JP6255559B2 - Biological light image acquisition system, biological light acquisition probe, and biological light image acquisition method - Google Patents

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  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

本発明は、被検査体の標本部から放射される生体光の状態を示す生体光画像を取得するシステム、当該システムに利用される生体光取得プローブ及び当該システムを利用した生体光画像の取得方法に関する。   The present invention relates to a system for acquiring a biological light image indicating a state of biological light emitted from a specimen portion of an object to be inspected, a biological light acquisition probe used for the system, and a method for acquiring a biological light image using the system About.

従来、生化学分析などでは、検出対象である細胞等と結合するように処理された発光物質を生体に投与し、発光物質から放射される光を生体外部から観察する方法が用いられることがある。このような発光現象には、例えば、ホタルなどの自然発光やルシフェラーゼなどによる化学発光がある。化学発光は、基質との酵素反応により生じるものであり、ATP(アデノシン三リン酸)測定や、遺伝子の生化学分析、血痕の検査などに広く利用されている。そして、発光の状態は、レンズやカメラを備える撮像装置によって2次元画像として取得される(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in biochemical analysis or the like, a method in which a luminescent material treated so as to bind to a detection target cell or the like is administered to a living body, and light emitted from the luminescent material is observed from outside the living body may be used. . Examples of such a luminescence phenomenon include spontaneous luminescence such as fireflies and chemiluminescence caused by luciferase. Chemiluminescence is caused by an enzyme reaction with a substrate, and is widely used for ATP (adenosine triphosphate) measurement, gene biochemical analysis, blood stain inspection, and the like. The state of light emission is acquired as a two-dimensional image by an imaging device including a lens and a camera (see, for example, Patent Document 1).

また、生体の微小領域を観察する方法として、光ファイバを利用したマイクロイメージング法がある。この方法では、複数の光ファイバを束ねたイメージングファイバを生体内に挿入し、生体の状態を観察する(例えば、特許文献2参照)。   As a method for observing a minute region of a living body, there is a micro imaging method using an optical fiber. In this method, an imaging fiber in which a plurality of optical fibers are bundled is inserted into a living body, and the state of the living body is observed (for example, see Patent Document 2).

特開2003−15981号公報JP 2003-15981 A 特開2000−81587号公報JP 2000-81587 A

特許文献1に記載された方法では、生体から放射された光を一般的なビデオカメラにより捉えているため、生体の微小領域から放射される生体光を捕捉し難い。又、生体深部の生体光を観察するため従来の対物レンズを用いる方法は侵襲性が大きく生体の正常状態からの乖離が大きい。そこで、特許文献2の装置を利用して生体内の微小領域から放射される生体光を捕捉しようとした場合には、光強度の強い背景光に光強度の微弱な生体光が埋もれてしまうため、生体光を捉えた画像を取得することが困難である。   In the method described in Patent Literature 1, since light emitted from a living body is captured by a general video camera, it is difficult to capture biological light emitted from a minute region of the living body. In addition, the method using a conventional objective lens for observing biological light in the deep part of the living body is highly invasive and has a large deviation from the normal state of the living body. Therefore, when trying to capture biological light emitted from a minute region in the living body using the apparatus of Patent Document 2, biological light with weak light intensity is buried in background light with high light intensity. It is difficult to acquire an image that captures biological light.

そこで、本発明は、被検査体の標本部から放射された生体光を捉えた生体光画像を取得可能な生体光画像取得システム、生体光取得プローブ及び生体光画像の取得方法を提供する。   Therefore, the present invention provides a biological light image acquisition system, a biological light acquisition probe, and a biological light image acquisition method that can acquire a biological light image that captures biological light emitted from a specimen portion of a subject.

本発明の一形態は、被検査体の標本部から放射される生体光の状態を示す生体光画像を取得するシステムにおいて、被検査体を収容すると共に遮光空間を形成する暗箱と、複数の光ファイバが径方向に束ねられ、光ファイバの先端部に入射した生体光を光ファイバの他端部に導波する光導波部と、光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を有し、暗箱内に配置された生体光取得プローブと、他端部から出射された生体光が入射されて、生体光を利用して生体光画像を取得する画像取得装置と、を備え、遮光層は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成された遮光壁部を有する。   One aspect of the present invention is a system for acquiring a biological light image indicating a state of biological light emitted from a specimen portion of an object to be inspected, a dark box that houses the object to be inspected and forms a light shielding space, and a plurality of lights An optical waveguide for guiding biological light incident on the tip of the optical fiber to the other end of the optical fiber, and a light shielding layer provided so as to cover a side surface of the optical waveguide; A biological light acquisition probe disposed in a dark box, and an image acquisition device that receives a biological light emitted from the other end and acquires a biological light image using the biological light, The light shielding layer has a light shielding wall portion that protrudes from the light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and is formed so as to surround the light incident surface.

この生体光画像取得システムによれば、生体光取得プローブの光入射面から入射された生体光が画像取得装置に入射されて、生体光の状態を示す生体光画像が取得される。
ここで、生体光画像において背景光となり得る光には、被検査体が配置された環境における環境光があるが、この生体光画像取得システムでは、被検査体が遮光空間を形成する暗箱内に収容されているため、環境光の影響が排除される。
また、被検査体では検査対象となる標本部以外の場所においても光が生じることがあり、この発光が光導波部を通じて画像取得装置まで導光されると生体光画像における背景光となり得る。この生体光画像取得システムによれば、光導波部の側面を覆うように遮光層が設けられているため、光導波部の側面からの発光の入射が抑制される。さらに、生体光取得プローブの先端側における遮光層には、遮光壁部が形成されている。この遮光壁部は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成されているため、光入射面と対面する標本部以外の場所において発生した光の光入射面への入射が抑制される。
According to this biological light image acquisition system, biological light incident from the light incident surface of the biological light acquisition probe is incident on the image acquisition device, and a biological light image indicating the state of biological light is acquired.
Here, the light that can be background light in the biological light image includes ambient light in the environment where the object to be inspected is arranged. In this biological light image acquisition system, the object to be inspected is in a dark box that forms a light shielding space. Because it is housed, the influence of ambient light is eliminated.
In addition, light may be generated in a place other than the specimen part to be inspected in the object to be inspected, and if this light emission is guided to the image acquisition device through the optical waveguide part, it can become background light in the biological light image. According to this biological optical image acquisition system, since the light shielding layer is provided so as to cover the side surface of the optical waveguide unit, the incidence of light emission from the side surface of the optical waveguide unit is suppressed. Furthermore, a light shielding wall is formed in the light shielding layer on the distal end side of the biological light acquisition probe. Since this light shielding wall portion is formed so as to protrude from the light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and surround the light incident surface, the light shielding wall portion is generated at a place other than the sample portion facing the light incident surface. Incident light on the light incident surface is suppressed.

従って、背景光となり得る光が画像取得装置へ入射されることが抑制されるため、光強度の強い背景光に光強度の微弱な生体光が埋もれることなく、良好なS/N比を有する生体光画像を取得することができる。   Accordingly, since light that can be background light is prevented from being incident on the image acquisition device, a living body having a good S / N ratio is not buried in background light having a high light intensity without being buried with a weak biological light. An optical image can be acquired.

また、暗箱は、遮光空間内に配置された光吸収部を有し、被検査体は、光吸収部内に配置される。このような構造によれば、背景光がより低減されるので、より良好なS/N比有する生体光画像を取得することができる。   Further, the dark box has a light absorption part arranged in the light shielding space, and the object to be inspected is arranged in the light absorption part. According to such a structure, since background light is further reduced, a biological light image having a better S / N ratio can be acquired.

また、画像取得装置は生体光が入射される光入力部を有し、光入力部は、暗箱内に配置されている。生体光取得プローブの他端部から画像取得装置の光入力部までの間が暗箱における遮光空間内に配置されて背景光がより低減されるので、より良好なS/N比有する生体光画像を取得することができる。   Moreover, the image acquisition apparatus has a light input unit into which biological light is incident, and the light input unit is disposed in a dark box. Since the space between the other end of the biological light acquisition probe and the light input part of the image acquisition device is arranged in the light-shielding space in the dark box, the background light is further reduced, so that a biological optical image having a better S / N ratio can be obtained. Can be acquired.

また、光導波部の光入射面と光ファイバの光軸方向との間の角度は、0度以上90度未満である。このような構造によれば、生体光取得プローブを生体内に容易に侵入させることができる。   The angle between the light incident surface of the optical waveguide section and the optical axis direction of the optical fiber is 0 degree or more and less than 90 degrees. According to such a structure, the biological light acquisition probe can easily enter the living body.

また、本発明の別の形態は、被検査体の標本部から放射される生体光を取得する生体光取得プローブにおいて、複数の光ファイバが径方向に束ねられ、光ファイバの先端部に入射した生体光を光ファイバの他端部に導波する光導波部と、光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を備え、光導波部は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面を有し、遮光層は、光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成された遮光壁部を有する。   Further, according to another aspect of the present invention, in a biological light acquisition probe that acquires biological light emitted from a specimen portion of an object to be inspected, a plurality of optical fibers are bundled in a radial direction and are incident on a distal end portion of the optical fiber. An optical waveguide that guides biological light to the other end of the optical fiber, and a light shielding layer that covers the side surface of the optical waveguide, and the optical waveguide includes the tips of a plurality of optical fibers. The light-shielding layer has a light-shielding wall portion that protrudes from the light-incident surface and that surrounds the light-incident surface.

この生体光取得プローブによれば、光導波部の側面を覆うように遮光層が設けられているため、光導波部の側面からの発光の入射が抑制される。さらに、生体光取得プローブの先端側における遮光層には、遮光壁部が形成されている。この遮光壁部は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成されているため、光入射面と対面する標本部以外の場所において発生した光の光入射面への入射が抑制される。従って、背景光となり得る光が光導波部へ入射されることが抑制されるため、光強度の強い背景光に光強度の微弱な生体光が埋もれることなく、良好なS/N比を有する生体光画像を取得することができる。   According to this biological light acquisition probe, since the light shielding layer is provided so as to cover the side surface of the optical waveguide unit, the incidence of light emission from the side surface of the optical waveguide unit is suppressed. Furthermore, a light shielding wall is formed in the light shielding layer on the distal end side of the biological light acquisition probe. Since this light shielding wall portion is formed so as to protrude from the light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and surround the light incident surface, the light shielding wall portion is generated at a place other than the sample portion facing the light incident surface. Incident light on the light incident surface is suppressed. Accordingly, since light that can be background light is prevented from entering the optical waveguide section, a living body having a good S / N ratio is not buried in background light having a high light intensity without being buried with a weak biological light. An optical image can be acquired.

また、本発明の別の形態は、被検査体の標本部から放射される生体光の状態を示す生体光画像を取得する生体光画像の取得方法において、被検査体を、遮光空間を形成するための暗箱内に収容する工程と、生体光取得プローブの遮光層における遮光壁部の先端を標本部に接触させる工程と、生体光取得プローブから出射された生体光が入射される画像取得装置を用いて生体光画像を取得する工程と、を有し、生体光取得プローブは、複数の光ファイバが径方向に束ねられ、光ファイバの先端部に入射した生体光を光ファイバの他端部に導波する光導波部と、光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を備え、遮光壁部は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成されている。   According to another aspect of the present invention, there is provided a biological light image acquisition method for acquiring a biological light image indicating a state of biological light radiated from a specimen portion of the inspection object, and forming a light shielding space in the inspection object. An image acquisition device for receiving biological light emitted from the biological light acquisition probe; and a step of bringing the tip of the light shielding wall portion of the light shielding layer of the biological light acquisition probe into contact with the specimen portion. A biological light acquisition probe, wherein the biological light acquisition probe includes a plurality of optical fibers bundled in a radial direction, and the biological light incident on the distal end portion of the optical fiber is transmitted to the other end portion of the optical fiber. An optical waveguide for guiding, and a light shielding layer provided so as to cover a side surface of the optical waveguide, and the light shielding wall protrudes from a light incident surface including tips of a plurality of optical fibers. It is formed so as to surround the light incident surface.

この生体光画像の取得方法によれば、生体光取得プローブの光入射面から入射された生体光が画像取得装置に入射されて、生体光の状態を示す生体光画像が取得される。この生体光画像取得システムでは、被検査体が遮光空間を形成する暗箱内に収容されているため、環境光の影響が排除される。また、光導波部の側面を覆うように遮光層が設けられているため、光導波部の側面からの発光の入射が抑制される。さらに、生体光取得プローブの先端側における遮光層には、遮光壁部が形成されている。この遮光壁部は、複数の光ファイバの先端部を含む光入射面に対して突出すると共に光入射面を取り囲むように形成され、且つ、遮光壁部を標本部に接触させているため、光入射面と対面する標本部以外の場所において発生した光の光入射面への入射が抑制される。従って、背景光となり得る光が画像取得装置へ入射されることが抑制されるため、光強度の強い背景光に光強度の微弱な生体光が埋もれることなく、良好なS/N比を有する生体光画像を取得することができる。   According to this biological light image acquisition method, the biological light incident from the light incident surface of the biological light acquisition probe is incident on the image acquisition device, and the biological light image indicating the state of the biological light is acquired. In this biological light image acquisition system, since the object to be inspected is housed in a dark box that forms a light-shielding space, the influence of ambient light is eliminated. Moreover, since the light shielding layer is provided so as to cover the side surface of the optical waveguide unit, the incidence of light emission from the side surface of the optical waveguide unit is suppressed. Furthermore, a light shielding wall is formed in the light shielding layer on the distal end side of the biological light acquisition probe. The light shielding wall portion protrudes from the light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and is formed so as to surround the light incident surface, and since the light shielding wall portion is in contact with the sample portion, Incidence of light generated at a place other than the specimen portion facing the incident surface to the light incident surface is suppressed. Accordingly, since light that can be background light is prevented from being incident on the image acquisition device, a living body having a good S / N ratio is not buried in background light having a high light intensity without being buried with a weak biological light. An optical image can be acquired.

また、光導波部は遮光層に取り付けられて一体化され、標本部に接触させる工程では、光導波部と遮光層とが同時に被検査体に挿入されてもよい。また、光導波部は、遮光層と別体であり、標本部に接触させる工程では、遮光層が被検査体に挿入され、標本部に接触させる工程の後であって生体光画像を取得する工程の前に、遮光壁部が光入射面に対して突出するように、光導波部を遮光層内に挿入してもよい。   In addition, the optical waveguide part may be attached to and integrated with the light shielding layer, and the optical waveguide part and the light shielding layer may be simultaneously inserted into the object to be inspected in the step of contacting the specimen part. The optical waveguide is separate from the light shielding layer, and in the step of contacting the specimen portion, the light shielding layer is inserted into the object to be inspected and after the step of contacting the specimen portion, a biological light image is acquired. Prior to the step, the optical waveguide part may be inserted into the light shielding layer so that the light shielding wall part protrudes from the light incident surface.

本発明によれば、被検査体の標本部から放射された生体光を捉えた生体光画像を取得することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biological light image which caught the biological light radiated | emitted from the sample part of the to-be-inspected object can be acquired.

本発明に係る生体光画像取得システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the biological optical image acquisition system which concerns on this invention. 図1に示された生体光取得プローブの先端構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the front-end | tip structure of the biological light acquisition probe shown by FIG. 本発明に係る生体光取得プローブの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the biological light acquisition probe which concerns on this invention. 本発明に係る生体光取得プローブの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the biological light acquisition probe which concerns on this invention. 本発明に係る生体光取得プローブの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the biological light acquisition probe which concerns on this invention. 比較例に係る生体光画像取得システムで取得した背景光画像と、本発明に係る生体光画像取得システムで取得した背景光画像である。It is the background light image acquired with the biological light image acquisition system which concerns on a comparative example, and the background light image acquired with the biological light image acquisition system which concerns on this invention. 本発明に係る生体光画像取得システムで取得した生体光画像である。It is a biological light image acquired with the biological light image acquisition system which concerns on this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に示されるように、生体光画像取得システム1は、被検査体2における標本部2aから出射された生体光の状態を示す生体光画像を取得するシステムである。被検査体2には、検出対象である細胞に結合すると共に化学反応により光を放射する薬剤が投与されている。生体光画像取得システム1は、薬剤が結合した標本部2aから放射された光の強度及び光の2次元分布を検出して、画像に記録する。   As shown in FIG. 1, the biological light image acquisition system 1 is a system that acquires a biological light image indicating the state of biological light emitted from the specimen portion 2 a in the subject 2. The subject 2 is administered with a drug that binds to the detection target cell and emits light through a chemical reaction. The biological light image acquisition system 1 detects the intensity of light emitted from the specimen portion 2a to which the drug is bonded and the two-dimensional distribution of light, and records them in an image.

生体光画像取得システム1は、遮光空間3aを形成する暗箱3と、標本部2aから生体光を取得する生体光取得プローブ4と、生体光取得プローブ4により取得された生体光を利用して生体光画像を形成する画像取得装置6とを備えている。   The biological light image acquisition system 1 uses a dark box 3 that forms a light-shielding space 3 a, a biological light acquisition probe 4 that acquires biological light from the specimen 2 a, and biological light acquired by the biological light acquisition probe 4. And an image acquisition device 6 that forms an optical image.

暗箱3は、被検査体2を収容可能な大きさの遮光空間3aを形成するものである。暗箱3の内部には、多孔質材料や発泡スチロールからなる光吸収箱(光吸収部)7が配置され、光吸収箱7内に被検査体2が配置されている。暗箱3は、生体光取得プローブ4の先端から画像取得装置6の光入力部(レンズ)6aまでを覆うサイズが好適である。   The dark box 3 forms a light shielding space 3a having a size capable of accommodating the object 2 to be inspected. Inside the dark box 3, a light absorption box (light absorption part) 7 made of a porous material or styrene foam is arranged, and the device under test 2 is arranged in the light absorption box 7. The dark box 3 preferably has a size that covers from the tip of the biological light acquisition probe 4 to the light input unit (lens) 6a of the image acquisition device 6.

図2に示されるように、生体光取得プローブ4は、被検査体2の表面又は内部における標本部2aに接触されて、標本部2aから出射される生体光を取得するものである。生体光取得プローブ4は、光ファイバ8の先端部8a(図1参照)に入射した生体光を光ファイバ8の他端部8b(図1参照)に導波する光導波部9と、光導波部9の側面9aを覆うように設けられた遮光層11と、を有している。   As shown in FIG. 2, the biological light acquisition probe 4 acquires biological light emitted from the specimen portion 2 a by being in contact with the specimen portion 2 a on or inside the test object 2. The biological light acquisition probe 4 includes an optical waveguide 9 that guides biological light incident on the tip 8a (see FIG. 1) of the optical fiber 8 to the other end 8b (see FIG. 1) of the optical fiber 8, and an optical waveguide. And a light shielding layer 11 provided so as to cover the side surface 9a of the portion 9.

光導波部9は、数マイクロメートルのファイバ径を有する複数の光ファイバ8が径方向に束ねられた、いわゆるイメージングファイバであり、注射針の如く直径5mm以下の低侵襲性を有している。本実施形態における、検出する生体光の波長帯域は、紫外線、可視光線、赤外線を含む300nm〜2000nmである。このような波長帯域の生体光を効率よく導光するために、光導波部9は、純化石英、合成石英もしくは高機能プラスチック等の材料を用いて構成されている。また、光導波部9の先端側には、光ファイバ8の先端部8aを含み、標本部2aに密着される光入射面9bが形成されている。この光入射面9bは、光ファイバ8の光軸方向に対して傾き、被検査体2に対して遮光壁部11aとの組み合わせによる鋭利な構造を有している。光入射面9bと光ファイバ8の光軸方向と間の角度は、被検査体2に応じて好適な0度以上90度未満の角度に設定してよく(例えば10度程度)、このような適度に設定された角度によれば、生体光取得プローブ4を臓器、生体組織といった被検査体2へ容易に挿入することができる。   The optical waveguide 9 is a so-called imaging fiber in which a plurality of optical fibers 8 having a fiber diameter of several micrometers are bundled in the radial direction, and has a low invasiveness of 5 mm or less in diameter like an injection needle. In this embodiment, the wavelength band of the biological light to be detected is 300 nm to 2000 nm including ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays. In order to efficiently guide biological light in such a wavelength band, the optical waveguide unit 9 is configured using a material such as purified quartz, synthetic quartz, or high-performance plastic. A light incident surface 9b that includes the tip 8a of the optical fiber 8 and is in close contact with the specimen 2a is formed on the tip of the optical waveguide 9. The light incident surface 9b is inclined with respect to the optical axis direction of the optical fiber 8 and has a sharp structure with respect to the inspected object 2 in combination with the light shielding wall portion 11a. The angle between the light incident surface 9b and the optical axis direction of the optical fiber 8 may be set to an angle of not less than 0 degrees and less than 90 degrees (for example, about 10 degrees) according to the object 2 to be inspected. According to the appropriately set angle, the biological light acquisition probe 4 can be easily inserted into the subject 2 such as an organ or a biological tissue.

光導波部9に設けられた遮光層11は、光導波部9の側面9a及び光入射面9bの周辺から背景光となり得る光の侵入を抑制するものである。この遮光層11は、検出対象となる300nm〜2000nmの波長帯域の光を遮光する。遮光層11は、光導波部9に対して密着し、光導波部9と遮光層11とが一体とされている。なお、遮光層11は、光導波部9に対して密着せずに別体とされ、検査時において遮光層11が被検査体2に挿入された後に、遮光層11内に光導波部9が挿入される構成であってもよい。密着構造の場合には、例えばビニール、樹脂、プラスチックまたは光吸収材を含む材料によって光導波部9や光入射面9bの周囲を覆う。また、非密着構造の場合には、硬性のステンレス、プラスチックまたは軟性のビニルチューブ等からなる遮光管に光導波部9を挿入する。また、遮光管の先端は、光ファイバ8の光軸に対して直交又は、斜めになるように形成され、光導波部9の先端形状に合せてもよい。   The light shielding layer 11 provided in the optical waveguide 9 suppresses intrusion of light that can be background light from the periphery of the side surface 9 a and the light incident surface 9 b of the optical waveguide 9. The light shielding layer 11 shields light having a wavelength band of 300 nm to 2000 nm to be detected. The light shielding layer 11 is in close contact with the optical waveguide portion 9, and the optical waveguide portion 9 and the light shielding layer 11 are integrated. The light shielding layer 11 is separated from the optical waveguide 9 without being in close contact, and the optical waveguide 9 is inserted into the light shielding layer 11 after the light shielding layer 11 is inserted into the device under test 2 at the time of inspection. The structure inserted may be sufficient. In the case of the close contact structure, for example, the periphery of the optical waveguide 9 and the light incident surface 9b is covered with a material including vinyl, resin, plastic, or a light absorbing material. In the case of a non-contact structure, the optical waveguide 9 is inserted into a light shielding tube made of hard stainless steel, plastic, soft vinyl tube or the like. Further, the tip of the light shielding tube may be formed so as to be orthogonal or oblique to the optical axis of the optical fiber 8, and may be matched to the tip shape of the optical waveguide section 9.

遮光層11の先端側には、ガイド壁となる遮光壁部11aが形成されている。遮光壁部11aは、光入射面9bを囲って、光入射面9bと密着する標本部2aの周囲から外乱となる光の侵入を遮蔽するものである。遮光壁部11aは、複数の光ファイバ8の先端部8aを含む光入射面9bに対して突出すると共に光入射面9bを周方向において取り囲むように形成されている。   A light shielding wall portion 11 a serving as a guide wall is formed on the tip side of the light shielding layer 11. The light shielding wall portion 11a surrounds the light incident surface 9b and shields the intrusion of light that becomes a disturbance from the periphery of the sample portion 2a that is in close contact with the light incident surface 9b. The light shielding wall portion 11a is formed so as to protrude from the light incident surface 9b including the tip portions 8a of the plurality of optical fibers 8 and to surround the light incident surface 9b in the circumferential direction.

上述した生体光取得プローブ4は、例えば、予め先端部が斜めに成形された硬質のステンレス製遮光管に光導波部9をなすバンドルファイバを挿入する。そして、遮光管の先端形状に沿うようにバンドルファイバを研磨し、研磨が終了した後に、バンドルファイバと遮光管の間に樹脂を充填してバンドルファイバの位置を固定する。遮光層11をなす遮光管と光導波部9をなすバンドルファイバを接続せずに別個順に生体(被検査体2)へ適用する場合もある。また、遮光管を軟質のビニール製遮光管とする場合には、ステンレス製の管に挿入して先端が斜めに研磨されたバンドルファイバを、軟質のビニール製遮光管に移し替えて、バンドルファイバとビニール製遮光管の間に樹脂を充填してバンドルファイバの位置を固定する。   In the above-described biological light acquisition probe 4, for example, a bundle fiber forming the optical waveguide 9 is inserted into a hard stainless steel light-shielding tube whose tip is formed obliquely in advance. And a bundle fiber is grind | polished so that the front-end | tip shape of a light shielding tube may be followed, and after completion | finish of grinding | polishing, resin is filled between a bundle fiber and a light shielding tube, and the position of a bundle fiber is fixed. In some cases, the light shielding tube that forms the light shielding layer 11 and the bundle fiber that forms the optical waveguide unit 9 are not connected, but are applied to the living body (inspected object 2) in a separate order. When the light shielding tube is a soft vinyl light shielding tube, the bundle fiber inserted into the stainless steel tube and whose tip is polished obliquely is transferred to the soft vinyl light shielding tube. Resin is filled between vinyl shading tubes to fix the position of the bundle fiber.

このような光導波部9と遮光層11とを有する生体光取得プローブ4によれば、光入射面9bを生体の表面又は内部における標本部2aに密着させることができ、さらに、生体の内部へ容易に挿入することができる。その上、標本部2aの周辺からの光漏れによる背景光を除去して、S/N比の高い生体光を画像取得装置6へ出射することができる。そして、光導波部9を構成する光ファイバ8自体のサイズを大きく変更することなく、遮光性を高めることができる。従って、被検査体2及び生体光取得プローブ4等を覆うための暗箱3も従来品を利用することができ、且つ、容易な位置制御が期待できる。   According to the living body light acquisition probe 4 having such an optical waveguide section 9 and the light shielding layer 11, the light incident surface 9b can be brought into close contact with the surface of the living body or the sample section 2a in the living body, and further into the living body. Can be inserted easily. In addition, background light due to light leakage from the periphery of the specimen portion 2 a can be removed, and biological light having a high S / N ratio can be emitted to the image acquisition device 6. And light-shielding property can be improved, without changing the size of optical fiber 8 itself which comprises the optical waveguide part 9 largely. Therefore, the dark box 3 for covering the object to be inspected 2 and the biological light acquisition probe 4 and the like can use a conventional product, and easy position control can be expected.

図1に示されるように、画像取得装置6は、蛍光に対して光強度が桁違いに低い(例えば1/100〜1/10000程度)化学発光による生体光を検出可能な高い感度を有し、生体光を利用して二次元画像を形成するものである。また、画像取得装置6は、化学発光による生体光の他に、化学発光による生体光よりも大きい光強度を有する蛍光をも検出可能な広いダイナミックレンジを有していてもよい。また、画像取得装置6には、熱ノイズに起因するS/N比の低下を抑制するための冷却装置12が接続されていてもよい。   As shown in FIG. 1, the image acquisition device 6 has high sensitivity capable of detecting biological light by chemiluminescence whose light intensity is orders of magnitude lower than fluorescence (for example, about 1/100 to 1/10000). A two-dimensional image is formed using biological light. Further, the image acquisition device 6 may have a wide dynamic range capable of detecting fluorescence having light intensity larger than that of biological light generated by chemiluminescence, in addition to biological light generated by chemiluminescence. The image acquisition device 6 may be connected to a cooling device 12 for suppressing a decrease in the S / N ratio due to thermal noise.

また、生体光画像取得システム1は、上述した暗箱3、生体光取得プローブ4、画像取得装置6に加え、さらに、生体光取得プローブ4を移動させるためのマニピュレータ13と、生体光取得プローブ4の先端位置を確認するためのX線カメラ14と、生体光取得プローブ4と画像取得装置6との間の光路上に配置された光学系16と、画像取得装置6やマニピュレータ13を制御すると共に生体光画像を処理するための処理制御部17と、を備えている。   In addition to the dark box 3, the biological light acquisition probe 4, and the image acquisition device 6, the biological light image acquisition system 1 further includes a manipulator 13 for moving the biological light acquisition probe 4, and the biological light acquisition probe 4. The X-ray camera 14 for confirming the tip position, the optical system 16 disposed on the optical path between the biological light acquisition probe 4 and the image acquisition device 6, the image acquisition device 6 and the manipulator 13, and the biological body are controlled. And a processing control unit 17 for processing the optical image.

マニピュレータ13は、暗箱3中に配置された生体光取得プローブ4を所定の位置に移動させる機構であり、暗箱3の外部から手動又は自動で生体光取得プローブ4の先端位置を操作することができる。なお、マニピュレータ13には、被検査体2と生体光取得プローブ4の相対位置を確認するための照明付カメラシステム13aが取り付けられていてもよい。   The manipulator 13 is a mechanism that moves the biological light acquisition probe 4 disposed in the dark box 3 to a predetermined position, and can manually or automatically operate the tip position of the biological light acquisition probe 4 from the outside of the dark box 3. . The manipulator 13 may be provided with an illuminated camera system 13a for confirming the relative position of the device under test 2 and the biological light acquisition probe 4.

生体光取得プローブ4の先端を被検査体2に侵入させる前は、マニピュレータ13に設けられた照明付カメラシステム13aにより先端位置や画像を確認することができる。照明光により明視野像が撮影でき、長波長光を使えば、深部の対象へも到達できる。照明はカメラシステムから延伸する場合、例えば生体光取得プローブの外周に照明体を付帯させて先端部から照明する様式もある。または、生体光取得プローブ4の先端を被検査体2に侵入させた後は照明付カメラシステム13aにより先端の位置を正確に確認し難い。そこで、生体光画像取得システム1は、暗箱3の外部に配置されたX線カメラ14を備えていてもよい。そして、暗箱3をX線が透過可能な材料で形成し、生体光取得プローブ4の遮光層11をX線を遮蔽する金属材料により形成することにより、被検査体2内における生体光取得プローブ4の先端位置を精度良く確認することができる。   Before the tip of the biological light acquisition probe 4 enters the object to be inspected 2, the tip position and image can be confirmed by the illuminated camera system 13 a provided in the manipulator 13. Bright field images can be taken with illumination light, and long-wavelength light can be used to reach deep objects. When the illumination is extended from the camera system, for example, there is a mode in which an illumination body is attached to the outer periphery of the biological light acquisition probe to illuminate from the tip. Or after making the front-end | tip of the biological light acquisition probe 4 penetrate | invade into the to-be-inspected object 2, it is difficult to confirm the position of a front-end | tip correctly with the camera system 13a with illumination. Therefore, the biological optical image acquisition system 1 may include an X-ray camera 14 disposed outside the dark box 3. The dark box 3 is formed of a material that can transmit X-rays, and the light shielding layer 11 of the biological light acquisition probe 4 is formed of a metal material that shields X-rays, whereby the biological light acquisition probe 4 in the inspection object 2 is formed. It is possible to accurately confirm the tip position of the.

また、生体光取得プローブ4の他端部8bと画像取得装置6の光入力部6aとの間の光路上には、光学系16が配置されている。光学系16は、生体光取得プローブ4側に配置され、生体光取得プローブ4の他端部8bとの集光性が近いレンズ16aと、画像取得装置6側に配置され、画像取得装置6への結像に用いられるレンズ16bを有している。また、光学系16は、必要に応じて、標本部2aを照射するための光源、光路の方向を変更するためのミラーやビームスプリッタ、特定波長の光を選択するための波長選択フィルタを備えていてもよい。これらの構成を有することにより、化学発光を捉えた生体光画像と、蛍光を捉えた画像とを取得することができる。   An optical system 16 is disposed on the optical path between the other end 8 b of the biological light acquisition probe 4 and the light input unit 6 a of the image acquisition device 6. The optical system 16 is disposed on the biological light acquisition probe 4 side, and is disposed on the image acquisition device 6 side with the lens 16a having a light condensing property close to the other end portion 8b of the biological light acquisition probe 4. The lens 16b used for image formation is provided. Further, the optical system 16 includes a light source for irradiating the specimen portion 2a, a mirror or beam splitter for changing the direction of the optical path, and a wavelength selection filter for selecting light of a specific wavelength, as necessary. May be. By having these configurations, it is possible to acquire a biological light image capturing chemiluminescence and an image capturing fluorescence.

処理制御部17は、画像取得装置6に接続されて、画像取得装置6の動作を制御すると共に画像取得装置6から入力された生体光画像を処理し、表示する。処理制御部17は、パーソナルコンピュータ17aや入出力装置17bを用いることができる。   The processing control unit 17 is connected to the image acquisition device 6, controls the operation of the image acquisition device 6, and processes and displays the biological light image input from the image acquisition device 6. The processing control unit 17 can use a personal computer 17a or an input / output device 17b.

次に、上述した生体光画像取得システム1を利用した生体光画像の取得方法について説明する。   Next, a biological light image acquisition method using the above-described biological light image acquisition system 1 will be described.

まず、被検査体2を準備し、この被検査体2に、発光性を有し検出対象となる細胞組織に結合させる作用を有する薬剤を投与する。例えば、基質ルシフェリンを投与するとATPのエネルギーでルシフェラーゼ酵素がルシフェリンを酸化し、オキシルシフェリンが発光する現象を利用することができる。また、検出対象となる細胞組織には、例えば脳、膵臓、脊髄、精巣、顎下腺など脆弱組織等があり、このような細胞組織で発光シグナルを発するためには、例えばルシフェラーゼ酵素をコードする遺伝子をマウスの受精卵にインジェクトし、トランスジェニックマウスを作成し、被検査体2とする。ルシフェラーゼ酵素を発現している組織に、基質ルシフェリンを投与すると、発光シグナルを発することができる。そして、暗箱3を開き、被検査体2を暗箱3の光吸収箱7に配置する。   First, a test object 2 is prepared, and a drug having a luminescent property and an action of binding to a cell tissue to be detected is administered to the test object 2. For example, when the substrate luciferin is administered, the phenomenon that the luciferase enzyme oxidizes luciferin with the energy of ATP and oxyluciferin emits light can be utilized. In addition, cell tissues to be detected include, for example, fragile tissues such as brain, pancreas, spinal cord, testis, submandibular gland, etc. In order to emit a luminescent signal in such cell tissues, for example, a luciferase enzyme is encoded. A gene is injected into a fertilized egg of a mouse to produce a transgenic mouse, which is to be inspected 2. When a substrate luciferin is administered to a tissue expressing a luciferase enzyme, a luminescence signal can be emitted. Then, the dark box 3 is opened, and the device under test 2 is placed in the light absorption box 7 of the dark box 3.

続いて、被検査体2における標本部2aの位置を決定し、マニピュレータ13の照明付カメラシステム13aの画像を確認しつつ、生体光取得プローブ4の先端を被検査体2の近傍に手動又は自動で移動させる。そして、図2に示されるように、被検査体2の内部に設定されている標本部2aに生体光取得プローブ4の先端が密着するように、生体光取得プローブ4を被検査体2に挿入する。より詳細には、本実施形態に係る生体光画像の取得方法では、生体光取得プローブ4の遮光壁部11aの先端及び光入射面9bのそれぞれを標本部2aに密着させる。なお、光導波部9と遮光層11とが一体化されている場合には、被検査体2に対して光導波部9と遮光層11は同時に挿入される。また、光導波部9と遮光層11とが別体である場合には、先に遮光層11を被検査体2に挿入し、その後、光導波部9を遮光層11内に挿入する。このとき、X線カメラ14の画像を確認することにより、標本部2aに対して精度良く生体光取得プローブ4の先端の位置を合せることができる。以上の工程により、生体光画像を取得する準備が完了する。そして、暗箱3を閉鎖して、遮光空間3aを形成する。   Subsequently, the position of the specimen portion 2a in the inspection object 2 is determined, and the tip of the biological light acquisition probe 4 is manually or automatically placed near the inspection object 2 while checking the image of the illuminated camera system 13a of the manipulator 13. Move with. Then, as shown in FIG. 2, the biological light acquisition probe 4 is inserted into the inspection object 2 so that the tip of the biological light acquisition probe 4 is in close contact with the specimen portion 2 a set inside the inspection object 2. To do. More specifically, in the method for acquiring a biological light image according to the present embodiment, the tip of the light shielding wall portion 11a of the biological light acquisition probe 4 and the light incident surface 9b are brought into close contact with the sample portion 2a. When the optical waveguide 9 and the light shielding layer 11 are integrated, the optical waveguide 9 and the light shielding layer 11 are simultaneously inserted into the device under test 2. If the optical waveguide 9 and the light shielding layer 11 are separate, the light shielding layer 11 is first inserted into the device under test 2, and then the optical waveguide 9 is inserted into the light shielding layer 11. At this time, by confirming the image of the X-ray camera 14, the position of the tip of the biological light acquisition probe 4 can be accurately aligned with respect to the sample portion 2a. Through the above steps, preparation for acquiring a biological light image is completed. Then, the dark box 3 is closed to form a light shielding space 3a.

続いて、処理制御部17により画像取得装置6を制御して、生体光画像を取得する。生体光は、光強度が微弱であるため、その光強度に応じて、数秒から数十秒、数分から1時間、場合によっては数日程度の長時間露光により画像を取得する。このように、生体光画像の取得には、長時間露光が適しているため、生体光取得プローブ4の光入射面9bの周辺から光入射面9bへの外乱光の侵入を、遮光壁部11aにより低減する効果がより発揮されることになる。   Subsequently, the processing control unit 17 controls the image acquisition device 6 to acquire a biological light image. Since biological light has a weak light intensity, an image is acquired by long exposure of several seconds to several tens of seconds, several minutes to one hour, and in some cases, several days depending on the light intensity. As described above, since long-time exposure is suitable for acquiring a biological light image, intrusion of disturbance light from the periphery of the light incident surface 9b of the biological light acquisition probe 4 to the light incident surface 9b is prevented by the light shielding wall portion 11a. Thus, the effect of reduction is more exhibited.

この生体光画像取得システム1、生体光取得プローブ4及び生体光画像取得方法によれば、生体光取得プローブ4の光入射面9bから入射された生体光が画像取得装置6に入射されて、生体光の状態を示す生体光画像が取得される。ここで、化学発光により標本部2aから放射される生体光は、光強度が小さい。従って、生体光を捉えるためには、ノイズとなる背景光を低減することが重要である。   According to the biological light image acquisition system 1, the biological light acquisition probe 4, and the biological light image acquisition method, the biological light incident from the light incident surface 9 b of the biological light acquisition probe 4 enters the image acquisition device 6, and the biological light A biological light image indicating the state of light is acquired. Here, the biological light emitted from the specimen part 2a by chemiluminescence has a low light intensity. Therefore, in order to capture biological light, it is important to reduce background light that becomes noise.

生体光画像における背景光となり得る光には、被検査体2が配置された環境における環境光があるが、この生体光画像取得システム1では、被検査体2が遮光空間3aを形成する暗箱3内に収容されているため、環境光の影響が排除される。また、被検査体2では検査対象となる標本部2a以外の場所においても光が生じることがあり、この発光が画像取得装置6まで導光されると生体光画像における背景光となり得る。この生体光画像取得システム1によれば、光導波部9の側面9aを覆うように遮光層11が設けられているため、光導波部9の側面9aからの発光の入射が抑制される。さらに、生体光取得プローブ4の先端側における遮光層11には、遮光壁部11aが形成されている。この遮光壁部11aは、複数の光ファイバ8の先端部8aを含む光入射面9bに対して突出すると共に光入射面9bを取り囲むように形成され、且つ、遮光壁部11aを標本部2aに接触させているため、光入射面9bと対面する標本部2a以外の場所において発生した光の光入射面9bへの入射が抑制される。   The light that can be background light in the biological light image includes ambient light in the environment where the inspection object 2 is disposed. In this biological light image acquisition system 1, the inspection object 2 forms a dark box 3 in which a light shielding space 3a is formed. Since it is housed inside, the influence of ambient light is eliminated. In addition, light may be generated in a place other than the specimen portion 2a to be inspected in the inspected object 2, and when this light emission is guided to the image acquisition device 6, it can become background light in a biological light image. According to this biological light image acquisition system 1, since the light shielding layer 11 is provided so as to cover the side surface 9 a of the optical waveguide unit 9, incidence of light emission from the side surface 9 a of the optical waveguide unit 9 is suppressed. Further, a light shielding wall 11 a is formed on the light shielding layer 11 on the distal end side of the biological light acquisition probe 4. The light shielding wall portion 11a is formed so as to protrude from the light incident surface 9b including the distal end portions 8a of the plurality of optical fibers 8 and surround the light incident surface 9b, and the light shielding wall portion 11a serves as the sample portion 2a. Since they are in contact with each other, the incidence of light generated at a place other than the specimen portion 2a facing the light incident surface 9b to the light incident surface 9b is suppressed.

従って、背景光となり得る光が画像取得装置6へ入射されることが抑制されるため、光強度の強い背景光に光強度の微弱な生体光が埋もれることなく、良好なS/N比を有する生体光画像を取得することができる。ひいては、バイオイメージングにおける主要な方法として普及している発光イメージング法に生体光画像取得システム1を利用することにより、検査精度及び検査効率が高まるため、遺伝子発現や病態解明技術の進歩が期待できる。
[変形例]
Accordingly, since light that can be background light is suppressed from being incident on the image acquisition device 6, the background light with high light intensity does not bury biological light with low light intensity and has a good S / N ratio. A biological light image can be acquired. Eventually, the use of the biological optical image acquisition system 1 in the luminescence imaging method that is widely used as the main method in bioimaging increases the examination accuracy and examination efficiency, so that advances in gene expression and pathological condition elucidation techniques can be expected.
[Modification]

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present invention.

図3(a)に示されるように、生体光取得プローブ4Aは、光導波部9の先端が斜めに形成されておらず、光ファイバ8の光軸に対して光入射面9bが直交するように形成されていてもよい。このような生体光取得プローブ4によれば、生体光を取得する標本部2aを生体光取得プローブ4の差し込み方向に対して直交する面とすることができる。また、図3(b)に示されるように、生体光取得プローブ4は、光入射面9bの一部が標本部2aに密着するように被検査体2に配置されてもよい。遮光層11をなす遮光用外管と、光導波部9をなすバンドルファイバを接続しないまま、遮光用外管を先に挿入してからバンドルファイバを配置する場合もある。この場合、遮光用外管とバンドルファイバとを互いに接着させないで用いることもある。   As shown in FIG. 3A, in the biological light acquisition probe 4 </ b> A, the tip of the optical waveguide unit 9 is not formed obliquely, and the light incident surface 9 b is orthogonal to the optical axis of the optical fiber 8. It may be formed. According to such a biological light acquisition probe 4, the specimen portion 2 a that acquires biological light can be a surface orthogonal to the insertion direction of the biological light acquisition probe 4. Further, as shown in FIG. 3B, the biological light acquisition probe 4 may be disposed on the object to be inspected 2 so that a part of the light incident surface 9b is in close contact with the sample portion 2a. In some cases, the bundle fiber is disposed after the light shielding outer tube is inserted first without connecting the light shielding outer tube forming the light shielding layer 11 and the bundle fiber forming the optical waveguide 9. In this case, the light shielding outer tube and the bundle fiber may be used without being bonded to each other.

また、図4(a)に示されるように、生体光取得プローブ4Bは、光入射面9bと標本部2aとの間に位置するように配置されたレンズ18を備え、遮光壁部11aはレンズ18の厚さよりも大きくなるように光入射面9bから突出していてもよい。このような構成によれば、遮光壁部11aの先端が標本部2aに接触し、レンズ18と標本部2aとの間に隙間Sが形成される。そして、この隙間Sには所望の薬液等を注入することができる。   Further, as shown in FIG. 4A, the biological light acquisition probe 4B includes a lens 18 disposed so as to be positioned between the light incident surface 9b and the sample portion 2a, and the light shielding wall portion 11a is a lens. It may protrude from the light incident surface 9b so as to be larger than the thickness of 18. According to such a configuration, the tip of the light shielding wall portion 11a contacts the sample portion 2a, and a gap S is formed between the lens 18 and the sample portion 2a. A desired chemical solution or the like can be injected into the gap S.

また、図4(b)に示されるように、レンズ18が被検査体2に密着するように生体光取得プローブ4Cが被検査体2に配置されてもよい。このような構成によれば、レンズ18が密着した面よりもレンズ18の焦点距離だけ深い位置における生体光の画像を取得することができる。   Further, as shown in FIG. 4B, the biological light acquisition probe 4 </ b> C may be arranged on the device under test 2 so that the lens 18 is in close contact with the device under test 2. According to such a configuration, it is possible to acquire an image of biological light at a position deeper by the focal length of the lens 18 than the surface to which the lens 18 is in close contact.

また、図5(a)に示されるように、生体光取得プローブ4Dは、光導波部9の他に、蛍光観察用の照射光を導波するための照射光導波部19aや、蛍光を捉えた画像を取得するための蛍光導波部19bといった光導波部19を備えていてもよい。このような多機能の生体光取得プローブ4Dは、遮光層11の中心軸線近傍に光導波部9が配置され、光導波部9と遮光層11との間に6本の別の光導波部19が配置されている。これら別の光導波部19は、照射光導波部19aや蛍光導波部19bとして機能する。また、光導波部9と別の光導波部19との間には、中空のチューブ21や電極22が配置されている。このチューブ21を通じて生体光取得プローブ4の先端に水や薬液を送り込むことができ、細胞組織に電気刺激を与えることが可能となるため、多様な検査に対応することができる。これら光導波部9,19、チューブ21及び電極22の間には遮光性を有する樹脂23が充填されている。また、この撮像法は、生体光取得プローブ4Dやそれぞれの光導波部9を単一もしくは複数画面にて画像として取得し、発光と蛍光の検出を同時または切り替えて、複数の光学情報取得を実施する。   As shown in FIG. 5A, the biological light acquisition probe 4D captures the irradiation light waveguide unit 19a for guiding the irradiation light for fluorescence observation in addition to the optical waveguide unit 9, and the fluorescence. An optical waveguide 19 such as a fluorescence waveguide 19b for acquiring a captured image may be provided. In such a multifunctional biological light acquisition probe 4 </ b> D, the optical waveguide 9 is disposed in the vicinity of the central axis of the light shielding layer 11, and six other optical waveguides 19 are provided between the optical waveguide 9 and the light shielding layer 11. Is arranged. These other optical waveguide portions 19 function as the irradiation light waveguide portion 19a and the fluorescence waveguide portion 19b. A hollow tube 21 and an electrode 22 are arranged between the optical waveguide unit 9 and another optical waveguide unit 19. Water and chemicals can be sent to the tip of the biological light acquisition probe 4 through the tube 21 and electric stimulation can be applied to the cell tissue, so that various examinations can be handled. A light-shielding resin 23 is filled between the optical waveguide portions 9 and 19, the tube 21, and the electrode 22. In addition, this imaging method acquires the biological light acquisition probe 4D and each optical waveguide 9 as an image on a single screen or a plurality of screens, and acquires a plurality of optical information by simultaneously or switching detection of light emission and fluorescence. To do.

また、図5(b)に示されるように、生体光取得プローブ4Eの遮光層11Eは、断面螺旋状の形状を有していてもよい。遮光層11Eの間には、光導波部9,19が配置され、隙間には遮光性を有する樹脂23が充填されている。   As shown in FIG. 5B, the light shielding layer 11E of the biological light acquisition probe 4E may have a spiral cross-sectional shape. Optical waveguides 9 and 19 are disposed between the light shielding layers 11E, and a resin 23 having light shielding properties is filled in the gaps.

また、生体光画像取得システム1は遮光空間3aを形成する暗箱3に画光学系を含む画像取得装置6が一体的に納められた構造であっても又、被検査体2を収容すると共に遮光空間3aを形成する暗箱3とは別個に置かれた光学系を含む画像取得装置6を暗箱3より伸ばされた光導波部9と接続される構造を有する。   Moreover, even if the biological light image acquisition system 1 has a structure in which the image acquisition device 6 including the image optical system is integrally accommodated in the dark box 3 that forms the light-shielding space 3a, the biological light image acquisition system 1 accommodates the object to be inspected 2 and is shielded from light. The image acquisition device 6 including an optical system placed separately from the dark box 3 forming the space 3a is connected to the optical waveguide 9 extended from the dark box 3.

[比較例]
遮光壁部が形成されていない生体光取得プローブを作成し、発光物質を含む薬剤を投与しない被検査体2に生体光取得プローブを挿入し、画像G1を取得した(図6(a)参照)。すなわち、この画像には、細胞組織から出射される生体光が撮像されておらず、背景光のみが捉えられていることになる。
[Comparative example]
A biological light acquisition probe in which no light shielding wall is formed is created, and the biological light acquisition probe is inserted into the inspected object 2 to which a medicine containing a luminescent substance is not administered, and an image G1 is acquired (see FIG. 6A). . That is, in this image, biological light emitted from the cell tissue is not captured, and only background light is captured.

[実験例1]
遮光壁部11aを有する生体光取得プローブ4を作成し、生体光画像取得システム1を利用して画像G2を取得した。上述した比較例と同様に、被検査体2には、発光物質を含む薬剤を投与していないため、取得された画像には背景光のみが捉えられることになる。図6(b)に示されるように、遮光壁部11aを有する生体光取得プローブ4を利用した場合には、比較例の画像G1と比較して、輝度値で示される背景光の強度が1/100程度に低減されていることがわかった。
[Experimental Example 1]
A biological light acquisition probe 4 having a light shielding wall 11a was created, and an image G2 was acquired using the biological light image acquisition system 1. As in the comparative example described above, since the medicine containing the luminescent substance is not administered to the subject 2, only the background light is captured in the acquired image. As shown in FIG. 6B, when the biological light acquisition probe 4 having the light shielding wall 11a is used, the intensity of the background light indicated by the luminance value is 1 compared to the image G1 of the comparative example. / 100 was found to be reduced to about 100.

[実験例2]
実験例1で利用した生体光画像取得システム1を利用して、発光物質を含む薬剤を投与した被検査体における生体光画像を取得した。図7に示されるように、低背景型ファイアにより、細胞組織からの発光Lの局在性を確かめることが可能な生体光画像G3を得ることができた。この結果によれば、細胞レベル(ときには光ファイバ素線径レベルでの)での発光部位の判別が可能となることがわかった。
[Experiment 2]
Using the biological optical image acquisition system 1 used in Experimental Example 1, a biological optical image was acquired on an object to be inspected to which a medicine containing a luminescent substance was administered. As shown in FIG. 7, a biological light image G3 capable of confirming the localization of the luminescence L from the cell tissue could be obtained with the low background fire. According to this result, it has been found that it is possible to discriminate the light emission site at the cell level (sometimes at the optical fiber strand diameter level).

1…生体光画像取得システム、2…被検査体、2a…標本部、3…暗箱、3a…遮光空間、4,4A〜4E…生体光取得プローブ、6…画像取得装置、6a…光入力部、7…光吸収箱、8…光ファイバ、8a…先端部、8b…他端部、9,19…光導波部、9a…側面、9b…光入射面、11,11E…遮光層、11a…遮光壁部、12…冷却装置、13…マニピュレータ、13a…照明付カメラシステム、14…X線カメラ、16…光学系、16a,16b,18…レンズ、17…処理制御部、21…チューブ、22…電極、23…樹脂。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Living body light image acquisition system, 2 ... Test object, 2a ... Sample part, 3 ... Dark box, 3a ... Light-shielding space, 4, 4A-4E ... Living body light acquisition probe, 6 ... Image acquisition apparatus, 6a ... Light input part , 7 ... light absorption box, 8 ... optical fiber, 8a ... tip part, 8b ... other end part, 9, 19 ... optical waveguide part, 9a ... side face, 9b ... light incident surface, 11, 11E ... light shielding layer, 11a ... Light shielding wall part, 12 ... Cooling device, 13 ... Manipulator, 13a ... Illuminated camera system, 14 ... X-ray camera, 16 ... Optical system, 16a, 16b, 18 ... Lens, 17 ... Processing control part, 21 ... Tube, 22 ... electrode, 23 ... resin.

Claims (8)

被検査体の標本部から放射される生体光の状態を示す生体光画像を取得するシステムにおいて、
前記被検査体を収容すると共に遮光空間を形成する暗箱と、
複数の光ファイバが径方向に束ねられ、前記光ファイバの先端部に入射した前記生体光を前記光ファイバの他端部に導波する光導波部と、前記光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を有し、前記暗箱内に配置された生体光取得プローブと、
前記他端部から出射された前記生体光が入射されて、前記生体光を利用して前記生体光画像を取得する画像取得装置と、
を備え、
前記遮光層は、複数の前記光ファイバの前記先端部を含む光入射面に対して突出すると共に前記光入射面を取り囲むように形成された遮光壁部を有する、
ことを特徴とする生体光画像取得システム。
In a system for acquiring a biological light image indicating a state of biological light emitted from a specimen part of an object to be inspected,
A dark box that houses the object to be inspected and forms a light shielding space;
A plurality of optical fibers are bundled in a radial direction so as to cover an optical waveguide that guides the biological light incident on the tip of the optical fiber to the other end of the optical fiber, and a side surface of the optical waveguide A light-shielding layer provided, and a biological light acquisition probe arranged in the dark box,
An image acquisition device that receives the biological light emitted from the other end and acquires the biological light image using the biological light;
With
The light shielding layer has a light shielding wall portion that protrudes from a light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and is formed so as to surround the light incident surface.
The biological optical image acquisition system characterized by the above-mentioned.
前記暗箱は、前記遮光空間内に配置された光吸収部を有し、
前記被検査体は、前記光吸収部内に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の生体光画像取得システム。
The dark box has a light absorbing portion disposed in the light shielding space,
The object to be inspected is disposed in the light absorbing portion.
The biological optical image acquisition system according to claim 1.
前記画像取得装置は前記生体光が入射される光入力部を有し、
前記光入力部は、前記暗箱内に配置されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の生体光画像取得システム。
The image acquisition device has a light input unit on which the biological light is incident,
The light input unit is disposed in the dark box,
The living body optical image acquisition system according to claim 1 or 2.
前記光導波部の前記光入射面と前記光ファイバの光軸方向との間の角度は、0度以上90度未満であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の生体光画像取得システム。   4. The angle between the light incident surface of the optical waveguide unit and the optical axis direction of the optical fiber is 0 degree or more and less than 90 degrees, according to claim 1. Biological optical image acquisition system. 被検査体の標本部から放射される生体光を取得する生体光取得プローブにおいて、
複数の光ファイバが径方向に束ねられ、前記光ファイバの先端部に入射した前記生体光を前記光ファイバの他端部に導波する光導波部と、
前記光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を備え、
前記光導波部は、複数の前記光ファイバの前記先端部を含む光入射面を有し、
前記遮光層は、前記光入射面に対して突出すると共に前記光入射面を取り囲むように形成された遮光壁部を有することを特徴とする生体光取得プローブ。
In the biological light acquisition probe for acquiring biological light emitted from the specimen portion of the object to be inspected,
A plurality of optical fibers are bundled in a radial direction, and an optical waveguide that guides the biological light incident on the tip of the optical fiber to the other end of the optical fiber;
A light shielding layer provided so as to cover a side surface of the optical waveguide unit,
The optical waveguide portion has a light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers,
The biological light acquisition probe, wherein the light shielding layer has a light shielding wall portion that protrudes from the light incident surface and that surrounds the light incident surface.
被検査体の標本部から放射される生体光の状態を示す生体光画像を取得する生体光画像の取得方法において、
前記被検査体を、遮光空間を形成するための暗箱内に収容する工程と、
生体光取得プローブの遮光層における遮光壁部の先端を前記標本部に接触させる工程と、
前記生体光取得プローブから出射された前記生体光が入射される画像取得装置を用いて前記生体光画像を取得する工程と、
を有し、
前記生体光取得プローブは、複数の光ファイバが径方向に束ねられ、前記光ファイバの先端部に入射した前記生体光を前記光ファイバの他端部に導波する光導波部と、前記光導波部の側面を覆うように設けられた遮光層と、を備え、
前記遮光壁部は、複数の前記光ファイバの前記先端部を含む光入射面に対して突出すると共に前記光入射面を取り囲むように形成されている、
ことを特徴とする生体光画像の取得方法。
In the biological light image acquisition method for acquiring a biological light image indicating the state of biological light emitted from the specimen portion of the object to be inspected,
Accommodating the object to be inspected in a dark box for forming a light shielding space;
A step of bringing the tip of the light shielding wall portion of the light shielding layer of the biological light acquisition probe into contact with the specimen portion;
Acquiring the biological light image using an image acquisition device on which the biological light emitted from the biological light acquisition probe is incident;
Have
The biological light acquisition probe includes: an optical waveguide unit in which a plurality of optical fibers are bundled in a radial direction, and guides the biological light incident on a distal end portion of the optical fiber to the other end portion of the optical fiber; A light shielding layer provided so as to cover the side surface of the part,
The light shielding wall portion is formed so as to protrude from a light incident surface including the tip portions of the plurality of optical fibers and surround the light incident surface.
A method for acquiring a biological optical image.
前記光導波部は前記遮光層に取り付けられて一体化され、
前記標本部に接触させる工程では、前記光導波部と前記遮光層とが同時に前記被検査体に挿入される、
ことを特徴とする請求項6に記載の生体光画像の取得方法。
The optical waveguide is attached to and integrated with the light shielding layer,
In the step of contacting the specimen portion, the optical waveguide portion and the light shielding layer are simultaneously inserted into the object to be inspected.
The method for acquiring a biological optical image according to claim 6.
前記光導波部は、前記遮光層と別体であり、
前記標本部に接触させる工程では、前記遮光層が前記被検査体に挿入され、
前記標本部に接触させる工程の後であって前記生体光画像を取得する工程の前に、前記遮光壁部が前記光入射面に対して突出するように、前記光導波部を前記遮光層内に挿入する工程を有する、
ことを特徴とする請求項6に記載の生体光画像の取得方法。
The optical waveguide is separate from the light shielding layer,
In the step of contacting the specimen portion, the light shielding layer is inserted into the object to be inspected,
After the step of contacting the specimen portion and before the step of acquiring the biological light image, the optical waveguide portion is placed in the light shielding layer so that the light shielding wall portion protrudes from the light incident surface. Having a step of inserting into
The method for acquiring a biological optical image according to claim 6.
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