・コンソール１２３の特定の構成要素、例えば、電源１２５及びＧＵＩ１２７は、単純化のため及び図示を容易にするために図２には示されないが、一般に多くの実施例に含まれるのが分かる。
【0081】
図示のように、幾つかの実施例では、制御電子機器２２６Ａ及び信号処理電子機器２２６Ｂをシステム・コントローラ２２６の一部として含めることができる。或いは、制御電子機器２２６Ａ及び／又は信号処理電子機器２２６Ｂをシステム・コントローラ２２６とは独立して設けることができるとともにシステム・コントローラ２２６と電気的に通信している状態にすることができる。
【0082】
ライト・ガイド・バンドル２２２は、任意の適切な数のライト・ガイド２２２Ａを含むことができ、これらのライト・ガイド２２２Ａは、例えば、複数のライト・ガイド２２２Ａをマルチプレクサ２２８及び／又はマルチプレクサ・アライメント・システム２４２に対して最良に位置合わせするべく任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けされ得る。例えば、図２に示される実施例において、ライト・ガイド・バンドル２２２は、互いに対して直線配列を成して位置合わせされる４つのライト・ガイド２２２Ａを含む。或いは、ライト・ガイド・バンドル２２２は、異なる数のライト・ガイド２２２Ａ、すなわち、４つよりも多い又は４つよりも少ないライト・ガイド２２２Ａを含むことができ、及び／又は、ライト・ガイド２２２Ａは、互いに対して異なる態様で配置され得る。
【0083】
図２に示されるように、ライト・ガイド２２２Ａのそれぞれは、ライト・ガイド２２２Ａのガイド遠位端部２２２Ｄに位置されるプラズマ発生器２３３を含む。
【0084】
更に、図示のように、複数のライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐは、ガイド結合ハウジング２５０内、すなわち、ガイド結合ハウジング２５０に形成されるガイド結合スロット２５６内に保持される。様々な実施例において、ガイド結合ハウジング２５０は、システム・コンソール１２３（図１に示される）に選択的に結合されるように構成され、それにより、ガイド結合スロット２５６、したがってライト・ガイド２２２Ａは、カテーテル・システム２００の使用中にマルチプレクサ２２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２に対して所望の固定位置に維持される。幾つかの実施例において、ガイド結合スロット２５６は、マルチチャネル光ファイバ通信システムで一般的に使用されるＶ溝フェルール・ブロックなどのＶ溝の形態で設けられる。或いは、ガイド結合スロット２５６は、別の適切な設計を有することができる。
【0085】
ガイド結合ハウジング２５０は、任意の適切な数のガイド結合スロット２５６を有することができ、これらのガイド結合スロット２５６は、例えば、ガイド結合スロット２５６、したがってライト・ガイド２２２Ａをマルチプレクサ２２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２に対して最良に位置合わせするべく任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けされ得る。図２に示される実施例において、ガイド結合ハウジング２５０は、隣接するガイド結合スロット２５６間に正確な間隔を伴って互いに対して直線配列を成して離間される４つのガイド結合スロット２５６を含む。したがって、そのような実施例において、ガイド結合ハウジング２５０は、最大４つのライト・ガイド２２２Ａのガイド近位端部２２２Ｐを保持することができる。或いは、ガイド結合ハウジング２５０は、異なる数のガイド結合スロット２５６、すなわち、４つより多い又は４つよりも少ないガイド結合スロット２５６を有することができ、及び／又は、ガイド結合スロット２５６を互いに対して異なる態様で配置することができる。
【0086】
前述のように、マルチプレクサ２２８は、光源２２４からソース・ビーム２２４Ａの形態の光エネルギーを受けて、その光エネルギーを個々のガイド・ビーム２２４Ｂの形態でライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐへと選択的及び／又は択一的に向けるように構成される。したがって、図２に示されるように、マルチプレクサ２２８は、ライト・ガイド・バンドル２２２、すなわち、複数のライト・ガイド２２２Ａに対して光学的に通信している状態で動作可能に及び／又は光学的に結合される。
【0087】
マルチプレクサ２２８の設計は、カテーテル・システム２００の要件、ライト・ガイド２２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム２００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図２に示される実施例において、マルチプレクサ２２８は、マルチプレクサ・ベース２５８、マルチプレクサ・ステージ２６０、ステージ・ムーバ２６２、リダイレクタ２６４、結合光学素子２６６、及び、第１のビームスプリッタ２６８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ２２６と併せて、すなわち、制御電子機器２２６Ａ及び／又は信号処理電子機器２２６Ｂ、並びに、本明細書で詳細に説明されるマルチプレクサ・アライメント・システム２４２と併せて使用される。或いは、マルチプレクサ２２８は、図２に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0088】
更に、前述のように、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、ガイド・ビーム２２４Ｂとライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐとの間の光結合を改善する手段としてライト・ガイド・バンドル２２２の面（すなわち、ガイド結合ハウジング２５０の面）及び／又はライト・ガイド・バンドル２２２内のライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐを精査するように構成される。
【0089】
マルチプレクサ・アライメント・システム２４２の設計は、カテーテル・システム２００の要件、ライト・ガイド２２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム２００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図２に示される実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、第２の光源２７０、第１のビームスプリッタ２６８、第２のビームスプリッタ２７２、光学素子２７４、光検出器２７６、及び、増幅器２７８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ２２６、すなわち、制御電子機器２２６Ａ及び／又は信号処理電子機器２２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ２２８と併せて使用される。本明細書で詳細に説明するように、第２の光源２７０は、マッピング・プロセス中にライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐの全体にわたって走査するように向けられるプローブ・ソース・ビーム２７０Ａの形態の光エネルギーを供給する。したがって、図２に示されるように、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２及び／又は第２の光源２７０は、ライト・ガイド・バンドル２２２、すなわち、複数のライト・ガイド２２２Ａに光学的に通信している状態で動作可能に及び／又は光学的に結合される。或いは、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、図２に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0090】
カテーテル・システム２００の使用中、マルチプレクサ・ベース２５８は、光源２２４及びライト・ガイド２２２Ａに対して所定の位置に固定される。更に、この実施例において、マルチプレクサ・ステージ２６０はマルチプレクサ・ベース２５８上に移動可能に支持される。より詳細には、図２に示される実施例において、ステージ・ムーバ２６２は、マルチプレクサ・ベース２５８に対して直線状の経路に沿ってマルチプレクサ・ステージ２６０を移動させるように構成される。更に、特定の実施例において、ステージ・ムーバ２６２は、マルチプレクサ・ベース２５８に結合される１つ又は複数のステージ・ガイド２６３に沿ってマルチプレクサ・ベース２５８に対してマルチプレクサ・ステージ２６０を直線的に移動させるように構成され得る。
【0091】
図２に示されるように、リダイレクタ２６４、結合光学素子２６６、及び、マルチプレクサ２２８の第１のビームスプリッタ２６８は、マルチプレクサ・ステージ２６０に実装される及び／又はマルチプレクサ・ステージ２６０によって保持される。したがって、マルチプレクサ・ベース２５８に対するマルチプレクサ・ステージ２６０の移動は、固定されたマルチプレクサ・ベース２５８に対するリダイレクタ２６４、結合光学素子２６６、及び、第１ビームスプリッタ２６８の対応する移動をもたらす。更に、ライト・ガイド２２Ａがマルチプレクサ・ベース２５８に対して所定位置に固定された状態で、マルチプレクサ・ステージ２６０の移動は、ライト・ガイド２２２Ａに対するリダイレクタ２６４、結合光学素子２６６、及び、第１ビームスプリッタ２６８の対応する移動をもたらす。
【0092】
更に、図２に示されるように、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２の第１のビームスプリッタ２６８、第２のビームスプリッタ２７２、光学素子２７４、光検出器２７６、及び増幅器２７８も、マルチプレクサ・ステージ２６０に実装される及び／又はマルチプレクサ・ステージ２６０によって保持される。したがって、マルチプレクサ・ベース２５８に対するマルチプレクサ・ステージ２６０の移動は、固定されたマルチプレクサ・ベース２５８に対する第１のビームスプリッタ２６８、第２のビームスプリッタ２７２、光学素子２７４、光検出器２７６、及び、増幅器２７８の対応する移動をもたらす。更に、ライト・ガイド２２２Ａがマルチプレクサ・ベース２５８に対して所定の位置に固定されている場合、マルチプレクサ・ステージ２６０の移動は、ライト・ガイド２２２Ａに対する第１のビームスプリッタ２６８、第２のビームスプリッタ２７２、光学素子２７４、光検出器２７６、及び、増幅器２７８の対応する移動をもたらす。この実施例及び他の様々な実施例では、光検出器２７６が更なる集束光学素子又は集光光学素子を含むことができることが理解される。
【0093】
様々な実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２の使用に関連して、マルチプレクサ２２８は、光源２２４によって生成されるソース・ビーム２２４Ａをマルチプレクサ２２８によって、対応するガイド・ビーム２２４Ｂとしてライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐへと正確に向けられ集束されることができるように、結合光学素子２６６をライト・ガイド２２２Ａのそれぞれと正確に位置合わせするように構成される。図２に示されるように、その最も単純な形態では、マルチプレクサ２２８は、精密機構、すなわち、ステージ・ムーバ２６２を使用して、結合光学素子２６６を直線状の経路に沿って並進させる。この手法は単一の自由度を必要とする。特定の実施例では、直線並進機構、すなわち、ステージ・ムーバ２６２及び／又はマルチプレクサ・ステージ２６０を電子的に制御して、走査プロセス中にガイド結合ハウジング２５０内でガイド・ビーム２２４Ｂのビーム経路を、部分的に保持されるそれぞれの個々のライト・ガイド２２２Ａと順次に一直線に並べることができる。或いは、結合光学素子２６６をライト・ガイド２２２Ａのそれぞれの位置と正確に位置合わせできるように、ステージ・ムーバ２６２に機械的なストッパを装備することができる。
【0094】
この実施例において、ステージ・ムーバ２６２は、マルチプレクサ・ステージ２６０をマルチプレクサ・ベース２５８に対して直線的に移動させる目的に適した任意の適切な設計を有することができる。より詳細には、ステージ・ムーバ２６２は、任意の適切なタイプの直線並進機構となり得る。
【0095】
前述したように、マルチプレクサ・ステージ２６０は、光源２２４によって生成された光エネルギーを最適な結合のために各ライト・ガイド２２２Ａへと向けて集束させるべく、必要な光学素子、例えば、リダイレクタ２６４及び結合光学素子２６６を支持するように構成される、そのような設計により、並進されたマルチプレクサ・ステージ２６０の短い移動距離にわたるガイド・ビーム２２４Ａの小さい発散は、各ライト・ガイド２２２Ａに対する結合効率への影響が最小限となる。
【0096】
更に、この実施例では、マルチプレクサ２２８に向けられるソース・ビーム２２４Ａは、最初に、ソース・ビーム２２４Ａを結合光学素子２６６へ向けて変向するように構成されるリダイレクタ２６４に衝突する。幾つかの実施例では、リダイレクタ２６４は、ソース・ビーム２２４Ａを約９０度だけ結合光学素子２６６へ向けて変向する。或いは、リダイレクタ２６４は、ソース・ビーム２２４Ａを結合光学素子２６６に向けて９０度より大きく又は９０度未満だけ変向することができる。したがって、マルチプレクサ・ステージ２６０に取り付けられるリダイレクタ２６４は、個々のガイド・ビーム２２４Ｂがガイド結合ハウジング２５０内の個々のライト・ガイド２２２Ａに集束されるように結合光学素子２６６を通じてソース・ビーム２２４Ａを向けるように構成される。
【0097】
結合光学素子２６６は、個々のガイド・ビーム２２４Ｂをライト・ガイド２２２Ａのそれぞれに集束させる目的に適した任意の適切な設計を有することができる。一実施例では、結合光学素子２６６は、要求通りに個々のガイド・ビーム２２４Ｂを集束させるように特に構成される２つのレンズを含む。或いは、結合光学素子２６６は、別の適切な設計を有することができる。
【0098】
特定の非排他的な別の実施例では、ソース・ビーム２２４Ａをライト・ガイド２２２Ａのそれぞれに適切に向けられて集束されるように操向することは、オプトメカニカル・スキャナ、Ｘ－Ｙ検流計（ガルバノメーター）又は他のマルチ軸ビーム・ステアリング装置を使用して達成され得る。
【0099】
ガイド・ビーム２２４Ｂのビーム経路を選択されたライト・ガイド２２２Ａと位置合わせする動作は、動作軸がライト・ガイド・バンドル２２２及び／又は個々のライト・ガイド２２２Ａの軸と完全に平行であることを前提としていることが分かる。幾つかの実施例では、この軸を追跡するために垂直ディザを含めることができる。
【0100】
図２に示されるように、第２のエネルギー源２７０からのプローブ・ソース・ビーム２７０Ａは、最初に第２のビームスプリッタ２７２に向けられ、そこからプローブ・ソース・ビーム２７０Ａの少なくとも一部が光学素子２７４に向けて前方に向けられる。更に、図２に例示される実施例に示されるように、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、マルチプレクサ２２８と共に、ガイド結合ハウジング２５０の面及び／又はライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐの全体にわたって走査するべく第２の光源２７０によって生成されるプローブ・ソース・ビーム２７０Ａをマルチプレクサ・アライメント・システム２４２によって正確に向けられ集束されることができるように、ライト・ガイド２２２Ａのそれぞれに対して光学素子２７４、例えば結合レンズを正確に位置合わせするべく構成される。
【0101】
更に、図示のように、個々のガイド・ビーム２２４Ｂ及びプローブ・ソース・ビーム２７０Ａのそれぞれは全て、ライト・ガイド２２２Ａに向けられる前に第１のビームスプリッタ２６８に衝突するように向けられる。別の言い方をすれば、この実施例において、第１のビームスプリッタ２６８は、結合光学素子とライト・ガイド２２２Ａとの間の個々のガイド・ビーム２２４Ｂの光路内に位置され、第１のビームスプリッタ２６８も光学素子２７４とライト・ガイド２２２Ａとの間のソース・ビーム２７０Ａの光路内に位置される。特定の実施例において、第１のビームスプリッタ２６８は、所定のカットオフ波長よりも長い波長を有する光を透過させるとともに所定のカットオフ波長よりも短い波長を有する光を反射する（例えば、約９０度又は別の適切な量だけ変向させる）ように構成されるダイクロイック・ビームスプリッタとすることができる。例えば、幾つかの実施例において、光源２２４は、個々のガイド・ビーム２２４Ｂが赤外光範囲の波長を有するように、パルス赤外レーザー源とすることができ、第２の光源２７０は、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａが可視光範囲の波長を有するように、低出力の可視光連続波レーザー源とすることができる。そのような実施例において、第１のビームスプリッタ２６８は、個々のガイド・ビーム２２４Ｂが第１のビームスプリッタ２６８を通じてライト・ガイド２２２Ａに向かって透過される一方で、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａが第１のビームスプリッタ２６８によって反射されてライト・ガイド２２２Ａに向けて変向されるように、所定のカットオフ波長を有することができる。したがって、図示のように、第１のビームスプリッタ２６８によって、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａの経路を個々のガイド・ビーム２２４Ｂの経路と効果的に組み合わせることが可能になる。或いは、第１のビームスプリッタ２６８及び／又は光源２２４及び第２の光源２７０は、別の適切な設計を有することができる。
【0102】
更に又は代替として、一実施例において、第２の光源２７０は、位相敏感（ロックイン）検出を可能にするために、高速変調を含む及び／又は組み込むことができる。そのような実施例において、変調は、第２の光源２７０からのプローブ・ソース・ビーム２７０Ａがガイド結合ハウジング２５０の面及び／又はライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐの全体にわたって走査する際に標的上での滞留時間よりもはるかに速くなければならないことが分かる。
【0103】
カテーテル・システム２００の動作中、制御電子機器２２６Ａは、ステージ・ムーバ２６２を駆動してマルチプレクサ・ステージ２６０を所望の態様で動かし、それにより、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａ及び個々のガイド・ビーム２２４Ｂがガイド結合ハウジング２５０の面及び／又はライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐの全体にわたって走査するようにする。更に、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２の光学素子２７４を使用して、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａを下方に集束させて、リダイレクタ２６４及びマルチプレクサ２２８の結合光学素子２６６によって向けられ集束される個々のガイド・ビーム２２４Ｂと同様に各ライト・ガイド２２２Ａのガイド近位端部２２２Ｐに結合するスポットを形成する。幾つかの実施例において、光学素子２７４の設計及び焦点距離は、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａに関し、個々のガイド・ビーム２２４Ｂに関するスポット・サイズよりも大きいスポット・サイズをもたらすように構成され得る。これは、走査が行なわれる際に各ライト・ガイド２２２のガイド近位端部２２２Ｐのより多くをカバーするために使用され得る。
【0104】
特定の実施例では、図２に示されるように、カテーテル・システム２００は、個々のガイド・ビーム２２４Ｂがガイド結合ハウジング２５０の面の全体にわたって走査される際にプローブ・ソース・ビーム２７０Ａが個々のガイド・ビーム２２４Ｂから僅かにオフセットされるように制御される。より詳細には、そのような実施例において、光学素子２７４及び結合光学素子２６６は、走査プロセス中にプローブ・ソース・ビーム２７０Ａが個々のガイド・ビーム２２４Ｂよりも僅かに先行する又は僅かに先んじるように構成及び／又は位置され得る。別の言い方をすれば、マルチプレクサ２２８内の結合光学素子２６６及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２の光学素子２７４は、ガイド・ビーム２２４Ｂからのスポットがプローブ・ソース・ビーム２７０Ａからのスポットよりも制御された距離だけ遅れて形成されるように位置合わせされる。
【0105】
更に、動作中、第２の光源２７０は、マルチプレクサ２２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２がガイド結合ハウジング２５０の面の全体にわたって走査する際に連続的に動作するように構成される。特に、第２の光源２７０のプローブ・ソース・ビーム２７０Ａからのスポットは、光学素子２７４によって、走査プロセス中に、ガイド結合ハウジング２５０の端面上及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面上に集束される。走査プロセス中、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａからの集束スポット内の光の少なくとも一部は、ガイド結合ハウジング２５０の面及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面から散乱し、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂとして第１のビームスプリッタ２６８に向けられて戻る。後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂは、第１のビームスプリッタ２６８から反射されて光学素子２７４に向かって変向され、そこで収集されてコリメートされる。したがって、光学素子２７４は、第２のエネルギー源２７０がガイド結合ハウジング２５０に向けて及びその上に集束されるときに第２のエネルギー源２７０からのスポットを形成するとともに、ガイド結合ハウジング２５０及び／又はライト・ガイド２２２Ａの面に衝突するプローブ・ソース・ビーム２７０Ａ、すなわち、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂから散乱される光を収集して、そのような光をコリメートするように作用する。
【0106】
更に又は代替として、特定の実施例において、ライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐは、ガイド・ビーム２２４Ｂの波長で反射防止コーティングによりコーティングされるとともに、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａの波長で高反射コーティングによりコーティングされ得る。そのような設計により、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａにおける後方散乱の程度、すなわち、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂを供給する程度を改善することができる。
【0107】
次に、光学素子２７４は、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂを元の第２のビームスプリッタ２７２に向けて集束させる。より詳細には、図示のように、第２のビームスプリッタ２７２は、第２の光源２７０からのプローブ・ソース・ビーム２７０Ａの光路内に位置されるだけでなく、第２のビームスプリッタ２７２は、光学素子２７４と光検出器２７６との間の後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの光路内にも位置される。一実施例において、第２のビームスプリッタ２７２は、入射ビームの１０パーセントを透過させるとともに入射ビームの９０％を変向又は反射するように構成される１０／９０ビームスプリッタとなり得る。これにより、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂからの入射光のごく一部が通過でき、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂとして戻された光の大部分が光検出器２７６に反射される。したがって、光学要素２７４は、ガイド結合ハウジング２５０の面及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面から散乱された光エネルギーの少なくとも一部を、すなわち、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの形態で、光検出器２７６上に効果的に結合する。そのような設計により、ガイド結合ハウジング２５０の面及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面から散乱された可視光のかなりの部分が、光検出器２７６によって収集される。第２のビームスプリッタ２７２を通じて戻る透過光の僅かな割合は、第２のエネルギー源２７０の出力を増大させることによって容易に補償されることが分かる。この手法により、検出システムの信号対雑音比（ＳＮＲ）が向上する。或いは、第２のビームスプリッタ２７２は別の適切な設計を有することができる。例えば、特定の非排他的な代替実施例において、第２のビームスプリッタ２７２は、１／９９ビームスプリッタ、５／９５ビームスプリッタ、２０／８０ビームスプリッタ、３０／７０ビームスプリッタ、４０／６０ビームスプリッタ、５０／５０ビームスプリッタ、６０／４０ビームスプリッタ、７０／３０ビームスプリッタ、８０／２０ビームスプリッタ、９０／１０ビームスプリッタ、９５／５ビームスプリッタ、９９／１ビームスプリッタ、又は、別の適切な設計となり得る。
【0108】
更に、幾つかの実施例において、光検出器２７６は、次に、ガイド結合ハウジング２５０の面及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面から散乱された可視光の部分、すなわち、光検出器２７６によって収集された後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの部分に基づく信号を生成する。図２に示されるように、光検出器２７６からの信号は、その後、増幅器２７８に向けられ、そこで光検出器２７６からの信号が増幅される。したがって、増幅された信号は、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの強度を決定するために、例えば信号処理電子機器２２６Ｂ内で利用される。
【0109】
本明細書で説明するように、第２のビームスプリッタ２７２の設計は、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの少なくとも十分な部分を光検出器２７６へと向けて信号処理電子機器２２６Ｂによって効果的に評価されるのに十分強い信号を生成する必要があるようにすべきである。
【0110】
更に、光検出器２７６は、ガイド結合ハウジング２５０の面及び個々のライト・ガイド２２２Ａの面から散乱された可視光の一部、すなわち、後方散乱ビーム２７０Ｂを効果的に収集する目的に適した任意の適切な設計を有することができるのが分かる。例えば、非限定的な一実施例において、光検出器２７６は、バックグラウンド・ノイズを低減するように第２の光源２７０からのプローブ・ソース・ビーム２７０Ａの波長に一致するべく構成される狭帯域スペクトル・フィルタを含むことができる。
【0111】
プローブ・ソース・ビーム２７０Ａがガイド結合ハウジング２５０の面の全体にわたって走査すると、局所的な反射率が強い後方散乱をもたらし、したがって、大きな信号が生じる。例えば、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａからのスポットがライト・ガイド２２２Ａのガイド近位端部２２２Ｐから遠く離れている場合、後方散乱の量、したがって、対応する信号は高くなる。プローブ・ソース・ビーム２７０Ａからのスポットがガイド近位端部２２２Ｐ、したがってファイバ・コアと位置合わせするにつれて、より多くの光がライト・ガイドに結合され、後方散乱信号が減少する。信号が相対的な最小値に達すると、それは正確に最適結合の表示である。別の言い方をすれば、本明細書で説明するように、後方散乱エネルギー・ビーム２７０Ｂの強度が極小値であると決定されると、すなわち、信号処理電子機器２２６Ｂによって決定されると、ガイド・ビーム２２４Ｂが所望のライト・ガイド２２２Ａのガイド近位端部２２２Ｐへと正確に向けられてそこに結合されるように光源２２４を発射するのに適切な時期であると決定される。信号処理電子機器２２６Ｂ及び制御電子機器２２６Ａは、この情報を監視してその追跡を維持する。
【0112】
より詳細には、システム・コントローラ２２６及び／又は制御電子機器２２６Ａが走査プロセスの速度を制御し、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａと個々のガイド・ビーム２２４Ｂとの間のオフセットが既知である場合、プローブ・ソース・ビーム２７０Ａを結合するための最適な位置合わせと個々のガイド・ビーム２２４Ｂがその位置にある時刻との間の時間を正確に決定することができる。これにより、カテーテル・システム２００は、ガイド結合ハウジング２５０の面及び／又はライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐを完全に走査して、最適な結合の位置を決定し、それに応じてスポットを正確に位置決めして光源２２４を発射する時間を残すことができる。この一般的な概念は、光源２２４を発射させて個々のガイド・ビーム２２４Ｂを任意の適切な組合せ、順序、及び／又は、パターンでライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐ上に正確に結合させるために適用できることが分かる。この一般的な概念が図３Ａ～図３Ｄに示される。
【0113】
特に、図３Ａ～図３Ｄは、マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムが複数のライト・ガイドに対して走査しているときのタイミング方式を表す概略図であり、光源の発射に適したタイミングを決定するために使用される走査位置の関数としての後方散乱ビーム強度のグラフ表示である。図示のように、４つのライト・ガイド３２２Ａがガイド結合ハウジング３５０によって直線状の配列に編成される。プローブ・ソース・ビームからのプローブ・スポット３８０Ｐの位置は、パルス光源が発射されるときにパルス光源からの個々のガイド・ビームからのガイド・スポット３８０Ｇの投影位置と共に示される。特に、図３Ａにおいて、プローブ・ソース・ビームからのプローブ・スポット３８０Ｐは、最初に、第３のライト・ガイド３２２Ａのガイド近位端部３２２Ｐ（数字「３」でラベル付けされる）に接近している。図示のように、ガイド・ビームにおける投影されたガイド・スポット３８０Ｇも、プローブ・ソース・ビームから走査方向でプローブ・スポット３８０Ｐよりも僅かに遅れているように示されている。更に、図の右側のグラフは、測定された後方散乱の強度信号をマルチプレクサの位置の関数として示している。マルチプレクサ・アライメント・システムは、曲線における極小値を特定することによって最適な結合効率を決定する。
【0114】
次に、図３Ｂでは、プローブ・ソース・ビームからのプローブ・スポット３８０Ｐが最初に第３のライト・ガイド３２２Ａのガイド近位端部３２２Ｐに衝突し始め、この場合、ガイド・ビームからの投影されたガイド・スポット３８０Ｇが再び走査方向に沿って僅かに遅れる。次に、図３Ｃでは、プローブ・ソース・ビームからのプローブ・スポット３８０Ｐが、第３のライト・ガイド３２２Ａのガイド近位端部３２２Ｐに正確に衝突している。右のグラフに示されるように、そのようなポイントでは、強度信号が曲線に沿って極小値で示される。プローブ・ソース・ビームからのプローブ・スポット３８０Ｐがこの位置を通過して一次ビームからのガイド・スポットが位置に入ると、光源が発射される。したがって、プローブ・ソース・ビームとガイド・ビームとの間の既知のオフセット及び既知の走査速度に基づき、この時点で、ガイド・ビームが第３のライト・ガイドのガイド近位端部に正確に結合されるように光源を発射するのに適した時期であると理解される。このプロセスのタイミングを調整することで、レーザー・パルスのタイミング及び特性並びにマルチプレクサ・ダイナミクスに関する他の特性を正確に調整できる。そのようなタイミングが図３Ｄに示される。
【0115】
ここで図２に戻ると、図２は、ライト・ガイド２２２Ａがマルチプレクサ・ベース２５８に対して所定の位置に固定されることを示すが、幾つかの代替実施例では、ライト・ガイド２２２Ａが所定の位置に固定される結合光学素子２６６及び光学素子２７４に対して移動するように構成され得ることが分かる。そのような実施例では、ガイド結合ハウジング２５０自体が移動し、例えば、ガイド結合ハウジング２５０を直線並進ステージによって支持することができる。マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、このステージの位置を監視し、最適な結合のための位置を走査して決定しつつ、光源２２４からの投影されたガイド・スポットにおけるパラメトリック動作を決定する必要がある。システムは、ステージを制御し、最適な結合のための決定された位置に到達したときにライト・ガイド２２２Ａをガイド・ビーム２２４Ｂ及び結合光学素子２６６と位置合わせするようにステージをステップさせる。そのような実施例は効果的であり得るが、使用中にガイド結合ハウジング２５０がマルチプレクサ２２８の結合光学素子２６６に対して移動する際に安全且つ信頼できるものにするべく更なる保護及び制御が必要であることが更に分かる。
【0116】
更に代替として、別の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２及びマルチプレクサ２２８のそれぞれにおける走査プロセスは、互いに独立して行なうことができる。特に、１つの非排他的な代替実施例では、カテーテル・システム２００は、マルチプレクサ２２８が実質的に同時に走査することなく、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２がガイド結合ハウジング２５０の面及び／又はライト・ガイド２２２Ａのそれぞれのガイド近位端部２２２Ｐの面の完全な走査及びマッピングを行なうように構成され得る。したがって、そのような実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、全てのライト・ガイド２２２Ａを走査して、最適な結合を与える各ライト・ガイド２２２ＡにおけるＸ－Ｙ位置を見つけ、主光源２２４を発射することなくこれを行なう。マルチプレクサ・アライメント・システムは、ゆっくりと進んで、ガイド結合ハウジング２５０の面の全体にわたって完全なＸ－Ｙ走査を行い、全体をマッピングする。そのような情報は、その後、制御電子機器に記憶され、この場合、位置に関するそのような情報は、その後、一次光源２２４のリアルタイムな発射のために使用される。この実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム２４２は、例えば図２に示されるような第２の光源２７０を依然として利用できる。或いは、マルチプレクサ２２８によって使用及び操作されているのと同じ光源２２４を使用するべくマルチプレクサ・アライメント・システム２４２を構成することもできる。
【0117】
図４は、マルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２の別の実施例を含むカテーテル・システム４００の別の実施例の一部の簡略化された概略図である。図示のように、マルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２を含む、図７に示すカテーテル・システム４００の実施例は、図２に関して図示及び説明したカテーテル・システム２００と設計及び機能が実質的に類似している。例えば、図示のように、カテーテル・システム４００は、この場合も先と同様に、ガイド結合ハウジング４５０内に保持された複数のライト・ガイド４２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル４２２と、ソース・ビーム４２４Ａを生成する光源４２４と、制御電子機器４２６Ａ及び信号処理電子機器４２６Ｂを含むシステム・コントローラ４２６と、マルチプレクサ４２８と、マルチプレクサ・アライメント・システム４４２とを含む。
【0118】
ライト・ガイド・バンドル４２２が任意の適切な数のライト・ガイド４２２Ａを含むことができ、これらのライト・ガイドを任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けして、例えば、複数のライト・ガイド４２２Ａをマルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２に対して最良に位置合わせできるのが分かる。例えば、図４に示される実施例において、ライト・ガイド・バンドル４２２は、この場合も先と同様に、互いに対して概して直線状の配列を成して位置合わせされる４つのライト・ガイド４２２Ａを含み、この場合、ライト・ガイド４２２Ａのそれぞれのガイド近位端部４２２Ｐはガイド結合ハウジング４５０内に保持される。ライト・ガイド・バンドル４２２及び／又はライト・ガイド４２２Ａは、本明細書中で上で詳細に説明したように、設計及び機能が実質的に類似している。したがって、そのような構成要素は、図４に示される実施例に関して詳細に説明されない。
【0119】
前述のように、マルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２は、図２に関連して本明細書で上で詳細に説明したものと設計及び機能が実質的に類似している。特に、マルチプレクサ４２８は、この場合も先と同様に、マルチプレクサ・ベース４５８、マルチプレクサ・ステージ４６０、ステージ・ムーバ４６２、リダイレクタ４６４、及び、第１のビームスプリッタ４６８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ４２６、すなわち、制御電子機器４２６Ａ及び／又は信号処理電子機器４２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ・アライメント・システム４４２と共に使用される。更に、マルチプレクサ・アライメント・システム４４２は、この場合も先と同様に、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａを生成する第２の光源４７０、第１のビームスプリッタ４６８、第２のビームスプリッタ４７２、光検出器４７６、及び、増幅器４７８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ４２６、すなわち、制御電子機器４２６Ａ及び／又は信号処理電子機器４２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ４２８と共に使用される。
【0120】
しかしながら、この実施例において、マルチプレクサ４２８及び／又はマルチプレクサ・アライメント・システム４４２の特定の構成要素の相対的な位置付けは、前の実施例から変更されている。更に、図示のように、マルチプレクサ２２８の結合光学素子２６６及びマルチプレクサ・アライメント・システム２４２の光学素子２７４は、マルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２の両方に含まれる及びこれらによって使用されるべく構成される結合光学素子４８２に置き換えられる。
【0121】
より具体的には、図示のように、ソース・ビーム４２４Ａ及びプローブ・ソース・ビーム４７０Ａのそれぞれは、結合光学素子４８２に向けられる前に、第１のビームスプリッタ４６８に向けられてこれに衝突する。図４に示されるように、ソース・ビーム４２４Ａは、個々のガイド・ビーム４２４Ｂとして、第１のビームスプリッタ４６８、例えばダイクロイック・ビームスプリッタを通じて透過され、個々のガイド・ビーム４２４Ｂは、結合光学素子４８２を通じて向けられて、ガイド結合ハウジング４５０の面及び／又はライト・ガイド４２２Ａのそれぞれのガイド近位端部４２２Ｐの全体にわたって走査するべく向けられ集束される。同様に、図示のように、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａは、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａも結合光学素子４８２を通じて向けられてガイド結合ハウジング４５０の面及び／又はライト・ガイド４２２Ａのそれぞれのガイド近位端部４２２Ｐの全体にわたって走査するべく向けられ集束されるように、第１のビームスプリッタ４６８によって変向される。そのような設計により、すなわち、マルチプレクサ４２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム４４２の両方に使用される結合光学素子４８２を使用することにより、全体の設計が単純化され、よりコンパクトなレイアウトを有することができる。ガイド・ビーム４２４Ｂ及びプローブ・ソース・ビーム４７０Ａは、結合光学素子４８２の後で下方に集束され、それによって、結合光学素子４８２における損傷閾値を改善する。更に、そのような設計は、ガイド・ビーム４２４Ｂ及びプローブ・ソース・ビーム４７０Ａの焦点部分もマルチプレクサ・ステージ４６０から更に外側に移動させる。これにより、ガイド結合ハウジング４５０をシステム・コンソール１２３（図１に示す）に接続するための構成が容易になる。
【0122】
前の実施例と同様に、走査プロセス中、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａからの集束スポット内の光の少なくとも一部は、ガイド結合ハウジング４５０の面及び個々のライト・ガイド４２２Ａの面から散乱し、後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂとして結合光学素子４８２及び第１のビームスプリッタ４６８に向けられて戻る。結合光学素子４８２によって集束及びコリメートされた後、後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂは、第１のビームスプリッタ４６８から反射されて、第１のビームスプリッタ４６８により第２のビームスプリッタ４７２、例えば、１０／９０ビームスプリッタ又は別の適切なタイプのビームスプリッタ（すなわち、入射ビームの異なるレベルの透過率及び反射率を伴う）に向けて変向される。続いて、第２のビームスプリッタ４７２は、後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂとして戻された光の一部、例えば大部分を光検出器４７６へと反射する。
【0123】
更に、幾つかの実施例において、光検出器４７６は、その後、ガイド結合ハウジング４５０の面及び個々のライト・ガイド４２２Ａの面から散乱された可視光の部分、すなわち、光検出器４７６によって収集された後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂの部分に基づく信号を生成する。図４に示されるように、光検出器４７６からの信号は増幅器４７８に向けられ、そこで光検出器４７６からの信号が増幅される。したがって、増幅された信号は、後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂの強度を決定するために、例えば信号処理電子機器４２６Ｂ内で利用される。この実施例及び他の様々な実施例では、光検出器４７６が更なる集束光学素子又は集光光学素子を含むことができることが理解される。
【0124】
更に、前の実施例と同様に、後方散乱エネルギー・ビーム４７０Ｂの強度が極小値であると決定されると、すなわち、信号処理電子機器４２６Ｂによって決定されると、次に、光源４２４を発射するのに適切な時期であると決定され、それにより、ガイド・ビーム４２４Ｂは、所望のライト・ガイド４２２Ａのガイド近位端部４２２Ｐへと正確に向けられてそこに結合される。信号処理電子機器４２６Ｂ及び制御電子機器４２６Ａは、この情報を監視してその追跡を維持する。より詳細には、システム・コントローラ４２６及び／又は制御電子機器４２６Ａが走査プロセスの速度を制御し、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａと個々のガイド・ビーム４２４Ｂとの間のオフセットが既知である場合、プローブ・ソース・ビーム４７０Ａを結合するための最適な位置合わせと個々のガイド・ビーム４２４Ｂがその位置にある時刻との間の時間を正確に決定することができる。これにより、カテーテル・システム４００は、ガイド結合ハウジング４５０の面及び／又はライト・ガイド４２２Ａのそれぞれのガイド近位端部４２２Ｐを完全に走査して、最適な結合の位置を決定し、それに応じてスポットを正確に位置決めして光源４２４を発射する時間を残すことができる。この一般的な概念は、光源４２４を発射させて個々のガイド・ビーム４２４Ｂを任意の適切な組合せ、順序、及び／又はパターンでライト・ガイド４２２Ａのそれぞれのガイド近位端部４２２Ｐ上に正確に結合させるために適用できることが分かる。
【0125】
更に、図４は、ライト・ガイド４２２Ａがマルチプレクサ・ベース４５８に対して所定の位置に固定されることを示すが、幾つかの代替実施例では、ライト・ガイド４２２Ａを所定の位置に固定される結合光学素子４８２に対して移動するように構成できることが分かる。そのような実施例では、ガイド結合ハウジング４５０自体が移動し、例えば、ガイド結合ハウジング４５０を直線並進ステージによって支持することができる。マルチプレクサ・アライメント・システム４４２は、このステージの位置を監視し、最適な結合のための位置を走査して決定しつつ、光源４２４からの投影されたガイド・スポットにおけるパラメトリック動作を決定する必要がある。システムは、ステージを制御し、最適な結合のための決定された位置に到達したときにライト・ガイド４２２Ａをガイド・ビーム４２４Ｂ及び結合光学素子４８２と位置合わせするようにステージをステップさせる。
【0126】
図５は、マルチプレクサ５２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム５４２の更に別の実施例を含むカテーテル・システム５００の更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。特に、図５に示されるように、カテーテル・システム５００は、ガイド結合ハウジング５５０内に保持される複数のライト・ガイド５２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル５２２、ソース・ビーム５２４Ａを生成する光源５２４、制御電子機器５２６Ａ及び信号処理電子機器５２６Ｂを含むシステム・コントローラ５２６、マルチプレクサ５２８並びにマルチプレクサ・アライメント・システム５４２のうちの１つ又は複数を含むことができる。
【0127】
ライト・ガイド・バンドル５２２が任意の適切な数のライト・ガイド５２２Ａを含むことができ、これらのライト・ガイド５２２Ａを任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けて、例えば、マルチプレクサ５２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム５４２に対して複数のライト・ガイド５２２Ａを最良に位置合わせすることができる。例えば、図５に示される実施例において、ライト・ガイド・バンドル５２２は、この場合も先と同様に、互いに対して概して直線状の配列を成して位置合わせされる４つのライト・ガイド５２２Ａを含み、この場合、ライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐがガイド結合ハウジング５５０内に保持される。ライト・ガイド・バンドル５２２及び／又はライト・ガイド５２２Ａは、本明細書中で上で詳細に説明したように、設計及び機能が実質的に類似している。したがって、そのような構成要素は、図５に示される実施例に関して詳細に説明されない。
【0128】
前の実施例と同様に、マルチプレクサ５２８は、光源５２４から、ソース・ビーム５２４Ａ、例えば、パルス・ソース・ビームの形態の光エネルギーを受け、その光エネルギーを個々のガイド・ビーム５２４Ｂの形態で複数のライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐへと任意の所望の組合せ、順序、シーケンス、及び／又は、パターンで向けるように構成される。
【0129】
マルチプレクサ５２８の設計は、カテーテル・システム５００の要件、ライト・ガイド５２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム５００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図５に示される実施例では、マルチプレクサ５２８は、（固定された）リダイレクタ５６４、第１のビームスプリッタ５６８、第１の可動リダイレクタ５８４、第２の可動リダイレクタ５８６、及び、結合光学素子５８２のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ５２６、すなわち、制御電子機器５２６Ａ及び／又は信号処理電子機器５２６Ｂ、並びに、本明細書で詳細に説明されるマルチプレクサ・アライメント・システム５４２と併せて使用される。或いは、マルチプレクサ５２８は、図５に具体的に示されるものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0130】
更に、前の実施例と同様に、マルチプレクサ・アライメント・システム５４２は、ガイド・ビーム５２４Ｂとライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐとの間の光結合を改善する手段としてライト・ガイド・バンドル５２２の面（すなわち、ガイド結合ハウジング５５０の面）及び／又はライト・ガイド・バンドル５２２内のライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐを精査するように構成される。
【0131】
マルチプレクサ・アライメント・システム５４２の設計は、カテーテル・システム５００の要件、ライト・ガイド５２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム５００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図５に示される実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム５４２は、第２の光源５７０、第１のビームスプリッタ５６８、第２のビームスプリッタ５７２、第１の可動リダイレクタ５８４、第２の可動リダイレクタ５８６、結合光学素子５８２、光検出器５７６及び増幅器５７８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ５２６、すなわち、制御電子機器５２６Ａ及び／又は信号処理電子機器５２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ５２８と共に使用される。本明細書で詳細に説明するように、第２の光源５７０は、マッピング・プロセス中にライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐの全体にわたって走査するべく向けられるプローブ・ソース・ビーム５７０Ａの形態の光エネルギーを供給する。或いは、マルチプレクサ・アライメント・システム５４２は、図５に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0132】
前述したように、様々な実施例において、マルチプレクサ５２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム５４２は、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａ及び個々のガイド・ビーム５２４Ｂの両方がガイド結合ハウジング５５０の面の全体にわたって走査している際、第２の光源５７０からのプローブ・ソース・ビーム５７０Ａが光源５２４からのガイド・ビーム５２４Ｂを僅かに先行する状態で、実質的に同時に動作するように構成される。或いは、他の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム５４２は、個々のガイド・ビーム５２４Ｂをライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐへと任意の所望のシーケンス、順序、又は、パターンで、向けて集束するように構成される光源５２４及びマルチプレクサ５２８の任意の使用前に第２の光源５７０からのプローブ・ソース・ビーム５７０Ａでガイド結合ハウジング５５０の面を完全にマッピングするように構成され得る。ここで、図５に示される実施例におけるマルチプレクサ５２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム５４２のそれぞれの一般的な動作について更に詳しく説明する。
【0133】
マルチプレクサ５２８の使用中、光源５２４からのソース・ビーム５２４Ａは、最初に、リダイレクタ５６４に向けられてこれに衝突し、リダイレクタ５６４は、ソース・ビーム５２４Ａを第１のビームスプリッタ５６８、例えばダイクロイック・ビームスプリッタに向けて例えば約９０°又は別の適切な量だけ変向するように構成される。続いて、第１のビームスプリッタ５６８の設計に基づいて、ソース・ビーム５２４Ａは、第１のビームスプリッタ５６８を通じて第１の可動リダイレクタ５８４に向けて透過される。図示のように、第１の可動リダイレクタ５８４は、ソース・ビーム５２４Ａを第２の可動リダイレクタ５８６に向けて変向するように構成される。この実施例において、第１の可動リダイレクタ５８４は、ソース・ビーム５２４Ａが第２の可動リダイレクタ５８６に向けられるときにソース・ビーム５２４Ａの角度を調整するべく、回転軸５８４Ｘを中心に、すなわち、第１のリダイレクタ・ムーバ５８４Ａによって選択的に回転可能である。その後、ソース・ビーム５２４Ａは、第２の可動リダイレクタ５８６によって変向され、必要に応じて結合光学素子５８２によって各ライト・ガイド５２２Ａのガイド近位端部５２２Ｐ上に結合されるガイド・ビーム５２４Ｂとして結合光学素子５８２に向けられる。この実施例において、第２の可動リダイレクタ５８６は、ガイド・ビーム５２４Ｂが結合光学素子５８２に向けられるときにガイド・ビーム５２４Ｂの角度を調整するべく、回転軸５８６Ｘを中心に、すなわち、第２のリダイレクタ・ムーバ５８６Ａによって選択的に回転可能である。本明細書で使用されるように、結合光学素子５８２は、代替として、単純なレンズ、複合レンズ又はｆシータ・レンズを含むことができる。
【0134】
第１の可動リダイレクタ５８４及び第２の可動リダイレクタ５８６並びに対応するリダイレクタ・ムーバ５８４Ａ、５８６Ａは、ソース・ビーム５２４Ａ及び／又はガイド・ビーム５２４Ｂを所望の態様で変向するのに適した任意の適切な設計を有することができるのが分かる。例えば、一実施例では、第１の可動リダイレクタ５８４及び第２の可動リダイレクタ５８６のそれぞれを、検流計、すなわち、リダイレクタ・ムーバ５８４Ａ、５８６Ａをそれぞれ使用して回転軸５８４Ｘ、５８６Ｘの周りで回転されるミラー（又は他の反射面）を含むガルバノミラー・スキャナの形態で設けることができる。或いは、可動リダイレクタ５８４、５８６は、１つ又は複数の多軸スキャナを含むことができる。ムーバ５８４Ａ、５８６Ａは、可動リダイレクタ５８４、５８６をそれぞれ回転させて、ガイド・ビーム５２４Ｂを結合光学素子５８２内へと、すなわち、所望の入射角で操向させるべく利用され、それにより、ガイド・ビーム５２４Ｂを結合光学素子５８２によってライト・ガイド・バンドル５２２内のライト・ガイド５２２Ａのいずれかに選択的に集束させることができる。特に、可動リダイレクタ５８４、５８６が回転されると、可動リダイレクタ５８４、５８６は、ガイド・ビーム５２４Ｂを様々な角度で結合光学素子５８２、例えば集束レンズへと操向させる。これにより、ガイド・ビーム５２４Ｂが直線的に走査され、焦点がライト・ガイド・バンドル５２２内に実装された異なるライト・ガイド５２２Ａに並進される。したがって、可動リダイレクタ５８４、５８６の角度を変えることによって、ガイド・ビーム５２４Ｂをライト・ガイド・バンドル５２２内のライト・ガイド５２２Ａのいずれかのガイド近位端５２２Ｐへと選択的に操向させることができる。非排他的な代替実施例において、可動リダイレクタ５８４、５８６は、光機械スキャナ、検流計、又は、他の多軸ビーム・ステアリング装置に取り付けられるミラーを含むことができ、多軸ビーム・ステアリング装置は、ソース・ビーム５２４Ａ及び／又はガイド・ビーム５２４Ｂを結合光学素子５８２を通じて所望のように向けるために使用され、そのため、ガイド・ビーム５２４Ｂは任意の所望の態様で、選択されたライト・ガイド５２２Ａに結合される。
【0135】
更に、マルチプレクサ・アライメント・システム５４２の使用中、図５に示されるように、第２のエネルギー源５７０からのプローブ・ソース・ビーム５７０Ａは、最初に、第２のビームスプリッタ５７２に向けられ、そこからプローブ・ソース・ビーム５７０Ａの少なくとも一部が第１のビームスプリッタ５６８に向けて前方に向けられる。続いて、第１のビームスプリッタ５６８の設計に基づいて、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａは、第１のビームスプリッタ５６８によって、第１の可動リダイレクタ５８４に向けて変向される。ここから、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａは、ソース・ビーム５２４Ａ及び／又はガイド・ビーム５２４Ｂが最終的にライト・ガイド５２２Ａに向けられて集束される際に、ソース・ビーム５２４Ａ及び／又はガイド・ビーム５２４Ｂに関して前述したのと同じ経路を辿る。特に、図示のように、第１の可動リダイレクタ５８４は、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａを第２の可動リダイレクタ５８６に向けて変向させるように構成され、第２の可動リダイレクタ５８６は、その後、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａを結合光学素子５８２に向けて変向させる。前述のように、次に、第１の可動リダイレクタ５８４及び第２の可動リダイレクタ５８６のそれぞれの角度を調整することによって、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａを結合光学素子５８２によって集束させて、ガイド結合ハウジング５５０の面及び／又はライト・ガイド・バンドル５２２内のライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐの全体にわたって走査することができる。
【0136】
なお、特定の実施例では、図５に示されるように、カテーテル・システム５００は、個々のガイド・ビーム５２４Ｂがガイド結合ハウジング５５０の面の全体にわたって走査される際にプローブ・ソース・ビーム５７０Ａが個々のガイド・ビーム５２４Ｂから僅かにオフセットされるように制御される。より詳細には、そのような実施例では、可動リダイレクタ５８４、５８６及び結合光学素子５８２は、走査プロセス中にプローブ・ソース・ビーム５７０Ａが個々のガイド・ビーム５２４Ｂよりも僅かに先行する又は僅かに先んじるように構成及び／又は位置され得る。別の言い方をすれば、可動リダイレクタ５８４、５８６及び結合光学素子５８２は、ガイド・ビーム５２４Ｂからのスポットがプローブ・ソース・ビーム５７０Ａからのスポットよりも制御された距離だけ遅れて形成されるように位置合わせされる。
【0137】
更に、前の実施例と同様に、走査プロセス中、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａからの集束スポット内の光の少なくとも一部は、ガイド結合ハウジング５５０の面及び個々のライト・ガイド５２２Ａの面から散乱し、後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂとして、結合光学素子５８２、第２の可動リダイレクタ５８６、第１の可動リダイレクタ５８４、及び、第１のビームスプリッタ５６８へと向けられて戻される。結合光学素子５８２によって集束及びコリメートされて、第２の可動リダイレクタ５８６及び第１の可動リダイレクタ５８４によって変向された後、後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂは、第１のビームスプリッタ５６８から反射されて、第１のビームスプリッタ５６８により第２のビームスプリッタ５７２、例えば、１０／９０ビームスプリッタ又は別の適切なタイプのビームスプリッタ（すなわち、入射ビームの異なるレベルの透過率及び反射率を伴う）に向けて変向される。続いて、第２のビームスプリッタ５７２は、後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂとして戻された光の一部、例えば大部分を光検出器５７６へと反射する。
【0138】
更に、幾つかの実施例において、光検出器５７６は、その後、ガイド結合ハウジング５５０の面及び個々のライト・ガイド５２２Ａの面から散乱された可視光の部分、すなわち、光検出器５７６によって収集された後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂの部分に基づく信号を生成する。図５に示されるように、光検出器５７６からの信号は、その後、増幅器５７８に向けられ、そこで光検出器５７６からの信号が増幅される。したがって、増幅された信号は、後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂの強度を決定するために、例えば信号処理電子機器５２６Ｂ内で利用される。
【0139】
更に、前の実施例と同様に、後方散乱エネルギー・ビーム５７０Ｂの強度が極小値であると決定されると、すなわち、信号処理電子機器５２６Ｂによって決定されると、次に、光源５２４を発射するのに適切な時期であると決定され、それにより、ガイド・ビーム５２４Ｂは、所望のライト・ガイド５２２Ａのガイド近位端部５２２Ｐへと正確に向けられてそこに結合される。信号処理電子機器５２６Ｂ及び制御電子機器５２６Ａは、この情報を監視してその追跡を維持する。より詳細には、システム・コントローラ５２６及び／又は制御電子機器５２６Ａが走査プロセスの速度を制御し、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａと個々のガイド・ビーム５２４Ｂとの間のオフセットが既知である場合、プローブ・ソース・ビーム５７０Ａを結合するための最適な位置合わせと個々のガイド・ビーム５２４Ｂがその位置にある時刻との間の時間を正確に決定することができる。これにより、カテーテル・システム５００は、ガイド結合ハウジング５５０の面及び／又はライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐを完全に走査して、最適な結合の位置を決定し、それに応じてスポットを正確に位置決めして光源５２４を発射する時間を残すことができる。この一般的な概念は、光源５２４を発射させて個々のガイド・ビーム５２４Ｂを任意の適切な組合せ、順序、及び／又はパターンでライト・ガイド５２２Ａのそれぞれのガイド近位端部５２２Ｐに正確に結合させるために適用できることが分かる。
【0140】
図６は、マルチプレクサ６２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム６４２の更に別の実施例を含む、カテーテル・システム６００の更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。特に、図６に示されるように、カテーテル・システム６００は、ガイド結合ハウジング６５０内に保持される複数のライト・ガイド６２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル６２２、ソース・ビーム６２４Ａを生成する光源６２４、制御電子機器６２６Ａ及び信号処理電子機器６２６Ｂを含むシステム・コントローラ６２６、マルチプレクサ６２８並びにマルチプレクサ・アライメント・システム６４２のうちの１つ又は複数を含むことができる。
【0141】
ライト・ガイド・バンドル６２２は、任意の適切な数のライト・ガイド６２２Ａを含むことができ、これらのライト・ガイドは、例えば、複数のライト・ガイド６２２Ａをマルチプレクサ６２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム６４２に対して最良に位置合わせするために、任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けられ得ることが分かる。例えば、図６に示される実施例において、ライト・ガイド・バンドル６２２は、互いに概して円形の配列を成して位置合わせされる６つのライト・ガイド６２２Ａを含み、この場合、ライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐは、ガイド結合ハウジング６５０内、すなわち、概して円筒形状のガイド結合ハウジング６５０内でガイド結合スロット６５６の中に保持される。ライト・ガイド・バンドル６２２及び／又はライト・ガイド６２２Ａは、本明細書で上で詳細に説明したように設計及び機能が実質的に類似している。したがって、そのような構成要素は、図６に示される実施例に関して詳細に説明されない。
【0142】
前の実施例と同様に、マルチプレクサ６２８は、光源６２４からソース・ビーム６２４Ａ、例えばパルス・ソース・ビームの形態の光エネルギーを受けて、その光エネルギーを任意の所望の組合せ、順序、シーケンス、及び／又は、パターンで複数のライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐへと個々のガイド・ビーム６２４Ｂの形態で向けるように構成される。
【0143】
マルチプレクサ６２８の設計は、カテーテル・システム６００の要件、ライト・ガイド６２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム６００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図６に示される実施例において、マルチプレクサ６２８は、リダイレクタ６６４、第１のビームスプリッタ６６８、マルチプレクサ・ステージ６６０、ステージ・ムーバ６６２、ビーム経路調整器６８８、及び、結合光学素子６８２のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ６２６、すなわち、制御電子機器６２６Ａ及び／又は信号処理電子機器６２６Ｂ、並びに、本明細書で詳細に説明されるマルチプレクサ・アライメント・システム６４２と併せて使用される。或いは、マルチプレクサ６２８は、図６に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0144】
更に、前の実施例と同様に、マルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、ガイド・ビーム６２４Ｂとライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐとの間の光結合を改善する手段としてライト・ガイド・バンドル６２２の面（すなわち、ガイド結合ハウジング６５０の面）及び／又はライト・ガイド・バンドル６２２内のライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐを精査するように構成される。
【0145】
マルチプレクサ・アライメント・システム６４２の形態は、カテーテル・システム６００の要件、ライト・ガイド６２２Ａの相対的な位置付けに応じて、及び／又は、カテーテル・システム６００のユーザ又はオペレータの要望に合うように変えることができる。図６に示される実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、第２の光源６７０、第１のビームスプリッタ６６８、第２のビームスプリッタ６７２、ビーム経路調整器６８８、結合光学素子６８２、光検出器６７６、及び、増幅器６７８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ６２６、すなわち、制御電子機器６２６Ａ及び／又は信号処理電子機器６２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ６２８と共に使用される。本明細書で詳細に説明するように、第２の光源６７０は、マッピング・プロセス中にライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐの全体にわたって走査するように向けられるプローブ・ソース・ビーム６７０Ａの形態の光エネルギーを供給する。或いは、マルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、図６に具体的に示されているものよりも多くの構成要素又は少ない構成要素を含むことができる。
【0146】
前述のように、様々な実施例において、マルチプレクサ６２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａ及び個々のガイド・ビーム６２４Ｂの両方がガイド結合ハウジング６５０の面の全体にわたって走査している際に、第２の光源６７０からのプローブ・ソース・ビーム６７０Ａが光源６２４からのガイド・ビーム６２４Ｂよりも僅かに先行する状態で、実質的に同時に動作するように構成される。或いは、他の実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、個々のガイド・ビーム６２４Ｂを任意の所望のシーケンス、順序又はパターンでライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐへと向けて集束するように構成される光源６２４及びマルチプレクサ６２８の任意の使用前に第２の光源６７０からのプローブ・ソース・ビーム６７０Ａでガイド結合ハウジング６５０の面を完全にマッピングするように構成され得る。ここで、図６に示される実施例におけるマルチプレクサ６２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム６４２のそれぞれの一般的な動作について更に詳しく説明する。
【0147】
マルチプレクサ６２８の使用中、光源６２４からのソース・ビーム６２４Ａは、最初に、リダイレクタ６６４に向けられてこれに衝突し、リダイレクタ６６４は、ソース・ビーム６２４Ａを第１のビームスプリッタ６６８、例えばダイクロイック・ビームスプリッタに向けて、例えば約９０°又は別の適切な量だけ変向するように構成される。続いて、第１のビームスプリッタ６６８の設計に基づいて、ソース・ビーム６２４Ａは、第１のビームスプリッタ６６８を通じてビーム経路調整器６８８に向けて透過される。
【0148】
図示のように、ビーム経路調整器６８８及び結合光学素子６８２は、マルチプレクサ・ステージ６６０に実装される及び／又はマルチプレクサ・ステージ６６０によって保持される。更に、図６に例示される実施例に示されるように、ステージ・ムーバ６６２は、マルチプレクサ・ステージ６６０を回転移動させるように構成される。より詳細には、この実施例において、マルチプレクサ・ステージ６６０及び／又はステージ・ムーバ６６２は、単一の回転自由度を必要とする。更に、図示のように、マルチプレクサ・ステージ６６０及び／又はビーム経路調整器６８８は、回転軸６８８Ｘ上でリダイレクタ６６４からのソース・ビーム６２４Ａのビーム経路と位置合わせされる。したがって、マルチプレクサ・ステージ６６０は、回転軸６８８Ｘを中心にステージ・ムーバ６６２によって回転されるように構成される。
【0149】
カテーテル・システム６００の使用中、ソース・ビーム６２４Ａは、最初に、回転軸６８８Ｘに沿ってマルチプレクサ・ステージ６６０に向けられる。続いて、ビーム経路調整器６８８は、ソース・ビーム６２４Ａが、回転軸６８８Ｘと実質的に平行で且つ回転軸６８８Ｘから離間される方向に向けられるように、ソース・ビーム６２４Ａを横方向に所定距離、すなわち、回転軸６８８Ｘから偏向させるように構成される。より具体的には、ビーム経路調整器６８８は、ガイド結合ハウジング６５０内のライト・ガイド６２２Ａの円形パターンの半径と一致するようにソース・ビーム６２４Ａを偏向させる。マルチプレクサ・ステージ６６０が回転されると、ビーム経路調整器６８８は円形の経路を辿る。
【0150】
ビーム経路調整器６８８が任意の適切な設計を有することができるのが分かる。例えば、特定の非排他的な代替実施例において、ビーム経路調整器６８８は、アナモルフィック・プリズム対、ウェッジ・プリズムの対、又は、間隔の狭い直角ミラー又はプリズムの対の形態で設けられ得る。或いは、ビーム経路調整器６８８は、所望の横方向ビーム・オフセットを達成するために、光学素子の別の適切な形態を含むことができる。
【0151】
更に、前述のように、結合光学素子６８２もマルチプレクサ・ステージ６６０に実装される、及び／又は、マルチプレクサ・ステージ６６０によって保持される。前の実施例と同様に、結合光学素子６８２は、最適な結合のためにガイド結合ハウジング６５０内に部分的に保持されるライト・ガイド・バンドル６２２内のライト・ガイド６２２Ａのそれぞれに個々のガイド・ビーム６２４Ｂを集束させるように構成される。
【0152】
更に、マルチプレクサ・アライメント・システム６４２の使用中、図６に示されるように、第２のエネルギー源６７０からのプローブ・ソース・ビーム６７０Ａは、最初に、第２のビームスプリッタ６７２に向けられ、そこからプローブ・ソース・ビーム６７０Ａの少なくとも一部が第１のビームスプリッタ６６８に向けて前方に向けられる。続いて、第１のビームスプリッタ６６８の設計に基づいて、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａは、第１のビームスプリッタ６６８によって、ビーム経路調整器６８８に向けて変向される。ここから、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａは、ソース・ビーム６２４Ａ及び／又はガイド・ビーム６２４Ｂが最終的にライト・ガイド６２２Ａへと向けられて集束される際にソース・ビーム６２４Ａ及び／又はガイド・ビーム６２４Ｂに関して前述したのと同じ経路を辿る。特に、図示のように、ビーム経路調整器６８８は、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａが回転軸６８８Ｘと実質的に平行で且つ回転軸６８８Ｘから離間される方向で結合光学素子６８２に向けられるように、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａを横方向に所定距離、すなわち、回転軸６８８Ｘから偏向させるように構成される。次に、結合光学素子６８２は、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａをガイド結合ハウジング６５０に向けて集束させる。前述のような回転態様でステージ・ムーバ６６２を用いてマルチプレクサ・ステージ６６０を回転させることにより、その後、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａは、結合光学素子６８２によって集束され、ガイド結合ハウジング６５０の面及び／又はライト・ガイド・バンドル６２２内のライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐの周囲で円形に走査することができる。
【0153】
この実施例において、ステージ・ムーバ６６２は、マルチプレクサ・ステージ６６０を回転軸６８８Ｘの周りで回転移動させる目的に適した任意の適切な設計を有することができる。より詳細には、ステージ・ムーバ６６２は、任意の適切なタイプの回転機構であり得る。更に、幾つかの実施例において、ステージ・ムーバ６６２は、例えば、ステッピング・モーター又は圧電作動回転ステージを使用して電子的に制御され、ガイド・ビーム６２４Ｂのビーム経路を、保持されている個々のライト・ガイド６２２Ａのそれぞれと順次整列させることができる。或いは、他の実施例において、ステージ・ムーバ６６２及び／又はマルチプレクサ・ステージ６６０は、結合光学素子６８２がライト・ガイド６２２Ａのそれぞれの位置と正確に位置合わせされ得るように、機械的なストッパを備えることができる。
【0154】
前述したように、特定の実施例では、図６に示されるように、カテーテル・システム６００は、個々のガイド・ビーム６２４Ｂがガイド結合ハウジング６５０の面の周りで走査されるときにプローブ・ソース・ビーム６７０Ａが個々のガイド・ビーム６２４Ｂから僅かにオフセットされるように制御される。より詳細には、そのような実施例では、ビーム経路調整器６８８及び結合光学素子６８２は、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａが走査プロセス中に個々のガイド・ビーム６２４Ｂよりも僅かに先行する又は僅かに先んじるように構成及び／又は位置決めされ得る。別の言い方をすれば、ガイド・ビーム６２４Ｂからのスポットがプローブ・ソース・ビーム６７０Ａからのスポットよりも制御された距離だけ遅れて形成されるように、ビーム経路調整器６８８及び結合光学素子６８２が位置合わせされる。
【0155】
更に、前述の実施例と同様に、走査プロセス中、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａからの集束スポット内の光の少なくとも一部は、ガイド結合ハウジング６５０の面及び個々のライト・ガイド６２２Ａの面から散乱し、後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂとして、結合光学素子６８２、ビーム経路調整器６８８、及び、第１のビームスプリッタ６６８に向けられて戻る。結合光学素子６８２によって集束及びコリメートされ、ビーム経路調整器６８８によって変向された後、後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂは、第１のビームスプリッタ６６８から反射されて、第１のビームスプリッタ６６８により第２のビームスプリッタ６７２、例えば、１０／９０ビームスプリッタ又は別の適切なタイプのビームスプリッタ（すなわち、入射ビームの異なるレベルの透過率及び反射率を伴う）に向けて変向される。続いて、第２のビームスプリッタ６７２は、後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂとして戻された光の一部、例えば大部分を光検出器６７６へと反射する。
【0156】
更に、幾つかの実施例において、光検出器６７６は、その後、ガイド結合ハウジング６５０の面及び個々のライト・ガイド６２２Ａの面から散乱された可視光の部分、すなわち、光検出器６７６によって収集された後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂの部分に基づく信号を生成する。図６に示されるように、光検出器６７６からの信号は、その後、増幅器６７８に向けられ、そこで光検出器６７６からの信号が増幅される。したがって、増幅された信号は、後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂの強度を決定するために、例えば信号処理電子機器６２６Ｂ内で利用される。
【0157】
更に、前の実施例と同様に、後方散乱エネルギー・ビーム６７０Ｂの強度が極小値であると決定されると、すなわち、信号処理電子機器６２６Ｂによって決定されると、光源６２４を発射するのに適切な時期であると決定され、それにより、ガイド・ビーム６２４Ｂは、所望のライト・ガイド６２２Ａのガイド近位端部５２２Ｐへと正確に向けられてそこに結合される。信号処理電子機器６２６Ｂ及び制御電子機器６２６Ａは、この情報を監視してその追跡を維持する。より詳細には、システム・コントローラ６２６及び／又は制御電子機器６２６Ａが走査プロセスの速度を制御し、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａと個々のガイド・ビーム６２４Ｂとの間のオフセットが既知である場合、プローブ・ソース・ビーム６７０Ａを結合するための最適な位置合わせと個々のガイド・ビーム６２４Ｂがその位置にある時刻との間の時間を正確に決定することができる。これにより、カテーテル・システム６００は、ガイド結合ハウジング６５０の面及び／又はライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐを完全に走査して、最適な結合の位置を決定し、それに応じてスポットを正確に位置決めして光源６２４を発射する時間を残すことができる。この一般的な概念は、光源６２４を発射させて個々のガイド・ビーム６２４Ｂを任意の適切な組合せ、順序、及び／又はパターンでライト・ガイド６２２Ａのそれぞれのガイド近位端部６２２Ｐに正確に結合させるために適用できることが分かる。
【0158】
或いは、図６は、ライト・ガイド６２２Ａがマルチプレクサ・ステージ６６０に対して所定の位置に固定されることを示しているが、幾つかの実施例では、ライト・ガイド６２２Ａは、所定位置に固定される結合光学素子６８２に対して移動、例えば回転するように構成され得るのが分かる。そのような実施例では、ガイド結合ハウジング６５０自体が移動し、例えば、ガイド結合ハウジング６５０は、回転軸６８８Ｘを中心に回転することができ、システム・コントローラ６２６は、回転ステージを制御して、ライト・ガイド６２２Ａがそれぞれ所望のパターンで結合光学素子及びガイド・ビーム６２４Ｂと位置合わせされるように段階的に移動させることができる。マルチプレクサ・アライメント・システム６４２は、このステージの位置を監視するとともに、最適な結合のための位置を走査して決定しつつ、光源６２４からの投影されたガイド・スポットの動きを決定する必要がある。システムは、ステージを制御して、最適な結合のための決定された位置に到達したときにライト・ガイド６２２Ａをガイド・ビーム６２４Ｂ及び結合光学素子６８２と位置合わせするようにステージをステップさせる。そのような実施例において、ガイド結合ハウジング６５０は、連続的に回転されず、所定数度だけ回転された後に、ライト・ガイド６２２Ａの巻き取りを回避するために逆回転される。
【0159】
図７は、マルチプレクサ７２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム７４２の更に別の実施例を含むカテーテル・システム７００の更に別の実施例の一部の簡略化された概略図である。図示のように、マルチプレクサ７２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム７４２を含む、図７に示されるカテーテル・システム７００の実施例は、図２に関連して図示及び説明したカテーテル・システム２００と実質的に同様である。例えば、図示のように、カテーテル・システム７００は、この場合も先と同様に、ガイド結合ハウジング７５０内に保持された複数のライト・ガイド７２２Ａを含むライト・ガイド・バンドル７２２と、ソース・ビーム７２４Ａを生成する光源７２４と、制御電子機器７２６Ａ及び信号処理電子機器７２６Ｂを含むシステム・コントローラ７２６と、マルチプレクサ７２８と、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２とを含む。
【0160】
ライト・ガイド・バンドル７２２が任意の適切な数のライト・ガイド７２２Ａを含むことができ、これらのライト・ガイドは、例えば、複数のライト・ガイド７２２Ａをマルチプレクサ７２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム７４２に対して最良に位置合わせするために、任意の適切な態様で互いに対して位置決め及び／又は方向付けられ得ることが分かる。例えば、図４に示される実施例において、ライト・ガイド・バンドル７２２は、この場合も先と同様に、互いに対して概して直線状の配列を成して位置合わせされる４つのライト・ガイド７２２Ａを含み、この場合、ライト・ガイド７２２Ａのそれぞれのガイド近位端部７２２Ｐは、ガイド結合ハウジング７５０内に保持される。ライト・ガイド・バンドル７２２及び／又はライト・ガイド７２２Ａは、本明細書で先に詳細に説明したように設計及び機能が実質的に類似している。したがって、そのような構成要素は、図７に示される実施例に関して詳細に説明されない。
【0161】
前述のように、マルチプレクサ７２８及びマルチプレクサ・アライメント・システム７４２は、図２に関連して上で詳細に説明したものと設計及び機能が実質的に類似している。特に、マルチプレクサ７２８は、この場合も先と同様に、マルチプレクサ・ベース７５８、マルチプレクサ・ステージ７６０、ステージ・ムーバ７６２、リダイレクタ７６４、結合光学素子７６６、及び、第１のビームスプリッタ７６８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ７２６、すなわち、制御電子機器７２６Ａ及び／又は信号処理電子機器７２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２と共に使用される。更に、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２は、この場合も先と同様に、プローブ・ソース・ビーム７７０Ａを生成する第２の光源７７０、第１のビームスプリッタ７６８、第２のビームスプリッタ７７２、光学素子７７４、光検出器７７６、及び、増幅器７７８のうちの１つ又は複数を含み、これらは、システム・コントローラ７２６、すなわち、制御電子機器７２６Ａ及び／又は信号処理電子機器７２６Ｂ、並びに、マルチプレクサ７２８と共に使用される。
【0162】
しかしながら、この実施例において、カテーテル・システム７００の動作モードは、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２及びマルチプレクサ７２８のそれぞれに関する走査プロセスが互いに独立して行なわれるという点で、幾分異なる。特に、そのような実施例において、カテーテル・システム７００は、マルチプレクサ７２８が個々のガイド・ビーム７２４Ｂを用いて実質的に同時に走査することなく、少なくとも部分的に後方散乱エネルギー・ビーム７７０Ｂとして後方散乱される第２の光源７７０からのプローブ・ソース・ビーム７７０Ａにより、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２がガイド結合ハウジング７５０の面及び／又はライト・ガイド７２２Ａのそれぞれのガイド近位端部７２２Ｐの面の完全な走査及びマッピングを行なうように構成される。したがって、そのような実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２は、全てのライト・ガイド７２２Ａを走査し、最適な結合を与えるそれぞれのライト・ガイド７２２ＡごとにＸ－Ｙ位置を見つけ、主光源７２４を発射することなくこれを行なう。マルチプレクサ・アライメント・システムは、ゆっくりと進んで、ガイド結合ハウジング７５０の面の全体にわたって完全なＸ－Ｙ走査を行い、全体をマッピングする。次いで、そのような情報は、制御電子機器７２６Ａに記憶され、位置に関するそのような情報は、その後、一次光源７２４のリアルタイムな発射のために使用される。この実施例において、マルチプレクサ・アライメント・システム７４２は、例えば図７に示されるような第２の光源７７０を依然として利用できる。或いは、マルチプレクサ７２８によって使用及び操作されているのと同じ光源７２４を使用するべくマルチプレクサ・アライメント・システム７４２を構成することもできる。
【0163】
この代替実施例の適用において、カテーテル・システム７００は、以下のステップ、すなわち、１）ユーザがガイド結合ハウジング７５０をシステム・コンソール１２３（図１に示される）に挿入するステップと、２）カテーテル・システム７００がガイド結合ハウジングを所定位置にロックして待機モードに切り替えるステップと、３）マルチプレクサ・アライメント・システム７４２が何らかのＸ－Ｙパターン（ジグザグなど）に従ってガイド結合ハウジング７５０の面の全体にわたって走査し、それぞれのライト・ガイド７２２Ａごとに最適な結合のための位置をマッピングするステップと、４）システム・コントローラ７２６及び／又は制御電子機器７２６Ａがこれらの位置の全てを記憶して準備完了モードに切り替えるステップと、５）ユーザがカテーテル１０２（図１に示される）を作動させ、マルチプレクサ７２８がガイド結合ハウジング７５０の面の全体にわたって走査してそれぞれの最適なＸ－Ｙ位置で停止し、光源７２４を発射するステップとに従って使用され得る。
【0164】
図７に記載された実施例は、図２に関連して図示及び記載されたものと実質的に同様の実施例内で使用されるものとして示されるが、マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムのそのような代替動作モードを本明細書に図示及び説明した実施例のいずれかと共に利用できることが分かる。
【0165】
本明細書で詳細に説明するように、様々な実施例ではマルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムを利用して、従来のカテーテル・システムに存在する問題のうちの１つ又は複数を解決することができる。例えば、
１）マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムは、アセンブリの精度及び機械公差スタックアップへの光結合の依存性と、ライト・ガイド、ガイド結合ハウジング、及び関連する接続の真の位置合わせを減らし、それにより、低コストの使用、使い捨て装置の低精度コンポーネント、販売された商品のコストの改善を可能にする。
２）マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムは、マルチプレクサの位置決め機構の精度、並びにその光学的及び機械的構成要素の関連する品質及び精度へのマルチプレクサの性能依存性を低減し、それにより、マルチプレクサ及びカテーテル・システム全体の速度及び性能を改善する。
１）マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムは、アセンブリの精度及び機械公差スタックアップへの光結合の依存性と、ライト・ガイド、ガイド結合ハウジング、及び関連する接続の真の位置合わせを減らし、それにより、低コストの使用、使い捨て装置の低精度コンポーネント、販売された商品のコストの改善を可能にする。
２）マルチプレクサ及びマルチプレクサ・アライメント・システムは、マルチプレクサの位置決め機構の精度、並びにその光学的及び機械的構成要素の関連する品質及び精度へのマルチプレクサの性能依存性を低減し、それにより、マルチプレクサ及びカテーテル・システム全体の速度及び性能を改善する。
【0166】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、内容及び／又は文脈が明確に別段の指示をしない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。また、「又は」という用語は、内容又は文脈が明確に別段の指示をしない限り、「及び／又は」を含むその意味で一般的に使用されることにも留意すべきである。
【0167】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「構成された」という句は、特定のタスクを実行する又は特定の構成を採用するように構築又は構成されたシステム、装置、又は他の構造を表すことにも留意すべきである。「構成された」という句は、配置されて構成され、構築されて配置され、構築され、製造されて配置されなどの他の同様の句と交換可能に使用することができる。
【0168】
本明細書で使用される見出しは、米国特許法施行規則１．７７に基づく提案との一貫性を保つため、又は組織的な手がかりを提供するために提供される。これらの見出しは、本開示から発行される可能性のあるいずれかの請求項に記載されている発明を限定する又は特徴づけるものと見なされてはならない。一例として、「背景技術」における技術の説明は、技術が本開示における任意の発明の先行技術であることを認めるものではない。「発明の概要」又は「要約」は、いずれも発行された特許請求の範囲に記載された発明の特徴と見なされるべきではない。
【0169】
本明細書に記載の実施例は、網羅的であること、又は本発明を以下の詳細な説明に開示される正確な形態に限定することを意図するものではない。むしろ、実施例は、当業者が原理及び実践を認識し理解できるように選択及び説明される。したがって、態様は、様々な特定の好ましい実施例及び技術を参照して説明されてきた。しかしながら、本明細書の精神及び範囲内にとどまりながら、多くの変形及び修正を行うことができることを理解されたい。
【0170】
カテーテル・システムの幾つかの異なる実施例が本明細書で例示されて説明されてきたが、任意の１つの実施例の１つ又は複数の特徴を、そのような組合せが本発明の意図を満足することを条件として、他の実施例のうちの１つ又は複数の１つ又は複数の特徴と組み合わせることができることが理解される。
【0171】
カテーテル・システムの幾つかの例示的な態様及び実施例が上で論じられてきたが、当業者は、それらの特定の修正、置換、追加、及び副次的組合せを認識できる。したがって、以下の添付の特許請求の範囲及び以下に導入される特許請求の範囲は、それらの真の思想及び範囲内にある全てのそのような修正、置換、追加及び副次的組合せを含むと解釈されることが意図され、また、本明細書に示される構造又は設計の詳細に限定は意図されない。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】