利用靜電致動器的成像探針的制作方法
【專利摘要】本發明提供了利用至少一個帶電電極以通過靜電力對定位在成像探針內的光纖賦予運動的裝置、系統和方法。在一些實施方案中，眼科成像探針可包括：柄部；聯接到所述柄部的插管；至少部分地定位在所述柄部和所述插管內的光纖，所述光纖被構造用于接收來自成像光源的成像光并將所述成像光導引至定位在所述插管內的光學元件；以及被構造用于對所述光纖賦予運動的致動器系統，所述致動器系統包括定位在所述插管內的電極并且被構造用于通過選擇性地對所述電極和/或所述光纖的所述導電層賦予電荷來對所述光纖賦予運動。
【專利說明】
利用靜電致動器的成像探針
技術領域
[0001]本文所公開的實施方案涉及用光學相干斷層掃描(OCT)探針掃描組織的裝置、系統和方法，更具體地講涉及利用用于眼科成像的具有可位移纖維的OCT探針的裝置、系統和方法。
【背景技術】
[0002]光學相干斷層掃描(OCT)系統用于捕集和產生患者組織層的圖像。這些系統通常包括OCT探針，該探針可侵入性地穿透組織以獲得患者體內的組織的可視化。在眼科學中，OCT探針用于獲得眼睛周圍的組織或甚至形成眼睛的一部分(諸如視網膜)的組織的詳細圖像。
[0003]在使用中，通過探針將視覺光束導引至組織。這種光的小部分從組織的亞表面特征結構反射并且通過相同探針聚集。這種光的大部分未被反射，而是以較大角度漫散射。在常規的成像中，該漫散射光造成使圖像模糊的背景噪聲。然而，在OCT中，稱為干涉測量法的技術記錄了所接收的光子的光路長度，并且提供了排除在檢測之前多次散射的大多數光子的數據。這使得圖像更加清晰并且在組織的深度上延伸。
[0004]OCT探針通常包括可侵入性地穿透患者組織的突出插管。探針通過經由設置在插管的端部處的透鏡折射視覺光束來掃描組織。掃描可包括使光纖在插管內來回移動，以導引光束穿過透鏡并以不同角度到達組織。插管的長度和小直徑使得纖維難以在插管內來回移動。另外，探針內少量的可用空間限制了可利用的致動器的類型。另外，OCT探針和相關系統必須能夠以成本有效方式制造，這在一些具體實施中包括能夠將探針制成用完即可丟棄的一次性使用裝置。
【發明內容】
[0005]本文所公開的實施方案涉及利用至少一個帶電電極以通過靜電力對定位在成像探針內的光纖賦予運動的裝置、系統和方法。
[0006]與一些實施方案一致，提供了眼科成像探針。探針可包括柄部；聯接到柄部的插管；至少部分地定位在柄部和插管內的光纖，該光纖被構造用于接收來自成像光源的成像光并將成像光導引至定位在插管的遠側部分內的光學元件；以及被構造用于對光纖賦予運動的致動器系統，該致動器系統包括定位在插管內的電極并且被構造用于通過選擇性地對電極和光纖的導電層中的至少一者賦予電荷來對光纖賦予運動。
[0007]電極可沿著插管的縱向跨度的至少三分之一(1/3)延伸。致動器系統還可包括定位在插管內的第二電極。致動器系統還可包括定位在插管內的第三電極或多個電極。電極和第二電極可圍繞光纖對稱地設置。光纖可包括導電層和/或絕緣層。導電層可設置在光纖和絕緣層之間。絕緣層可包括介電材料。電極的面向內部的表面可包括絕緣層。電極的面向外部的表面可包括絕緣層。致動器系統可被構造用于對光纖賦予運動，以在一維或二維掃描圖案上掃描成像光。包括至少一個電極的致動器系統可具體實施一維掃描圖案。包括二、三、四或更多個電極的致動器系統可具體實施二維掃描圖案。一維掃描圖案可包括線條和弧中的至少一者。二維掃描圖案可包括螺旋、光柵、恒定半徑星形圖案、多半徑星形圖案和多次折疊路徑中的至少一者。光學元件可包括梯度折射率(GRIN)透鏡。光學元件可機械地聯接到光纖的遠側端，以使得光學元件隨著光纖的遠側端移動。致動系統可被構造用于對光纖賦予運動，從而在距柄部的遠側端距離為介于5mm和I Omm之間的介于I mm和5mm之間的目標生物組織處，沿著具有線性跨度的掃描圖案掃描成像光。
[0008]與一些實施方案一致，提供了眼科成像系統。該系統可包括被構造用于產生成像光的成像光源;與成像光源光學連通的光導，該光導被構造用于接收由成像光源產生的成像光；以及與光導光學連通的探針，該探針包括柄部;聯接到柄部的插管;至少部分地定位在柄部和插管內的光纖，該光纖包括導電層，其中該光纖被構造用于接收來自光導的成像光并將成像光導引至定位在插管的遠側部分內的光學元件；以及被構造用于對光纖賦予運動的致動器系統，該致動器系統包括定位在插管內的電極并且被構造用于通過選擇性地對電極和光纖的導電層中的至少一者賦予電荷來對光纖賦予運動。
[0009]該系統還包括與光源連通的控制器，該控制器被構造用于對于光學相干斷層掃描(OCT)成像程序控制成像光源的致動。該控制器可進一步被構造用于處理通過探針獲得的數據并將成像數據輸出至與控制器連通的顯示器。該控制器可進一步被構造用于選擇性地導致電壓被施加于光纖的導電層和電極中的至少一者，使得光纖的導電層和電極中的至少一者獲得電荷。光纖可包括絕緣層，使得導電層設置在絕緣層和光纖之間。絕緣層可包括介電材料。
[0010]與一些實施方案一致，提供了眼科成像的方法。該方法可包括對定位在眼科探針的外殼內的電極施加第一電壓，使得該電極獲得具有第一極性的電荷；以及對定位在眼科探針的外殼內的光纖的導電層施加第二電壓，使得該導電層獲得具有第二極性的電荷，光纖還包括被構造用于阻止電極和光纖的導電層之間的電連通的絕緣層;其中由獲得具有第一極性的電荷的電極和獲得具有第二極性的電荷的光纖的導電層產生的靜電力導致光纖在定位在外殼的遠側部分內的整個光學元件上掃描穿過光纖的成像光。
[0011]通過以下詳細描述，本公開的另外方面、特征和優點將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0012]圖1為接受治療的眼睛和根據本公開的一個方面的示例性OCT成像系統的圖解示意圖。
[0013]圖2為根據本公開的一個方面的成像探針的橫截面側視圖的程式化圖示。
[0014]圖3為根據本公開的一個方面的圖2的成像探針的遠側部分的剖視圖的程式化圖示，示出了位于第一位置的成像探針的光纖。
[0015]圖4為根據本公開的一個方面的圖2的成像探針的遠側部分的剖視圖的程式化圖示，與圖3的圖示類似，但示出了位于第二位置的光纖。
[0016]圖5為根據本公開的一個方面的圖2的成像探針的插管的橫截面側視圖的程式化圖示。
[0017]圖6為根據本公開的另一個方面的圖2的成像探針的插管的橫截面側視圖的程式化圖示。
[0018]圖7為根據本公開的一個方面的沿著圖5的剖面線8-8的成像探針的橫截面后視圖的程式化圖示。
[0019]圖8為根據本公開的一個方面的成像探針的橫截面后視圖的程式化圖示，與圖7的圖示類似，但示出了多個電極。
[0020]圖9為根據本公開的另一個方面的成像探針的橫截面后視圖的程式化圖示，與圖7的圖示類似，但示出了多個電極。
[0021]圖10為根據本公開的一個方面的圖7的光纖的橫截面后視圖的程式化圖示。
[0022]在附圖中，具有相同標號的元件具有相同或類似功能。
【具體實施方式】
[0023]在以下描述中，陳述了描述某些實施方案的具體細節。然而對于本領域的技術人員將顯而易見的是，本發明所公開的實施方案可在不存在這些具體細節的一些或全部的情況下實踐。給出的具體實施方案意在示例，而非限制。本領域的技術人員可認識到，雖然本文沒有具體描述，但其他材料在本公開的范圍和實質內。可充分設想到所述裝置、系統和方法的任何改變和其他修改形式，以及本公開原理的任何其他應用，并且它們以本公開所涉及領域的技術人員通常將想到的方式包括在本公開中。具體地講，充分設想到相對于一個實施方案所述的特征結構、組件和/或步驟可與相對于本公開的其他實施方案所述的特征結構、組件和/或步驟組合。然而，為了簡潔起見，這些組合的許多替代形式將不會單獨進行描述。
[0024]本公開整體涉及OCT探針、OCT系統以及掃描組織以獲得OCT圖像的方法。探針可包括被構造用于侵入性地穿透患者組織(諸如眼睛的眼球)的插管。插管可容納透鏡和光纖。纖維導引光穿過透鏡并捕集通過透鏡傳回的反射光。為獲得組織的面或線的掃描，而不僅僅是點，纖維可在插管內相對于透鏡移動，以使自透鏡出現的光在整個所需圖案上掃描。因為穿透患者組織的插管有利地橫截面較小，所以在插管內移動纖維比較困難。探針內的少量可用空間限制了可用于對纖維賦予運動的致動器類型。在一些情況下，希望將探針或其至少一部分制造為一次性組件，這需要具有成本有效制造技術的產品設計。
[0025]本文所述的示例性方面利用使用定位在探針內的致動器系統使纖維的全部或一些部分在探針內移動的技術，該技術克服了前述方法的問題或限制中的一者或多者。在本文所述的一些方面，致動器系統可包括帶電電極。可通過在光纖與帶電電極之間形成靜電力或庫侖力來實現光纖的致動。根據光纖和電極中的一者或兩者的相應電荷，光纖可被吸弓丨到(例如，拉向)電極或從電極排斥開(例如，推開)O在一些方面，致動器系統可被構造用于對光纖的遠側節段賦予放大的運動。例如，光纖可定位在探針內，以使得光纖的遠側端延伸越過電極的遠側端，使得賦予光纖的遠側節段的運動相對于鄰近電極和/或與電極縱向共延的光纖的一部分的運動放大。
[0026]在一些方面，光纖(例如，遠側部分)的至少一部分包括導電涂層。可對光纖的導電涂層施加電壓，使得導電導體帶正電或負電。光纖可包括絕緣層。絕緣層可包括介電材料。
[0027]在一些方面，帶電電極可定位在光學探針的插管的內部中。在一些方面，可提供多個不同的電極。多個電極可在插管的內部圍繞光纖呈環形定位。例如，致動器系統可具有沿著插管縱向延伸并且彼此相隔180°的第一電極和第二電極。在一些方面，第一電極和光纖的導電涂層可帶相反極性的電荷以形成吸引性靜電力。光纖可被吸引性靜電力拉向第一電極。另外，在一些方面，第二電極可帶有與光纖的導電涂層相同極性的電荷以形成排斥性靜電力。光纖可被排斥性靜電力推動遠離第二電極(并朝向第一電極)。光纖和兩個電極可電連接到對三個電路(例如，光纖和兩個電極)提供電壓和電荷的控制器。
[0028]在一些方面，電極可通過電極與插管和/或光纖之間的絕緣和/或介電層或涂層與插管和/或光纖電隔離。在一些方面，電極可被絕緣層電隔離。絕緣層可包括介電材料。
[0029]在一些方面，為了使光纖擺動，在頻率周期的二分之一期間，控制器可對纖維提供正電壓并使其帶有正電荷。可對插管中的一個電極施加負電壓，該負電壓使其帶有負電荷。其他電極可被施加正電壓，該正電壓使其帶有正電荷。帶相反電荷的光纖和電極中的一個由于相反極性的電場而彼此吸引。帶相同電荷的光纖和電極由于相同極性的電場而彼此排斥。周期的第二半可為第一半的重復，其中光纖的極性轉變或者電極的極性轉變。在一些實施方案中，纖維的極性可在整個周期中保持不變，而電極的極性在每半個周期內交替。
[0030]在一些方面，提供了用于OCT探針的物理緊湊型低成本致動器系統。在一些方面，在掃描過程中，致動器系統能夠使光纖的遠側末端在兩個維度上移動。
[0031]圖1為示出本公開的多個方面的布置方式的圖解示意圖。具體地講，示出了接受治療的眼睛100。眼睛100包括鞏膜102、角膜104、前房106和后房108。在后房108中示出了囊袋110。眼睛100還包括視網膜112。
[0032]示例性成像系統120也在圖1中示出。如下文更詳細地討論，成像系統120被構造用于對眼睛100的部分(諸如視網膜112)成像。成像系統120可包括光源122、光學相干斷層掃描(OCT)系統124、控制器126、用戶界面128和探針130。光源122被構造用于提供成像光，該成像光將被探針130導引至目標生物組織上。光源122可由提供相對較長波長光(諸如介于700nm和1400nm之間、介于700nm和900nm之間、介于900nm和1200nm之間、介于100nm和11OOnm之間、介于1250nm和1450nm之間、或介于1400nm和1600nm之間)的超福射發光二極管、超短脈沖激光器或超連續譜激光器組成。利用從目標生物組織反射并被探針130捕集的成像光產生目標生物組織的圖像。
[0033]OCT系統124被構造用于將從光源122接收到的成像光分流成被探針130導引至目標生物組織上的成像光束和可被導引至參考反射鏡上的參考光束。OCT系統124可為光譜域或時間域系統。OCT系統124被進一步構造用于接收從目標生物組織反射并被探針130捕集的成像光。利用反射成像光和參考光束之間的干涉圖案產生目標生物組織的圖像。因此，OCT系統124可包括被構造用于檢測干涉圖案的檢測器。檢測器可包括電荷耦合檢測器(CCD)、像素或基于檢測到的光產生電信號的任何其他類型傳感器的陣列。另外，檢測器可包括二維傳感器陣列和檢測器相機。
[0034]控制器126可包括處理器和存儲器，其可以包括一個或多個可執行程序，用于控制光源122、用戶界面128和/或探針130的多個方面，以及用于執行和進行功能和方法以執行OCT成像程序。例如，控制器126被構造用于控制探針130的致動系統，在一些具體實施中所述探針被構造用于在整個目標生物組織上掃描成像光束。
[0035]光源122、0CT系統124、控制器126和用戶界面128中的一者或多者可具體實施在可通信地聯接到彼此的單獨外殼中或者共同的控制臺或外殼內。例如，在一些具體實施中，光源122、0CT系統124和控制器定位在可通信地聯接到用戶界面128的控制臺內。用戶界面128可承載在控制臺上或形成控制臺的一部分。另外，用戶界面128或其至少部分可與控制臺分離。用戶界面128可包括顯示器，該顯示器被構造用于在OCT成像程序中為用戶或患者提供圖像并且顯示被探針130掃描的組織。用戶界面128還可包括輸入設備或系統，以非限制性實例形式包括鍵盤、鼠標、操縱桿、觸摸屏、刻度盤和按鈕以及其他輸入設備。
[0036]探針130與OCT系統124光學連通。就此而言，探針130被構造用于將穿過OCT系統124的來自光源122的光提供至目標生物組織上，以便對組織成像。另外，探針可與控制器126電連通。就此而言，控制器126可經由發送至探針130的電信號控制探針130的致動系統，從而導致致動系統在整個目標生物組織上掃描成像光束。電纜132可將探針130連接到OCT系統124和/或控制器126。就此而言，電纜132可包括光纖、電導體、絕緣體、屏蔽罩和/或被構造用于促進探針130與OCT系統124和/或控制器126之間的光學連通和/或電連通的其他特征結構。另外，應當理解，電纜132可包括多個單獨的電纜。例如，在一些情況下，光學電纜將探針130連接到OCT系統124并且單獨的電纜將探針130連接到控制器126。
[0037]控制器126可與一個或多個電極(例如，圖3的電極194和196，圖8的電極232和242，圖9的電極262、272和282，圖10的電極302、312、322和332等)和/或光纖138的導電層電連通。控制器126可將電壓施加于和/或導致正電壓或負電壓被施加于(例如，來自成像系統120的電壓源，諸如電池等)一個或多個電極和/或光纖138的導電層。就此而言，成像系統120可包括一個或多個電壓源(例如，每個電極的一個電壓源和/或光纖138的導電層)。
[0038]成像系統120可包括連接器，該連接器被構造用于促進探針130和/或電纜132與OCT系統124和/或控制器126的可移動聯接。連接器被構造用于促進探針130和/或電纜132與OCT系統124和/或控制器126的機械、光學和/或電聯接。例如，沿著探針130的長度延伸的光纖138通過連接器與OCT系統124的聯接光學耦合到OCT系統124。光纖138可為單纖維或纖維束。在一些實施方案中，連接器被構造用于與OCT系統124和/或控制器126螺紋接合。然而，應當理解，可利用任何類型的選擇性接合特征部或連接器，包括但不限于壓力配合、魯爾鎖、螺紋以及它們的組合，以及其他連接類型。在一些方面，連接器的定位鄰近OCT系統124和/或控制器126。在OCT系統124和/或控制器126處的連接器的選擇性接合允許整個探針130為被構造用于單次程序的一次性組件。
[0039]探針130的尺寸和形狀被設定成被外科醫生處理并突出到患者體內。探針130包括具有近側部分142和遠側部分144的外殼140。外殼140的近側部分142的尺寸和形狀可被設定成被用戶手持式抓握。例如，外殼140的近側部分142可限定柄部146。柄部146的尺寸和形狀可被設定成被用戶單手抓握。另外，柄部146可包括紋理化表面148(例如，粗糙的、有凸邊的、突出/凹陷、漸縮、其他表面特征和/或它們的組合)以增強用戶對柄部146的抓握。在使用中，用戶通過調整柄部146控制外殼140的遠側部分144的位置，使得成像光束被導引朝向目標生物組織。
[0040]探針130的遠側部分144的尺寸和形狀可被設定成插入待治療的眼睛100中。在圖1的圖示實施方案中，探針130的遠側部分144包括插管150。插管150的尺寸和形狀可被設定成通過眼睛100的鞏膜102插入，以促進視網膜112的成像。插管150可與柄部146作為外殼140的一部分一體化形成。或者，插管150和柄部146可為牢固地固定到彼此以形成外殼140的單獨組件。光學元件152(諸如透鏡)可固定在插管150的遠側端內。光學元件152被構造用于使成像光聚焦于目標生物組織(諸如視網膜112)上。光學元件152可為例如梯度折射率(GRIN)透鏡、任何其他合適的透鏡、任何合適的光學組件或它們的組合。根據實施方案，梯度折射率可為球形、軸向或徑向的。光學元件152還可以是球面透鏡。可以使用其他透鏡形狀。
[0041]如下文將更詳細地討論，光纖138通過設置在探針130內的致動器系統相對于光學元件152移動，以導致成像光束一如通過光學元件152聚焦一在目標生物組織的整個一部分上掃描。下文所述的圖2和5-10示出了根據本公開的致動器系統的各種示例性實施方案。就此而言，應當理解，本公開的致動器系統可定位在柄部146內、插管150內和/或它們的組合，以使光纖138在整個所需的掃描圖案上移動。
[0042]成像光束的焦點距探針130的遠側端的距離可通過光學元件152、光纖138的遠側末端與光學元件152的近側面之間的間隙距離、光纖138的數值孔徑和/或成像光束的光波長確定。例如，在一些情況下，選擇光學元件152的光焦度和/或間隙距離，從而在使用中具有對應于探針130的遠側端與目標生物組織的可能距離的焦點深度。在用于視網膜成像的探針130的一些具體實施中，成像光束的焦點可越過探針130的遠側端介于Imm和20mm之間、介于5mm和1mm之間、介于7mm和8mm之間、或大約7.5mm。
[0043]以下論述整體涉及圖2和5。圖2為根據本公開的一個方面的成像探針190的橫截面側視圖的程式化圖示。圖5為根據本公開的一個方面的圖2的成像探針的插管的橫截面側視圖的程式化圖示。
[0044]如圖所示，光纖138沿著探針190的長度延伸穿過柄部146和插管150。光纖138可為懸臂式的。也就是說，光纖138的近側部分可固定在探針190的近側部分上，光纖138的遠側部分218可相對于柄部146和/或插管150移動。在圖示的實施方案中，致動器系統192的至少一部分定位在插管150內。致動器系統192被構造用于對光纖138賦予運動，使得光纖138的遠側端180相對于插管150和牢固地固定到插管的光學元件152移動。更具體地講，光纖138的遠側端180可相對于光學元件152移動，以相對于目標生物組織在整個所需的圖案上掃描成像光束。
[0045]光學元件152被構造用于使從光纖138接收到的成像光束聚焦于目標生物組織上。就此而言，光學元件152包括近側面182和遠側面184。成像光束通過近側面182進入光學元件152并通過遠側面184離開光學元件152。如圖所示，光學元件152的近側面182可相對于插管150的縱向軸線以斜角延伸。通過使近側面182以斜角取向，可以減小由進入光學元件152的成像光束造成的反射的量。在其他實施方案中，近側面182垂直于插管150的縱向軸線延伸。
[0046]光纖138的遠側端180可與光學元件152的近側面182間隔開。就此而言，可以選擇光纖138的遠側端180與光學元件152的近側面182之間的間距，以實現所需的光學性能(例如，焦距、焦點尺寸等)。還可以選擇光纖138的遠側端180與光學元件152的近側面182之間的間距，以允許光纖138在插管150內進行所需范圍的運動，而不會物理接觸光學元件152。光學元件152可機械地聯接到光纖138的遠側端180，以使得光學元件152隨著光纖138的遠側端180移動。
[0047]致動器系統192被構造用于對光纖138賦予運動，使得光纖138的遠側端180可相對于光學元件152移動，以相對于目標生物組織在整個所需的圖案上掃描成像光束。致動器系統192可包括至少一個電極(例如，一個、兩個、三個、四個或更多個電極)ο更具體地講，致動器系統192被構造用于通過對電極施加電壓并對電極充電來在光纖138與電極之間產生靜電力。通過對電極選擇性地充電，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0048]在一些實施方案中，探針190內的光纖138的全部或一部分(例如，遠側端180)在光學元件152的整個近側面182上移動例如ΙΟμπι和500μπι之間、50μπι和500μπι之間、ΙΟΟμπι和400μm之間、或ΙΟΟμπι和300μπι之間。將所得的光學掃描投影到在距插管150的遠側端(例如，成像光束的焦點，如上所述)介于例如Imm和20mm之間的距離處的目標生物組織。在目標生物組織處的成像光束的線性跨度可為介于Imm和1mm之間、介于Imm和8mm之間、或介于Imm和5mm之間。例如，纖維在光學元件152的整個近側面182上移動的距離相比于目標生物組織處的成像光束的線性跨度存在介于大約50倍和大約1000倍之間的倍增。
[0049]致動器系統192的一個或多個電極可由導電材料(諸如一種或多種金屬)制成或者可包括導電材料(諸如一種或多種金屬)。電極可由不導電但被導電層覆蓋的材料制成。可使用諸如以下的化學工藝將導電層聯接到不導電的材料:電鍍、無電鍍、噴涂、熱浸鍍、化學氣相沉積、離子氣相沉積等;合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等);機械連接;和/或它們的組合。電極的形狀可以是平面的、彎曲的或它們的某種組合。
[0050]光纖138的至少一部分的外部可包括導電層(例如，探針190的內部或光纖138的遠側部分218中的全部光纖138)。應當理解，當光纖被描述為包括導電層時，導電層可以是不同于光纖自身的組件，諸如施加到和/或以其他方式聯接到光纖的涂層、套管等。可使用諸如以下的化學工藝將導電層聯接到光纖138:電鍍、無電鍍、噴涂、熱浸鍍、化學氣相沉積、離子氣相沉積等;合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)；機械連接;和/或它們的組合。導電涂層可包括金、鋁等。
[0051]致動器系統192的一個或多個電極和/或光纖138通過一個或多個導體與控制器(例如，圖1的控制器126)電連通。控制器可被構造用于將電壓施加于和/或導致電壓被施加于電極和/或光纖138的導電涂層。電壓可具有極性(例如，正電壓或負電壓)。當施加電壓時，電極和/或光纖138的導電涂層可獲得具有極性的電荷(例如，正電荷或負電荷)。例如，當對電極施加正電壓時，電極獲得正電荷。例如，當對電極施加負電壓時，電極獲得負電荷。施加于電極和/或光纖138的電壓大小可以相同或不同(例如，施加于一個的電壓可大于或小于施加于另一個的電壓)。當對電極和/或光纖138施加電壓時，它們各自帶有靜電并且具有與其相關的電場。電極和/或光纖138不是完整電路的一部分。就此而言，電極和/或光纖138可視為類似電容器，因為它們各自保持電荷直至其放電(例如，通過與構成完整電路的金屬或金屬化對象接觸，通過控制器中的電路等)。
[0052]靜電力或庫侖力可在帶電組件之間產生。吸引性靜電力在帶相反電荷的組件(例如，帶負電荷的電極和帶正電荷的光纖)之間產生。排斥性靜電力在帶相同電荷的組件(例如，帶正電荷的電極和帶正電荷的光纖)之間產生。因為行程距離或光纖138的遠側端180在頻率周期中行進的距離(例如，插管內徑減去纖維直徑)相對較小，所以由庫侖定律可得:與致動器系統192的一個或多個電極和/或光纖138相關的電場相對較強，靜電力也是如此。
[0053]可通過選擇性地使電極和/或光纖138帶有不同極性的電荷來導致光纖138的遠側端180移動，使得探針190的這些元件中的一者或多者之間產生吸引性和/或排斥性靜電力。也就是說，可對電極和/或光纖138中的一者或多者施加電壓和/或通過電極和/或光纖138中的一者或多者獲得電荷。基于所得的靜電力，光纖138可在方向210或208上被(排斥性靜電力)推動、被(吸引性靜電力)牽引或兩者。這導致光纖138的遠側端180在箭頭204或206指示的方向上移動。
[0054]在一些實施方案中，致動器系統192包括一個電極。例如，電極可定位在光纖上方。在掃描過程中通過對電極和/或光纖選擇性充電和放電，光纖可擺動。在頻率周期的第一半期間，電極和光纖可被充電，使得產生吸引性靜電力并且光纖朝向電極移動。在頻率周期的第二半期間，電極和/或光纖可被放電，使得光纖由于例如光纖的重量、頻率周期的第一半期間的光纖中產生的彈性恢復力和/或一個或多個恢復元件在與電極相反的方向上移動。在頻率周期的第二半期間的移動方向可與第一半期間的移動方向相反。這樣，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0055]在一些實施方案中，致動器系統192包括一個電極。在頻率周期的第一半期間，可對光纖138和電極充電，使得產生吸引性或排斥性靜電力。靜電力可導致光纖138移動，并且具體地講，導致遠側端180相對于光學元件152移動。在頻率周期的第二半期間，可對光纖138和電極充電，使得產生相反的靜電力(與頻率周期的第一半相比)。靜電力可導致光纖138移動，并且具體地講，導致遠側端180相對于光學元件152移動。在頻率周期的第二半期間的移動方向可與第一半期間的移動方向相反。這樣，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0056]在一些實施方案中，光纖138在掃描過程中不被充電。相反，致動器系統192的至少一個電極被充電。因此，在一些實施方案中，光纖138不包括導電層。光纖138可在掃描過程中在不被充電的情況下擺動。例如，光纖138可為玻璃纖維。玻璃可能獲得正電荷，如摩擦電序中所指出的那樣。例如，在頻率周期的第一半期間，可選擇性地將負電壓施加于電極，使得電極獲得負電荷。因為光纖138中的電荷誘導的電荷分離，光纖138獲得正電荷，這在光纖138和電極之間產生吸引性靜電力。例如，在頻率周期的第二半期間，可選擇性地將正電壓施加于電極，以在光纖138和至少一個電極之間產生排斥性靜電力。在頻率周期的第二半期間的移動方向可與第一半期間的移動方向相反。這樣，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0057]在一些實施方案中，致動器系統192包括兩個電極，但只有一個電極在掃描過程中的給定時間被充電。光纖138和電極中的一個在頻率周期的第一半和/或第二半期間被充電。在頻率周期的第一半期間，光纖138和一個電極可被充電，使得產生吸引性或排斥性靜電力。靜電力可導致光纖138移動，并且具體地講，導致遠側端180相對于光學元件152移動。在頻率周期的第二半期間，光纖138和電極中的另一個可被充電，使得產生吸引性或排斥性靜電力。靜電力可導致光纖138移動，并且具體地講，導致遠側端180相對于光學元件152移動。在頻率周期的第二半期間的移動方向可與第一半期間的移動方向相反。這樣，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0058]在一些實施方案中，致動器系統192包括兩個電極，并且兩個電極在掃描過程中的給定時間被充電。光纖138和兩個電極在頻率周期的第一半和/或第二半期間被充電。在頻率周期的第一半期間，光纖138和一個電極可獲得第一極性電荷，而另一個電極獲得第二極性電荷。因此，光纖138和帶相反電荷的電極之間產生吸引性靜電力;光纖138和帶相似電荷的電極之間產生排斥性靜電力。靜電力導致光纖138移動。在頻率周期的第二半期間，電極的極性可轉變而光纖138的極性保持不變和/或光纖138的極性可轉變而電極的極性保持不變。因此，產生了相比于頻率周期的第一半方向相反的靜電力。靜電力導致光纖138移動。頻率周期的第二半期間的移動方向可與第一半期間的移動方向相反。這樣，光纖138可在掃描過程中相對于光學元件152擺動。
[0059]在圖2和5的圖示實施方案中，提供了兩個電極194和196。也就是說，致動器系統192可包括第一電極和第二電極。電極194和196的形狀可符合插管150的形狀。也就是說，電極194和/或196可圍繞插管150的內部周長的至少一部分以彎曲方式延伸。電極194和196可圍繞光纖138對稱地設置。例如，電極194和196可設置為相隔180°。致動器系統192的相鄰電極分隔的角度可介于0°和360°、30°和330°、45°和315°、60°和300°、90°和270°、120。和240°、135°和225°、150°和210°以及175°和195°之間。在一些實施方案中，相鄰電極分隔90°、120°或180°ο
[0060]電極194和196可沿著插管150縱向延伸。插管150可具有縱向跨度或長度214。電極194和/或196可具有縱向跨度或長度216。電極194和196可沿著插管長度的至少四分之一(1/4)、三分之一(1/3)、二分之一(1/2)、四分之三(3/4)或更多延伸。也就是說，電極194和/或196的長度216與插管150的長度214之比可為至少四分之一(1/4)、三分之一(1/3)、二分之一(1/2)、四分之三(3/4)或更大。在其他實施方案中，長度216與長度214之比大于或小于這些量。當電極194和196沿著插管150延伸更長距離時，電極194和196與光纖138之間的面積更大，從而產生更大并且更均勻分布的靜電力。在一些實施方案中，電極194和196可縱向延伸相同距離。在其他實施方案中，電極194和196中的一者可比另一者更長。在各種實施方案中，電極194和196可完全或部分地被提供在柄部146、插管150和/或它們的組合中。可使用合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)、機械連接和/或它們的組合將電極194和196牢固地固定到探針190(例如，柄部146、插管150等)。
[0061]光纖138可固定在柄部146內，使得光纖138的遠側端180朝遠側延伸越過電極194和196的遠側端。這樣，光纖138的遠側端180為從電極194和196懸臂式的。因此，光纖138的遠側端180的運動曲線相對于鄰近縱向跨度或長度和/或與電極194和196縱向共延的光纖138的部分的運動曲線放大。換句話講，光纖138的遠側端180的移動大于光纖138的鄰近/共延部分(其在光纖138和/或電極194和196被充電時移動)的對應移動。例如，當光纖138的鄰近/共延部分如箭頭210所示朝向電極194移動時(當吸引到電極194和/或被電極196排斥時)，光纖138的遠側端180將如箭頭204所示在相同方向上移動更大距離。相似地，光纖138的鄰近/共延部分如箭頭208所示朝向電極196移動(當吸引到電極196和/或被電極194排斥時)，光纖的遠側端180將如箭頭206所示在相同方向上移動更大距離。光纖138的遠側端180的移動與光纖138的鄰近/共延部分的移動之比可介于1.01:1.0和10.0:1.0之間、介于1.1:1.0和5.0:1.0之間、或介于1.5:1.0和2.0:1.0之間。
[0062]電極194、電極196和/或光纖138可分別通過導體198、200和202與控制器(例如，圖1的控制器126)電連通。在致動器系統192的頻率周期中，選擇性地使一個或多個電極和/或光纖138獲得電荷可在一個或多個電極與光纖138之間產生靜電力。
[0063]致動器系統192被構造用于使光纖138(例如，遠側部分218、遠側端180等)從中間位置移動至一個或多個激活位置。光纖138的遠側部分218可限定從電極194和/或196開始處的探針190的點縱向延伸至光纖138的遠側端180的光纖138的區段。在各種實施方案中，電極194和/或196的長度216大于、小于或等于光纖138的遠側部分218的長度。在一些實施方案中，遠側部分218的長度220大于電極的長度216，使得遠側端180定位在插管150中比電極194和/或196的遠側端更遠側。
[0064]被致動的遠側部分218可被描述為光纖138的自由長度。可根據是否存在足夠的待致動長度、靜電力的強度、光學元件152的直徑等對自由長度(例如，遠側部分218的長度220)進行不同的選擇。例如，將遠側部分218選擇為足夠長，使得靜電力可克服光纖138的分子力，該分子力保持光纖138的結構完整性和線性/平面設置。也就是說，靜電力可在足夠長度的光纖138上發揮作用和/或導致足夠的彎矩使光纖138在方向208和/或210上彎曲。在一些實施方案中，被致動的遠側部分218的長度220可包括距光纖138的遠側端180介于Imm和15mm之間、介于3mm和12mm之間以及介于5mm和1mm之間等。
[0065]在中間位置，光纖138可定位在插管140的內腔中的任何位置。例如，探針190內的光纖138的全部或一些部分可與插管150的縱向軸線共軸(如例如圖2所示)，鄰近插管150的一個壁和/或與插管150的一個壁接觸(如例如圖3和4所示)，鄰近電極和/或與電極接觸等。在一個或多個激活位置，光纖138可由于與電極之間的靜電力更接近電極或更遠離電極。例如，當電極194與光纖138之間存在吸引性靜電力時，光纖138的遠側部分218可在方向210上移動。光纖138的遠側端180可對應地在方向204上移動。(在一些實施方案中，遠側端180可在方向206上移動，如下文所述。)
[0066]應當理解，光纖138的移動包括光纖138的遠側部分218的一部分相對于探針190、柄部146、插管150和/或光學兀件152的位移。例如，如圖6所不，光纖138與電極194之間的吸引性靜電力可導致遠側部分218的一部分朝向電極194彎曲。因為遠側部分218的一部分朝向電極194彎曲，遠側部分218相對于插管150和/或光學元件152位移，使得遠側部分218在方向210上朝向電極194移動，并且遠側端180在方向204上移動。在各種實施方案中，遠側部分218朝向電極194和/或196彎曲的部分可為遠側部分218的長度220的0%和50%之間、10%和40%之間以及20%和30%之間。在各種實施方案中，遠側部分218移動的部分可為遠側部分218的長度220的50%和100%、60%和90%以及70%和80%。遠側部分218彎曲的部分可更接近于遠側部分218移動的部分。
[0067]其間光纖138相對于光學元件152擺動的掃描過程可包括多個頻率周期。例如，在頻率周期的第一半期間，可對光纖138施加例如正電壓，使得光纖138獲得正電荷(如圖6所示)。可對電極194施加負電壓，使得電極194獲得負電荷。電極194與光纖138之間的吸引性靜電力可導致光纖138在方向210上(例如朝向電極194)移動。對應地，在一些實施方案中，遠側端180可在方向204上(例如，如圖3所示)移動。
[0068]在其中多個電極同時被充電的實施方案中，在頻率周期的第一半期間，可對電極196施加正電壓，使得電極196獲得正電荷(如圖6所示)。電極196和光纖138(可以帶正電荷)之間的排斥性靜電力可導致光纖138在方向210上(例如，朝向電極194)移動。對應地，在一些實施方案中，遠側端180可在方向204上(如圖3所示)移動。
[0069]例如，在頻率周期的第二半期間，可對電極196施加負電壓，使得電極196獲得負電荷。電極196和光纖138(可以帶正電荷)之間的吸引性靜電力可導致光纖138在方向208上(例如，朝向電極196)移動。對應地，在一些實施方案中，遠側端180可在方向206上(如圖4所示)移動。
[0070]在其中多個電極同時被充電的實施方案中，在頻率周期的第二半期間，可對電極194施加正電壓，使得電極194獲得正電荷。電極194和光纖138(可以帶正電荷)之間的排斥性靜電力可導致光纖138在方向208上(例如，朝向電極196)移動。對應地，在一些實施方案中，遠側端180可在方向206上(如圖4所示)移動。
[0071]上文論述描述了通過保持光纖138的電荷和轉變電極194和196的電荷來使光纖138擺動。在其他實施方案中，可以保持電極194和196的電荷并且可以轉變光纖138的電荷。在一些實施方案中，在掃描過程中電極194和196的電荷總是相反。
[0072]本文論述中施加于光纖138、電極194和/或電極196的電壓和/或光纖138、電極194和/或電極196獲得的電荷僅為示例性的。應當理解，可對光纖138、電極194和/或電極196選擇性地施加負電壓并且光纖138、電極194和/或電極196可獲得負電荷。相似地，可對光纖138、電極194和/或電極196選擇性地施加正電壓并且光纖138、電極194和/或電極196可獲得正電荷。光纖138、電極194和/或電極196獲得的正電荷和負電荷(以及隨后產生的吸引性和/或排斥性靜電力)的各種組合可由例如成像系統120的控制器126(圖1)進行控制。
[0073]在一些實施方案中，光纖138的遠側部分218在擺動過程中保持線性輪廓。例如，當光纖138的遠側部分218在方向210上移動時，遠側端180可在相同方向(例如方向204)上移動。在其他實施方案中，如本文所述，光纖138的遠側部分218在擺動過程中至少部分為弓形。例如，當光纖138的遠側部分218在方向210上移動時，遠側端180可在相反方向(例如方向206)上移動。這種移動可在例如當光纖138的遠側部分218由于電極194與帶有不同極性電荷的光纖138之間的吸引性靜電力在方向210上彎曲或撓曲時發生。遠側端180可響應于遠側部分218的彎曲或撓曲，在方向206上移動，使得光纖138至少部分地為弓形。當電極194與光纖138之間產生排斥性靜電力時和/或電極196與光纖138之間產生吸引性靜電力時，光纖138可朝向其中間位置返回。光纖138的遠側部分218可在方向208上移動，并且光纖138的遠側端180可在方向204上移動。由于電極194與光纖138之間產生排斥性靜電力和/或電極196與光纖138產生吸引性靜電力，光纖138可移動越過其中間位置。當這種情況發生時，遠側部分218可在方向208上彎曲或撓曲，并且遠側端180可在方向204上移動，使得光纖138至少部分地為弓形。在一些實施方案中，在掃描過程中，當光纖138擺動時，光纖138的遠側部分218在互為鏡像的至少部分弓形之間周期性地轉變。
[0074]當電極194、電極196和/或光纖138中的一者或多者選擇性地獲得導致吸引性和/或排斥性靜電力的電荷時，光纖138可如圖3和4所示擺動，并且可在整個目標生物組織(諸如視網膜)上掃描成像光束。在一些具體實施中，致動器系統178被構造用于使光纖138的遠側端180在介于約IHz和10Hz之間、介于約IHz和50Hz之間、介于約IHz和約30Hz之間、介于約5Hz和20Hz之間、介于約1Hz和15Hz之間、介于約IHz和15Hz之間等的頻率范圍內擺動，但可以設想到其他更大和更小的頻率范圍。在一些實施方案中，電極194、電極196和/或光纖138可對于頻率周期的二分之一沒有電荷并且對于頻率周期的二分之一帶有電荷。在其他實施方案中，電極194、電極196和/或光纖138可對于頻率周期的二分之一帶有一種極性的電荷并且對于頻率周期的二分之一帶有相反極性的電荷。其間電極194、電極196和/或光纖138不帶電荷、帶有一種極性的電荷和/或帶有不同極性的電荷的持續時間可大于或小于頻率周期的二分之一。
[0075]圖3和4所示的光纖138的遠側端180的位置也可以是致動器系統192的中間位置。就此而言，光纖138的遠側端180可在圖3或圖4的位置處開始，然后在電極194、電極196和/或光纖138被充電并且靜電力促使光纖138在方向208或210上移動后，分別移動至圖4或圖3的位置。當電極194、電極196和/或光纖138帶有相反電荷時，光纖138朝向相反方向210或208移動。
[0076]在一些實施方案中，致動器系統192可包括一個或多個恢復元件(例如，卷簧、片簧等)，用于在靜電力導致光纖138在方向208和/或210上移動之后，促進光纖138朝向起始位置、中間位置返回。恢復元件可以是機械的和/或電磁的。
[0077]光纖138的至少一部分可具有相比于同一光纖的其他部分和/或常規光纖減小的直徑。例如，光纖138的遠側部分218可具有減小的直徑。遠側部分218可包括光纖138的被靜電致動的跨度。減小的直徑可介于同一光纖的其他部分和/或常規光纖的直徑的1%和99%之間、5%和95%之間、10%和90%之間、20%和80%之間、30%和70%之間、40%和60%之間等O例如，減小的直徑可在2μηι至125μ??、5μηι至120μηι等范圍內。較小的直徑導致較小的橫截面積。具有更小橫截面積的光纖可能需要更小的彎矩以導致光纖彎曲(例如，當光纖138的遠側部分被靜電力作用時)。在一些實施方案中，光纖138的至少一部分可漸縮(例如，通過擠出工藝、蝕刻等)。例如，光纖138具有減小的直徑的部分可以是漸縮的。在纖維漸縮的過程中，光纖的幾何形狀可成比例地縮放。例如，將具有5μπι直徑芯的125μπι直徑纖維漸縮二分之一，結果為具有2.5μπι直徑芯的62.5μπι直徑纖維。在一些實施方案中，通過蝕刻遠側部分218減小光纖138的直徑，使得總直徑減小但芯直徑保持不變。例如，可對具有5μπι直徑芯的125μπι直徑纖維進行蝕刻，以使得總直徑減小至62.5μπι但芯直徑保持為5μπι。
[0078]探針190可包括鄰近光纖138定位的剛性構件212。剛性構件212可由比光纖138的剛性更大的材料形成，使得光纖138僅在剛性構件212的遠側端遠側的部分經歷彎矩(例如，由于其自身重量)。剛性構件212可被構造用于對光纖138內部中的光纖138的更大部分(與探針190中沒有提供剛性構件212時相比)增加剛度，使得光纖138保持在與插管150的縱向軸線共軸的中間位置。
[0079]當探針190中包括剛性構件212時，其可沿著探針190和光纖138的至少一部分縱向延伸。剛性構件212可被完全設置在插管150或外殼146中，或者剛性構件212的部分可被部分地設置在插管150和外殼146兩者中。在一些實施方案中，剛性構件212可被描述為圍繞光纖138呈環形設置的剛性管。例如，剛性構件212可圍繞光纖138的全部周長延伸。在其他實施方案中，剛性構件212可被描述為鄰近光纖138的一部分設置的剛性板。此類剛性構件可以是線性的、彎曲的或它們的某種組合。可使用合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)、機械連接和/或它們的組合將剛性構件212固定到光纖138。相似地，可使用合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)、機械連接和/或它們的組合將剛性構件212固定到柄部146。
[0080]當在柄部146中提供剛性構件212時，剛性構件212可在偏置方向上彎曲，以提供光纖138的順應性恢復力(例如，當光纖138與插管150的縱向軸線共軸時朝向中間位置)。例如，剛性構件212可在箭頭208所示的方向上彎曲，使得光纖138朝向中間位置偏置(例如，在與方向210相反的方向上，即光纖138被光纖138與電極194之間的吸引性靜電力促使移動的方向)。除被構造用于使光纖138返回到中間位置的一個或多個恢復元件之外或作為替代，可以使剛性構件212彎曲。
[0081]以下論述整體涉及圖7、8和9。圖7為根據本公開的一個方面的成像探針的沿著圖5的剖面線8-8的橫截面后視圖的程式化圖示。圖8和9為根據本公開的一個方面的成像探針的橫截面后視圖的程式化圖示，與圖7的圖示類似，但示出了多個電極。
[0082]圖7的圖示實施方案在插管150內包括兩個電極232和242。電極232和242可圍繞光纖222呈環形定位或設置、圍繞光纖222對稱設置、被設置成彼此相反、被設置在插管150的兩個等分半部內和/或相隔180°。圖8的圖示實施方案在插管150內包括三個電極264、274和284。電極264、274和284可圍繞光纖252呈環形定位或設置、被設置在插管150的等分三分之一內和/或相隔120°。圖9的圖示實施方案包括四個電極302、312、322和332。電極302、312、322和332可圍繞光纖292呈環形定位或設置、圍繞光纖292對稱設置、被設置為與至少一個其他電極相反、被設置在插管150的等分四分之一內和/或相隔90°。
[0083 ]應當理解，圖7、8和9的電極的取向和/或定位在不同的實施方案中可以是變化的。例如，電極232和242可圍繞光纖222旋轉90°，使得電極232和242被定位在插管150的左邊和右邊(與從圖7所示視角觀察插管150時定位在插管150的頂部和底部相比)。例如，電極262、272和282中的兩者可被定位成接近于彼此并且更遠離第三電極(與如圖8所示的定位在等分的三分之一中相比)。
[0084]在具有如例如圖7所示的兩個電極的致動器系統的情況下論述的運動曲線通常集中于光纖138在插管內的線性位移，其可用于在整個目標生物組織上產產生像光束的對應線性掃描。在其他實施方案中(如例如圖8和9所示)，致動器系統包括三個、四個或更多個電極，可將這些電極選擇性地與光纖一起激活，從而在整個二維掃描圖案上掃描光纖和成像光束。二維掃描圖案可包括螺旋、光柵、恒定半徑星形、多半徑星形、多次折疊路徑、其他二維掃描圖案、其他圖案和/或它們的組合。
[0085]例如，可使用圖9的圖示實施方案實現恒定半徑星形掃描圖案。控制器(例如，成像系統120的控制器126(圖1)可執行以下步驟或導致以下步驟被執行。電極262和光纖252可帶有相反極性的電荷，使得產生導致光纖252朝向電極262移動的吸引性靜電力。可對電極272和282施加相同大小和極性的電壓，使得它們帶有與電極262相同的電荷，而電極262保持被充電。光纖252在電極262、272和282的方向上經歷相等的吸引性靜電力，導致光纖252移動至中間位置(例如，與插管150的縱向軸線共軸)。因此，掃描了星形的第一臂(例如，在電極252的方向上)。
[0086]為掃描星形的下一個臂(例如，在電極272的方向上)，可對電極262和282施加具有與施加于光纖252的電壓相同極性的電壓，使得電極262和282獲得與光纖252相同極性的電荷，并且光纖252與電極262和282之間產生排斥性靜電力。保持光纖252的電荷(與在掃描星形的第一臂期間光纖252的電荷相比)。另外保持電極272的電荷(與當所有三個電極帶有相等電荷時電極272的電荷相比)，使得吸引性靜電力繼續存在于光纖252與電極272之間。由于光纖252與電極272之間的吸引性靜電力，以及光纖252與電極262和282之間的排斥性靜電力，光纖252可朝向電極272移動。可對電極262和282施加相同大小和極性的電壓(與施加于電極272的電壓相比，所有三個電極帶有相等電荷)，使得它們帶有與電極272相同的電荷，同時保持電極272的電荷。光纖252在電極262、272和282的方向上經歷相等的吸引性靜電力，導致光纖252移動至中間位置(例如，與插管150的縱向軸線共軸)。因此，掃描了星形的第二臂(例如，在電極262的方向上)。
[0087]為掃描星形的最后一個臂(例如，在電極282的方向上)，可以重復如相對于掃描星形的第二臂所述的類似程序。可對電極262和272施加具有與施加于光纖252的電壓相同極性的電壓，使得電極262和272獲得與光纖252相同極性的電荷，并且光纖252與電極262和272之間產生排斥性靜電力。保持光纖252的電荷(與在掃描星形的第一臂期間光纖252的電荷相比)。另外保持電極282的電荷(與當所有三個電極帶有相同電荷時電極282的電荷相比)，使得吸引性靜電力繼續存在于光纖252與電極282之間。由于光纖252與電極282之間的吸引性靜電力，以及光纖252與電極262和272之間的排斥性靜電力，光纖252可朝向電極282移動。可對電極262和272施加相同大小和極性的電壓(與施加于電極282的電壓相比，所有三個電極帶有相等電荷)，使得它們帶有與電極282相同的電荷，同時保持電極282的電荷。光纖252在電極262、272和282的方向上經歷相等的吸引性靜電力，導致光纖252移動至中間位置(例如，與插管150的縱向軸線共軸)。因此，掃描星形的第三臂(例如，在電極262的方向上)。
[0088]上文所述的二維掃描圖案為非限制性實例。例如，可以掃描星形圖案的一個、兩個、三個、四個、五個或更多個臂。例如，可以對圖9的導電層224和/或一個或多個電極302、312、322和332選擇性地充電和放電，使得光纖222移動，以進行光柵掃描。其他一維和/或二維掃描圖案可通過本文所述的裝置、系統和方法具體實施。在一些實施方案中，光纖和/或電極可帶有不同極性的電荷。在一些實施方案中，可對光纖和/或電極施加類似范圍的電壓，使得產生不同程度的吸引性和排斥性靜電力。由于光纖和/或電極之間的類似范圍的局部吸引和/或排斥，利用類似電壓可提供高分辨率方法掃描。
[0089]顯不光纖222包括導電層224。當本文將電壓描述為施加于光纖或本文將光纖描述為獲得電荷時，應當理解為將電壓施加于導電層以及導電層獲得電荷。在一些實施方案中，光纖不包括導電層。在其他實施方案中，光纖222包括導電層224和絕緣層226(如圖10所示)。導電層224可被設置和/或定位在光纖222和絕緣層226之間。
[0090]絕緣層226可以是或可包括介電材料。介電材料具有絕緣性質，電荷不能流過這種材料。因此，它們可起到如單獨的絕緣涂層(諸如本文相對于圖7、8和9所述的那些)的相同目的。介電材料還可具有一個或多個有利的特征。例如，介電材料可被所施加的電場極化。也就是說，電荷可從其平衡位置移動，并且可基于所施加的電場對齊。例如，在圖10的圖示實施方案中，導電層224可獲得正電荷。當絕緣層226為單獨的絕緣涂層時，與帶電導電層224相關的電場的強度在絕緣層226的厚度上減小。當絕緣層226為或包括介電材料時，絕緣層226的更接近于帶正電荷的導電層224的部分(面向內部的部分或面向光纖的部分)被極化并且獲得至少局部負電荷。絕緣層的更遠離帶正電荷的導電層224的部分(面向外部的部分或面向插管的部分)也被極化并且獲得至少局部正電荷。絕緣層226的外表面可具有與導電層224相同極性的電荷。因此，與導電層224相關的電場貫穿絕緣層226并且被提供在外部(例如，朝向一個或多個電極)。此類布置方式可有利于光纖通過靜電力擺動。
[0091]類似地，與圖7、8和9的電極相關的絕緣層中的一者或多者可以是或可包括介電材料。例如，面向內部或面向光纖的絕緣層可以是或可包括介電材料。絕緣層的內表面可具有與電極相同極性的電荷。因此，與電極相關的電場貫穿絕緣層并且被提供在內部(例如，朝向光纖)。此類布置方式可有利于光纖通過靜電力擺動。
[0092]再次參見圖7、8和9，顯示電極的面向外部的表面(例如，朝向插管150)包括絕緣層。例如，電極232可包括絕緣層234(圖7)，電極242可包括絕緣層244(圖7)，電極262可包括絕緣層264(圖8)，電極272可包括絕緣層274(圖8)，電極282可包括絕緣層284(圖8)，電極302可包括絕緣層304(圖9)，電極312可包括絕緣層314(圖9)，電極322可包括絕緣層324(圖9)，和/或電極332可包括絕緣層334(圖9)。電極的面向外部的表面上的絕緣層可阻止電極和插管150之間不希望的接觸。接觸可導致電壓被施加于插管150。當光學探針至少部分地被設置在患者眼睛中時，對插管150施加電壓可能是不可取的。絕緣層可以是或可包括絕緣涂層。可使用化學工藝、合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)、機械連接和/或它們的組合聯接到光纖138。絕緣層可以是和/或可包括陶瓷、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰亞胺、聚合物、聚對二甲苯、二氧化硅、二氧化鈦和/或其他合適的絕緣或介電材料。
[0093]圖7、8和9顯不，電極的面向內部的表面(例如，朝向光纖138)和/或光纖的外表面可包括絕緣層。例如，電極232可包括絕緣層236(圖7)，電極242可包括絕緣層246(圖7)，電極262可包括絕緣層266(圖8)，電極272可包括絕緣層276(圖8)，電極282可包括絕緣層286(圖8)，電極302可包括絕緣層306(圖9)，電極312可包括絕緣層316(圖9)，電極322可包括絕緣層326(圖9)，和/或電極332可包括絕緣層336(圖9)。光纖222的至少一部分(例如，探針190內部中的全部光纖138，光纖138的遠側部分218，光纖138的包括導電層的部分)可包括絕緣層。例如，光纖222可包括絕緣層226。電極的面向內部的表面和/或光纖的外表面上的絕緣層可被構造用于阻止電極和光纖的導電層之間的電連通。當光纖接觸一個或多個電極時，絕緣層可阻止不希望的放電。放電可導致存在于光纖與一個或多個電極之間的靜電力消失。放電還可導致火花。在光纖的致動過程中，隨著光纖被靜電吸引朝向一個或多個電極，可發生光纖與一個或多個電極之間的接觸。例如，如果光纖的外表面包括接觸導電電極的導電層，可出現放電。當光學探針至少部分地被設置在患者眼睛中時，這種放電可能是不可取的。絕緣層可以是或可包括絕緣涂層。可使用化學工藝、合適的粘合劑(例如，膠水、環氧樹脂等)、機械連接和/或它們的組合將絕緣層聯接到光纖138。絕緣層可以是和/或可包括陶瓷、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酸亞胺、聚合物、聚對二甲苯、二氧化硅、二氧化鈦和/或其他合適的絕緣或介電材料。
[0094]應當理解，當電極和/或光纖被描述為包括絕緣層時，絕緣層可為不同于光纖自身的組件，諸如施加到和/或以其他方式聯接到光纖的涂層、套管等。在一些實施方案中，電極和/或光纖的絕緣層中的一者或多者可包括介電材料，如相對于圖10更詳細地描述。在一些實施方案中，電極和/或光纖的面向外部和面向內部的絕緣層可以是或可包括相同材料。在其他實施方案中，面向外部和面向內部的絕緣層可以是或可包括不同材料。例如，面向內部的絕緣層可以是或可包括介電材料，而面向外部的絕緣層不是或不包括介電材料。
[0095]如本文所述的實施方案可提供具有致動器的成像探針，所述致動器利用至少一個帶電電極通過靜電力對定位在成像探針內的光纖賦予運動。上文提供的實例僅為示例性的，并非旨在進行限制。本領域的技術人員可易于設計符合本發明所公開的實施方案的其他系統，所述系統旨在在本公開范圍內。同樣，本專利申請僅受以下權利要求書限制。
【主權項】
1.一種眼科成像探針，包括: 柄部； 聯接到所述柄部的插管；至少部分地定位在所述柄部和所述插管內的光纖，所述光纖被構造用于接收來自成像光源的成像光，并且將所述成像光導引至定位在所述插管的遠側部分內的光學元件；以及被構造用于對所述光纖賦予運動的致動器系統，所述致動器系統包括定位在所述插管內的電極并且被構造用于通過選擇性地對所述電極和所述光纖的導電層中的至少一者賦予電荷來對所述光纖賦予運動。2.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述電極沿著所述插管的縱向跨度的至少三分之一(1/3)延伸。3.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述致動器系統還包括定位在所述插管內的第二電極。4.根據權利要求3所述的探針，其中: 所述電極和所述第二電極圍繞所述光纖對稱地設置。5.根據權利要求3所述的探針，其中:所述致動器系統被構造用于對所述光纖賦予運動，以在二維掃描圖案上掃描所述成像光。6.根據權利要求5所述的探針，其中: 所述二維掃描圖案包括螺旋、光柵、恒定半徑星形圖案、多半徑星形圖案和多次折疊路徑中的至少一者。7.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述光纖包括導電層。8.根據權利要求7所述的探針，其中: 所述光纖包括絕緣層。9.根據權利要求8所述的探針，其中: 所述導電層設置在所述光纖和所述絕緣層之間。10.根據權利要求8所述的探針，其中: 所述絕緣層包括介電材料。11.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述電極的面向內部的表面包括絕緣層。12.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述電極的面向外部的表面包括絕緣層。13.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述光纖的近側節段牢固地固定到所述柄部的近側部分。14.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述電極牢固地固定到所述插管。15.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述光學元件包括梯度折射率(GRIN)透鏡。16.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述光學元件機械地聯接到所述光纖的遠側端，以使得所述光學元件隨著所述光纖的所述遠側端移動。17.根據權利要求1所述的探針，其中: 所述致動系統被構造用于對所述光纖賦予運動，從而在以距所述插管的遠側端距離為介于5mm和I Omm之間的介于I mm和5mm之間的目標生物組織處，沿著具有線性跨度的掃描圖案掃描所述成像光。18.一種眼科成像系統，包括: 被構造用于產生成像光的成像光源； 與所述成像光源光學連通的光導，所述光導被構造用于接收由所述成像光源產生的成像光；以及 與所述光導光學連通的探針，所述探針包括 柄部； 聯接到所述柄部的插管； 至少部分地定位在所述柄部和所述插管內的光纖，所述光纖包括導電層，其中所述光纖被構造用于接收來自所述光導的所述成像光并且將所述成像光導引至定位在所述插管的遠側部分內的光學元件；以及 被構造用于對所述光纖賦予運動的致動器系統，所述致動器系統包括定位在所述插管內的電極并且被構造用于通過選擇性地對所述電極和所述光纖的所述導電層中的至少一者施加電荷來對所述光纖賦予運動。19.根據權利要求18所述的眼科成像系統，還包括: 與所述光源連通的控制器，所述控制器被構造用于對于光學相干斷層掃描(OCT)成像程序控制所述成像光源的致動。20.根據權利要求19所述的眼科成像系統，其中: 所述控制器被進一步構造用于處理通過所述探針獲得的數據并將成像數據輸出至與所述控制器連通的顯示器。21.根據權利要求19所述的眼科成像系統，其中: 所述控制器被進一步構造用于選擇性地導致電壓被施加于所述光纖的所述導電層和所述電極中的至少一者，使得所述光纖的所述導電層和所述電極中的至少一者獲得電荷。22.一種眼科成像的方法，包括: 對定位在眼科探針的外殼內的電極施加第一電壓，使得所述電極獲得具有第一極性的電荷；以及 對定位在所述眼科探針的所述外殼內的光纖的導電層施加第二電壓，使得所述導電層獲得具有第二極性的電荷，所述光纖還包括絕緣層，所述絕緣層被構造用于阻止所述電極和所述光纖的所述導電層之間的電連通； 其中由獲得具有所述第一極性的所述電荷的所述電極和獲得具有所述第二極性的所述電荷的所述光纖的所述導電層產生的靜電力導致所述光纖在定位在所述外殼的遠側部分內的整個光學元件上掃描穿過所述光纖的成像光。
【文檔編號】A61B3/10GK106028910SQ201580010634
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年4月22日
【發明人】B·惠特勒
【申請人】諾華股份有限公司