JP2011115556A - 移植用角膜観察システム - Google Patents
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Abstract
【課題】移植用角膜の位置を容易にかつ拡大像の観察と同時に確認することができ、拡大像を得るための位置合わせ、及び得られる拡大像の位置の特定を容易に行うことができる移植用角膜観察システムの提供を目的とするものである。
【解決手段】本発明は、コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、上記コンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、上記移植用角膜の位置及び角度を調整する位置調整手段と、上記照明手段によって照明される移植用角膜の拡大像を撮像する拡大像撮像手段と、上記全体撮像手段及び拡大像撮像手段により撮像される各画像を表示する画像表示手段と、上記各画像を制御する画像制御手段とを備える移植用角膜観察システムである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、上記コンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、上記移植用角膜の位置及び角度を調整する位置調整手段と、上記照明手段によって照明される移植用角膜の拡大像を撮像する拡大像撮像手段と、上記全体撮像手段及び拡大像撮像手段により撮像される各画像を表示する画像表示手段と、上記各画像を制御する画像制御手段とを備える移植用角膜観察システムである。
【選択図】図1
Description
本発明は、移植用角膜を効率的に観察、撮影、計測等することができる移植用角膜の観察システムに関するものである。
従来から、角膜移植のための眼科医療においては、角膜の安全かつ最適な移植のために移植用角膜の厚み、角膜細胞の大きさ、状態等を観察し、撮影又は計測することができる顕微鏡等の特別な観察装置が普及されつつある。この移植用角膜の観察装置としは、例えば、サンプル瓶や移植用角膜専用容器等のコンテナ中に収容された移植用角膜を、このコンテナ等とともに顕微鏡の光軸上に載置して、観察する顕微鏡が知られている。かかる顕微鏡としては、鏡面反射法顕微鏡が通常用いられている。
このような一般的な移植用角膜の観察等は、鏡面反射法顕微鏡によりコンテナ内に収容される移植用角膜を、このコンテナの底面側から観察することによって行われる。このように、移植用角膜の観察には、鏡面反射法顕微鏡を用いているため、拡大像を捉えていない場合、どの方向に移植用角膜を移動させれば拡大像を得られるかを特定することは難しい。また、拡大像を捉えた場合においても、この拡大像が移植用角膜のどの部分を観察しているかを確認することは困難である。
なぜなら、移植用角膜は上記サンプル瓶等内の薬液中に固定されずに収容されているため、容器の中央に必ずしも位置するとは限らないからである。加えて、鏡面反射法顕微鏡の構成上、照射光軸と観察光軸との交点上に対象物たる移植用角膜を移動させる必要があるため、前後左右方向に加え、上下方向にも調整のために移動させる必要があるためである。特に、サンプル瓶等の蓋が不透明で上側から容器内部を目視できない場合や、角膜が容器の中で動きやすい状況である場合等においては、拡大像が角膜の端部や角膜外を捉えることが頻繁に生じるために、観察者が角膜の観察のための位置調整に労力を費やし、観察に不必要な労力や時間を要するという不都合が存在する。
このような中、上記不都合を解消することを目的として、この観察装置の拡大対象領域を確認するため、サンプル瓶等の裏面側に観察像領域を映し出すミラーやカメラ等の位置決め補助手段を備える観察装置も発明されている(特許3922486号公報参照)。しかしながら当該位置決め補助手段は、ミラーを覗き込んで位置を確認したり、低倍率レンズを光学系に挿入して位置を確認する必要があるため、例えば観察位置を変更する毎にこの作業を行う必要が生じるなど、作業性が良いとはいえない。従って、位置決め補助手段を備える市販の移植用角膜観察装置においても、この位置決め補助手段自体は十分に利用されていないのが現状である。
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、移植用角膜の位置を容易に、かつ拡大像の観察と同時に確認することができ、拡大像を得るための位置合わせ、及び得られる拡大像の位置の特定を容易に行うことができる移植用角膜観察システムの提供を目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた発明は、
コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、
上記コンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、
上記移植用角膜の位置及び角度を調整する位置調整手段と、
上記照明手段によって照明される移植用角膜の拡大像を撮像する拡大像撮像手段と、
上記全体撮像手段及び拡大像撮像手段により撮像される各画像を表示する画像表示手段と、
上記各画像を制御する画像制御手段と
を備える移植用角膜観察システムである。
コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、
上記コンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、
上記移植用角膜の位置及び角度を調整する位置調整手段と、
上記照明手段によって照明される移植用角膜の拡大像を撮像する拡大像撮像手段と、
上記全体撮像手段及び拡大像撮像手段により撮像される各画像を表示する画像表示手段と、
上記各画像を制御する画像制御手段と
を備える移植用角膜観察システムである。
当該移植用角膜観察システムは、コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、この照明される領域を含むコンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、この画像を表示する画像表示手段とを備えている。従って、当該システムによれば、この照明される領域を目安に、全体撮像手段により撮像された画像を見ながら、位置調整手段による移植用角膜の位置及び角度の調整をすることができるため、対象物たる移動用角膜への位置合わせを容易かつ確実に行うことができる。また、当該システムによれば、上記画像表示手段を観察者が見ることによって、他の作業や労力を必要とすることなく、拡大像撮像手段が対象物のどの領域を捉えているかを、瞬時かつ確実に特定することができる。
また、当該移植用角膜観察システムは、上記各画像を制御する画像制御手段を備えているため、この画像制御手段によって、画像表示手段における画像の表示を制御することができる。具体的には、当該移植用角膜観察システムによれば、例えば、画像表示手段における全体画像及び拡大画像の表示サイズの切り替えを行ったり、各画像視認を容易にすべく明度等の調整を行ったり、複数の拡大画像を表示したりすることができ、移植用角膜の観察等の効率を格段に向上させることができる。
当該移植用角膜観察システムは、上記拡大像撮像手段により撮像される画像を解析する画像解析手段を備えることが好ましい。当該移植用角膜観察システムは、このように拡大画像の画像解析手段を備えることにより、例えば観察と並行的に細胞密度等の計測をすることができる等、作業性を格段に向上させることができる。
当該移植用角膜観察システムは、上記コンテナ及び/又はこのコンテナに収容される移植用角膜の温度測定手段をさらに備えるとよい。移植用角膜は、低温で保存される場合もあり、低温のままであると鏡面反射法顕微鏡によって拡大像を得ることが困難となる。しかし、当該移植用角膜観察システムによれば、観測時の移植用角膜の温度を容易に測定することができ、低温であることに起因する観察不備を防止することができる。
なお、当該移植用角膜観察システムは、上記照明手段及び拡大像撮像手段を含む鏡面反射法顕微鏡を備え、この鏡面反射法顕微鏡が、照明光学系として光源、コンデンサーレンズ、スリット及び対物レンズをこの順に有し、観察光学系として対物レンズ及び観察部撮像カメラを有するとよい。なお、この鏡面反射顕微鏡の光源が、照明手段として用いられる。
当該移植用角膜観察システムは、照明手段及び拡大像撮像手段を含む鏡面反射法顕微鏡を備え、かつ位置調整手段及び全体撮像手段を備えることで、(1)照明光学系の光路と観察光学系の光路との交点上に対象物たる移植用角膜を移動させ、かつ、(2)所定方向の鏡面反射光を得るべく移植用角膜の傾きを調整するという、調整が難しい鏡面反射法顕微鏡による角膜の拡大像の撮像をより効率的に行うことができる。
以上説明したように、本発明の移植用角膜観察システムによれば、移植用角膜の位置を容易にかつ拡大像の観察と同時に確認することができ、拡大像を得るための位置合わせ、及び得られる拡大像の位置の特定を容易に行うことができる。また、本発明の移植用角膜観察システムによれば、得られる拡大画像の解析も容易に行うことができる。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の移植用角膜観察システムについて詳説する。
図1の移植用角膜観察システム1は、観察装置2及びこの観察装置2に接続されるコンピュータ3を備えている。
観察装置2は、照明手段4、全体撮像手段5、位置調整手段6、拡大像撮像手段7及び温度測定手段8を備えている。また、観察装置2における照明手段4、全体撮像手段5、位置調整手段6、拡大像撮像手段7及び温度測定手段8は自動又は手動にて制御可能に構成されている。また、コンピュータ3は、画像表示手段9、画像制御手段10及び画像解析手段11を備えている。
まず、本移植用角膜観察システム1の光学系、すなわち、観察装置2における照明手段4及び拡大像撮像手段7を含む鏡面反射法顕微鏡に係る光学系を図2を用いて説明する。
鏡面反射法顕微鏡は、照明光学系として、光源12、コンデンサーレンズ13、スリット14及び対物レンズ15をこの順に有し、観察光学系として、対物レンズ15及び観察部撮像カメラ16を有し、更に上記コンデンサーレンズ13と観察部撮像カメラ16との間に適宜設けられる複数のミラー17を有している。なお、当該鏡面反射法顕微鏡は、照明光学系の対物レンズ15と、観察光学系の対物レンズ15とは共通のレンズを使用することで、光学系ひいては鏡面反射法顕微鏡の小型化を実現している。また、光源12は本移植用角膜観察システムの照明手段4として用いられ、観察部撮像カメラ16が拡大像撮像手段7として用いられる。
当該鏡面反射法顕微鏡の照明光学系及び観察光学系について説明する。光源12から発せられる光線は、コンデンサーレンズ13により収束されてスリット14を背後から照らす。この光線は、スリット14により断面積が線分状のスリット光となる。
光源12としては、ハロゲンランプやLED等を用いることができるが、単色光を発するLEDが好ましい。光源12として単色光を発するLEDを用いていることで、単色光となり、コントラストの高い画像を得ることができる。また、光源12として用いられる単色光を発するLEDにおいて、この単色光の中心波長が500nm以上550nm以下好ましくは520nm以上530nm以下であるとよい。当該鏡面反射法顕微鏡によればLED光源から発せられる単色光の中心波長が上記範囲であることで、コントラストが上がり角膜細胞の濃淡をクリアに映し出すことができるため、得られる拡大像の画質を更に高めることができる。
スリット14を通過した光線は、ミラー17a、17b及び17c並びに対物レンズ15を介して、移植用角膜A中の角膜内皮細胞上を照明する。光線が対物レンズ15を通過する際、光線は対物レンズ15の光軸Xから一方にずれた位置(図2においては、対物レンズ15における左半分)を通過し、対物レンズ15から出射光Y(この出射光Yの光路を光路Yとする。)として出射する。この出射光Yは、光軸Xに対して若干斜めから(小さい入射角を有して)移植用角膜Aへ入射し、光軸Xに対し対称方向に鏡面反射される。この鏡面反射された光(角膜Aの反射像)は、対物レンズ15への入射光Z(この入射光Zの光路を光路Zとする。)となり、対物レンズ15において光軸Xに対して出射光Yと対称の位置(図2においては、対物レンズ15における右半分)を通過し、ミラー17dを介し観察部撮像カメラ16上に結像する。なおミラー17cは、図2に示されるように一端が鋭利に形成され、その先端を光軸Xに一致させることで、照明光学系と観察光学系を分離することができ、得られる拡大像をよりクリアにすることができる。
当該鏡面反射法顕微鏡においては、上記光路Y及び光路Zを含む平面と、対物レンズ15を通過するスリット光断面の長手方向とが垂直となるように上記スリット14が設けられている。つまり、例えば照明光学系の光路と観察光学系の光路とが同一平面上にある場合においては、スリット14はこの平面に対し垂直な方向に設けられる。なお、図2における照明領域Cとしてのスリット光断面の長手方向Lが、対物レンズ15を通過するスリット光断面の長手方向と一致する。当該鏡面反射法顕微鏡によれば、このような方向にスリット14が設けられていることで、移植用角膜Aからの表面の鏡面反射光と裏面の鏡面反射光を分離することができ、移植用角膜Aの表面側及び裏面側それぞれの拡大像をクリアに得ることができる。
また、当該鏡面反射法顕微鏡の光学系において、対物レンズ15における対物側表面に遮蔽板18が設けられている。当該遮蔽板18は、対物レンズ15からの出射光Yと、対物レンズ15への入射光Zとを分離することができ、得られる拡大像をよりクリアな像とすることができる。
観察部撮像カメラ16は、例えば、CCDカメラ(電荷結合素子を用いた画像情報を処理伝達する集積回路を有するカメラ)等の画像情報を処理伝達する機能を有するものである。当該観察部撮像カメラ16で得られた拡大像データは、後述する画像制御手段へ出力され、画像表示手段によって表示される。
次に、本移植用角膜観察システム1の各構成について図3の模式図に従って順に説明する。
照明手段4は、移植用角膜Aを収容するコンテナB内の中央付近の一部(以下、「照明領域C」ともいう。)を、コンテナBの底面側から照明する。すなわち、移植用角膜AがコンテナBの中央付近に位置する場合、当該照明手段4はこの移植用角膜Aを照明する。なお、このコンテナBは、底面部分が透明な材質で形成されている。当該照明手段4としては前述の通り、鏡面反射法顕微鏡の光源としてのハロゲンランプやLED等を用いることができる。
当該照明手段4によって照明される照明領域Cのサイズ及び形状としては、幅0.3mm以上0.8mm以下×長さ2mm以上3mm以下の長方形状が好ましく、例えば、幅約0.5mm長さ2.5mmの長方形状である。このようなサイズのスリット光を照射することによって、鏡面反射法顕微鏡において、厚さが約0.5mmの移植用角膜Aの表面反射光と裏面反射光を好適に分離することができる。
全体撮像手段5は、上記照明手段4によって照明される照明領域Cの散乱反射光を含むコンテナB内の略全体(以下、「全体領域D」ともいう。)を撮像し、その画像信号を出力する。この出力された画像信号は、コンピュータ3に入力される。当該全体撮像手段5が撮像する全体領域Dには照明領域Cが含まれているため、観察者は、画像表示手段9を通じて、照明領域Cが移植用角膜Aを捉えているか否か、またどの部分を捉えているかを容易かつ確実に認識することができる。従って観察者は、画像表示手段9を視認しつつ、後述する位置調整手段6により移植用角膜A(コンテナB)の位置及び角度を調整することにより、移植用角膜の位置合わせを容易かつ確実に行うことができ、かつ得られる拡大像の移植用角膜上の位置を特定することができる。この全体撮像手段5としては、特に限定されず、ファインダーカメラ等の公知のカメラ等を用いることができる。
位置調整手段6は、コンテナBに収容される移植用角膜Aの位置を前後左右上下に調整するとともに、コンテナBに収容される移植用角膜Aの角度を調整することができる。この位置調整手段6は、手動であっても、自動であってもよい。
拡大像撮像手段7としては、前述の鏡面反射法顕微鏡における観察部撮像カメラ等が用いられる。拡大像撮像手段7は、上記照明手段4によって照明される照明領域Cの一部(以下、「拡大対象領域E」ともいう。)の拡大像を、コンテナBの底面側から撮像する。つまり、図2における対物レンズ15からの出射光Yが、移植用角膜Aによる鏡面反射によって、入射光Zとして対物レンズ15へ入射するとき、拡大像撮像手段7は、照明手段4によって照明される移植用角膜Aの拡大像を撮像することができる。また、拡大像撮像手段7はこの画像信号を出力する。この出力された画像信号は、コンピュータ3に入力される。
温度測定手段8は、上記コンテナB及び/又はこのコンテナBに収容される移植用角膜Aの温度を測定する。移植用角膜は、低温で保存される場合もあり、低温のままであると鏡面反射法顕微鏡によって拡大像を得ることが困難となる。しかし、当該移植用角膜観察システムによれば、観測時の移植用角膜の温度を容易に測定することができ、低温であることに起因する観察不備を防止することができる。当該温度測定手段8としては、赤外線温度計、放射式温度計、その他の温度センサー等、公知のものを用いることができる。
このコンピュータ3は、具体的にはCPUなどからなる制御部、ROM、RAM、ハードディスク、モニター、キーボードなどを備える。このコンピュータ3は、ROM、ハードディスク等に記憶されているコンピュータプログラムに基づいて各部を制御することで上記画像制御手段10として、またコンピュータプログラムに基づいて画像を解析することで上記画像解析手段11として機能するように構成されている。また、当該コンピュータのモニターが画像表示手段9として機能する。このように当該移植用角膜観察システム1は、画像表示手段9、画像制御手段10及び画像解析手段11を観察装置2と分けることで、汎用のコンピュータを上記画像表示手段9、画像制御手段10及び画像解析手段11として用いることができる。
画像表示手段9は、入力される画像信号を受け、少なくとも全体撮像手段5により照明手段4(光源12)の散乱反射光として撮像される画像(以下、「全体画像F」ともいう。)と、拡大像撮像手段7により照明手段4(光源12)の鏡面反射光として撮像される画像(以下、「拡大画像G」ともいう。)とを表示する。当該画像表示手段9により、観察者は全体画像Fと、拡大画像Gとを同時に観察することができる。具体的には、観察者は拡大画像Gを観察することにより、移植用角膜Aの細胞像を観察、撮影又は計測等することができる。また、観察者は、全体画像Fを観察しながら位置調整手段6を用いることで、移植用角膜Aの拡大画像Gを画像表示手段8に表示させることができ、拡大像を得るための位置合わせを容易かつ確実に行うことができる。また、観察者は全体画像Fとしての移植用角膜AやコンテナBの様子、及び移植用角膜AやコンテナBに反射するスリット照明光からの散乱反射光の位置を観察することにより、上記拡大画像Gが移植用角膜Aのどの部分の画像であるかを特定しながら、拡大画像Gの観察等をすることができる。すなわち、当該移植用角膜観察システム1によれば、従来の観察装置のように対象物部分を覗き込むこと等の不要な作業を無くし、照明領域Cの散乱反射光の位置をガイドに拡大像撮像手段7が対象物を捉えているか、また、得られた拡大像が移植用角膜Aのどの領域のものであるかを、上記画像表示手段9によって瞬時かつ確実に確認することができる。
画像制御手段10は、入力される画像信号を受け、上記各画像(全体画像F及び拡大画像G)を制御する。この画像制御手段10が行う制御とは、各画像のサイズ、明度、コントラスト等の調整及びその他の画像処理をいう。当該移植用角膜観察システムによれば、この画像制御手段10を用いて例えば、画像表示手段9における全体画像F及び拡大画像Gの表示サイズの切り替えを行ったり、各画像の視認を容易にすべく明度を調整したり、複数の拡大画像Gを表示したりすることができ移植用角膜Aの観察効率を格段に向上させることができる。
画像解析手段11は、拡大像撮像手段7によって撮像される画像(拡大画像G)を解析する。当該移植用角膜観察システム1は、このように拡大画像Gの画像解析手段11を備えることにより、例えば観察と並行的に細胞密度を計測することができる等、作業性が格段に向上する。このような細胞密度を計測する画像解析手段11としては、特開平6−274600号公報、特開平8−243082号公報等に記載の公知の半自動又は自動の解析手段を採用することができる。この半自動の解析手段としては、角膜内皮細胞像から各細胞の中心位置のみをコンピュータに入力することで、各細胞の輪郭を再現して、必要な全ての形態データを得ることができるセンター法などがある。
以下、当該画像表示手段9、画像制御手段10及び画像解析手段11を用いた移植用角膜Aの観察及び解析方法の一例について図4を参照に説明する。
図4(a)に示されるように、移植用角膜Aの観察の際、観察者は、まず画像表示手段9において全体画像Fを拡大表示し、拡大画像Gを小画面で表示するように2つの画像を画像制御手段10によって制御する。このように、全体画像Fを拡大表示することで、当該全体画像Fを見ながら、観察対象の移植用角膜Aの観察位置が照明領域C上に位置するように、位置調整手段6によって移植用角膜Aの位置を調整することができる。例えば、図4(a’)に示されるように、移植用角膜Aが照明領域C上に位置しない場合は、拡大像撮像手段7が、拡大対象領域として移植用角膜Aを捉えていないため、位置調整手段6によってこの移植用角膜Aを移動させる。
また、移植用角膜Aが照明領域C上に位置している場合においても、照明手段4の鏡面反射光が観察光学系の光路(図2における光路Z)と一致していない場合は、拡大画像Gには拡大像は表示されないため、観察できない。しかし、全体画像Fを確認することで移植用角膜Aが照明領域C上に位置していることは確認できるため、移植用角膜Aの位置及び角度を位置調整手段6により調整することによって、焦点を調整することができる。
すなわち当該移植用角膜観察システム1によれば、全体撮像手段5及び画像表示手段9を有していることで、これらが移植用角膜Aの位置合わせのファインダーとして機能し効率的に移植用角膜Aの拡大像を得ることができる。
この移植用角膜観察システム1における、拡大像撮像手段7としての鏡面反射法顕微鏡と、全体撮像手段5と、位置調整手段6との関係を図2等を用いて詳説する。図2における光路Y(対物レンズ15からの出射光に対応する光路)と、光路Z(対物レンズ15への入射光に対応する光路)との交点において、移植用角膜Aの表面が、光軸Xに垂直に位置するとき、対物レンズからの出射光Yの角膜Aの表面による鏡面反射光は光路Zと一致した光路を通る。この際、この鏡面反射光は、対物レンズ15に入射し、観察部撮像カメラ16の素子上に像を結ぶ。透明な角膜Aの内皮細胞像は、この鏡面反射法による観察法でなければ見ることは困難である。
このような斜めからのスリット光を照射する鏡面反射法は、位置合わせが難しい。すなわち、移植用角膜Aにおける光路Yと光路Zとの交点への三次元方向の位置と、移植用角膜A表面の傾きとを共に調整する必要がある。しかし、当該移植用角膜観察システム1は全体撮像手段5を有しており、この全体撮像手段5が低い倍率で散乱反射光を観察することができる。つまり、当該移植用角膜観察システム1によれば、光路Yの延長上に対象物(移植用角膜A)が存在すれば、その表面の角度(傾き)に係わらず、散乱反射光を全体撮像手段5(全体画像F)において確認することができる。すなわち、当該移植用角膜観察システム1によれば、このように全体撮像手段5(全体画像F)を用いて移植用角膜Aの位置を確認した状態において、位置調整手段6を用いて、移植用角膜Aの上下左右前後の位置を調整し、鏡面反射光の方向の調整のために角度を調整することで、拡大像を得ることができる。
つまり、一般的に鏡面反射顕微鏡においては、(1)照明光学系(光路Y)と観察光学系(光路Z)との交点上に対象物たる移植用角膜Aを移動させ、(2)所定方向(光路Z方向)の鏡面反射光を得るべく移植用角膜Aの傾きを調整するという調整の困難性を有する。さらに、通常鏡面反射顕微鏡においては、(3)この光路Y及び光路Zが位置調整手段6による移植用角膜A(コンテナB)の移動方向(上下左右前後方向)と異なるため、より調整を困難にさせている。しかし、当該移植用角膜観察システム1によれば、上述のように、照明領域Cに移植用角膜Aが存在すれば、全体撮像手段5(全体画像F)によって移植用角膜Aの角度にかかわらず照明手段(光源)の散乱反射光を観察することができる。従って、当該移植用角膜観察システム1によれば、全体撮像手段5により、移植用角膜Aの位置を全体画像Fにより確認した状態で、拡大画像Gを確認しながら位置調整手段6を用いて移植用角膜Aの上下左右前後の位置を調整し、鏡面反射光の方向の調整のために角度を調整することで、拡大像を得ることができる。
観察者によって照明領域C上に移植用角膜Aが位置するように位置調整手段6によって調整し、拡大像の領域を固定した後、図4(b)に示されるように、全体画像Fと拡大画像Gとの表示サイズを逆転させるように画像制御手段10によって制御する。このように拡大画像Gを画像表示手段9において拡大表示させることで、移植用角膜Aの細胞像詳細を容易に観察することができる。この際に、小画面で全体画像Fも表示させておくことで拡大画像Gが移植用角膜Aのどの部分を観察しているかを特定できる。また、拡大画像Gにおける拡大倍率を調整する際にも、全体画像Fを表示しておくことによって、倍率調整及びそれに伴う位置調整を容易かつ確実に行うことができる。
また、当該移植用角膜観察システム1によれば、他にも例えば、全体画像F及び拡大画像Gの明度を変えることができる。全体画像Fにおいては、移植用角膜Aと照明領域Cとの位置関係のみが認識できればよいので高い明度は必要とされず、逆に強度が強すぎると光量が多すぎるため移植用角膜Aが見えにくくなるなどの弊害が生じる。一方、拡大画像Gにおいては、拡大像を明確に撮像する必要があるため明度を高くする必要がある。そこで、当該移植用角膜観察システム1によれば画像制御手段10によって、照明手段4の光度を調整させることなく、全体画像Fの明度を下げ、拡大画像Gの明度を上げるといった制御を行うことが可能であり、各画面に好適な画像を同時に提供することができる。
更には、当該移植用角膜観察システム1によれば、図4(c)に示されるように、当該画像制御手段10を用いて、画像表示手段9において、画像解析手段11の解析画面Hを表示させることもできる。この画像解析手段11によって、例えば半自動の解析手段の場合は、細胞密度等の測定を当該画像表示手段9を用いながら行うことができる。更に当該システム1によれば、全体画像Fを表示することができるため、移植用角膜Aの各部分毎の解析データを得ることができ、角膜の細胞レベルの高度な調査、分析を進めることにも役立つ。
このように当該移植用角膜観察システム1によれば、観察される移植用角膜A及び拡大対象領域Eの位置を全体画像Fとして、拡大画像Gと同時に画像表示手段9に表示することができる。従って当該システム1によれば、観察される移植用角膜A及び拡大対象領域Eの位置を瞬時かつ拡大画像Gの観察と同時に確認することができるため、拡大像を得るための位置合わせ、及び得られる拡大像の位置の特定を容易に行うことができる。また、当該移植用角膜観察システム1によれば、各画像のサイズや明度の調整や、得られる拡大画像Gの解析も容易に行うことができる。更には、本発明の移植用角膜観察システム1によれば、画像解析手段11を備えることで移植用角膜Aに必要な各種データ等を観察と並行的に解析することで得ることができ、作業効率が格段に向上する。
次に、観察装置2の具体的構造を図5に従って説明する。観察装置2は、全体撮像手段5、位置調整手段6、拡大像撮像手段及び照明手段(鏡面反射法顕微鏡23)、並びに温度測定手段8を主に有している。
位置調整手段6は、移植用角膜Aを収容するコンテナBを保持する保持台21と、上記保持台21を支持する受台22と、エンコーダ24と、制御手段25と、液晶表示部26と、移動量リセットボタン27とを備えている。
コンテナBは、サンプル瓶や移植用角膜専用容器等、移植用角膜Aを収容する容器である。コンテナBには、薬液を介して移植用角膜Aが収容され、気相が全くないように密封されている。なお、コンテナBとしてサンプル瓶をそのまま用いる場合には、特許3922486号公報に記載されているような透明容器にサンプル瓶を収容して用いることが好ましい。
保持台21は、上記コンテナBを保持する。当該保持台21は、下側に配置される鏡面反射法顕微鏡23の光路を妨げないよう、下面が透明の材質を有しているか、切り抜かれている。また、当該保持台21は、受台22の上で回動自在に支持されるため、側面が球状面に形成されている。さらに、保持台21は、回動制御手段として、上縁部分から外側に延出するつば部21aを有している。
受台22は、上記保持台21を回動自在に支持する。この受台22の保持台21と接する面は、保持台21が回動自在となるように凹曲面形状に形成されている。但し、保持台21と受台22とが接する面のそれぞれの形状は、保持台21が回動自在に支持されれば上記形状に限定されない。また、受台22は、図示しない上下左右前後に移動可能に構成される調整機構を備えている。この調整機構としては、上記の移動が可能であれば特に限定されず、例えば、特開2000−33096号公報に開示されている機構等を用いることができる。
当該観察装置2は、保持台21及び受台22がこのような形状及び機構(受台22が保持台21を回動自在に支持する構造、及び上下左右前後に移動可能に構成される調整機構)を有することで、移植用角膜(保持台21)の上下、左右及び前後方向の位置並びに角度を調整する位置調整手段を備えることとなる。
当該観察装置2は、上記各調整機構(上下方向、左右方向及び前後方向の調整機構)を備えることで、角膜の観察位置の設定を容易にする。この各調整機構の一例としては、スライドできる面をスクリューネジ等で摺動する機構を挙げることができる。
当該観察装置2は、受台22上で保持台21が回動することにより、コンテナB内の移植用角膜Aの鏡面反射光を得られるように、角膜観察面の傾きを変えることができる。しかし、回動角度が大きければ角膜A及びコンテナBの底部が傾斜するので、この傾斜による屈折歪が生じて観察倍率に誤差が現れるおそれがある。そこで、この観察装置2によれば、コンテナB(保持台21)の回動(傾斜角度)を制限する回動制御手段を有することで、角膜A及びコンテナBの傾斜角度を許容範囲内に止めるようにすることができ、精確さを高めることができる。
受台22は、この回動制御手段として、保持台21と接する部分の上縁部に上向きに突設される止定片22aを有している。受台22が止定片22aを有することによって、保持台21が一定以上傾いた場合、止定片22aと保持台21のつば部21aとが接するため、これ以上保持台21が傾斜せず、保持台21の傾斜角度を制御することができる。
この止定片22aは、取り外し自在に取り付けることもできる。受台22において、高さの異なる別の止定片22aに替えることによって、許容する傾斜角度を調整することができる。また、回動制御手段としての止定片は、受台22にではなく保持台21に設けられていてもよい。また、例えば、保持台21のつば部21aの厚みの異なるものを数種用意して、取り替え可能にしてもよい。
拡大像撮像手段7を有する鏡面反射法顕微鏡は、光源からの光線の鏡面反射像により、上記コンテナBに収容される移植用角膜Aを拡大観察することができる。この鏡面反射法顕微鏡においては、この光源が対象物である移植用角膜Aに照射される。すなわち、この鏡面反射法顕微鏡の光源が、そのまま拡大対象領域を照明する照明手段4となる。
また、この観察装置2によれば、移植用角膜Aを観察する際に、移植用角膜Aの鏡面反射像が前述した内部の観察部撮像カメラにおいて結像するまで、受台22を調整機構を介して移動させることとなる。従って、この観察装置2によれば、角膜内皮細胞面の結像位置と、角膜上皮細胞面の結像位置との差(受台22の上下方向の移動量)から角膜厚さを求めることができる。
エンコーダ24は、上記調整機構の少なくとも上下方向の移動量を検出し、データ化する。また、エンコーダ24は、この移動量データを制御手段に出力する。この観察装置2によれば、このエンコーダ24によって上下の調整機構の移動量をデータ化することで、角膜厚さを求めることができる。
制御手段25は、入力されるエンコーダ24からの各移動量情報データを受け、移動量及び移動量に基づく角膜厚さを算出する。なお、移動量から角膜厚さを算出する際は、屈折率差による補正も当該制御手段25によって計算され補正することもできる。
また、制御手段25はこの算出された角膜厚さデータを出力し、液晶表示部26はこれを表示する。また、制御手段25は、移動量リセットボタン27から入力される情報を受け、移動量情報をリセットすることができる。また、制御手段25は、光量調整ボリューム28から入力される情報を受け、鏡面反射法顕微鏡23中に備えられる光源(図5においては、図示しない。)への出力電圧を調整する。
全体撮像手段5は、鏡面反射法顕微鏡23と同様に保持台21の底部側に設けられる。当該全体撮像手段5は、上述のとおり照明手段によって照明される照明領域及びその全体領域を撮像する。
温度測定手段8は、上記コンテナB及び/又はこのコンテナBに収容される移植用角膜Aの温度を測定する。当該温度測定手段8によって測定された温度は、制御手段25に伝達され、液晶表示部26に表示することもできる。
また、図5において図示しない照明手段は、拡大対象領域を含む領域を照明する。当該観察装置2においては、前述したように鏡面反射法顕微鏡23に組み込まれた光源が照明手段となる。
このようにこの観察装置2によれば、鏡面反射法顕微鏡による角膜内皮細胞面の結像位置と、角膜上皮細胞面の結像位置との差を、上下方向の調整機構を用いて読み取ることで移植用角膜Aの厚さを測定することができ、その測定値は液晶表示により容易に確認することができる。また、この観察装置2は、回動制御手段を有しているため、コンテナBの傾斜角度を制御することができ、傾斜による屈折歪によって生じる観察倍率の誤差の発生を抑え、測定の正確性を向上させることができる。
なお、本発明の移植用角膜観察システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、画像制御手段、画像解析手段及び/又は画像表示手段を観察装置内に組み込んで用いることもできる。また、拡大像撮像手段において、鏡面反射法顕微鏡以外の顕微鏡等を用いてもよい。この際、拡大像撮像手段の種類等に応じて、独立した照明手段を設けることもできる。
以上のように、本発明の移植用角膜観察システムは、角膜移植に用いられる角膜を拡大して観察、撮影、計測等するシステムとして利用される。
1 移植用角膜観察システム
2 観察装置
3 コンピュータ
4 照明手段
5 全体撮像手段
6 位置調整手段
7 拡大像撮像手段
8 温度測定手段
9 画像表示手段
10 画像制御手段
11 画像解析手段
12 光源
13 コンデンサーレンズ
14 スリット
15 対物レンズ
16 観察部撮像カメラ
17 ミラー
18 遮蔽板
21 保持台
21a つば部
22 受台
22a 止定片
23 鏡面反射法顕微鏡
24 エンコーダ
25 制御手段
26 液晶表示部
27 移動量リセットボタン
28 光量調整ボリューム
A 移植用角膜
B コンテナ
C 照明領域
D 全体領域
E 拡大対象領域
F 全体画像
G 拡大画像
H 解析画像
L 長手方向
X 光軸
Y 対物レンズからの出射光(光路)
Z 対物レンズへの入射光(光路)
P 光路Yと光路Zとの交点
2 観察装置
3 コンピュータ
4 照明手段
5 全体撮像手段
6 位置調整手段
7 拡大像撮像手段
8 温度測定手段
9 画像表示手段
10 画像制御手段
11 画像解析手段
12 光源
13 コンデンサーレンズ
14 スリット
15 対物レンズ
16 観察部撮像カメラ
17 ミラー
18 遮蔽板
21 保持台
21a つば部
22 受台
22a 止定片
23 鏡面反射法顕微鏡
24 エンコーダ
25 制御手段
26 液晶表示部
27 移動量リセットボタン
28 光量調整ボリューム
A 移植用角膜
B コンテナ
C 照明領域
D 全体領域
E 拡大対象領域
F 全体画像
G 拡大画像
H 解析画像
L 長手方向
X 光軸
Y 対物レンズからの出射光(光路)
Z 対物レンズへの入射光(光路)
P 光路Yと光路Zとの交点
Claims (3)
- コンテナ内に収容される移植用角膜を照明する照明手段と、
上記コンテナ内の略全体を撮像する全体撮像手段と、
上記移植用角膜の位置及び角度を調整する位置調整手段と、
上記照明手段によって照明される移植用角膜の拡大像を撮像する拡大像撮像手段と、
上記全体撮像手段及び拡大像撮像手段により撮像される各画像を表示する画像表示手段と、
上記各画像を制御する画像制御手段と
を備える移植用角膜観察システム。 - 上記拡大像撮像手段により撮像される画像を解析する画像解析手段を備える請求項1に記載の移植用角膜観察システム。
- 上記コンテナ及び/又はこのコンテナに収容される移植用角膜の温度測定手段をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の移植用角膜観察システム。
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- 2010-10-26 US US12/925,617 patent/US8408705B2/en active Active
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Date | Code | Title | Description |
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