JP6083801B2 - Near-infrared imaging device calibration phantom - Google Patents

Near-infrared imaging device calibration phantom Download PDF

Info

Publication number
JP6083801B2
JP6083801B2 JP2013046783A JP2013046783A JP6083801B2 JP 6083801 B2 JP6083801 B2 JP 6083801B2 JP 2013046783 A JP2013046783 A JP 2013046783A JP 2013046783 A JP2013046783 A JP 2013046783A JP 6083801 B2 JP6083801 B2 JP 6083801B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phantom
cap
main body
fluorescent dye
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013046783A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014173997A (en
Inventor
知之 川瀬
知之 川瀬
茂 桃原
茂 桃原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niigata University
Original Assignee
Niigata University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Niigata University filed Critical Niigata University
Priority to JP2013046783A priority Critical patent/JP6083801B2/en
Publication of JP2014173997A publication Critical patent/JP2014173997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6083801B2 publication Critical patent/JP6083801B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、近赤外イメージング装置校正用ファントムに関するものである。   The present invention relates to a near-infrared imaging device calibration phantom.

(非侵襲的な画像診断法の現状について)
近年、医療や動物実験の分野においては、非侵襲的な画像診断法の発展が著しい。画像診断法には、μCT等のコンピュータ断層撮影法(Computed Tomography;CT)やポジトロン断層法(Positron Emission Tomography;PET)の他、近赤外分光法(NIRS: near-infrared spectroscopy)が挙げられる。
(Current status of noninvasive diagnostic imaging)
In recent years, the development of noninvasive diagnostic imaging methods has been remarkable in the fields of medicine and animal experiments. Examples of diagnostic imaging methods include computed tomography (CT) such as μCT, positron emission tomography (PET), and near-infrared spectroscopy (NIRS).

このうち、NIRSはμCTやPETに比較してその歴史は浅いものの、近年、急速に発展・普及しつつある技術である。このNIR法はこれ単独で使用されることもあるが、先進的研究領域では、このNIRSをPET等の他の非侵襲診断技術と組み合わせて複数のパラメータを評価すること(マルチモダリティ診断)も実施されている。このNIRSを用いて生体や動物の反応(酸素状態)を捉え、酸素状態のカラーマッピング表示をリアルタイムに行う装置のことを近赤外イメージング装置と呼ぶ(以下、NIR装置とも呼ぶ。)。   Among these, NIRS is a technology that has been developed and spread rapidly in recent years, although its history is shallow compared to μCT and PET. This NIR method may be used alone, but in advanced research areas, NIRS is combined with other noninvasive diagnostic techniques such as PET to evaluate multiple parameters (multimodality diagnosis). Has been. A device that captures the reaction (oxygen state) of a living body or animal using this NIRS and performs color mapping display of the oxygen state in real time is called a near-infrared imaging device (hereinafter also referred to as an NIR device).

(NIR装置校正用のファントム及びその必要性について)
しかしながら、NIR装置を利用した画像診断の分野では、X線診断装置で使用されているような校正用ファントムが実用化されていないのが現状である。この校正用ファントムとは、(1)同一のNIR装置で同一の被診断対象の経時的な変化を定量的に評価したい場合や(2)同一条件下の実験(例えば動物実験)を異なるNIR機種を用いて診断し、各装置での検出結果(検出された出力値)に差が生じないようにしたい場合に、検出される出力データの標準化を行うための装置であり、いわば、NIR装置を使用する際の「共通の物差し」或いは「標準器」となるべきものである。
(NIR equipment calibration phantom and its necessity)
However, in the field of diagnostic imaging using an NIR apparatus, a calibration phantom such as that used in an X-ray diagnostic apparatus has not been put into practical use. This calibration phantom is (1) when you want to quantitatively evaluate the change over time of the same diagnosis target with the same NIR device, and (2) when you are experimenting under the same conditions (for example, animal experiments) with different NIR models This is a device for standardizing detected output data when there is no difference in the detection results (detected output values) of each device. It should be a “common ruler” or “standard” when used.

例えば、同一のNIR装置を用いて同一の被診断対象(例えば、動物)を経時的に診断する場合(すなわち前者の場合)、そのNIR装置周囲の僅かな温度や湿度の変化、装置(特に、キセノンランプや水銀ランプが設置された機種)内の光源照射能力の変化によって、装置の検出値に揺らぎが生じる懸念がある。   For example, when diagnosing the same diagnosis target (for example, animal) over time using the same NIR device (that is, in the former case), a slight change in temperature and humidity around the NIR device, There is a concern that the detection value of the apparatus may fluctuate due to a change in the light source irradiation ability in a model equipped with a xenon lamp or a mercury lamp.

一方、異なるメーカーによって製造されたNIR装置で同様の実験をする場合(すなわち後者の場合)、各装置からそのまま実測されたデータを比較するだけでは定性的なデータの比較に留まるが、校正用ファントムを利用して実測データを補正して標準化されたデータが得られるようになれば、より正確かつ定量的なデータの比較が可能となり、研究者間でのデータの共有・分析・現象解明に多大な貢献をもたらすものと期待される。   On the other hand, when performing the same experiment with NIR devices manufactured by different manufacturers (ie, the latter case), it is only a qualitative comparison of the data measured directly from each device. If standardized data can be obtained by correcting actual measurement data using, it will be possible to compare data more accurately and quantitatively, which will greatly contribute to data sharing, analysis, and phenomenon elucidation among researchers. It is expected to make a significant contribution.

(従来のファントムについて)
上述したように、NIR画像診断の分野においては実用化或いは市販されたファントムは見受けられない。また、異なる機種間のデータの標準化を目的とするファントムの発想すら提案されているかどうかも定かではない。
(About conventional phantoms)
As described above, there is no practical or commercially available phantom in the field of NIR diagnostic imaging. It is also unclear whether even the idea of phantoms aimed at standardizing data between different models has been proposed.

(ファントムの実用化への障壁 1.蛍光色素の保存期間)
ところで、NIR装置校正用ファントムに封入される蛍光色素は、蛍光顕微鏡などに使用されかつ励起・蛍光波長の短いフルオレセインイソチオシアネート(fluorescein isothiocyanate; FITC)などの蛍光色素に比べて、比較的減衰しにくい物性を有すると言われている。しかしながら、ファントムの外形を光が透過する素材にした場合、この蛍光色素を保存できる期間が極端に短くなってしまい、このことが、NIR装置による被診断対象の経時変化の定量評価に障害となり、ひいてはファントム実用化への障壁となることが懸念される。
(Barriers to the Practical Use of Phantoms 1. Storage period of fluorescent dyes)
By the way, the fluorescent dye enclosed in the NIR device calibration phantom is relatively less attenuated than fluorescent dyes such as fluorescein isothiocyanate (FITC), which are used in fluorescent microscopes and have a short excitation / fluorescence wavelength. It is said to have physical properties. However, when the outer shape of the phantom is made of a material that transmits light, the period in which this fluorescent dye can be stored becomes extremely short, which hinders quantitative evaluation of changes over time of the diagnosis target by the NIR device, As a result, there is concern that it may become a barrier to the practical application of phantoms.

(ファントムの実用化への障壁 2.ファントムからの散乱光やボケの誘発)
一方、動物組織や生体器官組織の光学的挙動に近い挙動を発揮する材料でファントムを作製することは、被測定物全体を模擬(シミュレーション)する上でメリットが大きい。しかしながら、このような材料のみからなるファントムを使用する場合には、実際の動物や生体をNIR装置で計測した場合に観察されるような散乱光やボケを誘発することになり、ファントムとしてのデータ再現性を不安定にさせかねない。このデータ再現性の不安定化も、データ校正やデータの標準化という本来の目的にかなったファントムの実用化を阻む要因となり得る。
(Barriers to practical use of phantoms 2. Induction of scattered light and blur from phantoms)
On the other hand, producing a phantom with a material that exhibits a behavior close to the optical behavior of animal tissue or living organ tissue has a great advantage in simulating the entire object to be measured. However, when using a phantom made of only such materials, it will induce scattered light and blur that would be observed when an actual animal or living body is measured with an NIR device. Reproducibility can be unstable. This destabilization of data reproducibility can also be a factor that hinders the practical use of phantoms for the original purposes of data calibration and data standardization.

(ファントムの実用化への障壁 3.NIR装置毎の光学特性の把握)
さらに、本発明者らは、使用するNIR装置毎(つまり機種毎)の光学特性を明らかにするとともに、各装置で得られる定量性の正確さを向上する必要性や課題を感じた。より具体的には、本発明者らは、使用する機種毎に光学特性に関する検量線を得ることのできるファントムの必要性に気が付いたのである。こうした要求を満足するファントムは今までに見当たらないばかりか、そもそも、ファントムを使って上記の点を事前に検証するといった発想自体も見当たらない。
(Barriers to practical use of phantoms 3. Understanding optical characteristics of each NIR device)
Furthermore, the present inventors have clarified the optical characteristics of each NIR apparatus to be used (that is, for each model) and felt the necessity and problem of improving the accuracy of quantitativeness obtained by each apparatus. More specifically, the present inventors have noticed the need for a phantom capable of obtaining a calibration curve related to optical characteristics for each model used. No phantom that satisfies these requirements has been found so far, and in the first place, the idea itself of verifying the above points in advance using a phantom has not been found.

なお、従来の光学ファントムとして、以下の特許文献1〜3が挙げられるが、上記課題の解決を目的としたものではない。   In addition, although the following patent documents 1-3 are mentioned as a conventional optical phantom, it does not aim at the solution of the said subject.

特許文献1は、複雑な形状と光学特性を持つ生体器官(具体的には脳)を忠実に表現するファントムを提供することを主な目的としており、ファントムに封入される蛍光色素の長期保存やデータの再現性の不安定化について特段の対処や工夫については開示も示唆もされていない。なお、被測定物が別の生体器官や動物になれば、当該ファントムは利用し得ないため、被測定物毎にファントムを作製しなければならない。   Patent Document 1 is mainly intended to provide a phantom that faithfully represents a living organ (specifically, the brain) having a complicated shape and optical characteristics. Long-term storage of fluorescent dyes enclosed in the phantom and There is no disclosure or suggestion of any special measures or ingenuity regarding destabilization of data reproducibility. In addition, since the said phantom cannot be utilized if a to-be-measured object becomes another living organ or animal, you have to produce a phantom for every to-be-measured object.

特許文献2は、特許文献1と同様に哺乳類組織(具体的にはマウス)を忠実に表現するファントムを提供することを主な目的としており、ファントムに封入される蛍光色素の長期保存やデータの再現性の不安定化について特段の対処や工夫については開示も示唆もされていない。なお、被測定物が別の生体器官や動物になれば、当該ファントムは利用し得ないため、被測定物毎にファントムを作製しなければならない。   Patent Document 2 mainly aims to provide a phantom that faithfully represents a mammalian tissue (specifically, a mouse) as in Patent Document 1, and long-term storage and data storage of fluorescent dyes enclosed in the phantom. There is no disclosure or suggestion of special measures or ingenuity regarding instability of reproducibility. In addition, since the said phantom cannot be utilized if a to-be-measured object becomes another living organ or animal, you have to produce a phantom for every to-be-measured object.

特許文献3は光CT装置を調整する際に使用されるファントムに関するものである。特に、光CT装置では人体(の胴体)周囲を光ビームで走査するため、特許文献3では、厚さ方向(径方向)に対して吸光度が異なるような多層構造のファントムを提供することを目的としている。この目的を解決するため、光散乱材(具体的には、カオリン)や色素(具体的には、フタロシアニンブルー)の種類や混入量を異なる多層構造のファントムを開示している。このように特許文献3に開示のファントムの目的は、本発明における上記課題とは異なるものであって、さらに、そのファントムの構成も当然に、本発明で提案するファントムの構成と相違するものである。   Patent Document 3 relates to a phantom used when adjusting an optical CT apparatus. In particular, since the optical CT apparatus scans the periphery of the human body (with its body) with a light beam, Patent Document 3 aims to provide a phantom having a multilayer structure in which the absorbance differs in the thickness direction (radial direction). It is said. In order to solve this object, a multi-layer phantom is disclosed in which the types and amounts of light scattering materials (specifically kaolin) and pigments (specifically phthalocyanine blue) are different. As described above, the purpose of the phantom disclosed in Patent Document 3 is different from the above-described problem in the present invention, and the configuration of the phantom is naturally different from the configuration of the phantom proposed in the present invention. is there.

特開2000−089663号公報JP 2000-089663 A 特表2008−522158号公報Special table 2008-522158 gazette 特許第2575900号公報Japanese Patent No. 2575900

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、封入される蛍光色素の長期保存を可能としつつ散乱光やボケが誘発しにくい近赤外イメージング装置校正用ファントムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a near-infrared imaging device calibration phantom that is capable of long-term storage of an encapsulated fluorescent dye and is less likely to induce scattered light and blur. And

さらに、本発明のもう一つの目的は、近赤外イメージング装置の光学特性を定量的に評価可能なファントムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a phantom capable of quantitatively evaluating the optical characteristics of the near-infrared imaging apparatus.

本発明者らは、鋭意検討の末、近赤外イメージング装置の光源からファントムへ光が入射して、ファントム内で当該光が反射して検出器まで戻る経路(パス)、すなわち、標的(ファントム)を経由した光源から検出器までを結ぶパス(光源−標的−検出器)に着目した。そして、本発明者らは、ファントム構造のうち、上記パスの一部を構成する部分にのみ、実際の被測定物(動物組織)が有する光透過性に近似した光透過性を有した材料を設置する一方、その他の部分には光不透過性の素材を設置すれば、上記課題を解決できるファントムを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research, the present inventors have made a path (path) in which light is incident on the phantom from the light source of the near-infrared imaging apparatus and reflected back to the detector in the phantom, that is, the target (phantom ) Was focused on the path (light source-target-detector) connecting the light source to the detector via). The inventors of the present invention have a light-transmitting material similar to the light-transmitting property of an actual object to be measured (animal tissue) only in a part of the phantom structure that constitutes a part of the path. On the other hand, the present inventors have found that a phantom capable of solving the above-described problems can be provided by installing a light-impermeable material in other portions, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、以下の構成・特徴を備えるものである。   That is, the present invention has the following configuration / features.

(態様1)
少なくとも外表面が光不透過性の樹脂又は光不透過性の硬質ゴムからなる本体と、
前記本体の上面から下面に向かって延びた筒状開口部と、
前記筒状開口部内に収容された蛍光色素と、
生体組織又は動物組織の光透過性に近似した光透過性を有しかつ前記筒状開口部を覆うキャップと、
を備え、かつ、
前記筒状開口部は前記本体に少なくとも3つ以上設置され、
前記キャップはシリコンゴムであり、かつ、
前記キャップは前記筒状開口部の設置数に対応した数が設置され、
前記キャップの厚み又は前記蛍光色素の濃度或いは量のいずれかのパラメータが変化するように設定してあることを特徴とする近赤外イメージング装置校正用ファントム。
(態様2)
前記本体には、少なくとも3つ以上の前記筒状開口部からなる複数のアレイを有し、
第1アレイでは、前記キャップの厚み又は前記蛍光色素の濃度或いは量のいずれかのパラメータが変化するように設定され、
第2アレイでは、前記パラメータのうち、前記第1アレイで設定したパラメータとは異なるパラメータが変化するように設定されていることを特徴とする態様1に記載のファントム。
(態様3)
前記本体は、前記パラメータのうち、前記第1・第2アレイで設定したパラメータとは異なるパラメータが変化するように設定された第3アレイを有することを特徴とする態様2に記載のファントム。
(態様4)
前記本体の前記樹脂又は前記硬質ゴムは、黒色を呈する樹脂又は黒色を呈する硬質ゴムであることを特徴とする態様1〜3のいずれかに記載のファントム。
(態様5)
前記筒状開口部には、前記蛍光色素を封入するように粘稠性を有した液体がさらに注入されていることを特徴とする態様1〜のいずれかに記載のファントム。
(Aspect 1)
A main body having at least an outer surface made of a light-impermeable resin or a light-impermeable hard rubber;
A cylindrical opening extending from the upper surface of the main body toward the lower surface;
A fluorescent dye housed in the cylindrical opening;
A cap that has light permeability similar to that of biological tissue or animal tissue and covers the cylindrical opening;
And having
At least three or more cylindrical openings are installed in the main body,
The cap is silicone rubber; and
The cap is installed in a number corresponding to the installation number of the cylindrical opening,
A near-infrared imaging device calibration phantom characterized in that either the thickness of the cap or the concentration or amount of the fluorescent dye is changed.
(Aspect 2)
The main body has a plurality of arrays of at least three or more cylindrical openings,
In the first array, either the thickness of the cap or the concentration or amount of the fluorescent dye is set to change,
The phantom according to aspect 1, wherein the second array is set so that a parameter different from the parameter set in the first array changes among the parameters.
(Aspect 3)
3. The phantom according to aspect 2, wherein the main body has a third array set so that a parameter different from the parameters set in the first and second arrays among the parameters is changed.
(Aspect 4)
4. The phantom according to any one of aspects 1 to 3, wherein the resin or the hard rubber of the main body is a black resin or a black hard rubber.
(Aspect 5)
The phantom according to any one of aspects 1 to 4 , wherein a viscous liquid is further injected into the cylindrical opening so as to enclose the fluorescent dye.

以上の構成の近赤外イメージング装置校正用ファントムによれば、ファントムのうち、キャップと、蛍光色素を収容した筒状開口部とが、近赤外イメージング装置の光源から検出器までを結ぶパスの一部に該当し、哺乳類等の被測定物を測定する際と同様に、光源から光を入射させ、検出器へ向けて光を反射させることができる。   According to the near-infrared imaging device calibration phantom having the above configuration, the cap and the cylindrical opening containing the fluorescent dye in the phantom have a path connecting the light source to the detector of the near-infrared imaging device. This corresponds to a part, and light can be incident from a light source and reflected toward a detector in the same manner as when measuring an object to be measured such as a mammal.

さらに、ファントム本体の大部分が光不透過性の素材を選択しているため、ファントム内に封入される蛍光色素の長期保存を可能としつつ光をファントムに照射した際に散乱光やボケの誘発を極力防止することができる。   In addition, since most of the phantom body is selected from light-opaque materials, it can induce long-term storage of fluorescent dyes enclosed in the phantom, and induces scattered light and blur when irradiating the phantom with light. Can be prevented as much as possible.

さらに、本発明のファントムによれば、筒状開口部は本体に少なくとも3つ以上設置され、キャップは筒状開口部の設置数に対応した数が設置され、かつ、各キャップの厚み又は各蛍光色素の濃度或いは量のいずれかのパラメータが変化するように設定されている。これにより、近赤外イメージング装置の光学特性(例えば、上記パラメータと蛍光強度とに関する検量線)を定量的に評価することが可能となる。さらに、異なる機種間で得られたデータの定量比較も可能となる。   Furthermore, according to the phantom of the present invention, at least three cylindrical openings are installed in the main body, the number of caps corresponding to the number of installed cylindrical openings is installed, and the thickness of each cap or each fluorescent light Either the concentration or the amount of the dye is set to change. This makes it possible to quantitatively evaluate the optical characteristics of the near-infrared imaging device (for example, a calibration curve related to the above parameters and fluorescence intensity). Furthermore, quantitative comparison of data obtained between different models is possible.

さらに、本発明の好適な態様によれば、筒状開口部には蛍光色素を封入するように粘稠性を有した液体(例えば、アルジネートゲルなどのゲル化剤)がさらに注入されているため、蛍光色素を水溶液に封入した状態での蛍光強度と同程度な(つまり、適度な)蛍光強度を保つことが可能となる。   Furthermore, according to a preferred aspect of the present invention, a viscous liquid (for example, a gelling agent such as an alginate gel) is further injected into the cylindrical opening so as to enclose the fluorescent dye. Thus, it is possible to maintain a fluorescence intensity comparable to (that is, moderate) the fluorescence intensity when the fluorescent dye is sealed in the aqueous solution.

実施例1のファントムを示した分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a phantom of Example 1. FIG. 実施例1のファントムを示した斜視図及び平面図である。It is the perspective view and top view which showed the phantom of Example 1. FIG. 図2の各破断線で破断した断面図である。It is sectional drawing fractured | ruptured by each broken line of FIG. 実施例2のファントム(試作品)全体の外観及び第1アレイ上の各キャップの外観を示した図である。It is the figure which showed the external appearance of the whole phantom (prototype) of Example 2, and the external appearance of each cap on a 1st array. 実施例2の検証試験結果(蛍光強度の経時変化)を示した図である。It is the figure which showed the verification test result (time-dependent change of fluorescence intensity) of Example 2. FIG. 実施例2の検証試験結果(蛍光強度の二次元分布)を示した図である。It is the figure which showed the verification test result (two-dimensional distribution of fluorescence intensity) of Example 2.

以下、本発明を図面に示す実施例に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施例に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する要素には同一符号を用いる。   Hereinafter, although the present invention is explained based on the example shown in a drawing, the present invention is not limited to the following concrete example at all. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements.

(実施例1のファントムの構造)
図1乃至図3は、実施例1の近赤外イメージング装置校正用ファントム1の構成を示した図である。特に、図1は、ファントム1の構成部材であるキャップ20(具体的には、複数のキャップ20a〜20j)を本体10から離した状態を示したファントム1の分解斜視図である。一方、図2は、これらの構成部材10,20を組み付けた状態を示したファントム1の斜視図及び平面図である。さらに、図3の各図は、図2の各破断線(A−A’線及びB−B’線)で破断した断面図である。
(Phantom structure of Example 1)
1 to 3 are diagrams showing a configuration of a near-infrared imaging device calibration phantom 1 according to the first embodiment. In particular, FIG. 1 is an exploded perspective view of the phantom 1 showing a state in which a cap 20 (specifically, a plurality of caps 20 a to 20 j) that is a constituent member of the phantom 1 is separated from the main body 10. On the other hand, FIG. 2 is a perspective view and a plan view of the phantom 1 showing a state in which these constituent members 10 and 20 are assembled. Further, each drawing in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the broken lines (AA ′ line and BB ′ line) in FIG.

(ファントム本体)
先ず、本発明のファントム1は、少なくとも外表面11が光不透過性の樹脂又は光不透過性の硬質ゴムからなる本体10を備える。ここで、外表面11とは、上下面11a,11b及び四方の側面11c〜11fを意味し、さらに、これらの面11a〜11fを有する本体外縁部分をも含んでもよい。
(Phantom body)
First, the phantom 1 of the present invention includes a main body 10 having at least an outer surface 11 made of a light-impermeable resin or a light-impermeable hard rubber. Here, the outer surface 11 means the upper and lower surfaces 11a and 11b and the four side surfaces 11c to 11f, and may further include a main body outer edge portion having these surfaces 11a to 11f.

なお、本体10の全て(後述する筒状開口部13を除いた全て)の部分が、光不透過性の樹脂又は光不透過性の硬質ゴムから作られていても良い。この樹脂又は硬質ゴムは、黒色を呈する樹脂又は黒色を呈する硬質ゴムであることが好ましく、優れた生産性及び成形性の観点から、黒色を呈する樹脂がさらに好ましい。なお、黒色としては、特に、艶消しの黒色、例えばマットブラック(matte-black)が、本体10の光不透過性を良好に発揮させる上で最も好ましい。樹脂への着色は、黒色の顔料や染料を透明樹脂に含有させることで実現可能である。   In addition, all the parts (all except the cylindrical opening part 13 mentioned later) of the main body 10 may be made from light-impermeable resin or light-impermeable hard rubber. The resin or hard rubber is preferably a black resin or a black hard rubber, and more preferably a black resin from the viewpoint of excellent productivity and moldability. In particular, the black color is most preferably a matte black color, for example, matte-black, in order to exhibit the light-opacity of the main body 10 satisfactorily. The coloring of the resin can be realized by adding a black pigment or dye to the transparent resin.

(筒状開口部)
さらに、本体10には、上面11aから下面11bに向かって延び、かつ、蛍光色素12を収容可能な筒状開口部13が複数個(少なくとも3つ以上)、設けられている。図示の例では、これらの開口部13は、本体10の深さ方向(つまり鉛直方向)に延びた円筒状を成し、内径が軸方向に沿ってほぼ同一である。
(Cylindrical opening)
Further, the main body 10 is provided with a plurality (at least three or more) of cylindrical openings 13 extending from the upper surface 11a toward the lower surface 11b and capable of accommodating the fluorescent dye 12. In the illustrated example, these openings 13 have a cylindrical shape extending in the depth direction of the main body 10 (that is, the vertical direction), and the inner diameters are substantially the same along the axial direction.

なお、筒状開口部13には、後述のキャップ20(図1及び図3(a)に示す例では、20aを参照)の鍔部21(例えば、21aを参照)を受容するとともにキャップ20の落下を防止するキャップ支持部14(例えば、14aを参照)が設けられてもよい。図示の例では、キャップ支持部14は、筒状開口部13の内径よりも若干大きな内径を有した円筒空間であり、この円筒空間の内径と筒状開口部13の内径との差によって生じる段差(肩部)により、キャップ20の鍔部21が支持され、キャップ20の落下が防止される。さらに、このキャップ支持部14の高さが鍔部21の高さと同一になるように設定すれば、鍔部21の上面と本体10の上面11aとが面一となり、望ましくない散乱光の発生を防止することが可能となる。   The cylindrical opening 13 receives a flange portion 21 (see, for example, 21a) of a cap 20 (see 20a in the example shown in FIGS. 1 and 3A), which will be described later, and the cap 20's The cap support part 14 (for example, refer to 14a) which prevents a fall may be provided. In the illustrated example, the cap support portion 14 is a cylindrical space having an inner diameter slightly larger than the inner diameter of the cylindrical opening 13, and a level difference caused by the difference between the inner diameter of the cylindrical space and the inner diameter of the cylindrical opening 13. The (shoulder portion) supports the flange portion 21 of the cap 20 and prevents the cap 20 from falling. Furthermore, if the height of the cap support portion 14 is set to be the same as the height of the flange portion 21, the upper surface of the flange portion 21 and the upper surface 11a of the main body 10 are flush with each other, and undesirable scattered light is generated. It becomes possible to prevent.

(蛍光色素)
ここで、図3(a)及び図3(b)を参照しながら、筒状開口部13に収容される蛍光光色素12について説明を加える。蛍光色素12として、NIR装置に通常設置される光源31からレーザー光等の光を照射した際に、600nm〜900nmの付近で励起波長と発光波長とを有する色素であれば良い。なお、この蛍光色素12を直接使用するだけでなく、この蛍光色素12を標識した材料(例えば、ビスフォスフォネート(bisphosphonate)、パミドロネート(pamidronate))を使用するようにしてもよい。
(Fluorescent dye)
Here, the fluorescent dye 12 accommodated in the cylindrical opening 13 will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The fluorescent dye 12 may be a dye having an excitation wavelength and an emission wavelength in the vicinity of 600 nm to 900 nm when light such as laser light is irradiated from the light source 31 that is usually installed in the NIR apparatus. Not only the fluorescent dye 12 but also a material labeled with the fluorescent dye 12 (for example, bisphosphonate or pamidronate) may be used.

(蛍光色素の封入)
一方、蛍光色素12を封入する方法については、蛍光色素12を通常の濾紙(図示せず)に染み込ませて筒状開口部13内に載置する方法、蛍光色素12と水(図示せず)とを混ぜ、水溶液状態の蛍光色素12を筒状開口部13内に注入する方法等が考えられるが、必ずしもこれらに限定されない。さらに、後者の水に替えて、透明或いは半透明の粘稠性を有した液体15で蛍光色素12を封入した、ゲル状の蛍光色素12を筒状開口部13内に注入するようにしてもよい。
(Encapsulation of fluorescent dye)
On the other hand, as for the method of encapsulating the fluorescent dye 12, a method in which the fluorescent dye 12 is soaked in a normal filter paper (not shown) and placed in the cylindrical opening 13, the fluorescent dye 12 and water (not shown) And the like, and a method of injecting the fluorescent dye 12 in an aqueous solution state into the cylindrical opening 13 can be considered, but is not necessarily limited thereto. Further, instead of the latter water, the gel-like fluorescent dye 12 in which the fluorescent dye 12 is sealed with the liquid 15 having a transparent or translucent viscosity is injected into the cylindrical opening 13. Good.

ここで、粘稠性を有した液体15には、後述の実施例2で実証されたアルジネートゲル(alginate gel)などのゲル化剤が好適な例として挙げられるが、この例に限定されず、例えば、ヒアルロン酸(hyaluronic acid)やコンドロイチン硫酸(chondroitin sulfate)、ポリエチレン・グリコール(polyethylene glycol;PEG)なども有望なものとして挙げられる。   Here, the viscous liquid 15 includes a gelling agent such as an alginate gel demonstrated in Example 2 described later as a suitable example, but is not limited to this example. For example, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, polyethylene glycol (PEG) and the like are also promising.

なお、濾紙を使用した場合は、NIR装置による測定の際に、濾紙に含まれる漂白剤の種類と量に応じて蛍光色素12の蛍光強度が顕著に増強されることがあることを留意すべきである。一方、水溶液状態の蛍光色素12の蛍光強度は、ほぼ一定に保たれる。さらに、粘稠性を有した液体15で封入した蛍光色素12は、水溶液状態の蛍光色素12が発揮する蛍光強度と同程度の蛍光強度を発揮できる上に、筒状開口部13内の蛍光色素12の移動を防止・制限できるので、蛍光強度の更なる安定化、蛍光色素12の損傷防止及び長期保存に適している。さらに、粘稠性を有した液体15を使用する場合には、筒状開口部13の底面付近に蛍光色素12を一様(均一)に分布させて留め置くことができ、ひいてはNIR装置の検出器での検出誤差を極力低減することができる。   When filter paper is used, it should be noted that the fluorescence intensity of the fluorescent dye 12 may be remarkably enhanced depending on the type and amount of the bleach contained in the filter paper when measured with a NIR apparatus. It is. On the other hand, the fluorescence intensity of the fluorescent dye 12 in the aqueous solution state is kept substantially constant. Furthermore, the fluorescent dye 12 enclosed with the viscous liquid 15 can exhibit the same fluorescent intensity as the fluorescent dye 12 in the aqueous solution state, and the fluorescent dye in the cylindrical opening 13. Therefore, it is suitable for further stabilization of fluorescence intensity, prevention of damage to the fluorescent dye 12, and long-term storage. Further, when the liquid 15 having a viscosity is used, the fluorescent dye 12 can be distributed uniformly in the vicinity of the bottom surface of the cylindrical opening 13 (evenly), and the detection by the NIR apparatus is possible. The detection error in the instrument can be reduced as much as possible.

(キャップ)
さらに、本発明のファントム1は、上述の本体10の他に、生体組織又は動物組織の光透過性に近似した光透過性を有しかつ筒状開口部13を覆う複数のキャップ20を備える。各キャップ20a〜20jは、図示のように、ファントム1の製造段階では、上述の蛍光色素12や粘稠性を有した液体15を筒状開口部13内に封入できるようにするため、筒状開口部13に着脱可能に設置されていてもよい。しかしながら、ファントム1がNIR装置へ使用される段階では、各キャップ20a〜20jは、通常、筒状開口部13へ堅固に固定される。
(cap)
Furthermore, the phantom 1 of the present invention is provided with a plurality of caps 20 having light permeability similar to that of living tissue or animal tissue and covering the cylindrical opening 13 in addition to the main body 10 described above. As shown in the drawing, each cap 20a to 20j has a cylindrical shape so that the above-described fluorescent dye 12 and viscous liquid 15 can be sealed in the cylindrical opening 13 at the manufacturing stage of the phantom 1. You may install in the opening part 13 so that attachment or detachment is possible. However, when the phantom 1 is used in the NIR apparatus, the caps 20a to 20j are usually firmly fixed to the cylindrical opening 13.

図示のキャップ20は、筒状開口部13に対応した形状つまり中実円筒状のキャップ本体22(図1に示す22a、22fを参照)と、このキャップ本体22からさらに外周方向に延びた鍔部21(図1に示す21a、21fを参照)と、を有する。この鍔部21は、本体10のキャップ支持部14(図3(a)及び(b)に示す14a及び14fを参照)にて支持されるため、キャップ20は筒状開口部13内に落下せずに、所定の位置で固定される。また、鍔部21は部分的に切り落とされていてもよく(図1の23aを参照)、キャップ20を筒状開口部13内に装填した際に、鍔部21とキャップ支持部14との間に僅かな空隙G(図2(b)を参照)を作り出すことができる。この空隙Gへ、操作者の指の爪(図示せず)やピンセットの先端(図示せず)を入れられるようになるため、ファントム1の製造時にキャップ20の着脱が容易になる。   The illustrated cap 20 has a shape corresponding to the cylindrical opening 13, that is, a solid cylindrical cap main body 22 (see 22 a and 22 f shown in FIG. 1), and a collar portion further extending from the cap main body 22 in the outer peripheral direction. 21 (see 21a and 21f shown in FIG. 1). Since the flange portion 21 is supported by the cap support portion 14 of the main body 10 (see 14a and 14f shown in FIGS. 3A and 3B), the cap 20 is dropped into the cylindrical opening portion 13. Instead, it is fixed at a predetermined position. Moreover, the collar part 21 may be partially cut off (see 23a in FIG. 1), and when the cap 20 is loaded into the cylindrical opening part 13, the gap between the collar part 21 and the cap support part 14 is obtained. A slight gap G (see FIG. 2B) can be created. Since the operator's fingernail (not shown) and the tip of the tweezers (not shown) can be inserted into the gap G, the cap 20 can be easily attached and detached when the phantom 1 is manufactured.

(キャップ材料)
ここで、生体組織又は動物組織の光透過性に近似した光透過性を有するキャップ20の材料として、例えばシリコンゴムが挙げられる。好ましくは、透明又は半透明のシリコンゴムであり、さらに好ましくは、表面が比較的滑沢で半透明な(白濁色の)シリコンゴムである。キャップ20における表面の滑沢度として、表面を十点測定したときの平均高さをRzと表記した場合、好ましくはRz≦5μmであり、さらに好ましくはRz≦3μmである。
(Cap material)
Here, as a material of the cap 20 having light permeability similar to that of living tissue or animal tissue, for example, silicon rubber may be used. Preferably, it is a transparent or translucent silicon rubber, and more preferably a semi-transparent (white cloudy) silicon rubber having a relatively smooth surface. As the smoothness of the surface of the cap 20, when the average height when the surface is measured at 10 points is expressed as Rz, Rz ≦ 5 μm is preferable, and Rz ≦ 3 μm is more preferable.

(光源又は検出器とファントムとの間の光の進入方向及び経路)
上述の蛍光色素12を封入した筒状開口部13にさらに、上述のキャップ20を取り付けることで、本発明のファントム1は完成する。図3(a)に示すように、本発明のファントム1は、NIR装置の光源31からファントム1へ光が入射する経路つまりパスP1及びファントム1から検出器32へ光が戻るパスP2に当たる部分にのみ、光透過性のある素材(キャップ20、蛍光色素12、空気層16、水(図示せず)、粘稠性を有した液体15など)が割り当てられ、その他の部分には、光を透過しない素材(つまり、本体10の材料)が割り当てられた構成を採用している。
(Light entry direction and path between light source or detector and phantom)
The phantom 1 of the present invention is completed by attaching the above-described cap 20 to the cylindrical opening 13 enclosing the above-described fluorescent dye 12. As shown in FIG. 3 (a), the phantom 1 of the present invention has a path where light enters the phantom 1 from the light source 31 of the NIR apparatus, that is, a path P1 and a path P2 where light returns from the phantom 1 to the detector 32. Only light transmissive materials (cap 20, fluorescent dye 12, air layer 16, water (not shown), viscous liquid 15 etc.) are allocated, and other parts are light transmissive A configuration in which a raw material (that is, a material of the main body 10) to be assigned is assigned.

これにより、ファントム1は、NIR装置で実際の哺乳類(図示せず)等を測定する際と同様に、光源31から光が入射され、検出器32へ向けて光を反射させることができる。さらに、光の入射及び反射のパスP1,P2に寄与する部分以外の部分が光不透過性の素材を選択しているため、ファントム1内に封入される蛍光色素12の長期保存を可能としつつ、ファントム1からの散乱光やボケの誘発を極力防止することができる。   As a result, the phantom 1 can receive light from the light source 31 and reflect the light toward the detector 32 in the same manner as when measuring an actual mammal (not shown) or the like with the NIR device. Furthermore, since the light-impermeable material is selected for the portions other than the portions that contribute to the light incident and reflection paths P1 and P2, the fluorescent dye 12 enclosed in the phantom 1 can be stored for a long time. , It is possible to prevent scattered light and blur from the phantom 1 as much as possible.

(検出エリアの複数配置)
また、筒状開口部13は、上述の通り、少なくとも3つ以上設置され、キャップ20も筒状開口部13の設置数に対応した数が設置される。つまり、NIR装置でファントム1を測定した際に、その検出エリアが複数(3個以上、実施例1では10個)となる。
(Multiple detection areas)
Further, as described above, at least three cylindrical openings 13 are installed, and the number of caps 20 corresponding to the number of installed cylindrical openings 13 is also installed. That is, when the phantom 1 is measured by the NIR apparatus, the detection area is plural (three or more, ten in the first embodiment).

(検出エリアのアレイ配置)
さらに、図示の例では、5つの筒状開口部13及びキャップ20が列(以下、アレイとも呼ぶ。)を成し、さらにこのアレイが複数(2つ)並んだ構成をしている(図2(b)に示すA1,A2を参照)。そして、図1及び図3(a)に示すように、第1アレイA1では、キャップ20(20a〜20e)の厚みtが変化するように設定されている。一方、第2アレイA2では、第1アレイA1で設定したパラメータ(つまり、キャップ20の厚みt)とは異なるパラメータ(つまり、蛍光色素12の濃度)が変化するように設定されていることに留意されたい。
(Detection area array arrangement)
Further, in the illustrated example, five cylindrical openings 13 and caps 20 form a row (hereinafter also referred to as an array), and a plurality (two) of the arrays are arranged (FIG. 2). (See A1 and A2 shown in (b)). As shown in FIGS. 1 and 3A, in the first array A1, the thickness t of the cap 20 (20a to 20e) is set to change. On the other hand, in the second array A2, it is noted that the parameter (that is, the concentration of the fluorescent dye 12) different from the parameter (that is, the thickness t of the cap 20) set in the first array A1 is changed. I want to be.

さらに、図示しないが、本体10には少なくとも3つ以上の筒状開口部13が列を成す第3アレイが更に形成されてもよく、第1・第2アレイA1,A2で付与したパラメータ(キャップ20の厚みtと蛍光色素12の濃度)とは異なるパラメータ(つまり、蛍光色素12が注入される量)が筒状開口部13毎に異なるように設定されていることに留意されたい。   Further, although not shown, the main body 10 may further be formed with a third array in which at least three or more cylindrical openings 13 form a row, and the parameters (caps) given by the first and second arrays A1 and A2 may be formed. It should be noted that different parameters (that is, the amount of the fluorescent dye 12 to be injected) are set to be different for each cylindrical opening 13 (thickness t of 20 and the concentration of the fluorescent dye 12).

この蛍光色素12の量を変化させるために、キャップ20の厚みtが一定のままで各筒状開口部13の深さ(つまり容積)を変えるようにしてもよいし、各筒状開口部13の深さをどれも十分に確保した上で、蛍光色素12の注入量を互いに異ならせるようにしてもよい。後者の場合、キャップ20で閉ざれた筒状開口部13には蛍光色素12や粘稠性を有した液体15とキャップ底面との間に隙間(例えば、空気層16)が生じる場合があろう。   In order to change the amount of the fluorescent dye 12, the depth (that is, the volume) of each cylindrical opening 13 may be changed while the thickness t of the cap 20 remains constant, or each cylindrical opening 13 may be changed. Alternatively, the injection amount of the fluorescent dye 12 may be made different from each other after sufficiently securing the depth of each. In the latter case, a gap (for example, an air layer 16) may be generated between the fluorescent dye 12 or the viscous liquid 15 and the bottom of the cap in the cylindrical opening 13 closed by the cap 20. .

なお、図示の例では、2つのアレイA1,A2を示したが、少なくとも1つのアレイのみを設置するようにしてもよい。また、NIR装置から光をファントム1に照射した際に蛍光強度の変化をもたらす別のパラメータ(例えば、別の種類の蛍光色素)があれば、必要に応じて、4つ以上のアレイを設置するようにしてもよい。   In the illustrated example, two arrays A1 and A2 are shown, but only at least one array may be installed. If there are other parameters (for example, different types of fluorescent dyes) that cause a change in fluorescence intensity when the phantom 1 is irradiated with light from the NIR apparatus, four or more arrays are installed as necessary. You may do it.

(検出エリアの複数配置の利点)
以上のようなパラメータを変化させた筒状開口部13及びキャップ20(つまり、検出エリア)が少なくとも3つ以上、本体10に設置した場合、本発明のファントム1は、以下の利点・効果を発揮するようになる。
(Advantages of multiple detection areas)
When at least three or more cylindrical openings 13 and caps 20 (that is, detection areas) in which the above parameters are changed are installed in the main body 10, the phantom 1 of the present invention exhibits the following advantages and effects. To come.

すなわち、NIR装置からファントム1へ向けて光を一度照射すれば、少なくとも3つ以上の検出エリアから得られる蛍光強度は上記パラメータの影響を受けて変化する。従って、上記パラメータと蛍光強度との関係(例えば、検量線)を定量的に導き出すことが可能となる。これにより、NIR装置の光学特性(例えば、上記パラメータと蛍光強度とに関する検量線)を定量的に評価することが可能となる。さらに、異なるNIR機種間で得られたデータの定量比較も可能となる。   That is, once light is irradiated from the NIR device toward the phantom 1, the fluorescence intensity obtained from at least three detection areas changes under the influence of the above parameters. Accordingly, it is possible to quantitatively derive the relationship between the parameter and the fluorescence intensity (for example, a calibration curve). This makes it possible to quantitatively evaluate the optical characteristics of the NIR device (for example, a calibration curve related to the above parameters and fluorescence intensity). Furthermore, quantitative comparison of data obtained between different NIR models is also possible.

(ファントムの試作)
本発明のファントム1を実際に試作し、蛍光性能の検証を行った(この試作品を実施例2のファントム1とも呼ぶ。)。なお、図4(a)は実施例2のファントム1全体の外観を示し、図4(b)は、第1アレイA1上の各キャップ20a〜20eの外観を示す。
(Phantom prototype)
The phantom 1 of the present invention was actually made on a trial basis and the fluorescence performance was verified (this prototype is also referred to as the phantom 1 of Example 2). 4A shows the appearance of the entire phantom 1 of the second embodiment, and FIG. 4B shows the appearance of the caps 20a to 20e on the first array A1.

(実施例2の本体)
本体10には、図4(a)に示すように、黒色(マットブラック)を呈する樹脂材料(具体的には、熱可塑性樹脂の一種であるポリアセタール(polyoxymethylene;POM))を採用し、そのサイズをヌードマウスの体幹サイズに近似するよう、縦×横×高さを40mm×80mm×22mmに加工した。なお、ポリアセタールは、加工性、耐衝撃及び耐摩耗性に優れた材料であるだけでなく、吸水・吸湿性が少なく、耐溶剤性にも優れた材料であると知られており、本体10の材料として好適である。
(Main body of Example 2)
As shown in FIG. 4A, the main body 10 is made of a resin material exhibiting black (matte black) (specifically, polyacetal (polyoxymethylene; POM), which is a kind of thermoplastic resin). Was processed into 40 mm × 80 mm × 22 mm in length × width × height so as to approximate the trunk size of a nude mouse. Polyacetal is known not only as a material with excellent workability, impact resistance and wear resistance, but also as a material with low water absorption and moisture absorption and excellent solvent resistance. Suitable as a material.

(実施例2の筒状開口部)
さらに、本体10には、その上面11aから深さ方向(鉛直方向下向き)に延びた合計10個の筒状開口部13をドリル加工により形成した。そのうち5個の筒状開口部13が第1アレイA1を構成し、残りの5個の筒状開口部13が第2アレイA2を構成するようにした。
(Cylindrical opening of Example 2)
Furthermore, a total of ten cylindrical openings 13 extending in the depth direction (downward in the vertical direction) from the upper surface 11a were formed in the main body 10 by drilling. Of these, the five cylindrical openings 13 constitute the first array A1, and the remaining five cylindrical openings 13 constitute the second array A2.

第1アレイA1上の筒状開口部13は、それぞれ、6mmの直径と上面から20mmの深さとを有した円筒状の穴である。第1アレイA1上のキャップ支持部14は、それぞれ、8mmの直径と上面11aから0.8mmの深さとを有しかつ筒状開口部13の中心軸と同軸に設けられた円筒状の穴である。一方、第2アレイA2上の筒状開口部13は、それぞれ、6mmの直径と上面11aから2mmの深さとを有した円筒状の穴である。第2アレイA2上のキャップ支持部14は、第1アレイA1上のキャップ支持部14と同一の寸法・構成を有する。   The cylindrical openings 13 on the first array A1 are cylindrical holes each having a diameter of 6 mm and a depth of 20 mm from the upper surface. The cap support portions 14 on the first array A1 are cylindrical holes each having a diameter of 8 mm and a depth of 0.8 mm from the upper surface 11a and provided coaxially with the central axis of the cylindrical opening 13. is there. On the other hand, the cylindrical openings 13 on the second array A2 are cylindrical holes each having a diameter of 6 mm and a depth of 2 mm from the upper surface 11a. The cap support part 14 on the second array A2 has the same dimensions and configuration as the cap support part 14 on the first array A1.

(実施例2のキャップ)
これらの第1・第2アレイA1,A2上の筒状開口部13に着脱自在に取り付け可能なキャップ20(20a〜20j)には、滑沢な表面を有した半透明色のシリコンゴムを採用した。なお、第1アレイA1上のキャップ20a〜20eには、互いに同一の直径(6mm)を有するが、異なる長さ(1mm、2mm、4mm、8mm、16mm)を有するものを使用した。一方、第2アレイA2上のキャップ20f〜20jには、互いに同一の直径(6mm)と長さ(1mm)とを有するものを使用した。さらに、第1・第2アレイA1,A2上のキャップ20a〜20jには、直径8mm及び厚み0.8mmを有した円筒状の鍔部21が設けられている。各鍔部21は、筒状開口部13に設置された際に隙間Gを形成するよう円筒の一部が切除された面を有する。
(Cap of Example 2)
The cap 20 (20a to 20j) that can be detachably attached to the cylindrical openings 13 on the first and second arrays A1 and A2 is made of translucent silicon rubber having a smooth surface. did. The caps 20a to 20e on the first array A1 have the same diameter (6 mm) but have different lengths (1 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, 16 mm). On the other hand, the caps 20f to 20j on the second array A2 were used having the same diameter (6 mm) and length (1 mm). Further, the caps 20a to 20j on the first and second arrays A1 and A2 are provided with a cylindrical flange portion 21 having a diameter of 8 mm and a thickness of 0.8 mm. Each collar 21 has a surface from which a part of the cylinder is cut so as to form a gap G when installed in the cylindrical opening 13.

(実施例2の蛍光色素)
実施例2の蛍光色素12には、励起波長及び発光波長がそれぞれ680±10nm及び700±10nmを有するもの、具体的には、パミドロネート(商品名;Osteosense、製造元VisEn Medical, Inc.)に標識された色素を使用した。この蛍光色素12を、5%のアルギン酸ナトリウム(sodium alginate)と2%の塩化カルシウム水和物(CaCl2・2H2O)を等量混合して作製した2.5%のアルジネートゲル(alginate gel)15中に封入した状態で、第1アレイA1上の筒状開口部13内に収容した。なお、本検証試験において、アルジネートゲル15の濃度は1〜3%が好ましいことが確認された。
(Fluorescent dye of Example 2)
The fluorescent dye 12 of Example 2 is labeled with one having excitation and emission wavelengths of 680 ± 10 nm and 700 ± 10 nm, specifically, pamidronate (trade name; Osteosense, manufacturer VisEn Medical, Inc.). Dye was used. This fluorescent dye 12 was prepared by mixing an equal amount of 5% sodium alginate and 2% calcium chloride hydrate (CaCl 2 · 2H 2 O) in a 2.5% alginate gel. ) In a state of being enclosed in 15, it was accommodated in the cylindrical opening 13 on the first array A1. In this verification test, it was confirmed that the concentration of the alginate gel 15 is preferably 1 to 3%.

上述の蛍光色素12を収容した各筒状開口部13にキャップ20を装填した後、キャップ20の上側に、非常に薄いプレート用透明ファイル(図示せず)をさらに貼付し、蛍光色素12或いはアルジネートゲル15からの水分の蒸発を極力抑えるようにした。   After the cap 20 is loaded into each cylindrical opening 13 containing the fluorescent dye 12, the very thin plate transparent file (not shown) is further pasted on the upper side of the cap 20, and the fluorescent dye 12 or alginate is attached. The evaporation of moisture from the gel 15 was suppressed as much as possible.

(ファントム性能の検証試験)
以上のように蛍光色素12が収容されたファントム1の蛍光強度の経時変化を、NIR装置を用いて検証した。なお、測定時以外の保存期間は、ファントム1をアルミホイルで包み、4℃下の冷蔵庫内に保管するようにした。
(Phantom performance verification test)
As described above, the temporal change in the fluorescence intensity of the phantom 1 in which the fluorescent dye 12 was housed was verified using the NIR apparatus. During the storage period other than measurement, the phantom 1 was wrapped in aluminum foil and stored in a refrigerator at 4 ° C.

図5に、上記試験によって得られた蛍光強度(任意単位;a.u.)の経時変化を示す。ここで、試験条件はキャップ20の厚みであり、0mmの条件では、筒状開口部13はキャップ20が装填されずに、プレート用透明フィルムのみで覆うようにした。   FIG. 5 shows the change over time of the fluorescence intensity (arbitrary unit; au) obtained by the above test. Here, the test condition was the thickness of the cap 20. Under the condition of 0 mm, the cylindrical opening 13 was covered with only the transparent film for plates without being loaded with the cap 20.

図5から明らかなように、試験開始から数日間は、いずれの試験条件における蛍光強度も安定しなかったが、1週間後から少なくとも2ヵ月間は、ほぼ一定の蛍光強度が得られた。また、測定日によっても、データ(蛍光強度)に若干の増減が観察された。NIR装置が同一であっても、気温や湿度などの環境の変化がデータに影響を及ぼす場合があることを示唆している。   As is clear from FIG. 5, the fluorescence intensity under any of the test conditions was not stable for several days from the start of the test, but a substantially constant fluorescence intensity was obtained for at least two months after one week. In addition, a slight increase or decrease in the data (fluorescence intensity) was observed depending on the measurement date. This suggests that changes in the environment such as temperature and humidity may affect the data even if the NIR equipment is the same.

また、図6に、NIR装置を用いて、45日目のファントム1から検出した蛍光シグナルの一部を疑似レインボーによって表した蛍光強度の二次元分布(任意単位;a.u.)を示す。矢印M(図6参照)に示した部分が最も強い蛍光強度を示す。なお、以下の表1に、図6の各画像に基づいて算出した蛍光強度を示す。   FIG. 6 shows a two-dimensional distribution (arbitrary unit: au) of fluorescence intensity in which a part of the fluorescence signal detected from the phantom 1 on the 45th day is represented by a pseudo rainbow using the NIR apparatus. The portion indicated by the arrow M (see FIG. 6) shows the strongest fluorescence intensity. Table 1 below shows the fluorescence intensity calculated based on each image in FIG.

図6及び表1の結果より、4mm以上の長さを有したキャップ20を筒状開口部13に装填した場合、当該NIR装置では疑似レインボーに顕著な差が得られないことが分かった。これにより、当該NIR装置を用いて生体や動物を計測する場合、4mm未満の深さでの計測結果は定量評価に十分資するものであり、それ以上の深さでの計測結果は定性評価には資するものの定量評価にまで資するものでないものとして取り扱うことができるようになる。   From the results shown in FIG. 6 and Table 1, it was found that when the cap 20 having a length of 4 mm or more was loaded into the cylindrical opening 13, no significant difference was obtained in the pseudo rainbow in the NIR apparatus. As a result, when measuring a living body or animal using the NIR device, the measurement result at a depth of less than 4 mm is sufficient for quantitative evaluation, and the measurement result at a depth greater than that is not suitable for qualitative evaluation. It can be handled as something that does not contribute to the quantitative evaluation of what contributes.

なお、第2アレイA2上の筒状開口部13に、濃度の異なる蛍光色素12を注入して蛍光強度の経時変化を行った。図示しないが、濃度の変化に応じて、異なる蛍光強度を得られることを確認した。   It should be noted that fluorescent dyes 12 having different concentrations were injected into the cylindrical openings 13 on the second array A2 to change the fluorescence intensity over time. Although not shown, it was confirmed that different fluorescence intensities could be obtained according to changes in concentration.

近年、非侵襲の画像診断技術の発展は著しく、細胞治療やナビゲーション手術を含めた種々の分野に採用されつつある。このような背景のもと、本発明の近赤外イメージング装置校正用ファントムを使用すれば、封入される蛍光色素の長期保存が可能となるだけでなく、散乱光やボケが誘発しにくいといったメリットが得られる。   In recent years, the development of noninvasive diagnostic imaging techniques has been remarkable and is being adopted in various fields including cell therapy and navigation surgery. Against this background, using the near-infrared imaging device calibration phantom of the present invention not only enables long-term storage of the encapsulated fluorescent dye, but also has the advantage of being less likely to induce scattered light and blur. Is obtained.

さらに、本発明のファントムは、近赤外イメージング装置の光学特性や検出能力を定量的に評価できるため、更なるデータの信頼性評価に貢献するだけでなく、データの標準化ひいては異なる装置間でのデータ共有を可能とする。   Furthermore, since the phantom of the present invention can quantitatively evaluate the optical characteristics and detection capability of the near-infrared imaging device, it not only contributes to further data reliability evaluation, but also standardizes the data, and thus between different devices. Enable data sharing.

このように、本発明のファントムは、産業上の利用価値及び利用可能性が非常に高い。   Thus, the phantom of the present invention has very high industrial utility value and applicability.

1 近赤外イメージング装置校正用ファントム
10 本体
11(11a〜11f) 本体の外表面
11a 本体の上面
11b 本体の下面
11c,11d,11e,11f 本体の側面
12 蛍光色素
13 筒状開口部
14 キャップ支持部
15 粘稠性を有した液体(アルジネートゲル)
16 空気(空気層)
20(20a〜20j) キャップ
21 キャップの鍔部
22 キャップの本体
31 近赤外イメージング装置の光源
32 近赤外イメージング装置の検出器
A1 筒状開口部、キャップ、及び蛍光色素からなる検出エリアの第1アレイ
A2 筒状開口部、キャップ、及び蛍光色素からなる検出エリアの第2アレイ
P1 光源からファントムまでの入射光の経路(パス)
P2 ファントムから検出器までの反射光の経路(パス)
t キャップの厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phantom for near infrared imaging apparatus calibration 10 Main body 11 (11a-11f) Outer surface of main body 11a Upper surface of main body 11b Lower surface of main body 11c, 11d, 11e, 11f Side surface of main body 12 Fluorescent dye 13 Cylindrical opening 14 Cap support Part 15 Liquid with viscosity (alginate gel)
16 Air (Air layer)
20 (20a-20j) Cap 21 Cap collar 22 Cap body 31 Light source of near-infrared imaging device 32 Detector of near-infrared imaging device A1 Detection area consisting of cylindrical opening, cap, and fluorescent dye 1 array A2 2nd array of detection area consisting of cylindrical opening, cap, and fluorescent dye P1 Path of incident light from light source to phantom
Path of reflected light from P2 phantom to detector
t Cap thickness

Claims (5)

少なくとも外表面が光不透過性の樹脂又は光不透過性の硬質ゴムからなる本体と、
前記本体の上面から下面に向かって延びた筒状開口部と、
前記筒状開口部内に収容された蛍光色素と、
生体組織又は動物組織の光透過性に近似した光透過性を有しかつ前記筒状開口部を覆うキャップと、
を備え、かつ、
前記筒状開口部は前記本体に少なくとも3つ以上設置され、
前記キャップはシリコンゴムであり、かつ、
前記キャップは前記筒状開口部の設置数に対応した数が設置され、
前記キャップの厚み又は前記蛍光色素の濃度或いは量のいずれかのパラメータが変化するように設定してあることを特徴とする近赤外イメージング装置校正用ファントム。
A main body having at least an outer surface made of a light-impermeable resin or a light-impermeable hard rubber;
A cylindrical opening extending from the upper surface of the main body toward the lower surface;
A fluorescent dye housed in the cylindrical opening;
A cap that has light permeability similar to that of biological tissue or animal tissue and covers the cylindrical opening;
And having
At least three or more cylindrical openings are installed in the main body,
The cap is silicone rubber; and
The cap is installed in a number corresponding to the installation number of the cylindrical opening,
A near-infrared imaging device calibration phantom characterized in that either the thickness of the cap or the concentration or amount of the fluorescent dye is changed.
前記本体には、少なくとも3つ以上の前記筒状開口部からなる複数のアレイを有し、
第1アレイでは、前記キャップの厚み又は前記蛍光色素の濃度或いは量のいずれかのパラメータが変化するように設定され、
第2アレイでは、前記パラメータのうち、前記第1アレイで設定したパラメータとは異なるパラメータが変化するように設定されていることを特徴とする請求項1に記載のファントム。
The main body has a plurality of arrays of at least three or more cylindrical openings,
In the first array, either the thickness of the cap or the concentration or amount of the fluorescent dye is set to change,
2. The phantom according to claim 1, wherein the second array is set so that a parameter different from the parameter set in the first array changes among the parameters.
前記本体は、前記パラメータのうち、前記第1・第2アレイで設定したパラメータとは異なるパラメータが変化するように設定された第3アレイを有することを特徴とする請求項2に記載のファントム。   3. The phantom according to claim 2, wherein the main body has a third array set so that a parameter different from the parameters set in the first and second arrays among the parameters is changed. 前記本体の前記樹脂又は前記硬質ゴムは、黒色を呈する樹脂又は黒色を呈する硬質ゴムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のファントム。   The phantom according to claim 1, wherein the resin or the hard rubber of the main body is a resin exhibiting black or a hard rubber exhibiting black. 前記筒状開口部には、前記蛍光色素を封入するように粘稠性を有した液体がさらに注入されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のファントム。 The tubular opening, phantom according to any one of claims 1 to 4, characterized in that had viscous fluid is further injected to encapsulate the fluorescent dyes.
JP2013046783A 2013-03-08 2013-03-08 Near-infrared imaging device calibration phantom Expired - Fee Related JP6083801B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013046783A JP6083801B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Near-infrared imaging device calibration phantom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013046783A JP6083801B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Near-infrared imaging device calibration phantom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014173997A JP2014173997A (en) 2014-09-22
JP6083801B2 true JP6083801B2 (en) 2017-02-22

Family

ID=51695341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013046783A Expired - Fee Related JP6083801B2 (en) 2013-03-08 2013-03-08 Near-infrared imaging device calibration phantom

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6083801B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220317036A1 (en) * 2019-06-19 2022-10-06 Hamamatsu Photonics K.K. Simulation sample design method, simulation sample manufacturing method, simulation sample design device, program, and recording medium

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6890348B2 (en) * 2017-06-15 2021-06-18 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Scale and kit with it
JP7240995B2 (en) * 2019-09-17 2023-03-16 株式会社アドバンテスト Phantom and fluorescence detector

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4360661B2 (en) * 1999-11-18 2009-11-11 株式会社日立メディコ Biological light measurement device
US7729750B2 (en) * 2005-01-20 2010-06-01 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for high resolution spatially modulated fluorescence imaging and tomography
KR20060085754A (en) * 2005-01-25 2006-07-28 삼성전자주식회사 A device for calibrating an optical scanner, a method for producing the same and a method for calibrating an optical scanner using the same
JP5321402B2 (en) * 2008-10-14 2013-10-23 日本精工株式会社 Centrifuge microscope
JP2012189322A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Olympus Corp Liquid-state biological phantom and manufacturing method of liquid-state biological phantom

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220317036A1 (en) * 2019-06-19 2022-10-06 Hamamatsu Photonics K.K. Simulation sample design method, simulation sample manufacturing method, simulation sample design device, program, and recording medium
US11906425B2 (en) * 2019-06-19 2024-02-20 Hamamatsu Photonics K.K. Simulation sample design method, simulation sample manufacturing method, simulation sample design device, program, and recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014173997A (en) 2014-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10024785B2 (en) Solid hemoglobin-polymer biophotonic phantoms and their use
US10041831B2 (en) Fluorescent light phantom device and fluorescent light imaging method
Pansieri et al. Ultraviolet–visible–near-infrared optical properties of amyloid fibrils shed light on amyloidogenesis
De Grand et al. Tissue-like phantoms for near-infrared fluorescence imaging system assessment and the training of surgeons
CN102058393B (en) Method for measuring kin physiology parameters and optical property parameters based on reflective spectral measurement
ES2605845T3 (en) Procedure and system for determining the concentration of substances in body fluids
Thiagarajah et al. Noninvasive early detection of brain edema in mice by near‐infrared light scattering
CN104968257A (en) Imaging system with hyperspectral camera guided probe
JP6083801B2 (en) Near-infrared imaging device calibration phantom
JPWO2010084566A1 (en) Quantum efficiency measuring apparatus and quantum efficiency measuring method
US7649185B2 (en) Fluorescent phantom device
CN106104259A (en) component measuring device, method and program
Tang et al. High-dynamic-range fluorescence laminar optical tomography (HDR-FLOT)
BRPI0712774A2 (en) imaging devices in an interior of a cloudy and calibration medium
van Oosterom et al. U-SPECT-BioFluo: an integrated radionuclide, bioluminescence, and fluorescence imaging platform
Hoshi et al. In situ estimation of optical properties of rat and monkey brains using femtosecond time-resolved measurements
Oldham et al. Three‐dimensional imaging of xenograft tumors using optical computed and emission tomography
CN105358946A (en) Optical standard for calibration of spectral measuring systems
Urban et al. Multimodal hyperspectral fluorescence and spatial frequency domain imaging for tissue health diagnostics of the oral cavity
BR112016013866B1 (en) device for the representation by images of biological material
JP5420163B2 (en) Biological measuring device
Ochoa et al. Assessment of open-field fluorescence guided surgery systems: implementing a standardized method for characterization and comparison
JP6890348B2 (en) Scale and kit with it
WO2019009279A1 (en) Simulated biological sample, endoscope evaluation system, and endoscope evaluation method
Pogue et al. AAPM Task Group Report 311: Guidance for performance evaluation of fluorescence‐guided surgery systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6083801

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees