CN104066385B - 肿瘤检测用照明装置及检查用照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高积聚了荧光物质的肿瘤的目视确认性的肿瘤检测用照明装置，其是对在肿瘤上积聚的荧光物质射出激发光的肿瘤检测用照明装置(1)，其具有：发光二极管(7)，其射出与所述荧光物质的激发波长大致一致的光；以及截断部(8)，其设置于该发光二极管(7)的光射出侧，并将与所述荧光物质的激发波长的至少一部分相同的波长截断。

Description

肿瘤检测用照明装置及检查用照明装置

技术领域

本发明涉及在对具有荧光物质积聚性积聚性的肿瘤进行外科切除的手术时，设置在能够使该肿瘤的边界得以目视确认的肿瘤检测用照明装置或检查对象物上的、激发荧光物质的检查用照明装置。

背景技术

近年，例如在脑肿瘤摘除手术中，将具有肿瘤积聚性的荧光物质使用于患者，在荧光物质积聚在肿瘤上后，激发该荧光物质，例如使青～紫的范围的激发光对于打开头部后的手术区域进行照射，由此将由荧光物质发出的特定颜色(例如红色)的荧光作为标志，对肿瘤和正常组织进行区分。例如，在将5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)作为荧光物质使用的情况下，则紫色的光为激发光，肿瘤部位发出红色的荧光。

另外，在上述肿瘤摘除手术等中，一般是使用外部的白色照明对手术区域的明暗进行切换。具体来说，在对肿瘤位置进行确认时，会将白色照明的灯光关掉，又或者让白色照明的方向朝向与手术区域不同的方向以成为较暗的状态，手术中放入手术刀时，通过外部的白色照明对手术区域照射白色光以成为明亮的状态。

特别是在荧光较弱类型的肿瘤的情况下，由于与该外部的白色光的混合色，肿瘤与正常组织的无法区分的情况会表现得很明显。为了防止漏看这种类型的肿瘤，在医疗现场，在肿瘤位置确认时为了尽量不使白色光这样的不需要的光进入手术区域，非常严格地进行手术区域的明暗切换时的外部照明的操作。另外，根据医生不同，也会有不使用白色照明、在较暗状态下进行肿瘤位置确认和放入手术刀的情况。

而且，作为射出这样的激发光的光源部，例如在专利文献1的第0025段等记载有卤素灯和金属卤化灯，或者在发光二极管等一般白色光源上安装了使上述激发光的波长成分透射的光学滤光片。这是因为，如果没有使用光学滤光片而将白色光照射于肿瘤的话，由于白色光中含有荧光的波长，所以无法区分从肿瘤发出的荧光与照射的白色光，结果会使肿瘤与其周边的正常细胞变得无法区分。

另一方面，在本专利文献1的第0036段中记载有：作为所述光源部，可以适用波长与激发光一致，并且具有波长带宽窄的特性的发光二极管。但是仅从这个记载来看，没有对光源部上光学滤光片的必要性进行记载。试想，对于这样的单色型(单一峰值波长型)的发光二极管，由于其射出光本身就是与激发光波长一致的单色光，因此完全没有必要在此之上安装使激发光波长透射的光学滤光片，换言之，完全不需要安装将与荧光波长相同的光截断的光学滤光片，不安装光学滤光片可以说是作为本领域的技术人员极其当然的设计事项。

但是，本发明的发明人发现：实际上如果将与激发光波长大致一致的前述那种单一峰值波长型的发光二极管的射出光照射于手术区域的话，会有不仅肿瘤会发出红色荧光，周围的正常组织的部分也会看起来发出红色光的情况。然后，查明其原因是：即使是号称射出只有激发光波长成分的光的发光二极管，实际上会由于构成发光二极管的芯片中含有难以测量的微量成分，或者搭载有芯片的反射板等的难以测量的荧光等，导致发出微量的看起来与荧光颜色相同的红色光。

这些红色光极其微弱，虽然在其他用途中暂时不成问题，但是在例如脑肿瘤等的摘除手术和检查中，存在这些微量的红色光会将例如脑的正常组织照映成红色，而导致误认为是从肿瘤发出的红色荧光的情况，在不允许犯错的医疗现场中可能会成为大问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-89533号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于本发明人首次发现的上述课题而做出的，主要预期的课题是提供使积聚了荧光物质的肿瘤的目视确认性不降低的肿瘤检测用照明装置。

课题的解决手段

即，本发明涉及的肿瘤检测用照明装置是对在肿瘤上积聚的荧光物质射出激发光的装置，其特征在于具有：发光二极管，其射出与所述荧光物质的激发波长大致一致的光；以及截断部，其设置于所述发光二极管的光射出侧，并将与所述荧光物质的激发波长的至少一部分相同的波长截断。

根据这样的装置，即使发光二极管发出看起来与荧光物质的荧光颜色相同的波长的光(比如红色光)，截断部也会将该红色光截断，所以在对手术区域进行照明的情况下，激发肿瘤的荧光物质进行荧光发光，且不会将肿瘤的周围的正常细胞照明成红色。因此，肿瘤的目视确认性得以提高，能够确切地与正常细胞区分。另外，本发明中红色光是指例如波长为600nm～770nm的光，更适合的波长为620nm～650nm。

另外，肿瘤检测用照明装置优选为具备切换照明状态的切换单元。在此，照明状态切换是伴随着例如肿瘤位置确认状态和手术刀放入状态的切换而进行的，包含：(1)对所述发光二极管的开灯和关灯进行切换；(2)在除所述发光二极管以外，还具有白色光源等其他光源的情况下，对发光二极管的开灯和白色光源等其他光源的开灯进行切换；(3)与和肿瘤检测用照明装置不同的外部照明联动地、对所述发光二极管的开灯和外部照明的开灯进行切换等。作为所述切换单元，例如也可以是在肿瘤检测用照明装置上设置按钮等开关，在操作该开关的情况下进行切换的构成，但是考虑到清洗和消毒等，优选为在肿瘤检测用照明装置的内部设置振动传感器，通过从外部给予振荡进行切换的构成。

为了确保充分必要的光量对肿瘤射出激发光，优选为发光二极管为多个，还具有对各个发光二极管射出的光进行聚光的聚光部。如果是这样的具有多个发光二极管的装置，就能够扩大照明区域，提高肿瘤的目视确认性。另外，也可以减轻操作肿瘤检测用照明装置改变照明区域的负担。特别是对于肿瘤存在于手术区域的底面的情况和存在于侧面的情况有效，对于对难以获得大的照射角的手术区域深部的侧面进行照明的情况更为有效。并且，由于具有多个发光二极管，因此能取得无阴影效果。由此，在以对于手术区域相同的位置关系进行照明的情况下，相比于少数灯的光更容易到达细微部分，荧光的目视确认性得以提高，更合适的手术成为可能。作为聚光部的具体构成，可以例举聚光部具备：将与发光二极管成对设置的对从发光二极管射出的光的进行聚光的透镜，以及支撑透镜的透镜支架。

优选为：透镜支架一体地具有将从发光二极管射出的光缩小的光阑，以抑制照射于肿瘤上的光产生杂光。

作为将从多个发光二极管射出的光聚光到规定的区域的具体形态，可以例举透镜的中心轴与光阑中心轴分离的情况。

优选为：截断部形成于不露出于外侧的透镜的表面，以防止对外侧进行清洗或消毒时截断部发生损伤而导致其性能降低。

在这样的构成中，为了对肿瘤上积聚的荧光物质进行充分的激发，激发光的峰值波长优选设定在401nm以上的范围内。特别优选为，激发光峰值波长设定在401nm～420nm的范围内，更优选为，峰值波长设定在401nm～409nm的范围内。即，如果激发光为401nm以下的波长，则有害的紫外线辐射成分会增加，例如会使脑的正常组织蒙受伤害，因此不适合。与此相对地，如果是超过409nm的波长，则激发荧光物质的能力降低，肿瘤的识别就变得困难。因此，紫色的光为上述401nm～409nm的范围的波长是适合的。

另外本发明涉及的检查用照明装置是对于检查对象物上的荧光物质射出激发光的检查用照明装置，其特征在于具有：发光二极管，其射出与所述荧光物质的激发波长大致一致的光；以及截断部，其设置于所述发光二极管的光射出侧，并将与所述荧光物质的激发波长的至少一部分相同的波长截断。

这样的话，即使发光二极管发出看起来与荧光物质的荧光颜色相同的波长的光，也因为截断部将该光截断，所以能够使检查对象物上的荧光物质的目视确认性得以提高。

发明效果

根据这种结构的本发明，在进行肿瘤摘除手术时，能够使肿瘤的目视确认性得以提高。

附图说明

图1是本发明的一实施方式涉及的肿瘤检测用照明装置的立体图。

图2是同实施方式涉及的俯视图。

图3是同实施方式涉及正面图。

图4是同实施方式涉及的侧面图。

图5是同实施方式涉及的沿A-A线的截面图。

图6是将同实施方式涉及的主要部分进行扩大显示的截面图。

图7是示出变形实施方式涉及的检查用照明装置的检查对象的示意图。

符号说明

1 肿瘤检测用照明装置

5 透镜

7 发光二极管

8 滤光片

15 光阑

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。

本实施方式涉及的肿瘤检测用照明装置(以下也称为照明装置。)1如图1～图6所示，具有：装置本体2以及可装卸地安装在装置本体2上的电力电缆3。装置本体2具有：壳体4、内置于壳体4内的四个透镜5、支撑透镜5的透镜支架6、四个发光二极管(以下称为LED)7以及安装于各个透镜5的滤光片8。照明装置1是采用具有积聚于肿瘤上的特性的荧光物质(在此，例如发出红色的荧光的5-氨基乙酰丙酸(5-ALA))，在例如通过开颅手术将人的头部的肿瘤切除时，在手术区域的照明中使用的装置。由于该照明装置1是反复清洗和消毒后使用的，因此为防水及防药液的结构。

壳体4具有：基台部9；在基台部9上一体形成的把持部10；以及盖部12，所述盖部12固定于该基台部9，形成内置透镜5、透镜支架6、发光二极管(以下称为LED)7、以及电缆连接部11等的空间。把持部10通过被手术室中另外准备的夹具等夹住，用于将照明装置1配置在所希望的地方。盖部12在与把持部10背向的平面上，对应于透镜5的位置具备比透镜5的直径更小的小内径的射出开口13，在长度方向的侧面上具备用以将电力电缆3连接到电缆连接部11的开口(未图示)。

各个透镜5被盖部12内侧的通过盖部12而被定位的透镜支架6保持。该实施方式中的透镜5是圆柱的上下各自与半球状的平凸透镜为一体的形状的所谓鼓形透镜。由于透镜5具有圆柱形状的躯干部14，因此容易地定位固定于透镜支架6。该实施方式中，作为为透镜5截断红色光的截断部的滤光片8形成于透镜5的一个凸透镜状端部的表面。

滤光片8通过例如蒸镀，形成于与对各个透镜5设置的光阑15相对的透镜5的面上。即，滤光片8在被透镜5的躯干部14分离的、不从盖部12露出的球面部分上形成，从LED7的发光的光中，截断与荧光物质的激发波长的至少一部分相同的波长。具体来说，滤光片8具有以下特性：在对肿瘤以外的正常细胞进行照射时，仅截断使光的照射部位对人来说与荧光几乎是一样的颜色的光，即在这里为红色光。另外，滤光片8与透镜5的大小相比为较薄的透明薄膜，由于图示困难，所以在图6中省却截面的图示，代之用影线图示其形成区域。

透镜支架6具有对四个透镜5分别进行支撑并固定的结构。具体来说，透镜支架6具有：对各个透镜5的下侧进行支撑的透镜座部16、对各个透镜5的圆筒形的躯干部14进行支撑的支撑壁部17、使来自配置有LED7的发光二极管部(以下称为LED部)18的光通过的光阑15。在被透镜支架6支撑的透镜5和盖部12之间嵌入有用于防水以及防药液的O形圈19。

透镜座部16为环状形状，与透镜5接触的座面以与透镜5的曲率大致相同的曲率形成。并且，透镜座部16的宽度连续变化，如图6所示，在通过透镜5的中心的截面中，相对的一方的宽度窄，另一方的宽度相较更宽。

为了不反射从透镜5的躯干部14射出的光，支撑壁部17实施有黑色树脂或黑涂装等减轻反射的处理，抑制杂光的产生。

光阑15在透镜座部16的下侧与透镜支架6一体设置。即，光阑15设置于在透镜座部16上连续的圆板部15a。圆板部15a的截面形状为透镜座部16侧即基端侧的厚度大、形成光阑15的端部即前端侧厚度比基端侧的厚度小。这样，通过与透镜支架6一体设置的圆板部15a形成光阑15，被透镜座部16支撑的透镜5和光阑15的距离就不会因为每个产品而有差异。

光阑15的大小优选为直径比后述的LED部18的LED台座21的开口直径小。在图6中，虽然为了确保输出令光阑15的直径比LED7的直径大，但是在LED7的输出充分的情况下，从比LED7的直径小更能减少照射部位的光的不匀这一点来看小直径更为优选。在该情况下，优选为例如光阑15的大小约为LED7的尺寸的1.5倍。通过将光阑15的直径设置成这样的大小，能够确保使用时所需的光量且能够抑制杂光的产生。

光阑15的开口中心轴ACL与透镜5的中心轴BCL错开，以使通过四个透镜5的光聚光到规定位置。在这种情况下，在以透镜5的中心轴BCL为基准位置的情况下，各个光阑15的开口中心轴ACL与透镜5的中心轴BCL相互远离地错开，换句话说，被配置在从透镜5的中心轴BCL向壳体4外侧远离的位置。

LED部18被设置在固定于基台部9的基板20上，具备向透镜5侧开口的LED台座21以及设置在该LED台座21上的LED7。该LED部18被配置于在透镜支架6的光阑15的下侧设置的凹部22内。LED台座21以对从LED7发射出的光进行反射的方式形成。

LED7使其发光中心与光阑15的开口中心轴ACL一致地被配置于LED台座21。在LED7的规格中，具有单一的峰值波长，该峰值波长例如为405nm，被认为射出单一峰值波长光。该LED7的峰值波长与用于激发荧光物质的激发光波长大致一致。大致一致的意思是指，峰值波长和激发光的波长可以略有偏差，但该偏差量在一定范围内，即，在以下范围内：通过从LED7射出的以峰值波长为中心的、在其前后的波长范围内扩展的山状光谱的光，能够激发来自荧光物质的荧光至可以目视确认程度的范围。例如，可以例举出激发光波长存在于所述山状光谱的半峰全宽内的例子。另外，对于LED7的材料和结构等不做限定。

在以上的构成中，使LED7发光时，该光包含被LED座部16反射的光，经由光阑15缩小后通过透镜5被射出到壳体4外。一方面，透镜5上一体形成有滤光片8，所以从LED7发出的光中包含的难以检测的微量的红色成分会被滤光片8截断，不会通过透镜5。因此，通过透镜5的光是被光阑15缩小后的、由LED台座21反射的光和从LED7直接射出的光，其波长变成了紫色区域的以405nm为单一峰值的波长。并且，由于透镜5的中心轴BCL和光阑15的开口中心轴ACL偏位，所以通过各个透镜5的激发光在距离盖部12规定距离的规定区域内聚光。

另外，本实施方式的照明装置1如图6所示，具有作为振动检测单元的振动传感器23。该振动传感器23用于对照明装置1的开灯/关灯进行切换。而且，照明装置1构成为在振动传感器23检测到规定值以上的振动的情况下使处于关灯状态的LED7开灯，或者使处于开灯状态的LED7关灯。通过这样对照明装置1给予规定值以上的振动，能够对LED7的开灯/关灯进行切换。

由此，可以使在手术中频繁进行的手术刀放入及肿瘤位置确认的切换时需要进行的照明装置1的开灯/关灯切换变得容易，能够降低手术者的切换作业时的压力。

另外，使用了所述振动传感器23的照明装置1的切换不限于LED7的开灯/关灯的切换，也可以是在照明装置1上设置白色光源，对LED7的开灯和所述白色光源的开灯进行切换的构成。另外，也可以是与外部白色照明联动、在LED7开灯时使外部白色照明关灯，在LED7关灯时使外部白色照明开灯的构成。

根据这样构成的照明装置1，即使LED7发出红色光，由于滤光片8将该红色光截断，所以在对手术区域进行照明的情况下，激发肿瘤的荧光物质使荧光发光，且不会将肿瘤的周围的正常细胞照明成红色。因此，肿瘤的目视确认性得以提高，能够切实地与正常细胞区分。

另外，由于滤光片8在透镜5的表面形成，所以可以省略滤光片8的安装工作。其结果，相比于将此种滤光片构成在个别的部件的情况，能够削减装配工时。

并且，由于通过与透镜座部16连续的板部15a形成将从LED部18发射出的光缩小的光阑15，所以透镜5和光阑15之间的距离不会因为每个产品而有差异，能够使成品率提高。

而且，能够在不进行位置调整的情况下将透镜5安装于透镜支架6。因此，能够将透镜5的中心轴BCL配置于相对于光阑15的开口中心轴ACL设定好的位置，并能够对从各个LED7射出的光的杂光的产生进行抑制后聚光。

此外，由于在透镜5的盖部12内侧的面上形成滤光片8，在透镜5和盖部12之间配置有O形圈19，因此能够防止对照明装置1进行清洗和消毒时，与清洗液或消毒液接触而发生的滤光片8劣化。

另外，本发明不限于上述实施方式。

虽然上述实施方式中的各个LED7发光的光的实质峰值波长以4个LED7全部是405nm进行了说明，但本发明不限定于此，也可以将射出例如404nm、405nm、406nm、407nm这样的401nm～409nm的范围内的不同波长的光的LED7进行组合后使用。

在上述实施方式中对滤光片8是在透镜5表面上蒸镀而形成的情况进行了说明，虽然滤光片8只要在从LED7射出的光到达照射对象的光路上、即光射出侧设置即可，但是优选设置在能够切实地防止与清洗液、消毒液等发生接触而劣化的位置。因此，与上述实施方式同样地，如果在镜片表面上形成，则形成在位于壳体4内的表面上。另外滤光片8的安装方法也与该实施方式一样，除在透镜5本体上形成的以外，例如，也可以是通过其他零件形成于配置在LED7和透镜5之间的空间中的透光板上。具体来说，滤光片8也可以通过蒸镀形成在嵌入光阑15的透光板表面上。

在上述实施方式中，虽然使用了透镜5，但不限定于此，也可以使用球透镜、双凸透镜、平凸透镜、半球透镜、凸弯月透镜等。

并且，杂光的产生的抑制，也不限于黑色树脂和黑涂装等反射减轻处理，也可以施行例如真空蒸镀、溅射等无反射表面涂层。

不仅是脑肿瘤，其他部位的肿瘤也可以适用本发明并得到同样的作用效果。

而且，可以将上述实施方式的肿瘤检测用照明装置与手术者佩戴的眼镜或者显微镜合并使用。在这种情况下，在所述眼镜或者所述显微镜上设置将从所述肿瘤检测用照明装置照射出的光颜色大致相同的光(例如波长为405nm的光)截断的光学滤光片。由此，手术区域所产生的荧光和对手术区域以外进行照明的光的差别得以明确，能够使所述荧光容易看见。

另外，作为本发明涉及的检查用照明装置，也可以是对检查对象物上的荧光物质射出激发光的装置。具体的检查用照明装置如图7所示，例如具备：射出与检查对象物W上设置的粘合剂W1、W2中含有的荧光物质的激发波长大致一致的光的发光二极管，以及在该发光二极管的光射出侧设置的、将与所述荧光物质的激发波长的至少一部分相同的波长截断的截断部。在图7中粘合剂W1是在正确的位置上涂抹的粘合剂，粘合剂W2是在异常位置涂抹的粘合剂。通过使用该检查用照明装置，粘合剂W1、W2的目视确认性得以提高，能够对粘合剂W1、W2的涂抹位置是否正确进行判断。也就是说，能够确实地把握处于异常位置的粘合剂W1。另外，作为检查对象物W上的荧光物质，不限于所述粘合材料中含有的荧光物质。

另外，本发明不限于上述的各个实施方式，也可以是在不超出发明主旨的范围内，将所述各种各样的构成的一部分或者全部进行适当的组合而构成。

产业上的可用性

根据本发明，能够提供一种提高荧光物质积聚的肿瘤的目视确认性的肿瘤检测用照明装置。

Claims (8)

1.一种对在肿瘤上积聚的荧光物质射出激发光的肿瘤检测用照明装置，其特征在于,具有：

发光二极管，其射出与所述荧光物质的激发波长大致一致的光；

以及截断部，其设置于所述发光二极管的光射出侧，并将与所述荧光物质的荧光波长的至少一部分相同的波长截断，

所述发光二极管为多个，所述肿瘤检测用照明装置还具有对各个发光二极管射出的光进行聚光的聚光部，

所述聚光部具备：与所述发光二极管成对设置的、对所述发光二极管射出的光进行聚光的透镜，以及支撑所述透镜的透镜支架，

所述透镜支架一体地具有将从发光二极管射出的光缩小的光阑。

2.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

从所述发光二极管射出的光具有峰值波长，所述峰值波长设定在401nm以上的范围内。

3.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

荧光为红色，所述截断部截断的光为红色光。

4.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

所述发光二极管射出的光具有峰值波长，所述峰值波长被设定在401nm～420nm的范围内。

5.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

具有对照明状态进行切换的切换单元。

6.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

所述透镜的中心轴与光阑的中心轴分离。

7.根据权利要求1所述的肿瘤检测用照明装置，其特征在于，

所述截断部形成于不露出于外侧的透镜的表面。

8.一种对于检查对象物上的荧光物质射出激发光的检测用照明装置，其特征在于，具有：

发光二极管，其射出与所述荧光物质的激发波长大致一致的光；以及

截断部，其设置于所述发光二极管的光射出侧，并将与所述荧光物质的荧光波长的至少一部分相同的波长截断，

所述发光二极管为多个，所述检测用照明装置还具有对各个发光二极管射出的光进行聚光的聚光部，

所述聚光部具备：与所述发光二极管成对设置的、对所述发光二极管射出的光进行聚光的透镜，以及支撑所述透镜的透镜支架，

所述透镜支架一体地具有将从发光二极管射出的光缩小的光阑。