Abstract

A novel endoscopic optical coherence tomography probe was designed and constructed with a 1.9-mm microelectromechanical system (MEMS) motor. The new MEMS endoscopic probe design eliminates the need to couple the rotational energy from the proximal to the distal end of the probe. Furthermore, the endoscopic probe’s sheath and fiber have the advantages of having a much smaller diameter and being more flexible than traditional endoscopes since no reinforcement is needed to couple the rotational torque. At the distal end, a prism mounted on a micromotor deflects the light rays to create a transverse circular-scanning pathway. Because our MEMS scanner does not require the coupling of a rotational single-mode fiber, a high scanning speed is possible while eliminating unstable optical signals caused by nonuniform coupling.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
    [CrossRef]
  3. B. E. Bouma and G. J. Tearney, Handbook of Optical Coherence Tomography (Marcel Dekker, New York, 2002).
  4. G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. Y. Pan, H. Xie, and G. K. Fedder, Opt. Lett. 26, 1966 (2001).
    [CrossRef]
  6. J. M. Zara, S. Yazdanfar, K. D. Rao, J. A. Izatt, and S. W. Smith, Opt. Lett. 28, 828 (2003).
    [CrossRef]
  7. G. Tearney, B. Bouma, and J. Fujimoto, Opt. Lett. 22, 1811 (1997).
    [CrossRef]
  8. Z. Ding, Y. Zhao, H. Ren, J. S. Nelson, and Z. Chen, Opt. Express 10, 236 (2002), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]

2003

2002

2001

1997

1996

1995

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

1991

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Boppart, S. A.

Bouma, B.

Bouma, B. E.

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Handbook of Optical Coherence Tomography (Marcel Dekker, New York, 2002).

Brezinski, M. E.

Chang, W.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Chen, Z.

Ding, Z.

Fedder, G. K.

Flotte, T.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J.

Fujimoto, J. G.

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Gregory, K.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Hee, M. R.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Huang, D.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Izatt, J. A.

J. M. Zara, S. Yazdanfar, K. D. Rao, J. A. Izatt, and S. W. Smith, Opt. Lett. 28, 828 (2003).
[CrossRef]

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

Lee, M. R.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

Lin, C. P.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Nelson, J. S.

Pan, Y.

Puliafito, C. A.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Rao, K. D.

Ren, H.

Schuman, J. S.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Schumun, J. S.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

Smith, S. W.

Southern, J. F.

Stinson, W. G.

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Swanson, E. A.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Tearney, G.

Tearney, G. J.

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Handbook of Optical Coherence Tomography (Marcel Dekker, New York, 2002).

Weissman, N. J.

Xie, H.

Yazdanfar, S.

Zara, J. M.

Zhao, Y.

IEEE Eng. Med. Biol. Mag.

M. R. Lee, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, J. S. Schumun, C. P. Lin, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 14, 67 (1995).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Science

D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Other

B. E. Bouma and G. J. Tearney, Handbook of Optical Coherence Tomography (Marcel Dekker, New York, 2002).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic endoscope MEMS probe.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of the OCT system with a MEMS probe and controller. A/D, analog-to-digital.

Fig. 3
Fig. 3

Image of endoscope MEMS probe. A, Overview of the endoscope MEMS probe; B, close-up of the micromotor with prism; C, movie-style display of the endoscope on top of an IR card. Arrowheads indicate the movement of the beam as the motor rotates.

Fig. 4
Fig. 4

Signal-to-noise ratio of the endoscope.

Fig. 5
Fig. 5

A, In vitro image of the rabbit trachea wrapped around the endoscope. Trachea cartilage * and glands (arrow in inset) can be seen. Arrowhead indicates the 2-mm PTFE tubing. B, In vitro image of the esophagus. MM, musculans mucosae.

Metrics