JPWO2013042690A1 - 光学測定装置および校正方法 - Google Patents

光学測定装置および校正方法 Download PDF

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Abstract

容易に校正処理を行うことができる光学測定装置および校正方法を提供する。測定プローブ３によって試料Ｓ１と同じ屈折率を有する第１の媒質に照明光を照射した際の第１の検出強度と、測定プローブ３によって第２の媒質に照明光を照射した際の第２の検出強度との比の値を記録する記録部２６と、測定プローブ３によって第２の媒質に照明光を照射した際の第３の検出強度と記録部２６が記録する比の値との積により、試料Ｓ１からの照明光の戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する演算部２７１と、を備える。

Description

本発明は、生体組織に照明光を照射し、生体組織で反射および／または散乱した照明光の戻り光の測定値に基づいて、生体組織の性状を推定する光学測定装置および光学測定装置が実行する校正方法に関する。
近年、生体組織に照明光を照射し、生体組織から反射または散乱された照明光の戻り光の測定値に基づいて、生体組織の性状を推定する光学測定装置が知られている。光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせて使用される。このような光学測定装置として、空間コヒーレンス長の短い低コヒーレンスの白色光を測定プローブの照明ファイバ先端から生体組織に照射し、複数の角度の散乱光の強度分布を複数の検出ファイバを用いて測定することによって、生体組織の性状を検出するＬＥＢＳ（Low-Coherence Enhanced Backscattering Spectroscopy）を用いた光学測定装置が提案されている（特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２００９／０００９７５９号明細書
ところで、上述した生体組織からの照明光の戻り光の測定値には、測定プローブ内部で照明光が反射および／または散乱したバックグランド光（ノイズ）の成分、および測定プローブを生体組織に接触させて測定する際に、測定プローブの材質と生体組織との屈折率の違いにより、測定プローブと生体組織との境界面で照明光が反射したバックグランド光の成分も含まれる。このため、上述した光学測定装置は、校正用物質を測定プローブの先端に密着して、バックグランド光の成分に相当するバックグランド強度を測定し、このバックグラインド強度を用いてバックグランド光の成分を取り除く校正処理を行う。この校正用物質としては、生体組織の屈折率に近い水等の液体であることが求められる。
しかしながら、上述した光学測定装置は、測定毎にバックグラインド強度を測定し、このバックグランド強度を用いて校正処理を行わなければならず、煩雑な作業がユーザの負担となっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に校正処理を行うことができる光学測定装置および校正方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学測定装置は、試料に対して照明光を照射するとともに、前記試料で反射および／または散乱した前記照明光の戻り光を受光する測定プローブと、前記測定プローブが受光した前記戻り光を検出する検出部と、前記測定プローブによって前記試料と同じ屈折率を有する第１の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第１の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第１の検出強度と、前記測定プローブによって第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第２の検出強度との比の値を記録する記録部と、前記測定プローブによって前記第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第３の検出強度と前記比の値との積により、前記試料からの前記戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する演算部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記演算部は、前記測定プローブが前記試料に前記照明光を照射した際に、前記検出部が検出した前記試料からの前記戻り光の検出強度から前記バックグランド強度を減算することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記検出部は、分光器を有し、前記第１の検出強度、前記第２の検出強度および前記第３の検出強度は、前記分光器で分光された各波長に対して検出された値であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記第１の媒質は、水であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記第２の媒質は、空気であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記測定プローブは、当該光学測定装置の本体部に着脱自在であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記試料は、生体組織であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記試料の屈折率と前記第１の媒質の屈折率との差の絶対値は、０．１以下であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記第１の検出強度は、光を吸収する光吸収部材が内面に施された容器に収容された前記第１の媒質に対して測定され、前記第２の検出強度は、前記容器に収容された前記第２の媒質に対して測定されることを特徴とする。
また、本発明にかかる校正方法は、試料に対して照明光を照射するとともに、前記試料で反射および／または散乱した前記照明光の戻り光を受光する測定プローブを備え、前記試料の光学測定を行う光学測定装置が実行する校正方法であって、前記測定プローブによって前記試料と同じ屈折率を有する第１の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第１の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第１の検出強度と、前記測定プローブによって第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第２の検出強度との比の値と、前記測定プローブによって前記第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第３の検出強度との積により、前記試料からの前記戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する演算ステップと、前記試料からの前記戻り光の検出強度から前記バックグランド強度を減算する減算ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明によれば、演算部が第３の検出強度と記録部が記録する第１の検出強度と第２の検出強度との比の値との積により、試料からの照明光の戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する。これにより、生体組織の測定時に、水や液体を用いたバックグラウンド光の測定を省略することができるので、測定に伴う校正処理の作業を容易にすることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図３は、図１の矢視Ａ方向からの正面図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置を内視鏡システムで使用する際の状況を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置が校正処理として行う第１の測定処理を模式的に示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置が校正処理として行う第２の測定処理を模式的に示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置が試料の測定前に校正処理として行う第３の測定処理を模式的に示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置が行う試料の測定処理を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の測定プローブに入射する光の入射光強度と信号強度との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２にかかる光学測定装置の構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置が試料を測定した際の測定スペクトルとバックグランド光のスペクトルとの関係を示す図である。 図１４は、本発明のその他の実施の形態にかかる光学測定装置が行う構成処理としての第３の測定処理を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる光学測定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。また、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示す光学測定装置１は、散乱体である生体組織等の試料Ｓ１に対して光学測定を行って試料Ｓ１の性状（特性）を検出する本体部２と、本体部２に対して着脱自在であり、被検体内に挿入されるディスポーザブル型の測定プローブ３と、を備える。
まず、本体部２について説明する。本体部２は、電源２０と、光源部２１と、コネクタ部２２と、検出部２３と、入力部２４と、出力部２５と、記録部２６と、制御部２７と、を備える。電源２０は、本体部２の各部に電力を供給する。
光源部２１は、コネクタ部２２を介して試料Ｓ１へ照射するインコヒーレント光の照明光を測定プローブ３へ出射する。光源部２１は、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、キセノンランプ、タングステンランプおよびハロゲンランプのようなインコヒーレント光源と、複数のレンズとを用いて実現される。このようなレンズとしては、たとえば集光レンズやコリメートレンズ等を挙げることができる。光源部２１は、所定の波長帯域に含まれる波長成分を有する照明光を出射する。
コネクタ部２２は、測定プローブ３が着脱自在に接続される。コネクタ部２２は、光源部２１が出射した照明光を測定プローブ３へ伝播するとともに、測定プローブ３から入射した光を検出部２３へ伝播する。
検出部２３は、測定プローブ３から照射された照明光が試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出し、この検出結果を制御部２７へ出力する。具体的には、検出部２３は、測定プローブ３から入射された散乱光のスペクトル成分および強度分布を検出し、この検出結果を制御部２７へ出力する。検出部２３は、分光測定器または受光センサ等を用いて実現される。
入力部２４は、本体部２の起動を指示する指示信号、本体部２による試料Ｓ１の測定の開始を指示する指示信号およびキャリブレーション処理を指示する指示信号等の入力を受け付けて制御部２７へ出力する。入力部２４は、プッシュ式のスイッチやタッチパネル等を用いて実現される。
出力部２５は、制御部２７の制御のもと、本体部２における各種情報、たとえば試料Ｓ１の測定結果を出力する。出力部２５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示ディスプレイおよびスピーカ等を用いて実現される。
記録部２６は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現され、本体部２を動作させるための各種プログラムおよび光学測定処理に使用される各種データや各種パラ-メタ等を記録する。また、記録部２６は、本体部２による試料Ｓ１の測定結果を記録する。さらに、記録部２６は、バックグランド情報記録部２６１を有する。
バックグランド情報記録部２６１は、測定プローブ３によって生体組織と同じ屈折率を有する第１の媒質に照明光を照射した際に検出部２３によって検出される戻り光の強度であって、第１の媒質からの照明光の戻り光を含まない状態で検出される強度である第１の検出強度と、測定プローブ３によって第２の媒質に照明光を照射した際に検出部２３によって検出される戻り光の強度であって、第２の媒質からの照明光の戻り光を含まない状態で検出される強度である第２の検出強度との比の値を記録する。ここで、第１の媒質とは、水、エタノールまたはシリコーンオイルである。また、第２の媒質は、空気である。さらに、比の値とは、第１の検出強度に対して第２の検出強度で除算した値である。
制御部２７は、本体部２の各部に対応する指示情報やデータの転送等を行うことによって、本体部２を統括的に制御する。制御部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。制御部２７は、演算部２７１を有する。
演算部２７１は、測定プローブ３によって第２の媒質に照明光を照射した際に検出部２３によって検出される戻り光の強度であって、第２の媒質からの照明光の戻り光を含まない状態で検出される強度である第３の検出強度とバックグランド情報記録部２６１が記録する第１の検出強度と第２の検出強度との比の値との積により、試料Ｓ１からの照明光の戻り光を補正する際に用いるバックグランド光の強度を演算する。また、演算部２７１は、測定プローブ３が試料Ｓ１に照明光を照射した際に、検出部２３が検出した試料Ｓ１からの照明光の戻り光の検出強度からバックグランド光のバックグランド強度（以下、「バックグランド強度」という）を減算する。
つぎに、測定プローブ３について説明する。図２は、測定プローブ３の先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。図３は、図１の矢視Ａ方向からの正面図である。
図１〜図３に示す測定プローブ３は、照明ファイバ３１と、検出ファイバ３２、ファイバ保持部３３と、ロッドレンズ３４（光学素子）と、を備える。
照明ファイバ３１は、光ファイバを用いて実現され、コネクタ部２２を介して光源部２１から入射された照明光を、ロッドレンズ３４を介して試料Ｓ１に照射する。
検出ファイバ３２は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３４を介して試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出（受光）して検出部２３へ伝播する。
ファイバ保持部３３は、照明ファイバ３１および検出ファイバ３２それぞれの先端を一直線状に並べて保持する。具体的には、ファイバ保持部３３は、照明ファイバ３１および検出ファイバ３２の光軸が互いに平行になるように保持する。ファイバ保持部３３は、ガラス、樹脂または金属等を用いて実現される。
ロッドレンズ３４は、ファイバ保持部３３の先端に設けられる。ロッドレンズ３４は、所定の透過性を有するガラスやプラスチック等を用いて実現され、照明ファイバ３１および検出ファイバ３２それぞれの先端と試料Ｓ１との距離が一定となるように円柱状をなす。
以上のように構成された光学測定装置１は、図４に示すように、内視鏡システム１００の内視鏡装置１０１（内視鏡スコープ）に設けられた処置具チャンネル１０１ａを介して測定プローブ３が被検体内に挿入され、照明ファイバ３１が試料Ｓ１に照明光を照射し、検出ファイバ３２が試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して検出部２３に伝播する。その後、演算部２７１は、検出部２３が検出した検出結果とバックグランド情報記録部２６１が記録するバックグランド情報とに基づいて、試料Ｓ１の性状の特性値を演算する。
つぎに、光学測定装置１の校正処理を含む演算処理について説明する。図５は、光学測定装置１が校正処理として行う第１の測定処理を模式的に示す図である。図６は、光学測定装置１が校正処理として行う第２の測定処理を模式的に示す図である。図７は、光学測定装置１が試料Ｓ１の測定前に校正処理として行う第３の測定処理を模式的に示す図である。図８は、光学測定装置１が行う試料Ｓ１の測定処理を模式的に示す図である。
まず、第１の測定処理について説明する。図５に示すように、光学測定装置１は、試料Ｓ１に近い屈折率の第１の媒質Ｗ１が収容された容器１１０に測定プローブ３の先端を挿入する第１の測定処理を行う。ここで、生体の細胞の屈折率は、可視域の波長において略１．３５〜１．３８である（たとえば、Phys．Med．Biol．41，369 (1996)、またはOpt．Lett．31，2759 (2006)を参照）。第１の媒質Ｗ１は、散乱を起こさない透明物質である。具体的には、光学測定装置１が試料Ｓ１として生体組織を測定する場合、水が用いられる。ここで、水の屈折率は、略１．３３である。なお、第１の媒質Ｗ１として、エタノール（屈折率略１．３６）またはシリコーンオイル（屈折率略１．４１）等を用いてもよい。
容器１１０は、光を反射しない部材または光源部２１が出射する光の波長を吸収する光吸収部材が内面に施されている。具体的には、容器１１０は、内面に黒塗りが施されている。また、容器１１０の挿入口１１０ａの径は、測定プローブ３の径と略同じ大きさである。
これにより、照明ファイバ３１が照射した照明光は、容器１１０内で吸収され、検出ファイバ３２に入射しない。さらに、容器１１０の外部から光が入射することもない。この結果、検出部２３は、検出ファイバ３２の内部で発生したバックグランド光を検出することができる。検出部２３は、検出した信号強度ａ（第１の検出強度ａ）を記録部２６のバックグランド情報記録部２６１に出力する。
つぎに、第２の測定処理を説明する。図６に示すように、光学測定装置１は、第２の媒質Ｗ２が収容された容器１１１に測定プローブ３の先端を挿入する第２の測定処理を行う。第２の媒質Ｗ２は、空気である。なお、第２の媒質Ｗ２として、窒素等を用いてもよい。
容器１１１は、光を反射しない部材または光源部２１が出射する光の波長を吸収する吸収部材が内面に施されている。具体的には、容器１１１は、内面に黒塗りが施されている。また、容器１１１の挿入口１１１ａの径は、測定プローブ３の径と略同じ大きさである。なお、容器１１１は、容器１１０と同様のものを用いてもよい。
これにより、照明ファイバ３１が照射した照明光は、容器１１１で吸収され、検出ファイバ３２に入射しない。さらに、容器１１１の外部から光が入射することもない。この結果、検出部２３は、検出ファイバ３２の内部で発生したバックグランド光を検出することができる。検出部２３は、検出した信号強度ｂ（第２の検出強度ｂ）を記録部２６のバックグランド情報記録部２６１に出力する。また、光学測定装置１が行う第２の測定処理は、第１の測定処理を行ってから所定の時間内に行うことが望ましい。これにより、光源部２１が出射する照明光の強度変動等がなく、同じ強度の光で第１の測定処理と第２の測定処理とをほぼ同じ条件で行うことができる。なお、光学測定装置１は、第１の測定処理と第２の測定処理とを１度測定しておけばよい。このため、光学測定装置１は、出荷時に第１の測定処理と第２の測定処理とを行えばよい。
つぎに、第３の測定処理について説明する。図７に示すように、光学測定装置１は、試料Ｓ１の前に、第２の媒質Ｗ２が収容された容器１１１に測定プローブ３の先端を挿入し、第２の媒質Ｗ２を測定する第３の測定処理を実行する。この場合、検出部２３は、検出した信号強度ｃ（第３の検出強度ｃ）を記録部２６のバックグランド情報記録部２６１に出力する。なお、第３の測定処理を行う場合、第３の測定処理に比して光源部２１の光量が変化していてもよい。
つぎに、試料Ｓ１の測定処理について説明する。図８に示すように、光学測定装置１は、測定プローブ３の先端を試料Ｓ１に接触させて測定を行う。この場合、検出部２３は、照明ファイバ３１で照射された照明光であって、試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光の強度Ｉを検出する。戻り光の強度Ｉには、測定プローブ３内で発生したバックグランド強度Ｂが含まれる。このため、演算部２７１は、以下の式（１）によって、試料Ｓ１のみからの照明光の戻り光Ｓを演算する。
Ｓ＝Ｉ−Ｂ ・・・（１）
なお、バックグランド強度Ｂは、検出部２３が発生源となる電気的ノイズ等が含まれないものとする。
ここで、バックグランド強度Ｂは、バックグランド情報記録部２６１で記録された第１の測定処理の信号強度ａおよび第２の測定処理の信号強度ｂおよび第３の測定処理の信号強度ｃを用いて以下の式（２）によって表される。
Ｂ＝（ａ／ｂ）×ｃ ・・・（２）
式（２）の関係式について、図９を用いて詳細に説明する。
図９は、測定プローブ３に入射する光の入射光強度と信号強度との関係を示す図である。また、図９において、横軸ｉが測定プローブ３に入射する光の入射光強度を示し、縦軸Ｐが信号強度を示す。さらに、直線Ｌ1は、測定プローブ３を第１の媒質Ｗ１に接触させた際に測定される信号強度を示し、直線Ｌ2は、測定プローブ３を第２の媒質Ｗ２に接触させた際に測定される信号強度を示す。直線Ｌ1は、Ｐ＝Ｃ1（ｉ）、直線Ｌ2は、Ｐ＝Ｃ2（ｉ）で表されるものとする。
図９に示すように、第１の測定処理および第２の測定処理それぞれにおいて測定プローブ３に入射する光の入射光強度ｉ0とした場合、直線Ｌwおよび直線Ｌaより、以下の式（３）および式（４）が成り立つ。
Ｐ＝Ｃ1（ｉ0）＝ａ ・・・（３）
Ｐ＝Ｃ2（ｉ0）＝ｂ ・・・（４）
また、第３の測定処理において測定プローブ３に入射する光の入射光強度をｉxとした場合、以下の式（５）が成り立つ。
Ｐ＝Ｃ2（ｉx）＝ｃ ・・・（５）
また、試料Ｓ１と第１の媒質Ｗ１は、同じ屈折率を有するので、試料Ｓ１の測定処理におけるバックグランド強度Ｂは、
Ｂ＝Ｃ1（ｉx） ・・・（６）
で表される。ここで、直線Ｌ2および直線Ｌ1は、Ｃ2（０）＝０およびＣ1（０）＝０を満たすので、
Ｂ＝（Ｃ1（ｉ0）／Ｃ2（ｉ0））×Ｃ2（ｉx）
＝（ａ／ｂ）×ｃ ・・・（７）
となる。
演算部２７１は、式（７）にしたがって、第１の測定処理で得られた第１の検出強度ａと、第２の検出強度ｂと、第３の測定処理で得られた第３の検出強度ｃとを用いて、バックグランド強度Ｂを演算する。
以上説明した本発明の実施の形態１によれば、第３の検出強度とバックグランド情報記録部２６１が記録する第１の検出強度と第２の検出強度との比の値との積により、試料Ｓ１からの照明光の戻り光を補正する際に用いるバックグランド強度を演算する。これにより、生体組織の測定時に、水や液体を用いたバックグラウンド光の測定を省略することで、測定に伴う校正処理の作業を容易にすることができる。即ち、生体組織の反射・散乱測定において、測定プローブを生体組織に接触した状態でバックグラウンド光のバックグランド強度を容易に取得することができる。
また、本発明の実施の形態１によれば、測定プローブ３が試料Ｓ１に照明光を照射した際に、演算部２７１が検出部２３によって検出された試料Ｓ１からの照明光の戻り光の検出強度からバックグランド強度を減算するので、試料Ｓ１の正確な測定値を得ることができる。
なお、本発明の実施の形態１では、測定プローブに複数の検出ファイバを設けてもよい。この場合、本体部２に複数の検出ファイバそれぞれに対応する複数の検出部を設ければよい。
また、本発明の実施の形態１では、測定プローブ３が本体部２に対して着脱自在であったが、測定プローブと本体部とを一体的に形成してもよい。
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、本体部に装着される測定プローブ毎に校正処理を実行する。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる光学測定装置の構成を説明後、光学測定装置が実行する校正処理を含む演算処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２にかかる光学測定装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す光学測定装置１０は、本体部４と、測定プローブ５と、を備える。
まず、本体部４について説明する。本体部４は、電源２０と、光源部２１と、コネクタ部２２と、検出部２３と、入力部２４と、出力部２５と、記録部２６と、制御部２７と、読取部４１と、を備える。
読取部４１は、後述する測定プローブ５の基端側に設けられた識別情報記録部５１から測定プローブ５を識別する固有番号（ＩＤ情報）、バックグランド情報および測定可能な試料Ｓ１や適応部位を示す観察情報を含む識別情報を読み取って、この読み取った識別情報を記録部２６へ出力する。読取部４１は、ＩＣリーダライタやバーコードリーダ等を用いて実現される。
つぎに、測定プローブ５について説明する。測定プローブ５は、照明ファイバ３１と、検出ファイバ３２と、ファイバ保持部３３と、ロッドレンズ３４と、識別情報記録部５１と、を備える。
識別情報記録部５１は、測定プローブ５を識別する固有番号（ＩＤ情報）、バックグランド情報および測定可能な試料Ｓ１や適応部位を示す観察情報を含む識別情報を記録する。識別情報記録部５１は、ＩＣチップやバーコード等を用いて実現される。バックグランド情報としては、あらかじめ実施されている第１の測定処理によって検出された第１の検出強度、および第２の測定処理によって検出された第２の検出強度それぞれの値とすることができる。あるいは、それらの比の値とすることができる。
このように構成された光学測定装置１０は、異なる測定プローブ５が本体部４に接続される毎に、演算部２７１が読取部４１によって読み取られた測定プローブ５の識別情報に基づいて、上述した校正処理を行うことによって、バックグランド光を補正した試料Ｓ１の測定値を演算する。
以上説明した本発明の実施の形態２によれば、試料Ｓ１の測定時にバックグランド光の測定を省略することができるので、試料Ｓ１の測定に伴う校正処理を容易に行うことができる。
なお、本発明の実施の形態２では、測定プローブ５にバックグランド光に関するバックグランド情報を書き込んだシール部材を貼付し、ユーザが貼付されたシール部材のバックグランド情報を入力部２４によって入力してもよい。
また、本発明の実施の形態２では、測定プローブ５毎に第１の測定処理および第２の測定処理を行い、第１の検出強度ａおよび第２の検出強度ｂをバックグランド情報記録部２６１に記録し、試料Ｓ１を測定する際に、入力部２４を介して使用する測定プローブ５のバックグランド情報を使用するようにしてもよい。
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、測定対象物のスペクトルを測定することによって、測定対象物の性状を推定する。このため、以下においては、本実施の形態３にかかる光学測定装置の構成を説明後、光学測定装置が実行する校正処理を含む演算処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図１１は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の構成を示すブロック図である。図１１に示す光学測定装置１１は、散乱体である生体組織等の試料Ｓ１に対して光学測定を行って試料Ｓ１の性状を検出する本体部６と、本体部６に対して着脱自在であり、被検体内に挿入されるディスポーザブル型の測定プローブ７と、を備える。
まず、本体部６について説明する。本体部６は、電源２０と、光源部２１と、コネクタ部２２と、入力部２４と、出力部２５と、制御部２７と、第１分光器６１と、第２分光器６２と、第３分光器６３と、記録部６４と、を備える。
第１分光器６１は、測定プローブ７から照射された照明光が試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光のスペクトルを検出し、この検出結果を制御部２７へ出力する。
第２分光器６２は、第１分光器６１と同一の構成によって実現され、測定プローブ７から照射された照明光が試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光のスペクトルを検出し、この検出結果を制御部２７へ出力する。
第３分光器６３は、第１分光器６１と同一の構成によって実現され、測定プローブ７から照射された照明光が試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光のスペクトルを検出し、この検出結果を制御部２７へ出力する。
記録部６４は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現され、本体部６を動作させるための各種プログラムおよび光学測定処理に使用される各種データや各種パラ-メタ等を記録する。また、記録部６４は、本体部６による試料Ｓ１の測定結果を記録する。さらに、記録部６４は、バックグランド情報記録部６４１を有する。
バックグランド情報記録部６４１は、測定プローブ７によって生体組織と同じ屈折率を有する第１の媒質Ｗ１に照明光を照射した際に第１の媒質Ｗ１からの照明光の戻り光を含まない各波長に対して検出された第１のスペクトルａ（λ）と、測定プローブ７によって第２の媒質Ｗ２に照明光を照射した際に第２の媒質Ｗ２からの照明光の戻り光を含まない各波長に対して検出された第２のスペクトルｂ(λ）のそれぞれの値、あるいはそれらの比の値を記録する。
つぎに、測定プローブ７について説明する。図１２は、測定プローブ７の先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。
図１１および図１２に示す測定プローブ７は、照明ファイバ３１と、ファイバ保持部３３と、ロッドレンズ３４と、検出ファイバ７１（第１受光チャンネルＣ１）と、第２検出ファイバ７２（第２受光チャンネルＣ２）と、第３検出ファイバ７３（第３受光チャンネルＣ３）と、を備える。
第１検出ファイバ７１は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３４を介して試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出（受光）して第１分光器６１へ伝播する。
第２検出ファイバ７２は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３４を介して試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第２分光器６２へ伝播する。
第３検出ファイバ７３は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３４を介して試料Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第３分光器６３へ伝播する。
以上のように構成された光学測定装置１１の演算部２７１が実行する試料Ｓ１の演算処理について説明する。図１３は、光学測定装置１１が試料Ｓ１を測定した際の測定スペクトルとバックグランド光の測定スペクトルとの関係を示す図である。
まず、光学測定装置１１は、試料Ｓ１の測定前に、上述した第３の測定処理を行うことによって第３のスペクトルｃ（λ）を測定する。この場合、演算部２７１は、以下の式（８）によって第１検出ファイバ７１、第２検出ファイバ７２および第３検出ファイバ７３それぞれのバックグランド光のスペクトルＢ（λ）を演算する。
Ｂ（λ）＝（（ａ（λ）／ｂ（λ））×ｃ（λ） ・・・（８）
続いて、光学測定装置１１は、試料Ｓ１のスペクトルＩ（λ）を測定する。この場合、演算部２７１は、以下の式（９）によって、試料Ｓ１のスペクトルＩ（λ）からバックグランド光のスペクトルＢ（λ）を減算することによって、試料Ｓ１のスペクトルＳ（λ）を算出する（図１３を参照）。
Ｓ（λ）＝Ｉ（λ）−Ｂ（λ）
＝Ｉ（λ）−（ａ（λ）／ｂ（λ））×ｃ（λ） ・・・（９）
ここで、２番目の符号では、式（８）を代入した。
以上説明した本発明の実施の形態３によれば、試料Ｓ１の測定時に、水や液体を用いたバックグランド光のスペクトルの測定を省略することができるので、測定に伴う校正処理を容易にすることができる。
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態では、第３の測定処理を処置具チャンネル（内視鏡鉗子口内部）で行ってもよい。具体的には、図１４に示すように、内視鏡１０１の処置具チャンネル１０１ａを、光を吸収する空間として使用することで、第２の媒質Ｗ２を収容する容器１１１を設けず、第３の測定処理を行うことができる。
１，１０，１１ 光学測定装置
２，４，６ 本体部
３，５，７ 測定プローブ
２０ 電源
２１ 光源部
２２ コネクタ部
２３ 検出部
２４ 入力部
２５ 出力部
２６，６４ 記録部
２７ 制御部
３１ 照明ファイバ
３２ 検出ファイバ
３３ ファイバ保持部
３４ ロッドレンズ
４１ 読取部
５１ 識別情報記録部
６１ 第１分光器
６２ 第２分光器
６３ 第３分光器
７１ 第１検出ファイバ
７２ 第２検出ファイバ
７３ 第３検出ファイバ
２６１，６４１ バックグランド情報記録部
２７１ 演算部

Claims (10)

  1. 試料に対して照明光を照射するとともに、前記試料で反射および／または散乱した前記照明光の戻り光を受光する測定プローブと、
    前記測定プローブが受光した前記戻り光を検出する検出部と、
    前記測定プローブによって前記試料と同じ屈折率を有する第１の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第１の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第１の検出強度と、前記測定プローブによって第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第２の検出強度との比の値を記録する記録部と、
    前記測定プローブによって前記第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第３の検出強度と前記比の値との積により、前記試料からの前記戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する演算部と、
    を備えたことを特徴とする光学測定装置。
  2. 前記演算部は、前記測定プローブが前記試料に前記照明光を照射した際に、前記検出部が検出した前記試料からの前記戻り光の検出強度から前記バックグランド強度を減算することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  3. 前記検出部は、分光器を有し、
    前記第１の検出強度、前記第２の検出強度および前記第３の検出強度は、前記分光器で分光された各波長に対して検出された値であることを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
  4. 前記第１の媒質は、水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  5. 前記第２の媒質は、空気であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  6. 前記測定プローブは、当該光学測定装置の本体部に着脱自在であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  7. 前記試料は、生体組織であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  8. 前記試料の屈折率と前記第１の媒質の屈折率との差の絶対値は、０．１以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  9. 前記第１の検出強度は、光を吸収する光吸収部材が内面に施された容器に収容された前記第１の媒質に対して測定され、
    前記第２の検出強度は、前記容器に収容された前記第２の媒質に対して測定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光学測定装置。
  10. 試料に対して照明光を照射するとともに、前記試料で反射および／または散乱した前記照明光の戻り光を受光する測定プローブを備え、前記試料の光学測定を行う光学測定装置が実行する校正方法であって、
    前記測定プローブによって前記試料と同じ屈折率を有する第１の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第１の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第１の検出強度と、前記測定プローブによって第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第２の検出強度との比の値と、前記測定プローブによって前記第２の媒質に前記照明光を照射した際に検出される前記戻り光の強度であって、前記第２の媒質からの前記戻り光を含まない状態で検出される強度である第３の検出強度との積により、前記試料からの前記戻り光を補正する際に用いるバックグランド光のバックグランド強度を演算する演算ステップと、
    前記試料からの前記戻り光の検出強度から前記バックグランド強度を減算する減算ステップと、
    を含むことを特徴とする校正方法。
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