JP6028015B2 - 測定プローブ - Google Patents

Description

本発明は、生体組織に測定光を照射し、生体組織で反射および／または散乱した測定光の戻り光の測定値に基づいて、生体組織の性状を推定する光学測定装置に接続される測定プローブに関する。

従来、生体組織等の比較的弱い散乱媒質からの後方への散乱戻り光は、その照明光の空間的可干渉度（空間コヒーレンス）に応じて干渉増強光として観察されることが知られている（非特許文献１参照）。この現象を利用した分光情報計測技術はＬＥＢＳ（Low-Enhanced Backscattering Spectroscopy）と呼ばれ、散乱媒質内の散乱平均自由行程（散乱係数の逆数）に対する干渉パターンの特性が良く研究されている（非特許文献２参照）。この散乱平均自由行程は、散乱媒質の内部構造変化と相関があり、早期の癌に見られるような微小な組織構造変化の検出に用いられる。たとえば、散乱戻り光の干渉パターンを用いて大腸癌の判別が可能であることが知られている（非特許文献３参照）。

上述したＬＥＢＳにおいて、内視鏡に挿入される測定プローブを通して体内での非侵襲計測に適用する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、干渉パターンを取得するために、測定プローブの照明ファイバ先端から生体組織に照明光を照射し、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。

米国特許出願公開第２００９／０００９７５９号明細書

Young L. Kim, et.al, "Low-coherence enhanced backscattering; review of principles and applications for colon cancer screening" Journal of Biomedical Optics, 11（4）, 041125 2006年 V, Turzhitsky, et.al, "Characterization of Light transport in Scattering Media at Subdiffusion Length Scales with Low-Coherence Enhanced Backscattering" IEEE journal of selected topics in quantum electronics, Vol.16, No.3, 619 (2010) Hemant K. Roy, et.al, "Association between Rectal Optical Signatures and Colonic Neoplasia: Potential Applications for Screening" Cancer Research, 69(10), 4476 (2009)

しかしながら、上述した技術では、照明ファイバが照明光を照射する生体組織上の照明領域に応じて測定プローブの径が設定されるため、測定プローブの細径化に限界があった。このため、生体組織に照射できる光量が測定プローブの径によって制限され、より多くの生体組織からの情報量を取得して、より精度の高い測定を行うことが難しかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、細径化を図りつつ、より精度の高い測定を行うことができる測定プローブ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、本発明にかかる測定プローブは、生体組織の光学測定を行う光学測定装置に着脱自在に接続される測定プローブであって、前記生体組織に対して照明光を照射する照明ファイバと、前記照明ファイバが照射した前記照明光であって、前記生体組織で反射および／散乱した前記照明光の戻り光を、異なる位置で受光する複数の受光ファイバと、前記照明ファイバおよび前記複数の受光ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にし、少なくとも側面の一部を前記照明光が通過可能な略円柱状の支持部と、を備え、前記照明ファイバが照射する前記照明光の前記生体組織上における照明領域が前記支持部の先端の面積よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記支持部は、円柱状をなし、前記照明ファイバが照射する照明光を中継して前記生体組織に照射する光学部材と、前記光学部材の側壁に接し、かつ、少なくとも前記光学部材の側壁の一部を前記光学部材の長手方向の長さより小さく、前記照明光を吸収する材質で形成された補強部材と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸と一致することを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記光学部材は、筒状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、外部から供給される液体を前記光学部材の内部空間に注入する注入管と、前記光学部材の内部空間から少なくとも前記液体を吸引する吸引管と、をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記支持部は、当該測定プローブと外径を同じくした略円柱状で内部が空洞の筒状を成し、前記照明光を吸収する部材で形成され、前記照明光を遮らない筒部と、前記照明光を遮る照明制限部と、前記照明制限部に設けられ、少なくとも前記照明光の一部が通過可能な窓部と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記支持部は、先端の一部に光を透過する平板部さらに有することを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明制限部は、長手方向と直交する断面から見たとき、当該測定プローブの中心に向けて突起した複数の側部を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、外部から空気が送気される送気管をさらに備えことを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記支持部の先端は、長手方向に対して傾斜していることを特徴とする。

また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記支持部は、当該測定プローブの先端部に対して着脱自在であることを特徴とする。

本発明にかかる測定プローブによれば、細径化を図りつつ、より精度の高い測定を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる支持部を含む測定プローブの先端部の構成を模式的に示す側面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる支持部を含む測定プローブの先端部の構成を模式的に示す斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図９は、本発明の実施の形態２の変形例１にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態２の変形例２にかかる支持部を含む測定プローブの先端の側面図である。 図１１は、図１０の矢視Ｂの正面図である。 図１２は、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。 図１３は、図１１のＥ−Ｅ線断面図である。 図１４は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図１５は、本発明の実施の形態３にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。 図１６は、本発明の実施の形態４にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図１７は、本発明の実施の形態４にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる光学測定装置および内視鏡システム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。また、この実施の形態によって本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説明する。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および各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれる。

（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構成を模式的に示すブロック図である。図１に示す光学測定装置１は、散乱体である生体組織等の測定対象物に対して光学測定を行って測定対象物の光学特性を測定する本体部２と、本体部２に着脱自在に接続され、内視鏡の処置具チャンネルを介して被検体内に挿入される測定プローブ３と、を備える。

まず、本体部２について説明する。本体部２は、電源２１と、光源部２２と、接続部２３と、検出部２４と、入力部２５と、出力部２６と、記録部２７と、制御部２８と、を備える。電源２１は、本体部２の各構成部に電力を供給する。

光源部２２は、接続部２３を介して測定対象物へ照射する少なくとも一つのスペクトル成分を有する光を照明光として測定プローブ３に出射する。光源部２２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、キセノンランプ、タングステンランプおよびハロゲンランプ、レーザーなどの光源と、複数のレンズを含む光学系、たとえば集光レンズやコリメートレンズと、光源ドライバ等を用いて構成される。光源部２２は、制御部２８の制御のもと、照明光を測定プローブ３に向けて出射する。たとえば、光源部２２は、制御部２８の制御のもと、照明光の点灯や消灯を切り替える。光源部２２は、光源が発した光を光学系により測定プローブ３に集光させることにより、光源と測定プローブとの光束結合効率が増大し、照明光の光量が増加するので、測定対象物Ｓ１の測定品質を向上させることができる。

接続部２３は、測定プローブ３の基端部３１（コネクタ部）を本体部２に着脱自在に接続する。接続部２３は、光源部２２が出射する照明光を測定プローブ３に伝播するとともに、測定プローブ３から出射された測定対象物で反射および／散乱した照明光の戻り光を検出部２４へ伝播する。

検出部２４は、接続部２３を介して測定プローブ３から照射された照明光であって、測定プローブ３を介して測定対象物で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出する。検出部２４は、複数の分光素子および／またはＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＰＤ（Photo Detector）等の受光センサ等を用いて構成される。具体的には、検出部２４は、後述する測定プローブ３の受光ファイバの数に応じた分光測定器が設けられる。また、検出部２４は、測定プローブ３から入射した散乱光のスペクトルおよび／または強度分布を測定して波長毎の強度を検出し、この検出結果を制御部２８に出力する。

入力部２５は、本体部２の起動を指示する指示信号または他の各種の動作を指示する指示信号の入力を受け付けて制御部２８に出力する。入力部２５は、ブッシュ式のスイッチ、タッチパネル、キーボードやマウス等の入力デバイスを用いて構成される。

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、測定対象物の測定結果を出力する。出力部２６は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示ディスプレイおよびスピーカ等を用いて構成される。

記録部２７は、光学測定装置１を動作させるための各種プログラム、光学測定処理に使用される各種データや各種パラメータを記録する。記録部２７は、光学測定装置１の処理中の情報を一時的に記録する。また、記録部２７は、測定対象物の測定結果を記録する。記録部２７は、揮発性メモリや不揮発性メモリ等を用いて構成される。なお、記録部２７は、本体部２の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

制御部２８は、本体部２の各部の処理動作を制御する。制御部２８は、本体部２の各部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、本体部２の動作を統括的に制御する。制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。また、制御部２８は、演算部２８ａを有する。

演算部２８ａは、検出部２４が検出した検出結果に基づいて、複数の演算処理を行い、測定対象物の光学特性や性状に関する特性値を演算する。この特性値の種別は、たとえば入力部２５が受け付けた指示信号または記録部２７に記録された各種プログラムに従って設定される。

つぎに、測定プローブ３について説明する、測定プローブ３は、複数の光ファイバを内部に配設して構成される。具体的には、測定プローブ３は、測定対象物に照明光を照射する照明ファイバと、照明ファイバが測定対象物に向けて照射した照明光であって、測定対象物で反射および／または散乱した照明光の戻り光を異なる角度で受光する複数の受光ファイバと、照明ファイバおよび複数の受光ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定に保つ支持部と、を用いて構成される。測定プローブ３は、本体部２の接続部２３に接続される基端部３１（コネクタ）と、可撓性を有する可撓部３２と、光源部２２から供給される照明光を照射するとともに、測定対象物からの戻り光を受光する先端部３３と、先端部３３に対して着脱自在であり、測定対象物との距離を一定に保つ支持部３４と、を備える。

ここで、支持部３４を含む測定プローブ３の先端部３３の構成について詳細に説明する。図２は、支持部３４を含む測定プローブ３の先端部３３の構成を模式的に示す側面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であって、測定プローブ３の先端部３３の端面３３ａを示す図である。図４は、支持部３４を含む測定プローブ３の先端部３３の構成を模式的に示す斜視図である。

図２〜図４に示すように、測定プローブ３は、測定対象物Ｓ１に照明光を照射する照明ファイバ３１１と、測定対象物Ｓ１で反射および／散乱した照明光の戻り光を受光する３本の受光ファイバ３１２と、照明ファイバ３１１および３本の受光ファイバ３１２を保持する保持部３１３と、照明ファイバ３１１、受光ファイバ３１２および保持部３１３それぞれの傷防止や位置を固定する樹脂等の被覆部３１４と、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端の端面と測定対象物Ｓ１との距離を一定に保つ支持部３４と、を備える。測定プローブ３は、照明ファイバ３１１および３本の受光ファイバ３１２が一直線状に隣接した状態で先端部３３の端面３３ａに配設される。

照明ファイバ３１１は、光ファイバを用いて構成される。照明ファイバ３１１は、光源部２２から出射された照明光を伝播し、支持部３４を介して先端部３３の端面３３ａから測定対象物に照明光を照射する。照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１の中心軸Ｐ２は、測定プローブ３の中心軸Ｐ１と一致する。

受光ファイバ３１２は、光ファイバを用いて構成される。受光ファイバ３１２は、支持部３４を介してそれぞれの先端から入射した測定対象物で反射および／散乱した照明光の戻り光を異なる位置で受光し、この戻り光を検出部２４に伝播する。なお、受光ファイバ３１２の数は、検査項目または測定対象物の種類、たとえば血流や部位に応じて適宜変更することができ、少なくとも２本以上あればよい。

保持部３１３は、照明ファイバ３１１、受光ファイバ３１２を保持する。保持部３１３は、照明ファイバ３１１および３本の受光ファイバ３１２それぞれの先端を一直線に隣接した状態で先端部３３の端面３３ａで保持する。保持部３１３は、硝材、樹脂および真鍮等を用いて構成される。さらに、保持部３１３は、照明ファイバ３１１の中心軸Ｐ２と測定プローブ３の中心軸とを一致させて保持する。

被覆部３１４は、照明ファイバ３１１、受光ファイバ３１２および保持部３１３それぞれを外力から保持する。被覆部３１４は、樹脂等を用いて構成される。

支持部３４は、測定プローブ３の先端部３３に設けられ、照明ファイバ３１１および３本の受光ファイバ３１２それぞれの先端と測定対象物Ｓ１との距離を一定にし、少なくとも側面の一部を、照明ファイバ３１１が照射する照明光を通過可能な円柱状をなす。支持部３４は、所定の屈折率を有する光学部材３４１と、光学部材３４１を保護する補強部材３４２と、を有する。

光学部材３４１は、円柱状をなし、照明ファイバ３１１が出射する照明光を中継して測定対象物Ｓ１に照射する。光学部材３４１は、所定の屈折率を有する透過性の硝材やプラスチック等を用いて構成され、照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１を透過させる。さらに、光学部材３４１は、光学部材３４１の端面で測定対象物Ｓ１の表面を平坦化させる。これにより、光学測定装置１は、測定対象物Ｓ１の表面の凹凸形状の影響を受けずに測定対象物Ｓ１の測定を行うことができる。

補強部材３４２は、光学部材３４１の側壁に接し、かつ、少なくとも側面の一部を光学部材３４１の長手方向の長さより小さく、照明ファイバ３１１が照射する照明光を吸収する材質で用いて形成される。たとえば、補強部材３４２は、金属や樹脂等の光が反射しにくい材質を用いて形成される。補強部材３４２は、光学部材３４１にかかる外力を緩和することによって、光学部材３４１の折れや傷を防止する。なお、光学部材３４１および補強部材３４２は、一体的に形成されてもよい。

このように構成された測定プローブ３は、照明ファイバ３１１が照射する測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１（照明領域Ｄ１の径Ｒ２）が支持部３４の先端の面積（支持部３４の外径Ｒ１）よりも大きく形成される。この場合、照明ファイバ３１１から照射される照明光の光束Ｌ１の一部は、支持部３４の側面を通過する。補強部材３４２は、照明光の光束Ｌ１が通過しない光学部材３４１の側面を覆うように形成される。具体的には、補強部材３４２は、光学部材３４１の側面を覆う場合、照明光の光束Ｌ１を遮光（マスク）する領域が遮光しない領域に比して５０％以下にすることが望ましい。たとえば、補強部材３４２は、光学部材３４１の長手方向の長さの略半分の領域を有するように側面が形成される。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、細径化を図りつつ、より多くの測定対象物Ｓ１からの情報量を取得することができるので、より精度の高い測定を行うことができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、照明ファイバ３１１が照射する照明光が支持部３４の側面を通過（透過）するので、受光ファイバ３１２で検出される迷光（ノイズ）を抑制しつつ、測定プローブの細径化を行うことができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、光学部材３４１の側面の基端側に補強部材３４２を設けたので、外力による支持部３４の破損や脱落を防止することができる。

なお、本発明の実施の形態１では、補強部材３４２に換えて、光学部材３４１の基端側を黒等の遮光部材を施すことによって、光を吸収する不透過部を光学部材３４１の側面に形成してもよい。

また、本発明の実施の形態１では、光学部材３４１の先端部の先端を、長手方向（測定プローブ３の中心軸Ｐ１）に対して傾斜させてもよい。

（実施の形態１の変形例１）
本発明の実施の形態１では、支持部の形状を変更することもできる。図５は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。なお、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置の構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、測定プローブ４は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、保持部３１３と、被覆部３１４と、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端の端面と測定対象物Ｓ１との距離を一定に保つ支持部４０と、を備える。

支持部４０は、光学部材３４１と、光学部材３４１を補強する補強部材４０１と、を有する。

補強部材４０１は、光学部材３４１に外力が加わることによって折れや傷が付くことを防止する。補強部材４０１は、筒状をなす筒部４０１ａと、筒部４０１ａの縁から先端に向けて所定の間隔で延在して設けられた複数の側部４０１ｂと、を有する。筒部４０１ａおよび側部４０１ｂは、一体的に形成される。筒部４０１ａおよび側部４０１ｂは、金属や樹脂等の光が反射しにくい材質を用いて形成される。

このように構成された測定プローブ４は、照明ファイバ３１１が照射する測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１の径Ｒ２が測定プローブ４の外径Ｒ１より大きく形成される（図５を参照）。この場合、照明ファイバ３１１から照射される照明光の光束Ｌ１の一部は、支持部４０の側面を通過する。このとき、補強部材４０１は、照明光の光束Ｌ１を遮光する領域を全く遮光しない際の５０％以下にすることが望ましい。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例１によれば、細径化を図りつつ、外部から入射する迷光を最大限抑制するとともに、測定プローブ４の先端部の強度をより強固にすることができる。

（実施の形態１の変形例２）
図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。

図６に示すように、測定プローブ５は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、保持部５１と、被覆部３１４と、支持部５２と、を備える。照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端の端面と測定対象物Ｓ１との距離を一定に保つ支持部５２と、を備える。

保持部５１は、照明ファイバ３１１と３本の受光ファイバ３１２それぞれの先端を一直線上に配置した状態で先端部３３の端面３３ａで保持する。また、保持部５１は、測定プローブ５の中心軸Ｐ１から所定の距離ｄ離れた位置に照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１の中心軸Ｐ２が一致するように照明ファイバ３１１を保持する。さらに、保持部５１は、測定プローブ５の中心軸Ｐ１と照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１の中心軸Ｐ２とが同一面上で平行になるように照明ファイバ３１１を保持する。これにより、照明ファイバ３１１が照射する測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１が測定プローブ５の中心軸Ｐ１から偏心した位置に形成されるとともに、測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１の径Ｒ２が測定プローブ５の外径Ｒ１より大きく形成される。

支持部５２は、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端の端面と測定対象物Ｓ１との距離を一定に保つ。支持部５２は、光学部材３４１と、光学部材３４１を補強する補強部材５２１と、を有する。

補強部材５２１は、光学部材３４１に外力が加わることによって折れることや表面に傷が付くことを防止する。補強部材５２１は、筒状をなす筒部５２１ａと、筒部５２１ａの縁から先端に向けて延在して設けられ、断面が円弧状の側部５２１ｂと、を有する。筒部５２１ａおよび側部５２１ｂは、一体的に形成される。筒部５２１ａおよび側部５２１ｂは、金属や樹脂等の光が反射しにくい材質を用いて形成される。補強部材５２１は、照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１を遮光する領域を全く遮光しない領域の５０％以下になるように形成される。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例２によれば、細径化を図りつつ、外部から入射する迷光を最大限抑制するとともに、測定プローブ５の先端部３３の強度をより強化することができる。

（実施の形態１の変形例３）
図７は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。

図７に示すように、測定プローブ６は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、保持部６１と、被覆部３１４と、支持部６２と、を備える。

保持部６１は、照明ファイバ３１１と３本の受光ファイバ３１２それぞれの先端を一直線上に配置した状態で保持する。また、保持部６１は、照明ファイバ３１１が照射する照明の光束Ｌ１の中心軸Ｐ２と測定プローブ６の中心軸Ｐ１とがなす角度が所定の角度θになるように照明ファイバ３１１を傾斜して保持する。これにより、照明ファイバ３１１が照射する測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１が測定プローブ６の中心軸Ｐ１から偏心した位置に形成されるとともに、測定対象物Ｓ１上の照明領域Ｄ１の径Ｒ２が測定プローブ６の外径Ｒ１より大きく形成される。

支持部６２は、光学部材３４１と、光学部材３４１を補強する補強部材６２１と、を有する。

補強部材６２１は、光学部材３４１に外力が加わることによって折れることや表面に傷が付くことを防止する。補強部材６２１は、筒状をなす筒部６２１ａと、筒部６２１ａの縁から先端に向けて延在して設けられ、断面が円弧状の側部６２１ｂと、を有する。筒部６２１ａおよび側部６２１ｂは、一体的に形成される。筒部６２１ａおよび側部６２１ｂは、金属や樹脂等の光が反射しにくい材質を用いて形成される。このように構成された補強部材６２１は、照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１を遮光する領域が照明光の光束Ｌ１が透過する領域よりも大きく形成される。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例３によれば、細径化を図りつつ、外部から入射する迷光を最大限抑制するとともに、支持部６２の強度をより強化することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる測定プローブは、支持部の光学部材に換えて、内部を空洞にする。このため、以下において、本実施の形態２にかかる測定プローブの構成について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態２にかかる支持部を含む測定プローブの先端部を模式的に示す斜視図である。

図８に示す測定プローブ７は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、保持部３１３と、被覆部３１４と、支持部７０と、を備える。

支持部７０は、測定プローブ７の先端部３３の端面３３ａに設けられる。支持部７０は、測定プローブ７の外径と同じ径を有し、照明光を吸収する部材で形成され、略円柱状で内部が空洞の筒状をなす筒部７０１と、筒部７０１の先端に設けられ、少なくとも照明ファイバ３１１が照射する照明光の一部が通過可能な窓部７０２ａが設けられ、照明光を吸収する部材で形成された照明制限部７０２と、照明制限部７０２の先端に設けられ、円環状をなす円環部７０３と、を有する。筒部７０１、照明制限部７０２および円環部７０３は、一体的に形成される。また、筒部７０１、照明制限部７０２および円環部７０３は、金属や樹脂等の光が反射しにくい材質によって形成される。照明制限部７０２は、筒部７０１の縁に沿って所定の間隔で形成された側部７０２ｂによって窓部７０２ａを形成している。これにより、側部７０２ｂに屈折面がなく、側部７０２ｂで反射された反射光の乱反射による影響を防止することができる。

このように構成された測定プローブ７は、照明ファイバ３１１が照射する測定対象物Ｓ１の照明領域Ｄ１の径Ｒ２が測定プローブ７の外径Ｒ１より大きく形成される。この場合、照明ファイバ３１１から照射される照明光の光束Ｌ１の一部は、支持部７０の側面を通過する。具体的には、光束Ｌ１の一部は、照明制限部７０２と照明制限部７０２との間の隙間（開口）から測定対象物Ｓ１に照射される。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、細径化を図りつつ、外部から入射する迷光を最大限抑制するとともに、測定プローブ７の先端部３３の強度をより強化することができる。

なお、本発明の実施の形態２では、屈曲性や弾性を有する金属や樹脂等を用いて支持部７０を形成してもよい。これにより、測定プローブ７を内視鏡の処置具チャンネルに挿入する際に処理具チャンネルに押圧されることにより、支持部７０の外径が処置具チャンネルの内径に応じた大きさに縮むことで、容易に挿入することができる。さらに、内視鏡の処置具チャンネル内が傷つくことを防止することができる。

（実施の形態２の変形例１）
本発明の実施の形態２では、円環部７０３の内側に、光を透過する平板状の平板部を設けてもよい。図９は、本実施の形態２の変形例１にかかる支持部を含む先端部を模式的に示す斜視図である。

図９に示すように、測定プローブ７は、円環部７０３の内側に平板状の平板部７１を支持部７０に設けてもよい。平板部７１は、硝材やプラスチック等の透明な部材を用いて形成される。これにより、平板部７１が測定対象物Ｓ１の表面を平らな状態にする。

以上説明した本発明の実施の形態２の変形例１によれば、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２それぞれの先端面から測定対象物Ｓ１までの距離を一定に保つことができるので、正確な光学測定を行うことができる。

（実施の形態２の変形例２）
また、本発明の実施の形態２では、照明制限部７０２および円環部７０３の形状を変更することができる。図１０は、本発明の実施の形態２の変形例２の支持部を含む測定プローブの先端の側面図を示す図である。図１１は、図１０の矢視Ｂの正面図である。図１２は、図１０のＣ−Ｃ線断面図である。図１３は、図１１のＥ−Ｅ線断面図である。

図１０〜図１３に示すように、照明制限部７０２の側部７０２ｃが測定プローブ７Ｂの長手方向と直交する断面から見たとき、測定プローブ７Ｂの中心に向けて突起して形成されている。また、円環部７０３ａが外縁に向けて傾斜するように形成されている。このように構成された測定プローブ７Ｂは、照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１が支持部７０内で外乱として受光ファイバ３１２に受光されることを防止することができる。

以上説明した本発明の実施の形態２の変形例２によれば、側部７０２ｃおよび円環部７０３ａが照明ファイバ３１１によって照射された照明光の外乱（ノイズ）を受光ファイバ３１２の受光領域から反射させるので、より正確な光学測定を行うことができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３にかかる光学測定装置は、エアポンプを備え、このエアポンプから空気を測定プローブの先端から測定対象物に送出する。なお、上述した実施の形態１，２にかかる光学測定装置および測定プローブの構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１４は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。

図１４に示す光学測定装置１００は、本体部１０１と測定プローブ８と、を備える。本体部１０１は、電源２１と、光源部２２と、接続部２３と、検出部２４と、入力部２５と、出力部２６と、記録部２７と、制御部２８と、エアポンプ１０２と、を備える。

エアポンプ１０２は、制御部２８の制御のもと、測定プローブ８を介して測定対象物Ｓ１に向けて空気を送出する。

つぎに、測定プローブ８について説明する。図１５は、支持部７０を含む測定プローブ８の先端部を模式的に示す斜視図である。

図１５に示す測定プローブ８は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、被覆部３１４と、送気管１０２ａと、保持部８１と、支持部７０と、を備える。

送気管１０２ａは、本体部１０１のエアポンプ１０２から空気から送入され、先端の端面から空気を測定対象物Ｓ１に向けて吹き付ける。

保持部８１は、照明ファイバ３１１、３本の受光ファイバ３１２および送気管１０２ａそれぞれの先端を一直線上に隣接させた状態で先端部３３の端面３３ａで保持する。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、送気管１０２ａが空気を測定対象物Ｓ１に向けて吹き付けるので、測定対象物Ｓ１表面の粘液や水等の異物を測定時に除去することができる。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４にかかる光学測定装置は、液体を送出する注水ポンプおよび液体を吸引する吸引ポンプを備え、この注水ポンプから送入された液体を測定プローブの先端から送出するとともに、この液体を測定プローブの先端から吸引する。なお、上述した実施の形態１，２にかかる光学測定装置および測定プローブの構成と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１６は、本発明の実施の形態４にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１６に示すように、光学測定装置２００は、本体部２０１と、測定プローブ９と、を備える。

本体部２０１は、電源２１と、光源部２２と、接続部２３と、検出部２４と、入力部２５と、出力部２６と、記録部２７と、制御部２８と、注水ポンプ２０２と、吸引ポンプ２０３と、を備える。

注水ポンプ２０２は、制御部２８の制御のもと、測定プローブ９に液体を供給する。ここで、液体とは、水や生理食塩水等である。

吸引ポンプ２０３は、制御部２８の制御のもと、測定プローブ９の先端部に貯留された液体を吸引する。

つぎに、測定プローブ９について説明する。図１７は、支持部を含む測定プローブ９の先端部を模式的に示す斜視図である。

測定プローブ９は、照明ファイバ３１１と、受光ファイバ３１２と、被覆部３１４と、注入管２０２ａと、吸引管２０３ａと、保持部９１と、支持部９２と、を備える。

注入管２０２ａは、本体部２０１の注水ポンプ２０２から送水される液体を後述する支持部９２に供給する。注入管２０２ａの径は、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の径よりも大きく形成される。

吸引管２０３ａは、後述する支持部９２に貯留された液体を吸引する。吸引管２０３ａは、照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の径より大きく形成される。

保持部９１は、照明ファイバ３１１、３本の受光ファイバ３１２、注入管２０２ａおよび吸引管２０３ａそれぞれの先端を一直線上に配置した状態で先端部３３の端面３３ａで保持する。

支持部９２は、筒状をなす光学部材９２１と、光学部材９２１の外縁側に設けられ、光学部材９２１を外力から保護する筒状の補強部材９２２と、を有する。

光学部材９２１は、先端部３３の端面に取り付けられ、測定対象物Ｓ１と照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端とを一定の距離にする。光学部材９２１は、硝材やプラスチック等を用いて構成され、照明ファイバ３１１が照射する照明光の光束Ｌ１を透過させる。

補強部材９２２は、照明光を遮光する金属や樹脂等の光が反射しにくい部材を用いて構成される。補強部材９２２は、光学部材９２１にかかる外力を緩和することによって、光学部材９２１の折れや傷を防止する。補強部材９２２は、光学部材９２１の基端側から先端側の側面を覆うように形成される。なお、補強部材９２２は、光学部材９２１と一体的に形成されもよい。

このように構成された光学測定装置２００は、制御部２８の制御のもと、注水ポンプ２０２が測定プローブ９の注入管２０２ａを介して液体を供給する。この場合、支持部９２が測定対象物Ｓ１と接触することで作り出された支持部９２の内部空間Ｋ内に液体Ｗａが送出される。その後、吸引ポンプ２０３が吸引管２０３ａを介して内部空間Ｋ内から液体Ｗａを吸引する。これにより、内部空間Ｋ内の液体Ｗａは、循環する。この結果、測定対象物Ｓ１の表面を洗浄しながら内部空間Ｋ内を液体Ｗａで充填した状態で光学測定を行うことができる。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、測定対象物Ｓ１表面の粘液や異物等を除去した状態で光学測定を行うことができる。

なお、本発明の実施の形態４によれば、内部空間Ｋ内の液体の量を調整することにより、照明光の光束Ｌ１の屈折率を変更することができる。これにより、ＬＥＢＳの場合、空間コヒーレンス長としての光学特性を変更することができる。

（その他の実施の形態）
本発明では、支持部が測定プローブの先端部に対して着脱自在であってもよい。これにより、測定対象物によって測定対象物と測定プローブの先端との距離を設定した光学測定を行うことができる。この場合、支持部の着脱は、結合部（図示せず）にそれぞれ雄ネジおよび雌ネジを設けることにより着脱自在に構成してもよい。もちろん、一方に溝を設け、他方に爪を設けて着脱自在に構成してもよい。

本発明では、光源部が発する光は、主に生体組織の情報取得に対して、可視から近赤外の光を想定しているが、生体組織に対しても、その他の適用先に対しても可視光、近赤外光に限定するものではない。

また、本発明では、照明光の波長範囲は、生体組織の情報取得のために最適化されるべきもので、適用先によって任意に設定可能であり、分光情報が有用である場合はその波長範囲をカバーして広めに設定したり、離散的に複数帯域を設定したり、不要な場合はある程度帯域を限定したりすることで設定することができる。

また、本発明では、照明ファイバおよび受光ファイバのプローブ先端側の端面は、プローブ先端から一定距離はなれたおよそ同一面内に配置されており、この面位置を先端部と呼ぶ。上述した特許文献１にあるプローブは、ＬＥＢＳと呼ばれる後方散乱光の干渉成分測定に最適化されたプローブである。本発明のＬＥＢＳ測定の場合、先端部での照明ファイバおよび受光ファイバは、それぞれ近接していることが望ましい。また、本発明のＬＥＢＳ測定においては照明ファイバと受光ファイバの先端部の端面内での相対的な間隔が重要である。その間隔が複数設定されていたり、同一間隔のファイバが複数設定されていたりすると、それぞれ、信号の情報量、信号のＳＮが増すため、このような構成がＬＥＢＳ応用に対しては望ましい。なお、本発明では、ＬＥＢＳ測定に重点を置いて説明したが、ＬＥＢＳのように後方散乱光の干渉成分の計測に特化されず、干渉に限らない測定対象物からの拡散光の計測、拡散光に基づくイメージングに対しても適用することができる。この場合の、照明ファイバおよび受光ファイバの先端部の端面での配置は、近接している必要は無く、所望のレイアウトで配置してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。

１，１００，２００ 光学測定装置
２，１０１，２０１ 本体部
３，４，５，６，７，７Ｂ，８，９ 測定プローブ
２１ 電源
２２ 光源部
２３ 接続部
２４ 検出部
２５ 入力部
２６ 出力部
２７ 記録部
２８ 制御部
２８ａ 演算部
３１ 基端部
３２ 可撓部
３３ 先端部
３３ａ 端面
３４，４０，５２，６２，７０，９２ 支持部
５１，６１，８１，９１，３１３ 保持部
７１ 平板部
１０２ エアポンプ
１０２ａ 送気管
２０２ 注水ポンプ
２０２ａ 注水管
２０３ 吸引ポンプ
２０３ａ 吸引管
３１１ 照明ファイバ
３１２ 受光ファイバ
３１４ 被覆部
３４１，９２１ 光学部材
３４２，４０１，５２１，６２１，９２２ 補強部材
４０１ａ，５２１ａ，６２１ａ，７０１ 筒部
４０１ｂ，５２１ｂ，６２１ｂ，７０２ｂ，７０２ｄ 側部
７０２ 照明制限部
７０２ａ 窓部
７０３ 円環部
７０３ａ 円環部
Ｄ１ 照明領域
Ｋ 内部空間
Ｌ１ 光束
Ｓ１ 測定対象物

Claims (14)

1. 生体組織の光学測定を行う光学測定装置に着脱自在に接続される測定プローブであって、
   前記生体組織に対して照明光を照射する照明ファイバと、
   前記照明ファイバが照射した前記照明光であって、前記生体組織で反射および／散乱した前記照明光の戻り光を、異なる位置で受光する複数の受光ファイバと、
   前記照明ファイバおよび前記複数の受光ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にし、少なくとも側面の一部を前記照明光が通過可能な略円柱状の支持部と、
   を備え、
   前記照明ファイバが照射する前記照明光の前記生体組織上における照明領域が前記支持部の先端の面積よりも大きいことを特徴とする測定プローブ。
2. 前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸と一致することを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
3. 前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
4. 前記支持部は、
   円柱状をなし、前記照明ファイバが照射する照明光を中継して前記生体組織に照射する光学部材と、
   前記光学部材の側壁に接し、かつ、少なくとも前記光学部材の側壁の一部を前記光学部材の長手方向の長さより小さく、前記照明光を吸収する材質で形成された補強部材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
5. 前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸と一致することを特徴とする請求項４に記載の測定プローブ。
6. 前記照明ファイバの中心軸は、当該測定プローブの中心軸からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の測定プローブ。
7. 前記光学部材は、筒状をなすことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の測定プローブ。
8. 外部から供給される液体を前記光学部材の内部空間に注入する注入管と、
   前記光学部材の内部空間から少なくとも前記液体を吸引する吸引管と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の測定プローブ。
9. 前記支持部は、
   当該測定プローブと外径を同じくした略円柱状で内部が空洞の筒状を成し、前記照明光を吸収する部材で形成され、前記照明光を遮る筒部と、
   前記照明光を遮る照明制限部と、
   前記照明制限部に設けられ、少なくとも前記照明光の一部が通過可能な窓部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
10. 前記支持部は、先端の一部に光を透過する平板部さらに有することを特徴とする請求項９に記載の測定プローブ。
11. 前記照明制限部は、長手方向と直交する断面から見たとき、当該測定プローブの中心に向けて突起した複数の側部を有することを特徴とする請求項９または１０に記載の測定プローブ。
12. 外部から空気が送気される送気管をさらに備えことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一つに記載の測定プローブ。
13. 前記支持部の先端は、長手方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の測定プローブ。
14. 前記支持部は、当該測定プローブの先端部に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の測定プローブ。

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