Piezo Tubes Ensure a Higher Image Resolution in Scanning Fiber Endoscopy

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。

チューブ状のピエゾアクチュエータは、電気的には小さなコンデンサに相当するため、SFEの動作中にかかる電圧は低く、通常の動作では50V以下になります。また、小さな面積でも比較的大きな変位が得られるベンディングアクチュエータでも、同様のスキャンアプリケーションが可能です。

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