JP2007260122A - 散乱媒質内部観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体などの散乱媒質の内部に存在する観察対象部位の情報を容易かつ正確に取得することができる散乱媒質内部観察装置を提供する。
【解決手段】光源２と、光源２からの光を散乱体である観察物体Ｗに導く照明装置３と、照明装置３によって照明された観察物体Ｗを観察する観察光学系４とを設ける。照明装置３を、光源２からの光を観察物体Ｗの表面に導光する導光部材１２を有する構成とする。導光部材１２の観察物体側端部近傍に、観察物体Ｗの表面を覆って観察物体Ｗの導光部材１２近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材１３を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、散乱媒質の内部に存在する観察対象部位を光によって観察するための装置に関し、特に生体内部に存在する血管や神経等を観察する装置に関するものである。

疾患部分を摘出するなどの外科手術を行う場合、血管やリンパ管などの循環器や神経を損傷しないように、その位置を把握しながら手術が進められる。この為、執刀する担当医は血管等の位置を解剖学的に熟知する必要がある。特に、血管の場所を特定することは必要不可欠になっている。
しかし、血管等の配置・分布には個人差があり、血管の位置を慎重に探しながら手術が進められることから、手術時間が長くなっている。
手術時間が長くなることは患者への負担も大きくなる。患者への負担を軽減する為に、血管等の配置に個人差があってもその位置が確認できる方法が求められている。

血管の位置情報を求める方法として、後記の特許文献１に開示される静脈認証技術がある。
この静脈認証技術は、血管の配置・分布に個人差があることを利用して個人を特定するものであり、情報管理の暗証番号やパスワードの代用として、情報のセキュリティー管理に応用されている。
特開２０００−３３９４４５号公報

特許文献１に開示される静脈認証技術は、掌の皮膚近傍に存在する静脈を血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用して検出する技術であり、血液中のヘモグロビンが吸収特性を有する７００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域の光を掌に照射し、照射した光と帰ってきた光との強度の差の分布情報に基づいて、皮膚近傍の静脈の配置・分布を検出している。

上記静脈認証技術の場合、掌に存在する静脈を全て検出する必要は無い。例えば、表層に分布する静脈の走行パターンが検出できれば、皮膚から深い位置にあり検出できない静脈があっても問題なく静脈認証の機能を果たすことができる。この静脈認証技術を上述した外科手術において血管等の配置を特定する用途に用いた場合、手術部位の表層付近に存在する静脈を検出することはできるが、手術部位の深部にある血管を検出することができない。

また、静脈認証技術は皮下の血管を対象としている。皮膚は、生体組織の中でも比較的光を散乱せずに透過させる特性を持っている。これに対し、外科手術で配置・分布を確認する必要がある血管等の観察対象物は、臓器表面に蓄積した脂肪の内部や皮下組織の深部に存在する。脂肪や皮下組織は皮膚と比べると光を強く散乱させる特性を有しており、光を脂肪や皮下組織の表面に照射すると、光が観察対象物に到達するまでに強く散乱されるため、観察対象物の情報を取り出すことが困難になる。

このように、静脈認証技術で使用しているヘモグロビンの吸光波長帯域の光を利用して血管等の観察対象物の配置・分布を検出する方法では、外科手術において脂肪の内部や皮下組織の深部に存在する観察対象物を検出する用途には応用することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、生体などの散乱媒質の内部に存在する観察対象部位の情報を容易かつ正確に取得することができる散乱媒質内部観察装置を提供することを目的とする。

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、光源と、該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、該照明装置によって照明された前記観察物体を観察する観察光学系とを備え、前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の表面に導光する導光部材を有し、該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置されている散乱媒質内部観察装置を提供する。

また、本発明は、光源と、該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、該照明装置によって照明された前記観察物体を撮像する撮像装置とを備え、前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の表面に導光する導光部材を有し、該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置され、前記撮像装置は、前記導光部材によって前記観察物体の表面に導かれた光のうち、前記観察物体の内部で散乱して前記遮光部材に覆われた領域以外の部分から返ってきた光を利用して前記観察物体の内部に存在する構造物を画像化する散乱媒質内部観察装置を提供する。

上記した本発明は、以下の新規な知見に基づいてなされたものである。
均一な散乱特性を有する散乱体の表面に照明光を照射すると、照明光の一部は散乱体で散乱され、照明光の照射方向とは別の方向に光が拡散する。この為、照明光の照明範囲は、照明光が散乱体中を進むにしたがって次第に広がっていく。また、照明光の強度は、散乱体中を進むにしたがって次第に減衰していく。
この散乱光の一部は、照明光の照射方向とは逆の方向に拡散する。このため、散乱体中に存在する観察対象物よりも更に深い位置まで到達して、照明光の照射方向とは逆方向に返ってくる散乱光を利用することで、散乱体中の観察対象物の画像を取得することが可能である。

具体的には、観察対象物は、散乱光により２次的に照明されることになるので、散乱体の表面においてこれらの散乱光を検出すれば、この散乱光の強度等の情報に基づいて、観察対象物の情報を取得することができる。
このように、観察対象物よりも深い位置にある散乱体は仮想的な照明光源と見なすことができる。この仮想的な照明光源（仮想光源）の大きさは、散乱体の表層に近いほど、散乱体の表面における照明装置による照明範囲に近い大きさとなり、また光源としての明るさが強くなる。そして、散乱体の内部にいくにしたがって仮想光源の大きさが大きくなり、光源としての明るさが弱くなっていく。

一例として、脂肪内にある血管を観察する時のように、散乱媒質中に観察対象となる物体があり、その観察対象物に照明光をあてて観察する場合について説明する。
観察対象物が散乱体の表面近傍にある場合は、仮想光源のほとんどは観察対象物より深い部分に存在するので、仮想光源は観察対象物を２次的に照明する役割を果たし、仮想光源の発する光（散乱光）に基づいて観察対象物を観察することが可能である。

しかし、観察対象物が散乱体の表面から深い部分にあると、観察対象物より浅い位置で散乱された光は観察対象物を２次的に照明することができない。また、観察対象物より浅い位置で散乱された光は、観察対象物より深い位置で散乱された光より強度が強くなる。
このため、観察対象物より浅い位置で散乱された光は、観察対象物より深い位置で散乱された光を利用して観察対象物の画像を取得する場合にはノイズ光となり、取得した画像を劣化させるという問題が生じる。
このノイズ光は散乱体に照明光を当てた時に散乱体の表層近傍で強く発生するので、観察対象物の位置が散乱体の深い位置にあるほど、また、散乱体の散乱係数が高いほど、観察対象物を観察しづらくなる。

そこで、本発明では、上述したノイズ光を除去するために、観察対象物よりも浅い位置で散乱される光が、観察対象物の画像を取得するための観察光学系または撮像装置に到達しないようにしている。
前記のように、散乱体の表層近傍で散乱される光の分布範囲は、照明光の照明範囲に近い大きさを持っている。そこで、本発明では、照明光の照明範囲の周囲（すなわち導光装置の周囲）に遮光部材を配置し、照明範囲より広い範囲を遮光部材で遮光する構成を採用している。これにより、散乱体の表層近傍で散乱された光を遮光することができ、観察光学系に到達するノイズ光を除去することができる。

なお、散乱体において導光部材に対向する部分や遮光部材に対向する部分は導光装置や遮光部材により覆われているために直接観察することができない。
しかし、遮光部材の周囲の検出可能な領域から返ってきた散乱光を検出することで、この散乱光の情報に基づいて、観察対象物の導光部材１２に対向する部分及び遮光部材に覆われている部分の画像を取得することができる。
従って、本発明に係る散乱媒質内部観察装置によれば、散乱体内部で散乱された光を利用して散乱体中の観察対象物の画像を取得することができる。
ここで、散乱体の散乱係数と、散乱体において観察対象が存在する深さに応じて、遮光部材の遮光領域を適切に設定することによって、観察光学系に到達するノイズ光をより効果的に除去することが可能になる。

本発明に係る散乱媒質内部観察装置において、遮光部材が観察物体に接触可能な構成とされていてもよい。
この場合には、遮光部材を散乱体である観察物体に接触させることにより、観察物体において遮光部材に覆われている領域において表層近傍で散乱される光をより効果的に遮光することができる。これにより、ノイズ光の除去を効果的に行って、良好な画像を得ることができる。

また、本発明に係る散乱媒質内部観察装置は、導光部材に観察物体上を走査させる走査装置を有していてもよい。
この場合には、導光部材に観察物体上を走査させることで、観察物体の広い範囲について内部を観察することができる。
特に、照明装置を走査させることで観察光学系や撮像装置により取得された複数の画像を合成する画像処理装置を設けることで、散乱体内の広範囲にわたって内部の画像を取得することができる。

また、本発明は、光源と、該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、該照明装置によって照明された前記観察物体を観察する観察光学系とを備え、前記照明装置は、前記光源からの光を前記観察物体の内部まで導光する導光部材を有し、該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置されている散乱媒質内部観察装置を提供する。

また、本発明は、光源と、該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明光学系と、該照明光学系によって照明された前記観察物体を撮像する撮像装置とを備え、前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の内部まで導光する導光部材を有し、該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置され、前記撮像装置は、前記導光部材によって前記観察物体の内部に導かれた光のうち、前記観察物体の内部で散乱して前記遮光部材に覆われた領域以外の部分から返ってきた光を利用して前記観察物体の内部に存在する構造物を画像化する散乱媒質内部観察装置を提供する。

このように照明装置によって散乱体の内部まで照明光を導入することにより、より多くの照明光が観察対象物よりも深い位置まで到達する。
これにより、観察対象物よりも深い位置に存在する仮想的な光源の強度を強くすることができ、観察光学系や撮像装置により取得される観察対象物の画像のコントラストを向上させることができる。
なお、このような構成においても、導光部材の周囲に遮光部材を配置することにより、観察対象物より浅い位置で散乱されるノイズ光を除去することができる。

ここで、導光部材の前記観察物体側端部が、前記観察物体に少なくとも先端を刺しこまれる中空針状部材の内部に収納されていてもよい。
この場合には、中空針状部材を観察物体に刺し込むことで、導光部材の観察物体側端部を観察物体内に容易に導入することができる。
また、導光部材の観察物体側先端部を針状に形成しても同様の効果を得ることができる。

この場合、遮光部材は、例えば中空針状部材や導光部材の外周部に形成されて、針状部材が散乱体に挿入されるときに、深く入り過ぎないように観察物体内への進入量を規制するストッパーの役割を兼ねるのが好ましい。
また、ストッパーを構成する遮光部材を導光部材に対して位置調節可能にして設けることで、導光部材を散乱体内部へ挿入する深さを観察対象物の深さに応じて調節することができる。このような構成により、例えば脂肪中にある血管を損傷してしまうのを防止することができる。

また、複数の導光部材を用いることにより、観察光学系または撮像装置によって観察対象物の画像を取得可能な領域を広げたり、観察対象物を２次的に照明する光（観察対象物よりも深い位置に存在する仮想的な光源の強度）を増やして観察光学系により取得される観察対象物の画像のコントラストを向上させることができる。

本発明に係る散乱媒質内部観察装置によれば、生体などの散乱媒質の内部に存在する観察対象部位の情報を容易かつ正確に取得することができる。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図６を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る散乱媒質内部観察装置１は、光源２と、光源２からの光を散乱体である観察物体Ｗに導く照明装置３と、照明装置３によって照明された観察物体Ｗを観察する観察光学系４とを備えている。

照明装置３は、光源２からの光を収束させる集光レンズ１１と、集光レンズ１１によって集光された光を観察物体Ｗの表面に導光する導光部材１２を有している。導光部材１２としては、例えば光ファイバ等の細線状のライトガイドが用いられる。また、導光部材１２の観察物体側端部近傍には、観察物体Ｗの表面を覆って観察物体Ｗの導光部材１２近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材１３が配置されている。

本実施形態では、導光部材１２を光ファイバ１２ａの束によって構成している。また、導光部材１２において観察物体側端部近傍では、光ファイバ１２ａをその軸線に直交する方向に列状に配置している。これによって、導光部材１２の照明領域は、光ファイバ１２ａの配列方向に沿った帯状に形成されている。

図２に示すように、遮光部材１３は、導光部材１２の端部が挿通されるスリーブ１３ａと、スリーブ１３ａの先端に設けられた拡幅部１３ｂとを有している。本実施形態では、遮光部材１３は導光部材１２に対して固定的に設けられており、拡幅部１３ｂは、先端で観察物体Ｗを受ける構成とされている。
図３に示すように、拡幅部１３ｂは、先端面の長手方向（拡幅部１３ｂの幅方向）に沿ってスリット１３ｃが形成されている。
光ファイバ１２ａは、このスリット１３ｃ内に挿通されている。これにより、導光部材１２の先端では、導光部材１２の周囲が全周にわたって拡幅部１３ｂに覆われ、かつ導光部材１２を構成する光ファイバ１２ａが軸線に直交する方向に列状に配置された状態で拡幅部１３ｂに一体的に保持されている。

観察光学系４としては、目視による観察物体Ｗの観察を行うための光学系を用いてもよく、また、観察物体Ｗの様子を画像情報として取得する撮像装置を有する光学系を用いてもよい。
本実施形態では、図１に示すように、観察光学系４として、導光部材１２によって観察物体Ｗの表面に導かれた光のうち、観察物体Ｗの内部で散乱して遮光部材１２に覆われた領域以外の部分から返ってきた光を利用して観察物体Ｗの内部に存在する構造物を画像化する撮像装置１６を用いている。撮像装置１６は、対物レンズ１７と、対物レンズ１７の結ぶ像を撮像する撮像素子１８と、撮像素子１８の出力に基づいて観察物体Ｗの内部に存在する構造物を画像化する画像処理装置１９とを有している。撮像素子１８としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）装置が用いられる。

以下、このように構成される散乱媒質内部観察装置１を用いた観察物体Ｗの観察方法について説明する。
まず、この散乱媒質内部観察装置１による観察物体Ｗの観察の原理について、図４から図６を用いて説明する。
図４から図６は、散乱体Ｄの表面に観察用の照明光を照射した時の光の振る舞いを模式的に示す図である。図４から図６においては、照明光の進行方向と散乱体Ｄの厚み方向をＺ軸にとり、散乱体Ｄの表面に沿った方向をＹ軸にとって、散乱体Ｄ内の光の様子をＹ−Ｚ面で簡略的に表している。

図４に示すように、均一な散乱特性を有している散乱体Ｄの表面に照明光を照射すると、照明光の一部は散乱体Ｄで散乱され、照射方向とは別の方向に光が拡散する。この為、照明光の照明範囲は、照明光が散乱体Ｄ中を進むにしたがい次第に広がっていく。また、照明光の強度は、照明光が散乱体Ｄ中を進むにしたがって、散乱によって次第に減衰していく。

本実施形態に示す散乱媒質内部観察装置１は、散乱体Ｄ内部で散乱された光を利用して散乱体Ｄ中の観察対象物Ｔ（図５参照）の画像を取得するものである。具体的には、散乱媒質内部観察装置１は、散乱体Ｄ中に存在する観察対象物Ｔよりも更に深い位置まで到達して、照明光の照射方向とは逆方向に返ってくる光を利用することになる。
観察対象物Ｔは、これら散乱光により２次的に照明されることになるので、散乱体Ｄの表面においてこれらの散乱光を検出すれば観察対象物Ｔの情報を取得することができる。

このように、散乱体Ｄにおいて観察対象物Ｔよりも深い位置にある部分は、仮想的な照明光源Ｌと見なすことができる。
図４に模式的に示したように、この仮想的な光源Ｌの大きさは、散乱体Ｄの表層に近いほど、散乱体Ｄの表面における照明装置３による照明範囲に近い大きさとなり、また光源としての明るさが強くなる。そして、散乱体Ｄの内部にいくにしたがって仮想的な光源Ｌの大きさが大きくなり、光源としての明るさが弱くなっていく。

次に、脂肪内にある血管を観察する時のように、散乱媒質中に観察対象となる物体があり、その観察対象物Ｔに照明光をあてて観察する場合について説明する。
観察対象物Ｔが散乱体Ｄの表面近傍にある場合は、仮想的な光源Ｌのほとんどは観察対象物Ｔより深い部分に存在するので、仮想光源Ｌは観察対象物Ｔを２次的に照明する役割を果たし、観察対象物Ｔを観察することが可能である。しかし、図５に示すように観察対象物Ｔが散乱体Ｄの表面から深い部分にあると、観察対象物Ｔより浅い位置で散乱された光は観察対象物Ｔを２次的に照明することができない。また、観察対象物Ｔより浅い位置で散乱された光は、観察対象物Ｔより深い位置で散乱された光より強度が強くなる。

このため、観察対象物Ｔより浅い位置で散乱された光は、観察対象物Ｔより深い位置で散乱された光を利用して観察対象物Ｔの画像を取得する場合にはノイズ光となり、取得した画像を劣化させてしまう。
このノイズ光は散乱体Ｄに照明光を当てた時に散乱体Ｄの表層近傍で強く発生するので、観察対象物Ｔの位置が散乱体Ｄの深い位置にあるほど、また、散乱体Ｄの散乱係数が高いほど、観察対象物Ｔを観察しづらくなる。

そこで、本実施形態に示す散乱媒質内部観察装置１では、上述したノイズ光を除去するために、散乱体Ｄにおいて観察対象物Ｔよりも浅い位置で散乱される光が、観察対象物Ｔの画像を取得するための観察光学系４に到達しないようにしている。
図６に示すように、散乱体Ｄの表層近傍で散乱される光の分布範囲は、照明光の照明範囲に近い大きさとなっている。そこで、この散乱媒質内部観察装置１では、照明光の照明範囲の外周に遮光部材１３を配置し、照明範囲より広い範囲を遮光部材１３で遮光する構成を採用している。これにより、散乱体Ｄの表層近傍で散乱された光を遮光することができ、観察光学系４に到達するノイズ光を除去することができる。

以下、この散乱媒質内部観察装置１による具体的な観察方法について説明する。本実施形態では、図１及び図６に示すように、観察物体Ｗである脂肪において照明装置３の遮光部材１３に対向する部位の表面から周囲に光が漏れないように、遮光部材１３の先端面を、脂肪の表面に密着させた状態で、照明装置３による照明を行う。また、観察光学系４は、脂肪の表面において遮光部材１３の周囲の所定の観察対象領域が視野内に含まれるように、脂肪の表面から所定の距離をとって配置される。

照明装置３から照射された光は、脂肪の内部に到達して散乱される。脂肪の内部に分布する血管よりも浅い位置で散乱される光は、脂肪の表面に到達しても遮光部材１３により遮光される。血管よりも深い位置で散乱される光は、遮光部材１３で遮光されることなく脂肪の表面より出射して観察光学系４に捉えられる。この散乱光に基づいて、画像処理装置１９によって観察対象物Ｔが画像化される。
具体的には、画像処理装置１９は、脂肪と血管の散乱係数や吸収係数の違いによって、撮像素子１８の撮像に画像血管とそのまわりの脂肪との間にコントラストがつくことを利用し、コントラストの分布に基づいて、脂肪の中に存在する血管の分布状態を画像化する。

なお、散乱体Ｄにおいて導光部材１２に対向する部分や遮光部材１３に対向する部分は導光装置１２や遮光部材１３により覆われているために直接観察することができない。
しかし、遮光部材１３の周囲の検出可能な領域（図６に破線で囲って示す領域）から返ってきた散乱光を検出することで、この散乱光の情報に基づいて、観察対象物Ｔの導光部材１２に対向する部分及び遮光部材１３に覆われている部分の画像を取得することができる。
従って、本実施形態に係る散乱媒質内部観察装置１によれば、散乱体Ｄ内部で散乱された光を利用して、導光部材１２に対向する部分及び遮光部材１３に覆われている部分も含めて、散乱体Ｄ中の観察対象物Ｔの画像を取得することができる。

以上述べたように、本実施形態に示す散乱媒質内部観察装置１によれば、散乱体Ｄ内部で散乱された光を利用して、散乱体Ｄ中の観察対象物Ｔの画像を容易かつ正確に取得することができる。

ここで、本実施形態では、観察物体Ｗに対して導光部材１２及び遮光部材１３を固定した状態で観察を行う例を示したが、これに限られること無く、散乱媒質内部観察装置１に、導光部材１２を構成する光ファイバ１２ａの配列方向とは略直交する方向（例えば図１において矢印で示す方向）に導光部材１２の物体側端部及び遮光部材１３とを走査させる走査装置（図示せず）を設けてもよい。

走査装置は、例えば、導光部材１２及び遮光部材１３を所定の走査方向に一体的に移動させる移動装置と、前記の画像処理装置１９とによって構成することができる。この場合には、画像処理装置１９は、この移動装置による導光部材１２及び遮光部材１３の移動に同期して観察光学系４に複数の画像を時系列的に取得させ、各画像を合成させて走査範囲内全体を含んだ画像を得る構成とされる。
これにより、広範囲にわたって血管の分布状態を正確に把握することができる。
なお、脂肪のような散乱体の深部まで光を届かせるために、照明光の波長は散乱の生じにくい波長の光、具体的には、波長１０００ｎｍ以上の赤外光であるのが望ましい。

また、この散乱媒質内部観察装置１においては、散乱体Ｄの散乱係数と、散乱体Ｄにおいて観察対象物Ｔが存在する深さに応じて、遮光部材１３の遮光領域の大きさを適切に設定することによって、観察光学系４に到達するノイズ光をより効果的に除去することが可能になる。

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態に示す散乱媒質内部観察装置３１は、図７に示すように、第一実施形態に示す散乱媒質内部観察装置１において、複数の照明装置３を設けたものである。
本実施形態では、二つの照明装置３の導光部材１２の先端部を、ステー等を用いて互いの光ファイバ１２ａの列が略平行になるように接続し、それぞれの照明装置３により形成された仮想的な光源の領域が重なるように構成している。

この散乱媒質内部観察装置３１によれば、複数の照明装置３を設けたことにより、脂肪の内部を照明する領域を広げることができ、脂肪内にある血管を広い範囲でコントラスト良く画像化することが可能になる。
また、この散乱媒質内部観察装置３１によれば、複数の照明装置３を設けたことにより、仮想的な光源の光量が増大するので、脂肪内に分布する血管をコントラスト良く描出することができる。

ここで、この散乱媒質内部観察装置３１においても、観察物体である脂肪の表面で複数の照明装置を同期させて走査させる走査装置を設けてもよい。

また、この散乱媒質内部観察装置３１において、各照明装置３の導光部材１２の先端を、図８に示すように光ファイバ１２ａの配列方向が交差する向き（図８では略直交する向き）にして隣接配置し、それぞれの照明装置３により形成された仮想的な光源の領域が重なり合う範囲（二点鎖線で示す領域）と重ならない範囲（破線で示す領域）を作り出して、仮想的な光源に強度分布を持たせることにより、血管が立体的に分布している状態でも遠近感をつけて描出することができるように構成することもできる。

〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。
本実施形態に示す散乱媒質内部観察装置５１は、図１０に示すように、第一実施形態に示す散乱媒質内部観察装置１または第二実施形態に示す散乱媒質内部観察装置３１において、照明装置３の構成を変更したものである。

この散乱媒質内部観察装置５１では、図１１に示すように、照明装置３を構成する導光部材１２の観察物体側端部が、観察物体Ｗに少なくとも先端を刺しこまれる中空針状部材５２の内部に収納されている。
本実施形態では、遮光部材１３の拡幅部１３ｂには、スリット１３ｃの代わりに、幅方向に沿って複数の貫通孔１３ｄが列状に設けられている。

導光部材１２を構成する光ファイバ１２ａは、貫通孔１３ｄの数と同数の束に分けられており、各光ファイバ１２ａの束の先端は、中空針状部材５２内に挿入された状態で、中空針状部材５２ごと貫通孔１３ｄに挿通されて、中空針状部材５２の先端が拡幅部１３ｂの先端から突出させられている。
これにより、中空針状部材５２を観察物体に刺し込むことで、導光部材１２の先端を観察物体内に進入させることができるようになっている。

なお、本実施形態では、導光部材１２と遮光部材１３とは一体的に固定されていて、遮光部材１３が中空針状部材５２の観察物体内への進入量を規制するストッパーを構成している。
外科手術等で位置の検出が難しい血管は、表面から３ｍｍ以上の深部にあることが多い。この為、脂肪の表面から１〜２ｍｍ程度の深さであれば脂肪に侵入しても血管に傷を付けることはない。そこで、遮光部材１３からの中空針状部材５２の先端の突出量は、１〜２ｍｍ程度に設定される。

このようにして、照明装置の針状の先端部分を観察物体である脂肪の表面から内部に所定深さ（１〜２ｍｍ程度）進入させることにより、血管よりも深い位置に多くの光を回り込ませることができる。その結果、血管の分布画像をコントラスト良く取得することができる。
実施例１および２で示した散乱物質内部観察装置１，３１を用いて、脂肪組織内の血管の位置検出ができなかった場合には、血管が第一及び第二実施形態で示した散乱物質内部観察装置１，３１によって検出可能な範囲よりも更に深部にあることが予想される。このような場合には、本実施例の照明装置が有効である。

また、本実施形態では、照明装置３を血管のような観察対象物により近づけて照明することができるので、照明光として波長が１０００ｎｍ以下の光（すなわち散乱の生じやすい波長の光）を用いても観察対象物Ｔの分布画像をコントラスト良く取得することができる。

ここで、本実施形態では、ストッパーとなる遮光部材１３が導光部材１２に対して位置調節可能にして設けられている。これにより、遮光部材１３の位置（導光部材１２の軸線方向における位置）を調整することで、観察物体に対する導光部材１２の進入量を調整することができる。

なお、本実施形態では、遮光部材１３に中空針状部材５２を設けた例を示したが、例えば、導光部材１２の観察物体側先端部を針状に形成しても、同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態では、ライトガイドである光ファイバ１２ａを列状に配列した構成を示したが、これに限られることなく、ライトガイドを円弧状等の他の形状に配置しても問題が生じることはない。

本発明の第一実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の概略的な構成を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の遮光部材の構成を示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の導光部材及び遮光部材の構成を示す先端面図である。 均一な散乱特性を有している散乱体の表面に観察用の照明光を照射した時の光の振る舞いを模式的に示す図である。 散乱体内部での光の散乱の様子を模式的に示す図である。 本発明の第一実施形態に係る散乱媒質内部観察装置による観察の原理を模式的に示す図である。 本発明の第二実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の概略的な構成を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の照明装置の配置を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の照明装置の配置の他の例を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の照明装置の構成を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る散乱媒質内部観察装置の照明装置の構成を示す先端面図である。

符号の説明

１，３１，５１ 散乱媒質内部観察装置
２ 光源
３ 照明装置
４ 観察光学系
１２ 導光部材
１３ 遮光部材
１６ 撮像装置
５２ 中空針状部材
Ｗ 観察物体

Claims (12)

1. 光源と、
   該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、
   該照明装置によって照明された前記観察物体を観察する観察光学系とを備え、
   前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の表面に導光する導光部材を有し、
   該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置されている散乱媒質内部観察装置。
2. 光源と、
   該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、
   該照明装置によって照明された前記観察物体を撮像する撮像装置とを備え、
   前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の表面に導光する導光部材を有し、
   該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置され、
   前記撮像装置は、前記導光部材によって前記観察物体の表面に導かれた光のうち、前記観察物体の内部で散乱して前記遮光部材に覆われた領域以外の部分から返ってきた光を利用して前記観察物体の内部に存在する構造物を画像化する散乱媒質内部観察装置。
3. 前記遮光部材が前記観察物体に接触可能とされている請求項１または２に記載の散乱体内部観察装置。
4. 前記導光部材に前記観察物体上を走査させる走査装置を有している請求項１から３のいずれかに記載の散乱体内部観察装置。
5. 光源と、
   該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明装置と、
   該照明装置によって照明された前記観察物体を観察する観察光学系とを備え、
   前記照明装置は、前記光源からの光を前記観察物体の内部まで導光する導光部材を有し、
   該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置されている散乱媒質内部観察装置。
6. 光源と、
   該光源からの光を散乱体である観察物体に導く照明光学系と、
   該照明光学系によって照明された前記観察物体を撮像する撮像装置とを備え、
   前記照明装置は前記光源からの光を前記観察物体の内部まで導光する導光部材を有し、
   該導光部材の前記観察物体側端部近傍には、前記観察物体の表面を覆って該観察物体の前記導光部材近傍で反射または散乱された光を遮光する遮光部材が配置され、
   前記撮像装置は、前記導光部材によって前記観察物体の内部に導かれた光のうち、前記観察物体の内部で散乱して前記遮光部材に覆われた領域以外の部分から返ってきた光を利用して前記観察物体の内部に存在する構造物を画像化する散乱媒質内部観察装置。
7. 前記導光部材の前記観察物体側端部が、前記観察物体に少なくとも先端を刺しこまれる中空針状部材の内部に収納されている請求項５または６に記載の散乱体内部観察装置。
8. 前記導光部材の前記観察物体側先端部が針状に形成されている請求項５または６に記載の散乱体内部観察装置。
9. 前記遮光部材が前記中空針状部材または前記導光部材の前記観察物体内への進入量を規制するストッパーを構成している請求項７または８に記載の散乱体内部観察装置。
10. 前記遮光部材が前記導光部材に対して位置調節可能とされている請求項９に記載の散乱体内部観察装置。
11. 前記導光部材と前記遮光部材とが一体化されている請求項１から６のいずれかに記載の散乱体内部観察装置。
12. 前記導光部材が複数設けられている請求項１から６のいずれかに記載の散乱体内部観察装置。

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