| 【発明の名称】 |
蛍光スペクトル取得方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】袴田 和男
【住所又は居所】神奈川県足柄上郡開成町宮台７９８番地 富士写真フイルム株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】蛍光スペクトル取得方法および装置において、生体組織から発生した蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで取得する。
【解決手段】光伝播プローブ５中を通して蛍光入射面４に検出光を入射させ、この検出光の蛍光入射面４における反射光の強度を反射光強度検出手段２０によって検出し、この検出された反射光の上記検出光に対する相対強度に基づいて蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否かを接触判定手段２５で判定し、蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定された際に、生体組織から発生した蛍光を分光測光手段１０によって分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を光伝播プローブの蛍光入射面から入射させ、該蛍光入射面から入射された蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する蛍光スペクトル取得方法において、前記光伝播プローブ中を通して前記蛍光入射面に検出光を入射させ、該検出光の該蛍光入射面における反射光の強度を検出し、該検出された反射光の前記検出光に対する相対強度に基づいて前記蛍光入射面が前記生体組織に接触しているか否かを判定することを特徴とする蛍光スペクトル取得方法。
【請求項２】 励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を入射させる蛍光入射面を有する光伝播プローブと、前記蛍光入射面を通して前記光伝播プローブに入射された蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する分光測光手段とを備えた蛍光スペクトル取得装置において、前記光伝播プローブ中を通して前記蛍光入射面に検出光を入射させる検出光入射手段と、該検出光の該蛍光入射面における反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、該検出された反射光の前記検出光に対する相対強度に基づいて、前記蛍光入射面が前記生体組織に接触しているか否かを判定する接触判定手段とを備えたことを特徴とする蛍光スペクトル取得装置。
【請求項３】 前記接触判定手段が、さらに加えて前記蛍光入射面が前記生体組織を覆う粘液に接触しているか否かを判定可能なものであることを特徴とする請求項２記載の蛍光スペクトル取得装置。
【請求項４】 前記接触判定手段によって前記蛍光入射面が前記生体組織に接触していると判定されたときに、前記励起光の照射強度を前記蛍光を分光測光する際の所定の強度に制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の蛍光スペクトル取得装置。
【請求項５】 前記励起光が、前記検出光を兼用するものであることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の蛍光スペクトル取得装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光スペクトル取得方法および装置に関し、詳しくは、励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を光伝播プローブを通して入射させ分光測光する蛍光スペクトル取得方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガラス球に光ファイバを接続した光伝播プローブを使用し、この光伝播プローブを生体組織に挿入した後、上記ガラス球部を生体組織に接触させ、励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を上記ガラス球部から入射させて光ファイバを通して伝播させ、この光ファイバを通して伝播された蛍光を分光測光することにより生体組織から発生した蛍光のスペクトルをポイント測定する装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蛍光スペクトルの測定が行なわれるときに上記ガラス球部は生体組織に安定的に密着されているわけではなく、単に当接されているだけなので、生体組織から発生する蛍光（以後、組織蛍光と呼ぶ）の測定中に生体組織とガラス球部との位置関係（両者間の間隙、角度および接触領域の大きさ等）が不安定になってしまうことがある。また、生体組織に発生したポリープ等の凸部を測定する際には上記位置関係が特に不安定になる。このように位置関係が不安定になると、生体組織とガラス球部との間に生体組織を覆う粘液が侵入し、励起光の照射を受けてこの粘液から発生したノイズとなる蛍光（以後粘液蛍光と呼ぶ）が上記組織蛍光と共に光伝播プローブに入射され分光測光され、すなわち、組織蛍光とは異なるスペクトル強度分布を有する上記粘液蛍光が組織蛍光と共に分光測光され、組織蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで得ることが難しいという問題がある。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体組織から発生した蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで取得することができる蛍光スペクトル取得方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の蛍光スペクトル取得方法は、励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を光伝播プローブの蛍光入射面から入射させ、この蛍光入射面から入射された蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する蛍光スペクトル取得方法において、光伝播プローブ中を通して蛍光入射面に検出光を入射させ、この検出光の蛍光入射面における反射光の強度を検出し、検出された反射光の前記検出光に対する相対強度に基づいて蛍光入射面が前記生体組織に接触しているか否かを判定することを特徴とするものである。
【０００６】本発明の蛍光スペクトル取得装置は、励起光の照射により生体組織から発生した蛍光を入射させる蛍光入射面を有する光伝播プローブと、この蛍光入射面を通して光伝播プローブに入射された蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する分光測光手段とを備えた蛍光スペクトル取得装置において、光伝播プローブ中を通して蛍光入射面に検出光を入射させる検出光入射手段と、この検出光の蛍光入射面における反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、検出された反射光の前記検出光に対する相対強度に基づいて、蛍光入射面が生体組織に接触しているか否かを判定する接触判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】前記接触判定手段は、さらに加えて蛍光入射面が生体組織を覆う粘液に接触しているか否かを判定可能なものとすることができる。
【０００８】前記蛍光スペクトル取得装置は、接触判定手段によって蛍光入射面が生体組織に接触していると判定されたときに、励起光の照射強度を蛍光を分光測光する際の所定の強度に制御する制御手段を備えたものとすることができる。
【０００９】前記蛍光スペクトル取得装置は、励起光が、前記検出光を兼用するようにすることができる。
【００１０】なお、上記蛍光スペクトル取得装置は、接触判定手段による判定の結果を報知する報知手段を備えたものとすることができる。
【００１１】また、上記検出光は近赤外光とすることができる。
【００１２】なお、蛍光入射面とは、光伝播プローブ表面上の分光測光される蛍光が入射される領域を意味するものである。
【００１３】また、上記「光伝播プローブが生体組織に接触している」とは、光伝播プローブの蛍光入射面の略全領域が生体組織に密着し、生体組織と蛍光入射面とに挟まれた領域中に空気や生体組織を覆う粘液が殆ど存在しない状態を意味するものである。以後、上記状態を「所定の接触状態」と呼ぶ。
【００１４】
【発明の効果】本発明の蛍光スペクトル取得方法および装置によれば、蛍光スペクトル強度分布データを取得するにあたり、光伝播プローブ中を通して蛍光入射面に検出光を入射させ、この検出光の蛍光入射面における反射光の強度を検出し、検出された反射光の上記検出光に対する相対強度に基づいて蛍光入射面が前記生体組織に接触しているか否かを判定するようにしたので、光伝播プローブが生体組織に接触しているときに上記蛍光スペクトル強度分布データを取得することができ、これにより組織蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで取得することができる。すなわち、光伝播プローブが生体組織に接触しているときには、生体組織と光伝播プローブとの間への粘液の侵入が少なく、励起光の照射を受けて粘液から発生し光伝播プローブに入射されるノイズとなる粘液蛍光の光量が低減されているので組織蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで取得することができる。
【００１５】なお、上記反射光の検出光に対する相対強度は、蛍光入射面を挟む２種類の光を伝播させる媒体のそれぞれの屈折率の値に応じて定められ、すなわち、２つの媒体の内の１つは光伝播プローブであり、他の１つは生体組織、生体組織を覆う粘膜、あるいは空気であり、生体組織と、生体組織を覆う粘膜と、空気とはそれぞれ互いに異なる屈折率を有するので、上記相対強度に基づいて蛍光入射面が生体組織に接触しているか否か、および蛍光入射面が生体組織を覆う粘液に接触しているか否かを判定することができる。
【００１６】また、接触判定手段を、さらに蛍光入射面が生体組織を覆う粘液に接触しているか否かを判定可能なものとすれば、光伝播プローブは生体組織に接触してはいないがこの光伝播プローブは生体組織に接近した場所に位置しているという情報を得ることができ、これにより生体組織に光伝播プローブを接触させる操作がより容易となる。
【００１７】なお、接触判定手段によって蛍光入射面が生体組織に接触していると判定されたときに、励起光の照射強度を蛍光を分光測光する際の所定の強度に制御する制御手段を備えれば、不要な励起光の照射を防止することができる。
【００１８】ここで、励起光を、検出光を兼用するものとすれば、検出光用の光源および光学系が不用となり、装置のサイズを小さくすることができると共に、装置コストを低減することができる。
【００１９】さらに、接触判定手段による判定の結果を報知する報知手段を備えるようにすれば、蛍光入射面が生体組織に接触しているか否かをより確実に認識することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置のブロック図、図２はガラス球部が空気に接触している様子を示す図、図３はガラス球部が粘液に接触している様子を示す図、図４はガラス球部が生体組織に接触している様子を示す図である。
【００２１】本発明の第１の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置１０１は、励起光を射出するＬＤ光源６１、ＬＤ光源６１からの励起光の照射により生体組織１から発生した蛍光（組織蛍光）を入射させる蛍光入射面４を有する光伝播プローブ５、蛍光入射面４を通して光伝播プローブ５に入射された上記蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する分光測光手段１０、光伝播プローブ５中を通して蛍光入射面４に検出光を入射させる検出光入射手段１５、上記検出光の蛍光入射面４における反射光の強度を検出する反射光強度検出手段２０、検出された上記反射光の検出光に対する相対強度に基づいて、蛍光入射面が生体組織に接触しているか否かを判定すると共に、蛍光入射面４が生体組織１を覆う粘液２に接触しているか否かを判定する接触判定手段２５、接触判定手段２５によって蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定されたときに、励起光の射出強度を蛍光を分光測光する際の所定の強度に制御する光源強度制御手段３０、接触判定手段２５による判定の結果を報知する報知手段３５、およびＬＤ光源６１から射出され後述するハーフミラー７１で反射された検出光の強度を検出するＬＤ光強度検出手段４０を備えている。なお、粘液２の周囲には空気３が存在する。
【００２２】上記励起光は上記検出光を兼用するものであり、ＬＤ光源６１から射出され光伝播プローブ５中を通して蛍光入射面４から射出された検出光は励起光として使用される。以後上記ＬＤ光源６１から射出される励起光と検出光とを兼用する上記光をＬＤ光と呼ぶ。なお、このＬＤ光の波長は４１０ｎｍである。
【００２３】光伝播プローブ５はガラス球部６とこのガラス球部６に接続された光ファイバ部７とからなり、このガラス球部６は上記蛍光入射面４を有している。
【００２４】光源強度制御手段３０は、蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定された結果が接触判定手段２５から入力されていない場合には、ＬＤ光源６１の出力モードを非測定モードに設定してＬＤ光源６１から射出されるＬＤ光の射出強度を上記蛍光を分光測光する際の所定の強度より弱い低強度にする、接触判定手段２５によって蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定された結果が入力された場合には、ＬＤ光源６１の出力モードを測定モードに設定してＬＤ光源６１から射出されるＬＤ光の射出強度を上記所定の強度である高強度にする。
【００２５】上記蛍光スペクトル取得装置１０１は、さらに、検出光入射手段１５と一部分を兼用し生体組織１から発生して光伝播プローブ５に入射されガラス球部６と光ファイバ部７とを通してこの光ファイバ部７の端面Ｔから射出された上記蛍光を分光測光手段１０に入射させる蛍光伝播光学系６２、検出光入射手段１５と光路の一部分を兼用し光伝播プローブ５中を伝播し蛍光入射面４において反射されガラス球部６と光ファイバ部７とを通してこの光ファイバ部７の端面Ｔから射出された上記ＬＤ光（検出光）の反射光である反射ＬＤ光を反射光強度検出手段２０に入射させる反射検出光伝播光学系６４、検出光入射手段１５と光路の一部分を兼用しＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光をＬＤ光強度検出手段４０に入射させるＬＤモニタ光伝播光学系６３を備えている。
【００２６】検出光入射手段１５は、ＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を平行光にするコリメートレンズ７０、上記平行光となったＬＤ光を透過および反射させるハーフミラー７１、ハーフミラー７１および後述するバンドパスフィルタ７７を透過したＬＤ光を反射させる波長４４０ｎｍ以上の光を透過させ波長４４０ｎｍ未満の光を反射するダイクロイックミラー７４、ダイクロイックミラー７４によって反射されたＬＤ光を集光し光ファイバ部７の端面Ｔに入射させる第１の凸レンズ７５を有している。なお、光ファイバ部７の端面Ｔには反射防止コーティングが施されているので、第１の凸レンズ７５を通して光ファイバ部７の端面Ｔに入射されたＬＤ光は端面Ｔにおいて殆ど反射されることなく光ファイバ部７中に入射される。
【００２７】蛍光伝播光学系６２は、ガラス球部６の蛍光入射面４から入射され光ファイバ部７の端面Ｔから射出された蛍光を平行光にする上記第１の凸レンズ７５、第１の凸レンズ７５によって平行光とされダイクロイックミラー７４を透過して４４０ｎｍ未満の波長成分が遮断された上記平行光を集光させ分光測光手段１０に入射させる第２の凸レンズ７６を有している。
【００２８】ＬＤモニタ光伝播光学系６３は、検出光入射手段１５と一部分を兼用し、ＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を反射および透過させる上記ハーフミラー７１、およびハーフミラー７１によって反射されたＬＤ光を集光しＬＤ光強度検出手段４０に入射させる第３の凸レンズ７２を備えている。
【００２９】反射検出光伝播光学系６４は、光伝播プローブ５中を通して蛍光入射面４で反射され光ファイバ部７の端面Ｔから射出された反射ＬＤ光を平行光にする上記第１の凸レンズ７５、上記平行光とされた反射ＬＤ光を反射するダイクロイックミラー７４、上記反射ＬＤ光の光路に対して傾けて配置されダイクロイックミラー７４によって反射された上記反射ＬＤ光に混入して入射される上記反射ＬＤ光と異なる波長（４１０ｎｍ近傍以外の波長）を持つ光を遮断するバンドパスフィルタ７７、バンドパスフィルタ７７を透過した上記反射ＬＤ光を反射する上記ハーフミラー７１、およびハーフミラー７１によって反射され平行光となった反射ＬＤ光を集光させる第４の凸レンズ７８を備えている。
【００３０】なお、蛍光スペクトル取得装置１０１は上記各構成要素の動作のタイミング等を制御する図示しないコントローラを備えている。
【００３１】次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００３２】光伝播プローブ５を生体内に挿入した後、ＬＤ光源６１を点灯させてこのＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を検出光入射手段１５および光ファイバ部７を通してガラス球部６の蛍光入射面４に入射させる。なお、このとき光源強度制御手段３０は非測定モードに設定されているのでＬＤ光源６１から射出されるＬＤ光の強度は低強度となっている。
【００３３】蛍光入射面４に入射されたＬＤ光の一部の成分は蛍光入射面４によって反射され、この反射された反射ＬＤ光はガラス球部６および光ファイバ部７を通して光ファイバ部７の端面Ｔから射出されて反射検出光伝播光学系６４を通して反射光強度検出手段２０に入射される。反射光強度検出手段２０によって上記入射された反射ＬＤ光の強度が検出された後、上記検出された反射ＬＤモニタ光強度を表すデータが反射光強度検出手段２０から接触判定手段２５に出力される。一方、ＬＤ光源６１から射出されハーフミラー７１によって反射されたＬＤ光は第３の凸レンズ７２によって集光されＬＤ光強度検出手段４０に入射され、このＬＤ光強度検出手段４０によって上記入射されたＬＤ光の強度が検出される。その後、上記検出されたＬＤモニタ光強度を表すデータがＬＤ光強度検出手段４０から接触判定手段２５に出力される。
【００３４】接触判定手段２５は、上記入力した２種類のデータに基づいて反射ＬＤモニタ光強度のＬＤモニタ光強度に対する相対強度を求め、この相対強度に基づいて蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否か、および蛍光入射面４が粘液２に接触しているか否かを判定する。
【００３５】上記接触判定手段２５によって、蛍光入射面４が生体組織１および粘液４に接触していないと判定された場合には、すなわち蛍光入射面４が空気３に接触している場合には（図２参照）、反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度とを取得して判定を行なう上記動作が繰り返される。
【００３６】上記接触判定手段２５によって、蛍光入射面４が粘液２に接触していると判定された場合には（図３参照）、接触判定手段２５から報知手段３５に判定結果が報知され報知手段３５に配設されている粘液接触報知用ランプ３６が点灯され、その後、反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度とを取得して判定を行なう上記動作が繰り返される。
【００３７】上記接触判定手段２５によって、蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定された場合には（図４参照）、接触判定手段２５から報知手段３５に判定結果が報知され報知手段３５に配設されている生体組織接触報知用ランプ３７が点灯されると共に、接触判定手段２５から光強度制御手段３０に上記判定結果が出力される。この判定結果を入力した光強度制御手段３０はＬＤ光源６１の射出モードを非測定モードから測定モードに切り換てＬＤ光源６１から射出されるＬＤ光の強度が所定の強度である高強度とされ、この高強度となったＬＤ光（励起光）の照射を受けて生体組織１から発生した蛍光の分光測定が開始される。
【００３８】すなわち、ＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光は検出光入射手段１５および光伝播プローブ５を通して蛍光入射面４から射出され、このＬＤ光の照射を受けて生体組織１から発生した蛍光は蛍光入射面４を通して光伝播プローブ５に入射され光ファイバ部７の端面Ｔから射出されて蛍光伝播光学系６２を通して分光測光手段１０に入射される。分光測光手段１０は上記入射された蛍光を分光測光してスペクトル強度分布データを取得する。上記蛍光入射面４が生体組織１に接触していると判定されたときには、蛍光入射面４と生体組織１との間には粘液２が殆ど存在しないので分光測光された蛍光のほとんどを組織蛍光が占め、上記蛍光には粘液蛍光がほとんど含まれていないので、生体組織１から発生した蛍光のスペクトル強度分布データを高いＳ／Ｎで取得することができる。
【００３９】ここで、接触判定手段２５による、反射ＬＤモニタ光強度のＬＤモニタ光強度に対する相対強度に基づく上記判定について詳しく説明する。
【００４０】ガラス球部６、空気３、粘液２、および生体組織１それぞれの屈折率の大きさは、ガラス球部６、生体組織１、粘液２、空気３の順に小さくなり（ガラス球部６の屈折率＞生体組織１の屈折率＞粘液２の屈折率＞空気３の屈折率）、蛍光入射面４が他の媒体と接触しているときに光伝播プローブ５を通して伝播された光の蛍光入射面４における反射率は上記媒体の屈折率とガラス球部６の屈折率によって定まる。すなわち、ガラス球部６が空気３と接触しているときの上記反射率Ｒ１、ガラス球部６が粘液２と接触しているときの上記反射率Ｒ２、ガラス球部６が生体組織１と接触しているときの上記反射率Ｒ３はこの順に小さくなる（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）。
【００４１】したがって、図２に示すようにガラス球部６が空気３に接触しているときに、光伝播プローブ５を通して蛍光入射面４に入射されこの蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の上記蛍光入射面４に入射されたＬＤ光に対する相対強度をＰ１（Ｐ１＝ガラス球部６が空気３に接触しているときに上記蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の強度／上記蛍光入射面４に入射されたＬＤ光の強度）、図３に示すようにガラス球部６が粘液２に接触しているときに、光伝播プローブ５を通して蛍光入射面４に入射されこの蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の強度の上記蛍光入射面４に入射された検出光の強度に対する相対強度をＰ２（Ｐ２＝ガラス球部６が粘液２に接触しているときに上記蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の強度／上記蛍光入射面４に入射されたＬＤ光の強度）、図４に示すようにガラス球部６が生体組織１に接触しているときに、光伝播プローブ５を通して蛍光入射面４に入射されこの蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の上記蛍光入射面４に入射されたＬＤ光に対する相対強度をＰ３（Ｐ３＝ガラス球部６が生体組織１に接触しているときに上記蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光の強度／上記蛍光入射面４に入射されたＬＤ光の強度）とすると、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係が成り立つ。
【００４２】さらに上記反射ＬＤ光のＬＤ光に対する相対強度は、上記「反射光強度検出手段２０によって検出された反射ＬＤモニタ光強度」の「ＬＤ光強度検出手段４０によって検出されたＬＤモニタ光強度」に対する相対強度で代替することができ、この代替された上記２種類の強度によって表される上記相対強度の値Ｐ１′（Ｐ１′＝ガラス球部６が空気３に接触しているときの反射ＬＤモニタ光強度／ＬＤモニタ光強度）、Ｐ２′（Ｐ２′＝ガラス球部６が粘液２に接触しているときの反射ＬＤモニタ光強度／ＬＤモニタ光強度）、Ｐ３′（Ｐ３′＝ガラス球部６が生体組織１に接触しているときの反射ＬＤモニタ光強度／ＬＤモニタ光強度）、についてもＰ１′＞Ｐ２′＞Ｐ３′の関係が成り立つので接触判定手段２５によって上記相対強度の値を閾値Ｑ１（Ｐ１′＞Ｑ１＞Ｐ２′）、Ｑ２（Ｐ２′＞Ｑ２＞Ｐ３′）と比較することにより、蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否か、および蛍光入射面４が粘液２に接触しているか否かを判定することができる。
【００４３】すなわち、上記接触判定手段２５によって取得された相対強度の値Ｐが、Ｐ＞Ｑ１であった場合にはガラス球部６が空気３に接触していると判定され、Ｑ１＞Ｐ＞Ｑ２の場合にはガラス球部６が粘液２に接触していると判定され、Ｑ２＞Ｐの場合にはガラス球部６が生体組織１に接触していると判定される。
【００４４】なお、上記各要素の動作のタイミング等は上記図示しないコントローラによって制御される。また、上記分光測光手段１０はプリズムとリニアＣＣＤを用いた分光測光手段等によって構成することができる。
【００４５】以下、第２の実施の形態について説明する。
【００４６】図５は、本発明の第２の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置１０２の概略構成を示すブロック図、図６は光ファイバ部の端面の拡大図、図７は一体化されたＬＤ光強度検出手段と反射光強度検出手段の受光領域を示す図、図８はＬＤ光源６１を制御してＬＤ光の強度を一定にした構成を示す図、図９は励起光用光源と検出光用光源とそれぞれ独立させて配置した構成を示す図である。以下、第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を使用し説明を一部省略する。
【００４７】第２の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置１０２は、ＬＤ光源６１、ＬＤ光源６１からのＬＤ光の照射により生体組織１から発生した蛍光（組織蛍光）を入射させる蛍光入射面４を有する光伝播プローブ９、蛍光入射面４を通して光伝播プローブ９に入射された上記蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する分光測光手段１０、光伝播プローブ９中を通して蛍光入射面４にＬＤ光を入射させる検出光入射手段１５、上記ＬＤ光の蛍光入射面４における反射光である反射ＬＤ光の強度を検出する反射光強度検出手段２１、上記検出された反射ＬＤ光の上記ＬＤ光に対する相対強度に基づいて、蛍光入射面が生体組織に接触しているか否かを判定すると共に、蛍光入射面４が生体組織１を覆う粘液２に接触しているか否かを判定する接触判定手段２５、および接触判定手段２５による判定の結果を報知する報知手段３５を備えている。
【００４８】光伝播プローブ９はガラス球部６とこのガラス球部６に接続された後述するコア部とクラッド部とを有する光ファイバ部８とからなる。
【００４９】光ファイバ部８は、図６に示すように検出光入射手段１５を通して集光されたＬＤ光を光ファイバ部８の端面Ｔからガラス球部６まで伝播させるコア部８Ａ、光伝播プローブ９の蛍光入射面４から入射された蛍光およびコア部８Ａを通して入射されたＬＤ光が蛍光入射面４によって反射された反射ＬＤ光を端面Ｔまで伝播する第１のクラッド部８Ｂ、および第１のクラッド部８Ｂの周囲を覆う第２のクラッド部８Ｃとからなる。また、端面Ｔの一部となるコア部８Ａの端面は反射防止コーティングが施されておらず、検出光入射手段１５を通して集光されたＬＤ光の光量の一部は上記コア部８Ａの端面によって反射される。
【００５０】上記蛍光スペクトル取得装置１０２は、さらに、検出光入射手段１５と一部分を兼用し光伝播プローブ９に入射され光ファイバ部８の端面Ｔから射出された蛍光を分光測光手段１０に入射させる蛍光伝播光学系６２、検出光入射手段１５と一部分を兼用し光ファイバ部８の端面Ｔの像を後述する受光領域４１Ｓおよび受光領域２１Ｓ上に結像させるファイバ端面結像光学系６５、および検出光入射手段１５を通して第２の凸レンズによって集光され端面Ｔのコア部８Ａによって反射されたＬＤ光の強度を検出するＬＤ光強度検出手段４１を備えている。このファイバ端面結像光学系６５は、第１の凸レンズ７５、ダイクロイックミラー７４、バンドパスフィルタ７７、ハーフミラー７１、および結像レンズ７９からなり、光ファイバ部８の端面Ｔの像を後述する受光領域４１Ｓおよび受光領域２１Ｓ上にに結像させる。
【００５１】図７に示すように、ＬＤ光強度検出手段４１は円形の受光領域４１Ｓを有し、このＬＤ光強度検出手段４１は、円形の受光領域４１Ｓの周囲に配設された輪帯状の受光領域２１Ｓを有する反射光強度検出手段２１と一体化されており、光ファイバ部８の端面Ｔの第１のクラッド部８Ｂの像がファイバ端面結像光学系６５を通して反射光強度検出手段２１の輪帯状の受光領域２１Ｓに結像され、光ファイバ部８の端面Ｔのコア部８Ａの像がファイバ端面結像光学系６５を通してＬＤ光強度検出手段４１の円形の受光領域４１Ｓに結像される。
【００５２】次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００５３】光伝播プローブ９を生体内に挿入した後、ＬＤ光源６１を点灯させてこのＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を検出光入射手段１５および光ファイバ部８のコア部８Ａを通してガラス球部６の蛍光入射面４に入射させる。
【００５４】蛍光入射面４によって反射されガラス球部６および光ファイバ部８を通して光ファイバ部８の第１のクラッド部８Ｂの端面から射出された反射ＬＤ光はファイバ端面結像光学系６５を通して反射光強度検出手段２１上の輪帯状の受光領域２１Ｓに入射され、入射された反射ＬＤ光の強度が反射光強度検出手段２１によって検出される。この反射光強度検出手段２１によって検出された反射ＬＤモニタ光強度は接触判定手段２５に出力される。一方、検出光入射手段１５を通して光ファイバ部８のコア部８Ａに入射されたＬＤ光の端面Ｔのコア部８Ａにおける反射成分は上記ファイバ端面結像光学系６５を通してＬＤ光強度検出手段４１の円形の受光領域４１Ｓに入射され、入射されたＬＤ光の強度がＬＤ光強度検出手段４１によって検出される。このＬＤ光強度検出手段４１によって検出されたＬＤモニタ光強度は接触判定手段２５に出力される。
【００５５】上記接触判定手段２５による反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度との相対強度に基づく「蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否か」の判定および「蛍光入射面４が生体組織１を覆う粘液２に接触しているか否か」の判定は上記第１の実施の形態と同様の手法により実施される。また、接触判定手段２５の判定結果に基づく報知手段３５の動作、および接触判定手段２５の判定結果に基づく分光測光手段１０による分光測光についても上記第１の実施の形態と同様に実施される。
【００５６】なお、図８に示すようにＬＤ光源６１から射出されハーフミラー７１で反射されたＬＤ光を第３の凸レンズ７２で集光してＬＤ光強度検出手段４０に入射させ、ＬＤ光強度検出手段４０によって検出されたＬＤモニタ光強度をＡＧＣ部８０に出力し、ＡＧＣ部８０によってＬＤ光源６１から常に一定強度のＬＤ光が射出されるようにＬＤ光源６１を制御するようにしてもよい。このようにＬＤ光源６１を制御することによってＬＤ光源６１から出力されるＬＤ光の強度を一定にすることができ、これにより円形の受光領域４１Ｓに入射されＬＤ光強度検出手段４１によって検出されるＬＤモニタ光強度が一定値とすることができるので、ＬＤモニタ光強度が接触判定手段２５に入力されなくてもこのＬＤモニタ光強度の値を定数とすることにより接触判定手段２５による反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度との相対強度に基づく上記判定を行なうことができ、ＬＤ光強度検出手段４１が不用となる。
【００５７】また、図９に示すように、励起光と検出光の光源を兼用せずに、検出光専用の光源として近赤外光光源６２を配設し、近赤外光光源６２から射出された検出光である波長７５０ｎｍの近赤外光を、ＬＤ光源６１から射出された波長４１０ｎｍのＬＤ光を透過させて波長７５０ｎｍの近赤外光を反射させるダイクロイックミラー８１によって反射させて光伝播プローブ９中に導き上記と同様の作用によって上記判定を行なうようにしてもよい。この場合、近赤外光を光伝播プローブ９に導くために、バンドパスフィルタ７７を近赤外光とＬＤ光とを透過させ近赤外光の波長とＬＤ光の波長との間の波長を持つ光を遮断するバンドパスフィルタ７７′に変更すると共に、ダイクロイックミラー７４を、波長７５０ｎｍの近赤外光を反射させこの近赤外光の波長より短い波長を持つ光を透過させるダイクロイックミラーと波長４１０ｎｍのＬＤ光を反射させこのＬＤ光の波長より長い波長を持つ光を透過させるダイクロイックミラーとが重ねられたダイクロイックミラー７４′に変更される。
【００５８】上記のような構成とすることにより、上記判定を行なうときには近赤外光光源６２が点灯して上記と同様に接触判定手段２５による判定が行なわれ、「蛍光入射面４が生体組織１に接触している」と判定された場合にはＬＤ光源６１を点灯して分光測光手段１０による分光測光が上記と同様に実施される。
【００５９】なお、上記各要素の動作のタイミング等は上記図示しないコントローラによって制御される。
【００６０】図１０は、本発明の第３の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置１０３の概略構成を示すブロック図である。以下、第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を使用し説明を一部省略する。
【００６１】本発明の第３の実施の形態による蛍光スペクトル取得装置１０３は、ＬＤ光を射出するＬＤ光源６１、ＬＤ光源６１からのＬＤ光の照射により生体組織１から発生した蛍光を入射させる蛍光入射面４を有する光伝播プローブ５、蛍光入射面４を通して光伝播プローブ５に入射された蛍光を分光測光して蛍光スペクトル強度分布データを取得する分光測光手段１０、光伝播プローブ５中を通して蛍光入射面４にＬＤ光を入射させる検出光入射手段１６、上記ＬＤ光の蛍光入射面４における反射光である反射ＬＤ光の強度を検出する反射光強度検出手段２０、上記検出された反射ＬＤ光の上記ＬＤ光に対する相対強度に基づいて、蛍光入射面が生体組織に接触しているか否かを判定すると共に、蛍光入射面４が生体組織１を覆う粘液２に接触しているか否かを判定する接触判定手段２５、接触判定手段２５による判定の結果を報知する報知手段３５、およびＬＤ光源６１から射出され検出光入射手段１６を通して集光され光ファイバ部７の端面Ｔにおいて反射されたＬＤ光の強度を検出するＬＤ光強度検出手段４０を備えている。
【００６２】なお、上記ＬＤ光源６１から射出されるＬＤ光は紙面に平行な方向（図中矢印Ｙ方向）に振動する直線偏向となって射出されている。
【００６３】上記蛍光スペクトル取得装置１０３は、さらに、検出光入射手段１６と一部分を兼用し、生体組織１から発生し光伝播プローブ５に入射されガラス球部６と光ファイバ部７とを通してこの光ファイバ部７の端面Ｔから射出された蛍光を分光測光手段１０に入射させる蛍光伝播光学系６２、検出光入射手段１６と光路の一部分を兼用し、光伝播プローブ５中を伝播して蛍光入射面４において反射されガラス球部６と光ファイバ部７とを通してこの光ファイバ部７の端面Ｔから射出された反射ＬＤ光を反射光強度検出手段２０に入射させる反射検出光伝播光学系６６、および検出光入射手段１６と光路の一部分を兼用し、ＬＤ光源６１から射出され検出光入射手段１６を通して集光され光ファイバ部７の端面Ｔにおいて反射されたＬＤ光をＬＤ光強度検出手段４０に入射させるＬＤモニタ光伝播光学系６７を備えている。なお、光ファイバ部７の端面Ｔは反射防止コーティングが施されていないので、上記検出光入射手段１６を通して伝播され集光されたＬＤ光の光量の一部は端面Ｔによって反射される。
【００６４】検出光入射手段１６は、紙面に平行な方向（図中矢印Ｙ方向）に振動する直線偏向の光としてＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を平行光にするコリメートレンズ７０、上記平行光となったＬＤ光を透過させると共に、後述するこのＬＤ光の戻り光を反射させるハーフミラー７１、ハーフミラー７１および偏向ビームスプリッタ８３を透過したＬＤ光を円偏向にする１／４波長板８２、上記円偏向となったＬＤ光を反射させるダイクロイックミラー７４、ダイクロイックミラー７４によって反射されたＬＤ光を集光して光ファイバ部７の端面Ｔに入射させる第１の凸レンズ７５を備えている。なお、１／４波長板８２は、上記Ｙ方向に振動する直線偏向として伝播されているＬＤ光を円偏向にする向きに配置されている。
【００６５】蛍光伝播光学系６２は、ガラス球部６の蛍光入射面４から入射され光ファイバ部７を通して端面Ｔから射出された蛍光を平行光にする上記第１の凸レンズ７５、および第１の凸レンズ７５によって平行光とされダイクロイックミラー７４を透過した上記平行光を集光させ分光測光手段１０に入射させる第２の凸レンズ７６を備えている。
【００６６】ＬＤモニタ光伝播光学系６７は、紙面に平行な方向（図中矢印Ｙ方向）に振動する直線偏向の光としてＬＤ光源６１から射出され、検出光入射手段１６を通して伝播されて円偏向となっているＬＤ光が光ファイバ部７の端面Ｔにおいて反射された反射成分（上記円偏向の偏向面の回転方向と逆方向の円偏向となったＬＤ光）を、平行光にする第１の凸レンズ７５、上記円偏向となっている平行光を反射するダイクロイックミラー７４、ダイクロイックミラー７４で反射された光のうちＬＤ光が持つ波長近傍の成分のみを透過させるバンドパスフィルタ７７、バンドパスフィルタ７７を通ったＬＤ光を円偏向から紙面に垂直な方向（図中Ｘ方向）に振動する直線偏向とする上記１／４波長板８２、１／４波長板８２を通して紙面に垂直な方向に振動する直線偏向なったＬＤ光を反射させる偏向ビームスプリッタ８３、偏向ビームスプリッタ８３で反射された上記ＬＤ光を集光させＬＤ光強度検出手段４０に入射させる第３の凸レンズ７２を備えている。
【００６７】反射検出光伝播光学系６６は、紙面に平行な方向（図中矢印Ｙ方向）に振動する直線偏向の光としてＬＤ光源６１から射出され、検出光入射手段１６を通して円偏向となっているＬＤ光が光ファイバ部７の端面Ｔから光伝播プローブ５に入射し、光伝播プローブ５中を伝播して蛍光入射面４で反射され光ファイバ部７の端面Ｔから射出され、光伝播プローブ５中でランダム偏光とされた反射ＬＤ光を平行光にして射出する上記第１の凸レンズ７５、上記ランダム偏光の平行光となった反射ＬＤ光を反射するダイクロイックミラー７４、ダイクロイックミラー７４によって反射された上記反射ＬＤ光に混入する上記反射ＬＤ光と異なる波長を持つ光を遮断するバンドパスフィルタ７７、バンドパスフィルタ７７を透過した後、ランダム偏光のまま１／４波長板８２および偏向ビームスプリッタ８３を透過した上記反射ＬＤ光を反射する上記ハーフミラー７１、およびハーフミラー７１によって反射された反射ＬＤ光を集光させる第４の凸レンズ７８を備えている。なお、上記反射ＬＤ光はランダム偏光となって伝播されるので１／４波長板８２および偏向ビームスプリッタ８３を透過させても光量の減少は少ない。
【００６８】次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００６９】光伝播プローブ５を生体内に挿入した後、ＬＤ光源６１を点灯させてこのＬＤ光源６１から射出されたＬＤ光を検出光入射手段１６および光ファイバ部７を通してガラス球部６の蛍光入射面４に入射させる。
【００７０】光伝播プローブ５を通して蛍光入射面４に入射され、この蛍光入射面４により反射されてガラス球部６および光ファイバ部７を通して光ファイバ部７の端面Ｔから射出された反射ＬＤ光は、反射検出光伝播光学系６６を通して反射光強度検出手段２０に入射され検出されて、この反射光強度検出手段２０によって反射ＬＤモニタ光強度が取得される。この検出された反射ＬＤモニタ光強度は接触判定手段２５に出力される。一方、ＬＤ光源６１から射出され検出光入射手段１６を通して集光され光ファイバ部７の端面Ｔによって反射されたＬＤ光は、ＬＤモニタ光伝播光学系６７を通して集光されＬＤ光強度検出手段４０に入射され検出されてＬＤモニタ光強度が取得される。この検出されたＬＤモニタ光強度もＬＤ光強度検出手段４０から接触判定手段２５に出力される。上記反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度とを入射した接触判定手段２５は、上記反射ＬＤモニタ光強度のＬＤモニタ光強度に対する相対強度を求めこの相対強度に基づいて、蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否か、および蛍光入射面４が粘液２に接触しているか否かを判定する。
【００７１】上記接触判定手段２５による反射ＬＤモニタ光強度とＬＤモニタ光強度との相対強度に基づく「蛍光入射面４が生体組織１に接触しているか否か」の判定および「蛍光入射面４が生体組織１を覆う粘液２に接触しているか否か」の判定は上記第１の実施の形態と同様の手法により実施される。また、接触判定手段２５の判定結果に基づく報知手段３５の動作、および接触判定手段２５の判定結果に基づく分光測光手段１０による分光測光の開始についても上記第１の実施の形態と同様に実施される。
【００７２】上記各要素の動作のタイミング等は上記図示しないコントローラによって制御される。
【００７３】なお、上記接触判定手段を「蛍光入射面が生体組織に接触しているか否か」の判定のみを行なうようにしてもよい。
【００７４】また、上記蛍光伝播光学系６２中のダイクロイックミラー７４と第２の凸レンズ７６との間に、分光測光手段１０による分光測光対象する波長領域の光を透過させ、この領域以外の波長を持つ光を遮断するバリアフィルタを設け、分光測光手段１０の分光測光におけるノイズをさらに低減するようにしてもよい。
【００７５】また、励起光および検出光は上記波長に限らず、例えば励起光は生体組織１から蛍光を発生させる波長を有するものであればよい。また、上記光学系の構成も上記形態に限らず、上記実施の形態と同等の機能を果たすように構成されていればどのような形態であってもよい。例えば光源は、ＬＤ光源に限らずガスレーザや水銀ランプ等を用いてもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５２０１
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
【住所又は居所】神奈川県南足柄市中沼２１０番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７３１８４
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６４４１５（Ｐ２００３−１６４４１５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月１０日（２００３．６．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３６５７０１（Ｐ２００１−３６５７０１） |
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