用于主动地控制的光学成像设备的系统和方法技术方案

提供了用于被配置成被集成到光学系统中以供医疗诊断的栓系式光学成像探针的系统和方法。在一种配置中，本公开提供了一种栓系式光学成像探针，其包括布置在可吞咽的胶囊内的电机。电机的旋转速度由反馈信号主动地控制。

System and method for active control of optical imaging equipment

A system and method for a bolt like optical imaging probe configured to be integrated into an optical system for medical diagnosis are provided. In one configuration, the present disclosure provides a bolt type optical imaging probe, which includes a motor arranged in a swallowing capsule. The rotation speed of the motor is actively controlled by the feedback signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于主动地控制的光学成像设备的系统和方法相关申请的交叉引用本公开基于2015年9月30日提交的题为“主动地控制的光学成像设备(ActivelyControlledOpticalImagingDevice)”的美国临时专利申请号62/235,175，要求其优先权且通过引用将其整体结合于此。关于联邦资助研究的说明不适用。
技术介绍
本公开大体上涉及光学成像系统，并且更具体地，涉及利用用于医学诊断的拴系式(tethered)光学成像探针的光学成像系统。拴系式光学成像设备被用于一些医学成像应用中，以试图代替更侵入式的医疗程序。例如，通过患者被麻醉的内窥镜检查法典型地诊断的胃肠(GI)道中的疾病的诊断可以经由由患者吞咽的拴系式光学成像设备来执行。图1中图示了当前的拴系式光学成像设备10。如图1所示，拴系式光学成像设备10包括通过鞘管16耦合到胶囊14的旋转接头12。旋转接头12是光学成像设备10的固定部件(即，非一次性的和必需的)，其呈现了显著的成本(例如，～10,000美元)。旋转接头12的显著成本由部件的复杂性导致。也就是说，旋转接头12包括布置在旋转接头12内的电机18和多个光学器件20。该多个光学器件20中的一些可旋转地被耦合到电机18以用于随其旋转。电机18也可旋转地耦合到布置在鞘管16内并延伸到胶囊14中的光纤22。当前的拴系式光学成像设备10的设计导致与设备相关联的各种复杂性和缺陷。例如，需要该多个光学器件20中的一些在旋转接头12内旋转，这需要附加的部件以促进传输光通过那里。需要鞘管16定义较大的直径以便在其中容纳旋转光纤22。鞘管16和光纤22的机械性质必须在两个部件之间提供低摩擦以确保合适的操作。此外，旋转光纤22的光学性质(例如，传输效率、光束轮廓等)可以随着在操作期间弯曲鞘管而改变。由于当前拴系式光学成像设备的缺陷，将期望具有容易地集成到光学系统中且完全地由低成本、一次性部件制造的拴系式光学成像探针。
技术实现思路
本公开提供了用于被配置成被集成到光学系统中以供医疗诊断的栓系式光学成像探针的系统和方法。在一种配置中，本公开提供了一种栓系式光学成像探针，其包括布置在可吞咽的胶囊内的电机。电机的旋转速度由反馈信号主动地控制。在一个方面，本公开提供了一种栓系式光学成像探针，其包括电机、可旋转地耦合到电机的反射表面以及封围电机和反射表面的胶囊。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。栓系式光学成像探针进一步包括耦合到胶囊的第一端的系绳。系绳包括布置在其中的光波导。光波导被布置为在光波导的远端处接收源光并且将源光从光波导的近端投射到反射表面上和/或在光波导的近端处接收来自反射表面的反射光并将反射光传输到光波导的远端。在一个方面，本公开提供了一种栓系式胶囊显微内镜系统，该系统包括布置成发射源光的光源，和光学成像探针。光学成像探针包括电机、可旋转地耦合到电机的反射表面以及封围电机和反射表面的胶囊。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。光学成像探针进一步包括耦合到胶囊的第一端的系绳。系绳包括布置在其中的光波导。光波导被布置为在光波导的远端处接收源光并且将源光从光波导的近端投射到反射表面上和/或在光波导的近端处接收来自反射表面的反射光并将反射光传输到光波导的远端。栓系式胶囊显微内镜系统还包括光学检测器，布置成检测来自反射表面的被传输到光波导的远端的反射光；以及控制器，配置为将由光学检测器检测到的反射光重构为横截面形态数据。在一个方面，本公开提供了一种包括栓系式光学成像探针的光学成像系统。栓系式光学成像探针包括电机，被耦合到光学部件并且被配置为以旋转速度选择性地旋转光学部件；和胶囊，封围电机和光学部件。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。栓系式光学成像探针进一步包括布置在胶囊内的检测对象和耦合到胶囊的第一端的系绳。系绳包括布置在其中的光波导。当光学部件由电机可旋转地定位以将来自检测对象的发射光引导至光波导时，生成信号。该光学成像系统进一步包括控制器，该控制器与电机通信并被配置成基于来自信号的反馈将电机的旋转速度控制为期望的旋转速度。在一个方面，本公开提供了一种光学成像系统，包括被布置成发射源光的光源，以及光学成像探针。光学成像探针包括电机、可旋转地耦合到电机的反射表面以及封围电机和反射表面的胶囊。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。光学成像探针进一步包括布置在胶囊内的检测对象和耦合到胶囊的第一端的系绳。系绳包括布置在其中的光波导。光波导被布置为在光波导的远端处接收源光并且将源光从光波导的近端投射到反射表面上和/或在光波导的近端处接收来自反射表面的反射光并将反射光传输到光波导的远端。当反射表面由电机可旋转地定位以将来自检测对象的发射光引导到光波导的近端以用于传输到光波导的远端时，生成信号。光学成像系统进一步包括光学检测器，布置成检测来自反射表面的被传输到光波导的远端的反射光；以及控制器，与电机通信且被配置为将由检测器检测到的反射光重构为横截面形态数据。控制器进一步被配置成基于来自信号的反馈将电机的旋转速度控制到期望的旋转速度。在一个方面，本公开提供了一种用于控制栓系式光学成像探针的方法。栓系式光学成像探针包括电机、可旋转地耦合到电机的反射表面、封围电机和反射表面的胶囊，以及耦合到胶囊的第一端并且具有布置在其中的光波导的系绳。栓系式光学成像探针进一步包括布置在胶囊内的检测对象。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。光波导被布置为在光波导的远端处接收源光并且将源光从光波导的近端投射到反射表面上和/或在光波导的近端处接收来自反射表面的反射光并将反射光传输到光波导的远端。该方法包括将源光从光波导输出到反射表面上，以及经由电机旋转反射表面，由此当反射表面被旋转时，形成由从光波导输出到反射表面上的源光形成的周向(circumferential)光路。检测对象被布置在周向光路中。该方法进一步包括每次反射表面将从检测对象发射的光引导到光波导的近端时生成信号，以及使用所生成的信号来控制电机的旋转速度。在一个方面，本公开提供了一种用于控制栓系式光学成像探针的方法。栓系式光学成像探针包括电机、可旋转地耦合到电机的反射表面、封围电机和反射表面的胶囊，以及耦合到胶囊的第一端并且具有布置在其中的光波导的系绳。栓系式光学成像探针进一步包括布置在胶囊内的发光对象。该胶囊的尺寸被设计为由患者可吞咽。光波导被布置成在光波导的近端处接收来自反射表面的反射光并且将反射光传输到光波导的远端。该方法包括经由电机旋转反射表面，由此形成周向视场，其中当反射表面被旋转时，发射光被周期性地引导到反射表面并且被反射到光波导的近端。发光对象被布置在周向视场中。该方法进一步包括每次反射表面将从发光对象发射的光引导到光波导的近端时生成信号，以及使用所生成的信号来控制电机的旋转速度。本专利技术的先前以及其他方面和优点将从以下描述而显现。在该描述中，参考形成其一部分且作为说明示出本专利技术的优选实施例的附图。然而，这样的实施例不必要表示本专利技术的全部范围，并因此对权利要求和在本文中作出参考以用于解释本专利技术的范围。附图说明当考虑到以下的其详细描述时，本专利技术将会更好地被理解，并且除了上述阐述的那些之外的特征、方面和优点将变得显而易见。这样的详细描述参考了以下附图。图1是根据现有技术的拴系式光学成像设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种栓系式光学成像探针，包括：电机；被可旋转地耦合到所述电机的反射表面；胶囊，封围所述电机和所述反射表面，其中所述胶囊的尺寸被设计为能由患者吞咽；以及耦合到所述胶囊的第一端的系绳，所述系绳包括布置在其中的光波导，其中所述光波导被布置为在所述光波导的远端处接收源光并且将所述源光从所述光波导的近端投射到所述反射表面上和/或在所述光波导的所述近端处接收来自所述反射表面的反射光并将所述反射光传输到所述光波导的所述远端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 US 62/235,1751.一种栓系式光学成像探针，包括：电机；被可旋转地耦合到所述电机的反射表面；胶囊，封围所述电机和所述反射表面，其中所述胶囊的尺寸被设计为能由患者吞咽；以及耦合到所述胶囊的第一端的系绳，所述系绳包括布置在其中的光波导，其中所述光波导被布置为在所述光波导的远端处接收源光并且将所述源光从所述光波导的近端投射到所述反射表面上和/或在所述光波导的所述近端处接收来自所述反射表面的反射光并将所述反射光传输到所述光波导的所述远端。2.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，其中所述电机、所述反射表面和所述光波导被定位成提供包围所述胶囊的部分的周向视场。3.根据权利要求2所述的栓系式光学成像探针，进一步包括布置在所述胶囊的所述部分上的发光材料。4.根据权利要求3所述的栓系式光学成像探针，进一步包括布置在所述胶囊的所述部分上的光反射材料。5.根据权利要求3所述的栓系式光学成像探针，其中所述发光材料包括磷光材料、荧光材料或其组合。6.根据权利要求3所述的栓系式光学成像探针，其中所述发光材料被配置为吸收从反射表面反射的所述源光的部分并且随后发射不同于所述源光的波长下的信号光回到所述反射表面并进入所述光波导的所述近端中。7.根据权利要求3所述的栓系式光学成像探针，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将来自所述发光材料的发射光引导到所述光波导的所述近端以用于传输到所述光波导的所述远端时，生成信号。8.根据权利要求7所述的栓系式光学成像探针，其中所述信号被配置为向控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。9.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，其中所述至少一个线延伸到所述胶囊中并沿着所述胶囊延伸以电耦合到所述电机。10.根据权利要求9所述的栓系式光学成像探针，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将所述源光引导到所述至少一个线并且将来自所述至少一个线的反射光引导到所述光波导的所述近端以用于传输到所述光波导的所述远端时生成信号，所述至少一个线对所述源光至少部分地反射并将被反射的源光反射到所述反射表面。11.根据权利要求9所述的栓系式光学成像探针，其中所述至少一个线被涂覆有材料以增强被反射的源光从所述至少一个线到所述反射表面的反向散射。12.根据权利要求9所述的栓系式光学成像探针，其中所述至少一个线被涂覆有磷光涂层、荧光涂层、量子点涂层或其组合。13.根据权利要求9所述的栓系式光学成像探针，其中所述至少一个线被涂覆有涂层，所述涂层被配置为吸收从反射表面反射的所述源光的部分并且随后发射不同于所述源光的波长下的信号光回到所述反射表面并进入所述光波导的所述近端中。14.根据权利要求10所述的栓系式光学成像探针，其中所述信号被配置为向控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。15.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，进一步包括插入所述胶囊中并被布置成接收从所述反射表面反射的所述源光的部分的次级光波导。16.根据权利要求15所述的栓系式光学成像探针，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将源光引导到所述次级光波导的次级近端中以用于传输到所述次级波导的次级远端时，生成信号。17.根据权利要求16所述的栓系式光学成像探针，其中所述信号被配置为向控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。18.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，其中所述胶囊由被配置为将从所述反射表面反射的所述源光传输通过所述胶囊的材料制造。19.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，进一步包括耦合到所述电机的驱动轴以用于随其旋转的阻尼配重。20.根据权利要求1所述的栓系式光学成像探针，其中周期性控制信号被供应给所述电机以使所述电机能够旋转。21.根据权利要求19所述的栓系式光学成像探针，其中所述周期性控制信号是方波的形式。22.一种栓系式胶囊显微内镜系统，包括：布置为发射源光的光源；光学成像探针，包括：电机；被可旋转地耦合到所述电机的反射表面；胶囊，封围所述电机和所述反射表面，其中所述胶囊的尺寸被设计为能由患者吞咽；以及耦合到所述胶囊的第一端的系绳，所述系绳包括布置在其中的光波导，其中所述光波导被布置为在所述光波导的远端处接收源光并且将所述源光从所述光波导的近端投射到所述反射表面上和/或在所述光波导的所述近端处接收来自所述反射表面的反射光并将所述反射光传输到所述光波导的所述远端；光学检测器，被布置成检测来自所述反射表面的被传输到所述光波导的所述远端的所述反射光；以及控制器，被布置成将由所述光学检测器检测到的所述反射光重构为横截面形态数据。23.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述电机、所述反射表面和所述光波导被定位成提供包围所述胶囊的部分的周向视场。24.根据权利要求23所述的栓系式胶囊显微内镜系统，进一步包括布置在所述胶囊的所述部分上的发光材料。25.根据权利要求23所述的栓系式胶囊显微内镜系统，进一步包括布置在所述胶囊的所述部分上的光反射材料。26.根据权利要求24所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述发光材料包括磷光材料和荧光材料中的至少一种。27.根据权利要求24所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述发光材料被配置为吸收从反射表面反射的所述源光的部分并且随后发射不同于所述源光的波长下的信号光回到所述反射表面并进入所述光波导的所述近端中。28.根据权利要求24所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将来自所述发光材料的发射光引导到光波导的所述近端以用于传输到所述光波导的所述远端时，生成信号。29.根据权利要求28所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述信号被配置为向所述控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。30.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述至少一个线延伸到所述胶囊中并沿着所述胶囊延伸以电耦合到所述电机。31.根据权利要求30所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将所述源光引导到所述至少一个线并且将来自所述至少一个线的反射光引导到所述光波导的所述近端以用于传输到所述光波导的所述远端时生成信号，所述至少一个线对所述源光至少部分地反射并将被反射的源光反射到所述反射表面。32.根据权利要求30所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述至少一个线被涂覆有材料以增强被反射的源光从所述至少一个线到所述反射表面的反向散射。33.根据权利要求30所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述至少一个线被涂覆有磷光涂层、荧光涂层和量子点涂层中的至少一种。34.根据权利要求32所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述至少一个线被涂覆有涂层，所述涂层被配置为吸收从反射表面反射的所述源光的部分并且随后发射不同于所述源光的波长下的信号光回到所述反射表面并进入所述光波导的所述近端中。35.根据权利要求31所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述信号被配置为向所述控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。36.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，进一步包括插入所述胶囊中并被布置成接收从所述反射表面反射的所述源光的部分的次级光波导。37.根据权利要求36所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中当所述反射表面由所述电机可旋转地定位以将源光引导到所述次级光波导的次级近端中以用于传输到所述次级波导的次级远端时，生成信号。38.根据权利要求37所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述信号被配置为向所述控制器提供反馈以实现对所述电机的旋转速度的控制。39.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中所述胶囊由被配置为将从所述反射表面反射的所述源光传输通过所述胶囊的材料制造。40.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，进一步包括耦合到所述电机的驱动轴以用于随其旋转的阻尼配重。41.根据权利要求22所述的栓系式胶囊显微内镜系统，其中周期性控制信号从所述控制器被供应给所述电机以使所述电机能够旋转。42.根据权利要求41所述的栓系式胶囊显...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·J·特尔尼，R·K·莱迪，M·J·哥拉，K·K·储，M·贝蒂，
申请(专利权)人：通用医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国,US