CN105530850A - 接触检测装置、光学测量装置以及接触检测方法 - Google Patents

接触检测装置、光学测量装置以及接触检测方法 Download PDF

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Abstract

接触检测装置是对测量探头(3)与生物体组织的接触进行检测的接触检测装置，该测量探头(3)向要用前端接触的生物体组织射出照明光，并且接收被生物体组织散射的照明光的返回光，该接触检测装置具备：激光光源，其射出具有比照明光的波长短的波长且经由测量探头向生物体组织的规定区域照射的激光；光电变换部，其将经由测量探头接收到的光变换为电信号；以及信号处理部，其基于由光电变换部进行变换而得到的电信号是否含有差拍成分，来判定测量探头的前端与生物体组织有无接触，该差拍成分是由于在测量探头的前端面和生物体组织的表面分别散射的激光的返回光之间的干涉而产生的。

Description

接触检测装置、光学测量装置以及接触检测方法
技术领域
本发明涉及一种对测量探头与生物体组织的接触进行检测的接触检测装置、具备该接触检测装置并运算表示生物体组织的性质和状态的特定值的光学测量装置以及接触检测方法，其中，该测量探头向要用前端接触的生物体组织射出照明光并且接收被生物体组织散射的照明光的返回光。
背景技术
以往，已知如下一种光学测量装置：向生物体组织照射照明光，基于从生物体组织散射的返回光(散射光)的测量值来运算表示生物体组织的性质和状态的特性值。光学测量装置与用于观察消化器官等脏器的内窥镜结合使用。作为这种光学测量装置，提出了一种使用了LEBS(Low-CoherenceEnhancedBackscattering：低相干增强背散射)的光学测量装置：从探头的照射光纤前端向生物体组织照射空间相干长度短的低相干的白色光，使用多个受光光纤测量多个角度的返回光的强度分布，由此检测生物体组织的性质和状态(参照专利文献1)。
专利文献1：美国专利申请公开第2010/0053632号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在如LEBS那样测量来自生物体组织的返回光的光学装置中，为了获得有效的测量结果，需要在使探头的前端面与生物体组织的表面稳定地接触的状态下进行测量。这是由于：在探头前端面与生物体组织的表面没有稳定地接触的情况下，两者的相对的位置关系发生变化，由此测量条件发生变动，从而不能正确地测量返回光的特性。
与此相对地，即使在生物体组织与探头前端接触的情况下，也存在以下情况：如果探头前端面在生物体组织的表面上滑动，则测量返回光的区域发生变化，测量结果产生偏差。另外，即使在生物体组织与探头前端接触的情况下，也存在以下情况：如果在测量时探头前端向生物体组织压入的压入方式发生变化，则测量结果发生变化。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够使向生物体组织照射的光的返回光的测量结果的可靠性提高的接触检测装置、光学测量装置以及接触检测方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题来实现目的，本发明所涉及的接触检测装置对测量探头与生物体组织的接触进行检测，所述测量探头向要用前端接触的所述生物体组织射出照明光，并且接收被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该接触检测装置的特征在于，具备：激光光源，其射出具有比所述照明光的波长短的波长且经由所述测量探头向所述生物体组织的规定区域照射的激光；光电变换部，其将经由所述测量探头接收到的光变换为电信号；以及信号处理部，其基于由所述光电变换部进行变换而得到的电信号是否含有差拍成分，来判定所述测量探头的前端与所述生物体组织有无接触，该差拍成分是由于在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的所述激光的返回光之间的干涉而产生的。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，所述信号处理部分析由所述光电变换部进行变换而得到的电信号的频率，在规定频率的振幅为规定的振幅阈值以下的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触，在所述规定频率的振幅超过所述规定的振幅阈值的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，所述信号处理部将由所述光电变换部进行变换而得到的电信号的强度与规定的阈值进行比较，在该强度小于所述规定的阈值的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触，在所述电信号的强度为所述规定的阈值以上的情况下，所述信号处理部分析所述电信号的频率，在规定频率的振幅为规定的振幅阈值以下时，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触，在所述规定频率的振幅超过所述规定的振幅阈值时，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，所述信号处理部在判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，向测量单元发送使所述返回光的测量开始的测量触发信号，该测量单元连接于所述测量探头并向该测量探头提供所述照明光，并且从该测量探头接收所述返回光并运算表示所述生物体组织的性质和状态的特性值。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，在所述测量单元的测量过程中检测到所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，所述信号处理部向所述测量单元发送表示接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录的指示，另一方面，在所述测量单元的测量过程中没有检测到所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，所述信号处理部向所述测量单元发送表示没有接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录的指示。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，所述照明光的波长为750nm以下。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，还具备第一滤光器，该第一滤光器设置于所述光电变换部的前级，仅使所入射的光中的所述激光的波长的光透过。
另外，本发明所涉及的接触检测装置的特征在于，具备：主体装置，其具有光源部、测量部以及运算部，其中，该光源部提供向要用前端接触的生物体组织射出的照明光，该测量部测量被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该运算部根据由所述测量部得到的测量结果来运算表示所述生物体组织的性质和状态的特性值；测量探头，其装卸自如地连接于所述主体装置并射出所述照明光，并且接收所述照明光的返回光；以及上述任一项中记载的接触检测装置。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，所述测量探头具有：检测用照射光纤，其向所述生物体组织的表面上的规定的区域照射从所述激光光源射出的所述激光；以及检测用受光光纤，其至少接收在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的所述激光的返回光并进行传播。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，所述检测用照射光纤和所述检测用受光光纤由同一光纤构成。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，所述检测用照射光纤还传播并射出来自所述光源的照明光。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，在所述测量探头的前端设置有玻璃罩。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，在所述测量探头的前端设置有准直透镜。
另外，本发明所涉及的光学测量装置的特征在于，还具备第二滤光器，该第二滤光器设置于所述测量部的前级，仅使所述返回光中的与所述照明光相同的波长的光透过。
另外，本发明所涉及的接触检测方法是由接触检测装置进行的接触检测方法，为了对测量探头与生物体组织的接触进行检测，该接触检测装置具备射出具有比照明光的波长短的波长的激光的激光光源，该测量探头向要用前端接触的所述生物体组织射出所述照明光，并且接收被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该接触检测方法的特征在于，包括以下步骤：光电变换步骤，将经由所述测量探头接收到的光变换为电信号；以及信号处理步骤，基于在所述光电变换步骤中进行变换而得到的电信号是否含有差拍成分，来判定所述测量探头的前端与所述生物体组织有无接触，该差拍成分是由于在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的激光的返回光之间的干涉而产生的。
发明的效果
根据本发明，基于是否含有由于在测量探头的前端面和生物体组织的表面分别散射的激光的返回光之间的干涉而产生的差拍成分，来判定测量探头的前端与生物体组织有无接触，由此能够获取测量探头的前端面与生物体组织的表面不相对地移动的状态下的来自生物体组织的返回光的特性，从而能够使向生物体组织照射的光的返回光的测量结果的可靠性提高。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的光学测量装置的结构的框图。
图2是示意性地表示将图1所示的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。
图3是表示在测量探头的前端面与生物体组织的表面没有接触的情况下由PD进行变换而得到的电信号的一例的图。
图4是示意性地表示将图1所示的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。
图5是表示在测量探头的前端面与生物体组织的表面接触的情况下由光电二极管进行变换而得到的电信号的一例的图。
图6是表示在测量探头的前端面与生物体组织的表面没有接触的情况下由信号处理部进行傅立叶变换而得到的电信号的一例的图。
图7是表示在测量探头的前端面与生物体组织的表面接触的情况下由信号处理部进行傅立叶变换而得到的电信号的一例的图。
图8是示意性地表示从图1所示的测量探头射出的光的反射状态的图。
图9是表示由图1所示的光电二极管进行变换而得到的电信号的一例的图。
图10是表示由图1所示的接触检测部执行的检测测量探头的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的流程图。
图11是表示在内窥镜系统中使用本发明的实施方式1所涉及的光学测量装置时的状况的图。
图12是表示由实施方式1的变形例1所涉及的接触检测部执行的检测测量探头的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的其它流程图。
图13是表示由实施方式1的变形例2所涉及的接触检测部执行的检测测量探头的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的其它流程图。
图14是示意性地表示将实施方式1的变形例3所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。
图15是示意性地表示将实施方式1的变形例4所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。
图16是图15的A箭头方向视图。
图17是说明图15所示的测量探头的接触状态的示意图。
图18是示意性地表示将实施方式1的变形例5所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。
图19是图18的B箭头方向视图。
图20是示意性地表示实施方式2所涉及的光学测量装置的结构的框图。
图21是示意性地表示实施方式3所涉及的光学测量装置的结构的框图。
图22是示意性地表示实施方式3所涉及的光学测量装置的其它结构的框图。
图23是示意性地表示实施方式4所涉及的光学测量装置的结构的框图。
具体实施方式
下面，作为本发明所涉及的接触检测装置、光学测量装置以及接触检测方法的最佳的实施方式，以使用了LEBS技术的光学测量装置为例，参照附图详细地进行说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。另外，在附图的记载中，对相同的部分附加相同的附图标记。另外，需要注意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度的关系以及各构件的比例等与现实存在差异。另外，附图相互之间也包括彼此的尺寸、比例不同的部分。
(实施方式1)
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的光学测量装置的结构的框图。图1所示的光学测量装置1具备：主体装置2，其对作为散射体的生物体组织进行光学测量来检测生物体组织的性质和状态(特性)；以及一次性的测量探头3，其被插入被检体内。
主体装置2具备：作为测量单元的光学测量部4，其运算与生物体组织的性质和状态有关的特性值；以及接触检测部5，其检测测量探头3的前端与生物体组织的接触。另外，主体装置2具备将测量探头3的基端装卸自如地连接的连接器部20。连接器部20经由连接线21连接于光学测量部4，并且经由连接光纤24连接于接触检测部5。
光学测量部4具备电源40、测量用光源部41、光检测部42、输入部43、输出部44、记录部45以及控制部46。电源40向光学测量部4的各部提供电力。
测量用光源部41经由将测量用光源部41与连接器部20连接的连接光纤22以及连接器部20向测量探头3提供向生物体组织射出的非相干光的照明光。利用如白色LED(LightEmittingDiode：发光二极管)、氙气灯、钨丝灯以及卤素灯那样的非相干光源和多个透镜来实现测量用光源部41。作为这种透镜，例如能够举出聚光透镜、准直透镜等。测量用光源部41射出具有规定的波长带内包含的波长成分的照明光。测量用光源部41向测量探头3提供750nm以下的波长的照明光。具体地说，测量用光源部41射出红色和绿色的波长带(例如红色：600nm～750nm、绿色：500nm～600nm)的光来作为照明光。
光检测部42经由将光检测部42与连接器部20连接的连接光纤23以及连接器部20对从测量探头3照射的照明光被生物体组织散射(包括反射)而得到的照明光的返回光(散射光)进行检测，并向控制部46输出检测结果。光检测部42具有滤光器47(第二滤光器)和受光部48。滤光器47使照明光的返回光中的红色和绿色的波长带的光透过。受光部48在对透过滤光器47的红色和绿色的波长带的光进行测量之后向控制部46输出测量结果。具体地说，受光部48对从测量探头3入射并透过滤光器47的红色和绿色的波长带的返回光的频谱成分和强度分布进行检测，将该结果变换为电信号后向控制部46输出。使用分光光度计或者受光传感器等来实现受光部48。
输入部43接收用于指示启动主体装置2的指示信号、用于指示开始利用主体装置2测量生物体组织的指示信号以及用于指示校准处理的指示信号等的输入，并输出到控制部46。使用推动式开关、触摸面板等来实现输入部43。
输出部44在控制部46的控制下输出主体装置2的各种信息、例如生物体组织的测量结果。使用液晶或者有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)等的显示器和扬声器等来实现输出部44。
使用易失性存储器和非易失性存储器等来实现记录部45，该记录部45对用于使主体装置2进行动作的各种程序和在光学测量处理中使用的各种数据、各种参数等进行记录。另外，记录部45对由光学测量部4得到的生物体组织的测量结果和接触检测部5的检测结果进行记录。
控制部46统一控制主体装置2。使用CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)等来构成控制部46。控制部46具有运算部49。运算部49根据由光检测部42得到的测量结果来进行多种运算处理，并运算与生物体组织的性质和状态有关的特性值。
接触检测部5具备激光光源51、光电二极管(以下称为PD)52、信号处理部53、分束器54以及滤光器55(第一滤光器)。该接触检测部5具有将经由测量探头3接收到的光变换为电信号的光电变换部的功能。
激光光源51与测量用光源部41分开设置，射出比由测量用光源部41射出的照明光的波长短的波长的激光。激光光源51射出与由测量用光源部41提供的光的波长不同的波长的激光。激光光源51射出蓝色的波长带(400nm～500nm)的激光。或者，激光光源51射出波长比可见光的波长短的激光。激光光源51射出不会到达生物体组织内部而易于被生物体组织的表面反射的短波长的激光。
PD52对在测量探头3的前端面36与生物体组织的表面散射的激光的返回光进行检测，并将检测出的该返回光变换为电信号(模拟信号)。
信号处理部53在对由PD52进行变换而得到的电信号进行A/D变换之后，分析数字的电信号的强度和频率，由此检测测量探头3的前端与生物体组织有无接触，并将检测结果输出到光学测量部4。
分束器54使来自激光光源51的激光入射到连接光纤24，并且使从连接光纤24射出的来自生物体组织表面的激光的反射光透过以提供给滤光器55。
滤光器55设置于分束器54的后级且设置于PD52的前级，该滤光器55仅使所入射的光中的激光的波长的光透过。例如，滤光器55使蓝色的波长带的光透过，PD52对透过滤光器55的蓝色的波长带的光进行检测并将该光变换为电信号。
测量探头3具备测量用光纤31、接触检测用光纤34以及作为玻璃罩的玻璃棒35，其中，该测量用光纤31具有照射光纤32和受光光纤33。
测量用光纤31具有：照射光纤32，其传播从测量用光源部41提供的照明光并向生物体组织射出；以及受光光纤33，被生物体组织反射和/或散射的照明光的返回光经由玻璃棒35入射到该受光光纤33。在使用LEBS技术的情况下，为了分别接收散射角度不同的至少两个返回光而设置多个受光光纤。
接触检测用光纤34使从激光光源51射出的激光经由测量探头3的前端面36与生物体组织的接触面向生物体组织的表面照射，并且传播在测量探头3的前端面36和生物体组织的表面反射的激光的反射光。接触检测用光纤34同时具备权利要求书中的检测用照射光纤和检测用受光光纤的功能。接触检测用光纤34向生物体组织的表面上的至少包括返回光测量区域Ap的区域As照射激光，该返回光测量区域Ap是利用光学测量部4测量返回光的测量区域。作为接触检测用光纤34，例如能够使用单模光纤、多模光纤以及偏振波保持光纤中的任一种光纤。其中，偏振波保持光纤适用于检测来自生物体组织的表面的反射光。
来自测量用光源部41的照明光和被生物体组织散射(包括反射)的照明光的返回光经由玻璃棒35。而且，来自激光光源51的激光也经由玻璃棒35。
在此，接触检测部5的信号处理部53基于由PD52进行光电变换而得到的电信号是否含有由多普勒效应产生的差拍(光差拍)成分，来检测测量探头3的前端与生物体组织的接触。
图2和图4是示意性地表示将图1所示的测量探头3的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。图2示出了测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61没有接触的情况，图4示出了测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触的情况。图3是表示在测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61没有接触的情况下由PD52进行变换而得到的电信号的一例的图。图5是表示在测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触的情况下由PD52进行变换而得到的电信号的一例的图。
例如，当如图2那样从接触检测用光纤34射出频率f(f＝c/λ。c：光速、λ：波长)的光70时，仍然保持频率f的返回光71从前端面36的玻璃棒35的端面返回到接触检测用光纤34。然而，在测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61如箭头Ya那样相对地移动的情况下，由于多普勒效应，作为被生物体组织60的表面61反射的返回光的反射光72的频率根据测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61的相对的移动速度而从频率f起调制了Δf。这样，当测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61相对地移动时，在来自前端面36的玻璃棒35的返回光71与被生物体组织60的表面61反射的反射光72之间发生干涉，在接触检测用光纤34中传播并被PD52检测出的光信号中包含具有差拍成分的信号(光差拍信号)。图3的曲线L1是示意性地表示该光差拍信号的图。
与此相对地，在如图4那样测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触的情况下，测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61之间没有相对移动，因此也不会发生多普勒效应。因而，在来自前端面36的玻璃棒35的返回光73与被生物体组织60的表面61反射的反射光74之间不会发生干涉，在接触检测用光纤34中传播并被PD52检测出的光信号不会产生差拍成分。因此，在去除了杂音等信号成分的情况下，光信号的强度如图5的直线L2所示那样与时间无关地大致固定。
为了判断由PD52检测出的电信号是否含有差拍成分，信号处理部53对由PD52检测出的电信号进行傅立叶变换处理。在由PD52检测出的电信号含有用图3所示的曲线L1表示的差拍成分的情况下，当对该电信号进行傅立叶变换处理时，例如如图6所示的曲线L3那样得到强度与频率f相应地变化的频谱。与此相对地，在由PD52检测出的电信号如图5所示的直线L2那样不含有差拍成分而保持固定的强度的情况下，当对该电信号进行傅立叶变换处理时，例如如图7所示的直线L4那样得到在频率f几乎为0的地方具有尖锐的峰的频谱。
因此，信号处理部53设定多个(在图6所示的情况下为f1～f4这四个)被假定为差拍成分的调制频率(Δf)的采样频率，将对由PD52检测出的电信号进行傅立叶变换后的频谱的采样频率的强度(振幅)与规定的振幅阈值(图6中的Tf)进行比较，来进行接触检测的判断。
在频谱的采样频率中的任一个采样频率的振幅超过规定的振幅阈值的情况下，信号处理部53判定为测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61没有接触。这相当于以下情况：由于由PD52检测出的电信号含有差拍成分，因此测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61相对地移动。
与此相对地，在频谱的所有采样频率的振幅为规定的振幅阈值以下的情况下，信号处理部53判定为测量探头3的前端面36与生物体组织60接触。这相当于测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61没有相对地移动的情况，即相当于测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触的情况。
接着，参照图8和图9来说明从接触检测用光纤34射出的光70不是平行光而是具有扩散度的光的情况。图8的(1)示出了测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面之间的距离R1处于能够基于差拍成分进行接触检测的距离的状况。在该状况下，当返回光75与反射光76发生干涉而产生了差拍时，如图9的(1)所示的曲线L5那样，具有足以进行测量的强度。与此相对地，图8的(2)示出了测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61之间的距离R2过远的状况(R2>>R1)。在该状况下，激光在到达生物体组织60的表面61之前光量衰减，因此即使返回光77与反射光78发生干涉而产生了差拍，差拍成分的强度也如图9的(2)所示的曲线L6那样变小，难以进行测量。
因此，在从接触检测用光纤34射出的光70不是平行光而是具有扩散度的光的情况下，当由PD52进行变换而得到的电信号的强度小于规定的阈值Ts(参照图9)时，信号处理部53检测为测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61没有接触。根据信号处理部53的处理精度来设定该阈值Ts，使得能够在信号处理部53中判断是否存在差拍成分。
接着，对在接触检测部5中由信号处理部53检测测量探头3的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理进行说明。图10是表示在图1所示的接触检测部5中检测测量探头3的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的流程图。PD52以至少比光学测量部4的返回光的测量周期短的周期对通过接触检测用光纤34传播的反射光进行检测，并将该反射光变换为电信号，并将该电信号作为接触检测用的电信号而输入到信号处理部53。
如图10所示，激光光源51进行以下激光射出处理(步骤S1)：使波长比照明光的波长短的激光经由测量探头3的前端面36与生物体组织60的接触面照射到区域As，该区域As是生物体组织的表面，至少包括光学测量部4的返回光测量区域Ap。PD52对来自测量探头3的前端面和生物体组织的表面的返回光进行检测并将该返回光变换为电信号，将变换后的电信号作为接触检测用信号而输入到信号处理部53(步骤S2)。
信号处理部53对接触检测用信号进行接触检测用信号处理(步骤S3)。在该接触检测用信号处理中，信号处理部53进行获取从PD52输入的电信号的信号强度的处理、以及对电信号进行傅立叶变换来获取规定的采样频率(例如图6中的采样频率f1～f4)的振幅的处理。
信号处理部53判断从PD52输入的电信号的信号强度是否为规定的阈值(例如图9所示的阈值Ts)以上(步骤S4)。信号处理部53在判断为从PD52输入的电信号的信号强度小于规定的阈值的情况下(步骤S4：“否”)，判定为测量探头3的前端36与生物体组织60的表面61没有接触(检测为没有接触)(步骤S5)。
与此相对地，信号处理部53在判断为从PD52输入的电信号的信号强度为规定的阈值以上的情况下(步骤S4：“是”)，判断傅立叶变换后的规定的采样频率的振幅是否为振幅阈值以下(步骤S6)。
信号处理部53在判断为傅立叶变换后的至少一个采样频率的振幅超过振幅阈值的情况下(步骤S6：“否”)，判定为测量探头3的前端36与生物体组织60的表面61没有接触(检测为没有接触)(步骤S5)。
另一方面，信号处理部53在判断为傅立叶变换后的规定的采样频率的振幅为振幅阈值以下的情况下(步骤S6：“是”)，判定为测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触(检测为接触)(步骤S7)。
信号处理部53将测量探头3的前端面36与生物体组织60的接触检测结果输出到光学测量部4的控制部46(步骤S8)，并进入步骤S2。
如上述那样构成的光学测量装置1如图11所示那样经由设置于内窥镜系统100的内窥镜装置101(内窥镜观测器)的处置器具通道101a向被检体内插入测量探头3，照射光纤32向生物体组织照射照明光，受光光纤33检测被生物体组织反射和/或散射的照明光的返回光并向光检测部42传播。之后，运算部49基于由光检测部42检测出的检测结果来运算表示生物体组织的性质和状态的特性值。光学测量部4根据从接触检测部5输出的测量探头3的前端面36与生物体组织60的接触检测结果来控制返回光的测量处理。或者，根据从接触检测部5输出的测量探头3的前端面36与生物体组织60的接触检测结果来控制返回光的测量结果的记录处理。
这样，根据本实施方式1，基于是否含有由于在测量探头3的前端面和生物体组织的表面分别散射的激光的返回光之间的干涉而产生的差拍成分，来判定测量探头3的前端与生物体组织有无接触，由此能够获取测量探头3的前端面与生物体组织的表面不相对地移动的状态下的来自生物体组织的返回光的特性，能够使向生物体组织照射的光的返回光的测量结果的可靠性提高。
(实施方式1的变形例1)
作为实施方式1的变形例1，图12是表示由图1所示的接触检测部5执行的检测测量探头3的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的流程图。
图12所示的步骤S11～步骤S17是图10所示的步骤S1～步骤S7。在步骤S17中，信号处理部53在判定为测量探头3的前端面36与生物体组织60的表面61接触的情况下，向光学测量部4的控制部46发送使返回光的测量开始的测量触发信号(步骤S18)。光学测量部4在接收到来自该接触检测部5的测量触发信号之后，向接触检测部5发送响应信号并执行返回光的测量。接触检测部5接收来自光学测量部4的响应信号(步骤S19)，并进入步骤S12。光学测量部4例如发送指示测量开始的信号来作为响应信号。并且，光学测量部4也可以发送表示在接收到测量触发信号之后开始的返回光的测量正常地结束的意思的信号。
这样，信号处理部53也可以仅在检测为测量探头3的前端面与生物体组织的表面恰当地接触的情况下向光学测量部4发送测量触发信号，而仅对探头前端面和生物体组织的表面不相对地移动的状态下的来自生物体组织的返回光进行测量。
(实施方式1的变形例2)
作为实施方式2的变形例2，图13是表示由图1所示的接触检测部5执行的检测测量探头3的前端与生物体组织有无接触的接触检测处理的概要的其它流程图。
图13所示的步骤S21～步骤S27是图10所示的步骤S1～步骤S7。图13所示的步骤S28是图12中的步骤S18。在变形例2中，信号处理部53在光学测量部4测量返回光的期间也监视测量探头3的前端面与生物体组织的表面61是否恰当地接触。信号处理部53当被从PD52输入接触检测用的电信号时(步骤S29)，进行对电信号进行傅立叶变换并获取规定的采样频率的振幅的接触检测用信号处理(步骤S30)。
接着，与图10所示的步骤S6同样地，信号处理部53判断傅立叶变换后的规定的采样频率的振幅是否为振幅阈值以下(步骤S31)。
信号处理部53在判断为傅立叶变换后的规定的采样频率的振幅为振幅阈值以下的情况下(步骤S31：“是”)，向光学测量部4发送测量探头3与生物体组织60接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录于记录部45的指示(步骤S32)。
与此相对地，信号处理部53在判断为傅立叶变换后的规定的频率的振幅超过振幅阈值的情况下(步骤S31：“否”)，向光学测量部4发送测量探头3与生物体组织60没有接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录于记录部45的指示(步骤S33)。
然后，信号处理部53判断是否从光学测量部4接收到表示测量已经结束的意思的响应信号(步骤S34)。信号处理部53在判断为没有从光学测量部4接收到响应信号的情况下(步骤S34：“否”)，返回到步骤S29，继续进行监视。另一方面，信号处理部53在判断为从光学测量部4接收到响应信号的情况下(步骤S34：“是”)，进入步骤S22。
这样，信号处理部53在光学测量部4测量返回光的期间，也监视测量探头3的前端面与生物体组织的表面是否恰当地接触，并将接触检测结果与返回光的测量结果相关联地存储，由此能够进一步提高返回光的测量结果的可靠性。
(实施方式1的变形例3)
图14是示意性地表示将实施方式1的变形例3所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的图。在实施方式1的变形例3中，如图14所示的测量探头3A那样设为以下结构：使接触检测用光纤34A延长至测量探头3A的前端面36A，能够从测量探头3A的前端面36A向生物体组织60的表面直接射出激光。
(实施方式1的变形例4)
图15是示意性地表示将实施方式1的变形例4所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的其它例的图。图16是图15的A箭头方向视图。在实施方式1的变形例4中，如图15和图16所示的测量探头3B那样删除玻璃棒，使测量用光纤31B也延长至测量探头3B的前端面36B。
另外，如图17那样，在测量探头3B的前端面36B与生物体组织60的表面61部分地接触的情况下，即使在测量用光纤31B的端面与生物体组织60的表面61没有接触的情况下，有时也判断为测量探头3B的前端面36B与生物体组织60的表面61接触。因此，可以设置多个接触检测用光纤34A。
(实施方式1的变形例5)
图18是示意性地表示将实施方式1的变形例5所涉及的测量探头的前端沿长边方向切断而得到的截面的其它例的图。图19是图18的B箭头方向视图。在图18和图19所示的测量探头3C中，使四根接触检测用光纤34A均匀地分散配置在测量用光纤31B的周围。在该情况下，在接触检测部5中，激光光源51向四根接触检测用光纤34A提供激光，PD52一并检测从四根接触检测用光纤34A传播来的光，来作为激光的反射光。而且，在接触检测部5中，如果四根接触检测用光纤34A中哪怕有一根没有与生物体组织60的表面61接触，都会在由PD52检测出的光信号中出现差拍成分，因此能够可靠地检测测量探头3C的前端面36C的整面是否与生物体组织60的表面61接触。
(实施方式2)
接着，对实施方式2进行说明。图20是示意性地表示实施方式2所涉及的光学测量装置的结构的框图。
如图20所示，实施方式2所涉及的光学测量装置201具备具有准直透镜235的测量探头203来代替图1所示的光学测量装置1的玻璃棒35。因此，从测量探头203的前端面236射出的激光成为平行光L21，不需要考虑到达生物体组织的激光的光量的减少。因而，信号处理部53能够在接触检测处理中删除图10的判断从PD52输入的电信号的信号强度是否为规定的阈值以上的步骤S4的处理，与实施方式1相比能够简化运算处理。
此外，准直透镜235的焦距需要同准直透镜235的光纤侧端面与作为准直透镜235的另一端面的前端面236之间的距离R一致。另外，作为准直透镜235的例子，例如存在自聚焦透镜。
(实施方式3)
接着，对实施方式3进行说明。图21是示意性地表示实施方式3所涉及的光学测量装置的结构的框图。
如图21所示，实施方式3所涉及的光学测量装置301具有以下结构：在图1所示的光学测量装置1中，在主体装置302所具有的光学测量部304中追加分束器354，并且删除了将接触检测部305与连接器部320连接的连接光纤24。而且，在光学测量装置301中，测量探头303的接触检测用光纤34兼作实施方式1的照射光纤32。
分束器354将来自测量用光源部41的照明光入射到连接光纤22，并且使经由后级的分束器54从背面入射的激光透过并入射到连接光纤22。另外，使从连接光纤22射出的光透过并提供给分束器54。连接光纤22经由连接器部320连接于接触检测用光纤34。
在该实施方式3中，接触检测用光纤还具备返回光测量用的照射光纤的功能，因此还能够以后安装的方式对光学测量部304追加接触检测部5的部分。即，还能够对公知的光学测量装置追加检测测量探头的前端面与生物体组织的表面的接触的功能。
此外，在实施方式3中，也可以如图22所示的光学测量装置301A的测量探头303A那样，使用在实施方式2中说明过的准直透镜235来代替玻璃棒35。在该情况下，主体装置302A所具有的接触检测部305A的信号处理部53也能够与实施方式2同样地删除图10的步骤S4的处理。并且，由PD52进行变换而得到的模拟信号是对激光的反射光直接累计来自测量用光源部41的固定光量的照明光而得到的，因此即使没有特别筛选激光的波长，也能够仅通过对由PD52进行变换而得到的模拟信号进行频率变换来分离差拍成分。因而，接触检测部305A与接触检测部305相比能够删除滤光器55。
(实施方式4)
接着，对实施方式4进行说明。图23是示意性地表示实施方式4所涉及的光学测量装置的结构的框图。
如图23所示，实施方式4所涉及的光学测量装置401具备分别设置有光纤434A和检测光纤434B的测量探头403，其中，该光纤434A向生物体组织的表面照射从激光光源51射出的激光，该检测光纤434B传播激光的反射光。主体装置402所具有的连接器部420经由接触检测部405的连接光纤424A向测量探头403的光纤434A传播由激光光源51射出的激光。而且，连接器部420经由接触检测部405的连接光纤424B向PD52传播从测量探头403的检测光纤434B入射的激光的反射光。
在该实施方式4中，不用分束器将来自激光光源51的激光与激光的反射光分离，而是分别设置光纤来传播激光和激光的反射光，因此不存在激光和激光的反射光的光量的损失，能够进一步提高检测精度。
此外，与本发明所涉及的光学测量装置所执行的各处理对应的执行程序既可以构成为以能够安装的形式或者能够执行的形式的文件记录于CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD(DigitalVersatileDisk：数字通用光盘)等计算机可读记录介质来提供，也可以构成为存储到与因特网等网络连接的计算机，通过经由网络进行下载来提供。另外，还可以构成为经由因特网等网络提供或者发布。
附图标记说明
1、201、301、301A、401：光学测量装置；2、302、302A、402：主体装置；3、3A、3B、3C、203、303、303A、403：测量探头；4、304：光学测量部；5、305、305A、405：接触检测部；20、320、420：连接器部；21：连接线；22、23、24、424A、424B：连接光纤；31、31B：测量用光纤；32：照射光纤；33：受光光纤；34、34A：接触检测用光纤；35：玻璃棒；36、36A、36B、36C、236：前端面；40：电源；41：测量用光源部；42：光检测部；43：输入部；44：输出部；45：记录部；46：控制部；47、55：滤光器；48：受光部；49：运算部；51：激光光源；52：PD；53：信号处理部；54、354：分束器；60：生物体组织；235：准直透镜；434A：光纤；434B：检测光纤。

Claims (15)

1.一种接触检测装置，对测量探头与生物体组织的接触进行检测，所述测量探头向要用前端接触的所述生物体组织射出照明光，并且接收被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该接触检测装置的特征在于，具备：
激光光源，其射出具有比所述照明光的波长短的波长且经由所述测量探头向所述生物体组织的规定区域照射的激光；
光电变换部，其将经由所述测量探头接收到的光变换为电信号；以及
信号处理部，其基于由所述光电变换部进行变换而得到的电信号是否含有差拍成分，来判定所述测量探头的前端与所述生物体组织有无接触，该差拍成分是由于在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的所述激光的返回光之间的干涉而产生的。
2.根据权利要求1所述的接触检测装置，其特征在于，
所述信号处理部分析由所述光电变换部进行变换而得到的电信号的频率，在规定频率的振幅为规定的振幅阈值以下的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触，在所述规定频率的振幅超过所述规定的振幅阈值的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触。
3.根据权利要求1所述的接触检测装置，其特征在于，
所述信号处理部将由所述光电变换部进行变换而得到的电信号的强度与规定的阈值进行比较，在该强度小于所述规定的阈值的情况下，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触，
在所述电信号的强度为所述规定的阈值以上的情况下，所述信号处理部分析所述电信号的频率，在规定频率的振幅为规定的振幅阈值以下时，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触，在所述规定频率的振幅超过所述规定的振幅阈值时，判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织没有接触。
4.根据权利要求2或3所述的接触检测装置，其特征在于，
所述信号处理部在判定为所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，向测量单元发送使所述返回光的测量开始的测量触发信号，该测量单元连接于所述测量探头并向该测量探头提供所述照明光，并且从该测量探头接收所述返回光并运算表示所述生物体组织的性质和状态的特性值。
5.根据权利要求4所述的接触检测装置，其特征在于，
在所述测量单元的测量过程中检测到所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，所述信号处理部向所述测量单元发送表示接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录的指示，另一方面，在所述测量单元的测量过程中没有检测到所述测量探头的前端与所述生物体组织接触的情况下，所述信号处理部向所述测量单元发送表示没有接触的意思的信息以及将该信息与测量结果相关联地记录的指示。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的接触检测装置，其特征在于，
所述照明光的波长为750nm以下。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的接触检测装置，其特征在于，
还具备第一滤光器，该第一滤光器设置于所述光电变换部的前级，仅使所入射的光中的所述激光的波长的光透过。
8.一种光学测量装置，其特征在于，具备：
主体装置，其具有光源部、测量部以及运算部，其中，该光源部提供向要用前端接触的生物体组织射出的照明光，该测量部测量被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该运算部根据由所述测量部得到的测量结果来运算表示所述生物体组织的性质和状态的特性值；
测量探头，其装卸自如地连接于所述主体装置并射出所述照明光，并且接收所述照明光的返回光；以及
根据权利要求1～7中的任一项所述的接触检测装置。
9.根据权利要求8所述的光学测量装置，其特征在于，
所述测量探头具有：
检测用照射光纤，其向所述生物体组织的表面上的规定的区域照射从所述激光光源射出的所述激光；以及
检测用受光光纤，其至少接收在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的所述激光的返回光并进行传播。
10.根据权利要求9所述的光学测量装置，其特征在于，
所述检测用照射光纤和所述检测用受光光纤由同一光纤构成。
11.根据权利要求9或10所述的光学测量装置，其特征在于，
所述检测用照射光纤还传播并射出来自所述光源的照明光。
12.根据权利要求8～11中的任一项所述的光学测量装置，其特征在于，
在所述测量探头的前端设置有玻璃罩。
13.根据权利要求8～11中的任一项所述的光学测量装置，其特征在于，
在所述测量探头的前端设置有准直透镜。
14.根据权利要求8～13中的任一项所述的光学测量装置，其特征在于，
还具备第二滤光器，该第二滤光器设置于所述测量部的前级，仅使所述返回光中的与所述照明光相同的波长的光透过。
15.一种由接触检测装置进行的接触检测方法，为了对测量探头与生物体组织的接触进行检测，该接触检测装置具备射出具有比照明光的波长短的波长的激光的激光光源，该测量探头向要用前端接触的所述生物体组织射出所述照明光，并且接收被所述生物体组织散射的所述照明光的返回光，该接触检测方法的特征在于，包括以下步骤：
光电变换步骤，将经由所述测量探头接收到的光变换为电信号；以及
信号处理步骤，基于在所述光电变换步骤中进行变换而得到的电信号是否含有差拍成分，来判定所述测量探头的前端与所述生物体组织有无接触，该差拍成分是由于在所述测量探头的前端面和所述生物体组织的表面分别散射的激光的返回光之间的干涉而产生的。
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