JP4131006B2 - 蛍光診断用システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づき、術者による診断用の情報を取得する蛍光診断用システムに、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体組織に対して紫外光（励起光）が照射されると、この生体組織は励起されて蛍光（自家蛍光）を発することが、知られている。さらに、腫瘍等の病変が生じた生体組織が発する自家蛍光は、正常な生体組織が発する蛍光とは異なる性質を有することが、知られている。特に、病変が生じた組織からの自家蛍光における緑色帯域の成分の強度は、正常な組織からのものよりも小さくなっている。但し、病変が生じた組織からの自家蛍光における赤色帯域の成分の強度は、正常な組織からのものと、同程度である。従って、病変が生じた組織からの自家蛍光の緑色帯域の強度と赤色帯域の強度との比は、正常な組織からのものよりも小さくなっている。
【０００３】
そこで、診断のために有用な情報（診断用情報）として、自家蛍光の緑色帯域の強度と赤色帯域の強度との比を測定し、術者に提供する蛍光診断用システムが、開発されてきている。図６は、励起光及び測定対象の光の特性を示すグラフである。この図６のグラフの横軸は光の波長を示し、縦軸はその強度を示している。励起光は、波長λｅに強度のピークを有する紫外光である。この波長λｅは、例えば、λｅ＝３６５ｎｍに設定されている。但し、可視帯域における短波長側の光が、励起光として利用されることもある。そして、自家蛍光における波長λ１を中心とする第１の波長帯域，及び，波長λ２を中心とする第２の波長帯域が、夫々測定の対象となる。これら波長λ１及び波長λ２は、例えば、緑色帯域及び赤色帯域中に夫々設定されている。なお、λ１＜λ２である。
【０００４】
上記の蛍光診断用システムは、励起光を生体へ照射するとともに生体からの光を導くプローブを備えている。このプローブは、励起光を導く多数の照射用光ファイバと、蛍光を導く多数の検出用光ファイバとが、束ねられて構成されている。具体的には、両光ファイバは、その先端側では複合バンドルとして束ねられており、基端側では、照射用光ファイバのみの照射用バンドルと、検出用光ファイバのみの検出用バンドルとして、個別に束ねられている。さらに、この蛍光診断用システムは、照射用バンドルにその基端面から励起光を入射させる励起光源部と、検出用バンドルの基端側に接続されるとともに生体からの光を検出する検出部とを、備えている。
【０００５】
通常、このプローブは、その先端側が内視鏡の鉗子チャネル内へ引き通されて、使用される。即ち、術者は、内視鏡の先端からプローブを突出させた状態で、この内視鏡の先端を被検体に対向させる。そして、術者は、プローブの先端を、被検体に当接させる。
【０００６】
この状態において、照射用バンドルに導かれた励起光は、複合バンドルを経て、プローブの先端から被検体へ射出される。すると、被検体は、励起光に照射されて、自家蛍光を発する。このため、この自家蛍光が、被検体表面で反射された励起光とともに、プローブにその先端から入射する。このプローブの複合バンドルにおける各検出用光ファイバに入射した光（検出光）は、検出用バンドルの基端面から射出されて、検出部によって検出される。この検出部は、自家蛍光における第１の波長帯域の強度に対応した信号を出力する第１の回路系，及び第２の波長帯域の強度に対応した信号を出力する第２の回路系を、備えている。
【０００７】
そして、検出部は、第１の回路系が取得した値，及び第２の回路系が取得した値に基づき、検出光における第１の波長帯域の強度と第２の波長帯域の強度との比（強度比）を算出する。算出された強度比は、キャラクタやグラフとしてモニタに表示される。なお、この強度比は、内視鏡により取得された被検体のカラー画像とともに、モニタに表示される。術者は、強度比が大きければ、当該被検体が正常であると判断し、強度比が小さければ、当該被検体に病変が生じていると判断する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自家蛍光の特性は、観察対象となる組織の位置や状態に応じて変化する。従って、この自家蛍光の強度が、検出部における両回路系のダイナミックレンジに適合しないことがある。このため、両回路系から夫々Ｓ／Ｎ比の高い信号を得ることは、難しい。
【０００９】
そこで、励起光の強度を調整することにより、常に、検出に適した強度の自家蛍光を得ることができる蛍光診断用システムを提供することを、本発明の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光診断用システムは、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１１】
即ち、この蛍光診断用システムは、生体を励起して自家蛍光を放出させるための励起光を所望の強度で被検体に照射する照射部と、前記励起光により励起された前記被検体から発せられた自家蛍光を検出するとともに、検出した自家蛍光における所定の第１の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第１の検出信号，及び前記第１の波長より長波長となる所定の第２の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第２の検出信号を、夫々出力する検出部と、前記検出部が出力した第１の検出信号と第２の検出信号とを、夫々、所定のダイナミックレンジ内においてアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された前記第１の検出信号と前記第２の検出信号との比に基づく診断用情報を取得する分析部と、前記検出部が出力した前記第２の検出信号を取得し、取得した検出信号の値が前記ダイナミックレンジの上限値よりも小さい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を増大させ、取得した検出信号の値が所定の基準値よりも大きい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を減少させる制御部とを、備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、長波長側の波長帯域の強度に対応した第２の検出信号の値が基準値と一致するように、励起光の強度が調節される。このように調節されると、検出部は、常に、検出に適した強度の自家蛍光を取得することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の蛍光観察用システムを模式的に示す概略構成図である。この蛍光観察用システムは、電子内視鏡１，光源プロセッサ装置２，プローブＰ，診断用補助装置３，及びモニタ４を、備えている。
【００１４】
＜電子内視鏡＞
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について、説明する。この内視鏡１は、生体内に挿入される可撓管状の挿入部を、有している。但し、図１には、この内視鏡１の詳細な形状は、図示されていない。この挿入部の先端には湾曲部が組み込まれており、この湾曲部の先端には、硬質部材製の先端部が固定されている。また、挿入部の基端には操作部が連結されている。この操作部には、湾曲部を湾曲操作するためのダイヤル及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００１５】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの貫通孔が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２が夫々填め込まれている。他の１つの貫通孔は、鉗子孔１３として利用される。具体的には、この鉗子孔１３と操作部に開けられた開口（基端側の鉗子孔１４）とを結ぶチューブが、内視鏡１内を引き通されており、このチューブを通じて両鉗子孔１３，１４の間に形成される管が、鉗子チャネルとして利用される。
【００１６】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１５を、有している。このライトガイド１５は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルである。そして、このライトガイド１５は、その先端面が配光レンズ１１に対向した状態で、内視鏡１内を引き通され、その基端が、光源プロセッサ装置２内に引き通されている。
【００１７】
さらに、内視鏡１は、ＣＣＤエリアセンサからなる撮像素子１６を、有している。この撮像素子１６の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置されたときに対物レンズ１２が当該被検体像を結ぶ位置の近傍に、配置されている。そして、撮像素子１６は、被検体像に基づく画像データを取得して、信号線１７へ出力する。
【００１８】
＜光源プロセッサ装置＞
次に、光源プロセッサ装置２について説明する。この光源プロセッサ装置２は、互いに接続されたシステムコントローラ２１及びタイミングジェネレータ２２を、備えている。システムコントローラ２１は、光源プロセッサ装置２全体を制御するコントローラである。タイミングジェネレータ２２は、各種基準信号を生成する回路であり、光源プロセッサ装置２における各種処理は、この基準信号に従って進行する。
【００１９】
さらに、光源プロセッサ装置２は、白色光源２３，及び集光レンズ２４を、備えている。白色光源２３は、白色光を平行光として射出する。集光レンズ２４は、白色光源２３により射出された白色光の光路上に配置されており、この白色光をライトガイド１５の基端面上に収束させる。
【００２０】
これら集光レンズ２４及びライトガイド１５間の光路上には、ホイール２５が、挿入されている。このホイール２５は、円板状の外形を有し、その外周に沿ったリング状の領域に３つの開口が設けられている。これら各開口には、入射した光のうちの赤色帯域のみを透過させるＲフィルタ，緑色帯域のみを透過させるＧフィルタ，及び青色帯域のみを透過させるＢフィルタが、夫々嵌め込まれている。
【００２１】
このホイール２５の中心は、モータ２５Ｍの出力軸に対して固定されている。このモータ２５Ｍは、タイミングジェネレータ２２に接続されている。そして、モータ２５Ｍは、タイミングジェネレータ２２からの基準信号に従って、ホイール２５のＲフィルタ，Ｇフィルタ，及びＢフィルタを、集光レンズ２４及びライトガイド１５間の光路中に、順次、繰り返して挿入させるように、当該ホイール２５を回転させる。
【００２２】
すると、ライトガイド１５の基端面には、赤色光（Ｒ光），緑色光（Ｇ光），及び青色光（Ｂ光）が、順次繰り返して入射する。入射したＲ光，Ｇ光，及びＢ光は、ライトガイド１５に導かれ、配光レンズ１１により拡散されて、内視鏡１の先端に対向した被検体を照明する。すると、撮像素子１６の撮像面には、被検体のＲ光による像，Ｇ光による像，及びＢ光による像が、順次形成される。そして、この撮像素子１６は、被検体のＲ光による像，Ｇ光による像，及びＢ光による像を、Ｒ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号に夫々変換し、信号線１７へ順次出力する。
【００２３】
さらに、光源プロセッサ装置２は、タイミングジェネレータ２２に夫々接続された１つの前段処理部２６，３つのメモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂ，及び３つの後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを、備えている。前段処理部２６は、信号線１７に接続され、撮像素子１６から出力されたＲ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号を順次取得して保持し、信号処理及びＡ／Ｄ変換することにより、Ｒ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データを、順次出力する。この前段処理部２６には、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂが、夫々接続されている。そして、前段処理部２６から出力されたＲ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データは、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに、夫々格納される。
【００２４】
これら各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂには、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが、夫々接続されている。そして、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、夫々、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに格納されたＲ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データを読み出して、信号処理及びＤ／Ａ変換することにより、Ｒ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号を、出力する。出力されたＲ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号は、タイミングジェネレータ２２から出力された同期信号（Ｓｙｎｃ）とともに、一組の映像信号として、図示せぬ映像出力端子へ出力される。
【００２５】
モニタ４は、この映像出力端子に接続されており、出力された映像信号を取得して、画面表示する。即ち、モニタ４には、被検体のカラー映像が動画表示される。なお、システムコントローラ２１は、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに夫々接続されており、後述の如く診断用補助装置３から出力された診断用情報を、映像信号に含ませる。このため、モニタ４には、診断用情報がスーパーインポーズされた状態の映像が、表示される。この診断用情報については、後述する。
【００２６】
＜プローブ＞
次に、プローブＰについて説明する。図２は、プローブＰの構成を示す模式図である。このプローブＰは、生体組織を励起して自家蛍光を放出させるための励起光を導く第１の光ファイバＦ１，及び，生体組織からの光を導くための第２の光ファイバＦ２を、いずれも多数備えている。そして、両光ファイバＦ１，Ｆ２はその先端から過半の領域において、複合バンドルとして束ねられている。この複合バンドル及びそれを被覆するチューブが、複合部Ｐ０を構成している。
【００２７】
図３は、複合部Ｐ０の横断面図である。チューブＴは、可撓性を有する細管状の部材であり、内視鏡１の鉗子チャネルに挿通可能な外径を、有している。そして、このチューブＴ内に、両光ファイバＦ１，Ｆ２が充填されている。具体的には、チューブＴの中心軸周辺の領域に、第２の光ファイバＦ２が充填され、その外側に第１の光ファイバＦ１が充填されている。
【００２８】
図２に示されるように、第１の光ファイバＦ１は、その基端側において、第１の分岐バンドルとして束ねられている。この第１の分岐バンドルは、可撓性を有する管状部材である第１の分岐チューブ（図示せず）に被覆されている。これら第１の分岐バンドル及び第１の分岐チューブが、第１の分岐部Ｐ１を構成している。
【００２９】
同様に、第２の光ファイバＦ２は、その基端側において、第２の分岐バンドルとして束ねられている。この第２の分岐バンドルは、可撓性を有する管状部材である第２の分岐チューブ（図示せず）に被覆されている。これら第２の分岐バンドル及び第２の分岐チューブが、第２の分岐部Ｐ２を構成している。
【００３０】
そして、このプローブＰは、その複合部Ｐ０が鉗子チャネルに挿通されるとともに、その先端が鉗子孔１３から突出した状態で、使用される。なお、このプローブＰにおける両分岐部Ｐ１，Ｐ２の基端側は、夫々、診断用補助装置３内に引き通されている。
【００３１】
＜診断用補助装置＞
次に、図４を参照して、診断用補助装置３について説明する。この診断用補助装置３は、所定帯域の紫外光（励起光）を射出する励起光源３０，調光ユニット３０Ｃ，及び励起光用の集光レンズＬ１を、備えている。調光ユニット３０Ｃは、励起光源３０に対して駆動電圧を供給する。この励起光源３０は、供給された駆動電圧に応じた強度の励起光を、平行光として射出する。そして、調光ユニット３０Ｃは、駆動電圧を変化させることにより、励起光源３０から射出される励起光の強度を、調整することができる。
【００３２】
集光レンズＬ１は、励起光源３０から射出された励起光の光路上に配置されており、この励起光を、第１の分岐部Ｐ１における分岐バンドルの基端面上に収束させる。収束した励起光は、第１の分岐部Ｐ１における各光ファイバＦ１内に入射する。入射した励起光は、これら各光ファイバＦ１に導かれて、複合部Ｐ０の先端面から射出される。
【００３３】
この複合部Ｐ０の先端面が、生体組織等の被検体に対向した状態において、この被検体は、複合部Ｐ０の先端面から射出された励起光を照射される。すると、被検体は励起されて、自家蛍光を発する。なお、励起光の一部は、被検体表面で反射される。このため、反射された励起光及び発せられた自家蛍光の一部が、複合部Ｐ０の先端面へ向かう。そして、これら励起光及び自家蛍光のうち、第２の光ファイバＦ２に入射したものは、これら第２の光ファイバＦ２に導かれて、第２の分岐バンドルの基端面から射出される。
【００３４】
さらに、診断用補助装置３は、コリメータレンズＬ２，励起光カットフィルタ３１，ビームスプリッタＢＳ，ミラーＭ，バンドパス・フィルタ３２ａ，３２ｂ，及び検出器Ｄａ，Ｄｂを、備えている。
【００３５】
コリメータレンズＬ２は、第２の分岐部Ｐ２における分岐バンドルの基端面から射出された光（検出光）の光路上に配置されており、この検出光を平行光に変換する。このコリメータレンズＬ２から射出された平行光の光路上には、励起光カットフィルタ３１及びビームスプリッタＢＳが、順に配置されている。励起光カットフィルタ３１は、入射した検出光のうちの励起光の成分を遮断するとともに自家蛍光の成分を透過させる。従って、励起光カットフィルタ３１からは、自家蛍光のみが射出される。そして、ビームスプリッタＢＳは、この自家蛍光の一部を透過させるとともに一部を反射させる。
【００３６】
ビームスプリッタＢＳを透過した自家蛍光は、ミラーＭにより反射される。反射された自家蛍光の光路上には、第１のフィルタ３２ａ，及び第１の検出器Ｄａが、順に配置されている。第１のフィルタ３２ａは、入射した光のうちの緑色帯域（第１の波長帯域）の成分のみを透過させるとともに他の成分を遮断する。従って、入射した自家蛍光のうち、緑色帯域の成分のみが抽出される。そして、第１の検出器Ｄａは、抽出された緑色帯域の成分の強度に対応した電気信号を出力する。
【００３７】
一方、ビームスプリッタＢＳにより反射された自家蛍光の光路上には、第２のフィルタ３２ｂ，及び第２の検出器Ｄｂが、順に配置されている。第２のフィルタ３２ｂは、入射した光のうちの赤色帯域（第２の波長帯域）の成分のみを透過させるとともに他の成分を遮断する。従って、入射した自家蛍光のうち、赤色帯域の成分のみが抽出される。そして、第２の検出器Ｄｂは、抽出された赤色帯域の成分の強度に対応した電気信号を出力する。
【００３８】
さらに、診断用補助装置３は、増幅器３３ａ，３３ｂ，フィルタ回路３４ａ，３４ｂ，Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂ，及び演算器３６を、備えている。第１の増幅器３３ａは、第１の検出器Ｄａに接続されており、該検出器Ｄａから出力された信号（第１の検出信号）を、所定の増幅率で増幅して出力する。第１のフィルタ回路３４ａは、第１の増幅器３３ａに接続されており、該増幅器３３ａから出力された信号を取得し、ノイズの成分を除去して出力する。第１のＡ／Ｄ変換器３５ａは、第１のフィルタ回路３４ａに接続されており、該フィルタ回路３４ａから出力されたアナログ信号を、デジタル信号に変換して、第１の強度データとして出力する。この第１の強度データは、自家蛍光における緑色帯域の強度を示すデータである。
【００３９】
一方、第２の増幅器３３ｂは、第２の検出器Ｄｂに接続されており、該検出器Ｄｂから出力された信号（第２の検出信号）を、所定の増幅率で増幅して出力する。第２のフィルタ回路３４ｂは、第２の増幅器３３ｂに接続されており、該増幅器３３ｂから出力された信号を取得し、ノイズの成分を除去して出力する。第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂは、第２のフィルタ回路３４ｂに接続されており、該フィルタ回路３４ｂから出力されたアナログ信号を、デジタル信号に変換して、第２の強度データとして出力する。この第２の強度データは、自家蛍光における赤色帯域の強度を示すデータである。
【００４０】
演算器３６は、両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂに夫々接続されており、これら変換器３５ａ，３５ｂから夫々出力された第１の強度データ及び第２の強度データの比を算出して、強度比データとして出力する。なお、この演算器３６は、光源プロセッサ装置２のシステムコントローラ２１に接続されている。そして、システムコントローラ２１は、演算器３６から出力された強度比データを、取得する。
【００４１】
さらに、診断用補助装置３は、図４に模式的に示された加算器３７を備えている。加算器３７は、第２のフィルタ回路３４ｂに接続されており、該フィルタ回路３４ｂから出力された信号を、取得する。なお、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂは、所定の基準電圧の信号を出力する基準電圧端子を、有している。この基準電圧は、アッパー側のレファレンス電圧、即ち、当該Ａ／Ｄ変換器３５ｂのダイナミックレンジの上限に相当する電圧である。そして、このＡ／Ｄ変換器３５ｂの基準電圧端子は、加算器３７に接続されている。この加算器３７は、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂから出力された基準電圧の信号と、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号との差分信号を、出力する。なお、基準電圧は、Ａ／Ｄ変換器３５ｂから独立した他の回路により供給されてもよい。
【００４２】
さらに、この加算器３７は、調光ユニット３０Ｃに接続されている。そして、調光ユニット３０Ｃは、加算器３７から出力された差分信号を取得して、この差分信号に対応させた駆動電圧を励起光源３０に供給する。すると、励起光源３０は、供給された駆動電圧に対応した強度の励起光を、射出する。具体的には、調光ユニット３０Ｃは、取得した差分信号の電圧が正の場合には、駆動電圧を高くしてゆく。この場合には、励起光の強度は増大してゆく。一方、調光ユニット３０Ｃは、取得した差分信号の電圧が負の場合には、駆動電圧を低くしてゆく。この場合には、励起光の強度は減少してゆく。なお、差分信号の電圧が０である場合には、駆動電圧は定常に維持される。従って、この場合には、励起光の強度は維持される。
【００４３】
但し、調光ユニット３０Ｃは、駆動電圧が所定の上限電圧に達している場合には、差分信号の電圧が正であったとしても、この駆動電圧を上げることがない。従って、どのような場合にも駆動電圧は上限電圧以下になるため、励起光源３０に過大な電圧が印加されることがない。このため、励起光源３０から発せられる励起光の強度は、所定の上限値を越えない範囲で、所望の値に調節される。
【００４４】
なお、プローブＰの第１の光ファイバＦ１，並びに，診断用補助装置３の励起光源３０及び集光レンズＬ１は、照射部に相当する。また、プローブＰの第２の光ファイバＦ２，並びに，診断用補助装置３のコリメータレンズＬ２，励起光カットフィルタ３１，ビームスプリッタＢＳ，ミラーＭ，両フィルタ３２ａ，３２ｂ，及び両検出器Ｄａ，Ｄｂは、検出部に相当する。さらに、両増幅器３３ａ，３３ｂ，両フィルタ回路３４ａ，３４ｂ，両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂ，及び演算器３６は、分析部に相当する。また、加算器３７及び調光ユニット３０Ｃは、制御部に相当する。
【００４５】
そして、加算器３７から出力された差分信号の電圧が正であることが、検出信号の値が基準値よりも小さいことに相当し、差分信号の値が０であることが検出信号の値が基準値に一致することに相当し、差分信号の電圧が負であることが、検出信号の値が基準値よりも大きいことに相当する。
【００４６】
＜実施形態の動作＞
上記構成の蛍光診断用システムにおいて、診断用補助装置３の調光ユニット３０Ｃは、加算器３７から出力された差分信号に従って、励起光源３０への駆動電圧を調節する。そして、励起光源３０から射出される励起光の強度は、加算器３７から出力される差分信号の電圧が０となるように、調節される。この差分信号の電圧が０になった場合に、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧は、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂの入力のダイナミックレンジの上限と、一致している。なお、一般に、第１のフィルタ回路３４ａから出力された信号の電圧は、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧よりも低い。このため、第２フィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧が、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂの入力のダイナミックレンジを越えていなければ、第１のフィルタ回路３４ａから出力された信号の電圧は、第１のＡ／Ｄ変換器３５ａの入力のダイナミックレンジの上限未満になっている。
【００４７】
従って、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂへの入力電圧がそのダイナミックレンジを越えることなく、しかも、第１のＡ／Ｄ変換器３５ａに対して充分な強度の信号が入力される故に、これら両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂのダイナミックレンジが有効に活かされたＳ／Ｎ比の高いデジタル信号が、夫々出力される。
【００４８】
そして、演算器３６は、これら両デジタル信号を夫々取得して、強度比データを算出して出力する。すると、光源プロセッサ装置２のシステムコントローラ２１は、この強度比データを取得して、該強度比データが示す値を百分率で示したキャラクタデータを作成するとともに、この強度比データを表すグラフ（イメージデータ）を作成する。これらキャラクタデータ及びグラフは、診断用情報と総称される。そして、システムコントローラ２１は、図１に示された各後段信号処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを制御して、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂから読み出された画像データに診断用情報をスーパーインポーズさせた画像データを、出力させる。
【００４９】
すると、図５に示されるように、モニタ４には、被検体のカラー画像４０とともに自家蛍光の第１の波長帯域と第２の波長帯域との強度比を示すキャラクタデータ４１及びグラフ４２が、表示される。この図５に示された例では、自家蛍光の第１の波長帯域と第２の波長帯域との強度比は、百分率で「５０％」と表示されている。これらキャラクタデータ４１及びグラフ４２は、リアルタイムで更新されてゆく。そして、術者は、Ｓ／Ｎ比の高い信号に基づいて作成されたこれらキャラクタデータ４１及びグラフ４２を、診断に役立てることができる。
【００５０】
＜変形例＞
上記診断用補助装置３の両検出器Ｄａ，Ｄｂは、例えば、フォトダイオードから構成されている。なお、フォトダイオードは、短波長側の感度が低くなる特性を有している。このため、両検出器Ｄａ，Ｄｂに夫々入射した光の強度が互いに等しくとも、自家蛍光における長波長側（第２の波長帯域）の成分を測定対象とする第２の検出器Ｄｂからの出力信号は、短波長側（第１の波長帯域）の成分を測定対象とする第１の検出器Ｄａからのものよりも、その強度が大きくなる。
【００５１】
このような検出器Ｄａ，Ｄｂの特性を補償するために、図４に示されたビームスプリッタＢＳ及び第２のフィルタ３２ｂ間の光路中に、図示せぬ減衰フィルタが挿入されてもよい。この場合には、演算器３６は、当該減衰フィルタによる光強度の減衰を考慮して、強度比データを算出してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の蛍光診断用システムによると、常に、検出に適した強度の自家蛍光が得られる。従って、この自家蛍光に基づいて、Ｓ／Ｎ比の高い高精度の信号が得られる。この高精度の信号に基づいて診断用情報が作成される場合には、この診断用情報の精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の蛍光診断用システムを模式的に示す概略構成図
【図２】 プローブの構成を示す模式図
【図３】 プローブにおける複合部の横断面図
【図４】 診断用補助装置を模式的に示す構成図
【図５】 被検体像及び診断用情報を含んだ表示例を示す模式図
【図６】 励起光及び測定対象の光の特性を示すグラフ
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
２ 光源プロセッサ装置
３ 診断用補助装置
３０ 励起光源
３０Ｃ 調光ユニット
３１ 励起光カットフィルタ
３２ａ，３２ｂ バンドパス・フィルタ
３３ａ，３３ｂ 増幅器
３４ａ，３４ｂ フィルタ回路
３５ａ，３５ｂ Ａ／Ｄ変換器
３６ 演算器
３７ 加算器
Ｄａ，Ｄｂ 検出器
Ｌ１ 集光レンズ
Ｌ２ コリメータレンズ
Ｐ プローブ
Ｆ１ 第１の光ファイバ
Ｆ２ 第２の光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づき、術者による診断用の情報を取得する蛍光診断用システムに、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生体組織に対して紫外光（励起光）が照射されると、この生体組織は励起されて蛍光（自家蛍光）を発することが、知られている。さらに、腫瘍等の病変が生じた生体組織が発する自家蛍光は、正常な生体組織が発する蛍光とは異なる性質を有することが、知られている。特に、病変が生じた組織からの自家蛍光における緑色帯域の成分の強度は、正常な組織からのものよりも小さくなっている。但し、病変が生じた組織からの自家蛍光における赤色帯域の成分の強度は、正常な組織からのものと、同程度である。従って、病変が生じた組織からの自家蛍光の緑色帯域の強度と赤色帯域の強度との比は、正常な組織からのものよりも小さくなっている。
【０００３】
そこで、診断のために有用な情報（診断用情報）として、自家蛍光の緑色帯域の強度と赤色帯域の強度との比を測定し、術者に提供する蛍光診断用システムが、開発されてきている。図６は、励起光及び測定対象の光の特性を示すグラフである。この図６のグラフの横軸は光の波長を示し、縦軸はその強度を示している。励起光は、波長λｅに強度のピークを有する紫外光である。この波長λｅは、例えば、λｅ＝３６５ｎｍに設定されている。但し、可視帯域における短波長側の光が、励起光として利用されることもある。そして、自家蛍光における波長λ１を中心とする第１の波長帯域，及び，波長λ２を中心とする第２の波長帯域が、夫々測定の対象となる。これら波長λ１及び波長λ２は、例えば、緑色帯域及び赤色帯域中に夫々設定されている。なお、λ１＜λ２である。
【０００４】
上記の蛍光診断用システムは、励起光を生体へ照射するとともに生体からの光を導くプローブを備えている。このプローブは、励起光を導く多数の照射用光ファイバと、蛍光を導く多数の検出用光ファイバとが、束ねられて構成されている。具体的には、両光ファイバは、その先端側では複合バンドルとして束ねられており、基端側では、照射用光ファイバのみの照射用バンドルと、検出用光ファイバのみの検出用バンドルとして、個別に束ねられている。さらに、この蛍光診断用システムは、照射用バンドルにその基端面から励起光を入射させる励起光源部と、検出用バンドルの基端側に接続されるとともに生体からの光を検出する検出部とを、備えている。
【０００５】
通常、このプローブは、その先端側が内視鏡の鉗子チャネル内へ引き通されて、使用される。即ち、術者は、内視鏡の先端からプローブを突出させた状態で、この内視鏡の先端を被検体に対向させる。そして、術者は、プローブの先端を、被検体に当接させる。
【０００６】
この状態において、照射用バンドルに導かれた励起光は、複合バンドルを経て、プローブの先端から被検体へ射出される。すると、被検体は、励起光に照射されて、自家蛍光を発する。このため、この自家蛍光が、被検体表面で反射された励起光とともに、プローブにその先端から入射する。このプローブの複合バンドルにおける各検出用光ファイバに入射した光（検出光）は、検出用バンドルの基端面から射出されて、検出部によって検出される。この検出部は、自家蛍光における第１の波長帯域の強度に対応した信号を出力する第１の回路系，及び第２の波長帯域の強度に対応した信号を出力する第２の回路系を、備えている。
【０００７】
そして、検出部は、第１の回路系が取得した値，及び第２の回路系が取得した値に基づき、検出光における第１の波長帯域の強度と第２の波長帯域の強度との比（強度比）を算出する。算出された強度比は、キャラクタやグラフとしてモニタに表示される。なお、この強度比は、内視鏡により取得された被検体のカラー画像とともに、モニタに表示される。術者は、強度比が大きければ、当該被検体が正常であると判断し、強度比が小さければ、当該被検体に病変が生じていると判断する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自家蛍光の特性は、観察対象となる組織の位置や状態に応じて変化する。従って、この自家蛍光の強度が、検出部における両回路系のダイナミックレンジに適合しないことがある。このため、両回路系から夫々Ｓ／Ｎ比の高い信号を得ることは、難しい。
【０００９】
そこで、励起光の強度を調整することにより、常に、検出に適した強度の自家蛍光を得ることができる蛍光診断用システムを提供することを、本発明の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光診断用システムは、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１１】
即ち、この蛍光診断用システムは、生体を励起して自家蛍光を放出させるための励起光を所望の強度で被検体に照射する照射部と、前記励起光により励起された前記被検体から発せられた自家蛍光を検出するとともに、検出した自家蛍光における所定の第１の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第１の検出信号，及び前記第１の波長より長波長となる所定の第２の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第２の検出信号を、夫々出力する検出部と、前記検出部が出力した第１の検出信号と第２の検出信号とを、夫々、所定のダイナミックレンジ内においてアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された前記第１の検出信号と前記第２の検出信号との比に基づく診断用情報を取得する分析部と、前記検出部が出力した前記第２の検出信号を取得し、取得した検出信号の値が前記ダイナミックレンジの上限値よりも小さい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を増大させ、取得した検出信号の値が所定の基準値よりも大きい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を減少させる制御部とを、備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、長波長側の波長帯域の強度に対応した第２の検出信号の値が基準値と一致するように、励起光の強度が調節される。このように調節されると、検出部は、常に、検出に適した強度の自家蛍光を取得することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の蛍光観察用システムを模式的に示す概略構成図である。この蛍光観察用システムは、電子内視鏡１，光源プロセッサ装置２，プローブＰ，診断用補助装置３，及びモニタ４を、備えている。
【００１４】
＜電子内視鏡＞
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について、説明する。この内視鏡１は、生体内に挿入される可撓管状の挿入部を、有している。但し、図１には、この内視鏡１の詳細な形状は、図示されていない。この挿入部の先端には湾曲部が組み込まれており、この湾曲部の先端には、硬質部材製の先端部が固定されている。また、挿入部の基端には操作部が連結されている。この操作部には、湾曲部を湾曲操作するためのダイヤル及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００１５】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの貫通孔が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２が夫々填め込まれている。他の１つの貫通孔は、鉗子孔１３として利用される。具体的には、この鉗子孔１３と操作部に開けられた開口（基端側の鉗子孔１４）とを結ぶチューブが、内視鏡１内を引き通されており、このチューブを通じて両鉗子孔１３，１４の間に形成される管が、鉗子チャネルとして利用される。
【００１６】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１５を、有している。このライトガイド１５は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルである。そして、このライトガイド１５は、その先端面が配光レンズ１１に対向した状態で、内視鏡１内を引き通され、その基端が、光源プロセッサ装置２内に引き通されている。
【００１７】
さらに、内視鏡１は、ＣＣＤエリアセンサからなる撮像素子１６を、有している。この撮像素子１６の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置されたときに対物レンズ１２が当該被検体像を結ぶ位置の近傍に、配置されている。そして、撮像素子１６は、被検体像に基づく画像データを取得して、信号線１７へ出力する。
【００１８】
＜光源プロセッサ装置＞
次に、光源プロセッサ装置２について説明する。この光源プロセッサ装置２は、互いに接続されたシステムコントローラ２１及びタイミングジェネレータ２２を、備えている。システムコントローラ２１は、光源プロセッサ装置２全体を制御するコントローラである。タイミングジェネレータ２２は、各種基準信号を生成する回路であり、光源プロセッサ装置２における各種処理は、この基準信号に従って進行する。
【００１９】
さらに、光源プロセッサ装置２は、白色光源２３，及び集光レンズ２４を、備えている。白色光源２３は、白色光を平行光として射出する。集光レンズ２４は、白色光源２３により射出された白色光の光路上に配置されており、この白色光をライトガイド１５の基端面上に収束させる。
【００２０】
これら集光レンズ２４及びライトガイド１５間の光路上には、ホイール２５が、挿入されている。このホイール２５は、円板状の外形を有し、その外周に沿ったリング状の領域に３つの開口が設けられている。これら各開口には、入射した光のうちの赤色帯域のみを透過させるＲフィルタ，緑色帯域のみを透過させるＧフィルタ，及び青色帯域のみを透過させるＢフィルタが、夫々嵌め込まれている。
【００２１】
このホイール２５の中心は、モータ２５Ｍの出力軸に対して固定されている。このモータ２５Ｍは、タイミングジェネレータ２２に接続されている。そして、モータ２５Ｍは、タイミングジェネレータ２２からの基準信号に従って、ホイール２５のＲフィルタ，Ｇフィルタ，及びＢフィルタを、集光レンズ２４及びライトガイド１５間の光路中に、順次、繰り返して挿入させるように、当該ホイール２５を回転させる。
【００２２】
すると、ライトガイド１５の基端面には、赤色光（Ｒ光），緑色光（Ｇ光），及び青色光（Ｂ光）が、順次繰り返して入射する。入射したＲ光，Ｇ光，及びＢ光は、ライトガイド１５に導かれ、配光レンズ１１により拡散されて、内視鏡１の先端に対向した被検体を照明する。すると、撮像素子１６の撮像面には、被検体のＲ光による像，Ｇ光による像，及びＢ光による像が、順次形成される。そして、この撮像素子１６は、被検体のＲ光による像，Ｇ光による像，及びＢ光による像を、Ｒ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号に夫々変換し、信号線１７へ順次出力する。
【００２３】
さらに、光源プロセッサ装置２は、タイミングジェネレータ２２に夫々接続された１つの前段処理部２６，３つのメモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂ，及び３つの後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを、備えている。前段処理部２６は、信号線１７に接続され、撮像素子１６から出力されたＲ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号を順次取得して保持し、信号処理及びＡ／Ｄ変換することにより、Ｒ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データを、順次出力する。この前段処理部２６には、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂが、夫々接続されている。そして、前段処理部２６から出力されたＲ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データは、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに、夫々格納される。
【００２４】
これら各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂには、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが、夫々接続されている。そして、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、夫々、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂに格納されたＲ画像データ，Ｇ画像データ，及びＢ画像データを読み出して、信号処理及びＤ／Ａ変換することにより、Ｒ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号を、出力する。出力されたＲ画像信号，Ｇ画像信号，及びＢ画像信号は、タイミングジェネレータ２２から出力された同期信号（Ｓｙｎｃ）とともに、一組の映像信号として、図示せぬ映像出力端子へ出力される。
【００２５】
モニタ４は、この映像出力端子に接続されており、出力された映像信号を取得して、画面表示する。即ち、モニタ４には、被検体のカラー映像が動画表示される。なお、システムコントローラ２１は、各後段処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに夫々接続されており、後述の如く診断用補助装置３から出力された診断用情報を、映像信号に含ませる。このため、モニタ４には、診断用情報がスーパーインポーズされた状態の映像が、表示される。この診断用情報については、後述する。
【００２６】
＜プローブ＞
次に、プローブＰについて説明する。図２は、プローブＰの構成を示す模式図である。このプローブＰは、生体組織を励起して自家蛍光を放出させるための励起光を導く第１の光ファイバＦ１，及び，生体組織からの光を導くための第２の光ファイバＦ２を、いずれも多数備えている。そして、両光ファイバＦ１，Ｆ２はその先端から過半の領域において、複合バンドルとして束ねられている。この複合バンドル及びそれを被覆するチューブが、複合部Ｐ０を構成している。
【００２７】
図３は、複合部Ｐ０の横断面図である。チューブＴは、可撓性を有する細管状の部材であり、内視鏡１の鉗子チャネルに挿通可能な外径を、有している。そして、このチューブＴ内に、両光ファイバＦ１，Ｆ２が充填されている。具体的には、チューブＴの中心軸周辺の領域に、第２の光ファイバＦ２が充填され、その外側に第１の光ファイバＦ１が充填されている。
【００２８】
図２に示されるように、第１の光ファイバＦ１は、その基端側において、第１の分岐バンドルとして束ねられている。この第１の分岐バンドルは、可撓性を有する管状部材である第１の分岐チューブ（図示せず）に被覆されている。これら第１の分岐バンドル及び第１の分岐チューブが、第１の分岐部Ｐ１を構成している。
【００２９】
同様に、第２の光ファイバＦ２は、その基端側において、第２の分岐バンドルとして束ねられている。この第２の分岐バンドルは、可撓性を有する管状部材である第２の分岐チューブ（図示せず）に被覆されている。これら第２の分岐バンドル及び第２の分岐チューブが、第２の分岐部Ｐ２を構成している。
【００３０】
そして、このプローブＰは、その複合部Ｐ０が鉗子チャネルに挿通されるとともに、その先端が鉗子孔１３から突出した状態で、使用される。なお、このプローブＰにおける両分岐部Ｐ１，Ｐ２の基端側は、夫々、診断用補助装置３内に引き通されている。
【００３１】
＜診断用補助装置＞
次に、図４を参照して、診断用補助装置３について説明する。この診断用補助装置３は、所定帯域の紫外光（励起光）を射出する励起光源３０，調光ユニット３０Ｃ，及び励起光用の集光レンズＬ１を、備えている。調光ユニット３０Ｃは、励起光源３０に対して駆動電圧を供給する。この励起光源３０は、供給された駆動電圧に応じた強度の励起光を、平行光として射出する。そして、調光ユニット３０Ｃは、駆動電圧を変化させることにより、励起光源３０から射出される励起光の強度を、調整することができる。
【００３２】
集光レンズＬ１は、励起光源３０から射出された励起光の光路上に配置されており、この励起光を、第１の分岐部Ｐ１における分岐バンドルの基端面上に収束させる。収束した励起光は、第１の分岐部Ｐ１における各光ファイバＦ１内に入射する。入射した励起光は、これら各光ファイバＦ１に導かれて、複合部Ｐ０の先端面から射出される。
【００３３】
この複合部Ｐ０の先端面が、生体組織等の被検体に対向した状態において、この被検体は、複合部Ｐ０の先端面から射出された励起光を照射される。すると、被検体は励起されて、自家蛍光を発する。なお、励起光の一部は、被検体表面で反射される。このため、反射された励起光及び発せられた自家蛍光の一部が、複合部Ｐ０の先端面へ向かう。そして、これら励起光及び自家蛍光のうち、第２の光ファイバＦ２に入射したものは、これら第２の光ファイバＦ２に導かれて、第２の分岐バンドルの基端面から射出される。
【００３４】
さらに、診断用補助装置３は、コリメータレンズＬ２，励起光カットフィルタ３１，ビームスプリッタＢＳ，ミラーＭ，バンドパス・フィルタ３２ａ，３２ｂ，及び検出器Ｄａ，Ｄｂを、備えている。
【００３５】
コリメータレンズＬ２は、第２の分岐部Ｐ２における分岐バンドルの基端面から射出された光（検出光）の光路上に配置されており、この検出光を平行光に変換する。このコリメータレンズＬ２から射出された平行光の光路上には、励起光カットフィルタ３１及びビームスプリッタＢＳが、順に配置されている。励起光カットフィルタ３１は、入射した検出光のうちの励起光の成分を遮断するとともに自家蛍光の成分を透過させる。従って、励起光カットフィルタ３１からは、自家蛍光のみが射出される。そして、ビームスプリッタＢＳは、この自家蛍光の一部を透過させるとともに一部を反射させる。
【００３６】
ビームスプリッタＢＳを透過した自家蛍光は、ミラーＭにより反射される。反射された自家蛍光の光路上には、第１のフィルタ３２ａ，及び第１の検出器Ｄａが、順に配置されている。第１のフィルタ３２ａは、入射した光のうちの緑色帯域（第１の波長帯域）の成分のみを透過させるとともに他の成分を遮断する。従って、入射した自家蛍光のうち、緑色帯域の成分のみが抽出される。そして、第１の検出器Ｄａは、抽出された緑色帯域の成分の強度に対応した電気信号を出力する。
【００３７】
一方、ビームスプリッタＢＳにより反射された自家蛍光の光路上には、第２のフィルタ３２ｂ，及び第２の検出器Ｄｂが、順に配置されている。第２のフィルタ３２ｂは、入射した光のうちの赤色帯域（第２の波長帯域）の成分のみを透過させるとともに他の成分を遮断する。従って、入射した自家蛍光のうち、赤色帯域の成分のみが抽出される。そして、第２の検出器Ｄｂは、抽出された赤色帯域の成分の強度に対応した電気信号を出力する。
【００３８】
さらに、診断用補助装置３は、増幅器３３ａ，３３ｂ，フィルタ回路３４ａ，３４ｂ，Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂ，及び演算器３６を、備えている。第１の増幅器３３ａは、第１の検出器Ｄａに接続されており、該検出器Ｄａから出力された信号（第１の検出信号）を、所定の増幅率で増幅して出力する。第１のフィルタ回路３４ａは、第１の増幅器３３ａに接続されており、該増幅器３３ａから出力された信号を取得し、ノイズの成分を除去して出力する。第１のＡ／Ｄ変換器３５ａは、第１のフィルタ回路３４ａに接続されており、該フィルタ回路３４ａから出力されたアナログ信号を、デジタル信号に変換して、第１の強度データとして出力する。この第１の強度データは、自家蛍光における緑色帯域の強度を示すデータである。
【００３９】
一方、第２の増幅器３３ｂは、第２の検出器Ｄｂに接続されており、該検出器Ｄｂから出力された信号（第２の検出信号）を、所定の増幅率で増幅して出力する。第２のフィルタ回路３４ｂは、第２の増幅器３３ｂに接続されており、該増幅器３３ｂから出力された信号を取得し、ノイズの成分を除去して出力する。第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂは、第２のフィルタ回路３４ｂに接続されており、該フィルタ回路３４ｂから出力されたアナログ信号を、デジタル信号に変換して、第２の強度データとして出力する。この第２の強度データは、自家蛍光における赤色帯域の強度を示すデータである。
【００４０】
演算器３６は、両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂに夫々接続されており、これら変換器３５ａ，３５ｂから夫々出力された第１の強度データ及び第２の強度データの比を算出して、強度比データとして出力する。なお、この演算器３６は、光源プロセッサ装置２のシステムコントローラ２１に接続されている。そして、システムコントローラ２１は、演算器３６から出力された強度比データを、取得する。
【００４１】
さらに、診断用補助装置３は、図４に模式的に示された加算器３７を備えている。加算器３７は、第２のフィルタ回路３４ｂに接続されており、該フィルタ回路３４ｂから出力された信号を、取得する。なお、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂは、所定の基準電圧の信号を出力する基準電圧端子を、有している。この基準電圧は、アッパー側のレファレンス電圧、即ち、当該Ａ／Ｄ変換器３５ｂのダイナミックレンジの上限に相当する電圧である。そして、このＡ／Ｄ変換器３５ｂの基準電圧端子は、加算器３７に接続されている。この加算器３７は、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂから出力された基準電圧の信号と、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号との差分信号を、出力する。なお、基準電圧は、Ａ／Ｄ変換器３５ｂから独立した他の回路により供給されてもよい。
【００４２】
さらに、この加算器３７は、調光ユニット３０Ｃに接続されている。そして、調光ユニット３０Ｃは、加算器３７から出力された差分信号を取得して、この差分信号に対応させた駆動電圧を励起光源３０に供給する。すると、励起光源３０は、供給された駆動電圧に対応した強度の励起光を、射出する。具体的には、調光ユニット３０Ｃは、取得した差分信号の電圧が正の場合には、駆動電圧を高くしてゆく。この場合には、励起光の強度は増大してゆく。一方、調光ユニット３０Ｃは、取得した差分信号の電圧が負の場合には、駆動電圧を低くしてゆく。この場合には、励起光の強度は減少してゆく。なお、差分信号の電圧が０である場合には、駆動電圧は定常に維持される。従って、この場合には、励起光の強度は維持される。
【００４３】
但し、調光ユニット３０Ｃは、駆動電圧が所定の上限電圧に達している場合には、差分信号の電圧が正であったとしても、この駆動電圧を上げることがない。従って、どのような場合にも駆動電圧は上限電圧以下になるため、励起光源３０に過大な電圧が印加されることがない。このため、励起光源３０から発せられる励起光の強度は、所定の上限値を越えない範囲で、所望の値に調節される。
【００４４】
なお、プローブＰの第１の光ファイバＦ１，並びに，診断用補助装置３の励起光源３０及び集光レンズＬ１は、照射部に相当する。また、プローブＰの第２の光ファイバＦ２，並びに，診断用補助装置３のコリメータレンズＬ２，励起光カットフィルタ３１，ビームスプリッタＢＳ，ミラーＭ，両フィルタ３２ａ，３２ｂ，及び両検出器Ｄａ，Ｄｂは、検出部に相当する。さらに、両増幅器３３ａ，３３ｂ，両フィルタ回路３４ａ，３４ｂ，両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂ，及び演算器３６は、分析部に相当する。また、加算器３７及び調光ユニット３０Ｃは、制御部に相当する。
【００４５】
そして、加算器３７から出力された差分信号の電圧が正であることが、検出信号の値が基準値よりも小さいことに相当し、差分信号の値が０であることが検出信号の値が基準値に一致することに相当し、差分信号の電圧が負であることが、検出信号の値が基準値よりも大きいことに相当する。
【００４６】
＜実施形態の動作＞
上記構成の蛍光診断用システムにおいて、診断用補助装置３の調光ユニット３０Ｃは、加算器３７から出力された差分信号に従って、励起光源３０への駆動電圧を調節する。そして、励起光源３０から射出される励起光の強度は、加算器３７から出力される差分信号の電圧が０となるように、調節される。この差分信号の電圧が０になった場合に、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧は、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂの入力のダイナミックレンジの上限と、一致している。なお、一般に、第１のフィルタ回路３４ａから出力された信号の電圧は、第２のフィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧よりも低い。このため、第２フィルタ回路３４ｂから出力された信号の電圧が、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂの入力のダイナミックレンジを越えていなければ、第１のフィルタ回路３４ａから出力された信号の電圧は、第１のＡ／Ｄ変換器３５ａの入力のダイナミックレンジの上限未満になっている。
【００４７】
従って、第２のＡ／Ｄ変換器３５ｂへの入力電圧がそのダイナミックレンジを越えることなく、しかも、第１のＡ／Ｄ変換器３５ａに対して充分な強度の信号が入力される故に、これら両Ａ／Ｄ変換器３５ａ，３５ｂのダイナミックレンジが有効に活かされたＳ／Ｎ比の高いデジタル信号が、夫々出力される。
【００４８】
そして、演算器３６は、これら両デジタル信号を夫々取得して、強度比データを算出して出力する。すると、光源プロセッサ装置２のシステムコントローラ２１は、この強度比データを取得して、該強度比データが示す値を百分率で示したキャラクタデータを作成するとともに、この強度比データを表すグラフ（イメージデータ）を作成する。これらキャラクタデータ及びグラフは、診断用情報と総称される。そして、システムコントローラ２１は、図１に示された各後段信号処理部２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを制御して、各メモリ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂから読み出された画像データに診断用情報をスーパーインポーズさせた画像データを、出力させる。
【００４９】
すると、図５に示されるように、モニタ４には、被検体のカラー画像４０とともに自家蛍光の第１の波長帯域と第２の波長帯域との強度比を示すキャラクタデータ４１及びグラフ４２が、表示される。この図５に示された例では、自家蛍光の第１の波長帯域と第２の波長帯域との強度比は、百分率で「５０％」と表示されている。これらキャラクタデータ４１及びグラフ４２は、リアルタイムで更新されてゆく。そして、術者は、Ｓ／Ｎ比の高い信号に基づいて作成されたこれらキャラクタデータ４１及びグラフ４２を、診断に役立てることができる。
【００５０】
＜変形例＞
上記診断用補助装置３の両検出器Ｄａ，Ｄｂは、例えば、フォトダイオードから構成されている。なお、フォトダイオードは、短波長側の感度が低くなる特性を有している。このため、両検出器Ｄａ，Ｄｂに夫々入射した光の強度が互いに等しくとも、自家蛍光における長波長側（第２の波長帯域）の成分を測定対象とする第２の検出器Ｄｂからの出力信号は、短波長側（第１の波長帯域）の成分を測定対象とする第１の検出器Ｄａからのものよりも、その強度が大きくなる。
【００５１】
このような検出器Ｄａ，Ｄｂの特性を補償するために、図４に示されたビームスプリッタＢＳ及び第２のフィルタ３２ｂ間の光路中に、図示せぬ減衰フィルタが挿入されてもよい。この場合には、演算器３６は、当該減衰フィルタによる光強度の減衰を考慮して、強度比データを算出してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の蛍光診断用システムによると、常に、検出に適した強度の自家蛍光が得られる。従って、この自家蛍光に基づいて、Ｓ／Ｎ比の高い高精度の信号が得られる。この高精度の信号に基づいて診断用情報が作成される場合には、この診断用情報の精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の蛍光診断用システムを模式的に示す概略構成図
【図２】 プローブの構成を示す模式図
【図３】 プローブにおける複合部の横断面図
【図４】 診断用補助装置を模式的に示す構成図
【図５】 被検体像及び診断用情報を含んだ表示例を示す模式図
【図６】 励起光及び測定対象の光の特性を示すグラフ
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
２ 光源プロセッサ装置
３ 診断用補助装置
３０ 励起光源
３０Ｃ 調光ユニット
３１ 励起光カットフィルタ
３２ａ，３２ｂ バンドパス・フィルタ
３３ａ，３３ｂ 増幅器
３４ａ，３４ｂ フィルタ回路
３５ａ，３５ｂ Ａ／Ｄ変換器
３６ 演算器
３７ 加算器
Ｄａ，Ｄｂ 検出器
Ｌ１ 集光レンズ
Ｌ２ コリメータレンズ
Ｐ プローブ
Ｆ１ 第１の光ファイバ
Ｆ２ 第２の光ファイバ
Claims (2)
- 生体を励起して自家蛍光を放出させるための励起光を所望の強度で被検体に照射する照射部と、
前記励起光により励起された前記被検体から発せられた自家蛍光を検出するとともに、検出した自家蛍光における所定の第１の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第１の検出信号，及び前記第１の波長より長波長となる所定の第２の波長帯域の成分の強度に対応したアナログ信号である第２の検出信号を、夫々出力する検出部と、
前記検出部が出力した第１の検出信号と第２の検出信号とを、夫々、所定のダイナミックレンジ内においてアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された前記第１の検出信号と前記第２の検出信号との比に基づく診断用情報を取得する分析部と、
前記検出部が出力した前記第２の検出信号を取得し、取得した検出信号の値が前記ダイナミックレンジの上限値よりも小さい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を増大させ、取得した検出信号の値が所定の基準値よりも大きい場合には、前記照射部を制御して励起光の強度を減少させる制御部と
を備えたことを特徴とする蛍光診断用システム。 - 前記制御部は、取得した検出信号の値が前記ダイナミックレンジの上限値よりも小さい場合には、前記照射部から発せられた励起光の強度が所定の上限値に達していないときにのみ、前記照射部を制御して励起光の強度を増大させ、励起光の強度が所定の上限値に達しているときには、当該励起光の強度を維持させることを特徴とする請求項１記載の蛍光診断用システム。
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