JP7352251B2 - 内視鏡先端装置 - Google Patents
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Description
よって、本発明は、以下に関する:
[1] 照射用の円偏光発光ダイオードと、散乱光の検出用の円偏光発光ダイオードとを備えた内視鏡先端装置であって、円偏光発光ダイオードが、磁化の向きが互いに反平行な一対の磁性金属電極を備え、検出用の円偏光発光ダイオードが、照射用の円偏光発光ダイオードの照射軸に対し、測定深度に応じて決定された所定の角度への散乱光を検出するように配置された、前記内視鏡先端装置。
[2] さらにパラボリックミラーの一部を備え、検出用の円偏光発光ダイオードが、パラボリックミラーに反射されたパラボリックミラーの放物線の中心軸方向に平行な反射光を検出するように配置された、項目1に記載の内視鏡先端装置。
[3] 複数の検出用の円偏光発光ダイオードが配置された、項目1又は2に記載の内視鏡先端装置。
[4] 検出用の円偏光発光ダイオードが、移動可能に配置された、項目1又は2に記載の内視鏡先端装置。
[5] 電流を流す電極を切り替えるとともに、検出用の円偏光発光ダイオードから検出された変調の同期信号を抽出する制御部をさらに含む、項目1~4のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置。
[6] 項目1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた、内視鏡システム。
[7] 項目1~4のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備え、電流を流す電極を切り替えるとともに、検出用の円偏光発光ダイオードから検出された変調の同期信号を抽出する制御部をさらに含む、内視鏡システム。
[8] 項目1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた内視鏡システムと、当該内視鏡システムに接続された情報処理装置とを含む、癌組織識別システムであって、情報処理装置が、記憶部、処理部、及び出力部を含み、
前記内視鏡先端装置を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部に、検出された散乱光における円偏光度を記憶し;
前記内視鏡先端装置を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部に、検出された散乱光における円偏光度と、前記記憶部に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部に癌組織についての情報を表示させる、
を含む、前記癌組織識別システム。
[9] 前記閾値が、0.1の円偏光度である、項目8に記載の癌組織識別システム。
[10] 癌組織識別方法であって、
項目1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を用いて、正常組織において散乱光を検出し;
正常組織における散乱光の円偏光度と、観察部位について検出された散乱光の円偏光度の差分に基づき、癌組織を識別する、前記癌組織識別方法。
[11] 円偏光度の差分が、0.1以上である場合に、癌組織として識別する、項目10に記載の方法。
[12]項目1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた内視鏡システムと、当該内視鏡システムに接続された情報処理装置とを含む、癌組織識別システムの制御プログラムであって、情報処理装置が、記憶部、処理部、及び出力部を含み、以下の指令:
前記内視鏡先端装置を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部に、検出された散乱光における円偏光度を記憶させ;
前記内視鏡先端装置を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部に、検出された散乱光における円偏光度と、前記記憶部に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部に癌組織についての情報を表示させる、
を含む、前記制御プログラム。
前記内視鏡先端装置10を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部31に、検出された散乱光における円偏光度を記憶し;
前記内視鏡先端装置10を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部32に、検出された散乱光における円偏光度と、記憶部31に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部33に癌組織についての情報を表示させる、
を行うことにより、病理組織を識別して表示することができる。情報処理装置は、入力部や通信部を介して内視鏡システムと接続されうる。
前記内視鏡先端装置10を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部31に、検出された散乱光における円偏光度を記憶させ;
前記内視鏡先端装置10を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部32に、検出された散乱光における円偏光度と、記憶部31に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部33に癌組織についての情報を表示させる、
を含み、情報処理装置30に実行させることができる。これにより、出力部において、病理組織を識別して表示することができる。
生体組織中での円偏光の散乱経路と偏光状態について偏光散乱に特化したモンテカルロ法(非特許文献4:J.C. Ramella -Roman et al., Opt. Exp. 13, 4420 (2005))を用いてシミュレーションを行った。MATLAB(販売元:Mathworks社)を利用し、擬似生体組織は細胞核を模した直径aの球体(屈折率n=1.59)が水中にランダムに分布する散乱媒体(吸収係数μa=0.1mm-1、散乱係数s=6.86mm-1)とした。a=6μmの擬似組織に波長900nmの右回り円偏光(円偏光度P=+1)を入射角1°で入射し、入射点と検出点の距離dを1.0mm、検出幅wを0.3mm、検出角を25±5°の幅で検出した場合の散乱経路の結果を示した(図2A)。次いで、d=1.0mm、w=1.0mmにおいて健常組織(a=6μm)およびがん組織(a=11μm)で散乱したのちに検出される光の円偏光度P(図3A)および散乱深さL(図3B)の検出角依存性を示した。ここで散乱深さとは検出された光のうち30%以上の光が透過した深さとした。これらの結果から健常組織とがん組織に対する散乱光の円偏光度は検出角によらず0.2程度の一定の差が得られた。さらに、検出角度を変えることによって検出できる深さを1.0mmから1.5mmの範囲で変調できた。
6週齢マウスに対して、マウス大腸がんcolon-26細胞(30万個)を脾臓内投与して作成されたマウス転移モデルから、肝転移病巣を摘出し、50μm切片を取得した(図7A)。照射用の円偏光発光ダイオードと、散乱光の検出用の円偏光発光ダイオードとを備えた内視鏡先端装置から、λ=900nmの左回り円偏光を照射し、その散乱光を検出し、ポアンカレ球においてその偏光状態を表示した(図7B)。
2 円偏光発光ダイオード
2a バリヤー層
3a 磁性金属電極
3b 磁性金属電極
4a 左回り偏光(σ - )
4b 右回り偏光(σ + )
5 磁化の方向
10 内視鏡先端装置
11 照射用の円偏光発光ダイオード
12 検出用の円偏光発光ダイオード
13 パラボリックミラー
14 制御部
100 組織
101 組織の垂直方向に対する検出用の円偏光発光ダイオードの角度
20 内視鏡システム
21 ファイバ
30 情報処理装置
31 記憶部
32 処理部
33 出力部
34 入力部
Claims (12)
- 照射用の円偏光発光ダイオードと、散乱光の検出用の円偏光発光ダイオードとを備えた内視鏡先端装置であって、円偏光発光ダイオードが、磁化の向きが互いに反平行な一対の磁性金属電極を備え、検出用の円偏光発光ダイオードが、照射用の円偏光発光ダイオードの照射軸に対し、測定深度に応じて決定された所定の角度への散乱光を検出するように配置された、前記内視鏡先端装置。
- さらにパラボリックミラーの一部を備え、検出用の円偏光発光ダイオードが、パラボリックミラーに反射されたパラボリックミラーの放物線の中心軸方向に平行な反射光を検出するように配置された、請求項1に記載の内視鏡先端装置。
- 複数の検出用の円偏光発光ダイオードが配置された、請求項1又は2に記載の内視鏡先端装置。
- 検出用の円偏光発光ダイオードが、移動可能に配置された、請求項1又は2に記載の内視鏡先端装置。
- 電流を流す電極を切り替えるとともに、検出用の円偏光発光ダイオードから検出された変調の同期信号を抽出する制御部をさらに含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた、内視鏡システム。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備え、電流を流す電極を切り替えるとともに、検出用の円偏光発光ダイオードから検出された変調の同期信号を抽出する制御部をさらに含む、内視鏡システム。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた内視鏡システムと、当該内視鏡システムに接続された情報処理装置とを含む、癌組織識別システムであって、情報処理装置が、記憶部、処理部、及び出力部を含み、
前記内視鏡先端装置を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部に、検出された散乱光における円偏光度を記憶し;
前記内視鏡先端装置を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部に、検出された散乱光における円偏光度と、前記記憶部に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部に癌組織についての情報を表示させる、
を含む、前記癌組織識別システム。 - 前記閾値が、0.1の円偏光度である、請求項8に記載の癌組織識別システム。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端の作動方法であって、
制御部が前記内視鏡先端装置を作動して、円偏光を発生させ、
前記内視鏡先端装置が正常組織における散乱光を検出し;
前記内視鏡先端装置が観察部位における散乱光を検出し;
制御部が、検出された正常組織における散乱光の円偏光度と、観察部位について検出された散乱光の円偏光度の差分を計算し;
表示部が、前記差分について閾値を超えた個所について癌組織と識別して表示する、前記方法。 - 円偏光度の差分が、0.1以上である場合に、癌組織として識別する、請求項10に記載の方法。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の内視鏡先端装置を内視鏡先端に備えた内視鏡システムと、当該内視鏡システムに接続された情報処理装置とを含む、癌組織識別システムの制御プログラムであって、情報処理装置が、記憶部、処理部、及び出力部を含み、以下の指令:
前記内視鏡先端装置を作動させて、正常組織において散乱光を検出し、
前記記憶部に、検出された散乱光における円偏光度を記憶させ;
前記内視鏡先端装置を作動させて散乱光を検出し、
前記処理部に、検出された散乱光における円偏光度と、前記記憶部に記憶された正常組織における円偏光度との差分を求めさせて、閾値を超えた個所について癌組織と識別し、
前記出力部に癌組織についての情報を表示させる、
を含む、前記制御プログラム。
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室温で発光する円偏光スピンLEDの創製に成功―多分野への応用が期待される光源の登場―,東工大ニュース,2017年02月09日,https://www.titech.ac.jp/news/2017/037434 |
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