深部散乱光を収集するための関節鏡検査装置及び方法
動脈壁の背後から散乱する光を収集するための分光器は、それぞれ第１及び第２ファイバと光学的に連通した第１及び第２ビーム方向転換器を含む。第１及び第２ビーム方向転換器は、それぞれ第１及び第２領域を照明するように配向されている。第２領域と第１領域との離間距離は、第１ビーム方向転換器と第２ビーム方向転換器との離間距離よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光法に関し、特に、血管壁内における不安定性プラーク検出用の分光法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アテローム性動脈硬化症は、血管壁の変性を特徴とする血管疾患である。こうした変性は、患部血管の離散部位すなわちポケットで発生するとプラークと呼ばれる。ある種のプラークは、脳卒中又は心筋梗塞などの急性イベントに関係している。こうしたプラークは「不安定性プラーク」と呼ばれる。不安定性プラークは、典型的には、薄い線維性被膜により血液から分離した壊死性残屑からなる脂質を保持した貯留を含んでいる。線維性被膜は、内腔内の圧力上昇や血管痙攣に反応して破壊され、プラークの内部が血液流に曝されることがある。結果として生じる血栓は、虚血や塞栓の離脱に至ることがある。
【０００３】
不安定性プラークの位置を特定する一つの方法としては、赤外線で動脈壁を透視するものがある。これを行うためには、カテーテルを動脈の内腔に挿入する。カテーテルには、赤外線を送出ミラーへ送る送出ファイバを含んでいる。赤外線は送出ミラーに反射して、動脈壁上のある箇所へ向かう。この赤外線の一部は動脈壁を通過して、動脈壁内部の構造体に当たって散乱し、内腔に再び入る。こうして再び入った光は収集ミラーに当たると、収集ミラーがこの光を収集ファイバに案内する。収集ミラー及び送出ミラーは、一定の間隔で互いから離間している。このカテーテルは血管内に入るよう十分細くする必要があるので、収集ミラー及び送出ミラーは典型的には軸方向に離間されている。
【０００４】
送出ミラーと収集ミラーとの間の離間距離が、収集ミラーが収集するほとんどの光が散乱する深さを大きく左右する。壁内部の深部から散乱光を収集するには、収集ミラーと送出ミラーとの間の間隔を大きくすることになる。
【０００５】
収集ミラーと送出ミラーは、カテーテルの遠位先端にある剛体ハウジングに取り付けられている。カテーテルが急な屈曲部を通り抜けできるように、剛体ハウジングはできるだけ短くするのが望ましい。こうすると２つのミラー間の最大間隔が制限されてしまい、従って散乱光を収集できる深さにも上限がある。
発明の概要
【０００６】
本発明は、収集ビーム方向転換器及び送出ビーム方向転換器が光を差し向ける方向を調節することで、これら方向転換器を隔てる実効離間距離を増大できるという認識に基づいている。
【０００７】
一様態では、本発明は第１及び第２ファイバを備えた分光器を提供する。第１及び第２ビーム方向転換器は、それぞれ第１及び第２ファイバと光学的に連通している。第１及び第２ビーム方向転換器は、それぞれ第１及び第２領域を照明するように配向されている。第２領域と第１領域との離間距離は、第１ビーム方向転換器と第２ビーム方向転換器との離間距離よりも大きい。
【０００８】
一実施形態では、第１ビーム方向転換器はミラーを含む。しかし、第１ビーム方向転換器は、レンズ系又は回折要素でもよい。別法として、第１領域を照明するように第１ファイバを屈曲させると、第１ビーム方向転換器が第１ファイバの遠位端となる。
【０００９】
別の実施形態では、第２離間距離を第１離間距離からどの程度大きくするかという選択を、第１領域から選択した距離に位置した目標から散乱する光の収集を増大するために行う。
【００１０】
別の様態では、本発明は、動脈壁上の照明箇所を照明し、収集ビーム方向転換器を照明箇所から逸らして向け、且つ収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収することによって、動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法を提供する。
【００１１】
本発明の幾つかの実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らして向ける段階は、照明箇所から逸れた方向からの光を収集するために収集ミラーを配向する段階を含む。本発明の他の実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らせて向ける段階は、照明箇所から逸れた方向から受け取った光を方向付けるためにレンズを設ける段階か、或いは、照明箇所から逸れた方向から光を受け取るために光ファイバの端部を配向する段階を含む。
【００１２】
本発明の他の実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らして向ける段階は、散乱光を受け取る元となる深さを選択する段階と、その深さから受け取る光量を増大する方向に収集ビーム方向転換器を向ける段階とを含む。
【００１３】
本発明の別の様態は、動脈壁の背後から散乱する光を収集するための方法を提供する。この方法は、動脈壁上の収集箇所に収集ビーム方向転換器を向ける段階と、送出ビーム方向転換器を収集箇所から逸れた方向で動脈壁に向ける段階と、送出ビーム方向転換器を介して光を送る段階と、収集ビーム方向転換器に入射した散乱光を回収する段階とを含む。
【００１４】
本発明の幾つかの実施例では、送出ビーム方向転換器を向ける段階は、光を収集箇所から逸れた方向に差し向けるために収集ミラーを配向する段階を含む。他の実施例は、収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるためにレンズを提供することによって、或いは、照明箇所から逸れた方向に光を差し向けるために光ファイバの端部を配向することによって送出ビーム方向転換器を向ける段階を含む。
【００１５】
更に別の実施例では、この方法は、散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、選択した深さから受け取る光量を増大する方向に送出ビーム方向転換器を向ける段階とを含む。
【００１６】
他に特に定義していない限り、本明細書で用いる科学技術用語は、本発明が属する分野の通常の技能を備えた当業者が一般に理解する意味と同一である。本明細書に記載したものと類似又は同等の方法及び材料を、本発明の実施又は試験に用いることができるが、適切な方法及び材料は後述する。本明細書で言及するすべての刊行物、特許出願、特許、及び他の引用文献は、その全体を引用して援用する。矛盾が生じた場合は、定義も含めて本明細書が優先する。更に、これら材料、方法、及び例は、例示的なものであって限定する意図はない。
【００１７】
本発明のその他の特徴及び利点は、次の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかとなるはずである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
システムの概観
図１は、患者の動脈壁１４中の不安定プラーク１２を識別するための診断システム１０を示す。この診断システムは、患者の選択した動脈、例えば、冠状動脈に挿入すべきカテーテル１６を特徴とする。送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０が、カテーテル１６の遠位端２２と近位端２４との間に延在している。
【００１９】
図２に示すように、このカテーテル１６は、回転可能なトルク・ケーブル２８を包囲する外装２６を具備する。送出ファイバ１８はトルク・ケーブル２８の中心に沿って延び、収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８に対して平行に延びるが、送出ファイバから半径方向に変位している。回転可能なトルク・ケーブル２８は、毎秒約１回転と毎秒４００回転との間の速度で回転する。
【００２０】
カテーテル１６の遠位端２１では、トルク・ケーブル２８に結合された先端組立体３０が、送出ファイバ１８を軸方向に進む光を動脈壁１４上の照明箇所３２に差し向ける。又、この先端組立体３０は、動脈壁１４上の収集箇所３４からの光を収集し、且つその光を収集ファイバ２０内に導く。
【００２１】
先端組立体３０は、典型的には赤外線を通す剛体ハウジングである。カテーテル１６が血管系を通過する際に屈曲部を通り抜けできるように、先端組立体３０は軸方向の延伸距離を短くするのが望ましい。
【００２２】
モータ３８によって駆動される多チャンネル・カプラ３６が、トルク・ケーブル２８の近位端２４に係合している。モータ３８が多チャンネル・カプラ３６を回転させると、カプラ２８、トルク・ケーブル１９、及び先端組立体３０が１つのユニットとして一緒に回転する。この特徴によって、診断システム１０は、照明箇所３２が位置した動脈壁１４を円周方向に走査することが可能になる。
【００２３】
トルク・ケーブル２８を回転させる他に、この多チャンネル・カプラ３６は、レーザ４０（又は発光ダイオード、超放射発光ダイオード、若しくはアーク燈のような他の光源）からの光を送出ファイバ１８の中に導き、且つ収集ファイバ２０から出る光を１つ又は複数の検出器（図１に図示せず）の中に導く。
【００２４】
これらの検出器は、アナログ／デジタル（「Ａ／Ｄ」）変換器４４に接続した増幅器４２に光の強度を示す電気信号を供給する。このＡ／Ｄ変換器４４は、動脈壁１４の下に隠れた不安定プラーク１２の存在を識別するために、このような信号を、プロセッサ４６によって分析可能なデジタル・データに変換する。
光学台
【００２５】
図３は、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を取り付ける光学台４８を示す。この光学台４８は、ハウジング５４の遠位端の第１側壁５２Ａと第２側壁５２Ｂとの間の凹部５０の中に収容されている。次いでハウジング５４は、トルク・ケーブル２８の遠位端に結合されている。この凹部５０は、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を互いに隣接して寄り添わせるのにちょうどよい幅を備えている。第１側壁５２Ａと第２側壁５２Ｂとの間に延在し、且つ凹部５０を横切って延びる床５６は、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との両方を支持する。
【００２６】
光学台４８の一部が、送出ファイバ１８の端部に隣接したその遠位端側に切頭体５８を形成している。この切頭体５８は、光学台４８を横切って中途までしか横断方向に達せず、それによって収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８の端部を越えて遠位方向に延伸できる。
【００２７】
切頭台５８は、送出ファイバ１８の遠位端に面する傾斜面と、光学台４８の遠位端に面する垂直面とを有する。この傾斜面は、床５６に対して１３５度の角度を成す。しかし、送出ファイバ１８からの光を向けるべき方向に応じて、その他の角度も選択可能である。傾斜面を被覆する反射材料がビーム方向転換器となるが、この場合は、これは送出ミラー６０である。光が送出ファイバ１８から軸方向に出ると、送出ミラー６０はその光を遮って、それを半径方向外側へ動脈壁１４に向けて方向転換する。他のビーム方向転換器の例には、プリズム、レンズ、回折格子、及びその組合せが含まれる。
【００２８】
収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８の端部を越えて延伸し、切頭台５８の垂直面と同一平面上にある平面において終端となる。光学台４８の一部が、収集ファイバ２０の遠位端を僅かに越えたところに、光学台４８を横断方向に交差して延び、且つ床５６に対して１３５度より大きい角度を成す傾斜面を形成する。この傾斜面を被覆する反射材料が収集ミラー８２を形成する。
【００２９】
送出ファイバ・ストップ８６が切頭台５８の近位で光学台４８に成形されているので、送出ミラー６０に近位の所望箇所に送出ファイバ１８を容易に配置できる。同様に、収集ミラー８２のすぐ近位で、光学台４８に成形した収集ファイバ・ストップ８８によって、収集ミラー８２に近位の所望箇所に収集ファイバ２０を容易に配置できる。
散乱光の空間的分布
【００３０】
図４を参照すると、光は送出ミラー６０から半径方向外側に進み、動脈壁１４上の照明箇所３２に向かう。その過程で、光は内腔６８を満たす血液に当たる。光は血液中の粒子により散乱するため、光子の多くは壁１４に到達しない。このエネルギー損失は、ビームが壁１４に近づくにつれて漸進的に細くすることにより概念的に示した。残りの光子６１は最終的に動脈壁１４に到達する。光子の一部は壁１４から反射される。これらの鏡面反射した光子６２は、動脈壁１４の裏側にある構造体６４に関する情報はほとんど或いは全く伝えることはなく、従ってほとんど有用性がない。壁を貫通する光子６３の多くは吸収されてしまう。残り部分６６は、壁の裏側の構造体６４により散乱する。散乱した後、これら残りの光子６６の幾つかは動脈壁１４を再度通過して、内腔６８に再び入る。元々は動脈壁に当たった光６１のこの残り部分（本明細書では「再入光６６」と呼ぶ）は、動脈壁１４の裏側の構造体６４に関するかなりの情報を伝達する。従って、収集ファイバ２０内に案内すべきは、この再入光６６である。
【００３１】
図４で示唆したように、再入光６６は、鏡面反射した光６２から半径方向に離間した、同心の環状領域７０Ａ乃至Ｆに沿って内腔に再入する。図５に最もわかりやすく示したように、環状領域７０Ｃなどの各再入領域は、壁１４内の特定の深さから散乱した光が内腔６８に再入する可能性が最も高い領域である。壁１４を表面的にのみ貫通した後で散乱する光は、一般的に最も内部にある環状領域７０Ｄ乃至Ｆを介して内腔６８に再入する。壁１４をより深く貫通してから散乱した光は、外側の再入領域７０Ａ乃至Ｂの何れかを介して内腔６８に再入する傾向がある。
【００３２】
図４及び５は、深部で散乱した光を収集するには、照明箇所３２から比較的遠い環状領域７０Ｃに位置する照明箇所３４からの光を集めるのが望ましいことを示している。これを実現する一つの方法は、送出ミラー６０と収集ミラー８２との間の離間距離を大きくすることである。しかし、こうすると先端組立体３０が長くなってしまう。代替手段として、図６に示したように、収集ミラー８２に対して送出ミラー６０に角度を付けることができる。
【００３３】
図６では、送出ミラー６０は、光をカテーテルから半径方向に遠ざかるよう差し向けるように配向されており、従って、この光をミラー６０の真下にある照明箇所３２へ送出する。しかし、収集ミラー８２には角度が付けられていて、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠くに位置した収集箇所３４を出た光を収集する。
【００３４】
収集箇所３４と照明箇所３２との離間距離は、収集ミラー８２を配向する以外の方法でも広げることができる。例えば、図７では、収集ファイバ２０と収集箇所３４との間の光学通路に設けた屈折システム８３によって、収集箇所３４を、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠くに配置できる。屈折システム８３に替えて、回折システムなどの他の光学素子を使用することもできる。屈折システム８３は、図７に示したように独立レンズ（原語：discrete
lens）、複数レンズの集合体、又は収集ファイバ２０に一体形成されたレンズとすることができる。
【００３５】
或いは、図８に示したように、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を曲げることにより、収集箇所３４、照明箇所３２、或いはそれら両方を互いに対して変位させてもよい。
【００３６】
収集箇所３４と照明箇所３２との離間を実現するには、図９に示したように送出ミラー６０を配向させてもよいし、図１０に示したように送出ミラー６０と収集ミラー８２との両方を配向させてもよい。図９及び１０の両方で、照明箇所３２を移動させるには、屈折システム８３を用いたり、回折システムを使用したり、上述したようにファイバ１８及び２０を曲げたりすればよい。
【００３７】
上述の全ての構成では、光がカテーテルを出る送出ビーム方向転換器と、散乱光がカテーテルに入る収集ビーム方向転換器とが設けられている。これらビーム方向転換器が、ミラー、レンズ、または屈曲したファイバの端部のいずれであっても、これら転換器は互いから空間的に離間することになる。
【００３８】
図６乃至１０は、１つの収集ファイバ２０と１つの送出ファイバ１８のみを備えた実施形態を示している。しかし、カテーテルには幾つかの収集ファイバ２０及び／又は幾つかの送出ファイバ１８を設け、それぞれが関連付けられたビーム方向転換要素を備えるようにもできる。異なる送出ファイバ及び／又は収集ファイバに関連付けられたビーム方向転換要素は、複数の異なる深さから光を収集できるように異なる角度で配向される。複数の収集ファイバ及び／又は送出ファイバを備えた実施形態では、ファイバ間の間隔は５０マイクロメータと２５００マイクロメータとの間である。ビーム方向転換要素は、最小の開口数を備えたファイバの開口数の四分の一で分離された角度で配向されている。
【００３９】
ファイバを具体的に選択する場合、照明箇所３２と収集箇所３４との間の距離が、収集ミラー８２に入射する光の平均貫通深さを決定する。この距離は、次の２つの独立した変数に依存する。すなわち、収集ミラー８２と送出ミラー６０とを分離する距離、及び送出ミラー６０の角配向（原語：angular
orientation）に対する収集ミラー８２の角配向である。図１２に示した幾何学的配置に関して、図１１の等高線プロットは、収集ミラー８２で受け取る光の平均貫通深さと、収集ファイバ２０と送出ファイバ１８との離間距離と、図１２に示した角度θとの関係を示す。
【００４０】
図１２では、送出ミラー６０の配向によって、照明ビームは、カテーテルから半径方向に離れるように差し向けられている。収集ミラー８２は、壁１４への法線に対して角度θで配向されている。θの正値では、収集ミラー８２が受け取る光が、収集ビーム方向転換要素と送出ビーム方向転換要素との離間距離よりも照明箇所３２に近い位置にある収集箇所３４からの光となるよう配向される。反対に、図１２に示したようなθの負値では、収集ミラー８２が受け取る光が、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠い位置にある収集箇所３４からの光となるよう配向されている。
【００４１】
収集ミラー８２と送出ミラー６０との間の所与の離間距離に関し、角度θを負の方向に増大することにより、壁１４内部のより深い部分から光を収集できることが図１１から明らかである。これにより、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間を必ずしも増大させることなく壁１４の深い部分から離散した光を収集可能となる。結果的に、壁１４の深い部分からの散乱光を検出する能力を必ずしも損なうことなく、先端組立体３０を小さくできる。適切な角度θ（ピッチ角とも呼ぶ）の選択は、収集ファイバと送出ファイバの開口数に左右される。適切な選択肢の一例には、角度θがこれら開口数のアークサインの和となるものがある。
【００４２】
図１１及び１２の説明は、ミラーを収集及び送出ビーム方向転換要素とした場合のものである。しかし、本明細書で開示したものなどの、他の種類の収集ビーム方向転換要素にも同様の原理が当てはまることは明らかなはずである。
【００４３】
更に、図１１及び１２に関する説明では、収集ミラー８２の角度のみが変更されている。しかし、送出ミラー６０を適切に配向しても、或いは送出ミラー６０と収集ミラー８２の両方を配向しても同様の効果が得られる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の長手方向軸の間に含まれるラジアン角（以降「ピッチ角」とよぶ）は、０ラジアンとπラジアンとの間である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向の離間は、平均ファイバ直径より僅かに大きいが３ミリメートル未満である。本明細書では、あるものより「僅かに大きい」とは、それに比べ「概ね０．１ミリメートルを上回るほど大きい」ことを意味し、「平均ファイバ直径」とは、収集ファイバ２０と送出ファイバ１８の直径の平均を意味する。
【００４５】
他の実施形態では、ピッチ角は、π／２と、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の開口数のうち小さい方との間である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間は、平均ファイバ直径より僅かに大きいが１．５ミリメートル未満である。
【００４６】
他の実施形態では、ピッチ角は、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の開口数のうち大きい方により定められる下界を持つ０．５ラジアン範囲内である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向への離間距離は、平均ファイバ直径より僅かに大きい距離により定められる下界を持つ０．５ミリメートル範囲内である。
【００４７】
更に別の実施形態では、ピッチ角は、送出及び収集ファイバ１８の開口数の和を中心とした０．１ラジアン範囲である。この場合、送出ファイバ18と収集ファイバ２０との間の軸方向離間は、平均ファイバ直径より０．３５ミリメートル大きい下界を持つ０．１ミリメートル間隔以内である。
【００４８】
更なる実施形態には、ピッチ角が０乃至π／２ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至３ミリメートルであるもの、ピッチ角が０．１２ラジアン乃至π／２ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至１．５ミリメートルであるもの、ピッチ角が０．２５ラジアン乃至０．７５ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至０．７５ミリメートルであるものが含まれる。
【００４９】
送出ファイバ１８として使用するのに適したファイバには、０．１２ラジアンの開口数並びに、９マイクロメートル、１００マイクロメートル、及び２００マイクロメートルのコア径を備えたものが含まれる。収集ファイバ２０として使用するのに適したファイバには、０．２２ラジアンの開口数及び、１００マイクロメートル又は２００マイクロメートルのコア径を備えたものが含まれる。収集ファイバ２０として使用するのに適したファイバには、０．２７５ラジアンの開口数及び、６２．５マイクロメートルのコア径を備えたものも含まれる。
【００５０】
送出及び収集ミラー６０及び８２の表面に、金、銀、又はアルミニウムのような、反射被膜を塗布してもよい。これらの被膜は、公知の蒸着技法を用いて塗布可能である。別法として、ある種のプラスチックでは、これらの表面に反射被膜を電気メッキで設けることも可能である。或いは、プラスチック自体の中に、金又はアルミニウム粉体のような反射充填物を混和することも可能である。
【００５１】
光学台４８は、プラスチックを型の中に射出成形することによって製造される。このような射出成形を用いれば、簡素で廉価である上に、光学台４８の要素を単一の一体物に組み込み易くなり、且つ湾曲表面を有する構造体が形成し易くなる。適切なプラスチックの例としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニルスルホン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）、ポリアミド（「ナイロン」）、ポリエーテルスルホン、及びポリエーテルイミドが含まれる。別法として、光学台は、プラスチック若しくは金属のミクロ機械加工、リソグラフィー法、エッチング、シリコン光学台製造技法、又は金属の射出成形によっても製造可能である。プラスチック以外の材料を使用してハウジング５４及び光学台４８を製造することも可能である。このような材料には、金属、水晶若しくはガラス、及びセラミックが含まれる。
【００５２】
例示した実施形態の床５６はハウジング５４と一体型である。しかし、床５６は、光学台４８の一部として作製することも可能である。
【００５３】
本明細書で説明するように、ハウジング５４及び光学台４８は別々に製造してその後に接合する。しかし、ハウジング５４及び光学台４８を単一の一体構造として一緒に製造することも可能である。
【００５４】
カテーテルの使用
使用に際して、遠位先端組立体３０を血管、典型的には動脈中に挿入し、目的の箇所まで案内する。次いで、光を送出ファイバ１８の中に差し向ける。この光は送出ファイバ１８の遠位端から出て、送出及び収集ファイバ１８、２０を含む平面から離れる方向に、送出ミラー６０から反射し、次いで動脈壁上の照明箇所３２を照明する。動脈壁１４を透過する光は、次に壁内部の構造体によって散乱される。このような散乱光の一部が、血管に再び進入し、上述の平面と収集ミラー８２とに当たる。収集ミラー８２は、この光を収集ファイバ２０の中に差し向ける。
【００５５】
別法として、壁１４に入射する光は、壁１４上の構造体から或いはその内部の構造体から蛍光を誘発させることも可能である。この蛍光の一部であって収集ミラー８２に入射する蛍光は、収集ファイバ２０の中に差し向けられる。
【００５６】
他の実施形態
本発明をその詳細な説明に関連して記載してきたが、上述の説明は例示を意図したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。又、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によって定義される。他の局面、利点、及び変更も次の特許請求の範囲に入る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】患者の不安定プラークを識別するためのシステムの略図である。
【図２】図１のカテーテルの断面図である。
【図３】図１のカテーテルの先端組立体における光学台の図である。
【図４】図１の送出ファイバから出る光の経路を示す概略図である。
【図５】図４に示した光の空間的分布の断面図である。
【図６】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図７】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図８】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図９】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図１０】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図１１】離間距離とビーム方向転換器の配向との関数である平均貫通深さの等高線プロットである。
【図１２】図１１の等高線プロットの元となる一対のビーム方向転換器の概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光法に関し、特に、血管壁内における不安定性プラーク検出用の分光法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アテローム性動脈硬化症は、血管壁の変性を特徴とする血管疾患である。こうした変性は、患部血管の離散部位すなわちポケットで発生するとプラークと呼ばれる。ある種のプラークは、脳卒中又は心筋梗塞などの急性イベントに関係している。こうしたプラークは「不安定性プラーク」と呼ばれる。不安定性プラークは、典型的には、薄い線維性被膜により血液から分離した壊死性残屑からなる脂質を保持した貯留を含んでいる。線維性被膜は、内腔内の圧力上昇や血管痙攣に反応して破壊され、プラークの内部が血液流に曝されることがある。結果として生じる血栓は、虚血や塞栓の離脱に至ることがある。
【０００３】
不安定性プラークの位置を特定する一つの方法としては、赤外線で動脈壁を透視するものがある。これを行うためには、カテーテルを動脈の内腔に挿入する。カテーテルには、赤外線を送出ミラーへ送る送出ファイバを含んでいる。赤外線は送出ミラーに反射して、動脈壁上のある箇所へ向かう。この赤外線の一部は動脈壁を通過して、動脈壁内部の構造体に当たって散乱し、内腔に再び入る。こうして再び入った光は収集ミラーに当たると、収集ミラーがこの光を収集ファイバに案内する。収集ミラー及び送出ミラーは、一定の間隔で互いから離間している。このカテーテルは血管内に入るよう十分細くする必要があるので、収集ミラー及び送出ミラーは典型的には軸方向に離間されている。
【０００４】
送出ミラーと収集ミラーとの間の離間距離が、収集ミラーが収集するほとんどの光が散乱する深さを大きく左右する。壁内部の深部から散乱光を収集するには、収集ミラーと送出ミラーとの間の間隔を大きくすることになる。
【０００５】
収集ミラーと送出ミラーは、カテーテルの遠位先端にある剛体ハウジングに取り付けられている。カテーテルが急な屈曲部を通り抜けできるように、剛体ハウジングはできるだけ短くするのが望ましい。こうすると２つのミラー間の最大間隔が制限されてしまい、従って散乱光を収集できる深さにも上限がある。
発明の概要
【０００６】
本発明は、収集ビーム方向転換器及び送出ビーム方向転換器が光を差し向ける方向を調節することで、これら方向転換器を隔てる実効離間距離を増大できるという認識に基づいている。
【０００７】
一様態では、本発明は第１及び第２ファイバを備えた分光器を提供する。第１及び第２ビーム方向転換器は、それぞれ第１及び第２ファイバと光学的に連通している。第１及び第２ビーム方向転換器は、それぞれ第１及び第２領域を照明するように配向されている。第２領域と第１領域との離間距離は、第１ビーム方向転換器と第２ビーム方向転換器との離間距離よりも大きい。
【０００８】
一実施形態では、第１ビーム方向転換器はミラーを含む。しかし、第１ビーム方向転換器は、レンズ系又は回折要素でもよい。別法として、第１領域を照明するように第１ファイバを屈曲させると、第１ビーム方向転換器が第１ファイバの遠位端となる。
【０００９】
別の実施形態では、第２離間距離を第１離間距離からどの程度大きくするかという選択を、第１領域から選択した距離に位置した目標から散乱する光の収集を増大するために行う。
【００１０】
別の様態では、本発明は、動脈壁上の照明箇所を照明し、収集ビーム方向転換器を照明箇所から逸らして向け、且つ収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収することによって、動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法を提供する。
【００１１】
本発明の幾つかの実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らして向ける段階は、照明箇所から逸れた方向からの光を収集するために収集ミラーを配向する段階を含む。本発明の他の実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らせて向ける段階は、照明箇所から逸れた方向から受け取った光を方向付けるためにレンズを設ける段階か、或いは、照明箇所から逸れた方向から光を受け取るために光ファイバの端部を配向する段階を含む。
【００１２】
本発明の他の実施例では、収集ビーム方向転換器を逸らして向ける段階は、散乱光を受け取る元となる深さを選択する段階と、その深さから受け取る光量を増大する方向に収集ビーム方向転換器を向ける段階とを含む。
【００１３】
本発明の別の様態は、動脈壁の背後から散乱する光を収集するための方法を提供する。この方法は、動脈壁上の収集箇所に収集ビーム方向転換器を向ける段階と、送出ビーム方向転換器を収集箇所から逸れた方向で動脈壁に向ける段階と、送出ビーム方向転換器を介して光を送る段階と、収集ビーム方向転換器に入射した散乱光を回収する段階とを含む。
【００１４】
本発明の幾つかの実施例では、送出ビーム方向転換器を向ける段階は、光を収集箇所から逸れた方向に差し向けるために収集ミラーを配向する段階を含む。他の実施例は、収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるためにレンズを提供することによって、或いは、照明箇所から逸れた方向に光を差し向けるために光ファイバの端部を配向することによって送出ビーム方向転換器を向ける段階を含む。
【００１５】
更に別の実施例では、この方法は、散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、選択した深さから受け取る光量を増大する方向に送出ビーム方向転換器を向ける段階とを含む。
【００１６】
他に特に定義していない限り、本明細書で用いる科学技術用語は、本発明が属する分野の通常の技能を備えた当業者が一般に理解する意味と同一である。本明細書に記載したものと類似又は同等の方法及び材料を、本発明の実施又は試験に用いることができるが、適切な方法及び材料は後述する。本明細書で言及するすべての刊行物、特許出願、特許、及び他の引用文献は、その全体を引用して援用する。矛盾が生じた場合は、定義も含めて本明細書が優先する。更に、これら材料、方法、及び例は、例示的なものであって限定する意図はない。
【００１７】
本発明のその他の特徴及び利点は、次の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかとなるはずである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
システムの概観
図１は、患者の動脈壁１４中の不安定プラーク１２を識別するための診断システム１０を示す。この診断システムは、患者の選択した動脈、例えば、冠状動脈に挿入すべきカテーテル１６を特徴とする。送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０が、カテーテル１６の遠位端２２と近位端２４との間に延在している。
【００１９】
図２に示すように、このカテーテル１６は、回転可能なトルク・ケーブル２８を包囲する外装２６を具備する。送出ファイバ１８はトルク・ケーブル２８の中心に沿って延び、収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８に対して平行に延びるが、送出ファイバから半径方向に変位している。回転可能なトルク・ケーブル２８は、毎秒約１回転と毎秒４００回転との間の速度で回転する。
【００２０】
カテーテル１６の遠位端２１では、トルク・ケーブル２８に結合された先端組立体３０が、送出ファイバ１８を軸方向に進む光を動脈壁１４上の照明箇所３２に差し向ける。又、この先端組立体３０は、動脈壁１４上の収集箇所３４からの光を収集し、且つその光を収集ファイバ２０内に導く。
【００２１】
先端組立体３０は、典型的には赤外線を通す剛体ハウジングである。カテーテル１６が血管系を通過する際に屈曲部を通り抜けできるように、先端組立体３０は軸方向の延伸距離を短くするのが望ましい。
【００２２】
モータ３８によって駆動される多チャンネル・カプラ３６が、トルク・ケーブル２８の近位端２４に係合している。モータ３８が多チャンネル・カプラ３６を回転させると、カプラ２８、トルク・ケーブル１９、及び先端組立体３０が１つのユニットとして一緒に回転する。この特徴によって、診断システム１０は、照明箇所３２が位置した動脈壁１４を円周方向に走査することが可能になる。
【００２３】
トルク・ケーブル２８を回転させる他に、この多チャンネル・カプラ３６は、レーザ４０（又は発光ダイオード、超放射発光ダイオード、若しくはアーク燈のような他の光源）からの光を送出ファイバ１８の中に導き、且つ収集ファイバ２０から出る光を１つ又は複数の検出器（図１に図示せず）の中に導く。
【００２４】
これらの検出器は、アナログ／デジタル（「Ａ／Ｄ」）変換器４４に接続した増幅器４２に光の強度を示す電気信号を供給する。このＡ／Ｄ変換器４４は、動脈壁１４の下に隠れた不安定プラーク１２の存在を識別するために、このような信号を、プロセッサ４６によって分析可能なデジタル・データに変換する。
光学台
【００２５】
図３は、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を取り付ける光学台４８を示す。この光学台４８は、ハウジング５４の遠位端の第１側壁５２Ａと第２側壁５２Ｂとの間の凹部５０の中に収容されている。次いでハウジング５４は、トルク・ケーブル２８の遠位端に結合されている。この凹部５０は、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を互いに隣接して寄り添わせるのにちょうどよい幅を備えている。第１側壁５２Ａと第２側壁５２Ｂとの間に延在し、且つ凹部５０を横切って延びる床５６は、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との両方を支持する。
【００２６】
光学台４８の一部が、送出ファイバ１８の端部に隣接したその遠位端側に切頭体５８を形成している。この切頭体５８は、光学台４８を横切って中途までしか横断方向に達せず、それによって収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８の端部を越えて遠位方向に延伸できる。
【００２７】
切頭台５８は、送出ファイバ１８の遠位端に面する傾斜面と、光学台４８の遠位端に面する垂直面とを有する。この傾斜面は、床５６に対して１３５度の角度を成す。しかし、送出ファイバ１８からの光を向けるべき方向に応じて、その他の角度も選択可能である。傾斜面を被覆する反射材料がビーム方向転換器となるが、この場合は、これは送出ミラー６０である。光が送出ファイバ１８から軸方向に出ると、送出ミラー６０はその光を遮って、それを半径方向外側へ動脈壁１４に向けて方向転換する。他のビーム方向転換器の例には、プリズム、レンズ、回折格子、及びその組合せが含まれる。
【００２８】
収集ファイバ２０は、送出ファイバ１８の端部を越えて延伸し、切頭台５８の垂直面と同一平面上にある平面において終端となる。光学台４８の一部が、収集ファイバ２０の遠位端を僅かに越えたところに、光学台４８を横断方向に交差して延び、且つ床５６に対して１３５度より大きい角度を成す傾斜面を形成する。この傾斜面を被覆する反射材料が収集ミラー８２を形成する。
【００２９】
送出ファイバ・ストップ８６が切頭台５８の近位で光学台４８に成形されているので、送出ミラー６０に近位の所望箇所に送出ファイバ１８を容易に配置できる。同様に、収集ミラー８２のすぐ近位で、光学台４８に成形した収集ファイバ・ストップ８８によって、収集ミラー８２に近位の所望箇所に収集ファイバ２０を容易に配置できる。
散乱光の空間的分布
【００３０】
図４を参照すると、光は送出ミラー６０から半径方向外側に進み、動脈壁１４上の照明箇所３２に向かう。その過程で、光は内腔６８を満たす血液に当たる。光は血液中の粒子により散乱するため、光子の多くは壁１４に到達しない。このエネルギー損失は、ビームが壁１４に近づくにつれて漸進的に細くすることにより概念的に示した。残りの光子６１は最終的に動脈壁１４に到達する。光子の一部は壁１４から反射される。これらの鏡面反射した光子６２は、動脈壁１４の裏側にある構造体６４に関する情報はほとんど或いは全く伝えることはなく、従ってほとんど有用性がない。壁を貫通する光子６３の多くは吸収されてしまう。残り部分６６は、壁の裏側の構造体６４により散乱する。散乱した後、これら残りの光子６６の幾つかは動脈壁１４を再度通過して、内腔６８に再び入る。元々は動脈壁に当たった光６１のこの残り部分（本明細書では「再入光６６」と呼ぶ）は、動脈壁１４の裏側の構造体６４に関するかなりの情報を伝達する。従って、収集ファイバ２０内に案内すべきは、この再入光６６である。
【００３１】
図４で示唆したように、再入光６６は、鏡面反射した光６２から半径方向に離間した、同心の環状領域７０Ａ乃至Ｆに沿って内腔に再入する。図５に最もわかりやすく示したように、環状領域７０Ｃなどの各再入領域は、壁１４内の特定の深さから散乱した光が内腔６８に再入する可能性が最も高い領域である。壁１４を表面的にのみ貫通した後で散乱する光は、一般的に最も内部にある環状領域７０Ｄ乃至Ｆを介して内腔６８に再入する。壁１４をより深く貫通してから散乱した光は、外側の再入領域７０Ａ乃至Ｂの何れかを介して内腔６８に再入する傾向がある。
【００３２】
図４及び５は、深部で散乱した光を収集するには、照明箇所３２から比較的遠い環状領域７０Ｃに位置する照明箇所３４からの光を集めるのが望ましいことを示している。これを実現する一つの方法は、送出ミラー６０と収集ミラー８２との間の離間距離を大きくすることである。しかし、こうすると先端組立体３０が長くなってしまう。代替手段として、図６に示したように、収集ミラー８２に対して送出ミラー６０に角度を付けることができる。
【００３３】
図６では、送出ミラー６０は、光をカテーテルから半径方向に遠ざかるよう差し向けるように配向されており、従って、この光をミラー６０の真下にある照明箇所３２へ送出する。しかし、収集ミラー８２には角度が付けられていて、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠くに位置した収集箇所３４を出た光を収集する。
【００３４】
収集箇所３４と照明箇所３２との離間距離は、収集ミラー８２を配向する以外の方法でも広げることができる。例えば、図７では、収集ファイバ２０と収集箇所３４との間の光学通路に設けた屈折システム８３によって、収集箇所３４を、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠くに配置できる。屈折システム８３に替えて、回折システムなどの他の光学素子を使用することもできる。屈折システム８３は、図７に示したように独立レンズ（原語：discrete
lens）、複数レンズの集合体、又は収集ファイバ２０に一体形成されたレンズとすることができる。
【００３５】
或いは、図８に示したように、収集ファイバ２０及び送出ファイバ１８を曲げることにより、収集箇所３４、照明箇所３２、或いはそれら両方を互いに対して変位させてもよい。
【００３６】
収集箇所３４と照明箇所３２との離間を実現するには、図９に示したように送出ミラー６０を配向させてもよいし、図１０に示したように送出ミラー６０と収集ミラー８２との両方を配向させてもよい。図９及び１０の両方で、照明箇所３２を移動させるには、屈折システム８３を用いたり、回折システムを使用したり、上述したようにファイバ１８及び２０を曲げたりすればよい。
【００３７】
上述の全ての構成では、光がカテーテルを出る送出ビーム方向転換器と、散乱光がカテーテルに入る収集ビーム方向転換器とが設けられている。これらビーム方向転換器が、ミラー、レンズ、または屈曲したファイバの端部のいずれであっても、これら転換器は互いから空間的に離間することになる。
【００３８】
図６乃至１０は、１つの収集ファイバ２０と１つの送出ファイバ１８のみを備えた実施形態を示している。しかし、カテーテルには幾つかの収集ファイバ２０及び／又は幾つかの送出ファイバ１８を設け、それぞれが関連付けられたビーム方向転換要素を備えるようにもできる。異なる送出ファイバ及び／又は収集ファイバに関連付けられたビーム方向転換要素は、複数の異なる深さから光を収集できるように異なる角度で配向される。複数の収集ファイバ及び／又は送出ファイバを備えた実施形態では、ファイバ間の間隔は５０マイクロメータと２５００マイクロメータとの間である。ビーム方向転換要素は、最小の開口数を備えたファイバの開口数の四分の一で分離された角度で配向されている。
【００３９】
ファイバを具体的に選択する場合、照明箇所３２と収集箇所３４との間の距離が、収集ミラー８２に入射する光の平均貫通深さを決定する。この距離は、次の２つの独立した変数に依存する。すなわち、収集ミラー８２と送出ミラー６０とを分離する距離、及び送出ミラー６０の角配向（原語：angular
orientation）に対する収集ミラー８２の角配向である。図１２に示した幾何学的配置に関して、図１１の等高線プロットは、収集ミラー８２で受け取る光の平均貫通深さと、収集ファイバ２０と送出ファイバ１８との離間距離と、図１２に示した角度θとの関係を示す。
【００４０】
図１２では、送出ミラー６０の配向によって、照明ビームは、カテーテルから半径方向に離れるように差し向けられている。収集ミラー８２は、壁１４への法線に対して角度θで配向されている。θの正値では、収集ミラー８２が受け取る光が、収集ビーム方向転換要素と送出ビーム方向転換要素との離間距離よりも照明箇所３２に近い位置にある収集箇所３４からの光となるよう配向される。反対に、図１２に示したようなθの負値では、収集ミラー８２が受け取る光が、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間距離よりも照明箇所３２から遠い位置にある収集箇所３４からの光となるよう配向されている。
【００４１】
収集ミラー８２と送出ミラー６０との間の所与の離間距離に関し、角度θを負の方向に増大することにより、壁１４内部のより深い部分から光を収集できることが図１１から明らかである。これにより、収集ミラー８２と送出ミラー６０との離間を必ずしも増大させることなく壁１４の深い部分から離散した光を収集可能となる。結果的に、壁１４の深い部分からの散乱光を検出する能力を必ずしも損なうことなく、先端組立体３０を小さくできる。適切な角度θ（ピッチ角とも呼ぶ）の選択は、収集ファイバと送出ファイバの開口数に左右される。適切な選択肢の一例には、角度θがこれら開口数のアークサインの和となるものがある。
【００４２】
図１１及び１２の説明は、ミラーを収集及び送出ビーム方向転換要素とした場合のものである。しかし、本明細書で開示したものなどの、他の種類の収集ビーム方向転換要素にも同様の原理が当てはまることは明らかなはずである。
【００４３】
更に、図１１及び１２に関する説明では、収集ミラー８２の角度のみが変更されている。しかし、送出ミラー６０を適切に配向しても、或いは送出ミラー６０と収集ミラー８２の両方を配向しても同様の効果が得られる。
【００４４】
幾つかの実施形態では、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の長手方向軸の間に含まれるラジアン角（以降「ピッチ角」とよぶ）は、０ラジアンとπラジアンとの間である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向の離間は、平均ファイバ直径より僅かに大きいが３ミリメートル未満である。本明細書では、あるものより「僅かに大きい」とは、それに比べ「概ね０．１ミリメートルを上回るほど大きい」ことを意味し、「平均ファイバ直径」とは、収集ファイバ２０と送出ファイバ１８の直径の平均を意味する。
【００４５】
他の実施形態では、ピッチ角は、π／２と、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の開口数のうち小さい方との間である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間は、平均ファイバ直径より僅かに大きいが１．５ミリメートル未満である。
【００４６】
他の実施形態では、ピッチ角は、送出ファイバ１８及び収集ファイバ２０の開口数のうち大きい方により定められる下界を持つ０．５ラジアン範囲内である。この場合、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向への離間距離は、平均ファイバ直径より僅かに大きい距離により定められる下界を持つ０．５ミリメートル範囲内である。
【００４７】
更に別の実施形態では、ピッチ角は、送出及び収集ファイバ１８の開口数の和を中心とした０．１ラジアン範囲である。この場合、送出ファイバ18と収集ファイバ２０との間の軸方向離間は、平均ファイバ直径より０．３５ミリメートル大きい下界を持つ０．１ミリメートル間隔以内である。
【００４８】
更なる実施形態には、ピッチ角が０乃至π／２ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至３ミリメートルであるもの、ピッチ角が０．１２ラジアン乃至π／２ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至１．５ミリメートルであるもの、ピッチ角が０．２５ラジアン乃至０．７５ラジアンであり、送出ファイバ１８と収集ファイバ２０との間の軸方向離間が０．２５ミリメートル乃至０．７５ミリメートルであるものが含まれる。
【００４９】
送出ファイバ１８として使用するのに適したファイバには、０．１２ラジアンの開口数並びに、９マイクロメートル、１００マイクロメートル、及び２００マイクロメートルのコア径を備えたものが含まれる。収集ファイバ２０として使用するのに適したファイバには、０．２２ラジアンの開口数及び、１００マイクロメートル又は２００マイクロメートルのコア径を備えたものが含まれる。収集ファイバ２０として使用するのに適したファイバには、０．２７５ラジアンの開口数及び、６２．５マイクロメートルのコア径を備えたものも含まれる。
【００５０】
送出及び収集ミラー６０及び８２の表面に、金、銀、又はアルミニウムのような、反射被膜を塗布してもよい。これらの被膜は、公知の蒸着技法を用いて塗布可能である。別法として、ある種のプラスチックでは、これらの表面に反射被膜を電気メッキで設けることも可能である。或いは、プラスチック自体の中に、金又はアルミニウム粉体のような反射充填物を混和することも可能である。
【００５１】
光学台４８は、プラスチックを型の中に射出成形することによって製造される。このような射出成形を用いれば、簡素で廉価である上に、光学台４８の要素を単一の一体物に組み込み易くなり、且つ湾曲表面を有する構造体が形成し易くなる。適切なプラスチックの例としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニルスルホン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン（「ＡＢＳ」）、ポリアミド（「ナイロン」）、ポリエーテルスルホン、及びポリエーテルイミドが含まれる。別法として、光学台は、プラスチック若しくは金属のミクロ機械加工、リソグラフィー法、エッチング、シリコン光学台製造技法、又は金属の射出成形によっても製造可能である。プラスチック以外の材料を使用してハウジング５４及び光学台４８を製造することも可能である。このような材料には、金属、水晶若しくはガラス、及びセラミックが含まれる。
【００５２】
例示した実施形態の床５６はハウジング５４と一体型である。しかし、床５６は、光学台４８の一部として作製することも可能である。
【００５３】
本明細書で説明するように、ハウジング５４及び光学台４８は別々に製造してその後に接合する。しかし、ハウジング５４及び光学台４８を単一の一体構造として一緒に製造することも可能である。
【００５４】
カテーテルの使用
使用に際して、遠位先端組立体３０を血管、典型的には動脈中に挿入し、目的の箇所まで案内する。次いで、光を送出ファイバ１８の中に差し向ける。この光は送出ファイバ１８の遠位端から出て、送出及び収集ファイバ１８、２０を含む平面から離れる方向に、送出ミラー６０から反射し、次いで動脈壁上の照明箇所３２を照明する。動脈壁１４を透過する光は、次に壁内部の構造体によって散乱される。このような散乱光の一部が、血管に再び進入し、上述の平面と収集ミラー８２とに当たる。収集ミラー８２は、この光を収集ファイバ２０の中に差し向ける。
【００５５】
別法として、壁１４に入射する光は、壁１４上の構造体から或いはその内部の構造体から蛍光を誘発させることも可能である。この蛍光の一部であって収集ミラー８２に入射する蛍光は、収集ファイバ２０の中に差し向けられる。
【００５６】
他の実施形態
本発明をその詳細な説明に関連して記載してきたが、上述の説明は例示を意図したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。又、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によって定義される。他の局面、利点、及び変更も次の特許請求の範囲に入る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】患者の不安定プラークを識別するためのシステムの略図である。
【図２】図１のカテーテルの断面図である。
【図３】図１のカテーテルの先端組立体における光学台の図である。
【図４】図１の送出ファイバから出る光の経路を示す概略図である。
【図５】図４に示した光の空間的分布の断面図である。
【図６】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図７】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図８】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図９】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図１０】ビーム方向転換器の異なる実施形態の概略図である。
【図１１】離間距離とビーム方向転換器の配向との関数である平均貫通深さの等高線プロットである。
【図１２】図１１の等高線プロットの元となる一対のビーム方向転換器の概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２ファイバと、
前記第１ファイバと光学的に連通すると共に第１領域を照明するように配向された第１ビーム方向転換器と、
前記第２ファイバと光学的に連通すると共に第１離間距離で前記第１ビーム方向転換器から離間した第２ビーム方向転換器であって、前記第１離間距離を上回る第２離間距離で前記第１領域から離間されている第２領域を照明するように配向された第２ビーム方向転換器とを含む、分光器。
【請求項２】
前記第１ビーム方向転換器がミラーを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項３】
前記第１ビーム方向転換器がレンズ系を含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項４】
前記第１ビーム方向転換器が、前記レンズ系と光学的に連通したミラーを更に含む、請求項３に記載の分光器。
【請求項５】
前記第1ビーム方向転換器が前記第１ファイバの遠位部分を含み、該遠位部分が前記第１領域を照明するように屈曲している、請求項１に記載の分光器。
【請求項６】
前記第１ビーム方向転換器が回折要素を含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項７】
前記第２離間距離を前記第１離間距離からどの程度大きくするかという選択を、前記第１領域から選択した距離に位置した目標から散乱する光の収集を増大するために行う、請求項１に記載の分光器。
【請求項８】
前記第１及び第２ファイバが内部に延在するカテーテルを更に含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項９】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０ラジアンとπラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が平均ファイバ直径より僅かに大きいが、３ミリメートル未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１０】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、π／２ラジアンと前記第１及び第２ファイバの開口数の小さい方との間であり、
前記第１離間距離が平均ファイバ直径より僅かに大きいが、１．５ミリメートル未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１１】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、前記第１及び第２ファイバの開口数のうち大きい方により定められる下界を持つ０．５ラジアン範囲内であり、
前記第１離間距離が、平均ファイバ直径より僅かに大きい距離により定められる下界を持つ０．５ミリメートル範囲内である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１２】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、前記第１及び第２ファイバの開口数の和を中心とした０．１ラジアン範囲内であり、
前記第１離間距離が、平均ファイバ直径より０．３５ミリメートル大きい下界を持つ０．１ミリメートル間隔以内である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１３】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０ラジアンとπ／２ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと３ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１４】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０．１２ラジアンとπ／２ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと１．５ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１５】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０．２５ラジアンと０．７５ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと０．７５ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１６】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．１２ラジアンの開口数と、９マイクロメートル、１００マイクロメートル、及び２００マイクロメートルからなるグループから選択されたコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１７】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．２２ラジアンの開口数と、１００マイクロメートル又は２００マイクロメートルからなるグループから選択されたコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１８】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．２７５ラジアンの開口数と、６２．５マイクロメートルのコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１９】
動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法であって、
前記動脈壁上の照明箇所を照明する段階と、
収集ビーム方向転換器を前記照明箇所から逸らして向ける段階と、
前記収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収する段階とを含む、方法。
【請求項２０】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向からの光を収集するために収集ミラーを配向する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向から受け取った光を方向付けるレンズを提供する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２２】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向から光を受け取るために光ファイバの端部を配向する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２３】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、
前記散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、
前記選択した深さから受け取る光量を増大する方向に前記収集ビーム方向転換器を向ける段階とを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法であって、
前記動脈壁上の収集箇所に収集ビーム方向転換器を向ける段階と、
送出ビーム方向転換器を、前記収集箇所から逸れた方向で前記動脈壁に向ける段階と、
前記送出ビーム方向転換器を介して光を送る段階と、
前記収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収する段階とを含む、方法。
【請求項２５】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるために送出ミラーを配向する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるためにレンズを設ける段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２７】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるために光ファイバの端部を配向する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、
前記散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、
前記選択した深さから受け取る光量を増大する方向に前記送出ビーム方向転換器を向ける段階とを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
第１及び第２ファイバと、
前記第１ファイバと光学的に連通すると共に第１領域を照明するように配向された第１ビーム方向転換器と、
前記第２ファイバと光学的に連通すると共に第１離間距離で前記第１ビーム方向転換器から離間した第２ビーム方向転換器であって、前記第１離間距離を上回る第２離間距離で前記第１領域から離間されている第２領域を照明するように配向された第２ビーム方向転換器とを含む、分光器。
【請求項２】
前記第１ビーム方向転換器がミラーを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項３】
前記第１ビーム方向転換器がレンズ系を含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項４】
前記第１ビーム方向転換器が、前記レンズ系と光学的に連通したミラーを更に含む、請求項３に記載の分光器。
【請求項５】
前記第1ビーム方向転換器が前記第１ファイバの遠位部分を含み、該遠位部分が前記第１領域を照明するように屈曲している、請求項１に記載の分光器。
【請求項６】
前記第１ビーム方向転換器が回折要素を含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項７】
前記第２離間距離を前記第１離間距離からどの程度大きくするかという選択を、前記第１領域から選択した距離に位置した目標から散乱する光の収集を増大するために行う、請求項１に記載の分光器。
【請求項８】
前記第１及び第２ファイバが内部に延在するカテーテルを更に含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項９】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０ラジアンとπラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が平均ファイバ直径より僅かに大きいが、３ミリメートル未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１０】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、π／２ラジアンと前記第１及び第２ファイバの開口数の小さい方との間であり、
前記第１離間距離が平均ファイバ直径より僅かに大きいが、１．５ミリメートル未満である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１１】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、前記第１及び第２ファイバの開口数のうち大きい方により定められる下界を持つ０．５ラジアン範囲内であり、
前記第１離間距離が、平均ファイバ直径より僅かに大きい距離により定められる下界を持つ０．５ミリメートル範囲内である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１２】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が、前記第１及び第２ファイバの開口数の和を中心とした０．１ラジアン範囲内であり、
前記第１離間距離が、平均ファイバ直径より０．３５ミリメートル大きい下界を持つ０．１ミリメートル間隔以内である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１３】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０ラジアンとπ／２ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと３ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１４】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０．１２ラジアンとπ／２ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと１．５ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１５】
前記第１及び第２ビーム方向転換器が、それらの間にピッチ角を定めるように配向され、該ピッチ角が０．２５ラジアンと０．７５ラジアンとの間であり、
前記第１離間距離が０．２５ミリメートルと０．７５ミリメートルとの間である、請求項１に記載の分光器。
【請求項１６】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．１２ラジアンの開口数と、９マイクロメートル、１００マイクロメートル、及び２００マイクロメートルからなるグループから選択されたコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１７】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．２２ラジアンの開口数と、１００マイクロメートル又は２００マイクロメートルからなるグループから選択されたコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１８】
前記第１及び第２ファイバの少なくとも一方が、０．２７５ラジアンの開口数と、６２．５マイクロメートルのコア径とを備えた光ファイバを含む、請求項１に記載の分光器。
【請求項１９】
動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法であって、
前記動脈壁上の照明箇所を照明する段階と、
収集ビーム方向転換器を前記照明箇所から逸らして向ける段階と、
前記収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収する段階とを含む、方法。
【請求項２０】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向からの光を収集するために収集ミラーを配向する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向から受け取った光を方向付けるレンズを提供する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２２】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、前記照明箇所から逸れた方向から光を受け取るために光ファイバの端部を配向する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２３】
収集ビーム方向転換器を逸らして向ける前記段階が、
前記散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、
前記選択した深さから受け取る光量を増大する方向に前記収集ビーム方向転換器を向ける段階とを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２４】
動脈壁の背後から散乱する光を収集する方法であって、
前記動脈壁上の収集箇所に収集ビーム方向転換器を向ける段階と、
送出ビーム方向転換器を、前記収集箇所から逸れた方向で前記動脈壁に向ける段階と、
前記送出ビーム方向転換器を介して光を送る段階と、
前記収集ビーム方向転換器に入射する散乱光を回収する段階とを含む、方法。
【請求項２５】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるために送出ミラーを配向する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるためにレンズを設ける段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２７】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、前記収集箇所から逸れた方向に光を差し向けるために光ファイバの端部を配向する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
送出ビーム方向転換器を向ける前記段階が、
前記散乱光を収集する元となる深さを選択する段階と、
前記選択した深さから受け取る光量を増大する方向に前記送出ビーム方向転換器を向ける段階とを含む、請求項１３に記載の方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００７−５２５２４８（Ｐ２００７−５２５２４８Ａ）
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１４９９３（Ｐ２００６−５１４９９３）
【出願日】平成１６年５月２７日（２００４．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６７６８
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１１７００
【国際公開日】平成１６年１２月２３日（２００４．１２．２３）
【出願人】（５０３４４００２６）インフレアデックス， インク． (10)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＲＡＲＥＤＸ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月２７日（２００４．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６７６８
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１１１７００
【国際公開日】平成１６年１２月２３日（２００４．１２．２３）
【出願人】（５０３４４００２６）インフレアデックス， インク． (10)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＲＡＲＥＤＸ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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