JP2011072732A - Medical observation system - Google Patents

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Toshiaki Yamabe
俊明 山邉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an medical observation system which is favorable to sample an object in a body cavity with a simple operation, while suppressing a load on a patient. <P>SOLUTION: The medical observation system includes: an optical fiber for transmitting scanning light and emitting the light from an emission end; optical scanning means for vibrating a part in the neighborhood of the emission end, so as to allow the scanning light emitted from the emission end to scan a subject within a prescribed scanning range during a first period; image signal detecting means for receiving the reflection light of the scanning light from the subject and detecting an image signal; optical tweezer means for trapping the object in the subject to a part in the neighborhood of the focal position of the optical scanning means by focusing prescribed continuous light on the subject via the optical fiber and the optical scanning means during a second period for attenuating the vibration in the neighborhood of the emission end, so as to move the object to a prescribed position; and attachment means where the object is attached by pressurization against the prescribed position. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、極細径の光ファイバの先端を共振させて被写体を光走査する走査型医療用プローブを用いて、被写体観察と対象物採取の両方を行う医療用観察システムに関する。   The present invention relates to a medical observation system that performs both object observation and object collection using a scanning medical probe that optically scans a subject by resonating the tip of an ultrafine optical fiber.

組織中の末梢細胞を採取する方法として、例えば特許文献1に記載されているように、腹部を小さく切開して針状の処置具を腹壁内部に挿入し、処置具を末梢細胞に命中させて引き抜くという経皮的な方法が知られている。この場合の処置具の操作は、X線画像診断装置や超音波画像診断装置を用いて腹壁内部を透視観察しながら行うこととなる。別の形態の細胞採取方法としては、腹部を切開して腹腔鏡を腹壁内部に挿入後、腹腔鏡を通じて針状の処置具を腹壁内部に挿入し、処置具を末梢細胞に命中させて引き抜くという方法が知られている。この形態の細胞採取方法では、腹腔鏡を用いて腹壁内部を直接観察しながら処置具を操作することとなる。   As a method for collecting peripheral cells in tissue, for example, as described in Patent Document 1, a small incision is made in the abdomen, a needle-like treatment tool is inserted into the abdominal wall, and the treatment tool is made to hit the peripheral cells. A percutaneous method of pulling out is known. In this case, the operation of the treatment tool is performed while fluoroscopically observing the inside of the abdominal wall using an X-ray image diagnostic apparatus or an ultrasonic image diagnostic apparatus. Another form of cell collection method is to cut the abdomen and insert the laparoscope into the abdominal wall, then insert the needle-like treatment tool into the abdominal wall through the laparoscope, hit the treatment tool to the peripheral cell and pull it out The method is known. In this form of cell collection method, the treatment tool is operated while directly observing the inside of the abdominal wall using a laparoscope.

特開2000−316867号公報JP 2000-316867 A

前者の細胞採取方法は、透視観察しながら(腹壁内部を直接観察できない状態で)処置具を操作する必要上、熟練した技術や経験が術者に求められる不都合が指摘される。後者の細胞採取方法は、処置具を挿入して通すチャンネルが腹腔鏡に不可欠であるから、腹腔鏡の径を細く設計することが難しく、患者に対する低侵襲性の実現に不利であるという問題がある。更に、何れの細胞採取方法においても腹部を切開する必要があり、患者に対する負担が大きいという問題がある。   The former method of collecting cells points out the disadvantage that the surgeon is required to have a skilled technique and experience because it is necessary to operate the treatment tool while performing fluoroscopic observation (in a state where the inside of the abdominal wall cannot be directly observed). In the latter cell collection method, since the channel through which the treatment tool is inserted is indispensable for the laparoscope, it is difficult to design the diameter of the laparoscope to be small, which is disadvantageous for realizing a minimally invasive to the patient. is there. Furthermore, in any cell collection method, it is necessary to cut the abdomen, and there is a problem that the burden on the patient is great.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、患者に対する負担を抑えつつ体腔内の対象物を簡易な操作で採取するのに好適な医療用観察システムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a medical observation system suitable for collecting an object in a body cavity by a simple operation while suppressing a burden on a patient. It is to be.

上記の課題を解決する本発明の一形態に係る医療用観察システムは、所定の走査用光を射出する光源と、光源から射出された走査用光を伝送して射出端から射出する光ファイバと、第一の期間中、光ファイバの射出端から射出された走査用光が所定の走査範囲で被写体を走査するよう光ファイバの射出端近傍を振動させる光走査手段と、走査用光の被写体からの反射光を受光して画像信号を検出する画像信号検出手段と、光ファイバの射出端近傍の振動を減衰させる第二の期間中、該光ファイバ及び光走査手段を介して、所定の連続光を被写体に集光させることによって該被写体中の対象物を該光走査手段の焦点位置近傍にトラップして、所定の位置に移動させる光ピンセット手段と、所定の位置に押し付けられることによって、光ピンセット手段により移動した対象物が付着する付着手段とを有することを特徴としたシステムである。   A medical observation system according to an embodiment of the present invention that solves the above problems includes a light source that emits predetermined scanning light, and an optical fiber that transmits the scanning light emitted from the light source and emits the light from the emission end. The optical scanning means for vibrating the vicinity of the exit end of the optical fiber so that the scanning light emitted from the exit end of the optical fiber scans the subject within a predetermined scanning range during the first period, and from the subject of the scanning light Image signal detecting means for detecting an image signal by receiving reflected light of the optical fiber, and a predetermined continuous light through the optical fiber and the optical scanning means during the second period for attenuating vibration in the vicinity of the exit end of the optical fiber. The optical tweezers are trapped in the vicinity of the focal position of the optical scanning means by condensing the object on the subject and moved to a predetermined position, and the optical tweezers are pressed against the predetermined position. A system characterized in that it has a deposition means an object that has moved are attached by means.

本発明に係る医療用観察システムを使用する場合、対象物が所定の場所に集められるため、処置具を精密に動かして対象物に正確に命中させるという熟練操作が不要である。術者は、対象物が特定の場所に集められた後、付着手段を被写体に押し付けるという簡単な操作で対象物を採取することができる。また、腹部切開等の必要がないため、患者に対する負担が大幅に軽減される。本発明に係る医療用観察システムにおいては、腹部切開等に代わり、撮像及び対象物採取のための光学構成(光ファイバ及び光走査手段)を口等から挿入することになる。しかし、この光学構成は、固体撮像素子や処置具用チャンネルといった寸法の大きい構成要素が無く細径である。従って、光学構成を挿入した際の患者に対する負担は、極めて少ない。   When the medical observation system according to the present invention is used, since the objects are collected at a predetermined place, a skillful operation of accurately moving the treatment tool to hit the object accurately is unnecessary. The surgeon can collect the object by a simple operation of pressing the attaching means against the subject after the object is collected at a specific place. Moreover, since there is no need for an abdominal incision, the burden on the patient is greatly reduced. In the medical observation system according to the present invention, instead of abdominal incision or the like, an optical configuration (optical fiber and optical scanning means) for imaging and object collection is inserted from the mouth or the like. However, this optical configuration has a small diameter without a large-sized component such as a solid-state imaging device or a treatment instrument channel. Therefore, the burden on the patient when inserting the optical configuration is very small.

ここで、所定の位置は、例えば光ファイバの振動が収束して停止する位置である。または、走査範囲の中心であってもよい。   Here, the predetermined position is, for example, a position where the vibration of the optical fiber converges and stops. Alternatively, it may be the center of the scanning range.

付着手段は、例えば、外的な負荷が無い状態で光走査手段の光路外に位置するように形成されており、被写体に押し付けられたときには変形して所定の位置を覆うように密着する構成を有している。   For example, the adhering means is formed so as to be positioned outside the optical path of the optical scanning means in the absence of an external load, and is configured to be in close contact so as to be deformed and cover a predetermined position when pressed against the subject. Have.

本発明に係る医療用観察システムは、光走査手段を収容する枠体を更に有する構成としてもよい。この場合、付着手段は、蛇腹状チューブとゲル状の粘着剤で構成される。蛇腹状チューブは、例えば、その基端が枠体の先端付近の外壁全周を覆い被さるように接着固定されており、押し付け方向に伸縮可能に形成されている。ゲル状の粘着剤は、蛇腹状チューブの内壁の少なくとも一部の領域に塗布されたものである。   The medical observation system according to the present invention may further include a frame that accommodates the optical scanning unit. In this case, the attaching means is composed of a bellows-like tube and a gel-like adhesive. The bellows-like tube is, for example, bonded and fixed so that its base end covers the entire outer wall near the tip of the frame, and is formed to be extendable in the pressing direction. The gel-like adhesive is applied to at least a part of the inner wall of the bellows-like tube.

本発明に係る医療用観察システムは、第一の期間中は走査用光を射出させて、第二の期間中は連続光を射出させるように光源を制御する光源制御手段を更に有する構成としてもよい。   The medical observation system according to the present invention may further include light source control means for controlling the light source so that the scanning light is emitted during the first period and the continuous light is emitted during the second period. Good.

本発明に係る医療用観察システムは、画像信号検出手段による画像信号の検出タイミングに応じて、各該画像信号により表現される画像情報の画素配置を決定する画素配置決定手段と、決定された画素配置に従って各画像情報を空間的に配列して画像を作成する画像作成手段とを更に有する構成としてもよい。   The medical observation system according to the present invention includes a pixel arrangement determining unit that determines a pixel arrangement of image information represented by each image signal according to the detection timing of the image signal by the image signal detecting unit, and the determined pixel An image creation means for creating an image by spatially arranging each image information according to the arrangement may be used.

所定の連続光は、例えば走査用光よりも出力が高い光としてもよい。   The predetermined continuous light may be light having a higher output than, for example, scanning light.

本発明によれば、患者に対する負担を抑えつつ体腔内の対象物を簡易な操作で採取するのに好適な医療用観察システムが提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the medical observation system suitable for extract | collecting the target object in a body cavity by simple operation, suppressing the burden with respect to a patient is provided.

本発明の実施形態の医療用観察システムの構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of a medical observation system of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のプロセッサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the processor of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の走査型医療用プローブの挿入可撓部先端の模式的な内部構造を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the typical internal structure of the insertion flexible part front-end | tip of the scanning medical probe of embodiment of this invention. 被写体上に形成されるスポットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spot formed on a to-be-photographed object. タイミングTにおいて検出された画像情報と画素アドレスとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the image information detected in the timing T, and a pixel address. 本発明の実施形態の医療用観察システムを用いた末梢細胞の採取方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the collection method of the peripheral cell using the medical observation system of embodiment of this invention. 別の実施形態のプロセッサの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the processor of another embodiment. 別の実施形態の医療用観察システムを用いた末梢細胞の採取方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the collection | recovery method of the peripheral cell using the medical observation system of another embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の医療用観察システムについて説明する。   Hereinafter, a medical observation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の医療用観察システム1の構成を概略的に示す図である。図1に示されるように、医療用観察システム1は、走査型医療用プローブ100を有している。走査型医療用プローブ100は、可撓性を有するアウターシース132によって外装された挿入可撓部130を有している。術者は、挿入可撓部130を先端(以下、「挿入可撓部先端130a」と記す。)側から患者の体腔内に直接挿入して、挿入可撓部先端130aを被写体近傍に導く。または、挿入可撓部先端130aを被写体近傍にスムーズに導くため、挿入可撓部130にガイドワイヤ等を添えて体腔内に挿入する。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a medical observation system 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the medical observation system 1 has a scanning medical probe 100. The scanning medical probe 100 has an insertion flexible portion 130 that is sheathed by a flexible outer sheath 132. The surgeon directly inserts the insertion flexible portion 130 into the patient's body cavity from the distal end (hereinafter referred to as “insertion flexible portion distal end 130a”), and guides the insertion flexible portion distal end 130a to the vicinity of the subject. Alternatively, in order to smoothly guide the insertion flexible portion distal end 130a to the vicinity of the subject, the insertion flexible portion 130 is inserted into the body cavity with a guide wire or the like.

挿入可撓部130の基端には、走査型医療用プローブ100を操作するための手元操作部150が設けられている。挿入可撓部先端130aの根元付近は、手元操作部150による遠隔操作によって屈曲自在に構成されている。挿入可撓部先端130aの根元付近が屈曲して挿入可撓部先端130aの方向が変わることにより、走査型医療用プローブ100による撮影範囲が移動する。手元操作部150から延びたユニバーサルケーブル160の基端には、コネクタ部110が設けられている。   A proximal operation portion 150 for operating the scanning medical probe 100 is provided at the proximal end of the insertion flexible portion 130. The vicinity of the root of the insertion flexible portion distal end 130 a is configured to be bent by remote operation by the hand operation portion 150. When the vicinity of the base of the insertion flexible portion distal end 130a is bent and the direction of the insertion flexible portion distal end 130a is changed, the imaging range by the scanning medical probe 100 is moved. A connector part 110 is provided at the base end of the universal cable 160 extending from the hand operation part 150.

なお、走査型医療用プローブ100に組み込まれている屈曲機構は、一般的な電子スコープの屈曲機構と同じ機構であり、手元操作部150の操作に連動した操作ワイヤの牽引によって挿入可撓部先端130aの根元付近を屈曲させるように構成されたものである。走査型医療用プローブ100の屈曲機構は、図面を簡略化する便宜上、各図においてその図示を省略する。   The bending mechanism incorporated in the scanning medical probe 100 is the same as the bending mechanism of a general electronic scope, and the distal end of the insertion flexible portion is pulled by pulling the operation wire in conjunction with the operation of the hand operation portion 150. It is configured to bend the vicinity of the root of 130a. The bending mechanism of the scanning medical probe 100 is not shown in each drawing for the sake of simplicity.

医療用観察システム1は、プロセッサ200を有している。プロセッサ200は、走査型医療用プローブ100を駆動制御すると共に走査型医療用プローブ100によって取得される観察光に基づき画像信号を生成する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内に走査型医療用プローブ100を通じて走査光を照射する光源装置とを内蔵した一体型のプロセッサである。なお、別の実施形態では、信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。プロセッサ200は、コネクタ部210を有している。コネクタ部110がコネクタ部210に差し込まれることにより、走査型医療用プローブ100とプロセッサ200とが光学的にかつ電気的に接続される。   The medical observation system 1 has a processor 200. The processor 200 drives and controls the scanning medical probe 100 and generates an image signal based on the observation light acquired by the scanning medical probe 100, and the scanning medical probe in a body cavity where natural light does not reach. The integrated processor includes a light source device that emits scanning light through the probe 100. In another embodiment, the signal processing device and the light source device may be configured separately. The processor 200 has a connector part 210. When the connector part 110 is inserted into the connector part 210, the scanning medical probe 100 and the processor 200 are optically and electrically connected.

図2は、プロセッサ200の構成を示すブロック図である。図2においては、走査型医療用プローブ100とプロセッサ200との接続関係等を明確にするため、コネクタ部110の構成も模式的に示している。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the processor 200. In FIG. 2, in order to clarify the connection relationship between the scanning medical probe 100 and the processor 200, the configuration of the connector unit 110 is also schematically shown.

プロセッサ200は、被写体を走査するための光源としてR、G、Bの各波長に対応したレーザ光を発振するレーザ光源230R、230G、230Bを有している。なお、光源は、レーザ光源に限らず例えばLED(Light Emitting Diode)等の他の形態の光源としてもよい。   The processor 200 includes laser light sources 230R, 230G, and 230B that oscillate laser beams corresponding to the R, G, and B wavelengths as light sources for scanning the subject. The light source is not limited to the laser light source, and may be another type of light source such as an LED (Light Emitting Diode).

プロセッサ200は、該プロセッサ200の各回路の信号処理タイミング等を統括的に制御するタイミングコントローラ240を有している。タイミングコントローラ240は、光源ドライバ232R、232G、232Bの各ドライバ回路に所定の変調制御信号を出力する。光源ドライバ232R、232G、232Bはそれぞれ、入力した変調制御信号に従ってレーザ光源230R、230G、230Bを直接変調する。具体的には、各ドライバ回路は、変調制御信号に従って同一振幅かつ同位相の電流を、対応するレーザ光源に流す。レーザ光源230R、230G、230Bは、R、G、Bの各波長に対応する同一強度のパルス光(以下、「Rパルス光」、「Gパルス光」、「Bパルス光」と記す。)を同期したタイミングで発振する。   The processor 200 has a timing controller 240 that comprehensively controls the signal processing timing of each circuit of the processor 200. The timing controller 240 outputs a predetermined modulation control signal to each driver circuit of the light source drivers 232R, 232G, and 232B. The light source drivers 232R, 232G, and 232B directly modulate the laser light sources 230R, 230G, and 230B, respectively, according to the input modulation control signal. Specifically, each driver circuit causes currents having the same amplitude and phase to flow through the corresponding laser light sources in accordance with the modulation control signal. Laser light sources 230R, 230G, and 230B are pulsed light having the same intensity corresponding to R, G, and B wavelengths (hereinafter referred to as “R pulsed light”, “G pulsed light”, and “B pulsed light”). Oscillates at synchronized timing.

各レーザ光源から発振されたRパルス光、Gパルス光、Bパルス光は、光結合器234に入射する。光結合器234は、入射した各パルス光を位相を揃えた状態で結合して射出する。以下、説明の便宜上、光結合器234によって結合されたパルス光を「結合パルス光」と記す。   The R pulse light, G pulse light, and B pulse light oscillated from each laser light source enter the optical coupler 234. The optical coupler 234 combines and emits each incident pulsed light in a state where the phases are aligned. Hereinafter, for convenience of description, the pulsed light combined by the optical coupler 234 is referred to as “coupled pulsed light”.

光結合器234から射出された結合パルス光は、走査型医療用プローブ100が有するシングルモードファイバ112の入射端112aに入射する。シングルモードファイバ112は、コネクタ部110から挿入可撓部先端130aに亘って、挿入可撓部130の内部に収容されている。入射端112aに入射した結合パルス光は、シングルモードファイバ112内部を全反射を繰り返すことによって伝播する。   The combined pulse light emitted from the optical coupler 234 enters the incident end 112a of the single mode fiber 112 included in the scanning medical probe 100. The single mode fiber 112 is accommodated in the insertion flexible portion 130 from the connector portion 110 to the insertion flexible portion distal end 130a. The coupled pulsed light incident on the incident end 112a propagates by repeating total reflection inside the single mode fiber 112.

図3は、挿入可撓部先端130aの模式的な内部構造を示す側断面図である。以降においては、走査型医療用プローブ100の構成を説明するにあたり、便宜上、走査型医療用プローブ100の長手方向をZ方向、Z方向に直交しかつ互いに直交する二方向をX方向、Y方向と定義する。この定義によれば、例えば図3は、走査型医療用プローブ100の中心軸AXを含むY−Z平面での挿入可撓部先端130aの断面図となっている。   FIG. 3 is a side sectional view showing a schematic internal structure of the insertion flexible portion distal end 130a. Hereinafter, in describing the configuration of the scanning medical probe 100, for convenience, the longitudinal direction of the scanning medical probe 100 is defined as the Z direction, and the two directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction. Define. According to this definition, for example, FIG. 3 is a cross-sectional view of the insertion flexible portion distal end 130 a in the YZ plane including the central axis AX of the scanning medical probe 100.

図3に示されるように、走査型医療用プローブ100には、固体撮像素子等の寸法の大きい部品が搭載されていない。走査型医療用プローブ100の挿入部分である挿入可撓部130の外径は、実質的にアウターシース132によって規定されており、固体撮像素子等を搭載する一般的な電子スコープの外径に比べて格段に細い。すなわち、走査型医療用プローブ100は、一般的な電子スコープに比べて、より一層の低浸襲性が達成されている。   As shown in FIG. 3, the scanning medical probe 100 is not mounted with large-sized components such as a solid-state imaging device. The outer diameter of the insertion flexible portion 130, which is the insertion portion of the scanning medical probe 100, is substantially defined by the outer sheath 132, and compared with the outer diameter of a general electronic scope on which a solid-state imaging device or the like is mounted. It is extremely thin. That is, the scanning medical probe 100 achieves even lower invasiveness than a general electronic scope.

アウターシース132の内側には、アウターシース132より外径の細いインナーシース134が同軸に配置されている。アウターシース132の内壁とインナーシース134の外壁とが規定する円環状のスペースには、複数本の検出用ファイバ136が全周に亘って均一に配置されている。複数本の検出用ファイバ136は、終端側がコネクタ部110内部で束ねられており、単一の光ファイババンドル136Bを構成している。   An inner sheath 134 having an outer diameter smaller than that of the outer sheath 132 is coaxially disposed inside the outer sheath 132. In an annular space defined by the inner wall of the outer sheath 132 and the outer wall of the inner sheath 134, a plurality of detection fibers 136 are uniformly arranged over the entire circumference. The plurality of detection fibers 136 are bundled at the end side inside the connector unit 110, and constitute a single optical fiber bundle 136B.

インナーシース134の内部には、支持体138が設けられている。シングルモードファイバ112の先端部112cは、支持体138の貫通穴に挿入され通されて片持ち梁の状態で支持されている。先端部112cの根元には、支持体138によって支持された二軸(X軸及びY軸)の圧電アクチュエータ140が接着されている。圧電アクチュエータ140は、一対のX軸用電極及び一対のY軸用電極を圧電体上に形成したものである。各X軸用電極及び各Y軸用電極は、終端がコネクタ部110内部に収容された電線(不図示)と接続されている。コネクタ部110とコネクタ部210とを接続させたとき、圧電アクチュエータ140は、電線を介してプロセッサ200のX軸ドライバ236X及びY軸ドライバ236Yに接続される。   A support body 138 is provided inside the inner sheath 134. The tip 112c of the single mode fiber 112 is inserted through the through hole of the support 138 and supported in a cantilever state. A biaxial (X-axis and Y-axis) piezoelectric actuator 140 supported by a support 138 is bonded to the base of the distal end portion 112c. The piezoelectric actuator 140 has a pair of X-axis electrodes and a pair of Y-axis electrodes formed on a piezoelectric body. The ends of each X-axis electrode and each Y-axis electrode are connected to electric wires (not shown) accommodated in the connector portion 110. When the connector part 110 and the connector part 210 are connected, the piezoelectric actuator 140 is connected to the X-axis driver 236X and the Y-axis driver 236Y of the processor 200 via electric wires.

タイミングコントローラ240は、X軸ドライバ236X、Y軸ドライバ236Yの各ドライバ回路に所定の駆動制御信号を出力する。X軸ドライバ236Xは、駆動制御信号に従い、交流電圧Xを圧電アクチュエータ140のX軸用電極間に印加して、圧電体をX方向に共振させる。Y軸ドライバ236Yは、駆動制御信号に従い、交流電圧Xと同一周波数であって位相が直交する交流電圧Yを圧電アクチュエータ140のY軸用電極間に印加して、圧電体をY方向に共振させる。なお、交流電圧X、Yはそれぞれ、振幅が一定の割合で徐々に増加して、時間(X)、(Y)かけて実効値(X)、(Y)に達する電圧として定義される。   The timing controller 240 outputs predetermined drive control signals to the driver circuits of the X-axis driver 236X and the Y-axis driver 236Y. The X-axis driver 236X applies an AC voltage X between the X-axis electrodes of the piezoelectric actuator 140 in accordance with the drive control signal to resonate the piezoelectric body in the X direction. In accordance with the drive control signal, the Y-axis driver 236Y applies an AC voltage Y having the same frequency as the AC voltage X and orthogonal in phase to the Y-axis electrode of the piezoelectric actuator 140 to resonate the piezoelectric body in the Y direction. . The AC voltages X and Y are respectively defined as voltages that gradually increase at a constant rate and reach effective values (X) and (Y) over time (X) and (Y).

シングルモードファイバ112の射出端112bは、圧電アクチュエータ140によるX方向、Y方向への運動エネルギーが合成されることにより、X−Y平面に近似する面(以下、「XY近似面」と記す。)上において中心軸AXを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。射出端112bの回転軌跡は、印加される電圧に比例して大きくなり、実効値(X)、(Y)の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。   The exit end 112b of the single mode fiber 112 is a surface that approximates the XY plane by combining the kinetic energy in the X and Y directions by the piezoelectric actuator 140 (hereinafter referred to as “XY approximate surface”). It rotates so that a spiral pattern may be drawn around the central axis AX. The rotation trajectory of the injection end 112b becomes larger in proportion to the applied voltage, and draws a trajectory of a circle having the largest diameter when the AC voltage having the effective values (X) and (Y) is applied.

結合パルス光は、圧電アクチュエータ140への交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間(つまり、時間(X)又は(Y)に相当する期間)、シングルモードファイバ112の射出端112bから射出され続ける。以下、説明の便宜上、この期間を「サンプリング期間」と記す。   The coupled pulsed light is emitted from the emission end 112b of the single mode fiber 112 during the period from the start of application of AC voltage to the piezoelectric actuator 140 until the application is stopped (that is, the period corresponding to time (X) or (Y)). to continue. Hereinafter, for convenience of explanation, this period is referred to as a “sampling period”.

サンプリング期間の経過後、圧電アクチュエータ140への交流電圧の印加が停止して、シングルモードファイバ112の先端部112cの振動が減衰する。XY近似面上における射出端112bの円運動は、シングルモードファイバ112の先端部112cの振動の減衰に伴って収束し、所定時間後に中心軸AX上で停止する。以下、説明の便宜上、サンプリング期間が終了してから射出端112bが中心軸AX上に停止するまでの期間(より正確には、中心軸AX上での停止を保証するため、停止までに要する計算上の時間より僅かに長い期間)を「制動期間」と記す。一フレームに対応する期間は、サンプリング期間と制動期間で構成される。なお、制動期間を短縮するため、制動期間の初期段階に圧電アクチュエータ140に逆相電圧を印加して、制動トルクを積極的に加えてもよい。   After the elapse of the sampling period, the application of the AC voltage to the piezoelectric actuator 140 is stopped, and the vibration of the tip 112c of the single mode fiber 112 is attenuated. The circular motion of the exit end 112b on the XY approximate plane converges with the vibration attenuation of the tip 112c of the single mode fiber 112, and stops on the central axis AX after a predetermined time. Hereinafter, for convenience of explanation, the period from the end of the sampling period to the stop of the injection end 112b on the central axis AX (more precisely, the calculation required to stop to guarantee the stop on the central axis AX) A period slightly longer than the above time) is referred to as a “braking period”. A period corresponding to one frame includes a sampling period and a braking period. In order to shorten the braking period, a reverse phase voltage may be applied to the piezoelectric actuator 140 in the initial stage of the braking period to actively apply the braking torque.

シングルモードファイバ112の射出端112bの前方には、集光光学系142が配置されている。射出端112bから射出された結合パルス光は、集光光学系142によって集光されて、被写体上にスポットSiを形成する。スポット径は、例えば数ミクロンオーダであり極めて小さい。   A condensing optical system 142 is disposed in front of the exit end 112 b of the single mode fiber 112. The combined pulse light emitted from the emission end 112b is condensed by the condensing optical system 142 to form a spot Si on the subject. The spot diameter is extremely small, for example, on the order of several microns.

図4に、被写体上に形成されるスポットSi(i=1〜n)を説明するための図を示す。走査型医療用プローブ100は、一枚の画像を得るべく、一サンプリング期間中、被写体上に渦巻パターンSPを描くようにn個のスポットSiをスポットS、S、S、・・・、Sn−2、Sn−1、Sの順に形成する。各スポットSiの間隔は、シングルモードファイバ112の射出端112bの運動速度や各レーザ光源の変調周波数等に依存して決まる。なお、渦巻パターンSPは、被写体上にパルス光で無く連続光を走査した場合を想定して描かれた仮想的な走査軌跡である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the spots Si (i = 1 to n) formed on the subject. In order to obtain one image, the scanning medical probe 100 divides n spots Si into spots S 1 , S 2 , S 3 ,... So as to draw a spiral pattern SP on the subject during one sampling period. , formed in this order S n-2, S n- 1, S n. The interval between the spots Si is determined depending on the motion speed of the exit end 112b of the single mode fiber 112, the modulation frequency of each laser light source, and the like. The spiral pattern SP is a virtual scanning locus drawn on the assumption that continuous light is scanned on the subject instead of pulsed light.

サンプリング期間中のXY近似面におけるシングルモードファイバ112の射出端112bの位置(軌跡)は、実験等を重ねた結果予め求められている。また、射出端112bの位置と、各位置で結合パルス光が射出された場合に被写体上でスポットSiが形成されるであろう撮影範囲(走査範囲)内における位置との関係も予め計算されている。更に、撮影範囲内におけるスポット形成位置と、各スポット形成位置からの反射パルス光を検出して画像化する際の画素位置との関係も予め計算されている。タイミングコントローラ240は、これらの既知情報に基づいて、X軸ドライバ236X、Y軸ドライバ236Yに対する制御(つまり、圧電アクチュエータ140に印加される交流電圧の制御)、及び光源ドライバ232R、232G、232Bに対する制御(つまり、サンプリング期間中における各レーザ光源の変調制御)のそれぞれをフレームレートに応じた周期で繰り返す。   The position (trajectory) of the exit end 112b of the single mode fiber 112 on the XY approximate plane during the sampling period is obtained in advance as a result of repeated experiments. Further, the relationship between the position of the emission end 112b and the position in the imaging range (scanning range) where the spot Si will be formed on the subject when the combined pulse light is emitted at each position is also calculated in advance. Yes. Furthermore, the relationship between the spot formation position within the imaging range and the pixel position when imaging by detecting the reflected pulse light from each spot formation position is also calculated in advance. Based on the known information, the timing controller 240 controls the X-axis driver 236X and the Y-axis driver 236Y (that is, controls the AC voltage applied to the piezoelectric actuator 140) and controls the light source drivers 232R, 232G, and 232B. Each of (that is, modulation control of each laser light source during the sampling period) is repeated at a cycle according to the frame rate.

被写体上にスポットSiを形成した光の反射パルス光は、検出用ファイバ136の入射端136aに入射する。入射端136aに入射した反射パルス光は、検出用ファイバ136内部を全反射を繰り返すことによって伝播する。検出用ファイバ136(光ファイババンドル136B)の射出端136bは、コネクタ部110とコネクタ部210との連結部分を介してプロセッサ200の光分離器238に結合している。   The reflected pulse light of the light that forms the spot Si on the subject enters the incident end 136a of the detection fiber 136. The reflected pulsed light incident on the incident end 136a propagates by repeating total reflection inside the detection fiber 136. An exit end 136b of the detection fiber 136 (optical fiber bundle 136B) is coupled to the optical separator 238 of the processor 200 via a connecting portion between the connector part 110 and the connector part 210.

なお、光ファイババンドル136Bは、数十本程度(例えば80本)の検出用ファイバ136を束ねたものに過ぎない。そのため、光ファイババンドル136Bは、一般的な電子スコープやファイバスコープの光ファイババンドル(例えば数百〜千本の光ファイバを束ねた光ファイババンドル)と比べて遙かに径が細い。また、本実施形態において、検出用ファイバ136は最低限一本あればよい。検出用ファイバ136が一本の場合には、走査型医療用プローブ100をより一層小径化させることができる。   The optical fiber bundle 136B is merely a bundle of about several tens (for example, 80) of detection fibers 136. Therefore, the optical fiber bundle 136B has a much smaller diameter than an optical fiber bundle of a general electronic scope or fiberscope (for example, an optical fiber bundle in which several hundred to thousands of optical fibers are bundled). In this embodiment, at least one detection fiber 136 is required. When the number of detection fibers 136 is one, the diameter of the scanning medical probe 100 can be further reduced.

光分離器238は、光ファイババンドル136Bからの反射パルス光をR、G、Bの各波長の反射パルス光に分離して、光検出器250R、250G、250Bに出力する。   The optical separator 238 separates the reflected pulsed light from the optical fiber bundle 136B into reflected pulsed light of R, G, and B wavelengths, and outputs them to the photodetectors 250R, 250G, and 250B.

前述したように、結合パルス光は、単一のシングルモードファイバ112によって導光されて、被写体を照射する。そのため、被写体上で反射する反射パルス光の光量は、非常に少ない。このような微弱な光を確実にかつ低ノイズで検出するため、光検出器250R、250G、250Bの各光検出器には、光電子増倍管等の高感度光検出器が採用されている。   As described above, the combined pulse light is guided by the single single mode fiber 112 and irradiates the subject. Therefore, the amount of reflected pulse light reflected on the subject is very small. In order to detect such weak light reliably and with low noise, a high-sensitivity photodetector such as a photomultiplier tube is employed for each photodetector of the photodetectors 250R, 250G, and 250B.

光検出器250R、250G、250Bは、受光された各波長の反射パルス光を光電変換してアナログ電気信号を発生させて、後段の回路に出力する。各波長の反射パルス光に対応するアナログ電気信号は、サンプリング及びホールドされて、A/Dコンバータ252R、252G、252Bによりデジタル信号列に変換される。変換されたデジタル信号列は、DSP(Digital Signal Processor)254に入力する。   The photodetectors 250R, 250G, and 250B photoelectrically convert the received reflected pulse light of each wavelength to generate an analog electric signal and output it to a subsequent circuit. The analog electric signal corresponding to the reflected pulse light of each wavelength is sampled and held, and converted into a digital signal sequence by the A / D converters 252R, 252G, and 252B. The converted digital signal sequence is input to a DSP (Digital Signal Processor) 254.

DSP254は、上記の既知情報に基づいて作成された、結合パルス光のスポットSiが形成される撮影範囲中の位置(別の側面によれば、画像を構成する画素のアドレス)と、各スポットSiからの反射パルス光が検出されるタイミングTとを関連付けた変換テーブルを保持している。DSP254は、変換テーブルを参照しつつ、各A/Dコンバータからのデジタル信号列を監視して、各タイミングTにおける各波長に対応する信号を各画素アドレスの画像信号(すなわち、A/Dコンバータ252Rからの信号をR色の輝度値、A/Dコンバータ252Gからの信号をG色の輝度値、A/Dコンバータ252Bからの信号をB色の輝度値)として検出する。DSP254は、検出された各画素アドレスの画像信号をフレームメモリFMにバッファリングする。   The DSP 254 is configured based on the above-described known information, the position in the imaging range where the spot Si of the combined pulse light is formed (according to another aspect, the address of the pixel constituting the image), and each spot Si The conversion table which linked | related the timing T when the reflected pulsed light from A is detected is hold | maintained. The DSP 254 monitors the digital signal sequence from each A / D converter while referring to the conversion table, and converts the signal corresponding to each wavelength at each timing T to the image signal (that is, the A / D converter 252R) at each pixel address. From the A / D converter 252G is detected as a G-color luminance value, and a signal from the A / D converter 252B is detected as a B-color luminance value). The DSP 254 buffers the detected image signal of each pixel address in the frame memory FM.

図5を用いて、各タイミングTにおいて検出された画像信号と画素アドレスとの関係を具体的に説明する。ここでは、説明の便宜上、最終的に生成される画像を19×19からなる画素配置で構成される簡易な画像に置き換える。DSP254は、変換テーブルを参照して、スポットSに対応するタイミングtにおける各波長に対応する画像信号を検出する。DSP254は、検出された各波長に対応する画像信号を画素アドレス(10,10)に関連付けてフレームメモリFMにバッファリングする。以降のスポットS、S・・・に対応するタイミングT、T・・・における各波長に対応する画像信号も順次検出して、画素アドレス(9,9)、(9,11)・・・に関連付けてフレームメモリFMに順次バッファリングする。フレームメモリFMには、DSP254によって生成されたスポットS〜Sに対応する一フレーム分(全画素)の画像信号がバッファリングされる。 The relationship between the image signal detected at each timing T and the pixel address will be specifically described with reference to FIG. Here, for convenience of explanation, the finally generated image is replaced with a simple image having a 19 × 19 pixel arrangement. The DSP 254 refers to the conversion table and detects an image signal corresponding to each wavelength at the timing t 1 corresponding to the spot S 1 . The DSP 254 buffers the image signal corresponding to each detected wavelength in the frame memory FM in association with the pixel address (10, 10). Image signals corresponding to each wavelength at timings T 2 , T 3, ... Corresponding to the subsequent spots S 2 , S 3 ,. Are sequentially buffered in the frame memory FM in association with. Frame memory FM, the image signal of one frame (all pixels) corresponding to the spot S 1 to S n generated by DSP254 is buffered.

DSP254は、各波長に対応する画像信号を有さない画素アドレスについて、例えば所定のマスキングデータを生成してフレームメモリFMにバッファリングする。DSP254は、タイミングコントローラ240によるタイミング制御に従い、フレームメモリFMにバッファリングされた画像信号を読み出して、エンコーダ256に出力する。   The DSP 254 generates, for example, predetermined masking data for a pixel address that does not have an image signal corresponding to each wavelength, and buffers it in the frame memory FM. The DSP 254 reads out the image signal buffered in the frame memory FM and outputs it to the encoder 256 in accordance with the timing control by the timing controller 240.

エンコーダ256は、入力した画像信号を所定の規格に準拠したビデオ信号に変換してモニタ300に出力する。これにより、R色、G色、B色からなる被写体のカラー画像がモニタ300に表示される。モニタ300に表示される画像のホワイトバランスや明るさ等は、操作パネル260を操作することによって調節することができる。   The encoder 256 converts the input image signal into a video signal conforming to a predetermined standard and outputs the video signal to the monitor 300. As a result, a color image of the subject consisting of R, G, and B colors is displayed on the monitor 300. The white balance, brightness, etc. of the image displayed on the monitor 300 can be adjusted by operating the operation panel 260.

ところで、従来知られる医療用観察システムでは、制動期間は、シングルモードファイバの振動を収束させて射出端を初期位置に復帰させるためだけの期間に過ぎない。しかし、本実施形態の医療用観察システム1では、対象物(例えば肺の末梢細胞)を採取するため、この制動期間を有効利用する。なお、制動期間を利用した末梢細胞の採取のための処理は、操作パネル260の設定操作によって実行の可否が選択可能である。   By the way, in the conventionally known medical observation system, the braking period is only a period for converging the vibration of the single mode fiber and returning the exit end to the initial position. However, in the medical observation system 1 of the present embodiment, this braking period is effectively used in order to collect an object (for example, peripheral cells of the lung). It should be noted that whether or not the processing for collecting peripheral cells using the braking period can be executed by a setting operation on the operation panel 260 can be selected.

図6(a)〜図6(c)は、医療用観察システム1を用いた末梢細胞の採取方法を説明するための図であり、図3と同じく、挿入可撓部先端130aの模式的な内部構造を側断面図で示している。末梢細胞は、図6(a)〜図6(c)の各図中、黒点で示される。図6(a)〜図6(c)の各図に示されるように、アウターシース132の筒先には、蛇腹状チューブ144の基端が筒先全周に亘って覆い被さるように接着固定されている。蛇腹状チューブ144は、中心軸AX方向に伸縮可能な蛇腹形状を有している。蛇腹状チューブ144の内壁の一部領域には、ゲル状の粘着剤146が塗布されている。図6(a)に示されるように、蛇腹状チューブ144及び粘着剤146は、被写体に接触していない初期状態において結合パルス光及び反射パルス光の光路外に位置するように設計されており、結合パルス光及び反射パルス光を遮蔽しない。   6 (a) to 6 (c) are diagrams for explaining a method for collecting peripheral cells using the medical observation system 1. Like FIG. 3, a schematic view of the distal end 130a of the insertion flexible portion is schematically shown. The internal structure is shown in a side sectional view. Peripheral cells are indicated by black dots in each of FIGS. 6 (a) to 6 (c). As shown in FIGS. 6A to 6C, the tube end of the outer sheath 132 is bonded and fixed so that the base end of the bellows-shaped tube 144 covers the entire periphery of the tube end. Yes. The bellows-like tube 144 has a bellows shape that can expand and contract in the direction of the central axis AX. Gel adhesive 146 is applied to a partial region of the inner wall of the bellows-shaped tube 144. As shown in FIG. 6A, the bellows-like tube 144 and the adhesive 146 are designed to be positioned outside the optical path of the combined pulsed light and the reflected pulsed light in an initial state where the object is not in contact with the subject. The combined pulsed light and reflected pulsed light are not shielded.

医療用観察システム1においては、末梢細胞を採取する前処理として、走査範囲内に散在する末梢細胞を光ピンセットの原理を利用して制動期間中に特定の場所に引き寄せる。ここで、光ピンセットとは、対象物(例えば数十nmから数十μm程度の微小な誘電体粒子や細胞等)にレーザ光を照射することによって対象物をトラップする技術である。光ピンセット技術を用いて対象物をトラップするためには、先ず、対物レンズによって所定波長(例えば対象物の大きさ(長さ)に比べて小さい(短い)波長)のレーザ光を対象物近傍に集光させる。対象物近傍に集光されたレーザ光は、対象物表面において一部が反射して一部が屈折する。このとき対象物近傍に集光されるレーザ光、すなわち粒子である光子は、運動量を有している。このため、反射又は屈折による光子の運動量の変化が運動量保存則によって対象物をトラップする力(以下、「トラップ力」と記す。)に変換される。トラップ力は、基本的に、対物レンズの焦点位置近傍に引き寄せる方向の力として対象物に作用する。従って、対象物は、対物レンズの焦点位置近傍にトラップされる。そして、レーザ光の照射位置を移動させると、対物レンズの焦点位置も共に移動する。このときもトラップ力は、対物レンズの焦点位置近傍に向かって作用し続けている。よって、対象物もトラップ力の作用によって移動する。すなわち光ピンセット技術を利用すると、対象物をトラップするだけでなく対象物を自在に操作する(移動させる)ことができる。   In the medical observation system 1, as a pretreatment for collecting peripheral cells, the peripheral cells scattered in the scanning range are drawn to a specific place during the braking period using the principle of optical tweezers. Here, the optical tweezers is a technique for trapping an object by irradiating the object (for example, minute dielectric particles or cells of about several tens of nanometers to several tens of micrometers) with laser light. In order to trap an object using the optical tweezer technology, first, a laser beam having a predetermined wavelength (for example, a wavelength shorter (shorter than the size (length) of the object)) is brought near the object by an objective lens. Collect light. Part of the laser light condensed near the object is reflected and partially refracted on the object surface. At this time, the laser beam condensed in the vicinity of the object, that is, the photon which is a particle has momentum. For this reason, the change in the momentum of the photon due to reflection or refraction is converted into a force for trapping the object (hereinafter referred to as “trap force”) according to the law of conservation of momentum. The trapping force basically acts on the object as a force in a direction of drawing near the focal position of the objective lens. Therefore, the object is trapped near the focal position of the objective lens. When the irradiation position of the laser beam is moved, the focal position of the objective lens is also moved. Also at this time, the trapping force continues to act toward the vicinity of the focal position of the objective lens. Therefore, the object is also moved by the action of the trapping force. That is, when the optical tweezer technology is used, not only the object can be trapped but also the object can be freely operated (moved).

タイミングコントローラ240は、光ピンセット技術を利用した具体的前処理として、制動期間中(より正確には、シングルモードファイバ112の減衰が開始してから射出端112bが中心軸AX上で停止するまでの期間)、レーザ光源230R、230G、230Bの何れか一つを制御して連続光(以下、「トラップ用レーザ光」と記す。)を発振させる。何れの光源を発振制御するかは、例えばレーザ光の照射による生体組織への影響やトラップ対象の大きさを考慮して決められる。トラップ用レーザ光の出力は、サンプリング期間中の出力より高く、例えば数mW〜10mW程度が望ましい。なお、トラップ用レーザ光の照射期間中は、図6(a)に示されるように、蛇腹状チューブ144又は粘着剤146と被写体との接触を避けて、トラップ用レーザ光の光路を確保する。   As a specific pre-processing using the optical tweezer technology, the timing controller 240 is in a braking period (more precisely, from the start of attenuation of the single mode fiber 112 until the exit end 112b stops on the central axis AX). Period), any one of the laser light sources 230R, 230G, and 230B is controlled to oscillate continuous light (hereinafter referred to as “trap laser light”). Which light source is controlled to be oscillated is determined in consideration of, for example, the influence on the living tissue due to the irradiation of the laser light and the size of the trap target. The output of the trapping laser beam is higher than the output during the sampling period, and is preferably about several mW to 10 mW, for example. Note that, during the irradiation period of the trapping laser light, as shown in FIG. 6A, the optical path of the trapping laser light is secured by avoiding contact between the bellows-like tube 144 or the adhesive 146 and the subject.

変形例として、トラップ用レーザ光を発振する専用レーザ光源、及び被写体で反射したトラップ用レーザ光を検出する光検出器を別途備えてもよい。専用レーザ光源には、例えば光ピンセット技術で一般的に用いられる波長1064nmのNd:YAGレーザが想定される。この専用レーザ光源、光検出器はそれぞれ、シングルモードファイバ112、光ファイババンドル136Bの途中に光カップラを設けて結合する。または、光ファイバパッチコードをシングルモードファイバ112と光結合器234との間に、光ファイババンドル136Bと光分離器238との間にそれぞれに追加配線して、各光ファイバパッチコードの途中に光カップラを設けて結合してもよい。   As a modification, a dedicated laser light source that oscillates the trapping laser beam and a photodetector that detects the trapping laser beam reflected by the subject may be provided separately. As the dedicated laser light source, for example, an Nd: YAG laser having a wavelength of 1064 nm generally used in the optical tweezer technology is assumed. The dedicated laser light source and the photodetector are coupled by providing an optical coupler in the middle of the single mode fiber 112 and the optical fiber bundle 136B, respectively. Alternatively, an optical fiber patch cord is additionally wired between the single mode fiber 112 and the optical coupler 234, and between the optical fiber bundle 136B and the optical separator 238, respectively. A coupler may be provided for coupling.

トラップ用レーザ光は、制動期間中、図4に示される渦巻パターンSPと同様の軌跡をサンプリング期間中とは逆に、外周から内周に向かって描くように被写体を走査する。走査範囲内に散在する末梢細胞は、トラップ用レーザ光によってトラップされて走査軌跡の外周から内周に移動して、走査軌跡の終点近傍(図4中スポットS近傍であって、以下、「細胞収集位置」と記す。)に集められる。このときのシングルモードファイバ112の制動期間中の振動は、自然に減衰させてもよく、若しくは、圧電アクチュエータ140の駆動によって精密にコントロールしてもよい。後者の場合、トラップ用レーザ光を所望の軌跡で走査することによって、末梢細胞を走査範囲内の所望の位置に集めることができる。 During the braking period, the trapping laser beam scans the subject so as to draw a locus similar to the spiral pattern SP shown in FIG. 4 from the outer periphery toward the inner periphery, as opposed to during the sampling period. Peripheral cells scattered within the scanning range, move from the outer periphery to the inner periphery of the trapped by scanning locus by trapping laser beam, a end point vicinity (vicinity spots S 1 in FIG. 4 of the scanning locus, hereinafter, " Collected at “cell collection location”). The vibration during the braking period of the single mode fiber 112 at this time may be naturally damped, or may be precisely controlled by driving the piezoelectric actuator 140. In the latter case, the peripheral cells can be collected at a desired position within the scanning range by scanning the trapping laser beam along a desired locus.

図6(b)に示されるように、末梢細胞を細胞収集位置に集めた段階で走査型医療用プローブ100を中心軸AX方向に押し出して被写体に押し付けると、蛇腹状チューブ144が中心軸AX方向に折り畳まれる又は圧縮される。これと同時に、粘着剤146は、蛇腹状チューブ144上の塗布面積の圧縮と被写体への押し付けによって、被写体の表面方向に潰れるように広がりながら被写体に密着する。粘着剤146は、走査型医療用プローブ100の被写体への押し付け時に、細胞収集位置を覆うのに十分な大きさと位置を持つように設計されている。従って、細胞収集位置に集められた末梢細胞は、被写体に押し付けられた粘着剤146に付着する。図6(c)に示されるように走査型医療用プローブ100を被写体から離して、その後、体外に抜き出すことによって、粘着剤146に付着した末梢細胞が採取されることとなる。   As shown in FIG. 6B, when the scanning medical probe 100 is pushed in the direction of the central axis AX at the stage where the peripheral cells are collected at the cell collection position, the bellows-like tube 144 is moved in the direction of the central axis AX. Folded or compressed. At the same time, the adhesive 146 is in close contact with the subject while expanding so as to be crushed toward the surface of the subject by compressing the application area on the bellows-like tube 144 and pressing it against the subject. The adhesive 146 is designed to have a size and a position sufficient to cover the cell collection position when the scanning medical probe 100 is pressed against the subject. Accordingly, the peripheral cells collected at the cell collection position adhere to the adhesive 146 pressed against the subject. As shown in FIG. 6C, the scanning medical probe 100 is moved away from the subject and then extracted outside the body, whereby peripheral cells attached to the adhesive 146 are collected.

本実施形態によれば、対象物が特定の場所に集められるため、処置具を精密に動かして対象物に正確に命中させるという熟練操作が不要である。術者は、対象物が特定の場所に集められた後、走査型医療用プローブ100を用いて直接視認しながら、走査型医療用プローブ100を被写体に押し付けるという簡単な操作で対象物を採取することができる。例えば被写体の脈動によって対象物が移動した場合も、術者は、対象物が画面の大凡中央に位置するように走査型医療用プローブ100の向きを操作した後、走査型医療用プローブ100を被写体に押し付けるという簡単な操作で対象物を採取することができる。走査型医療用プローブ100による対象物の発見は、対象物が特定の場所に集められているため容易である。   According to the present embodiment, since the objects are collected at a specific place, a skillful operation of accurately moving the treatment tool and hitting the object accurately is unnecessary. The operator collects the object by a simple operation of pressing the scanning medical probe 100 against the subject while directly visualizing the object using the scanning medical probe 100 after the objects are collected at a specific place. be able to. For example, even when the object moves due to the pulsation of the subject, the surgeon operates the scanning medical probe 100 so that the object is positioned at the approximate center of the screen, and then moves the scanning medical probe 100 to the subject. The object can be collected by a simple operation of pressing on the object. Discovery of an object by the scanning medical probe 100 is easy because the objects are collected at a specific location.

また、本実施形態によれば、腹部等を切開する必要がないため、患者に対する負担が大幅に軽減される。医療用観察システム1においては、腹部切開等の代わりに走査型医療用プローブ100を口等から挿入することになる。しかし、走査型医療用プローブ100は、固体撮像素子や処置具用チャンネルといった寸法の大きい構成要素が無く細径である。このため、走査型医療用プローブ100を挿入した際の患者に対する負担は、極めて少ない。   Moreover, according to this embodiment, since it is not necessary to cut | disconnect an abdominal part etc., the burden with respect to a patient is reduced significantly. In the medical observation system 1, the scanning medical probe 100 is inserted from the mouth or the like instead of the abdominal incision. However, the scanning medical probe 100 has a small diameter without a large-sized component such as a solid-state imaging device or a treatment instrument channel. For this reason, the burden on the patient when the scanning medical probe 100 is inserted is extremely small.

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば粘着剤146は、蛇腹状チューブ144内の一箇所に限らず複数箇所に塗布されてもよい。   The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the adhesive 146 may be applied not only to one place in the bellows-like tube 144 but also to a plurality of places.

図7は、別の実施形態のプロセッサ200zの構成を示す、図2と同様のブロック図である。図8は、別の実施形態における末梢細胞の採取方法を説明するための図であり、挿入可撓部先端130azの模式的な内部構造を示す、図6(a)と同様の側断面図である。別の実施形態において、前述の実施形態の構成と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a block diagram similar to FIG. 2 showing the configuration of the processor 200z of another embodiment. FIG. 8 is a view for explaining a method of collecting peripheral cells in another embodiment, and is a side sectional view similar to FIG. 6A showing a schematic internal structure of the insertion flexible portion distal end 130az. is there. In another embodiment, the same or similar components as those of the above-described embodiment are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof is omitted.

別の実施形態の医療用観察システムは、共焦点画像を撮像するように構成されている。具体的には、タイミングコントローラ240は、光源ドライバ232zを介してレーザ光源230zを変調制御する。レーザ光源230zの発振周波数には、例えば被写体に対して励起光として作用する帯域が選択されている。   Another embodiment of a medical observation system is configured to capture a confocal image. Specifically, the timing controller 240 performs modulation control of the laser light source 230z via the light source driver 232z. For the oscillation frequency of the laser light source 230z, for example, a band that acts as excitation light on the subject is selected.

サンプリング期間中は、各画素に対応するパルス光がレーザ光源230zから発振される。レーザ光源230zが発振したパルス光は、シングルモードファイバ112zを介して集光光学系142zに入射する。ここで、集光光学系142zは、シングルモードファイバ112zの射出端112bzが点光源として機能すると同時に、被写体における照射光束の集光点からの反射光のみを抽出する共焦点ピンホールとしても機能するように設計されている。渦巻パターンSPの内周から外周に向かって二次元走査された被写体からの反射光(蛍光)は、射出端112bzに入射する。射出端112bzに入射した蛍光は、シングルモードファイバ112z内部を伝播して、光分離器238zによってパルス光(励起光)と分岐した光路に伝播する。光路分岐された蛍光は、光検出器250zによって検出されてアナログ電気信号に変換される。A/Dコンバータ252zは、アナログ電気信号をデジタル信号列に変換する。DSP254は、検出タイミングに応じた画素アドレスの割当てをデジタル信号列に対して行い、各画素に対応する一フレーム分の画像信号をフレームメモリFMにバッファリングする。エンコーダ256は、バッファリングされた画像信号を所定の規格に準拠したビデオ信号に変換してモニタ300に出力する。これにより、共焦点画像がモニタ300に表示される。   During the sampling period, pulsed light corresponding to each pixel is oscillated from the laser light source 230z. The pulsed light oscillated by the laser light source 230z enters the condensing optical system 142z through the single mode fiber 112z. Here, the condensing optical system 142z functions as a confocal pinhole that extracts only the reflected light from the condensing point of the irradiated light beam on the subject, while the exit end 112bz of the single mode fiber 112z functions as a point light source. Designed to be The reflected light (fluorescence) from the subject that is two-dimensionally scanned from the inner periphery to the outer periphery of the spiral pattern SP enters the exit end 112bz. The fluorescence incident on the exit end 112bz propagates through the single mode fiber 112z and propagates to the optical path branched from the pulsed light (excitation light) by the optical separator 238z. The fluorescence whose optical path is branched is detected by the photodetector 250z and converted into an analog electric signal. The A / D converter 252z converts an analog electric signal into a digital signal sequence. The DSP 254 assigns pixel addresses to the digital signal sequence according to the detection timing, and buffers an image signal for one frame corresponding to each pixel in the frame memory FM. The encoder 256 converts the buffered image signal into a video signal that conforms to a predetermined standard, and outputs the video signal to the monitor 300. Thereby, the confocal image is displayed on the monitor 300.

一方、タイミングコントローラ240は、制動期間中、光源ドライバ232z’を介してレーザ光源230z’を駆動制御する。レーザ光源230z’からは、トラップ用レーザ光(連続光)が射出される。トラップ用レーザ光は、シングルモードファイバ112z、集光光学系142zを介して、渦巻パターンSPの外周から内周に向かって被写体を二次元走査する。このため、走査範囲内に散在する末梢細胞は、トラップ用レーザ光によってトラップされて走査軌跡の外周から内周に移動して、細胞収集位置に集められる。術者は、前述の実施形態と同様に、末梢細胞を細胞収集位置に集めた後、走査型医療用プローブ100を被写体に押し付けるという簡単な操作を行うことで末梢細胞を採取することができる。なお、トラップ用レーザ光の反射光は、光路中に配置された所定の光学フィルタによって遮断されるため、光検出器250zによって検出されることはない。   On the other hand, the timing controller 240 drives and controls the laser light source 230z ′ via the light source driver 232z ′ during the braking period. A laser beam for trapping (continuous light) is emitted from the laser light source 230z '. The trapping laser light scans the subject two-dimensionally from the outer periphery to the inner periphery of the spiral pattern SP via the single mode fiber 112z and the condensing optical system 142z. For this reason, the peripheral cells scattered within the scanning range are trapped by the trapping laser light, moved from the outer periphery to the inner periphery of the scanning locus, and collected at the cell collection position. Similarly to the above-described embodiment, the operator can collect peripheral cells by performing a simple operation of collecting the peripheral cells at the cell collection position and then pressing the scanning medical probe 100 against the subject. Note that the reflected light of the trapping laser light is blocked by a predetermined optical filter disposed in the optical path, and thus is not detected by the photodetector 250z.

別の実施形態においては、インナーシース134と検出用ファイバ136を構成要素から省くことができるため、走査型医療用プローブ100を更に細径化させることができる。このため、走査型医療用プローブ100を体腔内に挿入した際の患者に対する更なる負担軽減が達成される。   In another embodiment, since the inner sheath 134 and the detection fiber 136 can be omitted from the components, the scanning medical probe 100 can be further reduced in diameter. For this reason, the burden reduction with respect to the patient at the time of inserting the scanning medical probe 100 in a body cavity is achieved.

1 医療用観察システム
100 走査型医療用プローブ
144 蛇腹状チューブ
146 粘着剤
200 プロセッサ
240 タイミングコントローラ
254 DSP
1 Medical Observation System 100 Scanning Medical Probe 144 Bellows Tube 146 Adhesive 200 Processor 240 Timing Controller 254 DSP

Claims (8)

所定の走査用光を射出する光源と、
前記光源から射出された走査用光を伝送して射出端から射出する光ファイバと、
第一の期間中、前記射出端から射出された走査用光が所定の走査範囲で被写体を走査するよう前記射出端近傍を振動させる光走査手段と、
前記走査用光の前記被写体からの反射光を受光して画像信号を検出する画像信号検出手段と、
前記射出端近傍の振動を減衰させる第二の期間中、該光ファイバ及び前記光走査手段を介して、所定の連続光を前記被写体に集光させることによって該被写体中の対象物を該光走査手段の焦点位置近傍にトラップして、所定の位置に移動させる光ピンセット手段と、
前記所定の位置に押し付けられることによって前記移動した対象物が付着する付着手段と、
を有することを特徴とする医療用観察システム。
A light source that emits predetermined scanning light;
An optical fiber that transmits the scanning light emitted from the light source and emits the light from the emission end;
Optical scanning means for vibrating the vicinity of the emission end so that the scanning light emitted from the emission end scans the subject within a predetermined scanning range during the first period;
Image signal detecting means for receiving reflected light from the subject of the scanning light and detecting an image signal;
During a second period in which vibration near the exit end is attenuated, a predetermined continuous light is condensed on the subject via the optical fiber and the optical scanning means, thereby scanning the object in the subject. Optical tweezer means for trapping near the focal position of the means and moving it to a predetermined position;
An attaching means to which the moved object is attached by being pressed to the predetermined position;
A medical observation system characterized by comprising:
前記所定の位置は、前記光ファイバの振動が収束して停止する位置であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用観察システム。   The medical observation system according to claim 1, wherein the predetermined position is a position where vibration of the optical fiber converges and stops. 前記所定の位置は、前記走査範囲の中心であることを特徴とする、請求項1又は請求項2の何れかに記載の医療用観察システム。   The medical observation system according to claim 1, wherein the predetermined position is a center of the scanning range. 前記付着手段は、外的な負荷が無い状態で前記光走査手段の光路外に位置するように形成されており、前記被写体に押し付けられたときには変形して前記所定の位置を覆うように密着することを特徴とする、請求項1から請求項3の何れか一項に記載の医療用観察システム。   The adhering means is formed so as to be located outside the optical path of the optical scanning means in the absence of an external load, and when pressed against the subject, the adhering means is deformed so as to cover the predetermined position. The medical observation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the medical observation system is characterized. 前記光走査手段を収容する枠体、
を更に有し、
前記付着手段は、
基端が、前記枠体の先端付近の外壁全周を覆い被さるように接着固定された、押し付け方向に伸縮可能な蛇腹状チューブと、
前記蛇腹状チューブの内壁の少なくとも一部の領域に塗布されたゲル状の粘着剤と、
を有することを特徴とする、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の医療用観察システム。
A frame housing the optical scanning means;
Further comprising
The attaching means includes
A bellows-like tube that can be expanded and contracted in the pressing direction, the base end of which is adhesively fixed so as to cover the entire outer wall near the distal end of the frame body;
A gel-like adhesive applied to at least a partial region of the inner wall of the bellows-like tube;
The medical observation system according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising:
前記第一の期間中は前記走査用光を射出させて、前記第二の期間中は前記連続光を射出させるように前記光源を制御する光源制御手段、
を更に有することを特徴とする、請求項1から請求項5の何れか一項に記載の医療用観察システム。
Light source control means for controlling the light source to emit the scanning light during the first period and to emit the continuous light during the second period;
The medical observation system according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記画像信号検出手段による前記画像信号の検出タイミングに応じて、各該画像信号により表現される画像情報の画素配置を決定する画素配置決定手段と、
前記決定された画素配置に従って各前記画像情報を空間的に配列して画像を作成する画像作成手段と、
を更に有することを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の医療用観察システム。
Pixel arrangement determining means for determining a pixel arrangement of image information represented by each image signal in accordance with the detection timing of the image signal by the image signal detecting means;
Image creating means for spatially arranging the image information according to the determined pixel arrangement to create an image;
The medical observation system according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記所定の連続光は、前記走査用光よりも出力が高い光であることを特徴とする、請求項1から請求項7の何れか一項に記載の医療用観察システム。   The medical observation system according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined continuous light is light having an output higher than that of the scanning light.
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