JP6752116B2 - 内視鏡装置及び生体内部器官観察方法 - Google Patents
内視鏡装置及び生体内部器官観察方法 Download PDFInfo
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Description
光照射手段、分光手段、分光検出手段、及び、分光情報変換手段を含み、
前記光照射手段により、生体内部器官に赤外光を含む照射光が照射され、
前記分光手段により、前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光の赤外光が、分光され、
前記分光検出手段により、分光された赤外光の波長毎の強度を含む分光情報が検出され、
前記分光情報変換手段により、前記分光情報から波長情報及び光強度情報が抽出され、前記波長情報が前記生体内部器官の表面から内部に向かう奥行情報に変換され、前記光強度情報が前記奥行方向に沿った前記生体内部器官の密度又は組成情報に変換される。
本発明の内視鏡装置を用いた生体内部器官観察方法であって、
前記光照射手段により、生体内部器官に赤外光を含む照射光を照射する工程と、
前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光の赤外光を分光する分光工程と、
前記分光された赤外光の波長毎の強度を含む分光情報を検出する分光検出工程と、
前記分光情報から波長情報及び光強度情報を抽出し、前記波長情報を前記生体内部器官の表面から内部に向かう奥行情報に変換し、前記光強度情報を前記奥行方向に沿った前記生体内部器官の密度又は組成情報に変換する前記分光情報変換工程を含む。
図1に、本発明の内視鏡装置の構成の一例を示す。同図は、前記CARS用光照射手段により、連続光及びレーザー光の混合光が生体内部器官に照射される内視鏡装置の例である。図示のとおり、この内視鏡装置は、レーザーユニット(光照射手段)10と、挿入部200と、ファイバー300とを主要構成要素とする。ファイバー300は、その両端に、それぞれ光入射部301及び光出射部302を有する。挿入部200は、その内部に、ファイバー300の光出射部302と、赤外分光ユニット20と、ビームスプリッタ51と、対物レンズ42とを含む。なお、本発明において、ビームスプリッタは、特に限定されないが、例えば、偏光分離能を有するビームスプリッタでもよいし、偏光分離能が必要ない場合は、偏光分離能を有しないハーフミラー等でもよい。赤外分光ユニット20は、凹面回折格子(分光手段)21と、検出器(分光検出手段)22とを含む。凹面回折格子21は、例えば、いわゆる回折格子又はプリズムとパワーを有するコリメータ及び再結像光学系の組み合わせでもよい。また、例えば、波長フィルターを用い、前記出射光から特定の光の波長のみを取り出すようにしてもよい。ファイバー300の光入射部301には、レンズ(カップリングレンズ)41を介して、レーザーユニット100からの出射(射出)光を入射することができる。また、レーザーユニット100は、光照射手段(光源)10A及び10Bと、光路長調整ユニット101と、リレーレンズ102とにより構成される。光路長調整ユニット101は、例えば、光を反射可能なミラー等から構成されており、光源10Aから照射された連続光(ストークス光)を反射する。そして、光路長調整ユニット101が、図中の矢印に示すとおり、光源10Bからの前記連続光の照射方向に沿って前後に移動することで、前記連続光の光路長を調整できる。これによって、光路長調整ユニット101は、例えば、後述する、連続光と超短パルスレーザー(ポンプ光及びプローブ光)の生体内部器官への入射タイミングを合わせる役割を果たす。また、図1の内視鏡装置は、さらに、分光情報変換手段(図示せず)を含む。
図3に、本発明の内視鏡装置の構成のさらに別の一例を示す。同図の内視鏡装置は、挿入部200が、さらに、可視イメージング部30を含み、ビームスプリッタ451と凹面回折格子21との間にビームスプリッタ52が配置されていること以外は、図1の内視鏡装置と同じである。可視イメージング部30は、レンズ31と、撮像素子(撮像手段)32とを含む。撮像素子(撮像手段)32は、レンズ(撮像光学系)31を通じて入射した被写体の像を検出する。撮像素子(撮像手段)32は、特に限定されないが、例えば、一般的なカメラ、冷却CCD(Charge Coupled Device)カメラ、又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ、又は赤外線に感度を有するカメラであってもよい。また、撮像素子(撮像手段)32の撮像面(画像形成面)は、例えば、カメラレンズ、又は赤外線カメラ(例えば、波長1.2μm以下の場合はブラックシリコン素子、波長0.7〜1.8μmの場合はInGaAs素子やHgCdTe素子、波長1〜5μmの場合はInSb素子又はHgCdTe)の撮像面であってもよい。
図5に、本発明の内視鏡装置の構成のさらに別の一例を示す。この装置は、光照射手段(レーザーユニット)10が、スーパーコンティニューム(SC)光源である赤外線連続光源(赤外線連続光照射手段、SC照射手段)10Cからなること以外は、図3の内視鏡装置と同じである。この装置は、図3の装置と同様にして使用することができる。撮像素子(撮像手段)32においては、赤外線連続光源10Cにより照射された赤外光の分光されていない波長の光が撮像される。また、対物レンズ42による前記生体内部器官の奥行方向のスキャンにより、前記生体内部器官の奥行方向の情報を、波長情報として、検出器22により検出可能である。
図7に、本発明の内視鏡装置の構成のさらに別の一例を示す。この装置は、光照射手段(レーザーユニット)10が、赤外チューナブルレーザー10Dからなることと、挿入部200が赤外分光ユニット20を有していないこと以外は、図3の内視鏡装置と同様である。赤外チューナブルレーザー10Dは、赤外線を、経時的に波長を変えて射出(出射)することが可能であり、分光手段を兼ねている。また、赤外チューナブルレーザー10Dから出射される赤外光の波長を変化させることで、前記生体内部器官の奥行方向のスキャンを行うこともできる。前記生体内部器官の奥行方向の情報は、波長情報として、検出器22により検出可能である。
図8に、本発明の内視鏡装置の構成のさらに別の一例を示す。同図の内視鏡装置は、例えば、胃カメラとして用いることができる。
本発明の内視鏡装置及び生体内部器官分析方法は、例えば、以下の用途に用いることができる。ただし、これらは例示であって、本発明をなんら限定しない。
さらに、検診対象者に染色剤を投与し、染色条件下で、本発明の内視鏡装置を用いて診断してもよい。
10A、10B、10C、10D 光源
20 赤外分光ユニット
21 凹面回折格子(分光手段)
22 検出器(分光検出手段)
41 レンズ
42 対物レンズ
51、52 ビームスプリッタ
61 コリメータ(コリメータレンズ)
62 マイクロレンズアレイ
63 マイクロレンズアレイ(対物レンズアレイ、光分離手段)
101 光路長調整ユニット
102 リレーレンズ
200 挿入部
201 先端硬質部
202 光学撮像機構
203 超音波走査機構
204 能動湾曲部
205 可撓管部(接続部)
300 ファイバー
301 光入射部
302 光出射部
400 超音波内視鏡
401 内視鏡用穿刺針
407 チャンネル
407b 基端口金
409 操作部
412 ユニバーサルコード
412a、412b、412c分岐ケーブル
413 光源装置
414 光学的観察部
415 超音波観察部
416 モニター
418 取り付けアダプタ
419 内視鏡用穿刺針401の操作本体
423 針スライダ(針管操作部)
461 ストッパ
500 内視鏡装置
R1 倣い湾曲領域
St 胃
Gc 胃の大弯
Db 十二指腸球部
Claims (7)
- 光照射手段、分光手段、撮像手段、焦点位置調節手段、分光検出手段、及び、分光情報変換手段を含み、
前記光照射手段が、コヒーレントアンチストークスラマン分光(CARS)用光照射手段を含み、
前記CARS用光照射手段により、生体内部器官に赤外光を含む照射光が照射され、前記照射光は、連続光及びレーザー光の混合光であり、
前記分光手段により、前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光の赤外光が、分光され、
前記撮像手段により、前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光のうちポンプ光によって発生するルミネッセンス散乱光により前記生体内部器官が撮像され、
前記焦点位置調節手段により、前記光照射手段により照射される照射光の前記生体内部器官における焦点位置が調節され、
前記焦点位置調節手段による前記焦点位置の調節、及び、前記撮像手段による前記生体内部器官の撮像により、前記生体内部器官が奥行方向にスキャンされ、
前記分光検出手段により、分光された赤外光の波長毎の強度、及び、前記スキャンにより得られた前記生体内部器官の奥行方向の情報を含む分光情報が検出され、
前記分光情報変換手段により、前記分光情報から波長情報及び光強度情報が抽出され、前記波長情報が前記生体内部器官の表面から内部に向かう奥行情報に変換され、前記光強度情報が前記奥行方向に沿った前記生体内部器官の密度又は組成情報に変換される、
内視鏡装置。 - 光照射手段、分光手段、撮像手段、焦点位置調節手段、分光検出手段、及び、分光情報変換手段を含み、
前記光照射手段が、赤外線連続光照射手段(SC照射手段)を含み、
前記SC照射手段により、生体内部器官に赤外光を含む照射光が照射され、
前記分光手段により、前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光の赤外光の一部が、分光され、
前記撮像手段により、前記照射光が照射された前記生体内部器官から出射する出射光のうち前記SC照射手段により照射された赤外光の分光されていない波長の光により前記生体内部器官が撮像され、
前記焦点位置調節手段により、前記光照射手段により照射される照射光の前記生体内部器官における焦点位置が調節され、
前記焦点位置調節手段による前記焦点位置の調節、及び、前記撮像手段による前記生体内部器官の撮像により、前記生体内部器官が奥行方向にスキャンされ、
前記分光検出手段により、分光された赤外光の波長毎の強度、及び、前記スキャンにより得られた前記生体内部器官の奥行方向の情報を含む分光情報が検出され、
前記分光情報変換手段により、前記分光情報から波長情報及び光強度情報が抽出され、前記波長情報が前記生体内部器官の表面から内部に向かう奥行情報に変換され、前記光強度情報が前記奥行方向に沿った前記生体内部器官の密度又は組成情報に変換される、
内視鏡装置。 - 光照射手段、分光手段、撮像手段、焦点位置調節手段、分光検出手段、及び、分光情報変換手段を含み、
前記光照射手段が、コヒーレントアンチストークスラマン分光(CARS)用光照射手段を含み、
前記CARS用光照射手段により、生体内部器官に赤外光を含む照射光が照射され、前記照射光は、連続光及びレーザー光の混合光であり、
前記分光手段により、前記照射光が照射された生体内部器官からの出射光に含まれるラマン散乱光が分光され、
前記撮像手段により、前記照射光が照射された生体内部器官からの出射光に含まれるラマン散乱光の分光されていない波長の光により前記生体内部器官が撮像され、
前記焦点位置調節手段により、前記光照射手段により照射される照射光の前記生体内部器官における焦点位置が調節され、
前記焦点位置調節手段による前記焦点位置の調節、及び、前記撮像手段による前記生体内部器官の撮像により、前記生体内部器官が奥行方向にスキャンされ、
前記分光検出手段により、分光された赤外光の波長毎の強度、及び、前記スキャンにより得られた前記生体内部器官の奥行方向の情報を含む分光情報が検出され、
前記分光情報変換手段により、前記分光情報から波長情報及び光強度情報が抽出され、前記波長情報が前記生体内部器官の表面から内部に向かう奥行情報に変換され、前記光強度情報が前記奥行方向に沿った前記生体内部器官の密度又は組成情報に変換される、
内視鏡装置。 - 光分離手段を含み、
前記光分離手段により、前記照射光を照射された前記生体内部器官から出射する出射光が、前記生体内部器官の空間の位置に応じて分離される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の内視鏡装置。 - 前記光照射手段が、赤外チューナブルレーザーを含み、
前記赤外チューナブルレーザーが、前記分光手段を兼ねている、
請求項1から4のいずれか一項に記載の内視鏡装置。 - 本体部及びスコープ部を含み、
前記本体部は、光源装置及びモニターを含み、
前記スコープ部は、操作部、接続部及び挿入部を含み、
前記光照射手段は、前記光源装置を含み、前記光源装置から照射された光を前記スコープ部の前記接続部を介して前記挿入部先端から前記生体内部器官に光を照射し、
前記撮像手段で撮像された画像が前記モニターに表示され、
前記分光検出手段により検出された分光情報が前記モニターに表示される、
請求項1から5のいずれか一項に記載の内視鏡装置。 - 前記生体内部器官の密度又は組成情報が、体液の密度又は組成情報を含む請求項1から6のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
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