JP5226910B1 - 光学測定装置 - Google Patents

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Abstract

本発明にかかる光学測定装置１は、基端３２から供給された光を伝搬して先端３３から照射する照射ファイバ５と、各々が先端３３から入射した光を伝搬して基端３２から出力する複数の受光ファイバ７，８とを有するプローブ３と、生体組織を照射する白色光を発生して照射ファイバ５に供給する光源部２２と、所定の測定タイミングで、複数の受光ファイバがそれぞれ出力した生体組織からの戻り光を分光測定する測定部２４と、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断し、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合には、所定時間、光源部２２に生体組織の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに測定部２４に生体組織の特性値取得用の分光測定処理を行わせる判断部２７ｂとを備える。

Description

本発明は、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置に関する。
近年、消化器等の臓器を観察する内視鏡の鉗子チャネルにプローブを挿通させ、内視鏡からプローブ先端を突出させることによって、プローブ先端を生体組織に直接接触させた状態で生体組織の光学特性を測定する測定方法が知られている。
たとえば、近赤外光を生体組織に照射し、生体組織内部を通過した近赤外光、あるいは、生体組織内部で反射した近赤外光を計測して、生体組織内部の血液循環、血行動態、ヘモグロビン量変化などの生体組織の性状を測定する光学測定装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
また、空間コヒーレンス長の短い低コヒーレントの白色光をプローブ先端から生体組織に照射し、複数の角度の散乱光の強度分布を複数の受光ファイバを用いて測定することによって、生体組織の性状を検出するＬＥＢＳ（Ｌｏｗ−Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術を用いた光学測定装置が提案されている（たとえば、特許文献２，３参照）。
特開２０１０−１０４５８６号公報 国際公開第２００７／１３３６８４号 米国特許出願公開第２００８／００３７０２４号
光学測定装置では、内視鏡照明光などに起因する大きなノイズが測定値に重畳されると、生体組織の光学特性を正確に得ることができず、生体組織の性状の検出精度が低下してしまう。たとえば、特許文献２に記載の光学測定装置においては、測定のために内視鏡の照明光と同じ白色光を使用するため、内視鏡照明光がノイズとなってしまう場合があり、内視鏡からの白色光照明が測定値に多く含まれた場合には、有効な測定値を得ることができないという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができる光学測定装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学測定装置は、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置において、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブと、前記生体組織を照射する白色光を発生して前記照射ファイバに供給する光源部と、所定の測定タイミングで、前記複数の受光ファイバがそれぞれ出力した前記生体組織からの戻り光を分光測定する測定部と、前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断し、前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合には、所定時間、前記光源部に前記生体組織の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに前記測定部に前記生体組織の特性値取得用の分光測定処理を前記所定時間行わせる制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記生体組織の特性値取得用のデータを記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記光源部による特性値取得用の発光処理が終了した後、前記測定部によって最初に測定された測定値が前記所定の閾値以下であると判断した場合、前記測定部によって測定された分光測定結果を前記生体組織の特性値用のデータとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記生体組織の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報を入力する入力部をさらに備え、前記制御部は、前記入力部によって前記指示情報が入力された場合に前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記プローブは、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部に挿通され、前記内視鏡から先端が突出することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記内視鏡から突出した前記プローブ先端を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された前記プローブ先端の撮像画像を用いて、前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出する突出長さ算出部と、を備え、前記制御部は、前記制御部は、前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下である場合であり、かつ、前記突出長さ算出部によって算出された前記プローブの突出長さが所定の許容範囲内である場合に、前記光源部に前記発光処理を行わせるとともに前記測定部に前記分光測定を行わせることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記プローブは、先端に所定の規則性を有する複数のパターンが形成され、前記突出長さ算出部は、前記撮像画像に写っている前記パターンを計測することによって前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記記憶部は、前記プローブの径を記憶し、前記突出長さ算出部は、前記記憶部に記憶された前記プローブの径、および、前記撮像画像に写っている前記プローブの径と前記撮像画像に写っている前記プローブの長さとの比をもとに、前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出することを特徴とする。
本発明にかかる光学測定装置によれば、測定された測定値が所定の閾値以下である場合、すなわち、測定結果に含まれるノイズが少ない場合にのみ、生体組織の特性値取得用の発光処理および生体組織の特性値取得用の分光測定を行うため、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定結果を確実に得ることができる。
図１は、実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置におけるプローブの取り付け態様とを示す図である。 図３Ａは、図１に示す光学測定装置の測定状態を説明する図である。 図３Ｂは、図１に示す光学測定装置の測定状態を説明する図である。 図４は、図１に示す光源部が発する光量および測定部の測定結果の時間依存を示す図である。 図５は、図１に示す光学測定装置の光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図７は、図６に示す光学測定装置の光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態３にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図９は、図８に示すプローブ先端の斜視図である。 図１０は、図８に示す画像処理部の処理対象の撮像画像の一例を示す図である。 図１１は、図８に示す光学測定装置の光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、図８に示すプローブ先端の他の例の斜視図である。 図１３は、図８に示す画像処理部の処理対象の撮像画像の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態４にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図１５は、図１４に示す光学測定装置の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定装置の好適な実施の形態として、ＬＥＢＳ技術を用いた光学測定装置を例に詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光学測定装置１は、測定対象物である生体組織６に対する光学測定を行って生体組織６の性状を検出する本体装置２と、被検体内に挿入される測定用のプローブ３とを備える。プローブ３は、可撓性を有し、基端３２が本体装置２に着脱自在に接続し、接続する本体装置２によって、基端３２から供給された光を先端３３から生体組織６に対して出射するとともに、先端３３から入射した生体組織６からの戻り光である反射光、散乱光を、基端３２から本体装置２に出力する。
本体装置２は、電源２１、光源部２２、接続部２３、測定部２４、入力部２５、出力部２６、制御部２７および記憶部２８を備える。
電源２１は、本体装置２の各構成要素に電力を供給する。
光源部２２は、生体組織６に照射する光を出力発生する。光源部２２は、白色光を発する白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、キセノンランプまたはハロゲンランプ等の低コヒーレント光源である光源と、一または複数のレンズ（図示しない）とを用いて実現される。光源部２２は、対象物へ照射する低コヒーレント光を、後述するプローブ３の照射ファイバ５に供給する。
接続部２３は、プローブ３の基端３２を本体装置２に着脱自在に接続する。接続部２３は、光源部２２が発する光をプローブ３に供給するとともに、プローブ３から出力された戻り光を測定部２４に出力する。
測定部２４は、プローブ３の受光ファイバ７，８からそれぞれ出力された光であって生体組織６からの戻り光を分光測定する。測定部２４は、複数の分光測定器を用いて実現される。測定部２４は、プローブ３から出力された戻り光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行う。測定部２４は、測定結果を制御部２７に出力する。
入力部２５は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、本体装置２の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部２７に入力する。
出力部２６は、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。出力部２６は、ディスプレイ、スピーカおよびモータ等を用いて実現され、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。
制御部２７は、本体装置２の各構成要素の処理動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵおよびＲＡＭ等の半導体メモリを用いて実現される。制御部２７は、本体装置２の各構成要素に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、本体装置２の動作を制御する。制御部２７は、複数の測定器を有する測定部２４による各測定結果を後述する記憶部２８に記憶させる。制御部２７は、演算部２７ａおよび判断部２７ｂを有する。
演算部２７ａは、測定部２４による測定結果をもとに複数種の演算処理を行い、生体組織６の性状に関わる特性値を演算する。演算部２７ａが演算する特性値であって、取得対象とされた特性値の種別は、たとえば、操作者による操作によって入力部２５から入力された指示情報にしたがって設定される。
判断部２７ｂは、測定部２４によって測定された受光量が所定の閾値以下であるか否かを判断して、測定部２４によって測定された受光量が所定の閾値以下である場合、所定時間、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに測定部２４に生体組織６の特性値取得用の分光測定を行わせる。判断部２７ｂは、光源部２２による発光処理が終了した後、測定部２４によって最初に測定された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合、所定時間、測定部２４によって測定された分光測定結果を生体組織６の特性値用のデータとして記憶部２８に記憶させる。
記憶部２８は、本体装置２に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムを記憶するとともに、光学測定処理に関する各種情報を記憶する。記憶部２８は、測定部２４による各測定結果を記憶する。また、記憶部２８は、演算部２７ａが演算した特性値を記憶する。
プローブ３は、本体装置２の所定の接続部に着脱自在に接続される基端３２と、生体組織６に直接接触する先端３３とを有する。先端３３は、光源部２２から供給された光が出射するとともに測定対象からの散乱光が入射する。ＬＥＢＳ技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光をそれぞれ受光するための複数の受光ファイバがプローブ３に設けられる。具体的には、プローブ３は、基端３２から供給された光源部２２からの光を伝搬して先端３３から生体組織６に照射する照射ファイバ５と、各々が先端３３から入射した生体組織６からの散乱光、反射光を伝搬して基端３２から出力する２本の受光ファイバ７，８とを有し、照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の先端には透過性を有するロッド３４が設けられる。生体組織６の表面と照射ファイバ５および受光ファイバ７，８の先端との距離が一定となるように、ロッド３４は、円柱形状をなす。なお、図１に示す例では、２本の受光ファイバ７，８を有するプローブ３を例に説明したが、散乱角度の異なる少なくとも２種以上の散乱光を受光できればよいため、受光ファイバが３本以上であってもよい。
この光学測定装置１は、消化器等の臓器を観察する内視鏡システムに組み合わされることが多い。図２は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置１におけるプローブ３の取り付け態様とを示す図である。図２において、操作部１３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード１４は、光源装置１８に接続するとともに、内視鏡１０の先端部１６において撮像された被写体画像を処理する信号処理装置１９に接続する。信号処理装置１９は、ディスプレイ２０と接続する。ディスプレイ２０は、信号処理装置１９が処理した被写体画像を含む検査に関する各種情報を表示する。
プローブ３は、被検体内に挿入された内視鏡１０の体外部の操作部１３近傍のプローブ用チャネル挿入口１５から矢印のように挿通される。そして、プローブ３の先端３３は、挿入部１２内部を通ってプローブ用チャネルと接続する先端部１６の開口部１７から矢印のように突出する。これによって、プローブ３は被検体内部に挿入され、光学測定を開始する。
本体装置２の所定面には、判断部２７ｂによる判断結果や演算部２７ａが演算した特性値等を表示出力する表示画面２６ａや、入力部２５の一部を構成するスイッチ等が構成される。なお、図２に示すように、光学測定装置１の本体装置２と信号処理装置１９とを接続して、光学測定装置１において処理された各種情報を信号処理装置１９に出力して、ディスプレイ２０に表示される構成としてもよい。
ここで、光学測定装置１では、図３Ａのように、内視鏡１０の挿入部１２先端の開口部１７から突出したプローブ３の先端３３が、管腔臓器内で生体組織６表面に正しく接触した場合、プローブ３先端に入射する内視鏡１０からの白色光照明光が少なく、内視鏡照明に起因するノイズが少ない有効な測定値を得られることが多い。しかしながら、一般的に、消化器等の臓器の測定時には、拍動による動き、または、蠕動によって、プローブ３の先端３３を生体組織６上の測定位置に固定させることが困難な場合が多い。図３Ｂに示すように、プローブ３の先端３３が、臓器の蠕動等によって生体組織６表面に安定して固定できない場合、内視鏡からの白色光照明光がプローブ３先端から入射しやすくなり、内視鏡照明に起因するノイズが多い測定値しか得られないことがある。したがって、光学測定装置では、ノイズが少ない有効な測定値が常に取得できるとは限らない。
このため、実施の形態１にかかる光学測定装置１においては、内視鏡照明光のみが照射された状態において測定される測定値が、測定値の有効性を保持できる程度まで低い場合にのみ、生体組織６の特性値取得用の発光処理および分光測定を行って、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ている。
具体的には、実施の形態１において、図４に示すように、実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できる程度と判断できる内視鏡照明光の光量に応じて閾値Ｌｔが設定される。判断部２７ｂは、内視鏡照明光のみが照射された状態において、所定の測定タイミングで、受光ファイバ７，８の少なくともいずれかから出力された光の光量を測定部２４に測定させる。このとき、測定部２４は、生体組織６の特性値取得用の測定処理において設定される波長の全てについて光量を測定してもよく、所定波長のみについて光量を測定してもよい。
続いて、判断部２７ｂは、時間Ｔ１において測定部２４による測定値が閾値Ｌｔ以下であると判断した場合、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに、測定部２４に生体組織６の特性値取得用の測定処理を行わせる。光源部２２は、この特性値取得用の発光処理として、時間Ｔｅ１から時間Ｔｅ２の所定時間、曲線Ｐｅに示すように、一定の強度Ｌｅを有するパルス光を出力発生する。光源部２２によるパルス光の出力時間は、１ミリ秒から１秒の間であればよく、好ましくは５００ミリ秒の間であることが望ましい。
したがって、光学測定装置１においては、内視鏡照明光のみが照射された状態において測定される受光量の測定値が、測定値の有効性を保持できる程度まで低い場合にのみ、生体組織６の特性値取得用の発光処理および分光測定を行っている。
そして、受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が、実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できる程度である状態を維持している場合には、曲線Ｃａに示すように、光源部２２によるパルス光の出力発生が終了した後の測定部２４による受光量の測定値は、パルス光出力前と同様に、閾値Ｌｔ以下に戻る。これに対し、受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が、実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できないほど多く、大きなノイズとして測定値に重畳される場合には、図４の曲線Ｃｂに示すように、光源部２２によるパルス光の出力発生が終了した後も、測定部２４による受光量の測定値は、閾値Ｌｔよりも高くなってしまう。
そこで、判断部２７ｂは、曲線Ｃａのように光源部２２によるパルス光の出力発生後の時間Ｔ２における測定値Ｌａが閾値Ｌｔ以下である場合には、受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できる程度であったとして、時間Ｔｅ１から時間Ｔｅ２の間に測定部２４によって測定された分光測定結果を生体組織６の特性値用のデータとして記憶部２８に記憶させる。これに対し、判断部２７ｂは、曲線Ｃｂのように時間Ｔ２における測定値Ｌｂが閾値Ｌｔより大きい場合には、受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できないほど多いとして、時間Ｔｅ１から時間Ｔｅ２の間に測定部２４によって測定された分光測定結果を生体組織６の特性値用のデータとして採用せず、記憶部２８への記憶も行わない。
次に、図５を参照して、光学測定装置１の光学測定処理の処理手順について説明する。図５は、図１に示す光学測定装置１の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図５に示すように、光学測定装置１の電源がオンとなり（ステップＳ１）、測定部２４は、受光ファイバ７，８の少なくともいずれかから出力された光に対する測定を開始する（ステップＳ２）。測定部２４は、所定の測定タイミングごとに測定処理を行い、測定値を制御部２７に順次出力する。なお、測定部２４は、光源部２２によるパルス光の出力時間よりも十分短い時間単位で測定処理を実行し、測定値を順次、制御部２７に出力している。
続いて、判断部２７ｂは、入力部２５から測定終了を指示する指示情報をもとに測定終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ３）。判断部２７ｂは、測定終了が指示されたと判断した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、測定部２４による測定処理を終了させて（ステップＳ１０）、生体組織６に対する測定処理を終了する。
これに対し、判断部２７ｂは、測定終了が指示されていないと判断した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４）。判断部２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ３に戻る。
そして、判断部２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を実行させる（ステップＳ５）。
その後、判断部２７ｂは、ステップＳ５における発光処理間に測定された測定結果の記録の可否を判断する判断タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ６）。この判断タイミングは、発光処理終了後の所定時間経過時に行われ、発光処理終了後に測定部２４による最初の測定処理が終了した後であることが望ましい。判断部２７ｂは、判断タイミングでないと判断した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ６の判断処理を繰り返す。
そして、判断部２７ｂは、判断タイミングであると判断した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
判断部２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合は（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、発光処理間の間に受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が、実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できる程度である状態を維持している場合であると判断できる。このため、この場合には、判断部２７ｂは、発光処理間の間に測定部２４によって測定された分光測定結果を生体組織６の特性値用のデータとして記憶部２８に記憶させるデータ記録処理を行う（ステップＳ８）。
これに対し、判断部２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、すなわち、測定値が所定の閾値を超えていると判断した場合には、発光処理間の間に受光ファイバ７，８に入射する内視鏡照明光の光量が、実際の生体組織６に対する測定値の有効性を保持できないほどの大きなノイズとして測定値に重畳されている場合であると判断できる。このため、この場合には、判断部２７ｂは、得られた測定値が有効でない旨のエラーを出力部２６に報知させるエラー報知処理を行う（ステップＳ９）。判断部２７ｂは、このエラー報知処理として、出力部２６に対して、得られた測定値が有効でない旨を音声出力させるほか、得られた測定値が有効でない旨を表示出力させてもよく、音声出力および表示出力の双方を行わせてもよい。そして、ステップＳ８またはステップＳ９が終了した後は、ステップＳ３に戻り、判断部２７ｂは、測定終了が指示されたか否かを判断する。
このように、実施の形態１にかかる光学測定装置は、測定された測定値が所定の閾値以下である場合、すなわち、測定結果に含まれる内視鏡照明光に起因するノイズが少ない場合にのみ、生体組織６の特性値取得用の発光処理および生体組織６の特性値取得用の分光測定を行うため、ノイズが少ない測定値を確実に得ることができる。
さらに、実施の形態１にかかる光学測定装置は、特性値取得用の発光処理が終了した後、測定部２４によって最初に測定された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合にのみ、発光処理の間に測定された分光測定結果を生体組織６の特性値用のデータとして記憶するため、有効性を保持できる程度まで内視鏡照明光の影響を十分に低くした測定値のみを自動的に取得することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。図６は、本発明の実施の形態２にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。
図６に示すように、実施の形態２にかかる光学測定装置２０１は、図１に示す本体装置２に代えて、本体装置２０２を有する。本体装置２０２は、入力部２５に代えて、入力部２５と同様の機能を有するとともに、生体組織６の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報を入力する入力部２２５を有する。また、本体装置２０２は、制御部２７に代えて、制御部２７と同様の機能を有する制御部２２７を有する。制御部２２７は、判断部２７ｂに代えて、判断部２７ｂと同様の機能を有するとともに、入力部２２５によって生体組織６の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報が入力された場合に、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する判断部２２７ｂを備える。
次に、図７を参照して、光学測定装置２０１の光学測定処理の処理手順について説明する。図７は、図６に示す光学測定装置２０１の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図７に示すステップＳ２１およびステップＳ２２は、図５に示すステップＳ１およびステップＳ２である。続いて、判断部２２７ｂは、図５に示すステップＳ３と同様に、測定終了が指示されたか否かを判断し（ステップＳ２３）、測定終了が指示されたと判断した場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、測定部２４による測定処理を終了させる（ステップＳ３２）。これに対し、判断部２２７ｂは、測定終了が指示されていないと判断した場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、入力部２２５によって生体組織６の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報の有無をもとに、特性値取得用のデータ取得指示の入力があるか否かを判断する（ステップＳ２４）。判断部２２７ｂは、特性値取得用のデータ取得指示の入力がないと判断した場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２３に戻る。
判断部２２７ｂは、特性値取得用のデータ取得指示の入力があると判断した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ４と同様に、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。判断部２２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、測定を開始できない旨のエラーを出力部２６に報知させるエラー報知処理を行った後に（ステップＳ２６）、ステップＳ２３に戻る。
そして、判断部２２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ５と同様に、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を実行させる（ステップＳ２７）。
その後、判断部２２７ｂは、図５に示すステップＳ６と同様に、発光処理間に測定された測定結果の記録の可否を判断する判断タイミングであるか否かを判断し（ステップＳ２８）、判断タイミングでないと判断した場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、ステップＳ２８の判断処理を繰り返す。判断部２２７ｂは、判断タイミングであると判断した場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ７と同様に、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。
判断部２２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合は（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ８と同様に、発光処理間の間に測定部２４によって測定された分光測定結果についてデータ記録処理を行う（ステップＳ３０）。一方、判断部２２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）、図５に示すステップＳ９と同様に、得られた測定値が有効でない旨のエラーを出力部２６に報知させるエラー報知処理を行う（ステップＳ３１）。そして、ステップＳ３０またはステップＳ３１が終了した後は、ステップＳ２３に戻り、判断部２２７ｂは、測定終了が指示されたか否かを判断する。
このように、実施の形態２においては、操作者による入力部２２５の操作によって特性値取得用のデータ取得が指示された場合であっても、ノイズが大きく重畳されている測定値を取得あるいは記憶しないため、ノイズが少ない測定値のみを確実に取得することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。内視鏡の挿入部先端からのプローブの突出長さが少ない場合、プローブ先端が生体組織に正しく接触していた場合であっても、内視鏡照明が近いままであるため、プローブ先端に入射する内視鏡の照明光が多くなり、内視鏡照明がノイズとして測定値に重畳されてしまう。一方、内視鏡の挿入部先端からのプローブの突出長さが多すぎると、内視鏡照明が遠くなり、暗い状態の中で特性値取得用の発光処理および測定処理の実行を判断するため、プローブ先端が生体組織に正しく接触していない場合であっても、特性値取得用の発光処理および測定処理が進められ、正しい測定値を取得することができない場合がある。そこで、実施の形態３では、内視鏡の挿入部先端からのプローブの突出長さが測定値を適切に得られると判断できる程度である場合にのみ、特性値取得用の発光処理および測定処理を行って、適切な測定値のみをさらに確実に得られるようにしている。
図８は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図８に示すように、実施の形態３にかかる光学測定装置３０１は、図１に示す本体装置２に代えて、本体装置３０２を有する。光学測定装置３０１は、プローブ３に代えて、プローブ３と同様の機能を有するプローブ３０３を有する。本体装置３０２は、図１に示す本体装置２と比較して、画像処理部３２９および撮像部３４０をさらに備える。本体装置３０２は、制御部２７に代えて、制御部２７と同様の機能を有するとともに、演算部２７ａおよび判断部３２７ｂを備えた制御部３２７を有する。
撮像部３４０は、被検体内に導入可能であり、内視鏡の挿入部先端から突出したプローブ３０３先端を撮像する。撮像部３４０は、内視鏡１０先端の開口部１７に対して相対的に位置が固定されている。光学測定装置３０１は内視鏡システムと接続するため、たとえば内視鏡システムの内視鏡挿入部先端の撮像部を、光学測定装置３０１の撮像部３４０とする構成としてもよい。
画像処理部３２９は、撮像部３４０によって撮像されたプローブ３０３先端の撮像画像を用いて、プローブ３０３の内視鏡挿入部先端からの突出長さを算出する突出長さ算出部として機能する。
この場合、プローブ３０３は、図９に示すように、先端に所定の規則性を有する複数のパターン３３６が付されている。このパターン３３６は、所定長さの円環状のストライプパターンである。パターン３３６は、赤色系である生体組織６とのコントラストが付きやすいように生体組織６とは異なる色で形成されていればよく、たとえば白色と黒色との２色で色付けされていてもよい。
内視鏡が撮像した画像上におけるチャネル開口部の位置は、内視鏡ごとに一定であるため、画像上におけるプローブ３０３の突出開始位置は、既知となる。また、パターン３３６の間隔は、予め記憶部２８に記憶されている。したがって、画像処理部３２９は、既知である突出開始位置から、撮像画像Ｇ１（図１０参照）上のプローブ３０３の進行方向にほぼ直線的にパターンＧ３３６を計測することによって、プローブ３０３の突出長さを算出することができる。画像処理部３２９は、たとえば、画像データの輝度値を、所定の閾値で輝度値を２値化させることによって領域分割して、パターンＧ３３６の撮像領域を判別する。たとえば、撮像部３４０の撮像素子にＲＧＢ画素がそれぞれ２００個以上配置される場合には、たとえば、画素領域を３０個の領域に分割して、各領域の輝度値が所定の閾値を超えるか否かをもとに、パターンＧ３３６の撮像領域か否かを判別する。
判断部３２７ｂは、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下である場合であり、かつ、画像処理部３２９によって算出されたプローブ３０３の突出長さが、定値を適切に得られると判断できる所定の許容範囲内である場合に、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに測定部２４に前記生体組織６の特性値取得用の分光測定を行わせる。
次に、図１１を参照して、光学測定装置３０１の光学測定処理の処理手順について説明する。図１１は、図８に示す光学測定装置３０１の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図１１に示すステップＳ４１およびステップＳ４２は、図５に示すステップＳ１およびステップＳ２である。続いて、判断部３２７ｂは、図５に示すステップＳ３と同様に、測定終了が指示されたか否かを判断し（ステップＳ４３）、測定終了が指示されたと判断した場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、測定部２４による測定処理を終了させる（ステップＳ５５）。これに対し、判断部３２７ｂは、測定終了が指示されていないと判断した場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、図５に示すステップＳ４と同様に、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４４）。判断部３２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）、ステップＳ４３に戻る。
判断部３２７ｂが測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、画像処理部３２９は、接続する内視鏡システムから内視鏡が撮像した画像のうち直前に撮像された撮像画像を送信させることによって、内視鏡の挿入部先端から突出したプローブ３０３先端の画像を取得して、プローブ３０３の内視鏡挿入部先端からの突出長さを算出する（ステップＳ４５）。続いて、判断部３２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４６）。
判断部３２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内でないと判断した場合（ステップＳ４６：Ｎｏ）、突出長さが許容範囲の下限未満であるか否かを判断する（ステップＳ４７）。判断部３２７ｂは、突出長さが許容範囲の下限未満であると判断した場合には（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、プローブ３０３の突出長さが少ないため、出力部２６に、プローブ３０３の内視鏡先端からの突出を指示する突出指示情報を出力させて（ステップＳ４８）から、ステップＳ４３に戻る。また、判断部３２７ｂは、プローブ３０３の突出長さが許容範囲の下限未満でないと判断した場合（ステップＳ４７：Ｎｏ）、すなわち、プローブ３０３の突出長さが許容範囲の上限を超えている場合には、プローブ３０３が突出しすぎているため、出力部２６に、プローブ３０３の内視鏡先端内部への引き入れを指示する引き入れ指示情報を出力させて（ステップＳ４９）から、ステップＳ４３に戻る。なお、ステップＳ４８およびステップＳ４９は、音声出力処理あるいは表示出力処理のいずれであってもよく、また、接続する内視鏡システムのディスプレイ２０に表示出力させる処理であってもよい。
これに対し、判断部３２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内であると判断した場合には（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、適切な測定値を取得可能であると判断できるため、図５に示すステップＳ５と同様に、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を実行させる（ステップＳ５０）。
その後、判断部３２７ｂは、図５に示すステップＳ６と同様に、発光処理間に測定された測定結果の記録の可否を判断する判断タイミングであるか否かを判断し（ステップＳ５１）、判断タイミングでないと判断した場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、ステップＳ５１判断処理を繰り返す。判断部３２７ｂは、判断タイミングであると判断した場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ７と同様に、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。
判断部３２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合は（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ８と同様に、発光処理間の間に測定部２４によって測定された分光測定結果についてデータ記録処理を行う（ステップＳ５３）。一方、判断部３２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ５２：Ｎｏ）、図５に示すステップＳ９と同様に、得られた測定値が有効でない旨のエラーを出力部２６に報知させるエラー報知処理を行う（ステップＳ５４）。そして、ステップＳ５３またはステップＳ５４が終了した後は、ステップＳ４３に戻り、判断部３２７ｂは、測定終了が指示されたか否かを判断する。
このように、実施の形態３においては、内視鏡の挿入部先端からのプローブの突出長さが測定値を適切に得られると判断できる程度である場合にのみ、特性値取得用の発光処理および測定処理を行っているため、適切な測定値のみをさらに確実に得ることができる。
なお、本実施の形態３においては、パターン３３６は、特に図９に示すストライプパターンに限るものでなくともよい。図１２のプローブ３０３Ａのようにメモリパターン３３６Ａや、グレイコードパターンであってもよい。また、規則的に凹凸が形成された凹凸形状パターンのように、一定の規則性を持った形状パターンをプローブ先端に形成してもよい。
また、プローブ先端の径は、プローブごとに一定であるため、既知となる。そこで、記憶部２８にプローブ先端の径を記憶させておき、画像処理部３２９は、撮像画像Ｇ２（図１３参照）におけるプローブＧ３領域を検出してから、記憶部２８に記憶されたプローブ先端の径と、撮像画像Ｇ２に写っているプローブＧ３の径Ｄ３と撮像画像Ｇ２に写っているプローブＧ３の長さＰ３との比をもとに、プローブ３の内視鏡からの突出長さを算出してもよい。たとえば、実際のプローブ３が３ｍｍ径である場合であって、撮像画像上のプローブの径とプローブの長さとの比が１：１０である場合には、プローブ先端の突出長さは、３０ｍｍとして算出することができる。この場合には、プローブ３の先端は、生体組織６とコントラストが付きやすいように生体組織６と異なる色が付されていれば、前述したパターン３３６，３３６Ａを付さなくともプローブ３の突出長さを算出することができる。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態３を実施の形態２に適用したものである。図１４は、本発明の実施の形態４にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。
図１４に示すように、実施の形態４にかかる光学測定装置４０１は、図６に示す本体装置２０２に代えて、本体装置４０２を有する。本体装置４０２は、図６に示す本体装置２０２と比して、図８に示す画像処理部３２９および撮像部３４０をさらに備える。本体装置４０２は、図６に示す本体装置２０２と比して、制御部２２７に代えて、制御部２２７と同様の機能を有するとともに、演算部２７ａおよび判断部４２７ｂを備えた制御部４２７を有する。判断部４２７ｂは、入力部２２５によって生体組織６の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報を入力された場合、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合に、測定部２４によって測定された測定値が所定の閾値以下である場合であり、かつ、画像処理部３２９によって算出されたプローブ３０３の突出長さが、定値を適切に得られると判断できる所定の許容範囲内である場合に、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに測定部２４に前記生体組織６の特性値取得用の分光測定を行わせる。
次に、図１５を参照して、光学測定装置４０１の光学測定処理の処理手順について説明する。図１５は、図１４に示す光学測定装置４０１の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
図１５に示すステップＳ６１およびステップＳ６２は、図５に示すステップＳ１およびステップＳ２である。続いて、判断部４２７ｂは、図５に示すステップＳ３と同様に、測定終了が指示されたか否かを判断し（ステップＳ６３）、測定終了が指示されたと判断した場合（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、測定部２４による測定処理を終了させる（ステップＳ７７）。これに対し、判断部４２７ｂは、測定終了が指示されていないと判断した場合（ステップＳ６３：Ｎｏ）、図７に示すステップＳ２４と同様に、特性値取得用のデータ取得指示の入力があるか否かを判断する（ステップＳ６４）。判断部４２７ｂは、特性値取得用のデータ取得指示の入力がないと判断した場合（ステップＳ６４：Ｎｏ）、ステップＳ６３に戻る。
判断部４２７ｂは、特性値取得用のデータ取得指示の入力があると判断した場合（ステップＳ６４：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ４と同様に、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ６５）。判断部４２７ｂは、測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ６５：Ｎｏ）、図７に示すステップＳ２６と同様のエラー報知処理を行った後に（ステップＳ６６）、ステップＳ６３に戻る。
判断部４２７ｂが測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ６５：Ｙｅｓ）、画像処理部３２９は、図１１のステップＳ４５と同様に、プローブ３０３の内視鏡挿入部先端からの突出長さを算出する（ステップＳ６７）。続いて、判断部４２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ６８）。
判断部４２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内であると判断した場合（ステップＳ６８：Ｎｏ）、突出長さが許容範囲の下限未満であるか否かを判断する（ステップＳ６９）。判断部４２７ｂは、突出長さが許容範囲の下限未満であると判断した場合には（ステップＳ６９：Ｙｅｓ）、図１１のステップＳ４８と同様に、出力部２６に突出指示情報を出力させて（ステップＳ７０）からステップＳ６３に戻る。また、判断部４２７ｂは、プローブ３０３の突出長さが許容範囲の下限未満でないと判断した場合（ステップＳ６９：Ｎｏ）、図１１のステップＳ４９と同様に、出力部２６に引き入れ指示情報を出力させて（ステップＳ７１）からステップＳ６３に戻る。
これに対し、判断部４２７ｂは、画像処理部３２９が算出したプローブ３０３先端の突出長さが、所定の許容範囲内であると判断した場合には（ステップＳ６８：Ｙｅｓ）、光源部２２に生体組織６の特性値取得用の発光処理を実行させてから（ステップＳ７２）、発光処理間に測定された測定結果の記録の可否を判断する判断タイミングであるか否かを判断し（ステップＳ７３）、判断タイミングでないと判断した場合（ステップＳ７３：Ｎｏ）、ステップＳ７３の判断処理を繰り返す。判断部４２７ｂは、判断タイミングであると判断した場合（ステップＳ７３：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ７と同様に、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ７４）。
判断部４２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下であると判断した場合は（ステップＳ７４：Ｙｅｓ）、図５に示すステップＳ８と同様に、発光処理間の間に測定部２４によって測定された分光測定結果についてデータ記録処理を行う（ステップＳ７５）。一方、判断部４２７ｂが、判断タイミング時において測定部２４から出力された測定値が所定の閾値以下でないと判断した場合（ステップＳ７４：Ｎｏ）、図５に示すステップＳ９と同様に、得られた測定値が有効でない旨のエラーを出力部２６に報知させるエラー報知処理を行う（ステップＳ７６）。そして、ステップＳ７５またはステップＳ７６が終了した後は、ステップＳ６３に戻り、判断部４２７ｂは、測定終了が指示されたか否かを判断する。
このように、実施の形態４においては、操作者による入力部２２５の操作によって特性値取得用のデータ取得が指示された場合であっても、内視鏡の挿入部先端からのプローブの突出長さが測定値を適切に得られると判断できる程度である場合にのみ、特性値取得用の発光処理および測定処理を行っているため、適切な測定値のみをさらに確実に得ることができる。
１，２０１，３０１，４０１ 光学測定装置
２，２０２，３０２，４０２ 本体装置
３，３０３，３０３Ａ プローブ
５ 照射ファイバ
６ 生体組織
７，８ 受光ファイバ
１０ 内視鏡
１２ 挿入部
１３ 操作部
１４ ユニバーサルコード
１５ プローブ用チャネル挿入口
１６ 先端部
１７ 開口部
１８ 光源装置
１９ 信号処理装置
２０ ディスプレイ
２１ 電源
２２ 光源部
２３ 接続部
２４ 測定部
２５，２２５ 入力部
２６ 出力部
２７，２２７，３２７，４２７ 制御部
２７ａ 演算部
２７ｂ，２２７ｂ，３２７ｂ，４２７ｂ 判断部
２８ 記憶部
３２９ 画像処理部
３４０ 撮像部

Claims (7)

  1. 生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置において、
    基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブと、
    前記生体組織を照射する白色光を発生して前記照射ファイバに供給する光源部と、
    所定の測定タイミングで、前記複数の受光ファイバがそれぞれ出力した前記生体組織からの戻り光を分光測定する測定部と、
    前記光源部からの発光が行われていない状態における前記測定部による測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断する判断部と、
    前記判断部が前記測定部によって測定された測定値が前記閾値以下であると判断した場合に、所定時間、前記光源部に前記生体組織の特性値取得用の発光処理を行わせるとともに、前記測定部に前記生体組織の特性値取得用の分光測定処理を前記所定時間行わせる制御部と、
    を備えたことを特徴とする光学測定装置。
  2. 前記生体組織の特性値取得用のデータを記憶する記憶部をさらに備え、
    前記制御部は、前記光源部による特性値取得用の発光処理が終了した後、前記測定部によって最初に測定された測定値が前記所定の閾値以下であると判断した場合、前記測定部によって測定された分光測定結果を前記生体組織の特性値用のデータとして前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  3. 前記生体組織の特性値取得用のデータの取得を指示する指示情報を入力する入力部をさらに備え、
    前記制御部は、前記入力部によって前記指示情報が入力された場合に前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下であるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  4. 前記プローブは、被検体内に挿入される内視鏡の挿入部に挿通され、前記内視鏡から先端が突出することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  5. 前記内視鏡から突出した前記プローブ先端を撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された前記プローブ先端の撮像画像を用いて、前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出する突出長さ算出部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記測定部によって測定された測定値が所定の閾値以下である場合であり、かつ、前記突出長さ算出部によって算出された前記プローブの突出長さが所定の許容範囲内である場合に、前記光源部に前記発光処理を行わせるとともに前記測定部に前記分光測定を行わせることを特徴とする請求項４に記載の光学測定装置。
  6. 前記プローブは、先端に所定の規則性を有する複数のパターンが形成され、
    前記突出長さ算出部は、前記撮像画像に写っている前記パターンを計測することによって前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出することを特徴とする請求項５に記載の光学測定装置。
  7. 前記記憶部は、前記プローブの径を記憶し、
    前記突出長さ算出部は、前記記憶部に記憶された前記プローブの径、および、前記撮像画像に写っている前記プローブの径と前記撮像画像に写っている前記プローブの長さとの比をもとに、前記プローブの前記内視鏡からの突出長さを算出することを特徴とする請求項５に記載の光学測定装置。
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