JP2009136581A - 医療機器 - Google Patents

Abstract

【課題】各種の蛍光物質に対応した励起光の照射が可能で且つ照明光から熱線を確実に除去することができる医療機器を提供する。
【解決手段】光源部６の光路中に赤外側の光をカットする光学フィルター１１が固定された状態で設けられているため、該光学フィルター１１が光路から外れることがなく、熱線となる赤外領域の光を確実に除去することができる。光学フィルター１１が、８０５ｎｍより大きく８１５ｎｍより小さい波長である閾値よりも赤外側の光を全てカットする特性のため、ハロゲンランプ１０の放射強度のピークＰとなる９００ｎｍ付近を含む赤外側の熱線を確実に除去することができる。また、光学フィルター１１の閾値が８０５ｎｍより大きいため、各種の蛍光物質のうち、最も赤外側に励起光（波長８０５ｎｍ）があるインドシアニングリーンも利用することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、顕微鏡を支持し且つ顕微鏡に照明光を供給するスタンド装置や、顕微鏡で観察される部位に照明光を照射するための外部光源装置などの医療機器に関する。

近年の医学において、患者に蛍光物質を投与し、患部への集積が進んだ段階で、その蛍光物質を励起できる波長の励起光を照射し、患部だけを蛍光させると共に、その蛍光だけを透過する光学フィルターを介して、患部の蛍光観察又は蛍光撮影を行う技術が知られている。

蛍光物質としては、５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）、タラポルフィンナトリウム（登録商標レザフィリン）、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）などが知られている。５−アミノレブリン酸は、波長３８０ｎｍ付近の励起光を受けて、波長６２０ｎｍ付近の蛍光を発する。タラポルフィンナトリウムは、波長６６４ｎｍ付近の励起光を受けて、波長６７２ｎｍ付近の蛍光を発する。インドシアニングリーンは、波長８０５ｎｍ付近の励起光を受けて、波長８３５ｎｍ付近の蛍光を発する。インドシアニングリーンが最も赤外側である。

この種の励起光は、患部を観察する顕微鏡の照明光や、顕微鏡で観察している部位に対して外部光源装置から照射する照明光が利用される。例えば、顕微鏡はスタンド装置のアームに支持され、顕微鏡にはスタンド装置の本体内に設けられた光源部から光ファイバーを介して照明光が供給される。顕微鏡の底面には照射口が形成され、その照射口から患部へ向けて照明光が照射されるため、この照明光を励起光として利用する。また、顕微鏡で観察している患部に対して、スタンド装置とは別に設置された外部光源装置より照明光を照射する場合もあるため、この照明光を励起光として利用する。光源部で用いられる光源としては、演色性と始動性に優れたハロゲンランプが使用される。

光源部には、照明光から患部に対して熱線となる赤外領域の波長をカットする熱保護用光学フィルターと、ハロゲンランプからの照明光のうち蛍光物質に対応した波長の励起光だけを選択的に透過させる蛍光用光学フィルターが設けられている。これら２つの光学フィルターがアクチュエーターによるスライド式又は回転式により、選択的にハロゲンランプからの照明光の光路中に介在される構造になっている。通常時は、熱保護用光学フィルターを介在させることにより、可視光を透過させ、赤外線をカットするようになっており、蛍光観察時には、蛍光用光学フィルターを介在させて、蛍光物質に対応した波長の励起光だけを選択的に透過させるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１６３４１３号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、熱保護用光学フィルターと蛍光用光学フィルターをアクチュエーターによる可動式にしているため、アクチュエーター等の故障により、医療機器の光源部内における照明光の光路中から、いずれのフィルターも外れるおそれがあり、ハロゲンランプからの照明光が１００％の出力で患部に照射されるおそれがある。そのために、光学フィルターの位置ずれを検知するセンサーを光源部内に設ける必要があり、光源部の構造が複雑になっていた。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、各種の蛍光物質に対応した励起光の照射が可能で且つ照明光から熱線を確実に除去することができる医療機器を提供するものである。

請求項１記載の発明は、ハロゲンランプを光源とする光源部を備えた医療機器であって、前記光源部の出射口に到る照明光の光路中に、８０５ｎｍより大きく８１５ｎｍより小さい波長を閾値とし、閾値よりも長波長側の光をカットする光学手段が固定されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、顕微鏡を支持するアームと、該アームを支持する本体を備え、本体の内部に顕微鏡に供給する照明光を発する光源部を備えた医療用スタンド装置であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、顕微鏡で観察する患部に照明光を照射する外部光源装置であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、光学手段が一枚の透過式の光学フィルターであることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源部の光路中に赤外側の光をカットする光学手段が固定された状態で設けられているため、該光学手段が光路から外れることがなく、熱線となる赤外領域の光を確実に除去することができる。光学手段が、８０５ｎｍより大きく８１５ｎｍより小さい波長である閾値よりも赤外側の光を全てカットする特性のため、ハロゲンランプの放射強度のピークとなる９００ｎｍ付近を含む赤外側の熱線を確実に除去することができると共に、最も赤外側に蛍光を示すインドシアニングリーンの蛍光波長（８３５ｎｍ）も除去できる。この蛍光波長（８３５ｎｍ）が含まれていると、インドシアニングリーンを使用する場合の蛍光観察精度に影響を与える。また、蛍光波長（８３５ｎｍ）の観察への影響を完全に除くためには、少なくとも手前の波長８１５ｎｍから赤外側をカットする必要がある。また、光学手段の閾値が８０５ｎｍより大きいため、各種の蛍光物質のうち、最も赤外側に励起光（波長８０５ｎｍ）があるインドシアニングリーンも利用することができる。励起光がインドシアニングリーンよりも小さい波長の蛍光物質を利用する場合は、前記光学手段に重ねて、その蛍光物質に対応した励起光の波長を選択的に透過させる別の光学手段を設ければ良い。

請求項２記載の発明によれば、医療機器が顕微鏡を支持する医療用スタンド装置のため、医療用スタンド装置における光源部の構造を簡略化することができる。

請求項３記載の発明によれば、医療機器が顕微鏡の観察部位に照明光を照射する外部光源装置のため、外部光源装置における光源部の構造を簡略化することができる。

請求項４記載の発明によれば、光学手段が一枚の透過式の光学フィルターであるため、既存の光源部内における狭いスペースにも固定することができる。

本発明の好適な実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１〜図１０は、本発明の第１実施例を示す図である。スタンド装置１は、本体２とアーム３から構成されている。アーム３の先端にはバランスを保たれた状態で手術用の顕微鏡４が支持されている。

アーム３は中空構造で内部に光ファイバー５が配策されている。光ファイバー５の一端は顕微鏡４に接続され、顕微鏡４の内部光路を通過して、顕微鏡４の底面に形成された照射口（図示せず）から患部Ｔへ向けて後述する励起光Ｅを照射できるようになっている。

スタンド装置１の本体２の内部には光源部６が形成されている。光源部６は、メインランプ収納部７と、スペアランプ収納部８が上下に設けられている。そして、本体２のドア９を開けて、各収納部７、８へそれぞれハロゲンランプ１０を収納することができる。

メインランプ収納部７の前には、透過式の光学フィルター（光学手段）１１が固定板１２により固定されている。透過式の光学フィルター１１を一枚固定するだけなので、既存の光源部６における隙間スペースを利用して設けることができる。

メインランプ収納部７と光学フィルター１１の間には、上方に可動ミラー１３が設けられている。スペアランプ収納部８の前には固定ミラー１４が設けられている。メインランプ収納部７内のハロゲンランプ１０が故障した場合には、スペアランプ収納部８側のハロゲンランプ１０に点灯を切り換えると共に、可動ミラー１３を下降させ、下方に位置するスペアランプ収納部８側のハロゲンランプ１０の照明光Ｌを固定ミラー１４で上方へ反射した後、下降した可動ミラー１３により本来の光路に導くようになっている。

光学フィルター１１の前には、集光レンズ１５が設けられ、その集光点に光ファイバー５の他端が固定されている。光学フィルター１１と集光レンズ１５の間には回転板１６が設けられ、その回転板１６には４つの孔１７〜２０が形成されている。１つの孔１７は開いており、その他の３つの孔１８、１９、２０には第１励起フィルター２１、第２励起フィルター２２、第３励起フィルター２３が設けられている。これらの第１〜３励起フィルター２１〜２３は、蛍光物質に応じて必要な波長を選択的に透過するバンドパスフィルターである。光ファイバー５の他端と集光レンズ１５の間には、回転することで光量を無段階で連続的に調整可能な円板状の光量調整フィルター２４が設けられている。

次に、蛍光物質としてインドシアニングリーンを使用する場合の作用を説明する。ハロゲンランプ１０は図８に示すような放射スペクトル分布を有する照明光Ｌを平行光として照射する。固定された光学フィルター１１は、図９及び図１０（図８の要部拡大）から明らかなように、閾値を８１０ｎｍとしたもので、照明光Ｌのうち、８１０ｎｍより大きい赤外側の波長を全てカットする特性を有する。インドシアニングリーンを使用する場合は、回転板１６の貫通した孔１７が光学フィルター１１に対応するように回転して位置決めされている。

従って、ハロゲンランプ１０からの照明光Ｌは、図１０に示すように、波長８１０より大きい赤外側の波長が全てカットされた励起光Ｅとなり、そのまま回転板１６の貫通した孔１７を通過して、集光レンズ１５にて集光された後、光量調整フィルター２４により最適な光量に調整されて、光ファイバー５の他端に導入される。

光ファイバー５の他端に導入された励起光Ｅは、光ファイバー５を介して顕微鏡４に導かれ、顕微鏡４の底面から患部Ｔへ向けて照射される。

患部Ｔには予め蛍光物質であるインドシアニングリーンが集積しており、インドシアニングリーンを励起させる波長８０５ｎｍを含む励起光Ｅは、患部Ｔを蛍光させる。蛍光した患部Ｔは顕微鏡４により、その蛍光波長のみを透過するフィルター（図示せず）を介して観察（撮影）することができる。

患部Ｔには励起光Ｅが照射されるが、励起光Ｅには熱線となる８１０ｎｍよりも大きい赤外側の波長が含まれていないため、患部Ｔが過熱されることはない。特に、ハロゲンランプ１０のピークＰとなる９００ｎｍ付近より手前（８１０ｎｍ）から赤外側をカットしているため、ハロゲンランプ１０における確実な熱線除去を行うことができる。また、インドシアニングリーンの蛍光波長（８３５ｎｍ）も除去されているため、顕微鏡４での蛍光観察にも影響を与えない。尚、この励起光Ｅは可視光を含むため、蛍光観察以外の通常観察にも使用できる。

インドシアニングリーン以外の他の蛍光物質を使用する場合は、回転板１６における別の第１〜第３励起フィルター２１、２２、２３を使用して、その蛍光物質の励起に必要な波長を選択的に透過すればよい。その場合も、励起フィルターの種類や有無の選択に拘わらず、光学フィルター１１が、最も赤外側に励起波長をもつインドシアニングリーンにも対応できる特性を有しているため、それよりも小さい励起波長の５−アミノレブリン酸やタラポルフィンナトリウムにも確実に対応することが可能である。

他の蛍光物質を使用する場合も、前述のように、ハロゲンランプ１０のピークＰとなる手前から赤外側をカットする光学フィルター１１が固定式で設けられているため、ハロゲンランプ１０の照明光Ｌから確実に熱線成分を除去することができる。すなわち、光学フィルター１１がハロゲンランプ１０から照射口４６（出射口）に到る照明光の光路の中に常に固定されており、照明光束Ｌの熱線成分を遮断するように配置されているので、励起フィルターの種類や有無に拘わらず熱線成分が患部Ｔに照射されることがない。また、光学フィルター１１の固定位置は光量調整フィルター２４よりハロゲンランプ１０側が好ましい。

（第２実施形態）
図１１〜図１５は、本発明の第２実施例を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

手術用の顕微鏡３１は、手術室内において、スタンド装置のアームに支持されている。顕微鏡３１は、２つの接眼部３２を有する立体顕微鏡で、内部には垂直方向にフォーカスレンズ３３が設置され、水平方向にズームレンズ３４が設置されている。

フォーカスレンズ３３を経た光はプリズム３５を介してズームレンズ３４に導かれる。ズームレンズ３４を経た光は、２つのプリズム３６、３７を介して接眼部３２側に折り返される。プリズム３７と接眼部３２との間には、光の一部を分岐するビームスプリッター３８が設置されている。そして、分岐された光をＣＣＤ撮像素子等の撮像センサを使用したエリアカメラ（以下ＣＣＤカメラという）３９で撮影することができる。ＣＣＤカメラ３９の手前には、蛍光波長のみを透過するフィルター４０が設けられている。

顕微鏡３１におけるズームレンズ３４の下方には、スタンド装置の光源部からの光ファイバー４２が接続される。光ファイバー４２からの照明光Ｌ１は、顕微鏡３１の内部光路４３に設けられたレンズ４４やミラー４５を経て底面の照射口４６に導かれ、照射口４６から患部Ｔを向けて照射することができる。この実施形態のの照明光Ｌ１は可視光成分だけで赤外線成分は含まれていない。

外部光源装置４１には、光源としてのハロゲンランプ４７が設けらている。ハロゲンランプ４７の前には、先の実施形態と同じ透過式の光学フィルター（光学手段）４８が固定板４９により固定されている。透過式の光学フィルター４８を一枚固定するだけなので、既存の外部光源装置４１における隙間スペースを利用して設けることができる。

光学フィルター４８の前には、集光レンズ５０が設けられ、その集光点に光ファイバー５１の基端が固定されている。光学フィルター４８と集光レンズ５０の間には回転板５２が設けられ、その回転板５２には４つの孔５３〜５６が形成されている。１つの孔５３は開いており、その他の３つの孔５４〜５６には第１励起フィルター５７、第２励起フィルター５８、第３励起フィルター５９が設けられている。これらの第１〜３励起フィルター５７〜５９は、蛍光物質に応じて必要な波長を選択的に透過するバンドパスフィルターである。

光ファイバー５１の先端には照射部６０が設けられ、この照射部６０から照明光Ｌ２を患部Ｔへ向けて照射することができる。

次に、蛍光物質としてインドシアニングリーンを使用する場合の作用を説明する。ハロゲンランプ４７は図８（第１実施形態参照）に示すような放射スペクトル分布を有する照明光Ｌ２を平行光として照射する。固定された光学フィルター４８は、図９及び図１０（第１実施形態参照）から明らかなように、閾値を８１０ｎｍとしたもので、照明光Ｌ２のうち、８１０ｎｍより大きい赤外側の波長を全てカットする特性を有する。インドシアニングリーンを使用する場合は、回転板５２の貫通した孔５３が光学フィルター４８に対応するように回転して位置決めされている。

従って、ハロゲンランプ４７からの照明光Ｌ２は、図１０（第１実施形態参照）に示すように、波長８１０より大きい赤外側の波長が全てカットされた光となり、そのまま回転板５２の貫通した孔５３を通過して、集光レンズ５０にて集光された後、光ファイバー５１を介して患部Ｔに照射される。外部光源装置４１から照明光Ｌ２を照射する時は、顕微鏡３１からの照明光Ｌ１は照射しない。この照明光Ｌ１は蛍光観察でない通常観察の時に使用される。

患部Ｔには予め蛍光物質であるインドシアニングリーンが集積しており、インドシアニングリーンを励起させる波長８０５ｎｍを含む照明光Ｌ２は患部Ｔを蛍光させる。蛍光はフォーカスレンズ３３から顕微鏡３１内に導入され、一部がビームスプリッタ３８から分岐された後、フィルター４０を介してＣＣＤカメラ３９により撮影される。そして、撮影された蛍光画像を図示せぬモニターに表示することにより、患部Ｔの状態を蛍光画像として確認することができる。

患部Ｔには照明光Ｌ２が照射されるが、照明光Ｌ２には熱線となる８１０ｎｍよりも大きい赤外側の波長が含まれていないため、患部Ｔが過熱されることはない。特に、ハロゲンランプ４７の実質的にピークＰとなる９００ｎｍ付近より手前（８１０ｎｍ）から赤外側をカットしているため、ハロゲンランプ４７における確実な熱線除去を行うことができる。また、インドシアニングリーンの蛍光波長（８３５ｎｍ）も除去されているので、ＣＣＤカメラ３９による蛍光観察にも影響を与えない。

インドシアニングリーン以外の他の蛍光物質を使用する場合は、回転板５２における別の第１〜第３励起フィルター５７〜５９を使用して、その蛍光物質の励起に必要な波長を選択的に透過すればよい。その場合も、光学フィルター４８が、最も赤外側に励起波長をもつインドシアニングリーンにも対応できる特性を有しているため、それよりも小さい励起波長の５−アミノレブリン酸やタラポルフィンナトリウムにも確実に対応することが可能である。

他の蛍光物質を使用する場合も、前述のように、ハロゲンランプ４７のピークＰとなる手前から赤外側をカットする光学フィルター４８が外部光源装置４１の内部に固定式で設けられているため、ハロゲンランプ４７の照明光Ｌ２から確実に熱線成分を除去することができる。すなわち、光学フィルター１８がハロゲンランプ４７から照射部６０（出射口）に到る照射光の光路の中に常に固定されており、照射光束Ｌ２の熱線成分を遮断するように配置されているので、励起フィルターの種類や有無に拘わらず熱線成分が患部Ｔに照射されることがない。

以上の実施形態では、光学手段として、透過式の光学フィルター１１、４８を例にしたが、反射式のミラーでも、それらの組み合わせでも良いし、それ以外の光学手段でも良い。

本発明の第１実施形態に係るスタンド装置を示す全体斜視図。 スタンド装置の本体を示す斜視図。 本体内の光源部を示す斜視図。 光源部の要部を示す断面図。 光学フィルターを示す図。 回転板を示す図。 種類の異なる励起フィルターにより必要な波長成分だけを透過させる状態を示す説明図。 ハロゲンランプの放射スペクトル分布を示すグラフ。 ハロゲンランプの８００ｎｍ付近の放射スペクトル分布を示すグラフ。 光学フィルターにより８１０ｎｍよりも長波長側の波長成分がカットされた状態を示す図９相当のグラフ。 本発明の第２実施形態に係る顕微鏡及び外部光源装置を示す全体斜視図。 顕微鏡の内部構造を示す図。 外部光源装置の内部構造を示す図。 光学フィルターを示す図。 回転板を示す図。

符号の説明

１ スタンド装置
２ 本体
３ アーム
４ 顕微鏡
５ 光ファイバー
６ 光源部
１０、４７ ハロゲンランプ
１１、４８ 光学フィルター（光学手段）
３１ 顕微鏡
４１ 外部光源装置
Ｔ 患部
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 照明光
Ｅ 励起光
Ｐ ピーク

Claims (4)

1. ハロゲンランプを光源とする光源部を備えた医療機器であって、
   前記光源部の出射口に到る照明光の光路中に、８０５ｎｍより大きく８１５ｎｍより小さい波長を閾値とし、閾値よりも長波長側の光をカットする光学手段が固定されていることを特徴とする医療機器。
2. 顕微鏡を支持するアームと、該アームを支持する本体を備え、本体の内部に顕微鏡に供給する照明光を発する光源部を備えた医療用スタンド装置であることを特徴とする請求項１記載の医療機器。
3. 顕微鏡で観察する患部に照明光を照射する外部光源装置であることを特徴とする請求項１記載の医療機器。
4. 光学手段が一枚の透過式の光学フィルターであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療機器。

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