ピエゾチューブで高分解能な画像を実現する走査型ファイバ内視鏡

医療分野では、最高級の内視鏡は診断だけでなく、病気の治療にもますます頻繁に使用されるようになっています。直径数ミリのコンパクトでフレキシブルなデザインにより、より優しい低侵襲性を実現しています。一般的な内視鏡の画質の限界に反して、スキャニングファイバ内視鏡（SFE）の新しい革新的なデザインは、新たな可能性をもたらします。SFEは、光コヒレンス・トモグラフィのように、高分解能で視野の広いフルカラーの画像をレーザで生成することができます。ピエゾチューブの高速動作と制御により、走査型ファイバ内視鏡では光ファイバの走査動作が行われます。これにより、SFEはより多くの画像情報を提供し、生物医学研究に新たな知見をもたらし、臨床現場での低侵襲手術を改善します。

走査型ファイバ内視鏡の中心となる撮像素子は、シングルモードの光ファイバを、分割された電極を持つチューブ状のピエゾ式アクチュエータで駆動するものです。小型化されたピエゾチューブは、逆ピエゾ効果を利用して超高速の動きを実現します。このセグメント化されたピエゾチューブは、半径方向と軸方向の変位だけでなく、セグメントを目標に制御することで、XY平面内でのスキャン動作を行うことができます。これにより、SFE内の光ファイバが5～12kHzの機械的共振で励起され、RGBのレーザ光で被撮像面スキャンされます。半径方向の振動の動きをモデル化し、その後、動作中に光ファイバが、例えばスパイラルスキャンパターンやリサージュ図形で動くようにします。