Research/All-in One Portable MEMS OCT System

ＭＥＭＳ技術を用いたオールインワンポータブルＯＣＴシステム
All-in-One Portable MEMS OCT System†

光干渉画像法（OCT=Optical Coherence Tomography)は光の干渉を利用して非接触、非破壊で断層画像を見る技術であり、その非侵襲性から、医療分野を中心に実用化が進んでいる技術です。システムの小型化、高速化が望まれる中、特に光ＭＥＭＳを応用して、持ち運び可能なレベルにまでシステムの小型化が進んでいます。

OCT or Optical Coherence Tomography is a non-invasive visualizing method to reconstruct the cross-sectional image of semi-transparent materials by means of optical interference, and it has been widely used in the field of medical inspection. Due to the increasing demand toward fast and portable OCT systems, MEMS is expected to the enabling technology to miniaturize the entire optical system.

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ＯＣＴ波長可変光源
Wavelength Tunable Light Source for OCT†

近年のＯＣＴでは高速化と感度の観点から、高速波長走査型光源を用いたＳＳ−ＯＣＴ (Swept-Source OCT) が主流となっています。システムの撮像速度は光源の走査速度によって決められます。従来光源ではポリゴンミラーでその速度が制約されていましたが、本研究では高速ＭＥＭＳスキャナを用いることで大幅な高速化を実現しています。

また、ＯＣＴは観察点を走査するスキャナも必要となります。内視鏡応用等の小型プローブを中心に、こちらでもＭＥＭＳスキャナの利用が進んでいます。

Swept-source type is becoming the standard architecture to construct fast and highly sensitive OCT system (called SS-OCT). The frame rate of such system is determined by the scan speed of the tunable wavelength source. Conventional SS-OCT system used the polygon-mirror type rotating scanners but the speed was not satisfactory to meet the requirement today. For this reason, we adopted a MEMS resonating scanner of high speed.

Besides the light source, OCT also needs a spatial light modulator to scan a probe light onto a tissue under test, where MEMS has found another place of implementation.

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ポータブルＯＣＴ
Portable OCT†

共同研究先のｓａｎｔｅｃ社製IVS-300は、ＭＥＭＳ技術によって小型化を実現したオールインワンのポータブルなＯＣＴシステムです。持ち運びが可能であるため、訪問治療やシステムの常設が困難な場所でのＯＣＴの観察を可能にします。

Our industrial partner Santec Corp has developed a portable OCT system IVS-300 based upon the optical MEMS technology.

キュウリの断層写真。
Cross-sectional image of cucumber.

ヒトの指表皮の断層写真。
Cross-sectinal image of finger skin.

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追加情報
Supplementary Information†

ＯＣＴは深さ方向の情報の取得方法によって、タイムドメイン方式とフーリエドメイン方式に大別されます。空間的な干渉距離を変化させながら断層情報を取得するのがタイムドメイン、干渉信号の光学的周波数依存性を計測して演算処理で断層情報を取得するのがフーリエドメイン方式です。初期の眼底検査装置に用いられたものはタイムドメイン方式でしたが、高速性またはノイズ耐性の観点から現在ではフーリエドメイン方式、特に高速波長走査型のレーザを用いたＳＳ−ＯＣＴが主要な方法となっています。

OCT systems are categorized into two major groups (A) time-domain and (B) Fourier-domain, depending upon the method to scan in the direction of tissue depth. The time-domain type correlate the optical signal and the depth information by spatially adjusting the reference arm length of the interferometer, while the Fourier-domain type reconstructs the cross-sectional image by computation from the frequency response of the interference using a wavelength tunable light source. OCT systems on the early stage uses the time-domain type but recent systems adopt the Fourier-type due to the increasing demand for fast operation and for noise suppression.

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