利用静电致动器的成像探针的制作方法
【专利摘要】本发明提供了利用至少一个带电电极以通过静电力对定位在成像探针内的光纤赋予运动的装置、系统和方法。在一些实施方案中，眼科成像探针可包括：柄部；联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内的光纤，所述光纤被构造用于接收来自成像光源的成像光并将所述成像光导引至定位在所述插管内的光学元件；以及被构造用于对所述光纤赋予运动的致动器系统，所述致动器系统包括定位在所述插管内的电极并且被构造用于通过选择性地对所述电极和/或所述光纤的所述导电层赋予电荷来对所述光纤赋予运动。
【专利说明】
利用静电致动器的成像探针
技术领域
[0001]本文所公开的实施方案涉及用光学相干断层扫描(OCT)探针扫描组织的装置、系统和方法，更具体地讲涉及利用用于眼科成像的具有可位移纤维的OCT探针的装置、系统和方法。
【背景技术】
[0002]光学相干断层扫描(OCT)系统用于捕集和产生患者组织层的图像。这些系统通常包括OCT探针，该探针可侵入性地穿透组织以获得患者体内的组织的可视化。在眼科学中，OCT探针用于获得眼睛周围的组织或甚至形成眼睛的一部分(诸如视网膜)的组织的详细图像。
[0003]在使用中，通过探针将视觉光束导引至组织。这种光的小部分从组织的亚表面特征结构反射并且通过相同探针聚集。这种光的大部分未被反射，而是以较大角度漫散射。在常规的成像中，该漫散射光造成使图像模糊的背景噪声。然而，在OCT中，称为干涉测量法的技术记录了所接收的光子的光路长度，并且提供了排除在检测之前多次散射的大多数光子的数据。这使得图像更加清晰并且在组织的深度上延伸。
[0004]OCT探针通常包括可侵入性地穿透患者组织的突出插管。探针通过经由设置在插管的端部处的透镜折射视觉光束来扫描组织。扫描可包括使光纤在插管内来回移动，以导引光束穿过透镜并以不同角度到达组织。插管的长度和小直径使得纤维难以在插管内来回移动。另外，探针内少量的可用空间限制了可利用的致动器的类型。另外，OCT探针和相关系统必须能够以成本有效方式制造，这在一些具体实施中包括能够将探针制成用完即可丢弃的一次性使用装置。
【发明内容】
[0005]本文所公开的实施方案涉及利用至少一个带电电极以通过静电力对定位在成像探针内的光纤赋予运动的装置、系统和方法。
[0006]与一些实施方案一致，提供了眼科成像探针。探针可包括柄部；联接到柄部的插管；至少部分地定位在柄部和插管内的光纤，该光纤被构造用于接收来自成像光源的成像光并将成像光导引至定位在插管的远侧部分内的光学元件；以及被构造用于对光纤赋予运动的致动器系统，该致动器系统包括定位在插管内的电极并且被构造用于通过选择性地对电极和光纤的导电层中的至少一者赋予电荷来对光纤赋予运动。
[0007]电极可沿着插管的纵向跨度的至少三分之一(1/3)延伸。致动器系统还可包括定位在插管内的第二电极。致动器系统还可包括定位在插管内的第三电极或多个电极。电极和第二电极可围绕光纤对称地设置。光纤可包括导电层和/或绝缘层。导电层可设置在光纤和绝缘层之间。绝缘层可包括介电材料。电极的面向内部的表面可包括绝缘层。电极的面向外部的表面可包括绝缘层。致动器系统可被构造用于对光纤赋予运动，以在一维或二维扫描图案上扫描成像光。包括至少一个电极的致动器系统可具体实施一维扫描图案。包括二、三、四或更多个电极的致动器系统可具体实施二维扫描图案。一维扫描图案可包括线条和弧中的至少一者。二维扫描图案可包括螺旋、光栅、恒定半径星形图案、多半径星形图案和多次折叠路径中的至少一者。光学元件可包括梯度折射率(GRIN)透镜。光学元件可机械地联接到光纤的远侧端，以使得光学元件随着光纤的远侧端移动。致动系统可被构造用于对光纤赋予运动，从而在距柄部的远侧端距离为介于5mm和I Omm之间的介于I mm和5mm之间的目标生物组织处，沿着具有线性跨度的扫描图案扫描成像光。
[0008]与一些实施方案一致，提供了眼科成像系统。该系统可包括被构造用于产生成像光的成像光源;与成像光源光学连通的光导，该光导被构造用于接收由成像光源产生的成像光；以及与光导光学连通的探针，该探针包括柄部;联接到柄部的插管;至少部分地定位在柄部和插管内的光纤，该光纤包括导电层，其中该光纤被构造用于接收来自光导的成像光并将成像光导引至定位在插管的远侧部分内的光学元件；以及被构造用于对光纤赋予运动的致动器系统，该致动器系统包括定位在插管内的电极并且被构造用于通过选择性地对电极和光纤的导电层中的至少一者赋予电荷来对光纤赋予运动。
[0009]该系统还包括与光源连通的控制器，该控制器被构造用于对于光学相干断层扫描(OCT)成像程序控制成像光源的致动。该控制器可进一步被构造用于处理通过探针获得的数据并将成像数据输出至与控制器连通的显示器。该控制器可进一步被构造用于选择性地导致电压被施加于光纤的导电层和电极中的至少一者，使得光纤的导电层和电极中的至少一者获得电荷。光纤可包括绝缘层，使得导电层设置在绝缘层和光纤之间。绝缘层可包括介电材料。
[0010]与一些实施方案一致，提供了眼科成像的方法。该方法可包括对定位在眼科探针的外壳内的电极施加第一电压，使得该电极获得具有第一极性的电荷；以及对定位在眼科探针的外壳内的光纤的导电层施加第二电压，使得该导电层获得具有第二极性的电荷，光纤还包括被构造用于阻止电极和光纤的导电层之间的电连通的绝缘层;其中由获得具有第一极性的电荷的电极和获得具有第二极性的电荷的光纤的导电层产生的静电力导致光纤在定位在外壳的远侧部分内的整个光学元件上扫描穿过光纤的成像光。
[0011]通过以下详细描述，本公开的另外方面、特征和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0012]图1为接受治疗的眼睛和根据本公开的一个方面的示例性OCT成像系统的图解示意图。
[0013]图2为根据本公开的一个方面的成像探针的横截面侧视图的程式化图示。
[0014]图3为根据本公开的一个方面的图2的成像探针的远侧部分的剖视图的程式化图示，示出了位于第一位置的成像探针的光纤。
[0015]图4为根据本公开的一个方面的图2的成像探针的远侧部分的剖视图的程式化图示，与图3的图示类似，但示出了位于第二位置的光纤。
[0016]图5为根据本公开的一个方面的图2的成像探针的插管的横截面侧视图的程式化图示。
[0017]图6为根据本公开的另一个方面的图2的成像探针的插管的横截面侧视图的程式化图示。
[0018]图7为根据本公开的一个方面的沿着图5的剖面线8-8的成像探针的横截面后视图的程式化图示。
[0019]图8为根据本公开的一个方面的成像探针的横截面后视图的程式化图示，与图7的图示类似，但示出了多个电极。
[0020]图9为根据本公开的另一个方面的成像探针的横截面后视图的程式化图示，与图7的图示类似，但示出了多个电极。
[0021]图10为根据本公开的一个方面的图7的光纤的横截面后视图的程式化图示。
[0022]在附图中，具有相同标号的元件具有相同或类似功能。
【具体实施方式】
[0023]在以下描述中，陈述了描述某些实施方案的具体细节。然而对于本领域的技术人员将显而易见的是，本发明所公开的实施方案可在不存在这些具体细节的一些或全部的情况下实践。给出的具体实施方案意在示例，而非限制。本领域的技术人员可认识到，虽然本文没有具体描述，但其他材料在本公开的范围和实质内。可充分设想到所述装置、系统和方法的任何改变和其他修改形式，以及本公开原理的任何其他应用，并且它们以本公开所涉及领域的技术人员通常将想到的方式包括在本公开中。具体地讲，充分设想到相对于一个实施方案所述的特征结构、组件和/或步骤可与相对于本公开的其他实施方案所述的特征结构、组件和/或步骤组合。然而，为了简洁起见，这些组合的许多替代形式将不会单独进行描述。
[0024]本公开整体涉及OCT探针、OCT系统以及扫描组织以获得OCT图像的方法。探针可包括被构造用于侵入性地穿透患者组织(诸如眼睛的眼球)的插管。插管可容纳透镜和光纤。纤维导引光穿过透镜并捕集通过透镜传回的反射光。为获得组织的面或线的扫描，而不仅仅是点，纤维可在插管内相对于透镜移动，以使自透镜出现的光在整个所需图案上扫描。因为穿透患者组织的插管有利地横截面较小，所以在插管内移动纤维比较困难。探针内的少量可用空间限制了可用于对纤维赋予运动的致动器类型。在一些情况下，希望将探针或其至少一部分制造为一次性组件，这需要具有成本有效制造技术的产品设计。
[0025]本文所述的示例性方面利用使用定位在探针内的致动器系统使纤维的全部或一些部分在探针内移动的技术，该技术克服了前述方法的问题或限制中的一者或多者。在本文所述的一些方面，致动器系统可包括带电电极。可通过在光纤与带电电极之间形成静电力或库仑力来实现光纤的致动。根据光纤和电极中的一者或两者的相应电荷，光纤可被吸弓丨到(例如，拉向)电极或从电极排斥开(例如，推开)O在一些方面，致动器系统可被构造用于对光纤的远侧节段赋予放大的运动。例如，光纤可定位在探针内，以使得光纤的远侧端延伸越过电极的远侧端，使得赋予光纤的远侧节段的运动相对于邻近电极和/或与电极纵向共延的光纤的一部分的运动放大。
[0026]在一些方面，光纤(例如，远侧部分)的至少一部分包括导电涂层。可对光纤的导电涂层施加电压，使得导电导体带正电或负电。光纤可包括绝缘层。绝缘层可包括介电材料。
[0027]在一些方面，带电电极可定位在光学探针的插管的内部中。在一些方面，可提供多个不同的电极。多个电极可在插管的内部围绕光纤呈环形定位。例如，致动器系统可具有沿着插管纵向延伸并且彼此相隔180°的第一电极和第二电极。在一些方面，第一电极和光纤的导电涂层可带相反极性的电荷以形成吸引性静电力。光纤可被吸引性静电力拉向第一电极。另外，在一些方面，第二电极可带有与光纤的导电涂层相同极性的电荷以形成排斥性静电力。光纤可被排斥性静电力推动远离第二电极(并朝向第一电极)。光纤和两个电极可电连接到对三个电路(例如，光纤和两个电极)提供电压和电荷的控制器。
[0028]在一些方面，电极可通过电极与插管和/或光纤之间的绝缘和/或介电层或涂层与插管和/或光纤电隔离。在一些方面，电极可被绝缘层电隔离。绝缘层可包括介电材料。
[0029]在一些方面，为了使光纤摆动，在频率周期的二分之一期间，控制器可对纤维提供正电压并使其带有正电荷。可对插管中的一个电极施加负电压，该负电压使其带有负电荷。其他电极可被施加正电压，该正电压使其带有正电荷。带相反电荷的光纤和电极中的一个由于相反极性的电场而彼此吸引。带相同电荷的光纤和电极由于相同极性的电场而彼此排斥。周期的第二半可为第一半的重复，其中光纤的极性转变或者电极的极性转变。在一些实施方案中，纤维的极性可在整个周期中保持不变，而电极的极性在每半个周期内交替。
[0030]在一些方面，提供了用于OCT探针的物理紧凑型低成本致动器系统。在一些方面，在扫描过程中，致动器系统能够使光纤的远侧末端在两个维度上移动。
[0031]图1为示出本公开的多个方面的布置方式的图解示意图。具体地讲，示出了接受治疗的眼睛100。眼睛100包括巩膜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还包括视网膜112。
[0032]示例性成像系统120也在图1中示出。如下文更详细地讨论，成像系统120被构造用于对眼睛100的部分(诸如视网膜112)成像。成像系统120可包括光源122、光学相干断层扫描(OCT)系统124、控制器126、用户界面128和探针130。光源122被构造用于提供成像光，该成像光将被探针130导引至目标生物组织上。光源122可由提供相对较长波长光(诸如介于700nm和1400nm之间、介于700nm和900nm之间、介于900nm和1200nm之间、介于100nm和11OOnm之间、介于1250nm和1450nm之间、或介于1400nm和1600nm之间)的超福射发光二极管、超短脉冲激光器或超连续谱激光器组成。利用从目标生物组织反射并被探针130捕集的成像光产生目标生物组织的图像。
[0033]OCT系统124被构造用于将从光源122接收到的成像光分流成被探针130导引至目标生物组织上的成像光束和可被导引至参考反射镜上的参考光束。OCT系统124可为光谱域或时间域系统。OCT系统124被进一步构造用于接收从目标生物组织反射并被探针130捕集的成像光。利用反射成像光和参考光束之间的干涉图案产生目标生物组织的图像。因此，OCT系统124可包括被构造用于检测干涉图案的检测器。检测器可包括电荷耦合检测器(CCD)、像素或基于检测到的光产生电信号的任何其他类型传感器的阵列。另外，检测器可包括二维传感器阵列和检测器相机。
[0034]控制器126可包括处理器和存储器，其可以包括一个或多个可执行程序，用于控制光源122、用户界面128和/或探针130的多个方面，以及用于执行和进行功能和方法以执行OCT成像程序。例如，控制器126被构造用于控制探针130的致动系统，在一些具体实施中所述探针被构造用于在整个目标生物组织上扫描成像光束。
[0035]光源122、0CT系统124、控制器126和用户界面128中的一者或多者可具体实施在可通信地联接到彼此的单独外壳中或者共同的控制台或外壳内。例如，在一些具体实施中，光源122、0CT系统124和控制器定位在可通信地联接到用户界面128的控制台内。用户界面128可承载在控制台上或形成控制台的一部分。另外，用户界面128或其至少部分可与控制台分离。用户界面128可包括显示器，该显示器被构造用于在OCT成像程序中为用户或患者提供图像并且显示被探针130扫描的组织。用户界面128还可包括输入设备或系统，以非限制性实例形式包括键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏、刻度盘和按钮以及其他输入设备。
[0036]探针130与OCT系统124光学连通。就此而言，探针130被构造用于将穿过OCT系统124的来自光源122的光提供至目标生物组织上，以便对组织成像。另外，探针可与控制器126电连通。就此而言，控制器126可经由发送至探针130的电信号控制探针130的致动系统，从而导致致动系统在整个目标生物组织上扫描成像光束。电缆132可将探针130连接到OCT系统124和/或控制器126。就此而言，电缆132可包括光纤、电导体、绝缘体、屏蔽罩和/或被构造用于促进探针130与OCT系统124和/或控制器126之间的光学连通和/或电连通的其他特征结构。另外，应当理解，电缆132可包括多个单独的电缆。例如，在一些情况下，光学电缆将探针130连接到OCT系统124并且单独的电缆将探针130连接到控制器126。
[0037]控制器126可与一个或多个电极(例如，图3的电极194和196，图8的电极232和242，图9的电极262、272和282，图10的电极302、312、322和332等)和/或光纤138的导电层电连通。控制器126可将电压施加于和/或导致正电压或负电压被施加于(例如，来自成像系统120的电压源，诸如电池等)一个或多个电极和/或光纤138的导电层。就此而言，成像系统120可包括一个或多个电压源(例如，每个电极的一个电压源和/或光纤138的导电层)。
[0038]成像系统120可包括连接器，该连接器被构造用于促进探针130和/或电缆132与OCT系统124和/或控制器126的可移动联接。连接器被构造用于促进探针130和/或电缆132与OCT系统124和/或控制器126的机械、光学和/或电联接。例如，沿着探针130的长度延伸的光纤138通过连接器与OCT系统124的联接光学耦合到OCT系统124。光纤138可为单纤维或纤维束。在一些实施方案中，连接器被构造用于与OCT系统124和/或控制器126螺纹接合。然而，应当理解，可利用任何类型的选择性接合特征部或连接器，包括但不限于压力配合、鲁尔锁、螺纹以及它们的组合，以及其他连接类型。在一些方面，连接器的定位邻近OCT系统124和/或控制器126。在OCT系统124和/或控制器126处的连接器的选择性接合允许整个探针130为被构造用于单次程序的一次性组件。
[0039]探针130的尺寸和形状被设定成被外科医生处理并突出到患者体内。探针130包括具有近侧部分142和远侧部分144的外壳140。外壳140的近侧部分142的尺寸和形状可被设定成被用户手持式抓握。例如，外壳140的近侧部分142可限定柄部146。柄部146的尺寸和形状可被设定成被用户单手抓握。另外，柄部146可包括纹理化表面148(例如，粗糙的、有凸边的、突出/凹陷、渐缩、其他表面特征和/或它们的组合)以增强用户对柄部146的抓握。在使用中，用户通过调整柄部146控制外壳140的远侧部分144的位置，使得成像光束被导引朝向目标生物组织。
[0040]探针130的远侧部分144的尺寸和形状可被设定成插入待治疗的眼睛100中。在图1的图示实施方案中，探针130的远侧部分144包括插管150。插管150的尺寸和形状可被设定成通过眼睛100的巩膜102插入，以促进视网膜112的成像。插管150可与柄部146作为外壳140的一部分一体化形成。或者，插管150和柄部146可为牢固地固定到彼此以形成外壳140的单独组件。光学元件152(诸如透镜)可固定在插管150的远侧端内。光学元件152被构造用于使成像光聚焦于目标生物组织(诸如视网膜112)上。光学元件152可为例如梯度折射率(GRIN)透镜、任何其他合适的透镜、任何合适的光学组件或它们的组合。根据实施方案，梯度折射率可为球形、轴向或径向的。光学元件152还可以是球面透镜。可以使用其他透镜形状。
[0041]如下文将更详细地讨论，光纤138通过设置在探针130内的致动器系统相对于光学元件152移动，以导致成像光束一如通过光学元件152聚焦一在目标生物组织的整个一部分上扫描。下文所述的图2和5-10示出了根据本公开的致动器系统的各种示例性实施方案。就此而言，应当理解，本公开的致动器系统可定位在柄部146内、插管150内和/或它们的组合，以使光纤138在整个所需的扫描图案上移动。
[0042]成像光束的焦点距探针130的远侧端的距离可通过光学元件152、光纤138的远侧末端与光学元件152的近侧面之间的间隙距离、光纤138的数值孔径和/或成像光束的光波长确定。例如，在一些情况下，选择光学元件152的光焦度和/或间隙距离，从而在使用中具有对应于探针130的远侧端与目标生物组织的可能距离的焦点深度。在用于视网膜成像的探针130的一些具体实施中，成像光束的焦点可越过探针130的远侧端介于Imm和20mm之间、介于5mm和1mm之间、介于7mm和8mm之间、或大约7.5mm。
[0043]以下论述整体涉及图2和5。图2为根据本公开的一个方面的成像探针190的横截面侧视图的程式化图示。图5为根据本公开的一个方面的图2的成像探针的插管的横截面侧视图的程式化图示。
[0044]如图所示，光纤138沿着探针190的长度延伸穿过柄部146和插管150。光纤138可为悬臂式的。也就是说，光纤138的近侧部分可固定在探针190的近侧部分上，光纤138的远侧部分218可相对于柄部146和/或插管150移动。在图示的实施方案中，致动器系统192的至少一部分定位在插管150内。致动器系统192被构造用于对光纤138赋予运动，使得光纤138的远侧端180相对于插管150和牢固地固定到插管的光学元件152移动。更具体地讲，光纤138的远侧端180可相对于光学元件152移动，以相对于目标生物组织在整个所需的图案上扫描成像光束。
[0045]光学元件152被构造用于使从光纤138接收到的成像光束聚焦于目标生物组织上。就此而言，光学元件152包括近侧面182和远侧面184。成像光束通过近侧面182进入光学元件152并通过远侧面184离开光学元件152。如图所示，光学元件152的近侧面182可相对于插管150的纵向轴线以斜角延伸。通过使近侧面182以斜角取向，可以减小由进入光学元件152的成像光束造成的反射的量。在其他实施方案中，近侧面182垂直于插管150的纵向轴线延伸。
[0046]光纤138的远侧端180可与光学元件152的近侧面182间隔开。就此而言，可以选择光纤138的远侧端180与光学元件152的近侧面182之间的间距，以实现所需的光学性能(例如，焦距、焦点尺寸等)。还可以选择光纤138的远侧端180与光学元件152的近侧面182之间的间距，以允许光纤138在插管150内进行所需范围的运动，而不会物理接触光学元件152。光学元件152可机械地联接到光纤138的远侧端180，以使得光学元件152随着光纤138的远侧端180移动。
[0047]致动器系统192被构造用于对光纤138赋予运动，使得光纤138的远侧端180可相对于光学元件152移动，以相对于目标生物组织在整个所需的图案上扫描成像光束。致动器系统192可包括至少一个电极(例如，一个、两个、三个、四个或更多个电极)ο更具体地讲，致动器系统192被构造用于通过对电极施加电压并对电极充电来在光纤138与电极之间产生静电力。通过对电极选择性地充电，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0048]在一些实施方案中，探针190内的光纤138的全部或一部分(例如，远侧端180)在光学元件152的整个近侧面182上移动例如ΙΟμπι和500μπι之间、50μπι和500μπι之间、ΙΟΟμπι和400μm之间、或ΙΟΟμπι和300μπι之间。将所得的光学扫描投影到在距插管150的远侧端(例如，成像光束的焦点，如上所述)介于例如Imm和20mm之间的距离处的目标生物组织。在目标生物组织处的成像光束的线性跨度可为介于Imm和1mm之间、介于Imm和8mm之间、或介于Imm和5mm之间。例如，纤维在光学元件152的整个近侧面182上移动的距离相比于目标生物组织处的成像光束的线性跨度存在介于大约50倍和大约1000倍之间的倍增。
[0049]致动器系统192的一个或多个电极可由导电材料(诸如一种或多种金属)制成或者可包括导电材料(诸如一种或多种金属)。电极可由不导电但被导电层覆盖的材料制成。可使用诸如以下的化学工艺将导电层联接到不导电的材料:电镀、无电镀、喷涂、热浸镀、化学气相沉积、离子气相沉积等;合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等);机械连接;和/或它们的组合。电极的形状可以是平面的、弯曲的或它们的某种组合。
[0050]光纤138的至少一部分的外部可包括导电层(例如，探针190的内部或光纤138的远侧部分218中的全部光纤138)。应当理解，当光纤被描述为包括导电层时，导电层可以是不同于光纤自身的组件，诸如施加到和/或以其他方式联接到光纤的涂层、套管等。可使用诸如以下的化学工艺将导电层联接到光纤138:电镀、无电镀、喷涂、热浸镀、化学气相沉积、离子气相沉积等;合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)；机械连接;和/或它们的组合。导电涂层可包括金、铝等。
[0051]致动器系统192的一个或多个电极和/或光纤138通过一个或多个导体与控制器(例如，图1的控制器126)电连通。控制器可被构造用于将电压施加于和/或导致电压被施加于电极和/或光纤138的导电涂层。电压可具有极性(例如，正电压或负电压)。当施加电压时，电极和/或光纤138的导电涂层可获得具有极性的电荷(例如，正电荷或负电荷)。例如，当对电极施加正电压时，电极获得正电荷。例如，当对电极施加负电压时，电极获得负电荷。施加于电极和/或光纤138的电压大小可以相同或不同(例如，施加于一个的电压可大于或小于施加于另一个的电压)。当对电极和/或光纤138施加电压时，它们各自带有静电并且具有与其相关的电场。电极和/或光纤138不是完整电路的一部分。就此而言，电极和/或光纤138可视为类似电容器，因为它们各自保持电荷直至其放电(例如，通过与构成完整电路的金属或金属化对象接触，通过控制器中的电路等)。
[0052]静电力或库仑力可在带电组件之间产生。吸引性静电力在带相反电荷的组件(例如，带负电荷的电极和带正电荷的光纤)之间产生。排斥性静电力在带相同电荷的组件(例如，带正电荷的电极和带正电荷的光纤)之间产生。因为行程距离或光纤138的远侧端180在频率周期中行进的距离(例如，插管内径减去纤维直径)相对较小，所以由库仑定律可得:与致动器系统192的一个或多个电极和/或光纤138相关的电场相对较强，静电力也是如此。
[0053]可通过选择性地使电极和/或光纤138带有不同极性的电荷来导致光纤138的远侧端180移动，使得探针190的这些元件中的一者或多者之间产生吸引性和/或排斥性静电力。也就是说，可对电极和/或光纤138中的一者或多者施加电压和/或通过电极和/或光纤138中的一者或多者获得电荷。基于所得的静电力，光纤138可在方向210或208上被(排斥性静电力)推动、被(吸引性静电力)牵引或两者。这导致光纤138的远侧端180在箭头204或206指示的方向上移动。
[0054]在一些实施方案中，致动器系统192包括一个电极。例如，电极可定位在光纤上方。在扫描过程中通过对电极和/或光纤选择性充电和放电，光纤可摆动。在频率周期的第一半期间，电极和光纤可被充电，使得产生吸引性静电力并且光纤朝向电极移动。在频率周期的第二半期间，电极和/或光纤可被放电，使得光纤由于例如光纤的重量、频率周期的第一半期间的光纤中产生的弹性恢复力和/或一个或多个恢复元件在与电极相反的方向上移动。在频率周期的第二半期间的移动方向可与第一半期间的移动方向相反。这样，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0055]在一些实施方案中，致动器系统192包括一个电极。在频率周期的第一半期间，可对光纤138和电极充电，使得产生吸引性或排斥性静电力。静电力可导致光纤138移动，并且具体地讲，导致远侧端180相对于光学元件152移动。在频率周期的第二半期间，可对光纤138和电极充电，使得产生相反的静电力(与频率周期的第一半相比)。静电力可导致光纤138移动，并且具体地讲，导致远侧端180相对于光学元件152移动。在频率周期的第二半期间的移动方向可与第一半期间的移动方向相反。这样，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0056]在一些实施方案中，光纤138在扫描过程中不被充电。相反，致动器系统192的至少一个电极被充电。因此，在一些实施方案中，光纤138不包括导电层。光纤138可在扫描过程中在不被充电的情况下摆动。例如，光纤138可为玻璃纤维。玻璃可能获得正电荷，如摩擦电序中所指出的那样。例如，在频率周期的第一半期间，可选择性地将负电压施加于电极，使得电极获得负电荷。因为光纤138中的电荷诱导的电荷分离，光纤138获得正电荷，这在光纤138和电极之间产生吸引性静电力。例如，在频率周期的第二半期间，可选择性地将正电压施加于电极，以在光纤138和至少一个电极之间产生排斥性静电力。在频率周期的第二半期间的移动方向可与第一半期间的移动方向相反。这样，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0057]在一些实施方案中，致动器系统192包括两个电极，但只有一个电极在扫描过程中的给定时间被充电。光纤138和电极中的一个在频率周期的第一半和/或第二半期间被充电。在频率周期的第一半期间，光纤138和一个电极可被充电，使得产生吸引性或排斥性静电力。静电力可导致光纤138移动，并且具体地讲，导致远侧端180相对于光学元件152移动。在频率周期的第二半期间，光纤138和电极中的另一个可被充电，使得产生吸引性或排斥性静电力。静电力可导致光纤138移动，并且具体地讲，导致远侧端180相对于光学元件152移动。在频率周期的第二半期间的移动方向可与第一半期间的移动方向相反。这样，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0058]在一些实施方案中，致动器系统192包括两个电极，并且两个电极在扫描过程中的给定时间被充电。光纤138和两个电极在频率周期的第一半和/或第二半期间被充电。在频率周期的第一半期间，光纤138和一个电极可获得第一极性电荷，而另一个电极获得第二极性电荷。因此，光纤138和带相反电荷的电极之间产生吸引性静电力;光纤138和带相似电荷的电极之间产生排斥性静电力。静电力导致光纤138移动。在频率周期的第二半期间，电极的极性可转变而光纤138的极性保持不变和/或光纤138的极性可转变而电极的极性保持不变。因此，产生了相比于频率周期的第一半方向相反的静电力。静电力导致光纤138移动。频率周期的第二半期间的移动方向可与第一半期间的移动方向相反。这样，光纤138可在扫描过程中相对于光学元件152摆动。
[0059]在图2和5的图示实施方案中，提供了两个电极194和196。也就是说，致动器系统192可包括第一电极和第二电极。电极194和196的形状可符合插管150的形状。也就是说，电极194和/或196可围绕插管150的内部周长的至少一部分以弯曲方式延伸。电极194和196可围绕光纤138对称地设置。例如，电极194和196可设置为相隔180°。致动器系统192的相邻电极分隔的角度可介于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°之间。在一些实施方案中，相邻电极分隔90°、120°或180°ο
[0060]电极194和196可沿着插管150纵向延伸。插管150可具有纵向跨度或长度214。电极194和/或196可具有纵向跨度或长度216。电极194和196可沿着插管长度的至少四分之一(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。也就是说，电极194和/或196的长度216与插管150的长度214之比可为至少四分之一(1/4)、三分之一(1/3)、二分之一(1/2)、四分之三(3/4)或更大。在其他实施方案中，长度216与长度214之比大于或小于这些量。当电极194和196沿着插管150延伸更长距离时，电极194和196与光纤138之间的面积更大，从而产生更大并且更均匀分布的静电力。在一些实施方案中，电极194和196可纵向延伸相同距离。在其他实施方案中，电极194和196中的一者可比另一者更长。在各种实施方案中，电极194和196可完全或部分地被提供在柄部146、插管150和/或它们的组合中。可使用合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)、机械连接和/或它们的组合将电极194和196牢固地固定到探针190(例如，柄部146、插管150等)。
[0061]光纤138可固定在柄部146内，使得光纤138的远侧端180朝远侧延伸越过电极194和196的远侧端。这样，光纤138的远侧端180为从电极194和196悬臂式的。因此，光纤138的远侧端180的运动曲线相对于邻近纵向跨度或长度和/或与电极194和196纵向共延的光纤138的部分的运动曲线放大。换句话讲，光纤138的远侧端180的移动大于光纤138的邻近/共延部分(其在光纤138和/或电极194和196被充电时移动)的对应移动。例如，当光纤138的邻近/共延部分如箭头210所示朝向电极194移动时(当吸引到电极194和/或被电极196排斥时)，光纤138的远侧端180将如箭头204所示在相同方向上移动更大距离。相似地，光纤138的邻近/共延部分如箭头208所示朝向电极196移动(当吸引到电极196和/或被电极194排斥时)，光纤的远侧端180将如箭头206所示在相同方向上移动更大距离。光纤138的远侧端180的移动与光纤138的邻近/共延部分的移动之比可介于1.01:1.0和10.0:1.0之间、介于1.1:1.0和5.0:1.0之间、或介于1.5:1.0和2.0:1.0之间。
[0062]电极194、电极196和/或光纤138可分别通过导体198、200和202与控制器(例如，图1的控制器126)电连通。在致动器系统192的频率周期中，选择性地使一个或多个电极和/或光纤138获得电荷可在一个或多个电极与光纤138之间产生静电力。
[0063]致动器系统192被构造用于使光纤138(例如，远侧部分218、远侧端180等)从中间位置移动至一个或多个激活位置。光纤138的远侧部分218可限定从电极194和/或196开始处的探针190的点纵向延伸至光纤138的远侧端180的光纤138的区段。在各种实施方案中，电极194和/或196的长度216大于、小于或等于光纤138的远侧部分218的长度。在一些实施方案中，远侧部分218的长度220大于电极的长度216，使得远侧端180定位在插管150中比电极194和/或196的远侧端更远侧。
[0064]被致动的远侧部分218可被描述为光纤138的自由长度。可根据是否存在足够的待致动长度、静电力的强度、光学元件152的直径等对自由长度(例如，远侧部分218的长度220)进行不同的选择。例如，将远侧部分218选择为足够长，使得静电力可克服光纤138的分子力，该分子力保持光纤138的结构完整性和线性/平面设置。也就是说，静电力可在足够长度的光纤138上发挥作用和/或导致足够的弯矩使光纤138在方向208和/或210上弯曲。在一些实施方案中，被致动的远侧部分218的长度220可包括距光纤138的远侧端180介于Imm和15mm之间、介于3mm和12mm之间以及介于5mm和1mm之间等。
[0065]在中间位置，光纤138可定位在插管140的内腔中的任何位置。例如，探针190内的光纤138的全部或一些部分可与插管150的纵向轴线共轴(如例如图2所示)，邻近插管150的一个壁和/或与插管150的一个壁接触(如例如图3和4所示)，邻近电极和/或与电极接触等。在一个或多个激活位置，光纤138可由于与电极之间的静电力更接近电极或更远离电极。例如，当电极194与光纤138之间存在吸引性静电力时，光纤138的远侧部分218可在方向210上移动。光纤138的远侧端180可对应地在方向204上移动。(在一些实施方案中，远侧端180可在方向206上移动，如下文所述。)
[0066]应当理解，光纤138的移动包括光纤138的远侧部分218的一部分相对于探针190、柄部146、插管150和/或光学兀件152的位移。例如，如图6所不，光纤138与电极194之间的吸引性静电力可导致远侧部分218的一部分朝向电极194弯曲。因为远侧部分218的一部分朝向电极194弯曲，远侧部分218相对于插管150和/或光学元件152位移，使得远侧部分218在方向210上朝向电极194移动，并且远侧端180在方向204上移动。在各种实施方案中，远侧部分218朝向电极194和/或196弯曲的部分可为远侧部分218的长度220的0%和50%之间、10%和40%之间以及20%和30%之间。在各种实施方案中，远侧部分218移动的部分可为远侧部分218的长度220的50%和100%、60%和90%以及70%和80%。远侧部分218弯曲的部分可更接近于远侧部分218移动的部分。
[0067]其间光纤138相对于光学元件152摆动的扫描过程可包括多个频率周期。例如，在频率周期的第一半期间，可对光纤138施加例如正电压，使得光纤138获得正电荷(如图6所示)。可对电极194施加负电压，使得电极194获得负电荷。电极194与光纤138之间的吸引性静电力可导致光纤138在方向210上(例如朝向电极194)移动。对应地，在一些实施方案中，远侧端180可在方向204上(例如，如图3所示)移动。
[0068]在其中多个电极同时被充电的实施方案中，在频率周期的第一半期间，可对电极196施加正电压，使得电极196获得正电荷(如图6所示)。电极196和光纤138(可以带正电荷)之间的排斥性静电力可导致光纤138在方向210上(例如，朝向电极194)移动。对应地，在一些实施方案中，远侧端180可在方向204上(如图3所示)移动。
[0069]例如，在频率周期的第二半期间，可对电极196施加负电压，使得电极196获得负电荷。电极196和光纤138(可以带正电荷)之间的吸引性静电力可导致光纤138在方向208上(例如，朝向电极196)移动。对应地，在一些实施方案中，远侧端180可在方向206上(如图4所示)移动。
[0070]在其中多个电极同时被充电的实施方案中，在频率周期的第二半期间，可对电极194施加正电压，使得电极194获得正电荷。电极194和光纤138(可以带正电荷)之间的排斥性静电力可导致光纤138在方向208上(例如，朝向电极196)移动。对应地，在一些实施方案中，远侧端180可在方向206上(如图4所示)移动。
[0071]上文论述描述了通过保持光纤138的电荷和转变电极194和196的电荷来使光纤138摆动。在其他实施方案中，可以保持电极194和196的电荷并且可以转变光纤138的电荷。在一些实施方案中，在扫描过程中电极194和196的电荷总是相反。
[0072]本文论述中施加于光纤138、电极194和/或电极196的电压和/或光纤138、电极194和/或电极196获得的电荷仅为示例性的。应当理解，可对光纤138、电极194和/或电极196选择性地施加负电压并且光纤138、电极194和/或电极196可获得负电荷。相似地，可对光纤138、电极194和/或电极196选择性地施加正电压并且光纤138、电极194和/或电极196可获得正电荷。光纤138、电极194和/或电极196获得的正电荷和负电荷(以及随后产生的吸引性和/或排斥性静电力)的各种组合可由例如成像系统120的控制器126(图1)进行控制。
[0073]在一些实施方案中，光纤138的远侧部分218在摆动过程中保持线性轮廓。例如，当光纤138的远侧部分218在方向210上移动时，远侧端180可在相同方向(例如方向204)上移动。在其他实施方案中，如本文所述，光纤138的远侧部分218在摆动过程中至少部分为弓形。例如，当光纤138的远侧部分218在方向210上移动时，远侧端180可在相反方向(例如方向206)上移动。这种移动可在例如当光纤138的远侧部分218由于电极194与带有不同极性电荷的光纤138之间的吸引性静电力在方向210上弯曲或挠曲时发生。远侧端180可响应于远侧部分218的弯曲或挠曲，在方向206上移动，使得光纤138至少部分地为弓形。当电极194与光纤138之间产生排斥性静电力时和/或电极196与光纤138之间产生吸引性静电力时，光纤138可朝向其中间位置返回。光纤138的远侧部分218可在方向208上移动，并且光纤138的远侧端180可在方向204上移动。由于电极194与光纤138之间产生排斥性静电力和/或电极196与光纤138产生吸引性静电力，光纤138可移动越过其中间位置。当这种情况发生时，远侧部分218可在方向208上弯曲或挠曲，并且远侧端180可在方向204上移动，使得光纤138至少部分地为弓形。在一些实施方案中，在扫描过程中，当光纤138摆动时，光纤138的远侧部分218在互为镜像的至少部分弓形之间周期性地转变。
[0074]当电极194、电极196和/或光纤138中的一者或多者选择性地获得导致吸引性和/或排斥性静电力的电荷时，光纤138可如图3和4所示摆动，并且可在整个目标生物组织(诸如视网膜)上扫描成像光束。在一些具体实施中，致动器系统178被构造用于使光纤138的远侧端180在介于约IHz和10Hz之间、介于约IHz和50Hz之间、介于约IHz和约30Hz之间、介于约5Hz和20Hz之间、介于约1Hz和15Hz之间、介于约IHz和15Hz之间等的频率范围内摆动，但可以设想到其他更大和更小的频率范围。在一些实施方案中，电极194、电极196和/或光纤138可对于频率周期的二分之一没有电荷并且对于频率周期的二分之一带有电荷。在其他实施方案中，电极194、电极196和/或光纤138可对于频率周期的二分之一带有一种极性的电荷并且对于频率周期的二分之一带有相反极性的电荷。其间电极194、电极196和/或光纤138不带电荷、带有一种极性的电荷和/或带有不同极性的电荷的持续时间可大于或小于频率周期的二分之一。
[0075]图3和4所示的光纤138的远侧端180的位置也可以是致动器系统192的中间位置。就此而言，光纤138的远侧端180可在图3或图4的位置处开始，然后在电极194、电极196和/或光纤138被充电并且静电力促使光纤138在方向208或210上移动后，分别移动至图4或图3的位置。当电极194、电极196和/或光纤138带有相反电荷时，光纤138朝向相反方向210或208移动。
[0076]在一些实施方案中，致动器系统192可包括一个或多个恢复元件(例如，卷簧、片簧等)，用于在静电力导致光纤138在方向208和/或210上移动之后，促进光纤138朝向起始位置、中间位置返回。恢复元件可以是机械的和/或电磁的。
[0077]光纤138的至少一部分可具有相比于同一光纤的其他部分和/或常规光纤减小的直径。例如，光纤138的远侧部分218可具有减小的直径。远侧部分218可包括光纤138的被静电致动的跨度。减小的直径可介于同一光纤的其他部分和/或常规光纤的直径的1%和99%之间、5%和95%之间、10%和90%之间、20%和80%之间、30%和70%之间、40%和60%之间等O例如，减小的直径可在2μηι至125μ??、5μηι至120μηι等范围内。较小的直径导致较小的横截面积。具有更小横截面积的光纤可能需要更小的弯矩以导致光纤弯曲(例如，当光纤138的远侧部分被静电力作用时)。在一些实施方案中，光纤138的至少一部分可渐缩(例如，通过挤出工艺、蚀刻等)。例如，光纤138具有减小的直径的部分可以是渐缩的。在纤维渐缩的过程中，光纤的几何形状可成比例地缩放。例如，将具有5μπι直径芯的125μπι直径纤维渐缩二分之一，结果为具有2.5μπι直径芯的62.5μπι直径纤维。在一些实施方案中，通过蚀刻远侧部分218减小光纤138的直径，使得总直径减小但芯直径保持不变。例如，可对具有5μπι直径芯的125μπι直径纤维进行蚀刻，以使得总直径减小至62.5μπι但芯直径保持为5μπι。
[0078]探针190可包括邻近光纤138定位的刚性构件212。刚性构件212可由比光纤138的刚性更大的材料形成，使得光纤138仅在刚性构件212的远侧端远侧的部分经历弯矩(例如，由于其自身重量)。刚性构件212可被构造用于对光纤138内部中的光纤138的更大部分(与探针190中没有提供刚性构件212时相比)增加刚度，使得光纤138保持在与插管150的纵向轴线共轴的中间位置。
[0079]当探针190中包括刚性构件212时，其可沿着探针190和光纤138的至少一部分纵向延伸。刚性构件212可被完全设置在插管150或外壳146中，或者刚性构件212的部分可被部分地设置在插管150和外壳146两者中。在一些实施方案中，刚性构件212可被描述为围绕光纤138呈环形设置的刚性管。例如，刚性构件212可围绕光纤138的全部周长延伸。在其他实施方案中，刚性构件212可被描述为邻近光纤138的一部分设置的刚性板。此类刚性构件可以是线性的、弯曲的或它们的某种组合。可使用合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)、机械连接和/或它们的组合将刚性构件212固定到光纤138。相似地，可使用合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)、机械连接和/或它们的组合将刚性构件212固定到柄部146。
[0080]当在柄部146中提供刚性构件212时，刚性构件212可在偏置方向上弯曲，以提供光纤138的顺应性恢复力(例如，当光纤138与插管150的纵向轴线共轴时朝向中间位置)。例如，刚性构件212可在箭头208所示的方向上弯曲，使得光纤138朝向中间位置偏置(例如，在与方向210相反的方向上，即光纤138被光纤138与电极194之间的吸引性静电力促使移动的方向)。除被构造用于使光纤138返回到中间位置的一个或多个恢复元件之外或作为替代，可以使刚性构件212弯曲。
[0081]以下论述整体涉及图7、8和9。图7为根据本公开的一个方面的成像探针的沿着图5的剖面线8-8的横截面后视图的程式化图示。图8和9为根据本公开的一个方面的成像探针的横截面后视图的程式化图示，与图7的图示类似，但示出了多个电极。
[0082]图7的图示实施方案在插管150内包括两个电极232和242。电极232和242可围绕光纤222呈环形定位或设置、围绕光纤222对称设置、被设置成彼此相反、被设置在插管150的两个等分半部内和/或相隔180°。图8的图示实施方案在插管150内包括三个电极264、274和284。电极264、274和284可围绕光纤252呈环形定位或设置、被设置在插管150的等分三分之一内和/或相隔120°。图9的图示实施方案包括四个电极302、312、322和332。电极302、312、322和332可围绕光纤292呈环形定位或设置、围绕光纤292对称设置、被设置为与至少一个其他电极相反、被设置在插管150的等分四分之一内和/或相隔90°。
[0083 ]应当理解，图7、8和9的电极的取向和/或定位在不同的实施方案中可以是变化的。例如，电极232和242可围绕光纤222旋转90°，使得电极232和242被定位在插管150的左边和右边(与从图7所示视角观察插管150时定位在插管150的顶部和底部相比)。例如，电极262、272和282中的两者可被定位成接近于彼此并且更远离第三电极(与如图8所示的定位在等分的三分之一中相比)。
[0084]在具有如例如图7所示的两个电极的致动器系统的情况下论述的运动曲线通常集中于光纤138在插管内的线性位移，其可用于在整个目标生物组织上产产生像光束的对应线性扫描。在其他实施方案中(如例如图8和9所示)，致动器系统包括三个、四个或更多个电极，可将这些电极选择性地与光纤一起激活，从而在整个二维扫描图案上扫描光纤和成像光束。二维扫描图案可包括螺旋、光栅、恒定半径星形、多半径星形、多次折叠路径、其他二维扫描图案、其他图案和/或它们的组合。
[0085]例如，可使用图9的图示实施方案实现恒定半径星形扫描图案。控制器(例如，成像系统120的控制器126(图1)可执行以下步骤或导致以下步骤被执行。电极262和光纤252可带有相反极性的电荷，使得产生导致光纤252朝向电极262移动的吸引性静电力。可对电极272和282施加相同大小和极性的电压，使得它们带有与电极262相同的电荷，而电极262保持被充电。光纤252在电极262、272和282的方向上经历相等的吸引性静电力，导致光纤252移动至中间位置(例如，与插管150的纵向轴线共轴)。因此，扫描了星形的第一臂(例如，在电极252的方向上)。
[0086]为扫描星形的下一个臂(例如，在电极272的方向上)，可对电极262和282施加具有与施加于光纤252的电压相同极性的电压，使得电极262和282获得与光纤252相同极性的电荷，并且光纤252与电极262和282之间产生排斥性静电力。保持光纤252的电荷(与在扫描星形的第一臂期间光纤252的电荷相比)。另外保持电极272的电荷(与当所有三个电极带有相等电荷时电极272的电荷相比)，使得吸引性静电力继续存在于光纤252与电极272之间。由于光纤252与电极272之间的吸引性静电力，以及光纤252与电极262和282之间的排斥性静电力，光纤252可朝向电极272移动。可对电极262和282施加相同大小和极性的电压(与施加于电极272的电压相比，所有三个电极带有相等电荷)，使得它们带有与电极272相同的电荷，同时保持电极272的电荷。光纤252在电极262、272和282的方向上经历相等的吸引性静电力，导致光纤252移动至中间位置(例如，与插管150的纵向轴线共轴)。因此，扫描了星形的第二臂(例如，在电极262的方向上)。
[0087]为扫描星形的最后一个臂(例如，在电极282的方向上)，可以重复如相对于扫描星形的第二臂所述的类似程序。可对电极262和272施加具有与施加于光纤252的电压相同极性的电压，使得电极262和272获得与光纤252相同极性的电荷，并且光纤252与电极262和272之间产生排斥性静电力。保持光纤252的电荷(与在扫描星形的第一臂期间光纤252的电荷相比)。另外保持电极282的电荷(与当所有三个电极带有相同电荷时电极282的电荷相比)，使得吸引性静电力继续存在于光纤252与电极282之间。由于光纤252与电极282之间的吸引性静电力，以及光纤252与电极262和272之间的排斥性静电力，光纤252可朝向电极282移动。可对电极262和272施加相同大小和极性的电压(与施加于电极282的电压相比，所有三个电极带有相等电荷)，使得它们带有与电极282相同的电荷，同时保持电极282的电荷。光纤252在电极262、272和282的方向上经历相等的吸引性静电力，导致光纤252移动至中间位置(例如，与插管150的纵向轴线共轴)。因此，扫描星形的第三臂(例如，在电极262的方向上)。
[0088]上文所述的二维扫描图案为非限制性实例。例如，可以扫描星形图案的一个、两个、三个、四个、五个或更多个臂。例如，可以对图9的导电层224和/或一个或多个电极302、312、322和332选择性地充电和放电，使得光纤222移动，以进行光栅扫描。其他一维和/或二维扫描图案可通过本文所述的装置、系统和方法具体实施。在一些实施方案中，光纤和/或电极可带有不同极性的电荷。在一些实施方案中，可对光纤和/或电极施加类似范围的电压，使得产生不同程度的吸引性和排斥性静电力。由于光纤和/或电极之间的类似范围的局部吸引和/或排斥，利用类似电压可提供高分辨率方法扫描。
[0089]显不光纤222包括导电层224。当本文将电压描述为施加于光纤或本文将光纤描述为获得电荷时，应当理解为将电压施加于导电层以及导电层获得电荷。在一些实施方案中，光纤不包括导电层。在其他实施方案中，光纤222包括导电层224和绝缘层226(如图10所示)。导电层224可被设置和/或定位在光纤222和绝缘层226之间。
[0090]绝缘层226可以是或可包括介电材料。介电材料具有绝缘性质，电荷不能流过这种材料。因此，它们可起到如单独的绝缘涂层(诸如本文相对于图7、8和9所述的那些)的相同目的。介电材料还可具有一个或多个有利的特征。例如，介电材料可被所施加的电场极化。也就是说，电荷可从其平衡位置移动，并且可基于所施加的电场对齐。例如，在图10的图示实施方案中，导电层224可获得正电荷。当绝缘层226为单独的绝缘涂层时，与带电导电层224相关的电场的强度在绝缘层226的厚度上减小。当绝缘层226为或包括介电材料时，绝缘层226的更接近于带正电荷的导电层224的部分(面向内部的部分或面向光纤的部分)被极化并且获得至少局部负电荷。绝缘层的更远离带正电荷的导电层224的部分(面向外部的部分或面向插管的部分)也被极化并且获得至少局部正电荷。绝缘层226的外表面可具有与导电层224相同极性的电荷。因此，与导电层224相关的电场贯穿绝缘层226并且被提供在外部(例如，朝向一个或多个电极)。此类布置方式可有利于光纤通过静电力摆动。
[0091]类似地，与图7、8和9的电极相关的绝缘层中的一者或多者可以是或可包括介电材料。例如，面向内部或面向光纤的绝缘层可以是或可包括介电材料。绝缘层的内表面可具有与电极相同极性的电荷。因此，与电极相关的电场贯穿绝缘层并且被提供在内部(例如，朝向光纤)。此类布置方式可有利于光纤通过静电力摆动。
[0092]再次参见图7、8和9，显示电极的面向外部的表面(例如，朝向插管150)包括绝缘层。例如，电极232可包括绝缘层234(图7)，电极242可包括绝缘层244(图7)，电极262可包括绝缘层264(图8)，电极272可包括绝缘层274(图8)，电极282可包括绝缘层284(图8)，电极302可包括绝缘层304(图9)，电极312可包括绝缘层314(图9)，电极322可包括绝缘层324(图9)，和/或电极332可包括绝缘层334(图9)。电极的面向外部的表面上的绝缘层可阻止电极和插管150之间不希望的接触。接触可导致电压被施加于插管150。当光学探针至少部分地被设置在患者眼睛中时，对插管150施加电压可能是不可取的。绝缘层可以是或可包括绝缘涂层。可使用化学工艺、合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)、机械连接和/或它们的组合联接到光纤138。绝缘层可以是和/或可包括陶瓷、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚合物、聚对二甲苯、二氧化硅、二氧化钛和/或其他合适的绝缘或介电材料。
[0093]图7、8和9显不，电极的面向内部的表面(例如，朝向光纤138)和/或光纤的外表面可包括绝缘层。例如，电极232可包括绝缘层236(图7)，电极242可包括绝缘层246(图7)，电极262可包括绝缘层266(图8)，电极272可包括绝缘层276(图8)，电极282可包括绝缘层286(图8)，电极302可包括绝缘层306(图9)，电极312可包括绝缘层316(图9)，电极322可包括绝缘层326(图9)，和/或电极332可包括绝缘层336(图9)。光纤222的至少一部分(例如，探针190内部中的全部光纤138，光纤138的远侧部分218，光纤138的包括导电层的部分)可包括绝缘层。例如，光纤222可包括绝缘层226。电极的面向内部的表面和/或光纤的外表面上的绝缘层可被构造用于阻止电极和光纤的导电层之间的电连通。当光纤接触一个或多个电极时，绝缘层可阻止不希望的放电。放电可导致存在于光纤与一个或多个电极之间的静电力消失。放电还可导致火花。在光纤的致动过程中，随着光纤被静电吸引朝向一个或多个电极，可发生光纤与一个或多个电极之间的接触。例如，如果光纤的外表面包括接触导电电极的导电层，可出现放电。当光学探针至少部分地被设置在患者眼睛中时，这种放电可能是不可取的。绝缘层可以是或可包括绝缘涂层。可使用化学工艺、合适的粘合剂(例如，胶水、环氧树脂等)、机械连接和/或它们的组合将绝缘层联接到光纤138。绝缘层可以是和/或可包括陶瓷、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酸亚胺、聚合物、聚对二甲苯、二氧化硅、二氧化钛和/或其他合适的绝缘或介电材料。
[0094]应当理解，当电极和/或光纤被描述为包括绝缘层时，绝缘层可为不同于光纤自身的组件，诸如施加到和/或以其他方式联接到光纤的涂层、套管等。在一些实施方案中，电极和/或光纤的绝缘层中的一者或多者可包括介电材料，如相对于图10更详细地描述。在一些实施方案中，电极和/或光纤的面向外部和面向内部的绝缘层可以是或可包括相同材料。在其他实施方案中，面向外部和面向内部的绝缘层可以是或可包括不同材料。例如，面向内部的绝缘层可以是或可包括介电材料，而面向外部的绝缘层不是或不包括介电材料。
[0095]如本文所述的实施方案可提供具有致动器的成像探针，所述致动器利用至少一个带电电极通过静电力对定位在成像探针内的光纤赋予运动。上文提供的实例仅为示例性的，并非旨在进行限制。本领域的技术人员可易于设计符合本发明所公开的实施方案的其他系统，所述系统旨在在本公开范围内。同样，本专利申请仅受以下权利要求书限制。
【主权项】
1.一种眼科成像探针，包括: 柄部； 联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内的光纤，所述光纤被构造用于接收来自成像光源的成像光，并且将所述成像光导引至定位在所述插管的远侧部分内的光学元件；以及被构造用于对所述光纤赋予运动的致动器系统，所述致动器系统包括定位在所述插管内的电极并且被构造用于通过选择性地对所述电极和所述光纤的导电层中的至少一者赋予电荷来对所述光纤赋予运动。2.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述电极沿着所述插管的纵向跨度的至少三分之一(1/3)延伸。3.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述致动器系统还包括定位在所述插管内的第二电极。4.根据权利要求3所述的探针，其中: 所述电极和所述第二电极围绕所述光纤对称地设置。5.根据权利要求3所述的探针，其中:所述致动器系统被构造用于对所述光纤赋予运动，以在二维扫描图案上扫描所述成像光。6.根据权利要求5所述的探针，其中: 所述二维扫描图案包括螺旋、光栅、恒定半径星形图案、多半径星形图案和多次折叠路径中的至少一者。7.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述光纤包括导电层。8.根据权利要求7所述的探针，其中: 所述光纤包括绝缘层。9.根据权利要求8所述的探针，其中: 所述导电层设置在所述光纤和所述绝缘层之间。10.根据权利要求8所述的探针，其中: 所述绝缘层包括介电材料。11.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述电极的面向内部的表面包括绝缘层。12.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述电极的面向外部的表面包括绝缘层。13.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述光纤的近侧节段牢固地固定到所述柄部的近侧部分。14.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述电极牢固地固定到所述插管。15.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述光学元件包括梯度折射率(GRIN)透镜。16.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述光学元件机械地联接到所述光纤的远侧端，以使得所述光学元件随着所述光纤的所述远侧端移动。17.根据权利要求1所述的探针，其中: 所述致动系统被构造用于对所述光纤赋予运动，从而在以距所述插管的远侧端距离为介于5mm和I Omm之间的介于I mm和5mm之间的目标生物组织处，沿着具有线性跨度的扫描图案扫描所述成像光。18.一种眼科成像系统，包括: 被构造用于产生成像光的成像光源； 与所述成像光源光学连通的光导，所述光导被构造用于接收由所述成像光源产生的成像光；以及 与所述光导光学连通的探针，所述探针包括 柄部； 联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内的光纤，所述光纤包括导电层，其中所述光纤被构造用于接收来自所述光导的所述成像光并且将所述成像光导引至定位在所述插管的远侧部分内的光学元件；以及 被构造用于对所述光纤赋予运动的致动器系统，所述致动器系统包括定位在所述插管内的电极并且被构造用于通过选择性地对所述电极和所述光纤的所述导电层中的至少一者施加电荷来对所述光纤赋予运动。19.根据权利要求18所述的眼科成像系统，还包括: 与所述光源连通的控制器，所述控制器被构造用于对于光学相干断层扫描(OCT)成像程序控制所述成像光源的致动。20.根据权利要求19所述的眼科成像系统，其中: 所述控制器被进一步构造用于处理通过所述探针获得的数据并将成像数据输出至与所述控制器连通的显示器。21.根据权利要求19所述的眼科成像系统，其中: 所述控制器被进一步构造用于选择性地导致电压被施加于所述光纤的所述导电层和所述电极中的至少一者，使得所述光纤的所述导电层和所述电极中的至少一者获得电荷。22.一种眼科成像的方法，包括: 对定位在眼科探针的外壳内的电极施加第一电压，使得所述电极获得具有第一极性的电荷；以及 对定位在所述眼科探针的所述外壳内的光纤的导电层施加第二电压，使得所述导电层获得具有第二极性的电荷，所述光纤还包括绝缘层，所述绝缘层被构造用于阻止所述电极和所述光纤的所述导电层之间的电连通； 其中由获得具有所述第一极性的所述电荷的所述电极和获得具有所述第二极性的所述电荷的所述光纤的所述导电层产生的静电力导致所述光纤在定位在所述外壳的远侧部分内的整个光学元件上扫描穿过所述光纤的成像光。
【文档编号】A61B3/10GK106028910SQ201580010634
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年4月22日
【发明人】B·惠特勒
【申请人】诺华股份有限公司