JP2006068366A - 生体観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体内を観察する挿入部を生体内に挿入する際に、生体への挿入位置における挿入部の先端と生体との位置関係を外部から目視で容易に確認できるようにする。
【解決手段】 生体内に挿入される細長い挿入部２３を備える対物ユニット２０を備え、該対物ユニット２０が、挿入部２３の先端面２０ａに観察窓２１を備えるとともに、先端面２０ａよりも挿入方向の後方に配される挿入部２３の側面に発光部２５が備えられている生体観察装置を提供する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、生体観察装置に関するものである。

従来、生体内の状態を観察する観察装置としては、内視鏡装置がある（例えば、特許文献１等）。
内視鏡装置は、細長い挿入部の先端面に発光部と受光部とを備え、先端面の前方に配される体腔内壁等を観察するものである。
特開昭５７−８４０３４号公報

内視鏡装置は、生体の体腔や臓器等の奥深い位置を観察するものであるが、生体の体表から比較的浅い位置に挿入部を差し込んで拡大観察を行う生体観察装置の開発が望まれている。
この場合において、生体観察装置の挿入部の先端を生体内に挿入するには、外部から挿入部先端と生体との位置関係を確認しながら、あるいは、挿入される生体側の内部構造を確認しながら行う必要がある。

しかしながら、このような生体観察装置において、特許文献１に示される内視鏡装置のように、単に、挿入部の先端面に発光部と受光部とを備える構造を採用したのでは、特に狭隘な体腔等に挿入部を挿入する挿入作業が困難になるという不都合がある。すなわち、挿入部の先端面よりも前方の所定範囲に配される体腔等の内部構造は受光部により得られる画像によって観察できる。しかしながら、挿入部の先端面が生体内に挿入された瞬間に、先端面よりも後方には発光部からの照明光が届かなくなるので、挿入部先端と生体との位置関係を外部から確認することが困難になる。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内を観察する挿入部を生体内に挿入する際に、生体への挿入位置における挿入部の先端と生体との位置関係を外部から目視で容易に確認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、生体内に挿入される細長い挿入部を備える対物ユニットを備え、該対物ユニットが、挿入部の先端面に観察窓を備えるとともに、先端面よりも挿入方向の後方に配される挿入部の側面に発光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、対物ユニットの細長い挿入部を生体内に挿入し、先端面に配置された観察窓を介して生体の観察を行うことができる。この場合において、先端面よりも挿入方向の後方に配される挿入部の側面に備えられた発光部からの光によって先端面よりも後方に配されている生体の内面が照明される。したがって、挿入部の先端面が生体内に隠れても、挿入位置における生体と挿入部先端との位置関係や、生体の構造を目視で容易に確認することができる。したがって、観察者は、挿入位置における生体と挿入部先端との位置関係を確認しながら、適正な位置に挿入部の先端を挿入していくことが可能となる。

上記発明においては、前記発光部が、挿入部の長さ方向に沿って配列されていることとしてもよい。
このようにすることで、挿入部の生体への挿入が進行しても、挿入方向に沿う生体の内面を広い範囲にわたって照明し、挿入作業を容易にすることができる。

また、上記発明においては、対物ユニットの外部に、挿入部の先端からの光を該挿入部の長さ方向に交差する方向に反射するミラーが備えられていることが好ましい。
対物ユニットが、硬性鏡の場合、対物ユニットの挿入方向後方には対物ユニットを装着する筐体等が配置される場合が多く、その場合には、筐体等が障害となって挿入方向に沿って観察することが困難となる。本発明によれば、ミラーによって、挿入部の先端からの光を挿入部の長さ方向に交差する方向に反射するので、観察者は挿入部の長さ方向に交差する方向から挿入部の先端を観察することができる。

本発明によれば、生体内を観察する挿入部を生体内に挿入する際に、生体への挿入位置における挿入部の先端と生体との位置関係を外部から目視で容易に確認できるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置について、図１〜図３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、図１に示されるように、レーザ光源２と光検出器３とを備える光学ユニット４と、該光学ユニット４に光ファイバ５により接続された観察ヘッド６とを備えている。

前記光学ユニット４は、前記レーザ光源２と、該レーザ光源２から発せられたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ７と、平行光にされたレーザ光を光ファイバ５の端面５ａに集光するカップリングレンズ８と、光ファイバ５を介して戻ってきた戻り光から蛍光を分離するダイクロイックミラー９と、分離された蛍光を集光する集光レンズ１０と、集光された蛍光を検出する前記光検出器３とを備えている。光検出器３は、例えば、光電子増倍管（Photomultiplier
Tube:PMT）である。

観察ヘッド６には、筐体１１内に、レーザ光源２からの光を平行光に変換するコリメートレンズ１２と、コリメートレンズ１２から出射された平行光を２次元的に走査する光走査部１３と、走査された光を集光して中間像を結像する瞳投影レンズ１４と、中間像を結像した光を集光して平行光に変換する結像レンズ１５とが備えられている。
光走査部１３は、例えば、互いに直交する軸線回りに揺動可能な２枚のガルバノミラー１３ａ，１３ｂを対向配置してなる近接ガルバノミラーである。

また、観察ヘッド６の筐体１１は、ベース１６から立ち上がる支柱１７に昇降スライダ１８によって昇降可能に取り付けられるとともに、昇降スライダ１８に取り付けたブラケット１９によって鉛直面内における角度を変更可能に設けられている。

観察ヘッド６の筐体１１には、図１〜図３に示されるように、結像レンズ１５から出射された光を先端面２０ａに設けられた観察窓２１から出射して結像させる対物ユニット２０が、ネジ２２により着脱可能に固定されている。対物ユニット２０は、細長く延びる挿入部２３を備え、実験小動物のような生体Ａの体腔、例えば、口腔から生体Ａ内に挿入することができるようになっている。

本実施形態に係る生体観察装置１によれば、図３に示されるように、対物ユニット２０の外面に、ネジ２４により着脱可能に固定されたＬＥＤ（発光部）２５およびミラー２６が備えられている。
ＬＥＤ２５は、対物ユニット２０の観察窓２１が配置されている先端面２０ａよりも挿入方向後方に位置する対物ユニット２０の外面に前向きに固定されている。これにより、ＬＥＤ２５が作動させられると、ＬＥＤ２５から発せられた光Ｌ１が挿入方向前方に向けて照射される結果、対物ユニット２０の先端およびその周囲が明るく照明されるようになっている。

また、ミラー２６は、例えば、対物ユニット２０の外面に嵌合されるリング状のブラケット２７と、該ブラケット２７から延びる連結部材２８とにより、対物ユニット２０に取り付けられ、ネジ２４を締結することによって、対物ユニット２０に固定されるようになっている。ミラー２６は、対物ユニット２０に取り付けられた状態で、対物ユニット２０の光軸に対して、例えば、４５°の角度で傾斜して取り付けられるようになっている。これにより、対物ユニット２０の先端またはその周囲から発せられた反射光Ｌ２はミラー２６によって対物ユニット２０の光軸に交差する方向に反射されるようになっている。

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により、実験小動物等の生体Ａ内を観察するには、まず、生体Ａをステージ２９にテープ３０等により固定し、ダイヤル３１を操作して昇降スライダ１８を上下動させるとともに、昇降スライダ１８に対してブラケット１９を回転させて、対物ユニット２６の生体Ａへの挿入姿勢を決定する。

そして、ＬＥＤ２５を作動させて、前方に向けて光を照射しつつ、対物ユニット２０の先端の挿入部２３を生体Ａの口腔内に挿入する。
このとき、ＬＥＤ２５が前方を照射しているので、観察ヘッド６が作動していない状態においても、あるいは、観察ヘッド６が作動している状態で、対物ユニット２０の先端面２０ａが生体Ａ内に隠れた状態においても、挿入部２３の外面およびその周囲に配置されている口腔内部が照明される。

挿入部２３の外面およびその周囲に配置されている口腔内壁を照明したＬＥＤ２５からの照明光Ｌ１は、挿入部２３の外面および口腔内壁において反射して戻り、ミラー２６によって対物ユニット２０の光軸に対して直交する方向に反射される。
したがって、観察者は、対物ユニット２０の光軸方向から生体Ａの口腔内を覗く必要がなく、光軸に交差する方向から口腔内を観察し、対物ユニット２０の挿入部２３の先端と口腔内壁との位置関係を容易に把握することができる。
したがって、対物ユニット２０の先端を、生体Ａの喉における気道または食道のいずれに挿入するのか等について、容易に確認して、間違いなく挿入することができる。

そして、対物ユニット２０の挿入部２３先端が生体Ａ内の所望の深さに挿入された後には、光学ユニット４および観察ヘッド６を作動させて、対物ユニット２０を利用した生体Ａ内部の観察が行われる。
具体的には、光学ユニット４のレーザ光源２から発せられたレーザ光が、コリメートレンズ７およびカップリングレンズ８を介して光ファイバ５の一端面５ａに入射され、光ファイバ５内を伝播して観察ヘッド６に導かれる。観察ヘッド６内に入射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２によって平行光にされた後、光走査部１３によって２次元的に走査され、瞳投影レンズ１４、結像レンズ１５を介して対物ユニット２０に入射される。

対物ユニット２０に入射された光は、対物ユニット２０の挿入部２３の先端面２０ａに配されている観察窓２１から外部に出射され、先端面２０ａに対向配置されている生体Ａにおいて焦点を結ぶ。生体Ａにレーザ光が入射されると、生体Ａ内の蛍光物質あるいは予め投与しておいた蛍光薬剤が励起されて蛍光が発せられ、対物ユニット２０の観察窓２１から、対物ユニット２０内に入射される。対物ユニット２０内に入射した蛍光は、結像レンズ１５、瞳投影レンズ１４、光走査部１３およびコリメートレンズ１２を介して光ファイバ５の端面５ｂに入射される。

光ファイバ５の端面５ｂは、対物ユニット２０の焦点位置と共役な位置関係に配置されているので、生体Ａから戻る蛍光の内、対物ユニット２０の焦点位置近傍から発生した蛍光のみが、光ファイバ５の端面５ｂに入射されて、光学ユニット４に戻る。光学ユニット４に戻った蛍光は、カップリングレンズ８によって平行光にされて、ダイクロイックミラー９により光路から分離され、集光レンズ１０によって集光されて光検出器３により検出される。

光走査部１３を作動させることにより、レーザ光が対物ユニット２０の焦点位置において２次元的に走査され、各位置からの蛍光を光検出器３によって検出することにより、鮮明な２次元的な蛍光画像を得ることができる。

なお、本実施形態においては、図１〜図３に示されるように、対物ユニット２０の外部にミラー２６およびＬＥＤ２５を固定することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、対物ユニット２０の外周面に角錐状に傾斜面３２ａを設けることにより、各傾斜面３２ａをそれぞれ反射面としたミラー３２を構成し、これによって、対物ユニット２０の光軸に交差する方向から挿入部２３の先端およびその周辺の生体内部を観察するようにしてもよい。図中符号３３は、ＬＥＤ２５への電流供給用のケーブルである。

角錐とすることで、複数の傾斜面３２ａを備えることができ、観察者は種々の方向から挿入部２３の先端を観察することができる。
なお、図４は、角錐状のミラー３２として６角錐を例に挙げて説明しているが、これに代えて、３角以上の角錐状のミラーを採用してもよい。また、角錐に代えて、円錐の一部に平坦な傾斜面３２ａを設けることにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置４０について、図５および図６を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る生体観察装置１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る生体観察装置４０は、第１の実施形態に係る生体観察装置１が、観察ヘッド６の筐体１１に固定される硬性鏡形式の対物ユニット２０を備えていたのに対し、図５に示されるように、観察ヘッド６の筐体１１に固定されたファイババンドル４１からなる対物ユニットを備えている。また、ファイババンドル４１の外面には、その先端部近傍に先端を配置した照明用光ファイバ４２からなる発光部が取り付けられている。照明用光ファイバ４２には図示しないハロゲンランプやＬＥＤ等の照明光源４３が接続されている。

照明用光ファイバ４２は、例えば、図６に示されるように、ファイババンドル４１の外周面に周方向にずらして配置された複数の光ファイバ４２ａにより構成されている。また、光ファイバ４２ａの先端部４２ｂは、ファイババンドル４１の長手方向にずれた位置にそれぞれ配置されている。これにより、ファイババンドル４１からなる対物ユニットの挿入方向に沿って異なる位置から照明光Ｌ１を発生することができるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る生体観察装置４０によれば、ファイババンドル４１を実験小動物等の生体Ａの体腔に挿入するので、先端面４１ａよりも挿入方向後方に観察ヘッド６の筐体１１のような障害物を配置しなくて済み、直接体腔内を覗くことができる。この場合に、ファイババンドル４１の外面に設けられた照明用光ファイバ４２を構成する各光ファイバ４２ａの先端面４２ｂから照明光Ｌ１が発せられるので、生体Ａの口腔等の体腔内にファイババンドル４１の先端面４１ａが挿入されても、該ファイババンドル４１の先端部とその周囲の体腔内壁を明るく照明することができ、観察者が外部から容易に、ファイババンドル４１の先端位置を確認することができる。

また、本実施形態に係る生体観察装置４０によれば、生体Ａ内に挿入されるファイババンドル４１の先端部（挿入部）の長手方向に沿って光ファイバ４２ａの先端面４２ｂが配列されているので、ファイババンドル４１の生体Ａ内への挿入が進行しても、挿入方向に沿う生体Ａの内面を広い範囲にわたって照明し、挿入作業を容易にすることができる。

なお、本実施形態に係る生体観察装置４０においては、照明用光ファイバ４２を、先端面４２ｂの位置を長さ方向にずらして配置した複数の光ファイバ４２ａにより構成したが、これに代えて、図７に示されるように、１本または複数本の光ファイバ４２ｃをファイババンドル４１の外周面に長手方向に沿って配置し、該光ファイバ４２ｃの側面に複数の傷４２ｄを設けることにしてもよい。このようにすることで、光ファイバ４２内を伝播されてきた照明光Ｌ１を傷４２ｄから漏れ出させ、上記と同様に、長手方向に沿って所定範囲にわたり照明光Ｌ１を発せさせることができる。

また、図８に示されるように、照明光源４３からの光をファイババンドル４１の先端部近傍まで導く光ファイバ４２の先端に、透明な樹脂等の導光部材４４であって、前方に向かう複数の出射面４４ａをファイババンドル４１の長手方向に配列するように複数の凹凸を形成してなる導光部材４４を配置することにしてもよい。このようにすることで、上記と同様に、前方を照明する発光部を長手方向に沿って複数配列することができる。

また、図９に示される例は、光ファイバ４２の先端に、伝播されてきた照明光Ｌ１を散乱させるビーズ等の散乱体を含んだ棒状部材４５を配置することにしたものである。このようにすることによっても、光ファイバ４２内を伝播されてきた照明光Ｌ１を棒状部材４５内の散乱体によって散乱させ、広い範囲にわたってほぼ均一な照明光を発生させることができる。

なお、第２の実施形態における図６に示される照明用光ファイバ４２、図７〜図９に示される、照明光Ｌ１を散乱させる部材４２ｃ，４４，４５については、第１の実施形態に係る生体観察装置１に適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置を示す平面図である。 図１の生体観察装置の正面図である。 図１の生体観察装置の観察ヘッドの先端に取り付ける対物ユニットを示す斜視図である。 図３の変形例に係る対物ユニットを示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置を示す平面図である。 図５の生体観察装置のファイババンドルの外面に設けた発光部である照明用光ファイバを説明する斜視図である。 図６の発光部の第１の変形例を示す斜視図である。 図６の発光部の第２の変形例を示す側面図である。 図６の発光部の第３の変形例を示す側面図である。

符号の説明

Ａ 生体
１，４０ 生体観察装置
２０ 対物ユニット
２０ａ，４１ａ 先端面
２１ 観察窓
２３ 挿入部
２５ ＬＥＤ（発光部）
２６，３２ ミラー
４１ ファイババンドル（対物ユニット）
４２ｂ 先端面（発光部）
４２ｄ 傷（発光部）
４４ａ 出射面（発光部）
４５ 棒状部材（発光部）

Claims (3)

1. 生体内に挿入される細長い挿入部を備える対物ユニットを備え、
   該対物ユニットが、挿入部の先端面に観察窓を備えるとともに、先端面よりも挿入方向の後方に配される挿入部の側面に発光部が備えられている生体観察装置。
2. 前記発光部が、挿入部の長さ方向に沿って配列されている請求項１に記載の生体観察装置。
3. 対物ユニットの外部に、挿入部の先端からの光を該挿入部の長さ方向に交差する方向に反射するミラーが備えられている請求項１または請求項２に記載の生体観察装置。

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