JP3628396B2 - 動物の眼底観察方法及び眼底観察用ビデオカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動物の眼底を観察する技術に関する。
【０００２】
【発明の背景】
眼底は、生体において外部から毛細血管まで観察できる唯一の部位であり、またそこにおける血管の状態は全身の臓器における血管の状態を反映していると言われる。つまり眼底を観察することにより、生体の臓器における血管の状態を外部から知ることができる。
【０００３】
このような眼底観察は、例えば脳神経系疾患や循環器疾患あるいは糖尿病などの検査手段として既に広く活用されている人への利用だけでなく、動物への利用、特に動物実験への利用についても、さらに大きな有用性が期待できる。すなわち特殊な条件、例えば高空での低酸素条件が人体に与える影響を動物実験で調べたり、あるいは医薬品などの開発過程で動物実験によりその効果や副作用などを調べるなどの場合に、実験動物を切開したり、また死なせたりすることなくこれらを行なえる。したがって同じ実験動物でその生体条件を変えずに実験を続けることができるという大きな利点が得られ、動物実験をより効果的に進めることができる。
【０００４】
しかし人用としては簡易な装置から高級な装置まで種々のタイプの眼底観察装置があるものの、一般に広く使われる小型の実験動物について眼底観察を簡単に行なうことのできる装置は未だなく、上記のような眼底観察の有用性を活用できていないのが実情である。このような事情から本願発明者は、実験動物、特にラットやマウスなどの小型実験動物の眼底を簡単に観察する方法について研究を重ねて来た。その過程で得られたのが本発明である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による眼底観察方法は、ビデオシステムを用いるものである。すなわちビデオカメラで眼底を撮像しつつ、これをディスプレイに表示させて観察するようにしている。その特徴とするところは、観察対象動物における目の露出部分の大きさ程度より細い径サイズとして所定の長さを与えた細長いプローブ部を有するビデオカメラを用いるようにしたことであり、そのプローブ部に撮像光学系をその先端がプローブ部の先端に臨む状態で内蔵させ、そしてこのプローブ部の先端すなわち撮像光学系の先端を眼球に接触させた状態で観察するようにしたことである。
【０００６】
このような眼底観察方法については、眼底を照明する方法として基本的に二通りの方法が可能である。その一つは、プローブ部の先端周囲から照明光を眼球内に向けて照射する方法である。それには例えばプローブ部の先端部外周に沿って照明系の射出端を配し、この射出端から眼底に向けて照明光を照射するようにする。そしてこの場合には、プローブ部の先端部外周における照明系の射出端の配設外径が観察対象動物における目の露出部分の大きさより小さくなるようにする。他の一つは、撮像光学系を利用した同軸照明による方法である。この場合には、撮像光学系にその基端側つまり撮像素子側から入射させた照明光を撮像光学系の先端側から射出させるようにする。
【０００７】
またこのような観察方法については、撮像光学系の先端と眼球の間に透明な液体を介在させるようにすると、撮像光学系の接触による眼球への影響を和らげることができる。この場合、散瞳薬を介在用の透明な液体として用いるのが合理的である。すなわち眼底観察には瞳孔を強制的に開かせるために散瞳薬を点眼するのが一般であるので、この散瞳薬を介在用の透明な液体として利用する。
【０００８】
上記のような観察方法によると、例えばラットやマウスのような小動物についてもその眼底を容易に観察することができる。これには、撮像光学系の先端を眼球に接触させた状態で観察するという条件つまり“接触条件”が寄与し、またプローブ部が目の大きさ程度より細い径サイズで且つ所定の長さを持つという条件つまり“細身条件”が寄与している。
【０００９】
すなわち“接触条件”とすることにより、プローブ部周囲から照明光を照射する場合であれば、照明光が眼球表面などで反射するにしても、この反射光が撮像光学系に入射する可能性のある経路について撮像光学系の先端の眼球表面への接触によりプロテクトされることになり、照明反射光が撮像光学系に入射することがないし、また同軸照明の場合にも、比較的屈折率の近い撮像光学系と眼球との光学的接触により眼球表面からの反射率が小さくなるので、やはり照明反射光が撮像光学系に入射することを有効に防止できる。この結果、眼底観察で最も工夫を要するとされている問題、つまり角膜などで反射される照明光が観察光学系に入り込むのを如何に防止するかという問題を簡単な装置構造で解消することができる。そしてこの装置構造を簡単にできるということが、小動物についても眼底観察を容易なものとすることにつながる。
【００１０】
また“接触条件”は、作動距離を安定させることにも働き、この結果、観察のための操作が簡単になる。つまり“接触条件”は、観察操作の容易化という点でも小動物における眼底観察を容易なものとすることに働いている。
【００１１】
一方“細身条件”は、プローブ部の先端を動物の目に標準させる操作を行ない易くするのに機能すると共に、プローブ部の先端を眼球の表面に接触させる操作を行ない易くするのに機能する。このような“細身条件”の機能から、プローブ部に与える所定の長さは、プローブ部の先端と眼球の位置関係を視認し易い長さとして定義でき、一般的には１〜数ｃｍ程度が好ましい。
【００１２】
以上のように“接触条件”は、動物の眼底観察を容易化するのに大きく寄与しているが、この“接触条件”に代えて、プローブ部に内蔵の撮像光学系の先端を眼球に近接させた状態として観察する、つまり“近接条件”とすることでも比較的容易に観察することができる。この条件での観察は、何らかの理由で眼球表面への接触が好ましいくない場合でも適用できるという利点がある。
【００１３】
一方、眼球表面などからの反射光の影響を眼球表面との間隔に応じて若干受けるという短所や作動距離の安定化に劣るという短所があるが、反射光の影響を受けるという短所については、反射光の影響を除くようにすることで実質上解消できる。反射光の影響を除くには、照明系に第１の偏光子を設ける一方で、撮像系に第１の偏光子と直交ニコルの関係となるようにした第２の偏光子を設ける。すなわち照明光に偏光を用い、眼球表面などでの反射光はそのまま偏光性を保っているが眼底からの反射光はもとの偏光性を失っているという関係を利用し、眼球表面などでの反射光を第２の偏光子で遮断することにより、反射光が撮像系に入射するのを防止する。
【００１４】
上記のような観察方法に用いるビデオカメラは、プローブ部周囲から照明光照射する場合であれば、細長いプローブ部に内蔵させた撮像光学系、及びこの撮像光学系を介して結像する像を捉える撮像素子を含んでなる撮像系と、配設外径が観察対象動物における目の露出部分の大きさより小さくなるようにプローブ部の先端部外周に沿って配した射出端を有する照明系とを備えた構造を基本的に持つことになる。
【００１５】
一方、同軸照明の場合であれば、観察対象動物における目の露出部分の大きさ程度より細い径サイズとして所定の長さを与えた細長いプローブ部に内蔵させた撮像光学系、及びこの撮像光学系を介して結像する像を捉える撮像素子を含んでなる撮像系と、撮像光学系に撮像素子側から照明光を入射させる射出端を有する照明系とを備えた構造を基本的に持つことになる。
【００１６】
また“近接条件”で用いるビデオカメラについては、照明系に第１の偏光子を設けると共に、撮像系に第１の偏光子による偏光を遮断する第２の偏光子を設けることになる。
【００１７】
さらに上記のような観察方法では、蛍光観察を行なう場合もあり、それに用いるビデオカメラは、上記の各構造に加えて、照明系に特定の波長域を選択する第１のフィルタを設けると共に、撮像系に第２の波長域を選択する第２のフィルタを設ける構造を持つ。
【００１８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。先ず第１の実施形態で用いるビデオカメラについて説明する。ビデオカメラは、図１に見られるように、本体部１とこれに対し着脱可能としたプローブユニット２からなる。本体部１は、筒状に形成したケーシングの内部に、それぞれ図２に示す、撮像素子３と、これからの出力を処理して映像信号を形成する処理ユニット４を内蔵させた構造とする。一方、プローブユニット２は、図２に見られるように、プローブ部５に導光ガイド６を組み合わせて形成する。
【００１９】
プローブ部５は、金属製の保護管７の内部に撮像光学系を形成する対物レンズ８と像伝送レンズ９を先端側から順に設け、さらに対物レンズ８の先端にカバープレート１０を設けた構造とする。その対物レンズ８及び像伝送レンズ９には、屈折率分布型のロッドレンズを用い、像伝送レンズ９が伝送する像光Ｌａを撮像素子３の受光面に直接結像させるようにする。
【００２０】
導光ガイド６は、円環状にして本体部１の内部に設ける光源ランプ１１、１１からの照明光、あるいは外部の光源ランプから光ファイバなどで導光した照明光を集光的に導光してその射出端１２ｅから照射できるように、透明性の高い合成樹脂を用いて形成する。具体的には、適度な肉厚を持たせた筒状に全体を形成し、その先端側は、プローブ部５の保護管７の外周に密着的に沿う伝搬部１２とし、この伝搬部１２の先端がプローブ部５における撮像光学系の先端と面一で射出端１２ｅとなるようにする。またこの伝搬部１２は、その外径が観察対象動物における目の露出部分の大きさより細くなるようにし、その長さが数ｃｍ程度になるようにする。一方その基端側は、基端側から先端側に向けて徐々に径が小さくなる形状の集光部１３とし、この集光部１３に光源ランプ１１からの光を入射させる入射端１３ｉを設ける。このような構造とすることにより、入射端１３ｉから入射した光源ランプ１１からの光を透明な中実内部を全反射により集光的に伝搬させて射出端１２ｅから照明光Ｌｂとして射出させることができる。
【００２１】
以上のようなビデオカメラを用いて例えばラットについて眼底観察を行なうには、ビデオカメラは手に持つか、あるいは図１に示すようにスタンドＳに保持させて用いる。スタンドに保持させて観察を行なう場合は、スタンドＳのベース上に麻酔処置したラットＲを載せ、この状態でプローブユニット２の先端を眼球Ｅの表面に軽く接触させる。そうすると眼底像を取り込むことができ、この像をディスプレイＤの画面上で観察する。眼球に対する接触は撮像光学系の光軸Ａが眼球の軸Ｅａに対しやや斜めになる状態で行なうのが好ましく、この状態で軸Ｅａの回りを廻すようにすると眼底の全体を走査的に観察することができる。
【００２２】
次に第２の実施形態として同軸照明式のビデオカメラについて説明する。同軸照明式のビデオカメラの場合には、図３にその要部を模式化して示すように、撮像光学系と撮像素子３の間に照明系２０の射出端２１ｅを設け、この射出端２１ｅからプローブ部５の像伝送レンズ９に入射させた照明光を対物レンズ８の先端側から射出させるようにする。照明系２０は、光ファイバ２１を導光用に用い、この光ファイバ２１に光源ランプ２２からの照明光を集光的に入射させるように形成する。
【００２３】
さらに第３の実施形態として第１の実施形態と同様にプローブ部の先端周囲から照明光を照射する方式に蛍光観察用の要素を組み合わせたビデオカメラについて説明する。本実施形態では、図４に見られるように、照明系を、光源ランプ３１とこれらから光をプローブ部５の先端に導光する多数の光ファイバ３２、３２、……、及び光源ランプ３１の光から特定の波長域の光を選択する第１のフィルタ３３で形成する。光ファイバ３２、３２、……は、プローブ部５の周囲に沿うようにし、その先端を射出端３２ｅとしてプローブ部５の先端に環状に配列させる。一方、撮像系には像伝送レンズ９と撮像素子３の間に、第１のフィルタ３３による波長域の光を吸収する第２のフィルタ３４を設ける。このビデオカメラを用いて眼底の蛍光観察を行なうには、観察対象動物に予め蛍光薬を静脈注射して行なう。
【００２４】
さらにまた第４の実施形態として第１の実施形態と同様にプローブ部の先端周囲から照明光を照射する方式に反射除去用の要素を組み合わせたビデオカメラについて説明する。本実施形態では、図５に見られるように、導光ガイド６の射出端に接触させてドーナツ板状の第１の偏光子４１を設け、また対物レンズ８の先端に接触させて円板形の第２の偏光子４２を設ける。そしてこれら第１の偏光子４１と第２の偏光子４２は、直交ニコルの関係となるようにする。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、ラットやマウスなどの小型動物についても眼底観察を簡単に行なうことが可能となり、眼底検査を活用できる動物実験などをより効果的なものとすることに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるビデオカメラをラットの眼底観察に用いる状態を示す説明図。
【図２】第１の実施形態によるビデオカメラの要部断面図。
【図３】第２の実施形態によるビデオカメラの要部模式図。
【図４】第３の実施形態によるビデオカメラの要部模式図。
【図５】第４の実施形態によるビデオカメラの要部断面図。
【符号の説明】
３ 撮像素子
５ プローブ部
８ 対物レンズ（撮像光学系）
９ 像伝送レンズ（撮像光学系）
１２ｅ 射出端
２１ｅ 射出端
３２ｅ 射出端
３３ 第１のフィルタ
３４ 第２のフィルタ
４１ 第１の偏光子
４２ 第２の偏光子
Ｅ 眼球

Claims (8)

1. 細長いプローブ部に内蔵の撮像光学系及びこの撮像光学系を介して結像する像を捉える撮像素子を含んでなる撮像系と、配設外径が観察対象動物における目の露出部分の大きさより小さくなるようにプローブ部の先端部外周に沿って配した射出端を有する照明系とを備えてなり、
   前記プローブ部の先端ないしその近傍には対物レンズが設けられており、且つ前記プローブ部の先端は平面とされている、眼底観察用ビデオカメラ。
2. 観察対象動物における目の露出部分の大きさ程度より細い径サイズとして所定の長さを与えた細長いプローブ部に内蔵の撮像光学系及びこの撮像光学系を介して結像する像を捉える撮像素子を含んでなる撮像系と、撮像光学系に撮像素子側から照明光を入射させる射出端を有する照明系とを備えてなり、
   前記プローブ部の先端ないしその近傍には対物レンズが設けられており、且つ前記プローブ部の先端は平面とされている、眼底観察用ビデオカメラ。
3. 照明系に第１の偏光子を設けると共に、撮像系に第１の偏光子による偏光を遮断する第２の偏光子を設けた請求項１又は請求項２に記載の眼底観察用ビデオカメラ。
4. 照明系に第１の波長域を選択する第１のフィルタを設けると共に、撮像系に第２の波長域を選択する第２のフィルタを設けた請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の眼底観察用ビデオカメラ。
5. 請求項１記載の眼底観察用ビデオカメラを用いて人間以外の動物の眼底を撮像観察する眼底観察方法であって、
   プローブ部の先端部外周に沿って照射させた照明光で眼底を照明するようにした眼底観察方法。
6. 請求項２記載の眼底観察用ビデオカメラを用いて人間以外の動物の眼底を撮像観察する眼底観察方法であって、
   撮像光学系を利用した同軸照明により眼底を照明するようにした眼底観察方法。
7. プローブ部の先端の平面とされた部分を眼球に接触させた状態で観察する請求項５又は請求項６に記載の眼底観察方法。
8. プローブ部の先端の平面とされた部分を眼球に近接させた状態で観察する請求項５又は請求項６に記載の眼底観察方法。

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