JP2014054420A - Calibration method and protective member - Google Patents
Calibration method and protective member Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014054420A JP2014054420A JP2012201420A JP2012201420A JP2014054420A JP 2014054420 A JP2014054420 A JP 2014054420A JP 2012201420 A JP2012201420 A JP 2012201420A JP 2012201420 A JP2012201420 A JP 2012201420A JP 2014054420 A JP2014054420 A JP 2014054420A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- calibration
- raman
- tip
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、体内管腔の測定対象部位に測定光を照射し、測定対象部位から放射された放射光を取得することによって、癌等の病変部の有無やその進行度を検査するプローブシステムのキャリブレーション方法、および当該キャリブレーション方法を実施する際に用いられる保護部材に関する。 The present invention relates to a probe system for inspecting the presence or absence of a lesion such as cancer and its progress by irradiating measurement light to a measurement target site in a body lumen and acquiring radiation emitted from the measurement target site. The present invention relates to a calibration method and a protective member used when performing the calibration method.
近年、電子内視鏡により体内管腔の観察を行う方法が、広く普及している。この観察方法は、体内組織を直接観察するため、病変部を切除する必要がなく、被験者の負担が小さいという利点を有する。また最近では、いわゆるビデオスコープ以外に、様々な光学原理を活用した診断装置や超音波装置といったものが提案され、一部は実用化されている。このように、体内組織を直接観察する手法として、新しい測定原理を導入したり、複数の測定原理を組み合わせたりすることが行われている。 In recent years, a method of observing a body lumen with an electronic endoscope has been widely used. This observation method has an advantage that the burden on the subject is small because it is not necessary to excise the lesion because the body tissue is directly observed. Recently, in addition to a so-called video scope, diagnostic devices and ultrasonic devices utilizing various optical principles have been proposed and some of them have been put into practical use. As described above, as a technique for directly observing the body tissue, a new measurement principle is introduced or a plurality of measurement principles are combined.
また、体内組織からの蛍光や当該体内組織に塗布あるいは注入された蛍光物質からの蛍光を観察し、測定することで、単に体内組織の画像を見るだけでは得られない情報を得られることが知られている。この手法を応用して蛍光画像を取得し、通常の可視画像にオーバーラップさせて表示する蛍光画像内視鏡システムも提案されている。このようなシステムは、悪性腫瘍の早期発見につながるため、非常に期待されている。 In addition, it is known that by observing and measuring the fluorescence from the body tissue and the fluorescent material applied or injected into the body tissue, information that cannot be obtained simply by looking at the image of the body tissue can be obtained. It has been. There has also been proposed a fluorescence image endoscope system that applies this technique to acquire a fluorescence image and displays it by overlapping with a normal visible image. Such a system is highly promising because it leads to early detection of malignant tumors.
他方、蛍光画像を構成せずとも、蛍光の強度情報を取得することで体内組織の状態を判断する方法も知られている。このような方法では、電子内視鏡に搭載されている撮像素子を使用せずに蛍光を取得するものが多い。 On the other hand, a method for determining the state of a body tissue by acquiring fluorescence intensity information without forming a fluorescence image is also known. In many of these methods, fluorescence is acquired without using an image sensor mounted on an electronic endoscope.
蛍光診断をするためのプローブ(診断子)には、内視鏡の鉗子チャンネル経由で体内に至るもの、あるいは内視鏡と一体になっているもの等がある(例えば、特許文献1を参照)。 Probes (diagnostics) for making a fluorescence diagnosis include those that reach the body via the forceps channel of the endoscope, or those that are integrated with the endoscope (for example, see Patent Document 1). .
このようなプローブは、光源から出射された光を伝播し、体内組織に励起光として照射する。励起光を照射された体内組織からは、反射光、自家蛍光、ラマン散乱光等の多様な光が放射光として放射される。プローブにおいて放射光を波長成分毎に分離して選択的に受光する、または、放射光を非選択的に受光した後にプローブの外部で波長成分毎に分離することによって、測定対象となる光の分光測定を行う。例えば、ラマン散乱光の分光測定においては、一般に狭線幅のレーザー光を励起光として照射し、励起光の照射によって生じるラマン散乱光を受光する。そして、受光したラマン散乱光を分光し、当該分光した光を、検出位置毎に検出する光の波長または波数が異なる検出器(例えば、CCD検出器)で検出する(例えば、特許文献2を参照)。 Such a probe propagates the light emitted from the light source and irradiates the body tissue as excitation light. A variety of light such as reflected light, autofluorescence, and Raman scattered light is emitted as emitted light from the body tissue irradiated with the excitation light. Spectroscopic analysis of the light to be measured by separating the radiated light for each wavelength component at the probe and selectively receiving it, or by separating the radiated light for each wavelength component after receiving the radiated light non-selectively. Measure. For example, in spectroscopic measurement of Raman scattered light, generally, laser light having a narrow line width is irradiated as excitation light, and Raman scattered light generated by irradiation of excitation light is received. Then, the received Raman scattered light is dispersed, and the dispersed light is detected by a detector (for example, a CCD detector) having a different wavelength or wave number of light to be detected at each detection position (for example, see Patent Document 2). ).
ラマン散乱光の分光測定においては、以下に示す(ア)〜(コ)の特性が当該分光測定の結果として得られるスペクトルデータの形状・強度に影響を与える。ここで、(オ)以外の特性については、プローブと、検出器を有する測定装置とを備えた内視鏡システム全体の特性で決まる。
(ア)励起光の波長
(イ)励起光の強度
(ウ)光源−プローブ間の光学系における分光透過率
(エ)プローブの励起光に対する分光透過率
(オ)体内組織のラマン散乱光の強度
(カ)プローブのラマン散乱光に対する分光透過率
(キ)プローブ−検出器間の光学系における分光透過率
(ク)検出器の受光感度の波長依存性
(ケ)検出器の検出位置(ピクセル座標)と分光されたラマン散乱光の波長との対応関係
(コ)内視鏡システムの検出感度(光源の出射光量と、検出器の受光量との比)
In the spectroscopic measurement of Raman scattered light, the following characteristics (a) to (co) affect the shape and intensity of spectral data obtained as a result of the spectroscopic measurement. Here, the characteristics other than (e) are determined by the characteristics of the entire endoscope system including the probe and the measuring device having the detector.
(A) Wavelength of excitation light (b) Intensity of excitation light (c) Spectral transmittance in optical system between light source and probe (d) Spectral transmittance for excitation light of probe (e) Intensity of Raman scattered light in body tissue (F) Spectral transmittance for Raman scattered light from the probe (g) Spectral transmittance in the optical system between the probe and detector (g) Wavelength dependence of the light receiving sensitivity of the detector (g) Detection position of the detector (pixel coordinates) ) And the wavelength of the scattered Raman scattered light (e) Detection sensitivity of the endoscope system (ratio between the amount of light emitted from the light source and the amount of light received by the detector)
したがって、(オ)以外の特性について適切なキャリブレーションを行わないと、測定装置・プローブ毎の個体差、同一の測定装置・プローブにおける分光測定環境(温湿度)の変化、経時的なアラインメントのずれ等の理由により、測定装置の性能に誤差が生じてしまう。測定装置の性能に誤差が生じると、同じ試料を測定しても、最終的に求められる測定値にばらつきが生じる。 Therefore, unless proper calibration is performed for characteristics other than (e), individual differences between measurement devices / probes, changes in the spectroscopic measurement environment (temperature / humidity) in the same measurement device / probe, and misalignment over time For this reason, an error occurs in the performance of the measuring apparatus. If an error occurs in the performance of the measuring apparatus, even if the same sample is measured, the finally obtained measurement value varies.
そこで、測定装置においては、通常、既知の特性情報を有するキャリブレーション用の試料(以下、「キャリブレーション試料」という)を用いて当該特性の測定(以下、「キャリブレーション測定」という)を行い、その測定結果と既知の特性情報との比較を行うことによって、(オ)以外の特性についてのキャリブレーションが行われている。 Therefore, in a measuring apparatus, measurement of the characteristics (hereinafter referred to as “calibration measurement”) is usually performed using a calibration sample having known characteristic information (hereinafter referred to as “calibration sample”), By comparing the measurement result with known characteristic information, calibration for characteristics other than (e) is performed.
このキャリブレーション測定は、体内組織におけるラマン散乱光の分光測定よりも前に行われることが一般的である。キャリブレーション測定の際には、分光測定を正確に行うため、滅菌または消毒されたプローブがキャリブレーション試料と接触することによってプローブの汚染(コンタミネーション)を防止する必要がある。 This calibration measurement is generally performed before the spectroscopic measurement of Raman scattered light in the body tissue. In the calibration measurement, in order to perform the spectroscopic measurement accurately, it is necessary to prevent contamination of the probe by contacting the sterilized or disinfected probe with the calibration sample.
ところで、コンタミネーションを防止することが必要な点は、一般的な内視鏡のホワイトバランスのキャリブレーション時も同じである。内視鏡のホワイトバランスのキャリブレーション時、例えば、一端が開口し他端が閉塞する有底筒体状を有し、その内面全体が不透明な白色であるホワイトバランス調整具が専用具として用いられている。そのため、内視鏡とは別にホワイトバランス調整具も滅菌または消毒する必要があり、ホワイトバランスのキャリブレーションの準備段階で手間がかかるという問題があった。 By the way, the point which needs to prevent contamination is the same also at the time of calibration of the white balance of a general endoscope. When calibrating the white balance of an endoscope, for example, a white balance adjustment tool that has a bottomed cylindrical shape that is open at one end and closed at the other end and whose entire inner surface is opaque white is used as a dedicated tool. ing. For this reason, it is necessary to sterilize or disinfect the white balance adjusting tool separately from the endoscope, and there is a problem in that it takes time and effort in the preparation stage of white balance calibration.
その問題に対して、ホワイトバランス調整具の内部に設けられ、内視鏡の挿入部をホワイトバランス調整具の内面に接触させずにホワイトバランス調整具内の所定位置に位置決めする内視鏡保持筒が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。また、ホワイトバランス調整具を保護キャップとして内視鏡の挿入部にあらかじめ装着しておき、保護キャップを装着した状態においてガス滅菌およびホワイトバランス調整を行えるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。 For this problem, an endoscope holding cylinder is provided inside the white balance adjustment tool, and positions the endoscope insertion portion at a predetermined position in the white balance adjustment tool without contacting the inner surface of the white balance adjustment tool. Has been proposed (see, for example, Patent Document 3). Further, a technique has been proposed in which a white balance adjustment tool is attached as a protective cap to an insertion portion of an endoscope in advance so that gas sterilization and white balance adjustment can be performed with the protective cap attached (for example, (See Patent Document 4).
しかしながら、上記特許文献3,4に記載の技術は、画像取得を目的とした内視鏡におけるホワイトバランスのキャリブレーションであり、ラマン散乱光の分光測定を目的としたプローブのキャリブレーション測定とは、以下の点で大きく異なる。内視鏡は、観察したい組織(例えば、患部)と数〜数十[mm]の距離をとって使用されるため、ホワイトバランスのキャリブレーション時も同様にホワイトバランス調整具と内視鏡との間には距離が設けられている。また、一定の基準色調を有する部材があれば内視鏡のホワイトバランスのキャリブレーションを行えるため、ホワイトバランス調整具を滅菌または消毒することは比較的容易である。
However, the techniques described in
一方、体内組織に接触または近接させて測定するプローブにおいては、各種のキャリブレーション測定も同様にキャリブレーション試料と接触または近接させた状態で測定することが好ましい。また、プローブのキャリブレーション測定においては、ホワイトバランス調整具と比べて、キャリブレーション試料に求められる特性の情報量が多く、かつ、当該特性の確からしさの程度が高いため、キャリブレーション試料を滅菌または消毒することにより当該キャリブレーション試料が変性してしまい、キャリブレーション測定を正確に行うことができないおそれがある。 On the other hand, in a probe that is measured in contact with or in close proximity to a body tissue, various calibration measurements are preferably performed in the state of being in contact with or close to a calibration sample. In probe calibration measurement, the amount of information required for a calibration sample is larger than that of a white balance adjustment tool, and the degree of accuracy of the property is high. Disinfection may denature the calibration sample, and calibration measurement may not be performed accurately.
以上のように、プローブのキャリブレーション測定は、内視鏡のホワイトバランスのキャリブレーションと実施状況が全く異なり、予め滅菌または消毒されたプローブを、滅菌または消毒されていないキャリブレーション試料に接触または近接させた状態で行う必要がある。そのため、上記特許文献3,4に記載の技術を適用しても、プローブのキャリブレーション測定の際に当該プローブの汚染を確実に回避することはできない。
As described above, the calibration of the probe is completely different from the calibration of the white balance of the endoscope, and the probe that has been sterilized or disinfected is brought into contact with or close to a calibration sample that has not been sterilized or disinfected. It is necessary to do in the state that was let. For this reason, even if the techniques described in
本発明は、キャリブレーション試料と接触または近接させた場合、プローブの汚染を確実に防止することが可能なキャリブレーション方法および保護部材を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a calibration method and a protection member that can reliably prevent contamination of a probe when brought into contact with or close to a calibration sample.
本発明に係るキャリブレーション方法は、
体内管腔に挿入されたプローブの先端部から測定対象部位に測定光を照射し、当該測定対象部位から放射される放射光を取得するプローブシステムのキャリブレーション方法であって、
前記プローブの先端部を覆う保護部材であって滅菌または消毒されている保護部材に、予め滅菌または消毒された前記プローブを挿入する第1のステップと、
前記プローブの先端部を、前記保護部材に挿入された状態で、ラマンスペクトルが既知であるキャリブレーション試料に近接または接触させる第2のステップと、を備え、
前記保護部材に挿入された前記プローブの先端部を前記キャリブレーション試料に近接または接触させた状態でキャリブレーションを実行する、
ことを特徴とする。
本発明に係る保護部材は、
体内管腔に挿入されたプローブの先端部から測定対象部位に測定光を照射し、当該測定対象部位から放射された放射光を取得する内視鏡システムのキャリブレーション方法に用いられ、前記測定光を照射する前に前記プローブの先端部を覆う保護部材であって、
筒形の周壁部および底部からなる有底筒体状に形成されている
前記底部は透明薄膜部材で形成されている。
The calibration method according to the present invention includes:
A method for calibrating a probe system that irradiates measurement light from a distal end portion of a probe inserted into a body lumen to measurement light, and obtains radiation emitted from the measurement target,
A first step of inserting the probe sterilized or disinfected in advance into a protective member that covers the tip of the probe and is sterilized or disinfected;
A second step of bringing the tip of the probe into proximity to or in contact with a calibration sample having a known Raman spectrum in a state of being inserted into the protective member,
Performing calibration in a state where the tip of the probe inserted into the protection member is in proximity to or in contact with the calibration sample;
It is characterized by that.
The protective member according to the present invention is
The measurement light is used in a calibration method of an endoscope system that irradiates measurement light from a tip portion of a probe inserted into a body lumen to measurement light, and obtains radiated light emitted from the measurement light target. A protective member covering the tip of the probe before irradiating
The bottom part is formed of a transparent thin film member, which is formed in a bottomed cylindrical shape including a cylindrical peripheral wall part and a bottom part.
本発明によれば、キャリブレーション試料と接触または近接させた場合、プローブの汚染を確実に防止することが可能なキャリブレーション方法および保護部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a calibration method and a protection member that can reliably prevent contamination of a probe when it is brought into contact with or close to a calibration sample.
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[内視鏡システム1の構成]
図1(a)に示す内視鏡システム1は、体内管腔(以下、「管腔」という)の測定対象部位(例えば病変部)に測定光を照射し、測定対象部位から放射された放射光を取得することによって、癌等の病変部の有無やその進行度を検査するためのプローブシステム100、体内管腔に挿入される内視鏡本体2、および、内視鏡制御装置3から構成される。プローブシステム100は、プローブ11および測定装置4を備える。内視鏡本体2は、管腔に導入可能に形成された可撓性を有する長尺の導入部21と、導入部21の基端部21aに設けられた操作部22と、操作部22を介して導入部21と内視鏡制御装置3とを通信可能に接続するケーブル23とを備える。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[Configuration of Endoscope System 1]
The
導入部21は、管腔内部を進入する際に管腔の湾曲に応じて容易に湾曲可能な可撓性を、その略全長にわたって有する。また、導入部21は、操作部22のノブ22aの操作に従って先端部21b側の一定範囲(操作可能部21c)を任意の角度で湾曲させることができる機構(図示せず)を有する。
The
内視鏡本体2の先端部21bは、図2に示すように、カメラCA、鉗子チャンネルCHおよび送気送水ノズル(図示せず)等を有する。
As shown in FIG. 2, the
ライトガイドLGは、測定装置4の照明光源41aにより発光された照明光(可視光)を先端部21bまで導光し、その照明光を先端部21bから出射する。
The light guide LG guides the illumination light (visible light) emitted from the illumination light source 41a of the measuring device 4 to the
カメラCAは、固体撮像素子を備えた電子カメラであり、ライトガイドLGから出射された照明光で照明された領域を撮像し、その撮像信号を内視鏡制御装置3に伝送する。
The camera CA is an electronic camera provided with a solid-state imaging device, images an area illuminated with illumination light emitted from the light guide LG, and transmits the imaging signal to the
鉗子チャンネルCHは、操作部22に形成された導入口22bと連通するように導入部21に形成された例えば2.6[mm]径の内腔である。鉗子チャンネルCHには、病変部の観察、病変部の診断および病変部の手術等を行うための様々な機器を挿通することができる。本実施の形態では、図1に示すように、管腔内の測定対象部位に光を照射し、測定対象部位から放射された放射光を取得する光学測定によって、癌等の病変部の有無やその進行度を検査することが可能なプローブ11を挿通可能である。光学測定時には、プローブ11は、鉗子チャンネルCHから最大30[mm]程度突出して使用される。
The forceps channel CH is a lumen having a diameter of, for example, 2.6 [mm] formed in the
プローブ11は、図1に示すように、プローブ基端部11aからプローブ先端部11bまで延在する長尺の可撓性管状部材である。プローブ11は、プローブ基端部11aに設けられたコネクター46を介して測定装置4に接続されている。プローブ11及び測定装置4によってプローブシステム100が構成される。
As shown in FIG. 1, the
[測定装置4の構成]
次に、測定装置4の構成について説明する。測定装置4は、観察用の照明光を発生する照明光源41a、測定用の測定光を発生する測定光源41b、分光器42、CPU(Central Processing Unit)43および記憶装置45を備える。測定装置4には、入力装置5およびモニター7が接続されている。CPU43は、測定に関わる各部の制御を行うとともに、後述するキャリブレーションを実行する。
[Configuration of Measuring Device 4]
Next, the configuration of the measuring device 4 will be described. The measurement device 4 includes an illumination light source 41a that generates illumination light for observation, a
入力装置5は、測定装置4に対するユーザーの指示を入力する。本実施の形態では、入力装置5は、例えば、キーボード、マウスまたはスイッチ等により構成される。モニター7は、測定装置4から出力された画像データを入力して各種画像を表示する。
The input device 5 inputs a user instruction to the measurement device 4. In the present embodiment, the input device 5 is configured by, for example, a keyboard, a mouse, a switch, or the like. The
照明光源41aは、管腔内の観察対象部位を照らす処理の実行指示が入力装置5に入力された場合、観察用の照明光を発光する。プローブ11は、鉗子チャンネルCHへの挿通により管腔内に導入されている場合、照明光源41aから発光された照明光を導光し、観察対象部位へ出射する。
The illumination light source 41a emits illumination light for observation when an instruction to execute the process of illuminating the observation target site in the lumen is input to the input device 5. When the
測定光源41bは、管腔内の測定対象部位(例えば病変部)の生体組織を検査する処理の実行指示が入力装置5に入力された場合、キセノン光等の励起光を発光する。プローブ11は、鉗子チャンネルCHへの挿通により管腔内に導入されている場合、測定光源41bから発光された励起光を導光し、測定対象部位への測定光として出射する。また、プローブ11は、測定対象部位からの光を測定対象部位の生体情報として受光し、測定装置4の分光器42へ導光する。
The
本実施の形態では、測定対象部位を測定する手法には、所定波長のレーザー光を励起光として測定対象部位に照射し、励起光を照射した結果として測定対象部位から放射された蛍光またはラマン散乱光を放射光として受光し、診断に必要な分光スペクトル等を得る蛍光分光法またはラマン分光法を適用している。 In the present embodiment, the method of measuring the measurement target part includes irradiating the measurement target part with laser light having a predetermined wavelength as excitation light, and fluorescence or Raman scattering emitted from the measurement target part as a result of irradiating the excitation light. Fluorescence spectroscopy or Raman spectroscopy that receives light as radiant light and obtains a spectral spectrum necessary for diagnosis is applied.
分光器42は、プローブ11により導光された測定対象部位からの放射光に対してスペクトル解析を行う。例えば、分光器42は、図1(b)に示すように、回折格子42aおよびCCD検出器42bを備える。CCD検出器42bに代えて、CMOS型受光センサからなる検出器を用いてもよい。
The
回折格子42aは、透過型の回折格子であり、測定対象部位からの放射光を各波長に分解(分光)してCCD検出器42bに向け射出する。
The
CCD検出器42bは、例えば、縦、横それぞれ1024個のピクセル(画素)を2次元的に配列して形成される。CCD検出器42bは、測定対象部位の蛍光スペクトルまたはラマンスペクトルを検出する。回折格子42aで分光された光は、分光された波長に応じてCCD検出器42b上のピクセルに入射する。分光された光が入射するピクセルの位置と分光波長との対応関係を求めておくことによって、当該光が入射したピクセルの位置から分光波長を得ることができる。また、各ピクセルから出力される検出出力によって当該各ピクセルに対応する波長の強度を求めることができる。そして、ピクセルの特定と各ピクセルの出力を検出することによって、測定対象部位について、異なる波長毎に蛍光またはラマン散乱光の強度を表した蛍光スペクトルまたはラマンスペクトルを求めることができる。
The
CPU43は、分光器42によるスペクトル解析結果に基づいて、管腔内の測定対象部位における病変の有無や種類について診断する。そして、CPU43は、診断結果を示す診断結果画像データをモニター7に出力することによって、診断結果画像をモニター7に表示させる。ユーザーは、モニター7に表示された診断結果画像を見ることによって、病変の広がりや病気の程度を評価することができる。
The
記憶装置45は、測定装置4に内蔵されたHDD(Hard Disk Drive)等である。記憶装置45は、CPU43による診断結果等を記憶する。なお、記憶装置45は、測定装置4に内蔵されたものでなくても良く、例えば測定装置4に外付けされたものであっても良いし、あるいは通信ネットワーク上に存在するものであっても良い。
The
[内視鏡制御装置3の構成]
次に、内視鏡制御装置3の構成について説明する。内視鏡制御装置3は、操作者からの操作を受けて、内視鏡本体2の照明や撮影を制御するための装置であり、映像処理部32およびCPU33を備える。内視鏡制御装置3には、入力装置6およびモニター8が接続されている。
[Configuration of Endoscope Control Device 3]
Next, the configuration of the
入力装置6は、内視鏡制御装置3に対するユーザーの指示を入力する。本実施の形態では、入力装置6は、例えば、キーボード、マウスまたはスイッチ等により構成される。モニター8は、内視鏡制御装置3から出力された画像データを入力して各種画像を表示する。
The
映像処理部32は、内視鏡本体2から撮像信号を受信し、この撮像信号に対して所定の信号処理を行い、処理後の信号を内視鏡映像信号としてモニター8に出力する。これにより、内視鏡映像信号に基づく内視鏡映像がモニター8の画面上に表示される。すなわち、管腔内の観察対象部位が撮像されると、その映像がモニター8に表示される。CPU33は、映像処理部32の動作を制御する。
The
[プローブシステム100のキャリブレーション方法]
次に、プローブシステム100のキャリブレーション方法について説明する。ここで、プローブシステム100のキャリブレーション方法とは、プローブシステム100を構成する各装置の出力する値が正しい値となるように、キャリブレーション試料を用いて調整する方法である。プローブシステム100のキャリブレーションは、測定装置4,プローブ11毎の個体差、同一の測定装置4,プローブ11における分光測定環境(温湿度)の変化、経時的なアラインメントのずれ等を生じると正しい測定結果が得られないために行われる。例えば、ラマン散乱光の分光測定におけるキャリブレーション項目としては、以下の(ア)〜(ケ)が挙げられる。
(ア)測定光源41bから出射される励起光の波長
(イ)測定光源41bから出射される励起光の強度
(ウ)測定光源41b−プローブ11間の光学系における分光透過率
(エ)プローブ11の励起光に対する分光透過率
(オ)プローブ11のラマン散乱光に対する分光透過率
(カ)プローブ11−CCD検出器42b間の光学系における分光透過率
(キ)CCD検出器42bの受光感度の波長依存性
(ク)CCD検出器42bの検出位置(ピクセル座標)と、当該検出位置に入射したラマン散乱光の波長との対応関係
(ケ)内視鏡システム1の検出感度(測定光源41bから出射される励起光の光量と、CCD検出器42bの受光量との比)
ここで、分光透過率とは、光の波長毎の透過率を表す。また、受光感度の波長依存性とは、受光感度が測定波長に依存して変化することを表す。
[Calibration method of probe system 100]
Next, a calibration method of the
(A) Wavelength of excitation light emitted from
Here, the spectral transmittance represents the transmittance for each wavelength of light. The wavelength dependency of the light receiving sensitivity indicates that the light receiving sensitivity changes depending on the measurement wavelength.
プローブシステム100における各種のキャリブレーションにおいては、蛍光スペクトルまたはラマンスペクトル(以下、単に「スペクトル」という)が既知であるキャリブレーション試料に励起光を照射し、キャリブレーション試料から放出される放出光を分光してスペクトルを測定する。そして、その測定結果としてのスペクトルと既知のスペクトルとの比較を行うことによって、上記(ア)〜(ケ)に示すキャリブレーション項目についてキャリブレーションを行う。図3は、キャリブレーション試料のスペクトルを測定する様子を示す図である。
In various calibrations in the
図3(a)は、プローブ11の先端部をキャリブレーション試料60に接触させた状態で励起光を照射し、キャリブレーション試料60から放出される放出光を受光する様子を示す。図3(b)は、プローブ11の先端部をキャリブレーション試料60に近接させた状態で励起光を照射し、キャリブレーション試料60から放出される放出光を受光する様子を示す。
FIG. 3A shows a state in which the excitation light is irradiated with the tip of the
図3(c)は、位置固定部材70でプローブ11の位置を固定し、プローブ11の先端部をキャリブレーション試料60に接触させた状態で励起光を照射し、キャリブレーション試料60から放出される放出光を受光する様子を示す。図3(d)は、位置固定部材70でプローブ11の位置を固定し、プローブ11の先端部をキャリブレーション試料60に近接させた状態で励起光を照射し、キャリブレーション試料60から放出される放出光を受光する様子を示す。
In FIG. 3C, the position of the
図3(a)〜(d)に示す何れの態様においても、プローブ11は、滅菌または消毒されている。そこで、本実施の形態では、プローブ11がキャリブレーション試料60との接触によって汚染することを防止するため、プローブ11の先端部を覆う形状の保護部材50にプローブ11を挿入している。その際、保護部材50には、滅菌または消毒されたものを用いる。
In any embodiment shown in FIGS. 3A to 3D, the
保護部材50は、図4(a)に示すように、筒形の周壁部50aおよび底部50bからなる有底筒体状に形成されている。周壁部50aは、プローブ11の外径に近い内径を有し、確実にプローブ11を保持するための硬性保持部として機能する。底部50bは、保護部材50にプローブ11が挿入された場合においてプローブ11の先端部に対向する対向部分である。
As shown in FIG. 4A, the
本実施の形態では、底部50bは、図5に示すように、透明薄膜部材80を周壁部50aに接着または融着させることによって構成される。なお、保護部材50は、図4(b)に示すように、周壁部50cおよび底部50dを透明薄膜部材80で一体成形することによって構成しても良い。また、保護部材50は、プローブ11の先端部を覆う部材であれば良く、例えば入手が容易なサンプリングバッグをでも良い。
In the present embodiment, the bottom 50b is configured by bonding or fusing the transparent
保護部材50のうちプローブ11の先端部が突き当たる部分、すなわち底部50bは、極力薄くすることが求められる。キャリブレーションを行う場合、プローブ11とキャリブレーション試料60とは、ほぼ接触していることが求められるからである。一方で、プローブ11による底部50bの穿孔を防止するために、底部50bは十分な強度を有している必要がある。また、保護部材50は、滅菌または消毒された状態で用いられるため、滅菌または消毒に十分耐える必要がある。
It is required to make the portion of the
したがって、保護部材50(特に、底部50b)の材料としては、フィルム状に加工することができ、ガス滅菌が可能なポリエチレン(以下、「PE」という)、ポリプロピレン(以下、「PP」という)、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」という)、ポリスチレン(以下、「PS」という)およびポリ塩化ビニル(以下、「PVC」という)を用いている。 Therefore, as a material of the protective member 50 (particularly, the bottom 50b), polyethylene (hereinafter referred to as “PE”), polypropylene (hereinafter referred to as “PP”), which can be processed into a film shape and can be gas sterilized, Polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as “PET”), polystyrene (hereinafter referred to as “PS”) and polyvinyl chloride (hereinafter referred to as “PVC”) are used.
[キャリブレーション項目(オ),(カ),(キ)のキャリブレーション]
キャリブレーション項目(オ),(カ),(キ)のキャリブレーションでは、励起光を照射することによって既知の蛍光を発生するキャリブレーション試料60、または既知の分光強度を有するキャリブレーション用光源が用いられる。例えば、励起光の照射によって既知の蛍光を発生するキャリブレーション試料60を用いたキャリブレーションでは、保護部材50が発生する蛍光およびラマン散乱光がキャリブレーション試料60の蛍光の検出結果に悪影響を与え、キャリブレーションを正しく行うことができない。そのため、保護部材50、特にプローブ11の先端部に対向する底部50bからの蛍光およびラマン散乱光の発生を抑制する必要がある。
[Calibration of calibration items (e), (f), (ki)]
In the calibration of the calibration items (e), (f), and (g), a
本実施の形態では、保護部材50自体の蛍光は弱いことを考慮し、保護部材50に着色剤等の添加物を付与しないことによって蛍光の発生を抑制する。また、ラマン散乱光は一般に蛍光より強度が小さいことを考慮し、底部50bの厚さを10〜100[μm]にすることによって、ラマン散乱光の発生を抑制する。なお、キャリブレーション用光源を用いたキャリブレーションでは、保護部材50から放出される蛍光およびラマン散乱光の強度は小さいため、保護部材50にプローブ11を挿入してキャリブレーションを行うことは問題にならない。
In the present embodiment, considering that the fluorescence of the
[キャリブレーション項目(ア),(ク)のキャリブレーション]
キャリブレーション項目(ア),(ク)のキャリブレーションでは、ラマンスペクトルが既知であるキャリブレーション試料60のラマン散乱光を測定することによって、CCD検出器42bの検出位置(ピクセル座標)と分光されたラマン散乱光の波長または波数(例えば、600〜1700[cm−1])との対応関係についてキャリブレーションを行う。この際、保護部材50が発生する蛍光およびラマン散乱光は、キャリブレーション試料60から放出されるラマン散乱光の検出に悪影響を与え、キャリブレーションを正しく行うことができない。そのため、保護部材50、特にプローブ11の先端部に対向する底部50bからの蛍光およびラマン散乱光の発生を抑制する必要がある。そこで、キャリブレーション項目(オ),(カ),(キ)のキャリブレーションでも説明したように、保護部材50に着色剤等の添加物を付与しないことによって蛍光の発生を抑制するとともに、底部50bの厚さを10〜100[μm]にすることによって、ラマン散乱光の発生を抑制している。
[Calibration items (A) and (K)]
In the calibration of the calibration items (a) and (ku), the Raman scattered light of the
なお、キャリブレーション測定時に、底部50bからのラマン散乱光もCCD検出器42bにおいて同時に検出してしまうが、底部50b(以下、「透明薄膜部材80」ともいう)の材質が既知である点、キャリブレーション試料60に比べて透明薄膜部材80の散乱強度が小さい点から、キャリブレーション試料60のラマン散乱光のラマンピークを検出することは容易である。
At the time of calibration measurement, Raman scattered light from the bottom 50b is also simultaneously detected by the
CCD検出器42bの検出位置(ピクセル座標)と、分光されたラマン散乱光の波長または波数との対応関係は、キャリブレーション測定時に得られた数点の対応関係を多項式で近似して当該多項式の係数を算出することにより求める。したがって、キャリブレーション測定においては、少なくとも(多項式の次数+1)点の対応関係を得ることが必要となる。キャリブレーションの精度を上げるためには、多項式の次数は少なくとも2以上であることが望ましく、この場合、3点以上の対応関係を得ることが必要となる。
The correspondence between the detection position (pixel coordinates) of the
そこで、本実施の形態では、図6(a)に示すように、キャリブレーション試料60よりもラマンピーク数が3つ以上少ない材質を透明薄膜部材80に用いている。なお、図6(b)に示すように、ラマンピーク数は3つ以上であるキャリブレーション試料60とラマンピークの波数が重畳しない、言い換えるとキャリブレーション試料60におけるラマンピークの波数と異なるラマンピークの波数を有する材質を透明薄膜部材80に用いても良い。ラマンピークの波数とは、ラマンスペクトルにおける山の頂点における波数値を指す。また、図6(c)に示すように、ラマンピーク数は3つ以上であるキャリブレーション試料60におけるラマンピークの散乱強度よりも低い散乱強度のラマンピークを有する材質を透明薄膜部材80に用いても良い。これらの特性を満たす材質としては、PEが好適である。図7に示すように、PEのラマンスペクトルは1000〜1500[cm−1]の狭い領域に少ないラマンピークを有するため、100[μm]〜1[mm]程度の厚さを有する透明薄膜部材80においても、透明薄膜部材80から得られるラマンスペクトルとキャリブレーション試料60から得られるラマンスペクトルとを容易に識別することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6A, a material having a Raman peak number three or more less than that of the
[キャリブレーション項目(ケ)のキャリブレーション]
キャリブレーション項目(ケ)のキャリブレーションでは、測定対象部位から放出されるラマン散乱光の正確な強度情報を得られるようにするため、測定光源41bから出射される励起光の強度と、CCD検出器42bで受光したラマン散乱光強度との比を用いて、測定装置4間での検出効率のばらつき、同一の測定装置4における経時的な検出効率のばらつきを補正する。この補正の際、同一とみなすことが可能なキャリブレーション試料60の測定結果を比較すれば良く、保護部材50を用いることによりプローブ11とキャリブレーション試料60とを接触させた状態で測定することができる。したがって、プローブ11−キャリブレーション試料60間の距離が変動することによって検出効率のキャリブレーション結果に誤差が生じることを最小限に抑えることができ、ひいては、精度の高いキャリブレーションを行うことができる。
[Calibration of calibration items]
In the calibration of the calibration item (K), in order to obtain accurate intensity information of the Raman scattered light emitted from the measurement target region, the intensity of the excitation light emitted from the
なお、キャリブレーション項目(ウ),(エ)については、ラマン散乱光の分光測定において狭帯域のレーザー光を励起光として用いるため、他のキャリブレーション項目に比べて重要な項目ではない。 Note that the calibration items (c) and (d) are not important items as compared with other calibration items because a narrow-band laser beam is used as excitation light in the spectroscopic measurement of Raman scattered light.
[プローブシステム100のキャリブレーション方法]
次に、図8のフローチャートを参照し、プローブシステム100におけるキャリブレーション項目(ア),(ク)のキャリブレーション方法を説明する。
[Calibration method of probe system 100]
Next, a calibration method for calibration items (a) and (c) in the
まず、ユーザーは、滅菌または消毒されたプローブ11を、滅菌または消毒された保護部材50に挿入する(ステップS100)。次に、ユーザーは、プローブ11の先端部を、ラマンスペクトルが既知であるキャリブレーション試料60に近接または接触させる(ステップS120)。
First, the user inserts the sterilized or disinfected
次に、測定光源41bは、キャリブレーション試料60を励起させるためのレーザー光を、保護部材50を介して、プローブ11の先端部からキャリブレーション試料60に対して照射する(ステップS140)。次に、分光器42は、キャリブレーション試料60から放出されるラマン散乱光を保護部材50を介して受光し、受光したラマン散乱光を分光し、分光したラマン散乱光を、検出位置毎に検出するラマン散乱光の波長または波数が異なるCCD検出器42bで検出する(ステップS160)。
Next, the
次に、CPU43は、分光器42による検出結果に基づいて、キャリブレーション試料60のラマンスペクトルを求める(ステップS180)。最後に、CPU43は、ステップS180にて求めたラマンスペクトルと、既知であるキャリブレーション試料60のラマンスペクトルとに基づいて、CCD検出器42bの検出位置(ピクセル座標)と、当該検出位置に入射したラマン散乱光の波長との対応関係についてキャリブレーションを行う(ステップS200)。
Next, CPU43 calculates | requires the Raman spectrum of the
[本実施の形態における効果]
以上詳しく説明したように、本実施の形態におけるキャリブレーション方法は、体内管腔に挿入されたプローブ11の先端部から測定対象部位に測定光を照射し、当該測定対象部位から放射された放射光を取得する内視鏡システム1のキャリブレーション方法であって、測定光を照射する前に、プローブ11の先端部を覆う保護部材50であって滅菌または消毒されている保護部材50に、予め滅菌または消毒されたプローブ11を挿入する第1のステップと、プローブ11の先端部を、ラマンスペクトルが既知であるキャリブレーション試料60に近接または接触させる第2のステップとを有する。そのため、滅菌または消毒されたプローブ11と、滅菌または消毒されていないキャリブレーション試料60とが直接接触することがなくなり、プローブ11の汚染を確実に防止することができる。
[Effects of the present embodiment]
As described above in detail, in the calibration method according to the present embodiment, the measurement light is irradiated from the tip of the
また、本実施の形態では、保護部材50が発生する蛍光およびラマン散乱光がキャリブレーション測定の結果になるべく悪影響を与えないようにするため、保護部材50の材料およびサイズ等を適切に選択している。そのため、キャリブレーション測定の結果に基づく各種のキャリブレーションを精度良く行うことができる。
In the present embodiment, the material and size of the
なお、上記実施の形態において、保護部材50の内側には、保護部材50の軸方向におけるプローブ11の挿入側から底部50b側へ向かって細くなるテーパー部が形成されていても良い。この構成により、保護部材50にプローブ11を挿入した場合、上記テーバー部でプローブ11を確実に保持することができる。
In the above embodiment, a taper portion that narrows from the insertion side of the
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of actualization in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or the main features thereof.
1 内視鏡システム
2 内視鏡本体
3 内視鏡制御装置
4 測定装置
5,6 入力装置
7,8 モニター
11 プローブ
11a プローブ基端部
11b プローブ先端部
21 導入部
21a 基端部
21b 先端部
21c 操作可能部
22 操作部
22a ノブ
23 ケーブル
32 映像処理部
33 CPU
41a 照明光源
41b 測定光源
42 分光器
42a 回折格子
42b CCD検出器
43 CPU
45 記憶装置
46 コネクター
50 保護部材
50a,50c 周壁部
50b,50d 底部
60 キャリブレーション試料
70 位置固定部材
80 透明薄膜部材
100 プローブシステム
CH 鉗子チャンネル
LG ライトガイド
CA カメラ
DESCRIPTION OF
41a Illumination
45
Claims (11)
前記プローブの先端部を覆う保護部材であって滅菌または消毒されている保護部材に、予め滅菌または消毒された前記プローブを挿入する第1のステップと、
前記プローブの先端部を、前記保護部材に挿入された状態で、ラマンスペクトルが既知であるキャリブレーション試料に近接または接触させる第2のステップと、を備え、
前記保護部材に挿入された前記プローブの先端部を前記キャリブレーション試料に近接または接触させた状態でキャリブレーションを実行する、
ことを特徴とするキャリブレーション方法。 A method for calibrating a probe system that irradiates measurement light from a distal end portion of a probe inserted into a body lumen to measurement light, and obtains radiation emitted from the measurement target,
A first step of inserting the probe sterilized or disinfected in advance into a protective member that covers the tip of the probe and is sterilized or disinfected;
A second step of bringing the tip of the probe into proximity to or in contact with a calibration sample having a known Raman spectrum in a state of being inserted into the protective member,
Performing calibration in a state where the tip of the probe inserted into the protection member is in proximity to or in contact with the calibration sample;
A calibration method characterized by that.
前記キャリブレーション試料から放出されるラマン散乱光を前記保護部材を介して受光し、受光したラマン散乱光を分光し、分光したラマン散乱光を、検出位置毎に検出するラマン散乱光の波長または波数が異なる検出器で検出する第4のステップと、
前記検出器の検出結果から前記キャリブレーション試料のラマンスペクトルを求める第5のステップと、
前記ラマンスペクトルに基づいて、前記検出器における検出位置と、当該検出位置に入射するラマン散乱光の波長または波数との対応関係をキャリブレーションする第6のステップと、
を有する請求項1に記載のキャリブレーション方法。 A step executed after the second step, wherein the calibration sample is irradiated with laser light for exciting the calibration sample from the tip of the probe via the protective member. A third step;
The Raman scattered light emitted from the calibration sample is received through the protective member, the received Raman scattered light is dispersed, and the wavelength or wave number of the Raman scattered light is detected at each detection position. A fourth step of detecting with different detectors;
A fifth step of determining a Raman spectrum of the calibration sample from the detection result of the detector;
A sixth step of calibrating the correspondence between the detection position in the detector and the wavelength or wave number of the Raman scattered light incident on the detection position based on the Raman spectrum;
The calibration method according to claim 1, comprising:
前記底部は透明薄膜部材で形成されている請求項1または2に記載のキャリブレーション方法。 The protective member is formed in a bottomed cylindrical shape composed of a cylindrical peripheral wall portion and a bottom portion,
The calibration method according to claim 1, wherein the bottom portion is formed of a transparent thin film member.
前記底部および前記周壁部は透明薄膜部材で形成されている請求項1または2に記載のキャリブレーション方法。 The protective member is formed in a bottomed cylindrical shape including a bottom portion and a cylindrical peripheral wall portion,
The calibration method according to claim 1, wherein the bottom portion and the peripheral wall portion are formed of a transparent thin film member.
前記対向部分は、フィルム状に形成され、
前記対向部分の厚さは、10〜100[μm]である請求項1〜5の何れか1項に記載のキャリブレーション方法。 Among the protective members, when the probe is inserted into the protective member, the material of the facing portion facing the tip of the probe is one of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene and polyvinyl chloride,
The opposing portion is formed in a film shape,
The calibration method according to claim 1, wherein a thickness of the facing portion is 10 to 100 [μm].
前記保護部材のうち、当該保護部材に前記プローブが挿入された際、当該プローブの先端部に対向する対向部分の材質におけるラマンピークの波数は、前記キャリブレーション試料におけるラマンピークの波数と異なる請求項1〜6の何れか1項に記載のキャリブレーション方法。 The number of Raman peaks in the calibration sample is 3 or more,
The Raman peak wavenumber in the material of the facing portion facing the tip of the probe when the probe is inserted into the protection member among the protection members is different from the wavenumber of the Raman peak in the calibration sample. The calibration method according to any one of 1 to 6.
前記保護部材のうち、当該保護部材に前記プローブが挿入された際、当該プローブの先端部に対向する対向部分の材質におけるラマンピークの強度は、前記キャリブレーション試料におけるラマンピークの強度より高い請求項1〜6の何れか1項に記載のキャリブレーション方法。 The number of Raman peaks in the calibration sample is 3 or more,
The Raman peak intensity in the material of the facing portion facing the tip of the probe when the probe is inserted into the protection member among the protection members is higher than the Raman peak intensity in the calibration sample. The calibration method according to any one of 1 to 6.
筒形の周壁部および底部からなる有底筒体状に形成されている
前記底部は透明薄膜部材で形成されている保護部材。
The measurement light is used in a calibration method of an endoscope system that irradiates measurement light from a tip portion of a probe inserted into a body lumen to measurement light, and obtains radiated light emitted from the measurement light target. A protective member covering the tip of the probe before irradiating
The protection member formed in the bottomed cylinder shape which consists of a cylindrical surrounding wall part and a bottom part The said bottom part is formed with the transparent thin film member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012201420A JP2014054420A (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Calibration method and protective member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012201420A JP2014054420A (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Calibration method and protective member |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014054420A true JP2014054420A (en) | 2014-03-27 |
Family
ID=50612290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012201420A Pending JP2014054420A (en) | 2012-09-13 | 2012-09-13 | Calibration method and protective member |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014054420A (en) |
-
2012
- 2012-09-13 JP JP2012201420A patent/JP2014054420A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5118867B2 (en) | Endoscope observation apparatus and operation method of endoscope | |
JP5915543B2 (en) | Diagnostic packaging | |
US8214025B2 (en) | Fluorescence endoscope system | |
JP5276228B2 (en) | Optical measurement system, optical measurement apparatus, calibration member, and calibration method | |
GB2513343A (en) | Methods related to instrument-independent measurements for quantitative analysis of fiber-optic Raman spectroscopy | |
JP6734052B2 (en) | Integrated delayed optical feedback in image guidance | |
JP5555386B2 (en) | Optical measuring apparatus and endoscope system | |
Zhang et al. | Trimodal detection of early childhood caries using laser light scanning and fluorescence spectroscopy: clinical prototype | |
WO2014133500A1 (en) | Diagnostic needle probe | |
US20230190150A1 (en) | Hemoglobin concentration measuring system, transvaginal probe, attachment, and hemoglobin concentration measuring method | |
JP2014098653A (en) | Spectrometry device | |
JP5519534B2 (en) | Calibration method for blood volume sensor | |
JPWO2013042690A1 (en) | Optical measuring apparatus and calibration method | |
EP3143940B1 (en) | Breast measurement device | |
JP2015173917A (en) | Inspection method and inspection device using laparoscopes | |
WO2019165553A1 (en) | Apparatus and method for in vivo imaging of soft and hard tissue interfaces | |
JP2014054420A (en) | Calibration method and protective member | |
JP2006043002A (en) | Endoscopic observing apparatus, and endoscopic observing method | |
JP5561176B2 (en) | Diagnostic packaging and probe adjustment jig | |
KR101542354B1 (en) | Endoscope device having distance measuring module, system and method using thereof | |
JP6094201B2 (en) | measuring device | |
CA2389177C (en) | Multi-modal optical tissue diagnostic system | |
JP2013244313A (en) | Light measuring apparatus | |
JP5598344B2 (en) | Measuring environment components for probe compensation and probe packaging | |
JPWO2013133341A1 (en) | Optical measuring device |