JPWO2013133341A1 - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

測定時間を伸ばすことなく、ＳＮ比を維持した状態で生体組織を測定することができる光学測定装置を提供する。光学測定装置３は、光学測定装置３による測定開始から測定終了までの時間内において、測定用光源部３２１に測定光の出射と停止とを交互に実行させるとともに、測定用光源部３２１に測定光を停止させる停止時間よりも測定光を出射させる出射時間を長くして測定用光源部３２１に測定光を出射させる照明制御部３３２ａと、第１検出部３２５が検出した測定光の戻り光の検出強度のうち、生体組織Ｓ１で反射した内視鏡による観察光の戻り光の検出強度を除去する演算を行う演算部３３２ｂと、を備える。

Description

本発明は、生体組織に測定光を照射し、生体組織で反射および／または散乱した測定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に関する。

従来、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検出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ている。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トの白色光をプローブの照射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受光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）を用いた光学測定装置が提案されている。

このような光学測定装置として、内視鏡を用いて生体粘膜の光学測定を行う技術が知られている（特許文献１を参照）。この技術では、測定プローブによる光学測定が行われているときに、内視鏡による観察光の照射を停止させることで、内視鏡の観察光が測定プローブで測定されることを防止する。

また、内視鏡による観察光の照明下で光学測定装置が測定光を照射した際に検出部によって検出された測定値から光学測定装置が測定光を照射していない際に検出部によって検出された測定値を減算することにより、測定対象物の測定値を演算する技術が知られている（特許文献２を参照）。

特開平０９−２４８２８１号公報 特開２０００−１４６２９号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、内視鏡による観察光の照射を停止させた場合、この期間の測定対象物の観察像が暗くなるので、測定対象物の所望の位置に測定プローブの位置を合わせることが難しかった。

また、上述した特許文献２では、通常観察と光学測定で時間を分配するため、測定の開始から終了するまでの測定時間が実質的に光学測定を行う時間の２倍必要になる。この測定時間を短くしようとすれば、測定される情報量が少なくなってしまうため、ＳＮ比が低下してしまうという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象物の観察像が暗くなることを防止するとともに、測定時間を延ばすことなく、ＳＮ比を維持した状態で測定対象物を光学測定することができる光学測定装置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、被検体の内部に挿入される挿入部の先端から対象物を観察するための観察光を照射して前記被検体内を撮像する内視鏡の前記挿入部を介して前記被検体の内部に挿入され、前記被検体の生体組織の光学特性を測定する光学測定装置であって、前記内視鏡が照射する観察光の波長帯域の少なくとも一部を含む測定光を出射する測定用光源部と、前記測定用光源部が出射した前記測定光を前記生体組織に照射する照明ファイバと、前記生体組織で反射および／または散乱した前記測定光の戻り光を受光する受光ファイバと、を有する測定プローブと、前記受光ファイバが受光した前記測定光の戻り光を検出する検出部と、当該光学測定装置による測定開始から測定終了までの時間内において、前記測定用光源部に前記測定光の出射と停止とを交互に実行させるとともに、前記測定用光源部に前記測定光の出射を停止させる停止時間よりも前記測定光を出射させる出射時間を長くして前記測定用光源部に前記測定光を出射させる照明制御部と、前記検出部が検出した前記測定光の戻り光の検出強度のうち、前記生体組織で反射した前記内視鏡による前記観察光の戻り光の検出強度を除去する演算を行う演算部と、を備え、前記演算部は、前記測定光の戻り光の検出強度から前記観察光の戻り光の検出強度を除去した検出強度Ｉ＿Ｃを以下の式（１）によって演算することを特徴とする。
Ｉ＿Ｃ＝Ｉ＿ｔ_on−I＿ｔ_off×（ｔ_on／ｔ_off） ・・・（１）
ここで、ｔ_onは前記出射時間であり、ｔ_offは前記停止時間であり、Ｉ＿ｔ_onは前記出射時間の間で前記検出部が検出した検出強度であり、I＿ｔ_offは前記停止時間の間で前記検出部が検出した検出強度である。

また、本発明にかかる光学測定装置は、上記発明において、前記照明制御部は、前記生体組織の種別に応じて、前記出射時間と前記停止時間とを可変制御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、前記照明制御部は、前記測定用光源部に前記測定光の出射と停止とを交互に連続的に複数回実行させ、前記演算部は、前記検出部が繰り返し検出した複数の検出強度の平均値を演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、前記光学特性は、前記測定光の戻り光のスペクトルであり、前記検出部は、前記測定光の戻り光のスペクトルを検出する分光器を有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、前記照明制御部は、前記出射時間に前記検出部が検出した前記検出強度および前記内視鏡による前記観察光の戻り光の検出強度それぞれのＳＮ比が等しくなる前記出射時間および前記停止時間で前記測定用光源部に前記測定光を出射させ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、前記受光ファイバは、前記測定光の戻り光を異なる角度で受光する複数の受光チャンネルを有し、前記検出部は、前記複数の受光チャンネルそれぞれが受光した前記測定光の戻り光を検出する複数の検出部を有することを特徴とする。

本発明にかかる光学測定装置によれば、測定対象物の観察像が暗くなることを防止するとともに、測定時間を延ばすことなく、ＳＮ比を維持した状態で測定対象物を光学測定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にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置が照射する測定光の照射タイミングを示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の第１検出部が測定用光源部の出射時間で検出した検出強度を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の第１検出部が測定用光源部の停止時間で検出した検出強度を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の演算部の演算結果を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１にかかる変形例１の内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる光学測定装置の回転フィルタの構成を模式的に示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２にかかる光学測定装置が被検体の観察時に測定光を照射する際の照射タイミングを示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に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第１分光器が測定用光源部の出射時間に検出した検出スペクトル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の第１分光器が測定用光源部の停止時間に検出した検出スペクトルを模式的に示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の演算部が演算した内視鏡光源装置から照射された照明光による戻り光のスペクトルを模式的に示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態３にかかる光学測定装置の演算部が演算した測定光のみのスペクトルを模式的に示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図１７は、本発明の実施の形態４にかかる光学測定装置が照射する測定光の出射タイミングを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる光学測定装置および内視鏡システムの好適な実施の形態として、ＬＥＢＳ技術を用いた光学測定装置を例に詳細に説明する。また、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。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および各部材の比率等は、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、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図１に示す内視鏡システム１は、被検体内に挿入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡装置２（内視鏡スコープ）と、内視鏡装置２を介して被検体内に導入され、被検体内の生体組織の性状を推定する光学測定装置３と、内視鏡装置２の照明光を生成する内視鏡光源装置４と、内視鏡装置２によって撮像された画像信号に対して所定の画像処理を行うとともに内視鏡システム１の各部を制御する制御装置５（プロセッサ）と、制御装置５が画像処理を施した画像信号に対応する画像を表示する表示装置６と、を備える。

内視鏡装置２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部側であって、操作者が把持する操作部２２と、操作部２２の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、照明ファイバ（ライトガイドケーブル）および電気ケーブル等を用いて構成される。挿入部２１は、被検体内を撮像する撮像素子としてＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等を内蔵した撮像部を有する先端部２１１と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部２１３と、を有する。先端部２１１には、照明レンズを介して被検体内を照射する照明部、被検体内を撮像する観察部、処置具用チャンネルと連通する開口部２１４および送気・送水用ノズル（図示せず）が設けられている。

操作部２２は、湾曲部２１２を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体の体腔内に生検鉗子、レーザメス、光学測定装置３の測定プローブ等の処置具が挿入される処置具挿入部２２２と、光学測定装置３、内視鏡光源装置４、制御装置５、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部２１先端の開口部２１４から表出する。

ユニバーサルコード２３は、照明ファイバおよび電気ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード２３は、内視鏡光源装置４から出射された照明光を操作部２２および可撓管部２１３を介して先端部２１１に伝送する。ユニバーサルコード２３は、先端部２１１に設けられた撮像素子等の撮像部が撮像した画像信号を制御装置５に伝送する。

光学測定装置３は、内視鏡装置２の処置具挿入部２２２を経て被検体の体内に挿入される測定プローブ３１と、測定プローブ３１に測定光を出力するとともに、測定プローブ３１を介して測定対象物で反射および／または散乱した測定光の戻り光を受光して測定対象物の性状（特性値）を推定する本体部３２と、本体部３２の測定結果等を制御装置５に伝送する伝送ケーブル３３と、を備える。

内視鏡光源装置４は、ユニバーサルコード２３の照明ファイバを介して接続された内視鏡装置２へ照明光（観察光）を供給する。内視鏡光源装置４は、白色光源または特殊光源等を用いて構成される。

制御装置５は、ユニバーサルコード２３を介して伝送された内視鏡装置２の先端部２１１が撮像した被検体内の画像信号に対して所定の画像処理を施して表示装置６へ出力する。制御装置５は、ユニバーサルコード２３を介して内視鏡装置２の操作部２２におけるスイッチ部２２３から送信された各種の指示信号に基づいて、内視鏡システム１の各部を制御する。

表示装置６は、映像ケーブル６１を介して制御装置５によって所定の画像処理が施された画像信号に対応する画像および光学測定装置３の測定結果等を表示する。表示装置６は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。これにより、操作者は、表示装置６が表示する画像を見ながら内視鏡装置２を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。

つぎに、図１で説明した光学測定装置３、内視鏡光源装置４および制御装置５の詳細な構成について説明する。図２は、図１に示す光学測定装置３、内視鏡光源装置４および制御装置５の構成を模式的に示すブロック図である。

まず、光学測定装置３の詳細な構成について説明する。光学測定装置３は、測定プローブ３１と、本体部３２と、を備える。

測定プローブ３１は、一または複数の光ファイバ等を用いて構成される。具体的には、測定プローブ３１は、測定対象物としての生体組織Ｓ１に測定光（照明光）を出射する照明ファイバ３１１と、測定対象物で反射および／または散乱した測定光の戻り光が異なる角度（散乱角度）で入射する複数の受光ファイバ３１２（たとえば、第１受光チャンネル、第２受光チャンネル、第３受光チャンネル）とを用いて構成される。照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２は、少なくとも先端部分が互いに平行に配列される。測定プローブ３１は、基端部３１３と、可撓部３１４と、先端部３１５と、を有する。

基端部３１３は、本体部３２のコネクタ部（図示せず）に着脱自在に接続される。可撓部３１４は、可撓性を有し、本体部３２から出射された測定光を照明ファイバ３１１の端面が露出する先端を含む先端部３１５に伝送するとともに、先端部３１５を介して入射する測定光の戻り光を本体部３２に伝送する。先端部３１５は、可撓部３１４から伝送された測定光を生体組織Ｓ１に対して出射するとともに、生体組織Ｓ１で反射および／または散乱した測定光の戻り光が入射する。先端部３１５には、透過性を有するロッド３１５ａが光学部材として設けられている。ロッド３１５ａは、生体組織Ｓ１表面と照明ファイバ３１１および受光ファイバ３１２の先端との距離が一定となるように円柱状をなす。なお、図２では、３本の受光ファイバ３１２を有する測定プローブ３１を例に説明したが、散乱角度の異なる少なくとも２つ以上の散乱光を受光できればよいため、受光ファイバ３１２が２本以上であればよい。さらに、照明ファイバ３１１の数も生体組織Ｓ１の種類や部位に応じて、適宜変更することができる。

本体部３２は、測定用光源部３２１と、集光レンズ３２２と、シャッタ３２３と、シャッタ駆動部３２４と、第１検出部３２５と、第２検出部３２６と、第３検出部３２７と、入力部３２８と、出力部３２９と、記録部３３０と、通信部３３１と、光学制御部３３２と、を備える。

測定用光源部３２１は、内視鏡装置２が照射する観察光の波長帯域の少なくとも一部を含むインコヒーレント光の測定光を照明ファイバ３１１へ出射する。測定用光源部３２１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および光源ドライバ等を用いて構成される。測定用光源部３２１は、光学制御部３３２の制御のもと、測定光を照明ファイバ３１１へ出射する。

集光レンズ３２２は、一または複数のレンズを用いて構成され、測定用光源部３２１が出射した観察光を照明ファイバ３１１の基端部３１３に集光する。

第１検出部３２５は、測定プローブ３１の照明ファイバ３１１から照射された測定光であって、生体組織Ｓ１で反射および／または散乱した測定光の戻り光を検出し、この検出結果を光学制御部３３２へ出力する。具体的には、第１検出部３２５は、測定プローブ３１の受光ファイバ３１２から入射された測定光の戻り光の強度を検出し、この検出結果を光学制御部３３２へ出力する。第１検出部３２５は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光センサを用いて構成される。

第２検出部３２６および第３検出部３２７は、第１検出部３２５と同一の構成によって実現され、測定プローブ３１から照射された測定光であって、測定プローブ３１を介して入射された生体組織Ｓ１で反射および／または散乱した測定光の戻り光を検出し、この検出結果を光学制御部３３２へ出力する。

入力部３２８は、光学測定装置３の起動を指示する指示信号および光学測定装置３による光学測定の開始指示等の入力を受け付けて光学制御部３３２へ出力する。入力部３２８は、プッシュ式のスイッチやタッチパネル等を用いて構成される。

出力部３２９は、光学測定装置３による測定結果および光学測定装置３における各種処理に関する情報を出力する。出力部３２９は、液晶または有機ＥＬ等の表示ディスプレイおよびスピーカ等を用いて構成される。

記録部３３０は、光学測定装置３を動作させるための各種プログラム、光学測定処理に使用される各種データや各種パラメータを記録する。記録部３３０は、光学測定装置３の処理中の情報および生体組織Ｓ１の測定結果を一時的に記録する。記録部３３０は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて構成される。なお、記録部３３０は、本体部３２に着脱自在なメモリカードであってもよい。

通信部３３１は、伝送ケーブル３３（図１を参照）を介して制御装置５との通信を行うための通信インターフェースである。通信部３３１は、光学測定装置３の測定結果を制御装置５へ出力するとともに、制御装置５から送信された指示信号や制御信号を光学制御部３３２へ出力する。

光学制御部３３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、光学測定装置３の各部の処理動作を制御する。光学制御部３３２は、光学測定装置３の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置３の動作を統括的に制御する。光学制御部３３２は、照明制御部３３２ａと、演算部３３２ｂと、を有する。

照明制御部３３２ａは、測定用光源部３２１から生体組織Ｓ１へ照射される測定光の強度を時間的に制御する。具体的には、照明制御部３３２ａは、光学測定装置３による測定開始から測定終了までの時間内において、測定用光源部３２１に測定光の出射と停止とを交互に実行させるとともに、測定用光源部３２１に測定光を停止させる停止時間よりも測定光を出射させる出射時間を長くして測定用光源部３２１に測定光を出射させる。

演算部３３２ｂは、第１検出部３２５、第２検出部３２６および第３検出部３２７それぞれから入力された測定結果に基づいて、生体組織Ｓ１の性状に関わる光学特性を演算する。また、演算部３３２ｂは、第１検出部３２５、第２検出部３２６および第３検出部３２７がそれぞれ検出した測定光の戻り光の検出強度のうち、生体組織Ｓ１で反射した内視鏡装置２が生体組織Ｓ１に照射した観察光の戻り光の検出強度を除去する演算を行うことによって、測定用光源部３２１が出射した測定光のみの検出強度を演算する。

つぎに、内視鏡光源装置４について説明する。内視鏡光源装置４は、内視鏡光源部４１と、集光レンズ４２と、光源ドライバ４３と、光源駆動制御部４４と、を備える。

内視鏡光源部４１は、内視鏡装置２に供給する観察光（照明光）を発生する。内視鏡光源部４１は、白色ＬＥＤまたはキセノンランプ等を用いて構成される。

集光レンズ４２は、内視鏡光源部４１が発した白色光の光路上に配置され、内視鏡光源部４１が発した観察光を集光してユニバーサルコード２３のライトガイドケーブルである照明ファイバ３１１に出射する。

光源ドライバ４３は、光源駆動制御部４４の制御のもと、内視鏡光源部４１に所定の電力を供給する。

光源駆動制御部４４は、制御装置５の制御のもと、内視鏡光源部４１の駆動を制御する。具体的には、光源駆動制御部４４は、制御装置５から入力される駆動信号に基づいて、光源ドライバ４３が内視鏡光源部４１に供給する電流量や照射タイミングを制御する。光源駆動制御部４４は、ＣＰＵ等を用いて構成される。

つぎに、制御装置５について説明する。制御装置５は、接続部５１と、画像処理部５２と、入力部５３と、記録部５４と、通信部５５と、内視鏡制御部５６と、を備える。

接続部５１は、ユニバーサルコード２３の電気ケーブル（通信ケーブル）２３１が接続される。接続部５１は、ユニバーサルコード２３の電気ケーブル２３１を介して先端部２１１の観察窓（図示せず）の近傍に配置された撮像部２１１ｂで撮像されたデジタル信号である画像信号を受信して画像処理部５２へ出力する。

画像処理部５２は、接続部５１から出力された画像信号に対して所定の画像処理を行って表示装置６へ出力する。具体的には、画像処理部５２は、画像信号（画像データ）に対して、少なくとも、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理を行う。画像処理部５２は、画像処理を施した画像信号に対してデジタル信号からアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号の画像信号をハイビジョン方式等のフォーマットに変更して表示装置６へ出力する。これにより、表示装置６には、１枚の体内画像が表示される。

入力部５３は、内視鏡システム１の各種指示信号の入力を受け付ける。具体的には、入力部５３は、被検体情報、内視鏡装置２の識別情報および検査内容等の各種情報の入力を受け付ける。入力部５３は、マウス、キーボードおよびタッチパネル等の操作デバイスを用いて構成される。

記録部５４は、制御装置５および内視鏡光源装置４を動作させるための各種プログラムを記録する。記録部５４は、制御装置５の処理中の情報を一時的に記録する。記録部５４は、画像処理部５２が画像処理を施した画像信号および光学測定装置３の測定結果を記録する。記録部５４は、揮発性メモリや不揮発性メモリを用いて構成される。なお、記録部５４は、制御装置５の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

通信部５５は、伝送ケーブル３３を介して光学測定装置３との通信を行うための通信インターフェースである。

内視鏡制御部５６は、制御装置５の各部の処理動作を制御する。内視鏡制御部５６は、制御装置５の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、制御装置５の動作を制御する。内視鏡制御部５６は、各ケーブルを介して内視鏡装置２、光学測定装置３および内視鏡光源装置４それぞれに接続されている。内視鏡制御部５６は、ＣＰＵ等を用いて実現される。

以上のように構成された内視鏡システム１において光学測定装置３が被検体の観察時に測定光を照射する際の照射タイミングおよび演算部３３２ｂの演算方法について説明する。図３は、光学測定装置３が照射する測定光の照射タイミングを示す図である。図３において、横軸が時間（ｔ）を示し、縦軸が測定用光源部３２１からの測定光の強度Ｉ_sを示す。なお、図３においては、所定の波長の測定光の強度を示す。

図３に示すように、照明制御部３３２ａは、生体組織Ｓ１を測定する一連の測定時間内において、測定用光源部３２１に測定光の出射と停止とを交互に実行させる。さらに、照明制御部３３２ａは、測定用光源部３２１に測定光を停止させる停止時間ｔ_offよりも測定用光源部３２１に測定光を出射させる出射時間ｔ_onを長くなるように測定用光源部３２１の出射タイミングを制御する。

つぎに、演算部３３２ｂによる演算方法について説明する。図４は、第１検出部３２５が測定用光源部３２１の出射時間で検出した検出強度を示す図である。図５は、第１検出部３２５が測定用光源部３２１の停止時間で検出した検出強度を示す図である。図６は、演算部３３２ｂの演算結果を示す図である。なお、図４〜図６において、縦軸が検出強度Ｉ_sを示す。

図４および図５に示すように、まず、演算部３３２ｂは、第１検出部３２５によって測定用光源部３２１の出射時間ｔ_onの間に検出された検出強度Ｉ＿ｔ_onと、第１検出部３２５によって測定用光源部３２１の停止時間ｔ_offの間に検出された検出強度Ｉ＿ｔ_offと、を用いて、第１検出部３２５によって測定用光源部３２１の出射時間ｔ_onの間で検出された光のうち、内視鏡光源部４１からの観察光による戻り光成分の検出強度Ｉ＿Ｂを以下の式（１）によって演算する。
Ｉ＿Ｂ＝I＿ｔ_off×（ｔ_on／ｔ_off) ・・・（１）

続いて、図６に示すように、演算部３３２ｂは、測定用光源部３２１からの測定光のみによる戻り光の検出強度Ｉ＿Ｃを以下の式（２）によって演算する。
Ｉ＿Ｃ＝Ｉ＿ｔ_on−I＿ｔ_off×（ｔ_on／ｔ_off) ・・・（２）
＝Ｉ＿ｔ_on−Ｉ＿Ｂ

このように演算部３３２ｂは、上述した式（１）および式（２）を用いて、測定用光源部３２１からの測定光のみによる戻り光の検出強度を演算する。なお、演算部３３２ｂは、第２検出部３２６および第３検出部３２７それぞれに対しても、同様の演算を行う。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、照明制御部３３２ａが測定用光源部３２１の停止時間ｔ_offよりも出射時間ｔ_onを長くした場合であっても、生体組織Ｓ１の定量的な光学特性を正確に行うことができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、全体の測定時間の中で光学特性の測定を行っている実質的な時間を相対的に長くすることができるので、測定におけるＳＮ比を大きくすることができる。

なお、本発明の実施の形態１では、照明制御部３３２ａが生体組織Ｓ１の種別または観察対象の位置に応じて、測定用光源部３２１が測定光を出射する出射時間と測定光を停止させる停止時間とを可変制御してもよい。たとえば、照明制御部３３２ａは、出射時間を停止時間の２倍に可変してもよい。これにより、測定対象物の部位毎に正確な光学特性を測定することができる。

（実施の形態１の変形例１）
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる変形例１について説明する。本実施の形態１にかかる変形例１は、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システム１の光学測定装置の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態１にかかる変形例１の光学測定装置の構成について説明する。なお、本実施の形態１にかかる変形例１において、上述した実施の形態１にかかる内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態１にかかる変形例１の内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図７に示す内視鏡システム１０は、内視鏡光源装置４と、制御装置５と、光学測定装置１１と、を備える。

光学測定装置１１は、測定プローブ３１と、本体部１１０と、を備える。本体部１１０は、測定用光源部１１１と、光学制御部１１２と、集光レンズ３２２と、第１検出部３２５と、第２検出部３２６と、第３検出部３２７と、入力部３２８と、出力部３２９と、記録部３３０と、通信部３３１と、を備える。

測定用光源部１１１は、生体組織Ｓ１へ照射するインコヒーレント光の測定光を照明ファイバ３１１へ出射する。測定用光源部１１１は、白色ＬＥＤおよびＬＥＤドライバ等を用いて構成される。測定用光源部１１１は、光学制御部１１２の制御のもと、測定光を出射する。

光学制御部１１２は、ＣＰＵ等を用いて構成され、光学測定装置１１の各部の処理動作を制御する。光学制御部１１２は、光学測定装置１１の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置１１の動作を統括的に制御する。光学制御部１１２は、照明制御部１１２ａと、演算部３３２ｂと、を有する。

照明制御部１１２ａは、測定用光源部１１１から生体組織Ｓ１へ照射される測定光の強度を時間的に制御する。具体的には、照明制御部１１２ａは、光学測定装置１１による測定開始から測定終了までの時間内において、測定用光源部１１１に測定光の出射と停止とを交互に実行させるとともに、測定用光源部１１１に測定光を停止させる停止時間よりも測定光を出射させる出射時間を長くして測定用光源部１１１に測定光を出射させる。

このように構成された光学測定装置１１は、照明制御部１１２ａの停止時間よりも出射時間を大きくして測定用光源部１１１に測定光を照明ファイバ３１１に向けて出射させる。

以上説明した本発明の実施の形態１にかかる変形例１によれば、測定用光源部１１１が測定光を停止する停止時間を短くしても、定量的な光学特性を正確に行うことができる。

また、本発明の実施の形態１にかかる変形例１によれば、全体の測定時間の中で光学特性の測定を行っている実質的な時間を相対的に長くすることができるので、測定におけるＳＮ比を大きくすることができる。

（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、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置の構成および照明方法が異なる。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、本実施の形態２にかかる光学測定装置が実行する照明方法を説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図８は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図８に示す内視鏡システム１２は、内視鏡光源装置４と、制御装置５と、光学測定装置７と、を備える。

光学測定装置７は、測定プローブ３１と、本体部７０と、を備える。本体部７０は、回転フィルタ７１と、フィルタ駆動部７２と、光学制御部７３と、測定用光源部３２１と、集光レンズ３２２と、第１検出部３２５と、第２検出部３２６と、第３検出部３２７と、入力部３２８と、出力部３２９と、記録部３３０と、通信部３３１と、を備える。

回転フィルタ７１は、測定用光源部３２１が出射する測定光の光路上に回転自在に配置され、測定用光源部３２１が照射する測定光を周期的に遮光する。図９は、回転フィルタ７１の構成を模式的に示す図である。図９に示すように、回転フィルタ７１は、円盤状をなす。回転フィルタ７１は、測定光が透過する透過部７２１と、測定光を遮光する遮光部７２２と、を有する。透過部７２１は、透明な部材を用いて構成される。遮光部７２２は、光を遮光する部材を用いて構成される。

フィルタ駆動部７２は、光学制御部７３の制御のもと、回転フィルタ７１を所定の軸Ｏを中心として回転させる。フィルタ駆動部７２は、ステッピングモータ等を用いて構成される。

光学制御部７３は、ＣＰＵ等を用いて構成され、光学測定装置７の各部の処理動作を制御する。光学制御部７３は、光学測定装置７の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置７の動作を統括的に制御する。光学制御部７３は、照明制御部７３ａと、演算部７３ｂと、を有する。

照明制御部７３ａは、フィルタ駆動部７２を駆動することによって、回転フィルタ７１を所定の周期で回転させることによって、測定用光源部３２１が測定光を停止させる停止時間よりも測定用光源部３２１が測定光を出射する出射時間が長くなるように制御するとともに、測定光の出射と停止とを交互に連続的に複数回実行させる。

演算部７３ｂは、上述した式（１），（２）を用いて、第１検出部３２５が繰り返し検出した複数の検出強度の平均を演算する。また、演算部７３ｂは、第１検出部３２５と同様に、上述した式（１），（２）を用いて、第２検出部３２６および第３検出部３２７がそれぞれ繰り返し検出した複数の検出強度の平均を演算する。

以上のように構成された内視鏡システム１において光学測定装置７が被検体の観察時に測定光を照射する際の照射タイミングについて説明する。図１０は、光学測定装置７が被検体の観察時に測定光を照射する際の照射タイミングを示す図である。図１０において、横軸が時間（ｔ）を示し、縦軸が第１検出部３２５によって検出された測定光の強度Ｉ_sを示す。

図１０に示すように、照明制御部７３ａは、生体組織Ｓ１の一連の測定時間内において、フィルタ駆動部７２を駆動することによって、測定用光源部３２１によって測定光が照射される出射時間ｔ_onよりも生体組織Ｓ１によって測定光が照射されない停止時間ｔ_offが長くなるように回転フィルタ７１の回転タイミングを制御する。さらに、照明制御部７３ａは、測定用光源部３２１およびフィルタ駆動部７２を制御することにより、測定用光源部３２１が測定光を停止する停止時間ｔ_offと測定用光源部３２１が測定光を出射する出射時間ｔ_onとを交互に連続的に複数回実行させる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、照明制御部７３ａが測定用光源部３２１によって照射される測定光の停止時間ｔ_offと出射時間ｔ_onとを一組とする照射を繰り返し実行させるので、生体組織Ｓ１の変動に追従してより正確な測定を行うことができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、測定用光源部３２１によって照射される測定光の停止時間ｔ_offと出射時間ｔ_onとを一組とする照射を繰り返し複数回実行された際に、演算部７３ｂが第１検出部３２５によって検出された複数の検出強度を平均する演算を行うことで、ＳＮ比を向上させた結果を得ることができる。

（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、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置の構成および演算方法が異なる。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、本実施の形態３にかかる光学測定装置が実行する演算方法を説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図１１は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１１に示す内視鏡システム１３は、内視鏡光源装置４と、制御装置５と、光学測定装置８と、を備える。

光学測定装置８は、測定プローブ３１と、本体部８０と、を備える。本体部８０は、測定用光源部３２１と、集光レンズ３２２と、入力部３２８と、出力部３２９と、記録部３３０と、通信部３３１と、第１分光器８１と、第２分光器８２と、第３分光器８３と、光学制御部８４と、を備える。

第１分光器８１は、測定プローブ３１の受光ファイバ３１２から照射された測定光であって、測定プローブ３１を介して入射された生体組織Ｓ１で反射および／または散乱した測定光の戻り光のスペクトルを検出し、この検出結果を光学制御部８４に出力する。第１分光器８１は、分光器を用いて構成される。

第２分光器８２および第３分光器８３は、第１分光器８１と同一の構成によって実現され、測定プローブ３１を介して入射された生体組織Ｓ１で反射および／または散乱した測定光の戻り光のスペクトルを検出し、この検出結果を光学制御部８４に出力する。

光学制御部８４は、ＣＰＵ等を用いて構成され、光学測定装置８の各部の処理動作を制御する。光学制御部８４は、光学測定装置８の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置８の動作を統括的に制御する。光学制御部８４は、照明制御部３３２ａと、演算部８４ａと、を有する。

演算部８４ａは、第１分光器８１、第２分光器８２および第３分光器８３それぞれから入力される測定光の戻り光のスペクトルに基づいて、生体組織Ｓ１の光学特性として分光特性を演算する。

以上のように構成された内視鏡システム１３において光学測定装置８が被検体の光学特性としての分光特性を演算する演算方法について説明する。図１２は、第１分光器８１が測定用光源部３２１の出射時間ｔ_onの間に検出した検出スペクトルＬ_aを模式的に示す図である。図１３は、第１分光器８２が測定用光源部３２１の停止時間ｔ_offの間に検出した検出スペクトルＬ_bを模式的に示す図である。図１４は、演算部８４ａが演算した内視鏡光源装置４から照射された照明光による戻り光のスペクトルＬ_b’を模式的に示す図である。図１５は、演算部８４ａが演算した測定光のみのスペクトルＬ_cを模式的に示す図である。図１２〜図１５において、横軸が波長（λ）を示し、縦軸が検出強度（Ｉ_S）を示す。

図１２〜図１４に示すように、演算部８４ａは、第１分光器８１が測定用光源部３２１の出射時間ｔ_onおよび停止時間ｔ_offそれぞれの間で検出した検出スペクトルＩ＿ｔ_on（λ）、検出スペクトルＩ＿ｔ_off（λ）、出射時間ｔ_onおよび停止時間ｔ_offに基づいて、内視鏡光源装置４から照射された照明光による戻り光スペクトルＩ＿Ｂ（λ）を以下の式（３）によって演算する。
Ｉ＿Ｂ（λ）＝Ｉ＿ｔ_off（λ）×（ｔ_on／ｔ_off） ・・・（３）

続いて、図１５に示すように、演算部８４ａは、測定用光源部３２１からの測定光のみによる戻り光のスペクトルＩ＿Ｃ（λ）を以下の式（４）によって演算する。
Ｉ＿Ｃ（λ）＝Ｉ＿ｔ_on（λ）−Ｉ＿ｔ_off（λ）×（ｔ_on／ｔ_off） ・・・（４）
＝Ｉ＿ｔ_on（λ）−Ｉ＿Ｂ（λ）

このように、演算部８４ａは、上述した式（３）および式（４）を用いて、生体組織Ｓ１の光学特性として分光特性を演算する。なお、演算部８４ａは、第２分光器８２および第３分光器８３それぞれから入力される検出結果に対しても、同様の演算を行う。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、生体組織Ｓ１の光学特性を分光特性によって測定することができる。

（実施の形態３の変形例１）
なお、本実施の形態３では、照明制御部３３２ａがＳＮ比に基づいて、測定用光源部３２１が測定光を出射する出射時間ｔ_onおよび測定用光源部３２１が測定光を停止する停止時間ｔ_offを設定してもよい。たとえば、照明制御部３３２ａは、検出スペクトルＩ＿ｔ_on（λ）と戻り光スペクトルＩ＿Ｂ（λ）とのＳＮ比が略等しくなるように、測定用光源部３２１が出射する測定光の出射時間ｔ_onおよび停止時間ｔ_offを設定する（詳細な内容については、たとえば特開２０００−１４６２９号公報の式（１）を参照）。

以上説明した本発明の実施の形態３の変形例１によれば、測定用光源部３２１が測定光を停止させる停止時間ｔ_offを短くする場合において、最適な停止時間ｔ_offに設定することで、検出スペクトルＩ＿ｔ_on（λ）にノイズ成分が含まれてしまうことを防止することができる。この結果、最適なＳＮ比で生体組織Ｓ１の測定結果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態３にかかる変形例１では、分光スペクトル測定を例に説明したが、上述した実施の形態１，２においても同様の設定を行うことができる。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４は、上述した実施の形態１にかかる光学測定装置の構成および照明方法が異なる。このため、以下においては、本実施の形態４にかかる光学測定装置の構成を説明後、本実施の形態４にかかる光学測定装置が実行する照明方法を説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図１６は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの光学測定装置、内視鏡光源装置および制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図１６に示す内視鏡システム１４は、内視鏡光源装置４と、制御装置５と、光学測定装置９と、を備える。

光学測定装置９は、測定プローブ３１と、本体部９０と、を備える。本体部９０は、測定用光源部９１と、光学制御部９２と、第１検出部３２５と、第２検出部３２６と、第３検出部３２７と、入力部３２８と、出力部３２９と、記録部３３０と、通信部３３１と、を備える。

測定用光源部９１は、第１光源部９１１と、第２光源部９１２と、ミラー９１３と、測定光源ドライバ９１４と、を有する。

第１光源部９１１は、測定プローブ３１に向けて測定光を出射する。第１光源部９１１は、白色ＬＥＤおよび集光レンズ等を用いて構成される。

第２光源部９１２は、測定プローブ３１に向けて測定光を出射する。第２光源部９１２は、白色ＬＥＤおよび集光レンズ等を用いて構成される。

ミラー９１３は、第１光源部９１１が照射した測定光を透過させる一方、第２光源部９１２が照射した測定光を測定プローブ３１に向けて反射する。ミラー９１３は、ハーフミラー等を用いて構成される。

測定光源ドライバ９１４は、光学制御部９２の制御のもと、第１光源部９１１または第２光源部９１２に所定の電力を供給することによって、第１光源部９１１または第２光源部９１２に測定光を測定プローブ３１に向けて出射させる。

光学制御部９２は、ＣＰＵ等を用いて構成され、光学測定装置９の各部の処理動作を制御する。光学制御部９２は、光学測定装置９の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置９の動作を統括的に制御する。光学制御部９２は、照明制御部９２ａと、演算部９２ｂと、を有する。

照明制御部９２ａは、生体組織Ｓ１の一連の測定期間において、測定用光源部９１が測定光を照射しない停止時間、第１光源部９１１が測定光を照射する出射時間および第２光源部９１２が測定光を出射する出射時間の順に長くなるように測定光源ドライバ９１４を制御する。

演算部９２ｂは、第１検出部３２５、第２検出部３２６および第３検出部３２７それぞれから入力される検出結果に基づいて、生体組織Ｓ１の光学特性を演算する。

以上のように構成された内視鏡システム１４において光学測定装置９が被検体の観察時に測定光を照射する際の出射タイミングおよび演算部９２ｂの演算方法について説明する。

図１７は、光学測定装置９が照射する測定光の出射タイミングを示す図である。図１７において、横軸が時間（ｔ）を示し、縦軸が測定光の検出強度Ｉ_sを示す。

図１７に示すように、照明制御部９２ａは、生体組織Ｓ１を測定する一連の時間内において、測定光を出射しない停止時間ｔ_off、第１光源部９１１が測定光を出射する出射時間ｔ_on1、第２光源部９１２が測定光を出射する出射時間ｔ_on2の順に長くなるように測定光源ドライバ９１４を制御する。さらに、照明制御部９２ａは、測定光を照射しない停止時間ｔ_off、第１光源部９１１が測定光を照射する出射時間ｔ_on1、第２光源部９１２が測定光を出射する出射時間ｔ_on2を繰り返し実行させる。

つぎに、演算部９２ｂによる演算方法について説明する。演算部９２ｂは、第１検出部３２５によって停止時間ｔ_offの間に検出された検出強度をＩ＿ｔ_off、出射時間ｔ_on1の間に検出された検出強度をＩ＿ｔ_on1、出射時間ｔ_on2の間に検出された検出強度をＩ＿ｔ_on2としたとき、第１光源部９１１および第２光源部９１２それぞれの戻り光の検出強度Ｉ＿Ｃ１およびＩ＿Ｃ２を以下の式（５），（６）によって演算する。
Ｉ＿Ｃ１＝Ｉ＿ｔ_on1−I＿ｔ_off×（ｔ_on1／ｔ_off） ・・・（５）
Ｉ＿Ｃ２＝Ｉ＿ｔ_on2−I＿ｔ_off×（ｔ_on2／ｔ_off） ・・・（６）

このように演算部９２ｂは、上述した式（５）または式（６）を用いて、第１光源部９１１または第２光源部９１２からの測定光のみにより戻り光の各々の検出強度を演算する。なお、演算部９２ｂは、第２検出部３２６および第３検出部３２７それぞれが検出した検出結果に対しても、同様の演算を行う。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、第１光源部９１１および第２光源部９１２の別々で測定光を照射した場合であっても、第１光源部９１１および第２光源部９１２各々の戻り光の検出強度を演算することができる。

なお、上述した実施の形態４では、出射時間ｔ_on1が出射時間ｔ_on2よりも短かったが、出射時間ｔ_on1が出射時間ｔ_on2よりも長くてもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。

１，１０，１２，１３，１４ 内視鏡システム
２ 内視鏡装置
３，７，８，９，１１ 光学測定装置
４ 内視鏡光源装置
５ 制御装置
６ 表示装置
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
３１ 測定プローブ
３２，７０，８０，９０，１１０ 本体部
４１ 内視鏡光源部
４２ 集光レンズ
４３ 光源ドライバ
４４ 光源駆動制御部
５１ 接続部
５２ 画像処理部
５３，３２８ 入力部
５４，３３０ 記録部
５５，３３１ 通信部
５６ 内視鏡制御部
７１ 回転フィルタ
７２ フィルタ駆動部
７３，８４，９２，１１２，３３２ 光学制御部
７３ａ，９２ａ、１１２ａ，３３２ａ 照明制御部
７３ｂ，８４ａ，９２ｂ，３３２ｂ 演算部
８１ 第１分光器
８２ 第２分光器
８３ 第３分光器
９１，１１１，３２１ 測定用光源部
２１１ｂ 撮像部
２１１ 先端部
２１２ 湾曲部
２２２ 処置具挿入部
３１１ 照明ファイバ
３１２ 受光ファイバ
３１３ 基端部
３１４ 可撓部
３１５ 先端部
３１５ａ ロッド
３２２ 集光レンズ
３２３ シャッタ
３２４ シャッタ駆動部
３２５ 第１検出部
３２６ 第２検出部
３２７ 第３検出部
３２９ 出力部
９１１ 第１光源部
９１２ 第２光源部
９１３ ミラー
９１４ 測定光源ドライバ

Claims (6)

1. 被検体の内部に挿入される挿入部の先端から対象物を観察するための観察光を照射して前記被検体内を撮像する内視鏡の前記挿入部を介して前記被検体の内部に挿入され、前記被検体の生体組織の光学特性を測定する光学測定装置であって、
   前記内視鏡が照射する観察光の波長帯域の少なくとも一部を含む測定光を出射する測定用光源部と、
   前記測定用光源部が出射した前記測定光を前記生体組織に照射する照明ファイバと、前記生体組織で反射および／または散乱した前記測定光の戻り光を受光する受光ファイバと、を有する測定プローブと、
   前記受光ファイバが受光した前記測定光の戻り光を検出する検出部と、
   当該光学測定装置による測定開始から測定終了までの時間内において、前記測定用光源部に前記測定光の出射と停止とを交互に実行させるとともに、前記測定用光源部に前記測定光の出射を停止させる停止時間よりも前記測定光を出射させる出射時間を長くして前記測定用光源部に前記測定光を出射させる照明制御部と、
   前記検出部が検出した前記測定光の戻り光の検出強度のうち、前記生体組織で反射した前記内視鏡による前記観察光の戻り光の検出強度を除去する演算を行う演算部と、
   を備え、
   前記演算部は、前記測定光の戻り光の検出強度から前記観察光の戻り光の検出強度を除去した検出強度Ｉ＿Ｃを以下の式（１）によって演算することを特徴とする光学測定装置。
   Ｉ＿Ｃ＝Ｉ＿ｔ_on−I＿ｔ_off×（ｔ_on／ｔ_off） ・・・（１）
   ここで、ｔ_onは前記出射時間であり、ｔ_offは前記停止時間であり、Ｉ＿ｔ_onは前記出射時間の間で前記検出部が検出した検出強度であり、I＿ｔ_offは前記停止時間の間で前記検出部が検出した検出強度である。
2. 前記照明制御部は、前記生体組織の種別に応じて、前記出射時間と前記停止時間とを可変制御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. 前記照明制御部は、前記測定用光源部に前記測定光の出射と停止とを交互に連続的に複数回実行させ、
   前記演算部は、前記検出部が繰り返し検出した複数の検出強度の平均値を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の光学測定装置。
4. 前記光学特性は、前記測定光の戻り光のスペクトルであり、
   前記検出部は、前記測定光の戻り光のスペクトルを検出する分光器を有す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. 前記照明制御部は、前記出射時間に前記検出部が検出した前記検出強度および前記内視鏡による前記観察光の戻り光の検出強度それぞれのＳＮ比が等しくなる前記出射時間および前記停止時間で前記測定用光源部に前記測定光を出射させ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. 前記受光ファイバは、前記測定光の戻り光を異なる角度で受光する複数の受光チャンネルを有し、
   前記検出部は、前記複数の受光チャンネルそれぞれが受光した前記測定光の戻り光を検出する複数の検出部を有す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。

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