JP4616681B2 - 血管観察用プローブおよび血管観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、血管を観察するための血管観察用プローブおよびそのプローブを用いた血管観察装置に関するものである。

従来、皮膚表層などの毛細血管や細動脈や細静脈の一部やその血管内の血球の動きを観察する際、観察部位が皮膚であれば、皮膚表面での光の散乱を少なくするため、その部位の角質を粘着テープの様な強い接着性のある物質が付いているテープを貼り、剥がすことを何回か繰り返すことによって、血管が存在しない表層を除去していた。そしてその観察部位を何らかの手段で固定し、実体顕微鏡により白色光照明下で毛細血管や細動脈や細静脈の一部やその血管内の血球の動きを観察していた。

しかし、このような方法では被験者の皮膚を痛めるのみならず、観察に至るまでの作業が煩雑である。そこで、角質を除去することを行わないで、観察部位の皮膚表面にオイルまたは他の液体状のものを塗って皮膚表面の光の散乱を抑えて観察する方法がある。例えば砂糖の溶液を用いるものについては特許文献１参照。このようにオイル等を塗ると、皮膚表面がガサついていてもその皮膚表面における光の散乱が少なくなるので効率良く光を組織内に入れることができる。また、組織内から光が出ていくときもその皮膚表面での散乱が少なくなるので、観察対象の血管等からの光を効率良く受けることができる。しかし、このように皮膚表面にオイル等を塗って観察する場合であっても、塗るという作業が必要であるので煩雑であることに変わりはない。

また、照射光が白色光であると血管とその他の組織とを良好なコントラストで捉えることができない。このため白色光に代えて緑色光または青色光を観察部位に照射して観測する方法がある。例えば、特許文献２参照。

しかし、緑色光または青色光を用いても、光を皮膚表面に照射しているのでやはり皮膚表面での散乱は避けられない。たとえ緑色光または青色光を用い、かつ上記のようにオイルを皮膚表面に塗っても、皮膚表面での散乱を完全には無くすることはできないので、その散乱光はＣＣＤ素子に直接入り、強度の強いテカリとなって画像に現れる。これが、ＣＣＤ素子から得られたデータをコンピュータ処理して鮮明な血管画像を抽出しようとする場合、大きな障害となる。

また、従来の血管血液観測装置は、特許文献１に開示されているように、実体顕微鏡を用いるものは、観察部位を固定する必要があるので、その作業に手間が掛かり、また、観察部位によっては固定することが困難な場合が多く、その部位を簡単に観察できないことがある。

また特許文献２に開示されている内視鏡タイプのものであれば、観察部位の生体表面からプローブを離した状態で観測するので、プローブの位置が不安定であり焦点を合わせるのが困難であった。このため高倍率の安定した鮮明な血管の画像が得られなかった。

特開２００４−１９８３９１ 特開２００４−０６５７２８

解決しようとする問題点は、血管を観察するまでの作業が煩雑であり、レンズの焦点を合わせるのが困難であり、鮮明な画像が得られない点である。本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、血管を観察するまでの作業が簡単であり、レンズの焦点を合わせるのが容易であり、鮮明な画像が得られることである。

本発明の血管観察用プローブは、先端に開口部を有する鏡筒と、レンズと、このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、前記鏡筒の前記開口部よりも外周側において前記鏡筒に形 成された穴部内に取り付けられ、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部に現れる前 記観察部位の内部方向へ向けて、緑色の光を照射する緑色発光素子および青色の光を照射する青色発光素子のいずれか一方または両方と、を具備し、毛細血管を観測可能としたことを特徴とする。

また、本発明の血管観察装置は、先端に開口部を有する鏡筒と、レンズと、このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、前記鏡筒の前記開口部よりも外周側において前記鏡筒に形 成された穴部内に取り付けられ、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部に現れる前 記観察部位の内部方向へ向けて、緑色の光を照射する緑色発光素子および青色の光を照射する青色発光素子のいずれか一方または両方と、前記撮像素子を駆動しその出力を処理して映像信号を出力する信号処理部と、この信号処理部が出力する映像信号に基づいて前記観察部位の画像を表示する表示部と、を具備し、毛細血管を観測可能としたことを特徴とする。

また、本発明の血管観測装置は、先端に開口部を有する鏡筒と、レンズと、このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、前記鏡筒の前記開口部よりも外周側において前記鏡筒に形 成された穴部内に一端側が取り付けられ前記鏡筒における前記穴部の先端に光を導くライトガイドと、このライトガイドの他端側に設けられ緑色の光および青色の光のいずれか一方または両方の光を発生する光源とを備え、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部 に現れる前記観察部位の内部方向へ向けて、前記ライトガイドにより導かれた光を照射する光照射手段と、前記撮像素子を駆動しその出力を処理して映像信号を出力する信号処理部と、この信号処理部が出力する映像信号に基づいて前記観察部位の画像を表示する表示部と、を具備し、毛細血管を観測可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、観察部位に鏡筒の先端を当接させることによって鏡筒の開口部を観察部位に対して固定し、この状態でレンズの位置を調節するので高倍率の安定した画像が得られる。また、鏡筒の開口部は観察部位によって閉塞され、開口部の外側周辺が照射されるので皮膚表面の散乱光がＣＣＤ素子に入ることはない。このため皮膚表面にオイル等を塗って皮膚表面の散乱光を減少させる従来の手法よりも鮮明な画像を得ることができる。また、皮膚表面にオイル等を塗る必要がなくなるため観察のための作業が簡単になる。さらに、緑色または青色の光またはその両方の光を用いたのでより一層鮮明な血管画像が得られる。

[実施例１]
図１に本発明の実施例１の血管観察装置の全体構成を示す。この装置は、血管観察用プローブ１と、ＤＣ電源２と、ＣＲＴモニタ３と、ＬＥＤ電源４とを備えている。図２は血管観察用プローブ１の構成を示す一部断面図である。図２に示すように、血管観察用プローブ１は、先端に開口部５が設けられた鏡筒６を有している。鏡筒６の内部には、図３に示すようにレンズ７がレンズホルダー８によって保持されている。レンズホルダー８は、レンズ７の前面に設けられた絞り９も保持する。さらにレンズホルダー８には側面にねじ棒１０の一端のねじ部がねじ込まれており、このねじ棒１０の他端には操作つまみ（操作部）１１が設けられている。鏡筒６の周壁には、鏡筒６の内部と外部を連通するスリット１２が鏡筒６の長手方向に設けられている。ねじ棒１０は、スリット１２に挿通されている。

レンズホルダー８は、弾力性のある部材で形成されており、その外周面は、鏡筒６の内周面に接触している。レンズホルダー８は、操作つまみ１１によりスリット１２の長手方向の力を受けると移動するが、その操作つまみ１１に力が与えられないときは鏡筒６の内周面との摩擦によって、その位置で停止した状態を保つようになっている。操作つまみ１１と、ねじ棒１０と、スリット１２とからレンズ位置調節手段を構成する。

図２に示すように、鏡筒６の先端付近から先端面までは外径が徐々に小さくなった形状である。鏡筒６の先端面には開口部５を挟んで１対の穴部５０ａ，５０ｂが穿設されている。穴部５０ａ，５０ｂには緑色の光を発生する発光素子であるＬＥＤ１３ａ，１３ｂがそれぞれ収容されている。ＬＥＤ１３ａ，１３ｂは鏡筒６の中心線の延長上の１点に向けられている。

鏡筒６の基端側にはＣＣＤカメラ１４が設けられている。ＣＣＤカメラ１４は内部にＣＣＤ素子（撮像素子）１５とカメラ回路部（信号処理部）１６を備えている。ＣＣＤ素子１５の受光面は鏡筒６の開口部５からの光をレンズ７を介して受けるように配置されている。

カメラ回路部１６は、ＣＣＤ素子１５を駆動すると共に、ＣＣＤ素子１５の出力信号を処理して映像信号（例えば輝度信号と色差信号）にして出力する機能を有する。

鏡筒６の周壁にはこの鏡筒６の基端側の端面から、先端の穴部５０ａ，５０ｂへ至る１対の細長い孔部が設けられており、それぞれの孔部にリード線１７ａ，１７ｂが挿通されている。なお、リード線１７ａ，１７ｂそれぞれはさらに１対のリード線からなっている。リード線１７ａ，１７ｂの一端はＬＥＤ１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続され、他端側は鏡筒６の外側で１本に纏められてＬＥＤ点灯ケーブル１８とされ、図１に示したようにＬＥＤ電源４に至るようにされている。

カメラ回路部１６には、電源供給のためおよび映像信号を出力するためのＣＣＤカメラ用ケーブル１９の一端が接続されている。ＣＣＤカメラ用ケーブル１９の他端側は図１に示したように、電源供給用のリード線と映像信号出力用のリード線に分けられ、それぞれＤＣ電源２と、ＣＲＴモニタ３に接続される。

次に、このように構成された装置の動作を説明する。まず操作者は、血管観察用プローブ１の鏡筒６を手に持ってその先端を被験者の観察部位の皮膚表面に軽く当接させる。このとき、図７に示すように血管観察用プローブ１の開口部５は皮膚表面７０により閉塞され、ＬＥＤ１３ａ，１３ｂの光は、観察部位の開口部５外側周辺に向けて照射され、開口部５内の皮膚表面７０には直接当たることはない。このため、皮膚表面７０の散乱光がＣＣＤ素子に入ることがなくなり、テカリの全く無い鮮明な画像が得られる。

そして操作者は、ＣＲＴモニタ３の表示部の画面を見ながら血管観察用プローブ１の操作つまみ１１を操作してレンズ７を移動させ、毛細血管の鮮明な画像が得られるようにレンズ７の位置を調節する。このとき操作者は、プローブの先端を皮膚表面７０に当接させて調節を行うので、安定した調節ができ、鮮明な画像がＣＲＴモニタ３の表示部の画面に得られる。また、ここで用いる光は、緑色の光であるので、血管の赤色に対して補色関係にあり、これによっても鮮明な血管画像が得られる。

また、こうして得られた画像データは、記憶手段（図示せず）に記憶したり、印刷手段（図示せず）によって印刷するようにすれば、より詳細に検討する場合に有益である。ＬＥＤ１３ａ，１３ｂは緑色の光を発生するＬＥＤとしたが、これらを青色の光を発生するＬＥＤとしても良い。また、これらのＬＥＤのうち、いずれか一方を緑色の光を発生するＬＥＤとし、他方を青色の光を発生するＬＥＤとし、両者の光を同時に発生させて観測を行っても良いし、片方づつ光を発生させて観測しても良い。このようにしても、赤色光や白色光を用いた場合と比べ、はるかに鮮明な画像が得られる。

なお、レンズ位置調節手段は、図４に示す構成としても良い。ここで、レンズ７がレンズホルダー８によって保持され、さらにレンズ７の前面に設けられた絞り９も上記の構成と同じであるが、鏡筒６の周壁外面にはスリットの代わりに溝２１が設けられている。そしてこの溝２１を介して磁石２２ａ，２２ｂが対向する位置に配置されている。一方の磁石２２ａはレンズホルダー８の周面に埋め込まれており、他方の磁石２２ｂは操作つまみ２３に埋め込まれ溝２１の中を摺動するように配置されている。

この場合、レンズホルダー８の素材の弾力性による摩擦力は、実施例１ほど強くなくても良いし、または無くとも良い。なぜなら、２つの磁石２２ａ，２２ｂの引き合う力によって磁石２２ａと鏡筒６の内周面との間に摩擦力が生じ、これによってレンズホルダー８は鏡筒６内に停止した状態を保つことができるからである。

このように構成されたレンズ位置調節手段によれば、操作つまみ２３が操作されることによって磁石２２ｂが移動すると、それに追随して磁石２２ａが移動し、このためレンズホルダー８に保持されたレンズ７も移動して、そのレンズ７の位置が調節される。

このレンズ位置調節手段によれば、鏡筒６にスリット設ける必要がないので鏡筒６内に埃や外乱光が侵入することが少なくなる。

本実施例では、鏡筒６の先端に２個の発光素子（ＬＥＤ）を設けたが、発光素子は２個に限らず、３個、４個・・・と多く設ける程明るくなり、これらを開口部５の周囲に均等に配置すれば光のムラがなくなり、焦点深度の大きい明るい画像が得られる。この場合において、これらの発光素子はすべて緑色の光を発生する発光素子（ＬＥＤ）であっても、すべて青色の光を発生する発光素子（ＬＥＤ）であっても良い。また、これらの発光素子のうち一部が緑色の発光素子（ＬＥＤ）であり、他が青色の発光素子（ＬＥＤ）であっても良い。

[実施例２]
図５に本発明の実施例２の血管観察装置の全体構成を示す。実施例１の装置と異なるのは、実施例１の血管観察用プローブは、先端にＬＥＤを備えていて、これによって光を照射したのであるが、この実施例２の装置では、血管観察用プローブ３１の外に光源３２を備え、図６に示すように、その光をライトガイド３３ａ，３３ｂによって血管観察用プローブ３１の先端に導き、そこから光を照射する点である。

この装置は、図５に示すように血管観察用プローブ３１と、ＤＣ電源２と、ＣＲＴモニタ３と、光源３２とを備えている。図６に示すように、血管観察用プローブ３１は、先端に開口部５が設けられた鏡筒６を有し、鏡筒６の内部には、レンズ７が設けられており、図３に示したレンズ位置調節手段を備えている。すなわち、レンズ７と絞り９がレンズホルダー８によって保持され、レンズホルダー８は、操作つまみ１１の操作によって移動するようになっている。

鏡筒６の基端側にはＣＣＤカメラ１４が設けられていることおよびＣＣＤカメラ１４の内部構成も実施例１と同じである。

鏡筒６の先端付近から先端にかけて外径が徐々に小さくなっている形状は実施例１と同じであるが、鏡筒６の周壁には、鏡筒６の先端面の２か所から基端側の周面に至る２本の細長い貫通孔が設けられている。２本の貫通孔それぞれの鏡筒６の先端側の出口は、開口部５を挟む２箇所にあって、それぞれ鏡筒６の中心線の延長上の１点に向けられている。

この貫通孔それぞれには、光ファイバーで構成されるライトガイド３３ａ，３３ｂが挿通されている。なお、ライトガイド３３ａ，３３ｂの一端は、それぞれ鏡筒６の先端側の前記貫通孔の出口近傍まで配置され、他端側は鏡筒６の基端側の周面から外部に至り、１本に纏められて図５に示すようにライトガイドケーブル３４とされ、さらに光源３２に至るようにされている。

光源３２は緑色の光を発生する２つのＬＥＤを備え、それぞれのＬＥＤの光がライトガイド３３ａ，３３ｂのそれぞれの他端を照射するようになっている。

カメラ回路部１６には、電源供給のためおよび映像信号を出力するためのＣＣＤカメラ用ケーブル１９の一端が接続されており、ＣＣＤカメラ用ケーブル１９の他端側は電源供給のリード線と映像信号出力のためのリード線に分けられ、それぞれＤＣ電源２と、ＣＲＴモニタ３に接続される。

次に、このように構成された装置の動作を説明する。まず操作者は、血管観察用プローブ３１の鏡筒６を手に持ってその先端を被験者の観察部位の皮膚表面に軽く当接させる。このとき、図８に示すように血管観察用プローブ３１の開口部５は皮膚表面７０により閉塞され、ライトガイド３３ａ，３３ｂのそれぞれの一端からの光は、観察部位の開口部５外側周辺に向けて照射され、開口部５内の皮膚表面７０には直接当たることはない。このため、皮膚表面７０の散乱光がＣＣＤ素子に入ることがなくなり、テカリの全く無い鮮明な画像が得られる。

そして操作者は、ＣＲＴモニタ３の表示部の画面を見ながら血管観察用プローブ３１の操作つまみ１１を操作してレンズ７を移動させ、毛細血管の鮮明な画像が得られるようにレンズ７の位置を調節する。これによっても、実施例１と同様に安定した鮮明な毛細血管の画像をＣＲＴモニタ３で見ることができる。

また、こうして得られた画像データは、記憶手段（図示せず）に記憶したり、印刷手段（図示せず）によって印刷するようにすれば、より詳細に検討する場合に有益である。

この実施例２の装置においても、レンズ位置調節手段を図４に示した構成としても良い。

また、光源３２は緑色の光を発生する２個のＬＥＤとしたが、いずれも青色の光を発生するＬＥＤとしても良い。また、これらＬＥＤのうち、いずれか一方を緑色の光を発生するＬＥＤとし、他方を青色の光を発生するＬＥＤとして、両者の光を同時に発生させて観察を行っても良いし、片方づつ光を発生させて観察を行っても良い。このようにしても、赤色光や白色光を用いた場合と比べ、はるかに鮮明な画像が得られる。

本実施例では、鏡筒６に２本のライトガイドを設け、２つの光源の光が鏡筒６の先端にそれぞれ至るようにしたが、光源は２個に限らず、３個、４個・・・と多く設け、これに対応する数のライトガイドを設けるならば、これらを多く設ける程明るくなり、これらを開口部５の周囲に均等に配置すれば光のムラがなくなり、焦点深度の大きい明るい画像が得られる。この場合において、それぞれの光源はすべて緑色の光を発生する光源（ＬＥＤ）であっても、すべて青色の光を発生する光源（ＬＥＤ）であっても良い。また、これらの光源のうち一部が緑色の光源であり、他が青色の光源であっても良い。

また、以上の２つの実施例では毛細血管の観察であるが、細動脈や細静脈の一部やその血管内の血球の動きを観察することも可能である。また、被験者の皮膚表層を観察したが、例えば手術中においては臓器表層についても観察することができる。

血管観察プローブを有する血管観察装置の全体構成を示した図である（実施例１）。 血管観察プローブの内部を詳細に示す図である（実施例１）。 血管観察プローブのレンズ位置調節手段の一例を示す図である（実施例１）。 血管観察プローブのレンズ位置調節手段の他の例を示す図である。 血管観察プローブを有する血管観察装置の全体構成を示した図である（実施例２）。 血管観察プローブの内部を詳細に示す図である（実施例２）。 血管観察プローブの使用状態を示す図（実施例１）。 血管観察プローブの使用状態を示す図（実施例２）。

符号の説明

１ 血管観察用プローブ
２ ＤＣ電源
３ ＣＲＴモニタ
４ ＬＥＤ電源
５ 開口部
６ 鏡筒
７ レンズ
８ レンズホルダー
１１ 操作つまみ
１２ スリット
１３ａ，１３ｂ ＬＥＤ
１４ ＣＣＤカメラ
１５ ＣＣＤ素子
２１ 溝
２２ａ，２２ｂ 磁石
２３ 操作つまみ
３１ 血管観察用プローブ
３２ 光源
３３ａ，３３ｂ ライトガイド

Claims (3)

1. 先端に開口部を有する鏡筒と、
   レンズと、
   このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、
   前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、
   前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、
   前記鏡筒の前記開口部よりも外周側において前記鏡筒に形成された穴部内に取り付けられ、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部に現れる前記観察部位の内部方向へ向け て、緑色の光を照射する緑色発光素子および青色の光を照射する青色発光素子のいずれか一方または両方と、
   を具備し、毛細血管を観測可能とした血管観察用プローブ。
2. 先端に開口部を有する鏡筒と、
   レンズと、
   このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、
   前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、
   前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、
   前記鏡筒の前記開口部よりも外周側において前記鏡筒に形成された穴部内に取り付けられ、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部に現れる前記観察部位の内部方向へ向け て、緑色の光を照射する緑色発光素子および青色の光を照射する青色発光素子のいずれか一方または両方と、
   前記撮像素子を駆動しその出力を処理して映像信号を出力する信号処理部と、
   この信号処理部が出力する映像信号に基づいて前記観察部位の画像を表示する表示部と、
   を具備し、毛細血管を観測可能とした血管観察装置。
3. 先端に開口部を有する鏡筒と、
   レンズと、
   このレンズを前記鏡筒の内部で保持するレンズホルダーと、
   前記鏡筒の外周面に操作部を有し、この操作部が操作されることにより前記レンズホルダーを移動させて前記レンズの位置を調節するレンズ位置調節手段と、
   前記鏡筒の基端側に設けられ前記開口部からの光を前記レンズを介して受ける撮像素子と、
   前記鏡筒の前記開口部
   よりも外周側において前記鏡筒に形成された穴部内に一端側が取り付けられ前記鏡筒における前記穴部の先端に光を導くライトガイドと、このライトガイドの他端側に設けられ緑色の光および青色の光のいずれか一方または両方の光を発生する光源とを備え、前記鏡筒の前記先端が観察部位に当接されて前記開口部及び前記穴部の口部がその観察部位により閉塞された状態において前記開口部に現れる前記観察部位の内部方向へ向けて、前記ライトガイドにより導かれた光を照射する光照射手段と、
   前記撮像素子を駆動しその出力を処理して映像信号を出力する信号処理部と、
   この信号処理部が出力する映像信号に基づいて前記観察部位の画像を表示する表示部と、
   を具備し、毛細血管を観測可能とした血管観察装置。

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