JP2010104391A - 蛍光観察用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ簡素な構成で、汎用の電子スコープでの蛍光観察を可能にする蛍光観察用プローブを提供する。
【解決手段】蛍光観察用プローブ２０は、電子スコープの鉗子口から挿入され該電子スコープの先端から突出され、励起光を生成する光源２２と、励起光をカットする励起光フィルタ２６を備えた可動フィルタ部Ｆを有し、可動フィルタ部Ｆは、電子スコープの先端に備えられた撮像部を覆うように、可動フィルタ部に接続されたワイヤー２４によって操作される。
【選択図】図２

Description

本発明は、生体の自家蛍光を観察するために用いられる蛍光観察用プローブに関する。

近年、蛍光を発生する物質（蛍光染料など）を生体に塗布し、励起光による該蛍光物質の励起により生じる蛍光を観察するために、励起された蛍光を２次元画像として検出し、その蛍光画像から生体組織の変性や癌等の疾患状態を診断することが可能な蛍光観察用内視鏡が広く知られている。また、特許文献１には、被写体に白色光を照射して得られる通常光画像と、励起光を照射して得られる蛍光画像の双方を観察できる電子内視鏡装置が開示されている。特許文献１に記載される電子内視鏡装置は、蛍光画像および通常画像を撮像可能な電子スコープ、ならびに白色光および励起光の両方を提供し得る光源および蛍光画像および通常画像を処理する画像処理部からなるプロセッサを備えている。特許文献１に記載される電子内視鏡装置では、プロセッサ内の光源を切り替えて撮影を行うことで、蛍光画像および通常画像の両方を取得する構成となっている。

しかしながら、特許文献１に記載の電子内視鏡装置では、プロセッサに通常観察用および蛍光観察用の光源および電源をそれぞれ備える必要があるため、装置の構造が複雑になり、かつ大型で高価なものになってしまうといった問題がある。また、大型化に伴う重量化により運搬および配置が困難となり、診察を行う場所が限定されてしまうという問題もあった。この問題を解決するために、例えば、特許文献２には、蛍光観察のための光源および電源を、プロセッサとは別の部材として備える内視鏡装置が記載されている。特許文献２に記載の内視鏡装置では、レーザー光源からのレーザー光を伝播するガイド部を電子スコープの鉗子チャンネルに挿入させて、体腔内へ励起光の照射を行ない、蛍光画像を取得する構成となっている。

特開２００７−２５２６８８号公報 特開平１０−１５１１０４号公報

ここで、特許文献１および２に記載のシステムで用いられる電子スコープには、撮像素子の近傍に励起光フィルタが備えられている。これは、蛍光観察時における励起光の反射光をカットし、自家蛍光のみを透過して撮像素子へ導くための光学素子である。そのため、プロセッサと別の部材としてレーザー光源を備えた特許文献２に記載のシステムにおいても、蛍光観察を行うためには、上記励起光フィルタを備える電子スコープを用いなければならない。すなわち、特許文献２に記載のシステムにおいても、励起光フィルタを備えていない既存の汎用電子スコープを用いて、蛍光観察を行なうことはできず、蛍光観察用の電子スコープを備えていない場所では診断ができないといった問題があった。

さらに、電子スコープに備えられた上記励起光フィルタは、白色光を用いた通常観察を行なう際に、撮像素子へ入射する光を不必要にカットしてしまう。通常、蛍光観察に用いられる励起光フィルタは、励起光の波長である４００ｎｍ近傍（紫外線）の光をカットする。そのため、励起光フィルタを備える電子スコープを用いて通常画像の撮影を行った場合は、撮像素子に入射するべき光の一部がカットされてしまうことにより、画像の青色領域が弱くなってしまうといった問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ簡素な構成で、汎用の電子内視鏡での蛍光観察を可能にする蛍光観察用プローブを提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明により励起光を生成する光源と、励起光をカットする励起光フィルタを備えた可動フィルタ部と、可動フィルタ部を操作する操作部とを備えることを特徴とする蛍光観察用プローブが提供される。

また、上記蛍光観察用プローブは、電子スコープの鉗子口から挿入され、該電子スコープの先端から突出されるものであり、可動フィルタ部は、励起光フィルタが電子スコープの先端に備えられた撮像部を覆うように、操作部によって操作される。

上記のように構成することにより、蛍光観察用プローブを、単純な構成からなる小型の装置として実現することができる。また、蛍光観察用プローブ側に、可動な励起光フィルタを設け、電子スコープへ入射する反射光のカットを行うため、既存の電子スコープを蛍光観察に用いることが可能となる。

また、上記蛍光観察用プローブは、前記光源に電圧を供給する電源部をさらに備える構成としても良い。さらに、操作部は、可動フィルタ部に接続されたワイヤーによって可動部を操作する構成としても良い。

従って、本発明によれば、小型かつ簡素な構成で、汎用の電子スコープでの蛍光観察を可能にする蛍光観察用プローブを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光観察用プローブについて説明する。

図１は、本発明の蛍光観察用プローブを用いた電子内視鏡システム１の概略構成図である。電子内視鏡システム１は、電子スコープ１０、プロセッサ１００、モニタ１５０、蛍光観察用プローブ２０、電源部２００、および操作部２５０から構成される。

電子スコープ１０は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部可撓管を有している。また電子スコープ１０の内部には、光の伝送路である光ファイバ束からなるライトガイド１３が延在している。ライトガイド１３の挿入部可撓管の先端側には伝送された光を外部（つまり体腔内）に照射するための配光レンズ１４が設けられている。また、上記先端には配光レンズ１４の他に、電子スコープ１０の撮像部を構成する対物レンズ１２およびＣＣＤ１１が設けられている。また、電子スコープ１０の術者により把持される把持部近傍には、処置具などを体腔内へ導入するための鉗子口１５ａが設けられており、鉗子口１５ａから挿入部可撓管の先端の鉗子口１５ｂまで鉗子チャンネル１６が延在している。

プロセッサ１００は、光源部１０１、タイミングコントローラ１０２、システムコントローラ１０３および画像処理部１０４を備えている。タイミングコントローラ１０２やシステムコントローラ１０３は、プロセッサ１００本体のみならず、電子スコープ１０やモニタ１５０の駆動制御や同期を図るための回路部である。光源部１０１は、電子スコープ１０による撮像時に体腔内を照明するための照明光を生成する。光源部１０１にて生成された照明光は、電子スコープ１０のライトガイド１３へ供給される。画像処理部１０４は、ＣＣＤ１１により撮像された体腔内の画像に関する信号（画像信号）を、電子スコープ１０から受信し、所定の処理を施してモニタ１５０に出力する。

次に、本発明の特徴である蛍光観察用プローブ２０について説明する。蛍光観察用プローブ２０は、体腔内に挿入される可撓性の可撓管を有しており、体腔外に配置される電源部２００および操作部２５０と接続される。図１に示すように、蛍光観察用プローブ２０は、電子スコープ１０の鉗子口１５ａから挿入され、鉗子チャンネル１６を通って電子スコープ１０の挿入部先端に設けられた鉗子口１５ｂから突出される。

図２（ａ）は、蛍光観察用プローブ２０の挿入部先端を挿入方向から見た図である。また、図２（ｂ）は、蛍光観察用プローブ２０の先端近傍を軸方向に切断した場合の断面図である。図２（ｂ）に示されるように、蛍光観察用プローブ２０の先端は、可撓管に接続された筒体２９からなる。筒体２９の内部には、カバーガラス２１およびレーザー光源２２が備えられている。カバーガラス２１およびレーザー光源２２は、筒体２９の内周面に設けられた保持部によって所定の位置に配置される。レーザー光源２２は、紫外線ＬＥＤなどで構成され、蛍光観察のための励起光を生成する光源である。レーザー光源２２は、可撓管の内部を通る電源ケーブル２３を介して電源部２００に接続され、電源部２００から供給される電圧によって発光する。また、カバーガラス２１は、光学ガラスや石英などで形成され、レーザー光源２２を保護するために筒体２９を塞ぐように配置される。また、レーザー光源２２からの励起光は、カバーガラス２１を介して体腔内へ照射される。

蛍光観察用プローブ２０の先端は、斜め方向に切断された形状となっており、その先端を覆うように可動フィルタＦが取り付けられている。可動フィルタＦは、シリコン樹脂またはフッ素樹脂などの人体に無害なプラスチック板で形成される。可動フィルタＦは、図２（ｂ）に示すように、筒体２９によって保持される平面状の底面と、該底面から斜め方向へ折り曲げられたカバー面とからなる。このようにカバー面を斜め方向へ折り曲げて形成することにより、蛍光観察用プローブ２０の径に対して、カバー面の高さ方向の距離を長く確保することができる。また、図２（ａ）に示すように、上記カバー面は蛍光観察用プローブ２０の筒体２９の断面形状に合わせた半円形状となっている。可動フィルタＦのカバー面には、励起光フィルタ２６および２箇所のワイヤー固定孔２７ａ、２７ｂが設けられている。励起光フィルタ２６は、励起光の反射光をカットし、自家蛍光のみを透過する機能を有する光学素子である。また、ワイヤー固定孔２７ａ、２７ｂは、後述するワイヤー２４を可動フィルタＦに取り付けるために用いられる貫通孔である。さらに、可動フィルタＦの底面からカバー面にかけての屈曲部は、弾性部材２８で形成されている。

蛍光観察用プローブ２０は、さらに操作部２５０から可動フィルタＦのワイヤー固定孔２７ａおよび２７ｂまでをつなぐワイヤー２４を備えている。ワイヤー２４は、生体に影響を与えないチタン合金などで形成され、先端付近が二股に分岐されてワイヤー２４ａおよび２４ｂを構成するような形状を有している。そして、ワイヤー２４は操作部２５０から、蛍光観察用プローブ２０の可撓管の外周に設けられたワイヤーチャンネル２５を通され、先端部へ導入される。そして、先端部に到達すると、筒体２９に設けられたワイヤー孔２５ａおよび２５ｂに、ワイヤー２４から分岐したワイヤー２４ａおよび２４ｂがそれぞれ通される。その後、ワイヤー２４ａ、２４ｂは、それぞれワイヤー固定孔２７ａ、２７ｂに通される。そして、ワイヤー固定孔２７ａ、２７ｂに通された状態で、ワイヤー２４ａ、２４ｂの先端にワイヤー固定孔２７ａ、２７ｂの径よりも大きい金具を取り付けることにより、ワイヤー２４ａ、２４ｂが可動フィルタＦに固定される。

そして、ワイヤー２４のもう一方の端部が取り付けられる操作部２５０によって、ワイヤー２４を引っ張ることにより、可動フィルタＦを動かすことができる。具体的には、ワイヤー２４が操作部２５０側に引っ張られることで、蛍光観察用プローブ２０の先端を覆っていたカバー面が、弾性部材２８からなる屈曲部を軸として蛍光観察用プローブ２０から離れる方向、すなわち図２（ｂ）に示す矢印の方向へ動く。このとき、可動フィルタＦの動きを規制するため、ワイヤー２４の引っ張り量が操作部２５０によって制限されている。詳しくは、可動フィルタＦのカバー面が最大で図２（ｂ）の破線で示される位置にきたときに、それ以上ワイヤー２４を引っ張ることができないようにストッパーなどが設けられる。そして、操作部２５０にて引っ張っていたワイヤー２４を開放すると、弾性部材２８の弾性により、可動フィルタＦのカバー面が元の位置に戻される。また、蛍光観察用プローブ２０の筒体２９の先端には、可動フィルタＦが元の位置に戻る際に、筒体２９と接触することによる衝撃を吸収するために、軟質シリコン樹脂などで形成される緩衝部２９ａが設けられている。

次に、本発明の電子内視鏡システム１を用いた体腔内観察について図３を参照して説明する。図３は、電子内視鏡システム１における体腔内観察の流れを示すフローチャートである。電子内視鏡システム１における体腔内観察は、プロセッサ１００の電源が投入されて開始される。そして、システムコントローラ１０３の制御の下、光源１０１にて生成された照明光が、ライトガイド１３を通って電子スコープ１０の挿入部先端に備えられる配光レンズ１４から体腔内へ射出される。そして、体腔内の生体組織で反射した照明光は、ＣＣＤ１１に入射する。ＣＣＤ１１では、入射する光に応じて蓄積された電荷から画像信号が生成される。そして、ＣＣＤ１１で撮像された画像は、プロセッサ１００の画像処理部１０４に送信される。画像処理部１０４では、受信した画像信号にＡ／Ｄ変換をはじめとする周知の処理が施され、映像信号が生成される。画像処理部１０４で生成された映像信号は、モニタ１５０へ送信される。そして、モニタ１５０では、受信した映像信号に対応する画像が表示される。術者は、モニタ１５０に表示される画像から体腔内の様子や電子スコープ１０の位置を確認する（Ｓ１）。

次に、電子スコープ１０が詳細な観察を行ないたい部位に到達し、術者が当該部位において蛍光観察を行いたい場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）、電子スコープ１０の鉗子口１５ａから、蛍光観察用プローブ２０が挿入される（Ｓ３）。このとき、蛍光観察用プローブ２０は、モニタ１５０に表示される通常の体腔内画像中に表示されるまで挿入される。そして、画像中に蛍光観察用プローブ２０が表示された時点で、蛍光観察用プローブ２０が電子スコープ１０の挿入部先端の鉗子口１５ｂから突出したと判断し、その後、表示される画像を参照しながら蛍光観察用プローブ２０が適切な位置まで引き戻される。これにより、蛍光観察用プローブ２０の適切な量だけ突出させることができる。

次に、生体からの自家蛍光を適切に観察するために、まず手動により通常観察用の光源部１０１への電源供給が停止される（Ｓ４）。この場合、電源供給を完全に停止するのではなく、光源１０１の光量を十分落とすだけでも良い。続いて、電源部２００の電源が投入され、励起光源であるレーザー光源２２が発光する（Ｓ５）。そして、操作部２５０によってワイヤー２４が操作され、可動フィルタＦが蛍光観察用プローブ２０の先端から離れる方向へ動かされる（Ｓ６）。

図４は、このときの蛍光観察用プローブ２０と電子スコープ１０の先端部を示す模式図である。図４に示されるように、電子スコープ１０の先端には、ライトガイド１３からの光を体腔内に照射するための複数の配光レンズ１４、およびＣＣＤ１１の前方に配置される対物レンズ１２が設けられている。一般的な電子スコープにおいては、対物レンズ１２に隣接する位置に挿入側の鉗子口１５ｂが設けられている。そのため、操作部２５０およびワイヤー２４によって可動フィルタＦを蛍光観察用プローブ２０から離れる方向へ動かすことにより、可動フィルタＦの励起光フィルタ２６によって対物レンズ１２を覆うことができる。尚、図４においては、対物レンズ１２の位置を示すために、対物レンズ１２を破線にて図示しているが、実際には、対物レンズ１２は完全に励起光フィルタ２６に覆われ、ＣＣＤ１１には自家蛍光のみが入射するようになっている。

また、このとき、可動フィルタＦが対物レンズ１２を覆っていない場合には、体腔壁にて反射された紫外線領域の光がすべてＣＣＤ１１に入射するため、モニタ１５０に表示される画像が真っ青になる。そのため、モニタ１５０に表示される画像から、可動フィルタＦが対物レンズ１２を覆っているか否かを確認することができる。そして、可動フィルタＦが対物レンズ１２を覆っていない場合には、可動フィルタＦを屈曲させた状態で、蛍光観察用プローブ２０の可撓管を回転させることにより、可動フィルタＦの位置を調整することができる。

上記のように、可動フィルタＦが操作されることにより、電子スコープ１０の対物レンズ１２およびＣＣＤ１１には、生体の自家蛍光のみが入射される。そして、ＣＣＤ１１において、自家蛍光に基づく画像が取得され、通常観察時と同様にプロセッサ１００を介してモニタ１５０へ送信される。そして、モニタ１５０には体腔内の蛍光画像が表示される。（Ｓ７）。

次に、蛍光観察を終了する場合は（Ｓ８：Ｙｅｓ）、まずレーザー光源２２への電源供給が停止される（Ｓ９）。次に、操作部２５０にてワイヤー２４の引っ張りを解除する（Ｓ１０）。これにより、弾性部材２８の弾性により可動フィルタＦは元の位置、すなわち蛍光観察用プローブ２０の先端を覆う位置に戻る。そして、通常観察を続ける場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、手動にて通常観察用の光源１０１に電圧を供給することにより（Ｓ１２）、光源１０１からの白色光による通常画像の撮影が行われる。一方、通常観察を終了する場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、電子スコープ１０および蛍光観察用プローブ２０が体腔内から抜き取られ、観察が終了する。

上記のように本発明の蛍光観察用プローブ２０を用いることにより、電子スコープ１０、プロセッサ１００およびモニタ１５０にはいかなる設計変更も行うことなく蛍光観察を行なうことが可能となる。また、蛍光観察用プローブ２０は、電源部２００と操作部２５０を備えた単純な構成からなる小型の装置である。そのため、蛍光観察用の電子スコープを備えていない場所であっても、既存の電子スコープさえ備えていれば、蛍光観察用プローブ２０を持ち込むだけで蛍光観察による診察を行うことが可能となる。

また、本発明においては、励起光をカットするためのフィルタを、蛍光観察用プローブに備えたため、通常観察時には、電子スコープに備えられたＣＣＤとＣＣＤへ入射する光との間に励起光フィルタが存在しない。そのため、従来の励起光フィルタを備えた電子スコープによって撮像される通常画像に比べ、より鮮明な画像を取得することが可能となる。また、蛍光観察用プローブの励起光フィルタは、操作部によってワイヤーを操作することで簡単に動かすことができるため、術者によって簡単に通常観察および蛍光観察を切り替えることができる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明は、以下に示すような変形を行っても上記実施形態と同様の効果を奏することができる。例えば、上記実施形態においては、蛍光観察を行ないたい場合、通常観察用光源の電源を手動で切る構成としていたが、これに限定されるものではない。例えば、鉗子口１５ａにリミットスイッチなどを設け、蛍光観察用プローブ２０が鉗子口１５ａから挿入されたことをリミットスイッチによって検知し、自動的に光源部１０１への電源供給を停止する構成としても良い。また、蛍光観察が終了して、通常観察に戻る場合も、鉗子口１５ａから蛍光観察用プローブ２０が引き抜かれたことを検知して、自動的に光源部１０１への電源供給を再開するよう構成しても良い。

さらに、可動フィルタＦを弾性部材２８の屈曲部に切り欠きを設けるような形状としても良い。このような形状の可動フィルタＦを備えた蛍光観察用スコープ２０の先端部を図５に示す。このように構成することで、ワイヤー２４が操作部２５０側に引っ張られた際に、蛍光観察用プローブ２０の先端を覆っていたカバー面が、蛍光観察用プローブ２０から離れる方向へ動きやすくなり、操作性を向上させることができる。

本発明の電子内視鏡システムの概略構成図である 本発明の蛍光観察用プローブの先端近傍を示す構成図である。 本発明の電子内視鏡システムにおける体腔内観察の流れを示すフローチャートである。 電子スコープおよび蛍光観察用プローブの先端部を示す模式図である。 変形例における蛍光観察用プローブの先端部を示す模式図である。

符号の説明

１ 電子内視鏡システム
１０ 電子スコープ
１１ ＣＣＤ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ 配光レンズ
１６ 操作部
１７ 信号処理部
２０ 蛍光観察用プローブ
２２ レーザー光源
２４ ワイヤー
２６ 励起光フィルタ
２８ 弾性部材
２９ 筒体
１００ プロセッサ
１５０ モニタ
２００ 電源部
２５０ 操作部
Ｆ 可動フィルタ

Claims (4)

1. 励起光を生成する光源と、
   励起光をカットする励起光フィルタを備えた可動フィルタ部と、
   前記可動フィルタ部を操作する操作部と、を備えることを特徴とする蛍光観察用プローブ。
2. 前記蛍光観察用プローブは、電子スコープの鉗子口から挿入され、該電子スコープの先端から突出されるものであり、
   前記可動フィルタ部は、前記励起光フィルタが前記電子スコープの先端に備えられた撮像部を覆うように、前記操作部によって操作されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察用プローブ。
3. 前記光源に電圧を供給する電源部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光観察用プローブ。
4. 前記操作部は、前記可動フィルタ部に接続されたワイヤーによって前記可動部を操作するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蛍光観察用プローブ。

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