JP2008295744A

JP2008295744A - 生体観察装置

Info

Publication number: JP2008295744A
Application number: JP2007145201A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kono; 芳弘河野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】体腔内壁から離れた生体の深部に存在する腫瘍組織等を観察する。
【解決手段】哺乳類等の試料Ａの体内に挿入される細径の先端部２ａを有し、該先端部２ａから径方向に直線状のレーザ光Ｌを出射する挿入部２と、試料Ａの体外に配置され、挿入部２から出射されたレーザ光Ｌにより試料Ａから発生する蛍光を撮影する撮像部１７とを備え、挿入部２に、レーザ光Ｌを周方向に走査させる走査部８が備えられている生体観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体観察装置に関するものである。

従来、体腔内に挿入される挿入部を備え、挿入部先端から励起光を体腔内壁に向けて出射するとともに、体腔内壁に存在する蛍光物質が励起されることにより発生する蛍光を挿入部内に配置された対物レンズにより集光して検出する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１２５４０３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された内視鏡装置は、体腔内に挿入した挿入部の先端から励起光を照射し、体腔内壁近傍のごくわずかな範囲で発生する蛍光を検出して画像化するものであるため、体腔内壁から離れた生体の深部を観察することが困難であるという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、体腔内壁から離れた生体の深部に存在する腫瘍組織等を観察することができる生体観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、哺乳類等の試料の体内に挿入される細径の先端部を有し、該先端部から径方向に直線状のレーザ光を出射する挿入部と、試料の体外に配置され、前記挿入部から出射されたレーザ光により試料から発生する蛍光を撮影する撮像部とを備え、前記挿入部に、レーザ光を周方向に走査させる走査部が備えられている生体観察装置を提供する。

本発明によれば、哺乳類等の試料の体内に細径の先端部を挿入し、挿入部の先端から直線状のレーザ光を出射させることにより、当該レーザ光の軌跡上に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発生する。発生した蛍光は試料を透過して、体外に配置されている撮像部により撮影される。このとき撮影により取得される蛍光画像は、レーザ光の軌跡に沿う１次元的な直線状の蛍光画像となる。

そこで、走査部を作動させて、レーザ光を周方向に走査させつつ撮像部を作動させる。これにより、レーザ光が周方向の各位置に配置されているときにそれぞれ１次元的な直線状の蛍光画像が取得される。したがって、これら複数の直線状の蛍光画像を合成することにより、２次元的な蛍光画像を取得することができる。

撮像部を試料の体外に配置することにより、光学系が制限されないので、大きな開口数を有する対物レンズや高感度の撮像素子を採用することができる。したがって、レーザ光を出射する挿入部の先端部から比較的離れた位置に存在している蛍光物質から発生する蛍光も撮影することができる。すなわち、癌等の腫瘍組織に特異的に集積する蛍光薬剤を投与した後に観察を行うことにより、体腔内壁から離れた試料の深部に存在している腫瘍組織等を観察することができる。

上記発明においては、前記走査部が、往復揺動させられるミラーを備えるとともに、該ミラーの角度を検出する角度センサを備えることとしてもよい。
このようにすることで、角度センサの作動によりミラーの角度を検出することによって、走査部によるレーザ光の走査位置を特定することができる。その結果、撮像部により取得される蛍光画像と角度センサの出力とを対応づけて記憶しておくことによって、各蛍光画像間の相対関係を確認することが可能となり、蛍光発生箇所を事後的に確認することができる。

また、上記発明においては、前記撮像部の光軸と、前記走査部によるレーザ光の走査平面とが交差して配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、直線状の蛍光画像を該直線に交差する方向から観察することができ、蛍光発生箇所をよりわかりやすく観察することができる。

また、上記発明においては、前記撮像部の光軸の前記走査部によるレーザ光の走査平面に対する相対角度を調節する観察角度調節手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、観察角度調節手段の作動により、撮像部の光軸とレーザ光の走査平面との相対角度を調節し、試料の断層像を見やすい方向から観察することができる。

本発明によれば、体腔内壁から離れた生体の深部に存在する腫瘍組織等を観察することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る生体観察装置１について、図１および図２を参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１は、マウス等の哺乳類の生体を試料Ａとして、その内部に存在する癌等の腫瘍組織等を観察するための装置である。

本実施形態に係る生体観察装置１は、図１に示されるように、哺乳類等の試料Ａの体内に挿入される挿入部２と、該挿入部２の先端からレーザ光Ｌを出射させる照明光学系３と、該照明光学系３から出射されたレーザ光Ｌにより発生する蛍光を体外において観察する観察光学系４とを備えている。

前記挿入部２は、試料Ａの体腔等に挿入可能な細長い柔軟な先端部２ａを備えている。挿入部２の先端部２ａには、その側面に、図２に示されるように、内部に配置される照明光学系３からのレーザ光Ｌを透過して、半径方向外方に出射させる透明な窓部５が備えられている。挿入部２の先端には、外部に対して信号を発信する図示しない発信器が備えられ、試料Ａの外部においてその信号を受信することにより、挿入部２の先端のレーザ光Ｌの出射位置を特定することができるようになっている。

前記照明光学系３は、前記挿入部２の基端側に配置されレーザ光Ｌを発生する光源部６と、該光源部６からのレーザ光Ｌを挿入部２の先端まで導光する光ファイバ７と、該光ファイバ７により挿入部２の長手方向に導光されてきたレーザ光Ｌを挿入部２の半径方向に偏向し、所定の角度範囲にわたって走査する走査部８とを備えている。

光源部６は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源９と、該レーザ光源９から出射されたレーザ光Ｌを略平行光にするコリメートレンズ１０と、該コリメートレンズ１０により略平行光とされたレーザ光Ｌを前記光ファイバ７の基端側の入射端面７ａに集光するカップリングレンズ１１とを備えている。
前記走査部８は、前記光ファイバ７により導光され、挿入部２の先端部２ａ側の出射端面７ｂから出射されたレーザ光Ｌを略平行光にするコリメートレンズ１２と、該コリメートレンズ１２により略平行光にされたレーザ光Ｌを偏向するミラー１３と、該ミラー１３を回転させる角度位置検出器内蔵のモータ（角度センサ）１４とを備えている。

前記ミラー１３は、前記コリメートレンズ１２により略平行光とされたレーザ光Ｌの光軸Ｃ_１に対して４５°の角度をなして傾斜配置されている。これにより、ミラー１３に入射されたレーザ光Ｌを９０°偏向して窓部５から半径方向外方に出射させることができるようになっている。また、前記モータ１４は、その回転軸をレーザ光Ｌの光軸Ｃ_１に沿って配置され、ミラー１３をレーザ光Ｌの光軸Ｃ_１回りに所定の角度範囲θにわたって往復回転させることができるようになっている。
これにより、挿入部２から半径方向外方に出射されるレーザ光Ｌが、ミラー１３の回転に従って揺動させられ、試料Ａを厚さ方向に貫通して扇型状に走査させられるようになっている。

前記観察光学系４は、レーザ光Ｌの走査平面Ｐに対して所定の角度をなして配置された光軸Ｃ_２を有し、試料Ａの内部において発生した蛍光を集光する対物レンズ１５と、該対物レンズ１５により集光された蛍光からレーザ光Ｌを除去する励起光カットフィルタ１６と、該励起光カットフィルタ１６を透過した蛍光を撮影するＣＣＤ１７と、該ＣＣＤ１７および前記モータ１４に接続され、ＣＣＤ１７により取得された蛍光画像情報を処理して２次元的な蛍光画像を生成する画像処理部１８と、該画像処理部１８により生成された蛍光画像を表示するモニタ１９とを備えている。
前記対物レンズ１５には、該対物レンズ１５の光軸Ｃ_２の前記レーザ光Ｌの走査平面Ｐに対する相対角度を調節する角度調節部（図示略）が備えられている。

このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１を用いて、哺乳類等の試料Ａの観察を行うには、試料Ａに対して癌等の腫瘍組織に特異的に集積する蛍光薬剤を投与あるいは注射した状態で、挿入部２を試料Ａの体腔あるいは腹部等を切開して形成された開口部から試料Ａの体内に挿入し、照明光学系３および観察光学系４を作動させる。

レーザ光源９から出射されたレーザ光Ｌは、コリメートレンズ１０およびカップリングレンズ１１を介して光ファイバ７の入射端面７ａに集光され、光ファイバ７を介して挿入部２の先端部２ａまで導光された後に、出射端面７ｂから出射される。光ファイバ７から出射されたレーザ光Ｌは、コリメートレンズ１２によって略平行光とされた後にミラー１３によって反射され、９０°偏向されて挿入部２の窓部５から半径方向外方に向けて出射される。

レーザ光Ｌは直進性を有するので、試料Ａを厚さ方向に貫通して直進し、その軌跡上に存在する蛍光物質を励起して蛍光を発生させるようになる。試料Ａには、癌等の腫瘍組織に特異的に集積する蛍光薬剤が投与されているので、レーザ光Ｌが通過する軌跡上に腫瘍組織が存在する場合には、該腫瘍組織に集積した蛍光薬剤が励起されて蛍光が発せられる。発せられた蛍光は、試料Ａ内において散乱されつつ試料Ａの体外に出射され、対物レンズ１５によって集光されて、励起光カットフィルタ１６を透過した後に、ＣＣＤ１７により撮影される。

１回の撮影においてＣＣＤ１７により取得される蛍光画像情報は、直線状のレーザ光Ｌの軌跡に沿う１次元的な画像情報である。このため、画像処理部１８においては、各蛍光画像情報をモータ１４の回転角度と対応づけて記憶しておき、モータ１４を所定角度間隔で回転させる毎に、撮影を繰り返して取得された複数の蛍光画像情報を合成する。これにより、レーザ光Ｌの走査平面Ｐに沿う２次元的な蛍光画像を合成して取得することができ、モニタ１９に表示することができる。

この場合において、挿入部２の挿入位置によっては、レーザ光Ｌの走査平面Ｐと対物レンズ１５の光軸Ｃ_２とのなす角が浅くなる場合があるので、このような場合には、角度調節部を作動させて、レーザ光Ｌの走査平面Ｐと対物レンズ１５の光軸Ｃ_２との相対角度を所定の角度以上の角度、例えば、４５°以上に設定することにより、取得される蛍光画像を見やすくすることができる。

このように、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、試料Ａの内部から外側に向かって出射した直進性の高いレーザ光Ｌにより発生した蛍光を体外の観察光学系４によって撮影するので、従来の内視鏡装置のように、細長い挿入部２内において蛍光を集光する場合と異なり、対物レンズ１５を始めとする観察光学系４に寸法制限がない。したがって、開口数の大きな比較的大径の対物レンズ１５を使用することができるとともに、高感度のＣＣＤ１７を採用することができる。
その結果、散乱物質からなる試料Ａであっても、挿入部２の先端から離れた深い位置に存在する腫瘍組織等を検出することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、ミラー１３を回転駆動することにより、扇形状の走査平面Ｐにおける２次元的な蛍光画像を取得することとしたが、さらに、挿入部２の長手方向にミラー１３を移動させる手段を備えることとしてもよい。このようにすることで、ミラー１３を長手方向に移動させつつ、各位置において２次元的な蛍光画像を取得することによって、蛍光部位の位置情報を取得することができる。また、ミラー１３を移動させることに代えて、挿入部２全体を長手方向に移動させつつ蛍光画像を取得することとしてもよい。

また、本実施形態においては、モータ１４の作動により、ミラー１３を所定の角度範囲θにわたって回転させ、扇形状の走査平面Ｐに沿う２次元的な蛍光画像を取得することとしたが、ミラー１３を全周にわたって回転させることにより、ほぼ円形の蛍光画像を取得することとしてもよい。

また、モータ１４により駆動されるミラー１３を例示して説明したが、これに代えて、印加する電圧を変化させて揺動角度を変化させるガルバノミラーを採用してもよい。この場合、ガルバノミラーの反射面の角度を検出する角度センサを配置することが好ましい。角度センサとしては、例えば、レーザダイオードと、該レーザダイオードから出射されガルバノミラーの反射面において反射した検出用レーザ光を検出するラインセンサとからなるものを採用することができる。

また、本実施形態においては、柔軟な挿入部２を採用したが、硬性鏡のように硬質の挿入部２を採用してもよい。この場合、光ファイバ７を用いることなくレーザ光Ｌを挿入部２の先端まで導光することとしてもよい。

また、撮像部としてＣＣＤ１７を採用したが、これに代えて、ＣＭＯＳあるいはＰＭＴアレイを採用してもよい。
また、単一のＰＭＴを採用してもよい。この場合、モータ１４の回転角度位置毎に、単一の輝度情報のみが取得されることとなるため、２次元的な画像化はできないが、腫瘍組織等の存在の有無およびその方向を簡易に特定することができる。

本発明の一実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。図１の生体観察装置の照明光学系を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ試料
Ｌレーザ光
Ｐ走査平面
１生体観察装置
２挿入部
２ａ先端部
８走査部
１３ミラー
１４モータ（角度センサ）
１７ＣＣＤ（撮像部）

Claims

哺乳類等の試料の体内に挿入される細径の先端部を有し、該先端部から径方向に直線状のレーザ光を出射する挿入部と、
試料の体外に配置され、前記挿入部から出射されたレーザ光により試料から発生する蛍光を撮影する撮像部とを備え、
前記挿入部に、レーザ光を周方向に走査させる走査部が備えられている生体観察装置。
前記走査部が、往復揺動させられるミラーを備えるとともに、該ミラーの角度を検出する角度センサを備える請求項１に記載の生体観察装置。
前記撮像部の光軸と、前記走査部によるレーザ光の走査平面とが交差して配置されている請求項１または請求項２に記載の生体観察装置。
前記撮像部の光軸の前記走査部によるレーザ光の走査平面に対する相対角度を調節する観察角度調節手段を備える請求項３に記載の生体観察装置。