JP2014117484A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光の影響を低減させるとともに、１箇所につき複数回のスペクトル測定を行わなくても済むようにする。
【解決手段】測定装置１は、励起光を発する光源５４と、ケーブル状に設けられ、光源５４から発せられた励起光を近位端から取り込み、その励起光を遠位端まで伝達し、その励起光を遠位端から出射し、遠位端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を遠位端から取り込んで近位端まで伝達するプローブ３０と、プローブ３０の近端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器５５と、制御部６０と、を備える。制御部６０が、光源５４を点灯する点灯処理と、その点灯処理から待ち期間を置いて分光測定器５５に被測定光のスペクトルの測定を行わせる測定処理と、を実行する。
【選択図】図１
【解決手段】測定装置１は、励起光を発する光源５４と、ケーブル状に設けられ、光源５４から発せられた励起光を近位端から取り込み、その励起光を遠位端まで伝達し、その励起光を遠位端から出射し、遠位端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を遠位端から取り込んで近位端まで伝達するプローブ３０と、プローブ３０の近端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器５５と、制御部６０と、を備える。制御部６０が、光源５４を点灯する点灯処理と、その点灯処理から待ち期間を置いて分光測定器５５に被測定光のスペクトルの測定を行わせる測定処理と、を実行する。
【選択図】図１
Description
本発明は、生体の管腔内に挿入されるプローブを有する測定装置及びそのプローブを用いた測定方法に関する。
内視鏡を用いて体内の管腔を観察・診断する診断方法は現在広く普及している。このような診断方法は、管腔の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ことが特徴である。一方で、内視鏡によって管腔を直接観察する方法は、生検後の病理検査に比べて確度や精度が低いと考えられている。
最近では、内視鏡以外にも様々な光学原理を活用した光学的診断装置や、超音波エコーを利用した超音波診断装置等が提案され、実用化されている。そのような診断装置の確度や精度を向上させるために、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。特に、生体組織から発せられた蛍光や、生体組織に塗布された蛍光物質からの蛍光を観察・測定することによって、単に生体組織を可視光で観察することだけでは得られない情報も得られる。例えば、生体組織から発せられた蛍光の画像を取得し、生体組織を可視光で観察した画像に蛍光画像を重ねて表示するといった蛍光画像内視鏡システムも提案されている。このような蛍光画像内視鏡システムは、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。
蛍光画像を構成せずとも、光ファイバー等からなるプローブを内視鏡の鉗子チャネルを経由して管腔に挿入し、そのプローブによって励起光を管腔の生体組織に照射し、生体組織から発せられた蛍光をそのプローブによって体外の分光測定器まで伝送し、蛍光のスペクトル（波長毎の強度）を分光測定器で測定し、蛍光のスペクトルから生体組織の状態を判断する方法も知られている。
蛍光のみならず、励起光を生体組織に照射することによって生体組織で散乱した光（レイリー散乱光やラマン散乱光等）を分光し、散乱光のスペクトルから生体組織の状態を判断する方法も知られている。ラマン分光法は、一般に、試料に狭波長帯域のレーザー光を励起光として照射すると、励起光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱光が発生するので、そのラマン散乱光のスペクトルを測定する方法である。試料から発生する光には、ラマン散乱光のみならず、蛍光も含まれる。従って、ラマン散乱光の測定時には、励起光によって蛍光も発生し、ラマン散乱光と蛍光が同時に測定される。しかし、ラマン散乱光は蛍光に比べ弱い。そのため、微弱なラマン散乱光が蛍光に埋もれてしまう問題がある。また、蛍光とラマン散乱光の分離が困難であり、ラマン散乱光の強度を蛍光強度から分離して測定することが困難であるという問題もある。また、ラマン散乱光の強度測定において、蛍光強度がバックブランド・ノイズとなり、ＳＮ比が低いという問題もある。
最近では、内視鏡以外にも様々な光学原理を活用した光学的診断装置や、超音波エコーを利用した超音波診断装置等が提案され、実用化されている。そのような診断装置の確度や精度を向上させるために、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。特に、生体組織から発せられた蛍光や、生体組織に塗布された蛍光物質からの蛍光を観察・測定することによって、単に生体組織を可視光で観察することだけでは得られない情報も得られる。例えば、生体組織から発せられた蛍光の画像を取得し、生体組織を可視光で観察した画像に蛍光画像を重ねて表示するといった蛍光画像内視鏡システムも提案されている。このような蛍光画像内視鏡システムは、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。
蛍光画像を構成せずとも、光ファイバー等からなるプローブを内視鏡の鉗子チャネルを経由して管腔に挿入し、そのプローブによって励起光を管腔の生体組織に照射し、生体組織から発せられた蛍光をそのプローブによって体外の分光測定器まで伝送し、蛍光のスペクトル（波長毎の強度）を分光測定器で測定し、蛍光のスペクトルから生体組織の状態を判断する方法も知られている。
蛍光のみならず、励起光を生体組織に照射することによって生体組織で散乱した光（レイリー散乱光やラマン散乱光等）を分光し、散乱光のスペクトルから生体組織の状態を判断する方法も知られている。ラマン分光法は、一般に、試料に狭波長帯域のレーザー光を励起光として照射すると、励起光とは異なる波長に散乱されるラマン散乱光が発生するので、そのラマン散乱光のスペクトルを測定する方法である。試料から発生する光には、ラマン散乱光のみならず、蛍光も含まれる。従って、ラマン散乱光の測定時には、励起光によって蛍光も発生し、ラマン散乱光と蛍光が同時に測定される。しかし、ラマン散乱光は蛍光に比べ弱い。そのため、微弱なラマン散乱光が蛍光に埋もれてしまう問題がある。また、蛍光とラマン散乱光の分離が困難であり、ラマン散乱光の強度を蛍光強度から分離して測定することが困難であるという問題もある。また、ラマン散乱光の強度測定において、蛍光強度がバックブランド・ノイズとなり、ＳＮ比が低いという問題もある。
前述の問題を解決するために特許文献１，２に記載の技術が考案された。これら技術によって蛍光の影響が低減される。
特許文献１に記載の技術は、中心波長がほぼ等しい広波長帯域の励起光と狭波長帯域の励起光を用いてラマン分光法を行うものである。つまり、各々の励起光を測定対象物に照射して、測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定し、得られた２つのスペクトルの差分を求める（特許文献１のFig. 2参照）。
特許文献２に記載の技術は、波長が近い２種類の励起光を用いてラマン分光法を行うものである。つまり、各々の励起光を測定対象物に照射して、測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定し、得られた２つのスペクトル（特許文献２のFig. 2参照）の差分スペクトルを求め（特許文献２のFig. ３参照）、その差分スペクトルから数学的に再構築されたスペクトルを求める（特許文献２のFig. 4参照）。
特許文献１に記載の技術は、中心波長がほぼ等しい広波長帯域の励起光と狭波長帯域の励起光を用いてラマン分光法を行うものである。つまり、各々の励起光を測定対象物に照射して、測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定し、得られた２つのスペクトルの差分を求める（特許文献１のFig. 2参照）。
特許文献２に記載の技術は、波長が近い２種類の励起光を用いてラマン分光法を行うものである。つまり、各々の励起光を測定対象物に照射して、測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定し、得られた２つのスペクトル（特許文献２のFig. 2参照）の差分スペクトルを求め（特許文献２のFig. ３参照）、その差分スペクトルから数学的に再構築されたスペクトルを求める（特許文献２のFig. 4参照）。
しかし、特許文献１，２の記載の技術では、波長特性の異なる２種類の励起光を利用することから、光源を２つにするか（特許文献１参照）、１つの光源の波長を制御する（特許文献２参照）。そのため、測定装置が大型化してしまう。
特許文献１，２の記載の技術では、１箇所につき２回のスペクトル測定を行わなければならなかった。そのため、作業時間が増大してしまう。また、１回目の測定箇所と２回目の測定箇所がずれることもあり、１回目のスペクトルと２回目のスペクトルの差分が蛍光の影響を十分に取り除いたものとならないこともある。
特許文献１，２の記載の技術では、１箇所につき２回のスペクトル測定を行わなければならなかった。そのため、作業時間が増大してしまう。また、１回目の測定箇所と２回目の測定箇所がずれることもあり、１回目のスペクトルと２回目のスペクトルの差分が蛍光の影響を十分に取り除いたものとならないこともある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、蛍光の影響を低減させることと、１箇所につき複数回のスペクトル測定を行わなくても済むようにすることである。
以上の課題を解決するための請求項１に係る発明は、励起光を発する光源と、ケーブル状に設けられ、前記光源から発せられた励起光を前記光源に近位の端から取り込み、その励起光を前記光源に遠位の端まで伝達し、その励起光を前記遠位の端から出射し、前記遠位の端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を前記遠位の端から取り込んで前記近位の端まで伝達するプローブと、前記プローブの前記近位の端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器と、制御部と、を備え、前記制御部が、前記光源を点灯する点灯処理と、前記点灯処理から待ち期間を置いて前記分光測定器に被測定光のスペクトルの測定を行わせる測定処理と、を実行することを特徴とする測定装置である。
請求項２に係る発明は、前記制御部が、前記点灯処理及び前記測定処理の前に、前記分光測定器に被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行わせるととともに、前記光源を点灯する繰り返し測定処理と、前記繰り返し測定処理において前記分光測定器によって測定された時系列のスペクトルのうち所定の波長の強度を抽出する抽出処理と、前記抽出処理により抽出した強度の時間変化率を算出する時間変化率算出処理と、前記時間変化率算出処理により算出した時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻を求め、前記繰り返し測定処理において前記光源が点灯した時から前記第１時刻までの期間を求める期間算出処理と、を実行し、前記期間算出処理により求めた期間が前記待ち期間であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置である。
請求項３に係る発明は、前記待ち期間が２〜８秒であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置である。
請求項４に係る発明は、前記プローブの前記遠位の端が前記測定対象物に接触した状態で前記制御部が前記測定処理を実行することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の測定装置である。
請求項５に係る発明は、励起光照射開始から前記待ち期間経過までの期間に得られる第１の測定データと、前記待ち時間経過時以降に得られる第２の測定データとに基づいて、ラマン散乱光スペクトルデータを抽出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置である。
請求項６に係る発明は、励起光を発する光源と、ケーブル状に設けられ、前記光源から発せられた励起光を前記光源に近位の端から取り込み、その励起光を前記光源に遠位の端まで伝達し、その励起光を前記遠位の端から出射し、前記遠位の端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を前記遠位の端から取り込んで前記近位の端まで伝達するプローブと、前記プローブの前記近位の端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器と、を用いて前記測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定する測定方法において、前記光源を点灯してから待ち期間を置いて前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行うことを特徴とする測定方法である。
請求項７に係る発明は、前記光源を点灯してから前記被測定光に含まれる蛍光が安定化するまでの期間を前記待ち期間とすることを特徴とする請求項６に記載の測定方法である。
請求項８に係る発明は、前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行う前に、前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行うとともに、前記光源を点灯し、その後、繰り返し測定された時系列のスペクトルのうち所定の波長の強度を抽出し、その後、抽出した強度の時間変化率を算出し、その後、算出した時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻を求め、前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行う際に前記光源が点灯した時から前記第１時刻までの期間を求め、その求めた期間を前記待ち期間とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の測定方法である。
請求項９に係る発明は、前記待ち期間を２〜８秒とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の測定方法である。
請求項１０に係る発明は、前記プローブの前記遠位の端が前記測定対象物に接触した状態で前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行うことを特徴とする請求項６から９の何れか一項に記載の測定方法である。
請求項１１に係る発明は、励起光照射開始から前記待ち期間経過までの期間に得られる第１の測定データと、前記待ち時間経過時以降に得られる第２の測定データとに基づいて、ラマン散乱光スペクトルデータを抽出することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の測定方法である。
本発明によれば、光源が点灯して、プローブの遠位端から出射した励起光が測定対象物に入射すると、蛍光やラマン散乱光等を含む被測定光が発し、光源の点灯から分光測定器による測定までの待ち期間中に蛍光は退色するがラマン散乱光は低減しない。そのような待ち期間を置いて被測定光のスペクトルが分光測定器によって測定されるから、測定されたスペクトルは蛍光の影響を低減したものとなる。
１回のスペクトル測定によって蛍光の影響が低減するので、１箇所につき複数回のスペクトル測定を行わなくても済む。
１箇所につき１回のスペクトル測定で済むので、従来のように２つの光源を利用する必要がなくなり、更に１つの光源の波長を制御する必要もなくなる。よって、測定装置の小型化にすることができる。
１回のスペクトル測定によって蛍光の影響が低減するので、１箇所につき複数回のスペクトル測定を行わなくても済む。
１箇所につき１回のスペクトル測定で済むので、従来のように２つの光源を利用する必要がなくなり、更に１つの光源の波長を制御する必要もなくなる。よって、測定装置の小型化にすることができる。
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
〔第１の実施の形態〕
図１は、測定装置１の概略構成図である。図１に示すように、この測定装置１は、内視鏡１０、伝送ケーブル２０、内視鏡プロセッサ２５、プローブ３０及びベースユニット５０等を備える。
図１は、測定装置１の概略構成図である。図１に示すように、この測定装置１は、内視鏡１０、伝送ケーブル２０、内視鏡プロセッサ２５、プローブ３０及びベースユニット５０等を備える。
図２は、内視鏡１０を一部破断した状態で示した部分断面斜視図である。図３は、内視鏡１０の遠位端（先端）を示した斜視図である。内視鏡１０の挿入部１１についての近位（proximal）とは、操作部１２に近い方をいい、遠位（distal）とは、操作部１２から遠い方をいう。
図１〜図３に示すように、内視鏡１０が挿入部１１及び操作部１２等を有し、挿入部１１が操作部１２から延び出るように設けられている。測定装置１の使用時には、挿入部１１が患者の管腔に挿入される。挿入部１１が可撓性を有し、管腔の形状に合わせて挿入部１１が曲げられる。
内視鏡１０がビデオスコープであり、挿入部１１の遠位端に電子カメラ１３が設けられている。電子カメラ１３は、挿入部１１の遠位端の先方の像を撮像して、その像を映像信号に変換する。伝送ケーブル２０の一端部が内視鏡プロセッサ２５に接続され、その伝送ケーブル２０が内視鏡プロセッサ２５から操作部１２まで配線され、その伝送ケーブル２０の一部が挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１の内部に設けられ、その伝送ケーブル２０の他端部が電子カメラ１３及び照明部１４に接続される。伝送ケーブル２０は、電子カメラ１３によって撮像された画像の映像信号を電子カメラ１３から内視鏡プロセッサ２５に伝送する。内視鏡プロセッサ２５は、伝送された映像信号をベースユニット５０のビデオ入力インターフェース５３に出力する。なお、内視鏡１０がファイバースコープであり、光ファイバーバンドルが挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１の内部に設けられ、その光ファイバーバンドルの遠位端部及びレンズが電子カメラ１３に相当する部位に設けられていてもよい。
内視鏡プロセッサ２５は、伝送された映像信号を内視鏡表示モニターに出力する。内視鏡表示モニターは、内視鏡プロセッサ２５によって出力された映像信号を入力するとともに、その映像信号に従った画像を表示する。また、内視鏡プロセッサ２５は、ユーザーからの指示を受け付けるためのスイッチやダイヤルなどの不図示の指示手段を備えている。
挿入部１１の遠位端には、照明部１４が設けられている。照明部１４が発光素子等からなる場合、挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１の内部に設けられた配線を通じて照明部１４に電力が供給されることで、照明部１４が点灯する。照明部１４がライトガイドの遠位端である場合には、そのライトガイドが挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１の内部に設けられ、そのライトガイドの近位端が光源に接続される。その光源は、例えば、内視鏡プロセッサ２５に内蔵されている。
チャネル１５が挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１に設けられている。チャネル１５の遠位端の開口１６が挿入部１１の遠位端において開口し、チャネル１５の近位端の開口１７が操作部１２において開口する。例えば、チャネル１５は、鉗子等の処置具を通す処置具用チャネルである。
プローブ３０がケーブル状（線状）に設けられている。プローブ３０は経内視鏡的に使用される。つまり、図２に示すように、プローブ３０が内視鏡１０のチャネル１５の近位端の開口１７を通ってチャネル１５へ挿入され、プローブ３０の遠位の部位がチャネル１５からその遠位端の開口１６を通って体腔内へ突出する。
図４は、プローブ３０の軸方向に沿った断面におけるプローブ３０の概略断面図である。図３及び図４に示すように、プローブ３０は、可撓性シース３１、励起光用の第一ライトガイド３２、被測定光用の第二ライトガイド３３、照明光（白色光など広波長帯域の可視光）用の第三ライトガイド３４、励起光及び被測定光用の投光受光部３５、照明用の投光部３６及びコネクタ３７等を備える。プローブ３０についての近位とは、ベースユニット５０やコネクタ３７に近い方をいい、遠位とは、ベースユニット５０やコネクタ３７から遠い方をいう。
可撓性シース３１は、中空を有した細い筒状のチューブである。可撓性シース３１の近位端（基端）３１ａがコネクタ３７に接続される。可撓性シース３１の遠位端３１ｂには、投光受光部３５及び投光部３６が設けられている。投光受光部３５及び投光部３６は光学素子であり、具体的にはレンズ、プリズム若しくは反射ミラー又はこれらの光学部材を複数組み合わせたものである。
ライトガイド３２，３３，３４は可撓性の一本又は複数本の光ファイバーからなる。ライトガイド３２，３３，３４が可撓性シース３１に挿入されている。ライトガイド３２，３３，３４が可撓性シース３１の近位端３１ａから遠位端３１ｂにかけて可撓性シース３１に沿って設けられ、ライトガイド３２，３３，３４の近位端３２ａ，３３ａ，３４ａがコネクタ３７に固定され、ライトガイド３２，３３，３４の遠位端３２ｂ，３３ｂ，３４ｂがホルダー等によって可撓性シース３１の遠位端３１ｂに固定されている。ライトガイド３２，３３，３４の近位端３２ａ，３３ａ，３４ａがコネクタ３７の表面において露出し、ライトガイド３２，３３の遠位端３２ｂ，３３ｂの先方に投光受光部３５が配置され、第三ライトガイド３４の遠位端３４ｂの先方に投光部３６が配置される。
第一ライトガイド３２は、その近位端３２ａで励起光を取り込み、取り込んだ励起光をその近位端３２ａからその遠位端３２ｂまで伝達して、その遠位端３２ｂから励起光を出射する。投光受光部３５は、第一ライトガイド３２の遠位端３２ｂから出射された励起光を測定対象物（例えば、生体組織、管腔や管腔臓器の内壁等）９９に投射する。
励起光が測定対象物９９に入射されると、測定対象物９９から光（被測定光）が発せられる。測定対象物９９から発せられる被測定光には、ラマン散乱光、ラマン散乱光以外の散乱光（例えば、レイリー散乱光）、蛍光及び反射光等が含まれる。ラマン散乱光は、励起光が測定対象物９９に入射したときにラマン効果によって散乱された光をいう。ラマン散乱光と励起光は波長が相違する。ラマン散乱光以外の散乱光とは、励起光が測定対象物９９に入射したときにラマン効果以外によって散乱された光をいう。ラマン散乱光以外の散乱光と励起光は波長が等しい。蛍光とは、励起光が測定対象物９９に照射されてそのエネルギーが吸収されることによって電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーが電磁波として放出されるものである。反射光は、励起光が測定対象物９９に入射して反射したものをいう。励起光のエネルギーが低ければ蛍光の発生を低減することができるので、励起光は近赤外線であることが好ましい。
測定対象物９９から発せられた被測定光がプローブ３０の遠位端に取り込まれる。具体的には、測定対象物９９から発せられた被測定光が投光受光部３５に入射され、投光受光部３５がその被測定光を第二ライトガイド３３の遠位端３３ｂに集光する。第二ライトガイド３３は、その遠位端３３ｂで被測定光を取り込み、取り込んだ被測定光をその遠位端３３ｂからその近位端３３ａまで伝達して、その近位端３３ａから被測定光を出射する。
第三ライトガイド３４は、その近位端３４ａで照明光を取り込み、取り込んだ照明光をその近位端３４ａからその遠位端３４ｂまで伝達して、その遠位端３４ｂから照明光を出射する。投光部３６は、第三ライトガイド３４の遠位端３４ｂから出射された照明光を測定対象物９９に投射する。これにより、測定対象物９９が照明される。
なお、プローブ３０は内視鏡１０の外径よりも細いため、プローブ３０の遠位端をより患部などの測定対象部位の近くまで近接させやすい。このため、第三ライトガイド３４の遠位端３４ｂによって患部付近において照明を行うことにより、効率よく観察のための照明を行うことができる。従って、使用できる照明の自由度が比較的大きく、応答性のよい光源を採用しやすい。
なお、プローブ３０は内視鏡１０の外径よりも細いため、プローブ３０の遠位端をより患部などの測定対象部位の近くまで近接させやすい。このため、第三ライトガイド３４の遠位端３４ｂによって患部付近において照明を行うことにより、効率よく観察のための照明を行うことができる。従って、使用できる照明の自由度が比較的大きく、応答性のよい光源を採用しやすい。
図１に示すように、コネクタ３７はベースユニット５０のプローブ接続部５７に接続される。ベースユニット５０は、入力装置５１、出力装置５２、ビデオ入力インターフェース５３、第一光源（励起光光源）５４、分光測定器５５、第二光源（照明光光源）５６、プローブ接続部５７、スピーカー５８及び制御部６０等を備える。
入力装置５１は、入力ユーザーインターフェイスである。つまり、入力装置５１は、キーボード、デジタイザ、タッチパネル、マウス若しくはスイッチ又はこれらの組み合わせである。入力装置５１が操作されると、入力装置５１が操作内容に応じたコマンド信号を制御部６０に出力する。入力装置５１には開始ボタン（例えば、キーボードのenter キー）が設けられ、開始ボタンが押されると測定開始のコマンドが制御部６０に入力される。
出力装置５２は、表示装置（ディスプレイ）又は印刷装置（プリンター）である。制御部６０によって出力された信号（例えば、映像信号、制御信号）が出漁装置５２に入力され、出力装置５２がその入力信号に従った出力（表示又は印刷）を行う。
ビデオ入力インターフェース５３は、内視鏡プロセッサ２５によって出力された映像信号を受け取り、その映像信号を制御部６０に出力する。
プローブ３０のコネクタ３７はプローブ接続部５７に対して着脱可能である。コネクタ３７がプローブ接続部５７に接続されると、ライトガイド３２，３３，３４の近位端３２ａ，３３ａ，３４ａが第一光源５４、分光測定器５５及び第二光源５６にそれぞれ光学的に接続される。
第一光源５４は発光素子（例えば、レーザーダイオード、発光ダイオード）等を有し、測定用の励起光を発するものである。第一光源５４が点灯すると、励起光が第一ライトガイド３２によって近位端３２ａから遠位端３２ｂまで伝達される。第一光源５４から発する励起光の波長帯域が狭く、その励起光が単色光であることが好ましい。第一光源５４から発する励起光は近赤外線であることが好ましく、例えば励起光の波長が785 nmである。なお、励起光は近赤外線以外の光（例えば、可視光、赤外線、紫外線）であってもよい。
第二光源５６は発光素子（例えば、白色発光ダイオード）等を有し、観察用の照明光を発するものである。第二光源５６が点灯すると、照明光が第三ライトガイド３４によって近位端３４ａから遠位端３４ｂまで伝達される。なお、第三ライトガイド３４は必ずしも設ける必要はなく、第三ライトガイド３４を省略して、内視鏡１０の照明部１４を利用して照明を行うようにしてもよい。
第二光源５６は発光素子（例えば、白色発光ダイオード）等を有し、観察用の照明光を発するものである。第二光源５６が点灯すると、照明光が第三ライトガイド３４によって近位端３４ａから遠位端３４ｂまで伝達される。なお、第三ライトガイド３４は必ずしも設ける必要はなく、第三ライトガイド３４を省略して、内視鏡１０の照明部１４を利用して照明を行うようにしてもよい。
分光測定器５５は、光のスペクトルを測定するものである。つまり、分光測定器は、可視光領域を含む広波長帯域の光の波長毎の強度（光量）を測定するものであって、特にラマン分光測定器である。具体的には、分光測定器５５は、第二ライトガイド３３の近位端３３ａから出射された被測定光を分光し、波長毎に強度を測定する。分光測定器５５は、測定したスペクトルを電気信号として制御部６０に出力する。なお、第二ライトガイド３３の近位端３３ａと分光測定器５５との間に光学フィルターが設けられ、励起光と同波長の光がその光学フィルターによってカットされ、励起光と異なる波長の光がその光学フィルターを通過してもよい。このような光学フィルターが設けられていれば、分光測定器５５に入射する被測定光には、励起光と同波長の蛍光、反射光及び散乱光（例えば、レイリー散乱光）が含まれず、励起光と異なる波長の蛍光及びラマン散乱光等が含まれる。
制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶装置（ＲＯＭ、ハードディスク、不揮発性半導体メモリー等）、システムバス、ドライバ、ＡＤコンバーター及びＤＡコンバーター等を有するコンピューターである。制御部６０の記憶装置には、制御部６０にとって読取可能・実行可能なプログラムが格納されている。このプログラムは制御部６０に機能を実現させるものであり、制御部６０がプログラムに従って処理を行う。
測定装置１の動作及び使用方法について説明する。
まず、ユーザーがプローブ３０のコネクタ３７をプローブ接続部５７に接続する。そして、ユーザーが内視鏡１０、内視鏡プロセッサ２５及びベースユニット５０を起動する。内視鏡プロセッサ２５が起動すると、内視鏡１０の各部の初期化と起動処理が行われる。ベースユニット５０が起動すると、制御部６０、第一光源５４、分光測定器５５及び第二光源５６の初期化処理が行われ、第一光源５４及び第二光源５６が消灯される。光源５４，５６の消灯とは、光源５４，５６が発光していない状態のみならず、光源５４，５６が発光していてもその光が遮光された状態もいう。つまり、光源５４，５６が開閉可能なシャッター及び発光素子を有し、発光素子が発光してその光がシャッターによって遮光されることも光源５４，５６の消灯といい、発光素子が発光してその光がシャッターによって遮光されないことも光源５４，５６の点灯という。
次に、ユーザーが内視鏡表示モニターの表示画像を通じて管腔を観察しながら、内視鏡１０の挿入部１１を管腔に挿入する。この際、照明部１４から照射される照明光により、管腔が照明される。更に、電子カメラ１３によって撮像された画像の映像信号が電子カメラ１３から内視鏡プロセッサ２５を経由して内視鏡表示モニターに伝送され、その映像が内視鏡表示モニターに表示される。
次に、ユーザーが内視鏡プロセッサ２５又は操作部１２の不図示のスイッチ（指示手段）を操作することによって照明部１４を消灯する。
次に、ユーザーがプローブ３０の遠位端をチャネル１５の近位端の開口１７に差し込む。そして、ユーザーがプローブ３０をチャネル１５に挿入していき、プローブ３０の遠位端をチャネル１５の遠位端の開口１６から突き出す。
次に、ユーザーが入力装置５１を操作すると、点灯コマンドが入力装置５１から制御部６０へ出力され、制御部６０がその点灯コマンドに従って第二光源５６を点灯する。そうすると、第二光源５６から発せられた照明光が第三ライトガイド３４によって遠位端３４ｂへ伝達される。第三ライトガイド３４の遠位端３４ｂから出射された照明光が投光部３６によって管腔の内壁に照射され、管腔の内壁が照明光によって照明される。
次に、ユーザーが内視鏡表示モニターの表示画像を通じて管腔の内壁を観察して診断する。そして、ユーザーが管腔の内壁の所定の箇所のラマン分光測定を行う。
ラマン分光測定について具体的に説明する。
まず、ユーザーが管腔の内壁の測定箇所に狙いを定めて、その測定箇所にプローブ３０の遠位端を近接させる。ここで、近接とは、プローブ３０の遠位端が測定箇所に十分に接近しており、測定が可能になるような距離に達したことを意味する。プローブ３０の遠位端が測定箇所に近接した場合に、プローブ３０の遠位端が測定箇所に接触することが好ましい。なお、プローブ３０の遠位端が測定箇所に近接した場合に、プローブ３０の遠位端が測定箇所から僅かに離れていてもよい。
まず、ユーザーが管腔の内壁の測定箇所に狙いを定めて、その測定箇所にプローブ３０の遠位端を近接させる。ここで、近接とは、プローブ３０の遠位端が測定箇所に十分に接近しており、測定が可能になるような距離に達したことを意味する。プローブ３０の遠位端が測定箇所に近接した場合に、プローブ３０の遠位端が測定箇所に接触することが好ましい。なお、プローブ３０の遠位端が測定箇所に近接した場合に、プローブ３０の遠位端が測定箇所から僅かに離れていてもよい。
そして、ユーザーが入力装置５１の開始ボタンを押すと、測定開始のコマンドが制御部６０に入力され、制御部６０がその測定開始コマンドに従って第二光源５６を消灯する。更に、制御部６０がその測定開始コマンドに従って第一光源５４を点灯する。そうすると、第一光源５４から発せられた励起光が第一ライトガイド３２によって遠位端３２ｂへ伝達され、第一ライトガイド３２の遠位端３２ｂから出射された励起光が投光受光部３５によって測定箇所に照射される。
これにより、測定箇所から被測定光が発する。図５に示すように、励起光の強度が強い場合、被測定光のうち蛍光が退色し、蛍光の強度が時間経過とともに低下する。そして、励起光が測定箇所に入射し始めた時から一定期間が経過すると、被測定光のうち蛍光が安定し、蛍光強度が一定に保たれる。蛍光が退色する期間を過渡期といい、蛍光の退色が終了した後に励起光が安定する期間を定常期という。過渡期の終了時（定常期の開始時）は、蛍光強度の時間変化率が所定の値（例えば、0.1）以下になった時である。
一方、図６に示すように、励起光の強度が強い場合、過渡期及び定常期の何れにおいても被測定光のうちラマン散乱光は退色せず、ラマン散乱光の強度が一定に保たれる。ここで、図５は、ある波長のラマン散乱光が発生した場合にそのラマン散乱光と同一波長の蛍光の強度を表したグラフであり、図６は、その波長のラマン散乱光の強度を表したグラフであり、これらグラフの横軸は励起光が測定箇所に入射し始めた時からの時間を表し、縦軸は蛍光又はラマン散乱光の強度を表す。
制御部６０は、第一光源５４を点灯した時に仮測定処理を開始する。仮測定処理では、制御部６０が露光信号を分光測定器５５に出力することによって、所定時間だけ分光測定器５５を露光させて、その所定時間だけ分光測定器５５に強度（光量）の測定（光電変換処理）を行わせる。そうすると、被測定光の波長毎の強度が分光測定器５５によって測定される。その測定データには、蛍光の退色の影響がある。分光測定器５５によって測定された被測定光の波長毎の強度が電気信号として分光測定器５５から制御部６０に出力される。そして、制御部６０は、分光測定器５５から入力した被測定光の波長毎の強度を記憶装置に記憶する。
次に、制御部６０は、第一光源５４を点灯した時から待ち期間（例えば、２〜８秒）を置いて、測定処理を開始する。この待ち期間は、第一光源５４が点灯した時から被測定光に含まれる蛍光が安定化するまでの期間である。測定処理では、制御部６０が露光信号を分光測定器５５に出力することによって、所定時間だけ分光測定器５５を露光させて、その所定時間だけ分光測定器５５に強度（光量）の測定（光電変換処理）を行わせる。そうすると、被測定光の波長毎の強度が分光測定器５５によって測定される。第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間は、制御部６０のプログラムに予め設定されていてもよいし、制御部６０のプログラムに予め設定された複数の設定値の中から入力装置５１の操作により選択されたもの（選択タイミングは例えば内視鏡プロセッサ２５及びベースユニット５０の起動後であって開始ボタンの押下前である。）でもよいし、ユーザーが入力装置５１を操作することによって入力された値であってもよい。
蛍光の退色が終了した定常期になってから被測定光の波長毎の強度が分光測定器５５によって測定されたので、その測定データには蛍光の退色の影響がなく、Ｓ／Ｎ比が向上する。ここで、Ｓ／Ｎ比における信号量（Ｓ）は被測定光のうちラマン散乱光の強度であり、雑音量（Ｎ）は被測定光のうちラマン散乱光以外の光（主に蛍光）の強度である。
測定処理における露光時間（分光測定器５５によって光電変換が行われている時間）は、仮測定処理における露光時間（分光測定器５５によって光電変換が行われている時間）に等しいことが好ましい。
分光測定器５５によって測定された被測定光の波長毎の強度が電気信号として分光測定器５５から制御部６０に出力される。そして、制御部６０は、分光測定器５５から入力した被測定光の波長毎の強度を記憶装置に記憶する。
その後、制御部６０は、仮測定処理又は／及び測定処理における被測定光のスペクトル（波長毎の強度分布）からラマン散乱光のスペクトルや特定波長のラマン散乱光強度を算出する。Ｓ／Ｎ比が向上したので、ラマン散乱光のスペクトルや特定波長のラマン散乱光強度を正確に算出することができる。
図７を参照して、特定波長のラマン散乱光の強度を算出する方法について説明する。図７は、測定処理において分光測定器５５によって測定された被測定光のスペクトル（ラマンスペクトル）の一例を示す。図７では、横軸がラマンシフトを表し、縦軸が強度を表す。蛍光は広い帯域のスペクトルとして観測されるのに対し、ラマン散乱光は比較的鋭いピークを示す。そのため、図７に示すように、被測定光のスペクトル８０のうち基調波形８１は蛍光の波長毎の強度分布（蛍光のスペクトル）を表し、基調波形８１から突出したピーク８２はラマン散乱光の強度と蛍光の強度の和を表す。
まず、制御部６０は、測定処理において分光測定器５５によって測定された被測定光のスペクトル８０のピーク８２の波長λを検出するとともに、その波長λの強度を検出する。
次に、制御部６０は、波長λの蛍光強度を補間する。具体的には、制御部６０は、被測定光のスペクトル８０のうち、ピーク８２の波長λから所定長さΔλ１だけ長い波長λ＋Δλ１の強度と、ピーク８２の波長λから所定長さΔλ２だけ短い波長λ−Δλ２の強度とを検出し、それら強度の差を求める。その差が、補間した波長λの蛍光強度である。
次に、制御部６０は、スペクトル８０のうち波長λの強度から補間蛍光強度を差し引く。その差が、波長λのラマン散乱光の強度である。
次に、制御部６０は、波長λの蛍光強度を補間する。具体的には、制御部６０は、被測定光のスペクトル８０のうち、ピーク８２の波長λから所定長さΔλ１だけ長い波長λ＋Δλ１の強度と、ピーク８２の波長λから所定長さΔλ２だけ短い波長λ−Δλ２の強度とを検出し、それら強度の差を求める。その差が、補間した波長λの蛍光強度である。
次に、制御部６０は、スペクトル８０のうち波長λの強度から補間蛍光強度を差し引く。その差が、波長λのラマン散乱光の強度である。
ラマン散乱光のスペクトルを算出する方法について説明する。
制御部６０は、仮測定処理の測定スペクトルから測定処理の測定スペクトルを差し引いて、それら測定スペクトルの差分を求める。なお、測定処理における露光時間が仮測定処理における露光時間に等しくない場合には、測定処理の測定スペクトルを測定処理時の露光時間で除し、仮測定処理の測定スペクトルを仮測定処理時の露光時間で除することによって、これら測定スペクトルを正規化し、これら正規化した測定スペクトルの差分を求める。この差分は被測定光のうち蛍光のスペクトルを概ね表しており、その差分が擬似蛍光スペクトルである。
次に、制御部６０は、求めた差分に定数を乗ずる。この定数は予め決められたものでもよいし、求めた差分及び／又は測定スペクトルを利用して最小二乗法によって求めたもので良い。
次に、制御部６０は、仮測定処理の測定スペクトルから、差分と定数の積を差し引く。その減算により求められたスペクトルがラマン散乱光のスペクトルである。
制御部６０は、仮測定処理の測定スペクトルから測定処理の測定スペクトルを差し引いて、それら測定スペクトルの差分を求める。なお、測定処理における露光時間が仮測定処理における露光時間に等しくない場合には、測定処理の測定スペクトルを測定処理時の露光時間で除し、仮測定処理の測定スペクトルを仮測定処理時の露光時間で除することによって、これら測定スペクトルを正規化し、これら正規化した測定スペクトルの差分を求める。この差分は被測定光のうち蛍光のスペクトルを概ね表しており、その差分が擬似蛍光スペクトルである。
次に、制御部６０は、求めた差分に定数を乗ずる。この定数は予め決められたものでもよいし、求めた差分及び／又は測定スペクトルを利用して最小二乗法によって求めたもので良い。
次に、制御部６０は、仮測定処理の測定スペクトルから、差分と定数の積を差し引く。その減算により求められたスペクトルがラマン散乱光のスペクトルである。
その後、制御部６０はラマン散乱光のスペクトルや特定波長のラマン散乱光強度を記憶装置に記憶する。また、制御部６０は、被測定光のスペクトル（波長毎の強度分布）、ラマン散乱光のスペクトル及び特定波長のラマン散乱光強度を出力装置５２に出力させる。
その後、制御部６０が第二光源５６を点灯するとともに、第一光源５４を消灯する。そのため、ユーザーが別の測定箇所に狙いを定めて、その別の測定箇所の測定を行うことができる。
本実施形態によれば以下のような効果を奏する。
（１） 第一光源５４の点灯時から分光測定器５５によるスペクトル測定までの間に待ち期間があり、その待ち期間中に蛍光は退色するがラマン散乱光は低減しない。そのような待ち期間を置いて被測定光のスペクトルが分光測定器５５によって測定されるから、測定されたスペクトルは蛍光の影響を低減したものとなる。
（２） １回のスペクトル測定によって蛍光の影響が低減するので、１箇所につき複数回のスペクトル測定を行わなくても済む。
（３） １箇所につき１回のスペクトル測定で済むので、従来のように２つの光源を利用する必要がなくなり、更に１つの光源の波長を制御する必要もなくなる。よって、測定装置１の小型化にすることができる。
（４） 測定用の光源が１つの第一光源５４で済むので、プローブ３０に設けられるライトガイド３２，３３が一組で済み、プローブ３０を細径化することに貢献することができる。
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間が、予め設定された値、複数の設定値の中から選択されたもの、又は入力された値であった。それに対して、第２の実施の形態では、第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間が、測定対象物９９に応じて設定されるものである。待ち期間を設定するべく、ユーザーがラマン分光測定の前に事前測定を行う。事前測定とは、時間経過に伴う被測定光のスペクトルの変化を測定することである。以下、事前測定について説明する。
第１の実施の形態では、第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間が、予め設定された値、複数の設定値の中から選択されたもの、又は入力された値であった。それに対して、第２の実施の形態では、第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間が、測定対象物９９に応じて設定されるものである。待ち期間を設定するべく、ユーザーがラマン分光測定の前に事前測定を行う。事前測定とは、時間経過に伴う被測定光のスペクトルの変化を測定することである。以下、事前測定について説明する。
第１の実施の形態の場合と同様に、ユーザーが内視鏡１０の挿入部１１を管腔に挿入し、プローブ３０をチャネル１５に挿入して、プローブ３０の遠位端を管腔の内壁に接触させる。
そして、事前測定を開始するため事前測定開始ボタンが入力装置５１に設けられており、ユーザーが事前測定開始ボタンを押す。そうすると、事前測定開始のコマンドが制御部６０に入力され、制御部６０が第二光源５６を消灯する。
次に、制御部６０が露光信号を分光測定器５５に出力することによって、所定時間だけ分光測定器５５を露光させて、分光測定器５５に強度測定を行わせる。ここでの測定時間が短く、より具体的には第１実施形態における測定時間よりも短い。
分光測定器５５によって測定されたスペクトル（波長毎の強度）が電気信号として分光測定器５５から制御部６０に出力される。そして、制御部６０は、分光測定器５５から入力したスペクトルを記憶装置に記憶する。なお、この時点では、第一光源５４が点灯していないので、測定されたどの波長の強度もゼロ又はほぼゼロである。
以後、制御部６０は以上のような分光測定器５５の測定処理を複数回繰り返し実行する。そのため、分光測定器５５によって順次測定されたスペクトルが時系列で制御部６０の記憶装置に蓄積される。そのような測定処理が繰り返されている時に、制御部６０が第一光源５４を点灯する。その後も、第一光源５４の点灯が維持される。
第一光源５４が点灯した後も、制御部６０は以上のような分光測定器５５の測定処理を複数回繰り返し実行する。そのため、分光測定器５５によって順次測定されたスペクトルが制御部６０の記憶装置に蓄積されていく。第一光源５４の点灯後は励起光が測定箇所に入射するので、その測定箇所から被測定光が発し、分光測定器５５によって測定されたスペクトルは測定対象物９９の特性等に応じたものとなる。以下、制御部６０の記憶装置に順次記憶されたスペクトルの集まりを時系列スペクトルという。
上述したように、第一光源５４の点灯時から一定期間は被測定光のうち蛍光の強度が時間経過とともに低下し、第一光源５４の点灯時から一定期間が経過すると蛍光強度が一定に保たれる。そのため、時系列スペクトルも第一光源５４の点灯時から一定期間は徐々に低下し（図８参照）、その一定期間後はほぼ一定である。
その後、制御部６０は分光測定器５５の測定処理の繰り返しを終了し、第一光源５４を消灯し、第二光源５６を点灯する。
次に、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルのうち第一光源５４の点灯後のスペクトルのピーク（図８に示すピーク８３）の波長（以下、ピーク波長という。）を検出する。
次に、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルからピーク波長の強度を抽出する。図９は、抽出したピーク波長の強度を時系列で示したグラフである。なお、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルからピーク波長以外の波長の強度を抽出してもよい。
次に、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルのうち第一光源５４の点灯後のスペクトルのピーク（図８に示すピーク８３）の波長（以下、ピーク波長という。）を検出する。
次に、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルからピーク波長の強度を抽出する。図９は、抽出したピーク波長の強度を時系列で示したグラフである。なお、制御部６０は、記憶装置に記憶した時系列スペクトルからピーク波長以外の波長の強度を抽出してもよい。
次に、制御部６０は、抽出した強度（ピーク波長の強度でもよいし、ピーク波長以外の強度でもよい。）の時系列を時間で微分し、その強度の時間変化率（時系列の時間変化率）を求める。
次に、制御部６０は、強度の時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻（例えば、図９に示す時刻ｔ1参照）を求め、第一光源５４の点灯時（例えば、図９に示す時刻ｔ0）からその求めた時刻（時刻ｔ1）までの期間（例えば、図９に示す期間Ｐ1）を求める。この求めた期間が待ち期間である。
次に、制御部６０は、強度の時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻（例えば、図９に示す時刻ｔ1参照）を求め、第一光源５４の点灯時（例えば、図９に示す時刻ｔ0）からその求めた時刻（時刻ｔ1）までの期間（例えば、図９に示す期間Ｐ1）を求める。この求めた期間が待ち期間である。
以上により、事前測定が終了する。
その後、第１実施形態の場合と同様にユーザーがラマン分光測定を行う。つまり、ユーザーが管腔の内壁の測定箇所にプローブ３０の遠位端を接触させ、開始ボタンを押す。そうすると、制御部６０が第１実施形態の場合と同様に動作する。簡単に説明すると、制御部６０が第二光源５６を消灯し、第一光源５４を点灯する。そして、制御部６０は、第一光源５４を点灯した時から待ち期間（例えば、図９に示す期間Ｐ１）を置いて所定時間だけ分光測定器５５を露光させて、分光測定器５５に強度測定（光量測定）を行わせる。これにより、被測定光の波長毎の強度が分光測定器５５によって測定され、測定された波長毎の強度が制御部６０の記憶装置に記憶され、ラマン散乱光のスペクトルや特定波長のラマン散乱光強度が制御部６０によって算出される。
その後、第１実施形態の場合と同様にユーザーがラマン分光測定を行う。つまり、ユーザーが管腔の内壁の測定箇所にプローブ３０の遠位端を接触させ、開始ボタンを押す。そうすると、制御部６０が第１実施形態の場合と同様に動作する。簡単に説明すると、制御部６０が第二光源５６を消灯し、第一光源５４を点灯する。そして、制御部６０は、第一光源５４を点灯した時から待ち期間（例えば、図９に示す期間Ｐ１）を置いて所定時間だけ分光測定器５５を露光させて、分光測定器５５に強度測定（光量測定）を行わせる。これにより、被測定光の波長毎の強度が分光測定器５５によって測定され、測定された波長毎の強度が制御部６０の記憶装置に記憶され、ラマン散乱光のスペクトルや特定波長のラマン散乱光強度が制御部６０によって算出される。
第２実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、以下のような効果も奏する。すなわち、蛍光が十分に退色するまでの時間は測定対象物９９の種類に応じ、その時間は患者毎、器官毎に異なる。第一光源５４の点灯時から分光測定器５５の測定開始時までの待ち期間が測定対象物９９に応じて設定されるから、待ち期間が個体差に応じた蛍光退色時間に合わせることができる。
実施例では、試料（測定対象物）に励起光を照射した場合に、試料から発する被測定光や蛍光の強度が時間経過に伴って低下することを検証する。また、試料から発するラマン散乱光が一定であることを検証する。
〔実施例１〕
試料は豚の食道の切片であり、その食道の粘膜側に励起光を照射した。測定用の装置は、励起光光源と、光ファイバーからなるプローブと、標準的なラマン分光装置とを組み合わせたものである。励起光光源から発する励起光の波長が785 nmであり、その励起光のエネルギーが43 mWである。プローブの基端を励起光光源に接続し、プローブの先端を試料の表側（食道の粘膜）に接触させ、ラマン分光装置を試料の裏側に配置した。プローブの先端から出射される励起光は平行光であり、その光束径が0.5 mmである。試料から発せられた被測定光のスペクトル（波長毎の強度）をラマン分光装置によって0.25 秒周期で40回（総時間10 秒）測定した。測定１回当たり0.2 秒間の被測定光のスペクトルをラマン分光装置によって測定した。１回目の測定開始時から約0.25 秒後にプローブの先端を試料の表側（食道の粘膜）に接触させた。
試料は豚の食道の切片であり、その食道の粘膜側に励起光を照射した。測定用の装置は、励起光光源と、光ファイバーからなるプローブと、標準的なラマン分光装置とを組み合わせたものである。励起光光源から発する励起光の波長が785 nmであり、その励起光のエネルギーが43 mWである。プローブの基端を励起光光源に接続し、プローブの先端を試料の表側（食道の粘膜）に接触させ、ラマン分光装置を試料の裏側に配置した。プローブの先端から出射される励起光は平行光であり、その光束径が0.5 mmである。試料から発せられた被測定光のスペクトル（波長毎の強度）をラマン分光装置によって0.25 秒周期で40回（総時間10 秒）測定した。測定１回当たり0.2 秒間の被測定光のスペクトルをラマン分光装置によって測定した。１回目の測定開始時から約0.25 秒後にプローブの先端を試料の表側（食道の粘膜）に接触させた。
結果を図１０〜図１４に示す。
図１０は、各回の測定結果（被測定光の波長毎の強度）を示したグラフである。図１０に示すように、時間が経過するにつれて（回が増えるにつれて）、スペクトルが低下した。なお、500 cm-1や1449 cm-1等のラマンシフトにおいてスペクトルにピークが発生し、そのラマンシフトにおいてラマン散乱光が発生する。
図１１は、特定の波長（ラマンシフト：500 cm-1）の被測定光の強度の時間変化を示したグラフである。図１１に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、被測定光の強度が低下し、２秒後（８回目の測定以降）は、被測定光の強度が一定である。そのため、待ち期間が２秒以上であることが好ましい。
図１２は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光に含まれる蛍光の強度を示したグラフである。蛍光の強度は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）よりも短い波長の被測定光の強度と、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）よりも長い波長の被測定光の強度とから補間したものである。具体的には、ラマンシフトが1383 cm-1である場合の被測定光の強度と、ラマンシフトが1500 cm-1である場合の被測定光の強度との平均値を蛍光の強度と推定した。図１２に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、蛍光の強度が低下し、２秒以降（８回目の測定以降）は、蛍光の強度が一定である。そのため、待ち期間が２秒以上であることが好ましい。
図１３は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光に含まれるラマン散乱光の強度を示したグラフである。ラマン散乱光の強度は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光の強度から蛍光の強度を差し引いたものである。具体的には、ラマンシフトが1383 cm-1である場合の被測定光の強度とラマンシフトが1500 cm-1である場合の被測定光の強度との平均値を求め、ラマンシフトが1449 cm-1である場合の被測定光の強度から平均値を減算した値をラマン散乱光の強度とした。図１３に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、ラマン散乱光の強度がほぼ一定である。
図１４は、図１２に示す蛍光の強度の時間変化率を求めたものである。時間変化率は単位時間（１秒）当たりの蛍光の強度の変化量であり、蛍光強度の最大値が１となる様に規格化した後に計算した。図１４に示すように、蛍光の強度の時間変化率は２秒以降（８回目の測定以降）では±0.1 の範囲にある。そのため、第２の実施の形態において強度の時系列時間変化率が所定閾値以下となった時の時刻（例えば、図９に示す時刻ｔ1参照）を求める際には、その所定閾値を0.1とすることが好ましい。
図１０は、各回の測定結果（被測定光の波長毎の強度）を示したグラフである。図１０に示すように、時間が経過するにつれて（回が増えるにつれて）、スペクトルが低下した。なお、500 cm-1や1449 cm-1等のラマンシフトにおいてスペクトルにピークが発生し、そのラマンシフトにおいてラマン散乱光が発生する。
図１１は、特定の波長（ラマンシフト：500 cm-1）の被測定光の強度の時間変化を示したグラフである。図１１に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、被測定光の強度が低下し、２秒後（８回目の測定以降）は、被測定光の強度が一定である。そのため、待ち期間が２秒以上であることが好ましい。
図１２は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光に含まれる蛍光の強度を示したグラフである。蛍光の強度は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）よりも短い波長の被測定光の強度と、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）よりも長い波長の被測定光の強度とから補間したものである。具体的には、ラマンシフトが1383 cm-1である場合の被測定光の強度と、ラマンシフトが1500 cm-1である場合の被測定光の強度との平均値を蛍光の強度と推定した。図１２に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、蛍光の強度が低下し、２秒以降（８回目の測定以降）は、蛍光の強度が一定である。そのため、待ち期間が２秒以上であることが好ましい。
図１３は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光に含まれるラマン散乱光の強度を示したグラフである。ラマン散乱光の強度は、特定の波長（ラマンシフト：1449 cm-1）の被測定光の強度から蛍光の強度を差し引いたものである。具体的には、ラマンシフトが1383 cm-1である場合の被測定光の強度とラマンシフトが1500 cm-1である場合の被測定光の強度との平均値を求め、ラマンシフトが1449 cm-1である場合の被測定光の強度から平均値を減算した値をラマン散乱光の強度とした。図１３に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、ラマン散乱光の強度がほぼ一定である。
図１４は、図１２に示す蛍光の強度の時間変化率を求めたものである。時間変化率は単位時間（１秒）当たりの蛍光の強度の変化量であり、蛍光強度の最大値が１となる様に規格化した後に計算した。図１４に示すように、蛍光の強度の時間変化率は２秒以降（８回目の測定以降）では±0.1 の範囲にある。そのため、第２の実施の形態において強度の時系列時間変化率が所定閾値以下となった時の時刻（例えば、図９に示す時刻ｔ1参照）を求める際には、その所定閾値を0.1とすることが好ましい。
次に、上記の測定結果に基づいて、蛍光とラマン散乱光とが混在した測定データから、ラマン散乱光スペクトルを抜き出す手順について説明する。ここで、データ１を励起光照射開始から分光測定のための分光器積算開始までに測定した測定データとし、データ２を分光測定のための分光器積算開始から積算終了までに測定したデータとする。
以下の説明では、データ１を図１０、図１１における0.25秒でのスペクトルとし（図１５参照）、データ２を同8.0秒でのスペクトルとする（図１５参照）。実際には、待ち時間が2秒であるとすると、データ１は、0秒から2秒までを最大積算時間とする積算データであり、仮測定処理の測定スペクトルである。データ２は、2秒から測定終了までの積算データであって、測定処理の測定スペクトルである。
なお、データ１とデータ２の積算時間が異なる場合は、例えば各々スペクトル強度を積算時間で除することによって規格化することができる。本実施例では両者ともに同じ積算時間である。
両データの減算「データ１」−「データ２」のスペクトル形状は、概ね蛍光のスペクトル（擬似蛍光スペクトル)を表している（図１６参照）。従って、データ２から擬似蛍光スペクトル（＝「データ１」−「データ２」）を減算することでラマン散乱光スペクトルが得られる。
この際、擬似蛍光スペクトルは適当に大きさを調整（定数倍)した後でデータ２から減算する必要がある。この定数倍の程度は、得られるラマンスペクトルデータを見ながら手動で大きさを調整することにより設定できる。また、より簡便な方法として、算出結果がスペクトル全域にわたって極力正の値を持ち且つ極力小さい値をとるように、定数倍の係数を設定及び演算を自動計算することも可能である。具体的には、符号によって異なる重み付けをもつ最小二乗法を用いて自動計算することができる。
図１７に、データ２− 0.45×（「データ１」−「データ２」）で算出した結果を示す。この場合定数倍の係数は0.45である。ここでデータ２から（定数倍した）擬似蛍光スペクトルを減算することで、図１７に示すラマン散乱光のスペクトルを算出することができる。
以下の説明では、データ１を図１０、図１１における0.25秒でのスペクトルとし（図１５参照）、データ２を同8.0秒でのスペクトルとする（図１５参照）。実際には、待ち時間が2秒であるとすると、データ１は、0秒から2秒までを最大積算時間とする積算データであり、仮測定処理の測定スペクトルである。データ２は、2秒から測定終了までの積算データであって、測定処理の測定スペクトルである。
なお、データ１とデータ２の積算時間が異なる場合は、例えば各々スペクトル強度を積算時間で除することによって規格化することができる。本実施例では両者ともに同じ積算時間である。
両データの減算「データ１」−「データ２」のスペクトル形状は、概ね蛍光のスペクトル（擬似蛍光スペクトル)を表している（図１６参照）。従って、データ２から擬似蛍光スペクトル（＝「データ１」−「データ２」）を減算することでラマン散乱光スペクトルが得られる。
この際、擬似蛍光スペクトルは適当に大きさを調整（定数倍)した後でデータ２から減算する必要がある。この定数倍の程度は、得られるラマンスペクトルデータを見ながら手動で大きさを調整することにより設定できる。また、より簡便な方法として、算出結果がスペクトル全域にわたって極力正の値を持ち且つ極力小さい値をとるように、定数倍の係数を設定及び演算を自動計算することも可能である。具体的には、符号によって異なる重み付けをもつ最小二乗法を用いて自動計算することができる。
図１７に、データ２− 0.45×（「データ１」−「データ２」）で算出した結果を示す。この場合定数倍の係数は0.45である。ここでデータ２から（定数倍した）擬似蛍光スペクトルを減算することで、図１７に示すラマン散乱光のスペクトルを算出することができる。
〔実施例２〕
試料は豚の胃の切片である。スペクトルの測定法は実施例１と同様である。
結果を図１８、図１９に示す。
図１８は、各回の測定結果を示したグラフである。図１８に示すように、時間が経過するにつれてスペクトルが低下した。
図１９は、特定の波長（ラマンシフト：500 cm-1）の被測定光の強度の時間変化を示したグラフである。図１９に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、被測定光の強度が低下し、８秒後（３２回目の測定以降）は、被測定光の強度が一定である。
試料は豚の胃の切片である。スペクトルの測定法は実施例１と同様である。
結果を図１８、図１９に示す。
図１８は、各回の測定結果を示したグラフである。図１８に示すように、時間が経過するにつれてスペクトルが低下した。
図１９は、特定の波長（ラマンシフト：500 cm-1）の被測定光の強度の時間変化を示したグラフである。図１９に示すように、プローブの先端が試料に接触した後は、被測定光の強度が低下し、８秒後（３２回目の測定以降）は、被測定光の強度が一定である。
１ 測定装置
３０ プローブ
５４ 第一光源
５５ 分光測定器
６０ 制御部
３０ プローブ
５４ 第一光源
５５ 分光測定器
６０ 制御部
Claims (11)
- 励起光を発する光源と、
ケーブル状に設けられ、前記光源から発せられた励起光を前記光源に近位の端から取り込み、その励起光を前記光源に遠位の端まで伝達し、その励起光を前記遠位の端から出射し、前記遠位の端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を前記遠位の端から取り込んで前記近位の端まで伝達するプローブと、
前記プローブの前記近位の端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器と、
制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記光源を点灯する点灯処理と、
前記点灯処理から待ち期間を置いて前記分光測定器に被測定光のスペクトルの測定を行わせる測定処理と、を実行する、
ことを特徴とする測定装置。 - 前記制御部が、
前記点灯処理及び前記測定処理の前に、前記分光測定器に被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行わせるととともに、前記光源を点灯する繰り返し測定処理と、
前記繰り返し測定処理において前記分光測定器によって測定された時系列のスペクトルのうち所定の波長の強度を抽出する抽出処理と、
前記抽出処理により抽出した強度の時間変化率を算出する時間変化率算出処理と、
前記時間変化率算出処理により算出した時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻を求め、前記繰り返し測定処理において前記光源が点灯した時から前記第１時刻までの期間を求める期間算出処理と、を実行し、
前記期間算出処理により求めた期間が前記待ち期間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。 - 前記待ち期間が２〜８秒である、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。 - 前記プローブの前記遠位の端が前記測定対象物に接触した状態で前記制御部が前記測定処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の測定装置。 - 励起光照射開始から前記待ち期間経過までの期間に得られる第１の測定データと、前記待ち時間経過時以降に得られる第２の測定データとに基づいて、ラマン散乱光スペクトルデータを抽出する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置。 - 励起光を発する光源と、
ケーブル状に設けられ、前記光源から発せられた励起光を前記光源に近位の端から取り込み、その励起光を前記光源に遠位の端まで伝達し、その励起光を前記遠位の端から出射し、前記遠位の端から出射された励起光によって測定対象物から発せられた被測定光を前記遠位の端から取り込んで前記近位の端まで伝達するプローブと、
前記プローブの前記近位の端まで伝達した被測定光のスペクトルを測定する分光測定器と、を用いて前記測定対象物から発せられた被測定光のスペクトルを測定する測定方法において、
前記光源を点灯してから待ち期間を置いて前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行う、
ことを特徴とする測定方法。 - 前記光源を点灯してから前記被測定光に含まれる蛍光が安定化するまでの期間を前記待ち期間とする、
ことを特徴とする請求項６に記載の測定方法。 - 前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行う前に、前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行うとともに、前記光源を点灯し、
その後、繰り返し測定された時系列のスペクトルのうち所定の波長の強度を抽出し、
その後、抽出した強度の時間変化率を算出し、
その後、算出した時間変化率が所定閾値以下となった時の第１時刻を求め、前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を繰り返し行う際に前記光源が点灯した時から前記第１時刻までの期間を求め、
その求めた期間を前記待ち期間とする、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の測定方法。 - 前記待ち期間を２〜８秒とする、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の測定方法。 - 前記プローブの前記遠位の端が前記測定対象物に接触した状態で前記分光測定器によって被測定光のスペクトルの測定を行う、
ことを特徴とする請求項６から９の何れか一項に記載の測定方法。 - 励起光照射開始から前記待ち期間経過までの期間に得られる第１の測定データと、前記待ち時間経過時以降に得られる第２の測定データとに基づいて、ラマン散乱光スペクトルデータを抽出する、
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の測定方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180073059A (ko) * | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 테라셈 주식회사 | 내시경 장치 및 이것의 제어 방법 |
| KR20180073060A (ko) * | 2016-12-22 | 2018-07-02 | 테라셈 주식회사 | 프로브 유닛, 이것을 포함하는 광학 영상 장치, 및 광학 영상 장치의 제어 방법 |
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| WO2010024397A1 (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | 独立行政法人理化学研究所 | ラマン散乱測定装置 |
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-
2012
- 2012-12-18 JP JP2012275214A patent/JP6094201B2/ja active Active
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| KR101940046B1 (ko) | 2016-12-22 | 2019-01-18 | 주식회사 모멘텀컨설팅 | 내시경 장치 및 이것의 제어 방법 |
| KR101944760B1 (ko) * | 2016-12-22 | 2019-04-17 | 주식회사 모멘텀컨설팅 | 프로브 유닛, 이것을 포함하는 광학 영상 장치, 및 광학 영상 장치의 제어 방법 |
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