JP2003164415A - 蛍光スペクトル取得方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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６
１、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１
０、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６
４、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７
０、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７
１、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７
４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２
０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４
０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Ｌ
Ｄ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Ｌ
Ｄ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Ｒ
２、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＞Ｒ
３）。

【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（Ｐ
３＝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′（Ｐ
１′＝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′（Ｐ
２′＝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′（Ｐ
３′＝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（Ｐ
１′＞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、Ｑ
１＞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Ｌ
Ｄ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２
１、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８
Ａ、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８
Ｂ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６
５、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７
９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４
１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２
１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２１
Ｓ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６
５を通してＬＤ光強度検出手段４１の円形の受光領域４
１Ｓ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７５０ｎ
ｍ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４
１０ｎｍ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６
１、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Ｌ
Ｄ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Ｌ
Ｄ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７
４、ダイクロイックミラー７４で反射された光のうちＬ
Ｄ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、Ｌ
Ｄ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Ｌ
Ｄ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】ガラス球部が空気に接触している様子を示す図

【図３】ガラス球部が粘液に接触している様子を示す図

【図４】ガラス球部が生体組織に接触している様子を示
す図

【図５】本発明の第２の実施の形態による蛍光スペクト
ル取得装置のブロック図を示す図

【図６】光ファイバ部の端面の拡大図

【図７】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】ＬＤ光源６１をＡＧＣ制御してＬＤ光の強度を
一定にする構成を示す図

【図９】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

【図１０】本発明の第３の実施の形態による蛍光スペク
トル取得装置のブロック図

【符号の説明】

１ 生体組織 ２ 粘液 ３ 空気 ４ 蛍光入射面 ５ 光伝播プローブ ６ ガラス球部 ７ 光ファイバ部 １０ 分光測光手段 １５ 検出光入射手段 ２０ 反射光強度検出手段 ２５ 接触判定手段 ３０ 光源強度制御手段 ３５ 報知手段 ４０ ＬＤ光強度検出手段 ６１ ＬＤ光源 ６２ 蛍光伝播光学系 ６３ ＬＤモニタ光伝播光学系 ６４ 反射検出光伝播光学系 １０１ 蛍光スペクトル取得装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。