JP5587893B2 - 位置測定システムを持つ光学プローブ - Google Patents

Description

本発明は、例えば体内医療検査及び手順といった小型用途に適した、又は食品若しくは小さなデバイスの実体検査といった産業用途に適した光学プローブに関する。本発明は、対応する撮像システム及び斯かる撮像システムを用いて撮像する方法にも関する。

様々な癌病の正しい診断のため、生検法が行われる。これは、内視鏡のルーメンを介して、又は、針生検を介して行われることができる。針生検の例が図１に示される。ここで、生検は直腸を介して前立腺から行われる。生検を行うべき正しい位置を見つけるため、例えばＸ線、ＭＲＩ及び超音波といった様々な撮像モダリティが使用される。前立腺ガンの場合多くの場合、生検は超音波により誘導される。

有用ではあるが、これらの誘導方法は決して最適でない。解像度は制限され、更に、これらの撮像モダリティはほとんどの場合、良性及び悪性な組織間を識別することができない。結果として、組織の正確な部分で生検法が行われる確実さを知ることができない。生検はほぼブラインド生検である。組織の検査後癌細胞が検出されない場合であっても、単に生検を行うべき正しい場所を見失ったのではないことについての確実さを知ることができない。従って、これらの生検が直接的なフィードバックなしに実行されるので、この手順は誤りを起こしやすい。

本発明の目的は、生検手順の間、直接的な検査を可能にするファイバーオプティック・システムを提供することである。

１つの側面によれば、本発明は、光学プローブに関し、
近位端部及び遠位端部を持つ光学ガイドと、
少なくとも１つの駆動コイルと磁石とを含む作動手段であって、上記コイル及び上記磁石のいずれかが上記光学ガイドに付けられ、上記少なくとも１つの駆動コイルを通る駆動電流を供給することにより、磁束が生成され、上記磁束が、磁石と相互作用し、上記光学ガイド上で作用する駆動力を形成し、上記駆動力が、上記光学ガイドの遠位端部の変位をもたらす、作動手段と、
位置測定システムとを有し、上記位置測定システムが、
上記光学ガイドの位置を監視する位置測定コイルであって、上記位置測定コイルの内部構成及び上記少なくとも１つの駆動コイルが、上記光学ガイドの遠位端部の変位が、上記内部構成における変化を生じさせるよう構成される、位置測定コイルと、
上記少なくとも１つの駆動コイルを通る追加的な検知電流を供給する電源であって、上記追加的な検知電流が、上記位置測定コイルにおける誘導電圧をもたらし、及びこうして上記位置測定コイルと上記少なくとも１つの駆動コイルとの間の磁気結合を生成する、電源と、
上記誘導電圧を測定することにより、上記光学ガイドの上記遠位端部の変位を測定する位置測定手段であって、上記内部構成が変化するとき、上記誘導電圧が、上記遠位端部の位置を示すことをもたらす、位置測定手段とを含む。

こうして、上記内部構成が変化するとき生じる誘導電圧変化を測定することにより、レンズシステムの正確な位置を示す直接的なフィードバック信号が提供される。斯かる光学プローブは、例えば生体内医療用途に関する小型用途に特に適している。本発明による光学プローブが、比較的簡単であり、大規模な製造に特に適している点に留意されたい。なぜなら、このレンズシステムは、光学ガイドの端部に置き換え可能に取り付けられるからである。実際的な見地から、これは、製造の間に必要とされる精度を減らすことができ、従って、プローブ当たりの単位価格を下げることができる。これは、特に重要である。なぜなら、光学プローブが埋め込まれる内視鏡、カテーテル又は針は通常、衛生上の要件から、１回の使用後に廃棄されることになるからである。

ある実施形態において、上記検知電流は高周波数の交流（ＡＣ）である。この交流の周波数は、上記光学ガイドの変位に対する貢献が最小化されるよう選択される。

ある実施形態において、上記位置測定コイルの長手軸が上記光学ガイドの長手軸に実質的に平行であるよう、上記位置測定コイルが上記光学ガイドの周りに付けられる。

ある実施形態において、上記少なくとも１つの駆動コイルが、ｘ軸に沿って互いに反対に配置されるＸ駆動コイルを有し、上記Ｘ駆動コイルの長手軸が上記光学ガイドの長手軸に垂直であり、上記Ｘ駆動コイルを通り供給される上記駆動電流が上記ｘ軸に沿って上記光学ガイドの上記端部の変位をもたらすよう、上記光学ガイドが上記Ｘ駆動コイルの間に配置される。

ある実施形態において、上記少なくとも１つの駆動コイルが、ｚ軸に沿って互いに反対に配置されるＺ駆動コイルを有し、上記Ｚ駆動コイルの長手軸が上記光学ガイドの長手軸に垂直であり、上記Ｚ駆動コイルを通り供給される上記駆動電流が上記ｘ軸に垂直なｚ軸に沿って上記光学ガイドの上記端部の変位をもたらすよう、上記光学ガイドが上記Ｚ駆動コイルの間に配置される。

ある実施形態において、上記検知電流が、高周波数の交流であり、上記Ｘ駆動コイルを通り供給される上記検知電流の上記周波数は、上記Ｚ駆動コイルを通る上記高周波数の交流とは異なる。

従って、Ｘ駆動コイルにおける検知電流に対して１つの特定の高周波数の交流を用い、Ｚ駆動コイルを通る検知電流に対して異なる高周波数の交流を用いることにより、測定コイルにおいて誘導される信号は、Ｘ位置及びＺ位置に関する情報を同時に含む。測定信号を適切にフィルタリングすることにより、Ｘ位置及びＺ位置が共に決定されることができる。

ある実施形態において、上記高周波数の交流の上記周波数が、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲にある。

ある実施形態において、光学プローブは更に、上記光学ガイドの上記遠位端部にしっかりと結合されるレンズシステムを有する。

ある実施形態において、光学プローブは、上記光学ガイドのための空腔を持つ筐体を更に有し、上記筐体が、透過的ウィンドウを遠位端部に持つ。

ある実施形態において、上記少なくとも１つの駆動コイルが、上記筐体に付けられ、上記位置測定コイルは、上記光学ガイドに付けられる。

ある実施形態において、上記少なくとも１つの駆動コイルが、上記光学ガイドに付けられ、上記位置測定コイルは、上記筐体に付けられる。

別の側面によれば、本発明は、光学撮像システムに関し、
上記光学プローブと、
上記光学プローブに光学的に結合される放射線源であって、上記プローブが、上記放射線源から関心領域へと放出される放射線をガイドするよう構成される、放射線源と、
上記光学プローブに光学的に結合され、上記関心領域からの反射された放射線を用いて撮像を行うよう配置される、撮像検出器とを有する。

ある実施形態において、検知電流の周波数が、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲にある。

ある実施形態において、上記駆動電流の周波数が、最高１ｋＨｚである。

さらに別の側面によれば、本発明は、光学撮像のための方法に関し、上記光学プローブを提供するステップと、
上記光学プローブに光学的に結合する放射線源を提供するステップであって、上記プローブが、上記放射線源から関心領域へと放出される放射線をガイドするよう構成される、ステップと、
上記光学プローブに光学的に結合される撮像検出器を用いて撮像処理を行うステップであって、上記検出器が、上記関心領域からの反射された放射線を用いて撮像を行うよう構成される、ステップとを有する。

超音波誘導の下に直腸を介して生検を行う方法を視覚的に表す図である。 本発明による光学プローブの概略的な図である。 光学ガイドが休止位置にあるシナリオを視覚的に表す図である。 光学ガイドがｘ軸に沿って右に変位されるシナリオを視覚的に表す図である。 位置測定コイルを示す図である。 測定セットアップを示すブロックダイアグラムの例を示す図である。 筐体（ＲＶＳシリンダ）有り及び無しの場合の、駆動コイルからの距離の関数として、位置測定コイルにおいて測定される誘導電圧の２つのダイアグラムを示す図である。 本発明による光学撮像システムを示す図である。 光学イメージングに関する本発明による方法のフローチャートを示す図である。

本発明の側面はそれぞれ、他の側面のいずれかと結合されることができる。本発明のこれら及び他の側面が、以下に記載される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

本発明の実施形態が、例示にすぎないものを介して、図面を参照して、説明されることになる。

図２は、光学ガイド２０１、作動手段２１０及び位置測定システム２２０を有する本発明による光学プローブ２００を示す。

一般的に、光学ガイド２０１は、簡単には近づけない位置での例えば体内医療検査及び／又はサンプル採集といった検査を容易にするため、可撓性材料でできている。プローブの端での光学ガイド２の変位に関する様々なソリューションは、完全に本書において参照により含まれる米国特許出願公開第２００１／００５５４６２号に述べられる。

本発明の文脈において、「光学ガイド」という用語は、光ファイバ（マルチモード及びシングルモード）、薄膜光路、フォトニック結晶繊維、フォトニックバンドギャップ繊維（ＰＢＧ）、偏光維持ファイバ等を含むことができるが、これらに限定されるものではない点を理解されたい。光学プローブは、１つ以上の繊維、即ち、複数の繊維又は繊維束を有することもできる。

ある実施形態において、光学プローブ２００は、光学ガイド２０１の遠位端部にしっかりと結合されるレンズシステム２０２を更に有する。レンズシステム２０２は例えば、撮像野を強化するため光学ガイド２０１に直接取り付けられることができるか、又は、筐体に取り付けられることができる。ある実施形態において、レンズシステム２０２はシングルレンズシステムである。なぜなら、これは、製造を一層単純化し、小型化要件が満たされることを一層簡単にするからである。可能であれば、レンズシステム２０２は、非球面レンズを有することができる。即ち、このレンズは球形レンズでない。これにより、相対的な高い開口数が容易にされ、従って、かなりコンパクトなレンズシステムが得られる。別の実施形態では、レンズシステム２０２は、可変の開口数を持つ流体レンズを有することができる。例えば、レンズシステム２０２は、本書において参照により含まれる米国特許第７１２６９０３号にて説明されるような油水二相システムを持つ液体レンズを有することができる。これにより、開口数は調整されることができ、焦点深度変化が促進される。レンズシステム２０２は、１以上のレンズを持つこともでき、回折要素又はミラー素子を含むこともできる。レンズシステム２０２と光学ガイド２０１との間の結合は、機械的とすることができる。即ち、レンズシステム２０２の位置を保つ中間マウント（図示省略）が存在し、光学ガイド２０１の光学出口は、互いに対して固定された位置にある。

作動手段２１０は、少なくとも１つの駆動コイル２０４ａ、ｂと１つ又は複数の磁石２０３ａ、ｂ、とを有する。この場合、１つ又は複数の磁石２０３ａ，ｂは、光学ガイド２０１に付けられる一方、少なくとも１つの駆動コイル２０４ａ，ｂは、剛性位置にある、又はその逆に、少なくとも１つの駆動コイル２０４ａ，ｂは、光学ガイド２０１に付けられる一方、１つ又は複数の磁石２０３ａ，ｂは、剛性位置にある。

ここでの実施形態は、ｘ軸に沿って互いに反対に配置される２つのＸ駆動コイルと、その間にある光学ガイドを示す。ここで、駆動コイルの縦軸（ｘ軸）が光学ガイド２０１の縦軸（ｙ軸）に対して垂直であるようにされる。磁石の中央軸が光学ガイド２０１に対して横方向に取り付けられることができるよう、磁石は円筒状形状を持つことができる。その結果、磁石の縦軸（ｙ軸）が光学ガイド２０１の縦軸（ｙ軸）に対して平行となる。駆動コイル２０４ａ，ｂを通る駆動電流を供給することにより、磁石と相互作用する磁束が生成される。この磁石は、光学ガイドの遠位端部の変位をもたらす光学ガイド上で機能する駆動力を形成する。

位置測定システム２２０は、光学ガイド２０１の遠位端部の位置を監視する位置測定コイル２０５と、電源（Ｐ＿Ｓ）２０７と、位置測定手段（Ｐ＿Ｍ）２０８とを有する。

光学ガイドの遠位端部の変位が内部構成における変化を引き起こすよう、位置測定コイル２０５と駆動コイル２０４ａ、ｂとの間の内部構成が選択される。

ある実施形態において、これは、位置測定コイル２０５の縦軸（ｙ軸、座標系を参照）が光学ガイド２０１の縦軸（ｙ軸）に対して実質的に平行であるよう、位置測定コイル２０５を光学ガイド２０１の周りにしっかり取り付けることにより、及び、光学ガイド２０１の変位が駆動コイルの位置に影響を及ぼさないよう、駆動コイル２０４ａ，ｂをしっかり取り付けることにより実現される。これは例えば、光学ガイド２０１が埋められることができる空腔を持つ筐体２０６に駆動コイル２０４ａ、ｂを取り付けることにより実現されることができる。その態様において、光学ガイドの変位は、駆動コイル２０４ａ，ｂに対する位置測定コイル２０５の変位をもたらす。別の実施形態では、内部変位は、駆動コイル２０４ａ，ｂを光学ガイド１０１に、及び位置測定コイルを筐体２０６（図示省略）に取り付けることにより実現されることもできる。この場合、磁石２０４は、筐体２０６に取り付けられなければならない。

筐体は、光学搬送ガラス又はポリマーの平面部分とすることができるウィンドウ２４０を有する。ウィンドウ２４０は好ましくは非焦点である。即ち、それは、屈折力を持たない。しかし、いくつかの用途では、ウィンドウ２４０が何らかの焦点効果を持つことができると考えられる。しかしながらこれは、通常の場合にはあてはまらない。なぜなら、それは、レンズシステム２０２の性能に影響を与える場合があるからである。にもかかわらず、出口ウィンドウ２４０がいくつかの場合には画像平面（image plain）を平坦にし湾曲させないよう、フィールドフラットナ（field flattener）レンズとすることができることが想定される。これは、少量の屈折力を必要とする。

駆動コイル２０４ａ，ｂは、１つ又は複数のＸ駆動コイルを含むことができる。図２の実施形態において、互いに反対にｘ軸に沿って配置される２つのＸ駆動コイルと、その間にある光学ガイドとが存在する。ここで、駆動コイルの縦軸（ｘ軸）が光学ガイド２０１の縦軸（ｙ軸）に対して垂直であるようにされる。従って、Ｘ駆動コイルを通り供給される駆動電流が、ｘ軸（及び従ってレンズシステム２０２）に沿って、光学ガイド２０１の遠位端部の変位をもたらす。即ち、左右への移動をもたらす。Ｘ駆動コイルの数は、もちろん２つ以上の駆動コイルを含むことができる。ここで、光学ガイドは、これらのＸ駆動コイル間のどこかに配置されることができる。

駆動コイルは好ましくは、ｚ軸に沿って、即ち平面の内外に光学ガイド２０１の遠位端部の変位を可能にするため、１つ又は複数のＺ駆動コイル（図示省略）を更に有する。例として、Ｚ駆動コイルは、互いに対向して配置される２つとすることができる。その間には（例えば中心に）光学ガイドが存在する。この場合、駆動コイルの縦軸が光学ガイドの縦軸に垂直であるようにされる。その結果、２つのＺ駆動コイルを通り供給される駆動電流が、ｘ軸に垂直なｚ軸に沿って（平面の内外に）光学ガイドの遠位端部（及び従って、レンズシステム２０２）の変位をもたらす。

従って、Ｘ及びＺ駆動コイル間の相互作用は、上述のウィンドウの外側の関心領域の光学スキャンを可能にする。

電源（Ｐ＿Ｓ）２０７はとりわけ、駆動コイルを通る追加的な感知電流を供給する。ここで、光学ガイド２０１の変位に対するその貢献が最小化されるよう、感知電流の周波数は選択される。この追加的な感知電流が、位置測定コイル２０５において誘導される電圧をもたらし、こうして位置測定コイル及び駆動コイルの間の磁気結合を生成する。これは、図３においてより詳細に説明されることになる。ある実施形態において、感知電流は、高周波の交流（ＡＣ）である。周波数は、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内とすることができる。しかしながらこれは、この範囲に限定されるものではない。周波数は、いくぶん、この範囲を上回る、又は、この範囲を下回るとすることができる。

位置測定手段（Ｐ＿Ｍ）２０８は、誘導電圧を測定することにより、光学ガイド２０１の遠位端部の変位を測定するよう構成される。これは、内部構成が変化するとき、誘導電圧が遠位端部の位置を示すことを生じさせる。

上記Ｘ及びＺコイルを参照すると、ある実施形態において、Ｘコイルを通る高周波ＡＣは、Ｚコイルを通る高周波ＡＣ電流とは異なる。Ｘ駆動コイルにおける感知電流に対して異なる高周波ＡＣを適用し、Ｚ駆動コイルを通る感知電流に対して異なる高周波ＡＣを適用することにより、測定コイルに誘導される信号は、Ｘ位置及びＺ位置に関する情報を同時に含む。測定信号を適切にフィルタリングすることにより、Ｘ位置及びＺ位置、即ち座標（ｘ，ｚ）が決定されることができる。

既に述べたように、磁石２０３ａ、ｂ及び駆動コイル２０４ａ、ｂは、駆動力を供給する。Ｘコイルにおける電流は、２つのパーツからなる。上記駆動電流（Ｉｄｒｉｖｅ）と、以下感知電流又はＩｓｅｎｓｅと参照される上記高周波電流とである。従って、上記Ｘコイルを通る電流は、Ｉｄｒｉｖｅ＿ｘ＋Ｉｓｅｎｓｅ＿ｘであり、上記Ｚコイルでは、Ｉｄｒｉｖｅ＿ｚ＋Ｉｓｅｎｓｅ＿ｚである。ある実施形態において、Ｉｓｅｎｓｅ＿ｘ及びＩｓｅｎｓｅ＿ｚが平均して０となるよう、Ｉｓｅｎｓｅは選択される。その結果、オフセットにおいてドリフトが発生する可能性はなく、これらは、モーターを駆動するコイルに適用される感知電流の周波数が十分高く、従ってファイバの変位に対するそれらの貢献がごくわずかであるということにより特徴付けられる。変位に対する貢献は、好ましくは５％未満、更に好ましくは１％未満、理想的には０．１％未満である。

以下、簡単化のため、ｘ次元だけが言及されるが、ｚ次元にも当てはまる。従って、１つ又は複数のＸ駆動コイルにおけるＩｓｅｎｓｅ＿ｘの方向は、Ｘ駆動コイルと感知コイルとの間の磁気結合が同じであるとき、このＩｓｅｎｓｅ＿ｘにより誘導される感知コイルにおける電圧がゼロであるようなものである。

図３ａ、ｂは、シナリオを視覚的に表すものであり、光学ガイドが休止位置にあるシナリオ（図３ａ）と、光学ガイドがｘ軸に沿って右に変位されるシナリオ（図３ｂ）とを表す。この例では、位置測定コイル２０５が光学ガイド２０１に取り付けられ、駆動コイルが、筐体２０６に取り付けられると仮定される。

図３ａにおいて、Ｘ駆動コイルと位置測定コイル２０５との間の磁気結合は、２つのＸ駆動コイルから位置測定コイル２０５を通る磁束が同じであり、誘導される電圧がゼロであるようなものである。

図３ｂにおいて、光学ガイド２０１の遠位端部の変位が、位置測定コイル２０５の変位をもたらす。一方、２つのＸ駆動コイル２０４ａ、ｂは最初の位置に固定されたままである。こうして位置測定コイル２０５と２つのＸ駆動コイル２０４ａ、ｂとの間の内部構成における変化がもたらされる。この変化は、磁気結合における変化を引き起こし、これは、左側（ここで図示されるように、３つのラインが左側に入る）で位置測定コイル２０５に入る磁束（フィールドライン）が右側に入るものより少ないことを意味している。従って、磁場ラインの間の「バランス」におけるこの変化が、誘導電圧をもたらし、これは、変位を示す。言い換えると、位置測定コイル２０５と駆動コイル２０４ｂとの間の結合は、位置測定コイル２０５と駆動コイル２０４ａとの間の結合より高い。

これは、位置測定コイル２０５における誘導電圧の振幅がこの変位と共に変化することをもたらす。一方、位相は、Ｉｓｅｎｓｅ＿ｘの位相と比べると、この変位の方向と共に＋又は−に１８０度変化する。例えば、正の誘導電圧は、光学ガイド２０１がｘ軸上で左に移動していることを示し、負の電圧は、光学ガイドがｘ軸上で右に移動していることを示すことができる。また、ｘ軸での正確な位置は、較正を介して、容易に得られることができる。ここで、様々な誘導電圧及び（適切な測定方法により測定される）対応する位置が決定される。一般的に、位置測定コイル２０５における誘導電圧の振幅は、この変位と共に多かれ少なかれ線形に変化する。

上述したように、かなり高周波の交流Ｉｓｅｎｓｅ＿ｘが、感知電流として駆動コイル２０４ａ，ｂを通り適用されることができる。追加的なＺコイル（図示省略）の場合、Ｉｓｅｎｓｅ＿ｘ電流と異なるＩｓｅｎｓｅ＿ｚ電流を使用することが好ましい。なぜなら、その態様において、及び適当なフィルタリング技術を用いることにより、ｘ軸及びｚ軸に沿った変位間を区別することが可能だからである。

これらの振幅及び位相変化が起こる感知コイルの電圧は好ましくは、上記したように高周波を持つ。この周波数を持つ電圧におけるこれらの変化は、例えば同じ周波数及び精選された位相を持つ正弦波電圧で感知コイル出力電圧を増倍して、ローパスフィルタを用いて増倍出力をフィルタリングすることにより、既知の同期検出方法により復調されることができる。この同期検出は、Ｉｓｅｎｓｅ＿ｚ＝Ｆｚの周波数とは異なるＩｓｅｎｓｅ＿ｘ＝Ｆｘの周波数を選択し、周波数Ｆｘ及びＦｚを持つ電圧で感知コイル出力を増倍することにより、ｘ及びｚの２つの次元を同時に測定することを可能にする。周波数Ｆｘを持つ電圧を用いる増倍の低域フィルタリングされた出力は、ｘ変位に基づかれる出力を与える一方、他の出力は、ｚ変位に依存する。

１０倍スケールリング：
正確な位置測定の結果を検査するため、１０ｘより大きなモデルが、この原理をテストするために構築された。下記の結果は、それが機能することを示し、どれだけの精度が得られたかを示す測定値である。

図５は、測定セットアップのブロックダイアグラムの例を示す。ここで、３２ｍｍの外径を持つ図４に示されるような位置測定コイルが使用される。筐体２０６は、ＲＶＳシリンダでできている。

Ｖｘ＿ｄｃ及びＶｚ＿ｄｃは、ｍＶにおけるＶｘ＿ｄｃ及びＶｚ＿ｄｃを用いてΔｘ及びΔｚの関数として測定される。表１では、光学ガイド（この場合光学ファイバー）の異なる位置、即ち、駆動コイル２０４ａ，ｂに対する位置測定コイル２０５の異なる位置に対する測定電圧が示される。位置が測定されることができる精度を決定するには、データが反転されなければならない。

行列Ａが、

により規定され、Δｘ＝０の場合のΔｚ及びΔｚ＝０の場合のΔｘから計算される。

この行列の逆行列

は、表におけるΔｘ及びΔｚデータへと測定された電圧を変換する。これらの計算された値と与えられたΔｘ及びΔｚとの間の差は、誤差であり、表２に示される。これは、測定コイルを用いて得られる位置測定における精度を示す。この表は、１．４ｍｍまでの変位に対する精度が、１８ミクロンより小さいことを示す。

誤差は、ベクトル形式

で示され、μｍの単位である。

前の例では、金属（ＲＶＳ）シリンダが存在した。これは、ほとんどの針状スキャナにおいてもあてはまることになる。しかしながら、いくつかの場合、針の筐体（例えばＭＲＩ用途）は、非金属でなければならない。金属シリンダの影響を調査するため、比較が実行される。図６において、ＲＶＳシリンダがある場合及びない場合の結果がＶｘ＿ｄｃに関して示される。シリンダありの場合の信号は、より高くより対称的であり、こうして、シリンダありの場合がより好ましいソリューションである。

ｘコイルにおける電流＝２６ｍＡ ｅｆｆ、周波数＝１４５ｋＨｚ。

ｘ、ｚコイル、各コイルのＮ＝１６０巻、測定コイルのＮ＝２５０巻。

ｘコイルにわたる電圧＝７．９Ｖｐ。

帯域フィルタでの増幅＝１４５ｋＨｚで８．３。

増倍器：ｖ１＊ｖ２／１０。

ｂｐフィルタ＋増倍器＋ｌｐフィルタの電子転送：測定コイルでの１２５ｍＶｐが、３３４ｍＶｄｃを与える。

ＲＶＳシリンダありの測定：

位相シフト＝０。

Δｘ＝２．２ｍｍにわたりΔＶｄｃ＝２２０ｍＶ。

Δｘ＝２．２ｍｍにわたりＮ＾２当たり及びＡｍｐ＿ｅｆｆ当たりの測定コイルでのｍＶｐの計算：２２０／３３４＊１２５／１６０／２５０／０．０２６＝７９ｅ−３ｍＶｐ／Ｎ＾２／Ａｅｆｆ。

１倍スケール：
すべての寸法が係数αで変化するとき、測定コイルの電圧も係数α分変化すると予想される。

ＲＶＳシリンダありの場合の１０倍スケールモデルと１倍スケールモデルの測定の比較は、次のようになる。

ｘコイルにおける電流＝７７ｍＡ ｅｆｆ、周波数＝１４５ｋＨｚ。

ｘ、ｚコイル、各コイルのＮ＝９０巻、測定コイルのＮ＝１２９巻。

測定：Δｘ＝０．２２ｍｍにおいて、測定コイルでのΔＶｐ＝１．７５のｍＶｐ。

これは、Ｎ＾２当たり及びＡｍｐ＿ｅｆｆ当たりのｍＶｐが、１．７５／１２９／９０／０．０７７＝２ｅ−３となることをもたらす。これは、１０倍スケールモデルから予想される７９ｅ−３より４倍以上少ない。

測定コイルの低い出力は、必要とされるｘ、ｚ依存の測定電圧と、コイルｘ及びコイルｚワイヤから測定コイルワイヤへの望ましくないクロストークとを識別することを困難にする。

スケーリング法則が成立しないように見えるが、それでもこの結果は、寸法が小さいほど、本発明が、位置センサとして機能することを示す。

図７は、上記光学プローブ２００（図２参照）、放射線源（Ｒ＿Ｓ）７０１及び撮像検出器（Ｉ＿Ｄ）７０２を有する本発明による光学撮像システム７００を示す。放射線源（Ｒ＿Ｓ）７０１は光学プローブ２００に光学的に結合される。これは、上記ウィンドウ２４０（図２参照）の外側で放射線源から関心領域へと放出される放射線を誘導するよう構成される。撮像検出器（Ｉ＿Ｄ）７０２は、サンプル（図示省略）における関心領域からの反射された放射線を用いて撮像を行うよう構成される。撮像検出器（Ｉ＿Ｄ）７０２は、結果にアクセスし及び／又は撮像処理を制御するためのユーザ・インタフェース（ＵＩ）も有することができる。

本発明の文脈において、「放射線源」という用語は、任意の適切な種類の放射線源を有することができ、この源は、以下に限定されるものではないが、レーザー（任意の波長及び任意の動作モードの、即ち、フェムト秒レーザーを含む任意の期間の連続した又はパルス化されたレーザー）、ＬＥＤ、ガス放電ランプ、任意の種類の発光部等を含む点を理解されたい。

図８は、光学撮像のための本発明による方法のフローチャートを示す。

第１のステップ（Ｓ１）８０１において、上記光学プローブが提供され、光学プローブに光学的に結合される放射線源８０２が提供される（Ｓ２）。図２において前述されるように、プローブは、放射線源から関心領域へと放出される放射線をガイドするよう構成される。第３のステップ（Ｓ３）８０３において、光学プローブに光学的に結合される撮像検出器を用いて撮像処理が実行される。この検出器は、関心領域からの反射された放射線を用いて撮像を行うよう構成される。

詳しくは、図２及び３に関する議論を参照されたい。

本発明の明白な及び完全な理解を提供するため、開示された実施形態のある特定の詳細が、限定目的ではなく説明目的で記載される。しかしながら、本発明の精神及び範囲から大幅に逸脱することなしに、本願明細書に記載される詳細に正確に従うものではない他の実施形態において、本発明が実行されることが出来る点を当業者であれば理解されたい。更に、この文脈において、簡潔さ及び明快さのために、よく知られた装置、回路及び方法論の詳細な説明は、不必要な詳細及び混乱の可能性を回避するべく省略されている。

参照符号が請求項に含まれる。しかしながら、参照符号の包含は、明確さのためだけに行われ、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。

Claims (14)

1. 光学プローブであって、
   近位端部及び遠位端部を持つ光学ガイドと、
   少なくとも１つの駆動コイルと磁石とを含む作動手段であって、前記コイル及び前記磁石のいずれかが前記光学ガイドに付けられ、前記少なくとも１つの駆動コイルを通る駆動電流を供給することにより、磁束が生成され、前記磁束が、前記磁石と相互作用し、前記光学ガイド上で作用する駆動力を形成し、前記駆動力が、前記光学ガイドの遠位端部の変位をもたらす、作動手段と、
   位置測定システムとを有し、前記位置測定システムが、
   前記光学ガイドの位置を監視する位置測定コイルであって、前記光学ガイドの遠位端部の変位が、前記位置測定コイルと前記少なくとも１つの駆動コイルとの内部構成における変化を生じさせるよう構成される、位置測定コイルと、
   前記少なくとも１つの駆動コイルを通る追加的な検知電流を供給する電源であって、前記追加的な検知電流が、前記位置測定コイルにおける誘導電圧をもたらし、及びこうして前記位置測定コイルと前記少なくとも１つの駆動コイルとの間の磁気結合を生成する、電源と、
   前記誘導電圧を測定することにより、前記光学ガイドの遠位端部の変位を測定する位置測定手段であって、前記内部構成が変化するとき、前記誘導電圧が、前記遠位端部の位置を示すことをもたらす、位置測定手段とを含む、光学プローブ。
2. 前記検知電流が、高周波数の交流であり、前記交流の周波数は、前記光学ガイドの変位に対する貢献が最小化されるよう選択される、請求項１に記載の光学プローブ。
3. 前記位置測定コイルの長手軸が前記光学ガイドの長手軸に実質的に平行であるよう、前記位置測定コイルが前記光学ガイドの周りに付けられる、請求項１に記載の光学プローブ。
4. 前記少なくとも１つの駆動コイルが、ｘ軸に沿って互いに反対に配置されるＸ駆動コイルを有し、前記Ｘ駆動コイルの長手軸が前記光学ガイドの長手軸に垂直であり、前記Ｘ駆動コイルを通り供給される前記駆動電流が前記ｘ軸に沿った前記光学ガイドの前記端部の変位をもたらすよう、前記光学ガイドが前記Ｘ駆動コイルの間に配置される、請求項１に記載の光学プローブ。
5. 前記少なくとも１つの駆動コイルが、ｚ軸に沿って互いに反対に配置されるＺ駆動コイルを有し、前記Ｚ駆動コイルの長手軸が前記光学ガイドの長手軸に垂直であり、前記Ｚ駆動コイルを通り供給される前記駆動電流が前記ｘ軸に垂直なｚ軸に沿った前記光学ガイドの前記端部の変位をもたらすよう、前記光学ガイドが前記Ｚ駆動コイルの間に配置される、請求項４に記載の光学プローブ。
6. 前記検知電流が、高周波数の交流であり、前記Ｘ駆動コイルを通り供給される前記検知電流の前記周波数は、前記Ｚ駆動コイルを通る前記高周波数の交流とは異なる、請求項５に記載の光学プローブ。
7. 前記高周波数の交流の周波数が、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲にある、請求項２に記載の光学プローブ。
8. 前記光学ガイドの前記遠位端部にしっかりと結合されるレンズシステムを更に有する、請求項１に記載の光学プローブ。
9. 前記光学ガイドのための空腔を持つ筐体を更に有し、前記筐体が、透過的ウィンドウを遠位端部に持つ、請求項１に記載の光学プローブ。
10. 前記少なくとも１つの駆動コイルが、前記筐体に付けられ、前記位置測定コイルは、前記光学ガイドに付けられる、請求項１に記載の光学プローブ。
11. 前記少なくとも１つの駆動コイルが、前記光学ガイドに付けられ、前記位置測定コイルは、前記筐体に付けられる、請求項１に記載の光学プローブ。
12. 光学撮像システムであって、
    請求項１に記載の光学プローブと、
    前記光学プローブに光学的に結合される放射線源であって、前記プローブが、前記放射線源から関心領域へと放出される放射線をガイドするよう構成される、放射線源と、
    前記光学プローブに光学的に結合され、前記関心領域からの反射された放射線を用いて撮像を行うよう配置される、撮像検出器とを有する、光学撮像システム。
13. 検知電流の周波数が、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲にある、請求項１２に記載の光学撮像システム。
14. 前記駆動電流の周波数が、最高１ｋＨｚである、請求項１２に記載の光学撮像システム。

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