JP6364050B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本開示は、内視鏡システムに関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ:Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた蛍光観察装置が知られている（特許文献１参照）。この蛍光観察装置は、ＬＥＤにより７５０ｎｍ等の波長を有する励起光を被写体に照射し、被写体を８４５ｎｍ等の波長で蛍光発光させ、蛍光像を撮像する。

特開２００７−１４３６２４号公報

特許文献１に記載された蛍光観察装置では、被写体によっては蛍光発光の光強度が低減し、蛍光観察の精度が低下することがある。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制でき、蛍光観察の精度を向上できる内視鏡システムを提供する。

本開示の内視鏡システムは、蛍光発光可能な波長領域を有する蛍光薬剤が予め投与された被写体に対して、半値幅が１０ｎｍ以下で非可視光帯域の第１の波長を有する第１の励起光と、半値幅が１０ｎｍ以下で第１の波長と異なる非可視光帯域の第２の波長を有する第２の励起光と、を出射する非可視光光源と、第１の励起光及び第２の励起光の少なくとも一方に励起されて前記蛍光薬剤が蛍光発光した被写体を含む画像を生成するイメージセンサと、画像を出力する出力デバイスと、前記イメージセンサの入射側に配置され、前記第１の励起光及び前記第２の励起光を遮断する光学フィルタと、を備え、前記光学フィルタは、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長において、透過率が０．１％以下となる特性を有する。

本開示によれば、被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制でき、蛍光観察の精度を向上できる。

第１の実施形態における内視鏡システムの外観例を示す斜視図 スコープの先端に設けられた硬性部の内部構造を示す模式図 イメージセンサの構造を説明する模式図 内視鏡システムのハードウェア構成例を示すブロック図 ＩＲ励起光カットフィルタの特性の一例を示すグラフ ＩＲ励起光源の構造の概略を示す図 被写体に励起光を照射して蛍光発光させ、被写体からの蛍光を受光する流れを説明する図 励起光とＩＣＧ透過光の特性を示すグラフ ＬＥＤ光の光量を増幅しそのピーク値がレーザ光と同程度である場合における励起光とＩＣＧ透過光の特性を示すグラフ ＬＥＤ光の半値幅とレーザ光の半値幅との比較を示す図 イメージセンサがＩＣＧ溶液を介してＩＲ励起光を受光する様子を示す図 イメージセンサがＩＣＧ溶液を介さずにＩＲ励起光を受光する様子を示す図 ＩＲ励起光カットフィルタを設けた場合と設けない場合とで得られる被写体からの蛍光発光の光強度を示すグラフ

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（本開示の一形態を得るに至った経緯）
内視鏡を用いた手術では、蛍光物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ：Ｉｎｄｏｃｙａｍｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）を体内に投与し、過剰に集積した腫瘍等の部位（患部）に近赤外光を当てて患部を光らせ、患部を含む部位を撮像することがある。ＩＣＧは、励起光で励起すると、より長波長の光で蛍光発光する。

励起光に対して、蛍光された光の強度は弱く、励起光の光強度を１００とすると、蛍光の光強度は５〜６程度である。また、ＬＥＤによる照射光の波長帯域は広く、励起光の波長帯と蛍光の波長帯とが近い場合、ＬＥＤによる照射光の波長帯域と蛍光の波長帯域とが重複することがある。このため、励起光により蛍光の観察を阻害しないように、イメージセンサの前にＩＲ励起光カットフィルタを設けることが多い。

図１３は、ＩＲ励起光カットフィルタを設けた場合と設けない場合とで得られる被写体からの蛍光発光の光強度を示すグラフである。図１３では、グラフｇｈ１は、ＩＲ励起光カットフィルタを設けない場合の光強度を示す。グラフｇｈ２は、ＩＲ励起光カットフィルタを設けた場合の光強度を示す。ＩＲ励起光カットフィルタは、例えば波長６６５ｎｍ〜８４０ｎｍにおいて透過率が１％以下となる仕様を有する。

ＩＲ励起光カットフィルタを設けた場合、ＩＲ励起光カットフィルタが遮断する波長帯域の一部に、蛍光の波長帯域が含まれることがある。図１３では、蛍光発光の帯域が８３０ｎｍ〜９００ｎｍに対し、８３５ｎｍ〜８６５ｎｍの帯域（図中、点線枠Ｒａ参照）で、ＩＲ励起光カットフィルタを設けた場合には、蛍光発光の光量が下がっている。このように、ＩＲ励起光カットフィルタを設けることで、蛍光の光強度が一層弱くなることがある。また、ＩＲ励起光カットフィルタが励起光を吸収する波長帯の信号を遮断するので、ＬＥＤの励起光を基に発光する蛍光発光も弱くなることがある。

そこで、ＬＥＤでなくレーザダイオード（ＬＤ）による照射光を用いる場合、ＬＤによる照射光の波長帯域は、ＬＥＤによる照射光の波長帯域よりも狭い。

一方、ＬＥＤによる照射光の波長帯域として、７５０ｎｍに限らず、様々な波長帯域が用いられることがあり、蛍光の波長帯域も８４５ｎｍに限らず、様々な波長帯域となることもある。これは、ＩＣＧ等の薬品の濃度や被写体となる患者の体調に応じて、励起光に対する蛍光発光の態様が異なるからである。

従って、狭帯域のＬＤの励起光を用いる場合、被検体（被写体）によっては、ＬＤの励起光が蛍光発光に適した波長帯域からずれ、蛍光発光が不十分となり、蛍光観察が困難となる場合がある。

以下では、被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制でき、蛍光観察の精度を向上できる内視鏡システム及び蛍光観察方法について説明する。

（第１の実施形態）
［構成等］
図１は、第１の実施形態における内視鏡システム５の外観例を示す斜視図である。ここで用いられる用語として、水平面に置かれたビデオプロセッサ３０の上方向と下方向をそれぞれ「上」、「下」と称する。また、内視鏡１０が観察対象を撮像する側を「前（先）」と称し、ビデオプロセッサ３０に接続される側を「後」と称する。

内視鏡システム５は、内視鏡１０と、ビデオプロセッサ３０、及びモニタ４０を含んで構成される。内視鏡１０は、医療用の例えば軟性鏡である。ビデオプロセッサ３０は、観察対象（ここでは、人体や人体内部）を撮像することで得られた撮像画像（静止画及び動画を含む）に対し、画像処理する。モニタ４０は、ビデオプロセッサ３０から出力される表示信号に従って、画像を表示する。画像処理は、例えば、色補正、階調補正、ゲイン調整を含む。

内視鏡１０は、観察対象（被写体）を撮像する。内視鏡１０は、観察対象の内部に挿入されるスコープ１３と、スコープ１３の後端部が接続されるプラグ部１６と、を備える。また、スコープ１３は、比較的長い可撓性を有する軟性部１１と、軟性部１１の先端に設けられた剛性を有する硬性部１２と、を含んで構成される。スコープ１３の構造については後述する。

ビデオプロセッサ３０は、筐体３０ｚを有し、撮像画像に対し画像処理し、画像処理後の表示信号を出力する。筐体３０ｚの前面には、プラグ部１６の基端部１６ｚが挿入されるソケット部３０ｙが配置される。プラグ部１６がソケット部３０ｙに挿入され、内視鏡１０とビデオプロセッサ３０とが接続されることで、内視鏡１０とビデオプロセッサ３０との間で電力及び各種信号（例えば映像信号、制御信号）の送受信が可能となる。これらの電力及び各種信号は、スコープ１３の内部に挿通された伝送ケーブル（図示せず）を介して、プラグ部１６から軟性部１１側に導かれる。また、硬性部１２の内側に設けられたイメージセンサ２２（固体撮像素子）（図２参照）から出力される画像信号は、伝送ケーブルを介して、プラグ部１６からビデオプロセッサ３０に伝送される。また、軟性部１１は、内視鏡１０の操作部（不図示）への入力操作に応じて、可動（例えば屈曲）する。

ビデオプロセッサ３０は、伝送ケーブルを介して伝送された画像信号に対し、画像処理を施し、画像処理後の画像データを表示信号に変換して、モニタ４０に出力する。

モニタ４０は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示デバイスを有する。モニタ４０は、内視鏡１０によって撮像された被写体の画像を表示する。

図２は、スコープ１３の先端に設けられた硬性部１２の内部構造を示す模式図である。硬性部１２の先端面には、撮像窓１２ｚが配置される。撮像窓１２ｚは、光学ガラスや光学プラスチック等の光学材料を含んで形成され、被写体からの光を入射する。

硬性部１２の先端面には、ＩＲ励起光源３３（図４参照）からのＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）励起光を伝送する複数（ここでは２本）の光ファイバ２７Ａ，２７Ｂの先端が露出する照射窓２７ｚが配置される。光ファイバ２７Ａ，２７Ｂから、後述するように、２つの波長（例えば７８０ｎｍ，８０８ｎｍ）を有するレーザ光が出射される。硬性部１２の先端面には、可視光源３４（図４参照）からの可視光を伝送する光ファイバ２８の先端が露出する照射窓２８ｚ，２８ｙが配置される。

尚、ＩＲ励起光源３３から出射される、波長の異なるレーザ光の数や光ファイバの数は、３つ以上であってもよく、ＬＤ及び光ファイバがスコープ１３内に収容可能である限り、特に限定されない。

硬性部１２の内側には、撮像窓１２ｚ側からレンズ２４、ＩＲ励起光カットフィルタ２３、イメージセンサ２２及び第１駆動回路２１（図４参照）が配置される。なお、イメージセンサ２２及び第１駆動回路２１は、センサユニットＳＵ（図４参照）を構成する。また、レンズ２４の数は単数に限らず複数でもよい。

撮像窓１２ｚから入射した光（蛍光発光の光、可視光）は、レンズ２４によって集光され、ＩＲ励起光カットフィルタ２３を透過した後、イメージセンサ２２の撮像面に結像する。また、スコープ１３の硬性部１２の内側に配置されるイメージセンサ２２の大きさ（径方向の長さ）は１０ｍｍ以下であるので、イメージセンサ２２を内視鏡に適用可能である。

本実施形態では、７８０ｎｍ、８０８ｎｍの波長を有するレーザ光は主に例示するが、７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ内の他の波長を有するレーザ光が用いられてもよい。例えば、７６０ｎｍ、７８５ｎｍ、７９２ｎｍのレーザ光が用いられてもよい。

また、複数の励起光の波長の差は、所定値（２０ｎｍ）以上とされてもよい。つまり、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長との差が２０ｎｍ以上離れていることで、内視鏡システム５は、蛍光発光に適した励起光の波長帯域（７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ）を広くカバーできる。この場合、蛍光発光に殆ど寄与しない波長帯域に２本のレーザ光が偏ってしまうことによる、蛍光発光の光量不足が起きにくくなる。

図３は、イメージセンサ２２の構造を説明する模式図である。イメージセンサ２２は、例えば、イメージセンサ２２の前面に、赤外光（ＩＲ）、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ）の波長の光をそれぞれ透過させる色フィルタ２２ｚがベイヤ配列で配置されている。イメージセンサ２２は、例えば、各波長の光を受光するＩＲ用画素、赤色用画素、青色用画素、及び緑色用画素が複数配列されたた構造を有する撮像素子である。

イメージセンサ２２は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子である。イメージセンサ２２は、例えば、赤外光、赤色光、青色光及び緑色光を同時に受光可能な単板式カメラとして用いられる。

図４は、内視鏡システム５のハードウェア構成例を示すブロック図である。内視鏡１０は、前述したように、スコープ１３の硬性部１２の内側に設けられた、レンズ２４、ＩＲ励起光カットフィルタ２３、イメージセンサ２２、及び第１駆動回路２１を備える。また、内視鏡１０は、スコープ１３の内側に挿通され、プラグ部１６の基端部１６ｚから硬性部１２の先端面まで延びた光ファイバ２７Ａ，２７Ｂ，２８を備える。

第１駆動回路２１は、駆動部として動作し、イメージセンサ２２の電子シャッタをオンオフする。イメージセンサ２２は、第１駆動回路２１によって電子シャッタがオンにされた場合、撮像面に結像した光学像を光電変換し、画像信号を出力する。光電変換では、光学像の露光及び画像信号の生成や読出しが行われる。

ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、イメージセンサ２２の前側（受光側）に配置され、レンズ２４を通る光のうち、被写体で反射されたＩＲ励起光を遮光し、ＩＲ励起光による蛍光発光の光及び可視光を透過させる。

図５は、ＩＲ励起光カットフィルタ２３の特性を示すグラフである。図中、符号ａ１は、ＩＲ励起光カットフィルタ２３の特性を示す。観察対象である人体内には、蛍光物質（有機蛍光色素）であるＩＣＧが投与され、被写体である患部にＩＣＧが集積する。ＩＣＧは、ＩＲ励起光で励起すると、より長波長の光で蛍光発光する。ＩＲ励起光の波長は、例えば７８０ｎｍ，８０８ｎｍである。ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長を有する光に対し、透過率０．１％以下（例えば０．０１％以下）となる特性を有する。よって、７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長を有するＩＲ励起光を遮断する。

従って、ＩＲ励起光カットフィルタ２３では、８３０ｎｍ付近の波長を有する蛍光発光の光の透過率が高く、７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長を有するＩＲ励起光の透過率がほぼ０％であり、透過率が低い。また、例えば３８０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長を有する可視光の透過率が高い。

よって、ＩＲ励起光カットフィルタ２３では、入射するＩＲ光のうち、被写体で反射されたＩＲ励起光（波長が７８０ｎｍ，８０８ｎｍ）を含む周波数帯の光成分が遮断され、ＩＲ励起光による蛍光発光の光（８３０ｎｍ付近）を含む周波数帯の光成分が透過する。このように、ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、ＩＲ励起光のうち、蛍光発光に寄与しない、被写体で反射されたＩＲ励起光を遮断する。

図４に示すように、ビデオプロセッサ３０は、コントローラ３１、第２駆動回路３２、ＩＲ励起光源３３、可視光源３４、イメージプロセッサ３５、及びディスプレイプロセッサ３６を備える。

コントローラ３１は、撮像動作を統括的に制御する。コントローラ３１は、第２駆動回路３２に対して発光制御し、内視鏡１０内の第１駆動回路２１に対して駆動制御する。

第２駆動回路３２は、例えば光源駆動回路であり、ＩＲ励起光源３３を駆動し、ＩＲ励起光を連続発光させる。ＩＲ励起光源３３は、撮像期間において、継続して点灯（連続点灯）し、ＩＲ励起光を被写体に連続して照射する。

この撮像期間は、観察部位を内視鏡１０で撮像する期間を示す。撮像期間は、例えば、内視鏡システム５が、ビデオプロセッサ３０又は内視鏡１０に設けられたスイッチをオンにするユーザ操作を受け付けてから、オフにするユーザ操作を受け付けるまでの期間である。

また、第２駆動回路３２は、ＩＲ励起光源３３を駆動し、ＩＲ励起光を所定間隔でパルス発光させてもよい。この場合、ＩＲ励起光源３３は、撮像期間において、断続的に点灯（パルス点灯）し、ＩＲ励起光を被写体にパルス照射する。尚、撮像期間において、ＩＲ励起光が発光され、可視光が発光されないタイミングが、蛍光発光画像を撮像するタイミングとなる。

ＩＲ励起光源３３は、ＬＤ２５Ａ，２５Ｂ（図６参照）を有し、ＬＤ２５Ａ，２５Ｂから光ファイバ２７Ａ，２７Ｂをそれぞれ通った、７８０ｎｍ，８０８ｎｍの各波長を有するレーザ光（ＩＲ励起光）を出射する。尚、前述したように、ＩＣＧ等の薬品の濃度や被写体となる患者の体調に応じて蛍光発光の態様が変わるので、７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長を有するレーザ光は、同時に出射されることが好ましい。

第２駆動回路３２は、可視光源３４を駆動し、可視光（白色光）をパルス発光させる。可視光源３４は、撮像期間において、可視光画像を撮像するタイミングで、可視光を被写体にパルス照射する。尚、一般に、蛍光発光の光は微弱な明るさである。一方、可視光は短いパルスでも強い光が得られる。

イメージプロセッサ３５は、イメージセンサ２２から交互に出力される蛍光発光画像と可視光画像とに対して画像処理し、画像処理後の画像データを出力する。

例えば、イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像の輝度が可視光画像の輝度と比べて低い場合、蛍光発光画像のゲインを上げるように、ゲインコントローラとして、ゲイン調整する。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを上げる代わりに、可視光画像のゲインを下げることで、ゲイン調整してもよい。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを上げ、且つ、可視光画像のゲインを下げることで、ゲイン調整してもよい。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを可視光画像よりも大きく上げ、且つ、可視光画像のゲインを上げることで、ゲイン調整してもよい。

ディスプレイプロセッサ３６は、イメージプロセッサ３５から出力される画像データを、映像表示に適したＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）信号等の表示信号に変換し、モニタ４０に出力する。

モニタ４０は、ディスプレイプロセッサ３６から出力される表示信号に従い、蛍光発光画像と可視光画像とを、例えば同一の領域に表示する。これにより、ユーザは、モニタ４０に表示された蛍光発光画像と可視光画像とを見ながら、観察対象を確認できる。

図６は、ＩＲ励起光源３３の構造の概略を示す図である。ＩＲ励起光源３３は、ＬＤ２５Ａ，２５Ｂ及び放熱筐体２９を有する。放熱筐体２９は、例えば、アルミニウム、銅、又は窒化アルミニウムを含んで形成される。放熱筐体２９には、貫通孔２９ｚ，２９ｙが形成される。

貫通孔２９ｚ，２９ｙの一方には、それぞれ光ファイバ２７Ａ，２７Ｂが挿通される。貫通孔２９ｚ，２９ｙの他方には、それぞれＬＤ２５Ａ，２５Ｂが係合される。各貫通孔２９ｚ，２９ｙでは、それぞれＬＤ２５Ａ，２５Ｂから出射されたレーザ光が光ファイバ２７Ａ，２７Ｂの入射面に入射し、光ファイバ２７Ａ，２７Ｂを通って内視鏡１０の出射面としての照射窓２７ｚに導かれる。

また、ＬＤ２５Ａ，２５Ｂは、各貫通孔２９ｚ，２９ｙの開口部近傍で熱的に放熱筐体２９と接触している。各ＬＤ２５Ａ，２５Ｂが発光時に発する熱は、放熱筐体２９に伝わり、効率良く放熱される。これにより、ＬＤ２５Ａ，２５Ｂの温度変化が少なくなり、レーザ光の波長ずれや発光量の変動を抑制できる。従って、内視鏡システム５は、安定したレーザ光によるＩＲ励起光を得ることができる。

［動作等］
次に、内視鏡システム５の動作例を示す。

図７は、被写体ＴＧに励起光を照射して蛍光発光させ、被写体ＴＧからの蛍光を受光する流れを説明する図である。

可視光源３４から例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有する可視光（ＲＧＢ光）と、ＩＲ励起光源３３から例えば７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長を有する励起光（ＩＲ光）とが、被写体ＴＧに向けて照射される場合を想定する。尚、７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長を有する励起光は一例であり、蛍光発光に適した励起光の波長帯域に含まれる限り、他の波長を有する励起光であってもよい。また、励起光は３つ以上でもよい。

可視光は、被写体ＴＧで反射され、ＩＲ励起光カットフィルタ２３を通ってイメージセンサ２２で受光される。ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、前述したように、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長を有する光の透過を遮断する。従って、被写体ＴＧで反射された可視光は、例えば６９０ｎｍ〜７００ｎｍの帯域の光が一部カットされるだけで、多くの可視光がセンサユニットＳＵ内のイメージセンサ２２で受光される。

一方、本実施形態で用いられるＩＣＧをＩＲ励起光で励起すると、８３０ｎｍ〜９００ｎｍ（例えば８３０ｎｍ）の波長の光で蛍光発光する。被写体ＴＧからのＩＲ光は、被写体で反射された励起光（７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ、例えば７８０ｎｍ，８０８ｎｍの波長）と、被写体で発光する蛍光（８３０ｎｍ〜９００ｎｍ）と、を含む。ＩＲ励起光カットフィルタ２３を透過すると、ＩＲ光のうち、７５０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長を有する光の透過が遮断され、８３０ｎｍ〜９００ｎｍの波長を有する蛍光がセンサユニットＳＵ内のイメージセンサ２２で受光される。

図８は、励起光（ＬＥＤ光、レーザ光）とＩＣＧ透過光の特性の一例を示すグラフである。図９は、図８の場合のＬＥＤ光の光量を増大し、そのピーク値がレーザ光と同程度である場合における、励起光とＩＣＧ透過光の特性を示すグラフである。グラフの縦軸は光量（フォトン数）を表し、横軸は波長（ｎｍ）を表す。

図８，図９では、波長７６０ｎｍのＬＥＤ光を用いた測定結果と波長８２３ｎｍのレーザ光を用いた測定結果とは、比較例として示されている。ここでのＬＥＤ光は、本実施形態の狭帯域の条件を満たさず、波長８２３ｎｍのレーザ光は、本実施形態の励起光の波長の範囲の条件を満たしていない。

図８及び図９の結果を得るための測定時には、ＩＲ励起光源３３から出射されたＬＥＤ光及びレーザ光が、被写体ＴＧに投与されるＩＣＧ溶液５１を介して、イメージセンサ２２に受光されている（図１１参照）。ここでは、ＩＣＧ溶液５１を介する（透過する）光を、ＩＣＧ透過光とも称する。イメージセンサ２２は、ＩＲ励起光源３３から出射される励起光を基に、被写体ＴＧを介してＩＣＧ透過光を受光する。イメージセンサ２２の受光量はフォトン数に相当する。

図８及び図９では、励起光には、ＬＥＤ光とレーザ光とが用いられている。ＬＥＤ光は、広帯域の光であり、そのピーク値は比較的小さく、図８では例えば１２００カウント（ＣＴＳ）である。一方、レーザ光は、狭帯域の光であり、そのピーク値は極めて大きく、例えば６００００ＣＴＳ以上である。

図８に示すように、励起光として、波長７６０ｎｍのＬＥＤ光を用いた場合、波長７６０ｎｍをピークとする広帯域のＬＥＤ光ｇ１１が被写体ＴＧに照射される。この照射により、被写体ＴＧから波長８５０ｎｍをピーク値とするような蛍光ｆ１１が発光する。

尚、波長７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ（ＬＥＤ光の波形の略右半分に係る波長）を有する光が蛍光発光に寄与するためにＩＣＧ溶液５１に吸収され、この波長帯域の光検出量が減少している。また、ＬＥＤ光はレーザ光と比較すると光強度が小さいので、ＬＥＤ光により得られる蛍光発光の光強度も、レーザ光により得られる蛍光発光の光強度より小さくなる。

また、励起光として、波長７８０ｎｍを有するレーザ光ｇ１２を用いた場合、波長７８０ｎｍをピークとする狭帯域のレーザ光ｇ１２が被写体ＴＧに照射される。この照射により、被写体から波長８５０ｎｍをピーク値とするような蛍光ｆ１２が、ＬＥＤ光の場合と比べてやや多く発光する。

また、励起光として、波長８０８ｎｍを有するレーザ光ｇ１３を用いた場合、波長８０８ｎｍをピークとする狭帯域のレーザ光ｇ１３が被写体ＴＧに照射される。この照射により、被写体から波長８４０ｎｍをピーク値とする蛍光ｆ１３が、ＬＥＤ光の場合と比べて大量に発光する。

また、励起光として、波長８２３ｎｍを有するレーザ光ｇ１４を用いた場合、波長８２３ｎｍを有する光は蛍光発光のほとんど寄与しないため、被写体ＴＧからの蛍光ｆ１４は、ほとんどなく、蛍光発光していない。

図９では、励起光に対するＩＣＧ透過光の特性は、ＬＥＤ光の光量を増やした点を除き、図８と同じである。図９では、図８との縦軸のスケールの違いにより視認し難くなっているが、ＬＥＤ光による励起光の光量が増えた分、被写体ＴＧから発光した蛍光ｆ１１の光量も多くなる。

図１０は、ＬＥＤ光の半値幅とレーザ光の半値幅との比較を示す図である。図１０の結果を得るための測定時には、ＩＲ励起光源３３から出射されたＬＥＤ光及びレーザ光が、被写体ＴＧに投与されるＩＣＧ溶液５１を介さずに、イメージセンサ２２に受光されている（図１２参照）。尚、図１０では、図８及び図９と同様に、波長７６０ｎｍのＬＥＤ光を用いた測定結果と波長８２３ｎｍのレーザ光を用いた測定結果とは、比較例として示されている。

各信号において、ピーク波形の鋭さを示す指標として、例えば半値幅が用いられる。ＬＥＤ光として、波長７６０ｎｍをピークとして持つ広帯域の光が例示されている。このＬＥＤ光の半値幅ｈｗ１は、２５ｎｍである。

一方、レーザ光として、波長７８０ｎｍ，８０８ｎｍ，８２３ｎｍをピークとして持つ狭帯域の光が例示されている。波長７８０ｎｍのレーザ光の半値幅ｈｗ２は、２．５ｎｍである。波長８０８ｎｍのレーザ光の半値幅ｈｗ３は、２．６ｎｍである。比較例である、波長８２３ｎｍのレーザ光の半値幅ｈｗ３は、２．０ｎｍである。このように、レーザ光の半値幅は、ＬＥＤ光の半値幅の１／１０程度である。

このように、レーザ光が、被写体ＴＧを蛍光発光させる波長領域に含まれる光である場合、被写体から多くの蛍光発光が得られる。一方、レーザ光が、蛍光発光させる波長領域に含まれない光である場合、被写体からの蛍光発光はほとんど得られない可能性がある。例えば、比較例で示した波長８２３ｎｍの励起光は、蛍光発光にほとんど寄与していない（図８の被写体からの蛍光ｆ１４参照）。一方、波長８０８ｎｍの励起光は、波長８４０ｎｍをピーク波長とする多くの蛍光発光に寄与する（図８の被写体からの蛍光ｆ１３参照）。

尚、被写体ＴＧの体質、部位、健康状態等によって、励起光の波長帯域がずれるので、必ずしも励起光としての波長８０８ｎｍを有するレーザ光を基に、十分な蛍光発光が得られるとは限らない。このため、少なくとも２つの異なる波長（例えば、７８０ｎｍと８０８ｎｍ）を有するレーザ光を励起光とすることで、いずれかの励起光が蛍光発光に寄与する可能性が高くなり、被写体からの蛍光の光量が多くなる可能性が高くなる。励起光の数を増やすと、更に被写体からの蛍光の光量が多くなる可能性が高くなる。

[効果等]
このように、本実施形態の内視鏡システム５では、ＩＲ励起光源３３（非可視光光源）は、被写体（被検体）に対して、半値幅が１０ｎｍ以下で７８０ｎｍの波長を有するレーザ光（非可視光帯域の第１の波長を有する第１の励起光の一例）と、半値幅が１０ｎｍ以下で８０８ｎｍの波長を有するレーザ光（第１の波長と異なる非可視光帯域の第２の波長を有する第２の励起光の一例）と、を出射する。イメージセンサ２２は、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光及び８０８ｎｍの波長を有するレーザ光の少なくとも一方に励起されて、蛍光発光した被写体を含む画像を生成する。モニタ４０（出力デバイスの一例）は、生成された画像を出力する。

これにより、励起光の波長帯域を半値幅が１０ｎｍ以下となるような狭帯域とすることで、蛍光発光の波長帯域に励起光の成分が存在し難くなる。従って、内視鏡システム５は、励起光により蛍光発光の観察が阻害されることを抑制できる。よって、内視鏡システム５は、複数の異なる狭帯域の励起光を用いて被写体を蛍光観察でき、蛍光観察の精度を向上できる。また、内視鏡システム５は、複数の波長を有する励起光を使うので、蛍光発光に適した波長帯域を外さないで、蛍光発光を発し易くできる。

また、ＩＲ励起光源３３は、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光を出射するＬＤ２５Ａと、８０８ｎｍの波長を有するレーザ光を出射するＬＤ２５Ｂと、を有してもよい。

これにより、内視鏡システム５は、複数の光源とすることで、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光と８０８ｎｍの波長を有するレーザ光のそれぞれの光強度を増大できる。よって、内視鏡システム５は、蛍光発光の光強度を大きくでき、蛍光観察し易くなる。また、内視鏡システム５は、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光と８０８ｎｍの波長を有するレーザ光の光量をそれぞれ独立に調整可能であり、蛍光発光に適した各光量値に設定することで、蛍光発光の効率を高めることができる。

また、非可視光光源は、レーザダイオードであってもよい。

これにより、内視鏡システム５は、励起光の光強度を大きくでき、蛍光発光の光強度を増大できる。よって、被検体を蛍光観察し易くなる。また、内視鏡システム５は、励起光の光強度が大きくなるので、イメージセンサ２２の大きさを小さくでき、内視鏡１０の先端部のサイズを小さくできる。従って、内視鏡システム５は、被検体である患者への侵襲を低減できる。

また、内視鏡システム５は、イメージセンサ２２の入射側に配置され、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光と８０８ｎｍの波長を有するレーザ光を遮断するＩＲ励起光カットフィルタ２３（光学フィルタの一例）を備えてもよい。ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長において、透過率が０．１％以下となる特性を有してもよい。

これにより、内視鏡システム５は、８１０ｎｍよりも長い波長を有する蛍光発光を遮断せずに、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光、及び８０８ｎｍの波長を有するレーザ光を遮断できる。よって、ユーザは、被検体の蛍光発光を一層鮮明に観察できる。

また、内視鏡システム５では、ＩＣＧを用いて被写体ＴＧを蛍光発光させてもよい。これにより、内視鏡システム５は、蛍光発光に用いられる汎用品を使用するので、安価に蛍光観察できる。

また、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光及び８０８ｎｍの波長を有するレーザ光は、蛍光発光に適した励起光の波長帯域７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ内の波長を有してもよい。また、これらのレーザ光の波長の差は、２０ｎｍ以上（所定値以上の一例）でもよい。

このように、第１の励起光の波長と第２の励起光の波長との差が２０ｎｍ以上離れていることで、内視鏡システム５は、蛍光発光に適した励起光の波長帯域（７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ）を広くカバーできる。従って、内視鏡システム５は、蛍光発光に殆ど寄与しない波長帯域に２本のレーザ光が偏在することによる、蛍光発光の光量不足の発生を抑制できる。

また、イメージセンサ２２は、内視鏡１０の先端部（スコープ１３の先端部）に配置されてもよい。

これにより、内視鏡システム５は、従来の内視鏡システムでの、リレーレンズや光ファイバにより手元のカメラまで光を導く方法に比べ、イメージセンサ２２に入射する蛍光発光の光強度の低減を抑制し、蛍光の受光量が多くできるので、同じ受光量を得るためのイメージセンサ２２のサイズを小さくすることもできる。この場合、内視鏡システム５は、蛍光観察の精度を一層向上できる。

また、リレーレンズを用いると、蛍光観察装置に柔軟性を持たせる事ができないと言う課題に対し、センサ配置部より後ろ側に軟性部１１を設けることが出来る。これにより、内視鏡システム５に内蔵されたカメラユニットを、観察部位に近接、或いは所望の方向に向けることもできる。

また、イメージセンサ２２の大きさ、つまり、スコープ１３内に配置されるイメージセンサ２２の径方向の長さは、１０ｍｍ以下でもよい。

これにより、内視鏡システム５は、イメージセンサ２２を内視鏡１０に適用できる。また、イメージセンサ２２の大きさを１０ｍｍ以下としても、内視鏡システム５は、レーザ光等の強度の大きい光により励起される蛍光発光を観察することで、蛍光観察の精度を確保できる。

また、内視鏡システム５は、被写体に対して可視光を発光する可視光源３４（可視光光源の一例）を備えてもよい。イメージセンサ２２は、可視光を用いた第１の光電変換により、被写体を含む第１の画像を生成し、非可視光を用いた第２の光電変換により、被写体を含む第２の画像を生成してもよい。

これにより、内視鏡システム５は、被検体が体内のような暗所であっても、蛍光発光部分とともに、可視光を用いて被検体の全体を観察できる。

尚、本実施形態は、装置（内視鏡、内視鏡システム）のカテゴリーだけでなく、他のカテゴリー（例えば方法（蛍光観察方法））にも適用可能である。

以上、図面を参照しながら実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施形態では、内視鏡１０がＩＲ励起光カットフィルタ２３を備えることを例示したが、ＩＲ励起光カットフィルタ２３が省略されてもよい。

第１の実施形態では、ＩＲ励起光を出射する光源として、ＬＤ２５Ａ，２６Ｂという別体の光源を例示したが、一体の光源でもよい。つまり、１つの光源が、複数の異なるＩＲ励起光を出射してもよい。

第１の実施形態では、２つの波長（７８０ｎｍ，８０８ｎｍ）を有する複数レーザ光を一例として挙げたが、複数レーザ光の光強度（光量）配分は、任意に設定可能である。複数レーザ光の光量配分は、例えばコントローラ３１により行われる。従って、内視鏡システム５は、被写体の体質、部位、健康状態等によってピーク位置が変化する蛍光に対し、それぞれ適切な光量の励起光を被写体に照射可能である。

第１の実施形態では、複数のＬＤからそれぞれ出射される、各レーザ光によって狭帯域の励起光を得ることを例示した。尚、内視鏡システム５は、ＬＥＤから出射される広帯域の光（ＬＥＤ光）から分光フィルタによって特定波長の光を抽出し、狭帯域（例えば半値幅が１０ｎｍ以下）の励起光を得てもよい。ＬＥＤ光は、増幅器等で増幅されてもよい。また、内視鏡システム５は、少なくとも１つのＬＤから出射されるレーザ光と、分光フィルタによってＬＥＤ光から抽出された特定波長の光とを組み合わせて、複数の狭帯域の励起光を得るようにしてもよい。これにより、内視鏡システム５は、少ない数のＬＤであっても、多様な波長を有する狭帯域の励起光を容易に得ることができる。

第１の実施形態では、生体内に光造影剤としてＩＣＧを投与することを例示したが、ＩＣＧ以外の光造影剤が投与されてもよい。この場合、光造影剤を励起するための励起光の波長に応じて、非可視光の波長領域における分光特性を定めてもよい。この場合、ＩＲ励起光カットフィルタ２３は、図５に示した特性以外の特性を有してもよい。

第１の実施形態では、内視鏡１０が軟性部１１を有する軟性内視鏡であることを例示したが、他の特性の内視鏡であってもよい。例えば、内視鏡１０が、軟性部１１を有しない硬性内視鏡であってもよい。

第１の実施形態では、赤外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いたが、紫外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いてもよい。紫外光を用いた場合でも、近赤外域で蛍光発光する光造影剤を用いた場合と同様に、内視鏡１０は、蛍光発光された患部の画像を撮像できる。

第１の実施形態では、出力デバイスとして、蛍光発光画像及び可視光画像を画面に表示可能なモニタを示したが、モニタに限らない。出力デバイスは、蛍光発光画像及び可視光画像を印刷可能なプリンタ、蛍光発光画像及び可視光画像の各画像信号を出力可能な信号出力装置、蛍光発光画像及び可視光画像の各画像データを記録媒体に記憶可能な記憶装置、等であってもよい。

第１の実施形態では、モニタ４０は、図８、図９、図１０に示した各グラフを表示可能であってもよい。この場合、縦軸の光量（フォトン数）は、通常表示でもよいが、ＬＯＧ表示としてもよい。ＬＯＧ表示とした場合、ピーク光量の少ないＬＥＤ光と、ピーク光量の多いレーザ光を同一のグラフ上でダイナミックに表示可能である。また、各グラフの光量は、相対値（例えば複数のレーザ光のピーク値のうち、最大のものを相対値１００とする）で示されてもよい。

第１の実施形態では、コントローラ３１、イメージプロセッサ３５、ディスプレイプロセッサ３６等のプロセッサは、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、第１の実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。複数のプロセッサが１つのプロセッサで構成されてもよい。

本開示は、被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制でき、蛍光観察の精度を向上できる内視鏡システム等に有用である。

５ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ 軟性部
１２ 硬性部
１２ｚ 撮像窓
１３ スコープ
１６ プラグ部
１６ｚ 基端部
２１ 第１駆動回路
２２ イメージセンサ
２２ｚ 色フィルタ
２３ ＩＲ励起光カットフィルタ
２４ レンズ
２５Ａ，２５Ｂ レーザダイオード（ＬＤ）
２７Ａ，２７Ｂ，２８ 光ファイバ
２７ｚ、２８ｚ、２８ｙ 照射窓
２９ 放熱筐体
２９ｚ，２９ｙ 貫通孔
３０ ビデオプロセッサ
３０ｙ ソケット部
３０ｚ 筐体
３１ コントローラ
３２ 第２駆動回路
３３ ＩＲ励起光源
３４ 可視光源
３５ イメージプロセッサ
３６ ディスプレイプロセッサ
４０ モニタ
５１ ＩＣＧ溶液
ｆ１１，ｆ１２，ｆ１３，ｆ１４ 蛍光
ｇ１１ ＬＥＤ光
ｇ１２，ｇ１３，ｇ１４ レーザ光
ｇｈ１，ｇｈ２ グラフ
ｈｗ１，ｈｗ２，ｈｗ３，ｈｗ４ 半値幅
Ｒａ 点線枠
ＳＵ センサユニット
ＴＧ 被写体

Claims (9)

1. 蛍光発光可能な波長領域を有する蛍光薬剤が予め投与された被写体に対して、半値幅が１０ｎｍ以下で非可視光帯域の第１の波長を有する第１の励起光と、半値幅が１０ｎｍ以下で前記第１の波長と異なる非可視光帯域の第２の波長を有する第２の励起光と、を出射する非可視光光源と、
   前記第１の励起光及び第２の励起光の少なくとも一方に励起されて前記蛍光薬剤が蛍光発光した前記被写体を含む画像を生成するイメージセンサと、
   前記画像を出力する出力デバイスと、
   前記イメージセンサの入射側に配置され、前記第１の励起光及び前記第２の励起光を遮断する光学フィルタと、を備え、
   前記光学フィルタは、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍの波長において、透過率が０．１％以下となる特性を有する、
   内視鏡システム。
2. 請求項１に記載の内視鏡システムであって、
   前記非可視光光源は、前記第１の励起光を出射する第１の光源と、前記第２の励起光を出射する第２の光源と、を有する内視鏡システム。
3. 請求項１または２に記載の内視鏡システムであって、
   前記非可視光光源は、レーザダイオードである、内視鏡システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、
   ＩＣＧを用いて、前記被写体を蛍光発光させた、内視鏡システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、
   前記第１の励起光及び前記第２の励起光は、帯域７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ内の波長を有し、
   前記第１の励起光の波長と前記第２の励起光の波長との差は、所定値以上である、
   内視鏡システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、
   前記イメージセンサは、内視鏡の先端部に配置された、内視鏡システム。
7. 請求項６に記載の内視鏡システムであって、
   四角形状の前記イメージセンサの対角線長さは、１０ｍｍ以下である、内視鏡システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、更に、
   前記被写体に対して可視光を発光する可視光光源を備え、
   前記イメージセンサは、
   前記可視光を用いた第１の光電変換により、前記被写体を含む第１の画像を生成し、
   前記第１の励起光及び前記第２の励起光の少なくとも一方に励起されて蛍光発光する、非可視光を用いた第２の光電変換により、前記被写体を含む第２の画像を生成する、内視鏡システム。
9. 蛍光発光可能な波長領域を有する蛍光薬剤が予め投与された被写体に対して、半値幅が１０ｎｍ以下で非可視光帯域の第１の波長を有する第１の励起光と、半値幅が１０ｎｍ以下で前記第１の波長と異なる非可視光帯域の第２の波長を有する第２の励起光と、を出射する非可視光光源と、
   前記第１の励起光及び第２の励起光の少なくとも一方に励起されて前記蛍光薬剤が蛍光発光した前記被写体を含む画像を生成するイメージセンサと、
   前記画像を出力する出力デバイスと、を備え、
   前記第１の励起光及び前記第２の励起光は、帯域７５０ｎｍ〜８１０ｎｍ内の波長を有し、
   前記第１の励起光の波長と前記第２の励起光の波長との差は、所定値以上である、
   内視鏡システム。

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