JP2006055396A - Fluorescent tomogram measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for accurately measuring and imaging the distribution of a fluorescent material inside a scattering medium. <P>SOLUTION: The apparatus is for measuring the tomogram of the fluorescent material present inside the light scattering medium such as a living body in vitro. The apparatus consists of an excitation laser beam, a focusing type ultrasonic transducer to modulate the intensity of the fluorescence generated by the laser beam, a photodetector with an optical filter, and a signal detector. The focusing type ultrasonic transducer is disposed so that an ultrasonic beam propagation axis orthogonally crosses or is parallel to the laser beam axis, and is structured so that the intensity of the multiple-scattered excitation light and fluorescence is locally modulated in the focal position. A modulation frequency component is detected from light signals which are obtained by three-axis scanning of the ultrasonic transducer or measuring a sample and the laser beam, and the distribution of the fluorescent material inside the scattering medium is imaged by the apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、生体の生理機能や遺伝子機能の観察あるいは病理診断のために、生体内に存在する蛍光物質からの蛍光を生体外から断層画像計測するための装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for measuring a tomographic image of fluorescence from a fluorescent substance present in a living body from outside the living body for observation of a physiological function and gene function of a living body or pathological diagnosis.

従来より、生体細胞や薄切組織あるいは組織表層を対象とした蛍光観察においては、励起光源、蛍光観察用フィルター、励起光カットフィルターおよびカメラからなる蛍光観察装置が用いられている。しかし、この方法では励起光および蛍光が生体組織の散乱媒質によって多重散乱されるため、深さ数mm以上になると生体組織内部を観察することはできない。   Conventionally, in fluorescence observation for living cells, sliced tissue, or tissue surface layers, a fluorescence observation apparatus including an excitation light source, a fluorescence observation filter, an excitation light cut filter, and a camera has been used. However, in this method, the excitation light and the fluorescence are multiple-scattered by the scattering medium of the living tissue, so that the inside of the living tissue cannot be observed when the depth is several millimeters or more.

顕微鏡を用いて細胞レベルにおいて観察する際、深さ方向の情報を選択的に計測して断層像を得ることのできる装置としては、共焦点顕微鏡(下記特許文献1参照)、多光子顕微鏡(米国特許55,034,613号、特表平10−512959)が公知であるが、これらは光散乱が問題にならない厚さにおいて有効であるため、薄切標本での蛍光断層撮影は可能であるが厚みをもつ生体組織に適用することはできない。   When observing at a cell level using a microscope, as a device capable of selectively measuring information in the depth direction to obtain a tomographic image, a confocal microscope (see Patent Document 1 below), a multiphoton microscope (US) Japanese Patent No. 55,034,613 and JP-T-10-512959) are known, but since these are effective at a thickness where light scattering does not become a problem, fluorescence tomography with a thin slice specimen is possible. It cannot be applied to living tissue with thickness.

また、超音波とレーザー光の相互作用を利用して散乱媒質中の光吸収特性分布を、超音波変調によるレーザー強度や偏光特性の違いを利用して画像化する装置が、米国特許6,041,248(非特許文献L.V.Wang and X.Zhao: Applied Optics Vol.36, p.7277(1997))や下記特許文献2において公知であるが、これらはレーザー光に対する超音波の強度変調や偏光特性の変化を利用してレーザー光の光吸収分布を画像化するものである。
特開平5−60980号公報 特開2000−88742号
An apparatus for imaging light absorption characteristic distribution in a scattering medium using the interaction between ultrasonic waves and laser light using differences in laser intensity and polarization characteristics due to ultrasonic modulation is disclosed in US Pat. No. 6,041. 248 (Non-Patent Document LVWang and X.Zhao: Applied Optics Vol.36, p.7277 (1997)) and the following Patent Document 2, which are known for the intensity modulation and polarization characteristics of ultrasonic waves with respect to laser light. The change is used to image the light absorption distribution of laser light.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-60980 JP 2000-88742 A

例えば生体のごとき光散乱媒質中の蛍光物質からの蛍光は、多重散乱により拡散するため、その分布画像を散乱媒質外部から観察することはできない。上記公知の技術手段は、薄切標本での蛍光物質分布を測定するもの又はレーザー光の光吸収分布を測定するものであり、このような手段を用いて直ちに、生体内における蛍光分布を正確に測定することはできない。
生体内における蛍光物質分布を生体外から観測するため、散乱蛍光の中から特定の場所に由来した蛍光だけを分離抽出する画像化技術が必要となる。そこで本発明は、励起用レーザー光と、これにより発生する蛍光を局所的に強度変調する超音波ビームとを用い、散乱媒質内の蛍光物質分布を正確に計測画像化する装置を提供するものである。
For example, since fluorescence from a fluorescent substance in a light scattering medium such as a living body diffuses due to multiple scattering, the distribution image cannot be observed from the outside of the scattering medium. The above-mentioned known technical means is to measure the fluorescent substance distribution in a sliced specimen or to measure the light absorption distribution of laser light. Using such means, the fluorescent distribution in the living body can be accurately determined immediately. It cannot be measured.
In order to observe the distribution of the fluorescent substance in the living body from outside the living body, an imaging technique for separating and extracting only the fluorescent light originating from a specific place from the scattered fluorescence is required. Therefore, the present invention provides an apparatus for accurately measuring and imaging a fluorescent substance distribution in a scattering medium using an excitation laser beam and an ultrasonic beam that locally modulates the intensity of fluorescence generated thereby. is there.

本発明は、生体のような光散乱媒質の中に存在する蛍光物質を生体外から断層画像計測するための装置であって、少なくとも励起用レーザービームとこれにより発生した蛍光に強度変調を与える集束型超音波トランスデューサ、光検出用の大口径光検出器、信号検波装置からなっており、レーザービーム軸に直交または平行するように超音波ビーム伝搬軸をもつよう配置した集束型超音波トランスデューサが、多重散乱された励起光および蛍光をその焦点位置において局所的に強度変調するよう構成され、超音波トランスデューサ又は測定試料とレーザービームを3軸走査しながら得られた光信号から変調周波数成分を検出することにより、散乱媒質内の蛍光物質分布を画像化する装置である。   The present invention is a device for measuring a tomographic image of a fluorescent substance existing in a light scattering medium such as a living body from outside the living body, and at least a focusing that gives intensity modulation to an excitation laser beam and fluorescence generated thereby. Type ultrasonic transducer, a large-diameter photodetector for light detection, and a signal detection device, and a focused ultrasonic transducer arranged so as to have an ultrasonic beam propagation axis orthogonal to or parallel to the laser beam axis, The apparatus is configured to locally modulate the intensity of the multiple scattered excitation light and fluorescence at the focal position, and detects the modulation frequency component from the optical signal obtained while performing three-axis scanning with the ultrasonic transducer or the measurement sample and the laser beam. This is an apparatus for imaging the fluorescent substance distribution in the scattering medium.

[作用]
本発明にあっては、生体などの高散乱媒質中に集束型超音波トランスデューサを用いて超音波音場を形成する。このとき集束焦点において最も高い音圧が形成される。この音場焦点を光が伝搬すると、超音波粗密波により形成された屈折率分布による光回折や散乱分子の偏在などが原因となって、そこを通過する光が超音波周波数で強度変調される。このときの変調度は音圧に依存する。
高散乱媒質中に局在して蛍光物質が存在する場合、照射されたレーザービームは多重散乱されるが、その一部は蛍光物質を励起する。発生した蛍光も散乱されるため、散乱媒質の外部では媒質全体がほぼ均一に発光してしまい、内部の蛍光物質の位置を同定することは困難である。しかしこのとき、前述の超音波音場の集束焦点に蛍光物質が存在すると、そこで発生した蛍光は超音波周波数で強度変調されているため、したがって散乱媒質外で観測された蛍光信号の中から超音波周波数成分のみを検出すると、その周波数成分は超音波焦点における蛍光強度の情報をもつ。焦点が蛍光物質の位置からずれると、変調される蛍光、励起光ともに散乱により急激に減衰するため、測定試料に対して超音波音場を3次元走査することにより散乱媒質中の蛍光物質分布を超音波焦点サイズ程度の解像度で計測することができ、蛍光断層像を構成することができる。
本発明の断層画像計測装置にあっては、第1の発明に係る計測試料を水槽中に設置する装置では、レーザービームの軸と超音波ビームの軸が直交するように配置され、計測試料を設置した水槽を3軸自動ステージにより移動することによって試料全体を走査し、超音波周波数で強度変調された蛍光から断層画像を得るようにしている。
また、第2の発明に係る生体を直接計測する装置にあっては、レーザービームと超音波ビームを平行に照射し、これらの照射手段と同一側に大口径の検出器を配置し、超音波ビームを2次元走査するか、アレイ型の超音波トランスデューサを用いて走査作用を省略することによって、生体表面から一定深度域における蛍光分布を検出するものである。
[Action]
In the present invention, an ultrasonic sound field is formed in a highly scattering medium such as a living body using a focusing ultrasonic transducer. At this time, the highest sound pressure is formed at the focal point. When light propagates through this acoustic field focus, the light passing through it is intensity-modulated at the ultrasonic frequency due to light diffraction due to the refractive index distribution formed by the ultrasonic dense wave and uneven distribution of scattered molecules. . The degree of modulation at this time depends on the sound pressure.
When a fluorescent material exists in a highly scattering medium, the irradiated laser beam is multiple-scattered, but a part thereof excites the fluorescent material. Since the generated fluorescence is also scattered, the entire medium emits light almost uniformly outside the scattering medium, and it is difficult to identify the position of the fluorescent substance inside. However, at this time, if a fluorescent substance is present at the focal point of the above-described ultrasonic sound field, the generated fluorescence is intensity-modulated at the ultrasonic frequency. When only the sound wave frequency component is detected, the frequency component has information on the fluorescence intensity at the ultrasonic focus. When the focal point deviates from the position of the fluorescent material, both the modulated fluorescence and the excitation light are rapidly attenuated by scattering. Measurements can be made with a resolution of the ultrasonic focus size, and a fluorescence tomographic image can be constructed.
In the tomographic image measurement apparatus of the present invention, in the apparatus for installing the measurement sample according to the first invention in the water tank, the laser beam axis and the ultrasonic beam axis are arranged so as to be orthogonal to each other. The entire sample is scanned by moving the installed water tank with a three-axis automatic stage, and a tomographic image is obtained from fluorescence that has been intensity-modulated at an ultrasonic frequency.
In the apparatus for directly measuring a living body according to the second invention, a laser beam and an ultrasonic beam are irradiated in parallel, a detector having a large aperture is arranged on the same side as these irradiation means, and an ultrasonic wave By scanning the beam two-dimensionally or omitting the scanning action using an array type ultrasonic transducer, the fluorescence distribution in a certain depth region is detected from the surface of the living body.

本発明の断層画像計測装置によれば、レーザービームにより励起発光された蛍光を超音波ビームの集束焦点域において強度変調し、該強度変調された蛍光を検波することにより検出するので、散乱媒質中の蛍光物質からの蛍光を正確に検出できると共に、走査手段を用いて容易に断層画像を計測することができる。
また、水槽内に計測試料を吊下することにより、水槽を3次元に移動することで走査手段を容易にしている。
更に生体内の蛍光物質についても、該生体表面から超音波ビームの焦点位置における蛍光物質を正確に検出できるので、散乱による影響を極めて有効に除去することができる。
According to the tomographic image measurement apparatus of the present invention, the fluorescence excited and emitted by the laser beam is detected by detecting the intensity-modulated fluorescence in the focus focal region of the ultrasonic beam and detecting the intensity-modulated fluorescence. The fluorescence from the fluorescent substance can be accurately detected, and a tomographic image can be easily measured using the scanning means.
In addition, by suspending the measurement sample in the water tank, the water tank is moved three-dimensionally to facilitate the scanning means.
Furthermore, with respect to the fluorescent substance in the living body, the fluorescent substance at the focal position of the ultrasonic beam can be accurately detected from the surface of the living body, so that the influence of scattering can be removed extremely effectively.

図1から図4によって、本発明の実施の形態を説明する。更に、図5は本発明の1実施例による計測結果を示す蛍光断層画像である。
図1は本発明の1実施形態に係る装置の全体構成を示す平面図であり、図2は該図1の装置の側面図である。図1において、励起用レーザー光源10から発したレーザービーム11が水槽30の側面31に設置してある光学窓(図示せず)に入射する。水槽30のレーザービーム11の光軸と直交する水槽側面32には、該光軸と直交する方向を伝搬軸として、超音波ビーム21を発生させる集束型水中用超音波トランスデューサ20が設置固定してあり、水槽30内には蒸留水35が満たしてある。超音波トランスデューサ20は、共振周波数で駆動するための発振器22及び高周波パワーアンプ23で駆動する。
The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Further, FIG. 5 is a fluorescence tomographic image showing a measurement result according to one embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the apparatus of FIG. In FIG. 1, a laser beam 11 emitted from an excitation laser light source 10 enters an optical window (not shown) installed on a side surface 31 of a water tank 30. On the water tank side surface 32 orthogonal to the optical axis of the laser beam 11 of the water tank 30, a focusing type underwater ultrasonic transducer 20 for generating the ultrasonic beam 21 is installed and fixed with the direction orthogonal to the optical axis as the propagation axis. Yes, the water tank 30 is filled with distilled water 35. The ultrasonic transducer 20 is driven by an oscillator 22 and a high frequency power amplifier 23 for driving at a resonance frequency.

図1及び図2に示す実施形態は、試料Sとして小動物や生体組織を用いた例であるが、試料Sはホルダー41に装着され、上記水槽30の対角線方向に設置された試料固定台40から吊下されている。
水槽30の、超音波トランスデューサ設置側面32と対向する側面33には、超音波吸収板25が設置してあり、超音波進行波が両側面32,33間に発生する。そして、試料Sは該超音波進行波の集束焦点位置に配置される。水槽30は、レーザービーム軸方向(X軸)とこれに直交する超音波ビーム軸(Y軸)、及び高さ方向(Z軸)の3軸に移動調節可能な自動ステージ35に設置してある。
The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is an example in which a small animal or a living tissue is used as the sample S. The sample S is mounted on a holder 41 and is mounted from a sample fixing base 40 installed in the diagonal direction of the water tank 30. It is suspended.
The ultrasonic wave absorbing plate 25 is installed on the side surface 33 of the water tank 30 facing the ultrasonic transducer installation side surface 32, and an ultrasonic traveling wave is generated between the side surfaces 32 and 33. The sample S is disposed at the focal position of the ultrasonic traveling wave. The water tank 30 is installed on an automatic stage 35 that can be moved and adjusted in three axes: a laser beam axis direction (X axis), an ultrasonic beam axis (Y axis) orthogonal thereto, and a height direction (Z axis). .

水槽30の、レーザービーム入射側面31の対向面34の外側には、レーザービームの光軸からわずかに角度をずらして光検出器50が設置してある。該光検出器50は、直径50mm程度の大口径光電子増倍管またはPINフォトダイオードに、蛍光波長のみを選択透過し励起光を遮断する干渉フィルター51を装着したものである。光検出器50はスペクトルアナライザー52に接続され、ここで超音波周波数と一致する光信号成分を狭帯域検波する。   A light detector 50 is installed on the outside of the opposite surface 34 of the laser beam incident side surface 31 of the water tank 30 with a slight offset from the optical axis of the laser beam. In the photodetector 50, an interference filter 51 that selectively transmits only the fluorescence wavelength and blocks excitation light is mounted on a large-diameter photomultiplier tube or PIN photodiode having a diameter of about 50 mm. The light detector 50 is connected to a spectrum analyzer 52, where it narrow-band detects an optical signal component that matches the ultrasonic frequency.

スペクトルアナライザー52はパソコン53に接続されており、水槽移動用3軸自動ステージ35の各軸(X,Y,Z軸)を、ステージコントローラ36を介してパソコン制御により走査しながら、スペクトルアナライザー52の検波データを記録する。この検波データを信号強度に応じて画像表示することにより、試料S(例えば生体)内にある蛍光物質の蛍光断層画像を得ることができる。
超音波ビーム21を走査する代わりに、試料Sとレーザービーム11を同時に走査しても同じ効果が得られる。
The spectrum analyzer 52 is connected to the personal computer 53 and scans each axis (X, Y, Z axis) of the water tank moving three-axis automatic stage 35 through the stage controller 36 under personal computer control, while Record detection data. By displaying this detection data as an image according to the signal intensity, a fluorescence tomographic image of the fluorescent substance in the sample S (for example, a living body) can be obtained.
The same effect can be obtained by simultaneously scanning the sample S and the laser beam 11 instead of scanning the ultrasonic beam 21.

図3、図4は本発明の他の実施形態を示しており、測定対象としてヒトを対象とした場合の装置の全体構成である。なお、図1、図2に示す実施形態と対応する部分には同一符号を付して説明する。この実施形態においては水槽を使用せず、生体表面に直接カップリングメディアとして超音波インピーダンスマッチングゼリーを塗り、超音波トランスデューサを体表に接触させている。   FIG. 3 and FIG. 4 show another embodiment of the present invention, which is the overall configuration of an apparatus when a human is used as a measurement target. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the part corresponding to embodiment shown in FIG. 1, FIG. In this embodiment, an ultrasonic impedance matching jelly is applied as a coupling medium directly on the surface of a living body without using a water tank, and the ultrasonic transducer is brought into contact with the body surface.

図3は、被験者Mの上方から見た形状を示しており、被験者Mの右胸部に超音波インピーダンスマッチングゼリー36を介して接触する超音波トランスデューサ20は、適当な支持手段29によって支持された、2軸で移動させることのできる超音波トランスデューサ駆動装置26に設置されている。そして、体表の超音波ビーム方向における高低差に応じて高さを自動調節して、皮膚に接触できるような調節機構(詳細は省略)を有している。
レーザービーム11は光ファイバー13により、励起用レーザー光源10から超音波トランスデューサ駆動装置26に導かれ、超音波トランスデューサ20の移動範囲の略中心部位から体表面に照射される。
FIG. 3 shows the shape of the subject M as viewed from above. The ultrasonic transducer 20 that contacts the right chest of the subject M via the ultrasonic impedance matching jelly 36 is supported by a suitable support means 29. The ultrasonic transducer drive device 26 can be moved in two axes. And it has an adjustment mechanism (details are omitted) that can automatically adjust the height according to the height difference in the ultrasonic beam direction of the body surface and come into contact with the skin.
The laser beam 11 is guided from the excitation laser light source 10 to the ultrasonic transducer driving device 26 by the optical fiber 13 and is irradiated onto the body surface from a substantially central portion of the moving range of the ultrasonic transducer 20.

図4に明らかなように超音波トランスデューサ駆動装置26(図3参照)には、該超音波トランスデューサの走査範囲37の外側を取り囲むように、大口径光検出器50が設置されており、光検出器50には蛍光波長選択用フィルター(図示せず)が第1の実施形態と同様に装着されている。なお、図4は図3の一部を、被験者Mの背後から見た図である。   As is clear from FIG. 4, the ultrasonic transducer driving device 26 (see FIG. 3) is provided with a large-diameter photodetector 50 so as to surround the outside of the scanning range 37 of the ultrasonic transducer, and light detection. The filter 50 is equipped with a fluorescence wavelength selection filter (not shown) as in the first embodiment. FIG. 4 is a view of a part of FIG.

このような実施形態にあっては、超音波トランスデューサ20を自動または手動で2軸走査することにより、超音波トランスデューサ20の集束焦点で決まる深さ位置における、蛍光物質の2次元分布を計測することができる。このような実施形態にあっても、周辺の電子機器の構成は図1のものと同様である。また、超音波トランスデューサ20に1次元または2次元アレイ型を用いると、1軸走査または無走査で2次元画像を得ることができる。   In such an embodiment, the two-dimensional scanning of the ultrasonic transducer 20 is automatically or manually scanned to measure the two-dimensional distribution of the fluorescent material at the depth determined by the focal point of the ultrasonic transducer 20. Can do. Even in such an embodiment, the configuration of peripheral electronic devices is the same as that of FIG. If a one-dimensional or two-dimensional array type is used for the ultrasonic transducer 20, a two-dimensional image can be obtained by uniaxial scanning or non-scanning.

続いて、上記図1及び図2の構成に係る装置を用いた実施例を説明する。
図1に示す試料Sの替りに、50×50×100mmの直方体容器内に散乱媒質としてのイントラリピッド2%液を充填し、該容器の中央に直径2.5mmの円筒形蛍光体(フルオレッセイン)を設置した。励起光源としてはアルゴンイオンレーザー(488nm,100mW)を用い、超音波トランスデューサとしては共振周波数1MHz、焦点距離37mmの集束型超音波トランスデューサを用いた。
図1の装置構成で、水槽30をレーザービーム軸(X軸)および超音波伝搬軸(Y軸)の2軸に移動走査し、これにより得られた蛍光2次元断層画像の測定結果を図5に示している。
Next, an embodiment using the apparatus according to the configuration shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
In place of the sample S shown in FIG. 1, a rectangular solid container of 50 × 50 × 100 mm is filled with an intralipid 2% solution as a scattering medium, and a cylindrical phosphor (fluorescein) having a diameter of 2.5 mm is placed in the center of the container. ) Was installed. An argon ion laser (488 nm, 100 mW) was used as the excitation light source, and a focused ultrasonic transducer having a resonance frequency of 1 MHz and a focal length of 37 mm was used as the ultrasonic transducer.
With the apparatus configuration of FIG. 1, the water tank 30 is moved and scanned in two axes, a laser beam axis (X axis) and an ultrasonic wave propagation axis (Y axis), and the measurement result of the fluorescence two-dimensional tomographic image obtained thereby is shown in FIG. It shows.

1つの実施形態に係る装置の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the device concerning one embodiment. 図1に示す装置の側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the apparatus shown in FIG. 他の実施形態に係る装置の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of the apparatus which concerns on other embodiment. 図3に示す装置の側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of the apparatus shown in FIG. 実施例に係る測定結果を示す蛍光2次元断層画像である。It is a fluorescence two-dimensional tomographic image which shows the measurement result which concerns on an Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 励起用レーザー光源
11 レーザービーム
13 光ファイバー
20 集束型水中用超音波トランスデューサ
21 超音波ビーム
25 超音波吸収板
26 超音波トランスデューサ駆動装置
30 水槽
35 水槽移動用3軸自動ステージ
36 超音波インペーダンスマッチングゼリー
41 ホルダー
40 試料固定台
50 光検出器
51 干渉フィルター
M 被験者
S 試料


DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Excitation laser light source 11 Laser beam 13 Optical fiber 20 Focusing type underwater ultrasonic transducer 21 Ultrasonic beam 25 Ultrasonic absorption plate 26 Ultrasonic transducer drive device 30 Water tank 35 Three-axis automatic stage for water tank movement 36 Ultrasonic impedance matching Jelly 41 Holder 40 Sample fixing table 50 Photo detector 51 Interference filter M Subject S Sample


Claims (8)

試料である光散乱媒質中に存在する蛍光物質を該媒質外から断層画像計測するための装置であって、励起用レーザー光源と、集束型超音波トランスデューサと、走査手段と、光学フィルター付光検出器及び信号検波装置とを有し、前記レーザー光源からのレーザービームによって発生した蛍光を超音波ビームの集束焦点域において強度変調し、光検出器の出力の信号を検波して変調周波数成分を検出することにより、該焦点域からの蛍光のみを検出し、前記走査手段により必要範囲を走査することによって、光散乱媒質中の蛍光物質分布を画像化することを特徴とする断層画像計測装置。 An apparatus for measuring a tomographic image of a fluorescent substance existing in a light scattering medium as a sample from outside the medium, including an excitation laser light source, a focusing ultrasonic transducer, a scanning means, and optical detection with an optical filter Detector and a signal detector, and intensity-modulates the fluorescence generated by the laser beam from the laser light source in the focal point of the ultrasonic beam, detects the output signal of the photodetector, and detects the modulation frequency component Thus, the tomographic image measuring apparatus is characterized in that only the fluorescence from the focal region is detected, and the necessary range is scanned by the scanning unit, thereby imaging the fluorescent substance distribution in the light scattering medium. 請求項1に記載の断層画像計測装置において、上記蛍光物質が存在する光散乱媒質からなる試料を収容する水槽を有し、上記レーザービームのための光学窓が該水槽の一側面に設けられ、該水槽の反対側にはレーザービーム軸と少しずれた位置に上記光検出器が設けられ、該水槽のレーザービーム軸と直交する軸側の側面に上記集束型超音波トランスデューサが設けられることを特徴とする断層画像計測装置。 The tomographic image measurement apparatus according to claim 1, further comprising a water tank for storing a sample made of a light scattering medium in which the fluorescent material is present, and an optical window for the laser beam is provided on one side of the water tank, The optical detector is provided at a position slightly shifted from the laser beam axis on the opposite side of the water tank, and the focused ultrasonic transducer is provided on the side surface of the water tank on the axis side orthogonal to the laser beam axis. A tomographic image measuring apparatus. 請求項2に記載の断層画像計測装置において、上記走査手段が、上記水槽を移動するための3軸自動ステージであることを特徴とする断層画像計測装置。 The tomographic image measurement apparatus according to claim 2, wherein the scanning means is a three-axis automatic stage for moving the water tank. 生体である光散乱媒質中に存在する蛍光物質を該媒質外から断層画像計測するための装置であって、励起用レーザー光源と、集束型超音波トランスデューサと、走査手段と、光学フィルター付光検出器及び信号検波装置とを有し、前記レーザー光源からのレーザービームによって発生した蛍光を超音波ビームの集束焦点域において強度変調し、光検出器の出力信号を検波して変調周波数成分を検出することにより該焦点域からの蛍光のみを検出し、前記走査手段により必要範囲を走査することによって光散乱物質中の蛍光物質分布を画像化することを特徴とする断層画像計測装置。 A device for measuring a tomographic image of a fluorescent substance present in a light scattering medium, which is a living body, from outside the medium, including an excitation laser light source, a focused ultrasonic transducer, scanning means, and optical detection with an optical filter Detector and a signal detector, and intensity-modulates the fluorescence generated by the laser beam from the laser light source in the focal region of the ultrasonic beam, detects the output signal of the photodetector, and detects the modulation frequency component Thus, only the fluorescence from the focal region is detected, and the fluorescent material distribution in the light scattering material is imaged by scanning the necessary range by the scanning means. 請求項4に記載の断層画像計測装置であって、上記レーザービームと上記超音波ビームが同一方向から照射され、上記集束型超音波トランスデューサは生体表面に超音波インピーダンスマッチングゼリーを介して接触され、上記光検出器は該レーザービーム及び超音波ビームの照射側に配置されることを特徴とする断層画像計測装置。 The tomographic image measurement apparatus according to claim 4, wherein the laser beam and the ultrasonic beam are irradiated from the same direction, and the focused ultrasonic transducer is brought into contact with a living body surface via an ultrasonic impedance matching jelly, The tomographic image measuring apparatus according to claim 1, wherein the photodetector is arranged on the irradiation side of the laser beam and the ultrasonic beam. 請求項5に記載の断層画像計測装置であって、上記集束型超音波トランスデューサは2軸方向に走査可能な超音波トランスデューサ駆動装置により制御され、上記レーザービームは該超音波トランスデューサ駆動装置の略中央部分から照射されることを特徴とする断層画像計測装置。 6. The tomographic image measuring apparatus according to claim 5, wherein the focused ultrasonic transducer is controlled by an ultrasonic transducer driving device capable of scanning in two axial directions, and the laser beam is substantially at the center of the ultrasonic transducer driving device. A tomographic image measuring apparatus characterized by being irradiated from a portion. 請求項5又は6に記載の断層画像計測装置において、上記集束型超音波トランスデューサは、上記生体表面の高低差に応じて自動調節できる調節機構を有していることを特徴とする断層画像計測装置。 7. The tomographic image measuring apparatus according to claim 5, wherein the focused ultrasonic transducer has an adjustment mechanism that can be automatically adjusted according to a difference in height of the living body surface. . 生体である光散乱媒質中に存在する蛍光物質を該媒質外から断層画像計測するための装置であって、励起用レーザー光源と、集束型超音波トランスデューサと、光学フィルター付光検出器及び信号検波装置とを有し、前記レーザー光源からのレーザービームによって発生した蛍光を超音波ビームの集束焦点域において強度変調し、光検出器の出力を信号検波して変調周波数成分を検出することにより、該焦点域からの蛍光のみを検出し、前記超音波トランスデューサとして1次元アレイ型又は2次元アレイ型トランスデューサを用いることにより、該超音波トランスデューサの走査作用を低減することを特徴とする断層画像計測装置。









An apparatus for measuring a tomographic image of a fluorescent substance existing in a light scattering medium as a living body from outside the medium, comprising an excitation laser light source, a focusing ultrasonic transducer, a photodetector with an optical filter, and signal detection An intensity modulation of the fluorescence generated by the laser beam from the laser light source in the focusing focal region of the ultrasonic beam, and signal detection of the output of the photodetector to detect the modulation frequency component, A tomographic image measuring apparatus that detects only fluorescence from a focal region and reduces a scanning action of the ultrasonic transducer by using a one-dimensional array type or a two-dimensional array type transducer as the ultrasonic transducer.









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