WO2013024631A1 - 光学測定装置およびプローブ - Google Patents

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WO2013024631A1
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probe
light
living tissue
distal end
balloon
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PCT/JP2012/066261
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誠悟 伊藤
至峰 小林
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
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    • A61B1/07Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to an optical measurement device that obtains a characteristic value of biological tissue by performing spectroscopic measurement of return light reflected or scattered by biological tissue, and irradiation that propagates light supplied from the proximal end and irradiates from the distal end
  • the present invention relates to a probe having a fiber and a plurality of light receiving fibers each of which propagates light incident from the distal end and outputs the light from the proximal end.
  • LEBS Low-Coherence Enhanced Backscattering detects the properties of living tissue by irradiating a living tissue, which is a scatterer, with low-coherent light having a short spatial coherence length from the tip of the probe and measuring the intensity distribution of the scattered light.
  • An optical measuring device using a technique has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • Such an optical measurement apparatus performs optical measurement of a measurement object such as a living tissue by being combined with an endoscope for observing an organ such as a digestive organ.
  • This optical measurement device using the LEBS technology acquires scattered light intensity distribution of a living tissue by obtaining scattered light of a plurality of desired angles with a plurality of light receiving fibers and then performing spectroscopic measurement with a measuring instrument. Based on this measurement result, a characteristic value related to the properties of the living tissue is acquired.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical measurement device and a probe that can obtain a measurement value with less noise caused by endoscope illumination light.
  • an optical measurement apparatus performs optical measurement of return light reflected or scattered by a biological tissue to obtain a characteristic value of the biological tissue.
  • a probe having an irradiation fiber that propagates light supplied from the proximal end and irradiates from the distal end, and a plurality of light receiving fibers each of which propagates light incident from the distal end and outputs from the proximal end;
  • a light-shielding member that is provided at a tip of the probe and includes a cut surface of the probe perpendicular to the long axis of the probe and shields a region having a larger area than the cut surface.
  • the light shielding member is a balloon that expands in a radial direction of the probe, and the probe has a distal end communicating with the inside of the balloon, and a proximal end is a proximal end portion of the probe.
  • a fluid supply means for supplying fluid to the fluid supply tube.
  • the optical measurement apparatus is configured to spectroscopically measure a light source that generates light for irradiating the biological tissue and supplies the light to the irradiation fiber, and return light from the biological tissue output from each of the plurality of light receiving fibers.
  • Measurement means detection means for detecting the expansion state of the balloon, and when the expansion of the balloon is detected by the detection means, the light emission process by the light source and the spectroscopic measurement process by the measurement means can be started. And a control means.
  • the light shielding member is a light shielding plate that can be folded along the outer surface of the probe.
  • the light shielding member is a hood that deforms into a shape protruding in a radial direction of the probe when the probe tip is pressed against the living tissue. To do.
  • the optical measurement apparatus includes an irradiation fiber that propagates light supplied from the proximal end and irradiates from the distal end, and a plurality of light receiving fibers that each propagate light incident from the distal end and output from the proximal end.
  • An optical measurement device that obtains a characteristic value of the biological tissue by performing spectroscopic measurement of return light reflected or scattered by the biological tissue, the biological tissue in contact with the tip of the probe,
  • the apparatus further comprises a drawing means for drawing in a drawing space provided in the probe.
  • the pull-in means is a suction pressure supply means for supplying a suction pressure to the space.
  • the pull-in means is a gripping means that grips a part of the living tissue and pulls a part of the living tissue into the space.
  • the probe according to the present invention includes an irradiation fiber that propagates light supplied from the proximal end and irradiates from the distal end, and a plurality of light receiving fibers that propagate light incident from the distal end and output from the proximal end.
  • the light-shielding member is a balloon that expands in the radial direction of the probe, and the tip is communicated with the inside of the balloon, and the base end extends from the base end of the probe.
  • a tube is further provided.
  • the probe according to the present invention is characterized in that the light shielding member is a light shielding plate that can be folded along an outer surface of the probe.
  • the probe according to the present invention is characterized in that the light shielding member is a hood that is deformed into a shape protruding in a radial direction of the probe when the tip of the probe is pressed against the living tissue.
  • a light shielding member that shields an area larger than the area of the probe cut shape on the surface perpendicular to the long axis of the probe is provided at the tip of the probe, and is viewed inwardly at the side of the probe tip.
  • the distance between the tip of the probe and the position where the endoscope illumination light reaches the living tissue is increased. By attenuating the mirror illumination light in the living tissue, it is possible to obtain a measurement value with less noise caused by the endoscope illumination light.
  • the living tissue that has contacted the probe tip is drawn into the space at the tip of the probe, so that the distance that the endoscope illumination light passes through the living tissue is increased and the endoscope illumination light is transmitted to the living body. Attenuating within the tissue makes it possible to obtain measurements with less noise due to the endoscope illumination light.
  • the tip of the probe is provided with a light-shielding member that shields an area larger than the area of the cut shape of the probe in a plane perpendicular to the long axis of the probe, and endoscope illumination is performed on the side of the probe tip.
  • Endoscopic illumination by blocking the light and increasing the distance between the tip of the probe and the position where the endoscope illumination light reaches the living tissue even when the endoscope illumination light reaches the living tissue By attenuating the light in the living tissue, it is possible to avoid the endoscope illumination light from reaching the light receiving fiber.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the endoscope system and a probe mounting mode in the optical measurement apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state when the probe shown in FIG. 1 is inserted into the insertion portion of the endoscope.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 3 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state during measurement of the probe shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 5 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the endoscope system and a probe mounting mode in the optical measurement apparatus.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an optical measurement processing procedure of the optical measurement apparatus shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of the tip of the probe shown in FIG.
  • FIG. 11 is a view on arrow A in FIG.
  • FIG. 12 is a view for explaining insertion of the probe shown in FIG. 9 into the endoscope.
  • FIG. 13 is a view for explaining extraction of the probe shown in FIG. 9 from the inside of the endoscope.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the tip of the probe at the time of measurement shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the fourth embodiment.
  • 16A is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 15 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 16B is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 15 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18A is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 17 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 18A is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 17 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 17 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the sixth embodiment.
  • 20A is a cross-sectional view of the tip of the probe shown in FIG. 19 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • 20B is a cross-sectional view of the probe shown in FIG. 19 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 20B.
  • FIG. 22 is another example of a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 20B.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • an optical measurement apparatus 1 according to a first embodiment includes a main body device 2 that performs optical measurement on a biological tissue 6 that is a measurement object and detects the properties of the biological tissue 6, and a subject. And a measurement probe 3 to be inserted.
  • the probe 3 has flexibility, the base end 32 is detachably connected to the main body device 2, and the light supplied from the base end 32 is transmitted from the front end 33 to the living tissue 6 by the main body device 2 to be connected. While being emitted, the reflected light and scattered light, which are return light from the living tissue 6 incident from the distal end 33, are output from the proximal end 32 to the main body device 2.
  • the main body device 2 includes a power source 21, a light source unit 22, a connection unit 23, a measurement unit 24, an input unit 25, an output unit 26, a control unit 27, and a storage unit 28.
  • the power source 21 supplies power to each component of the main device 2.
  • the light source unit 22 generates and outputs light that irradiates the living tissue 6.
  • the light source unit 22 is realized by using a light source that is a low coherent light source such as a white LED (Light Emitting Diode) that emits white light, a xenon lamp, a halogen lamp, or an LED, and one or a plurality of lenses (not shown). .
  • the light source unit 22 supplies low-coherent light that irradiates the object to the irradiation fiber 5 of the probe 3 described later.
  • connection unit 23 removably connects the base end 32 of the probe 3 to the main unit 2.
  • the connection unit 23 supplies light emitted from the light source unit 22 to the probe 3 and outputs return light output from the probe 3 to the measurement unit 24.
  • the measurement unit 24 spectroscopically measures the light output from the probe 3 and the return light from the living tissue 6.
  • the measuring unit 24 is realized using a plurality of spectroscopic measuring devices.
  • the measurement unit 24 measures the spectral component and intensity of the return light output from the probe 3 and performs measurement for each wavelength.
  • the measurement unit 24 outputs the measurement result to the control unit 27.
  • the input unit 25 is realized by using a push-type switch or the like. When the switch or the like is operated, the input unit 25 receives instruction information for instructing activation of the main body device 2 or other various instruction information and inputs the instruction information to the control unit 27. .
  • the output unit 26 outputs information related to various processes in the optical measurement apparatus 1.
  • the output unit 26 is realized using a display, a speaker, a motor, and the like, and outputs information related to various processes in the optical measurement device 1 by outputting image information, audio information, or vibration.
  • the control unit 27 controls the processing operation of each component of the main device 2.
  • the control unit 27 is realized using a semiconductor memory such as a CPU and a RAM.
  • the control unit 27 controls the operation of the main device 2 by transferring instruction information and data to each component of the main device 2.
  • the control unit 27 stores the measurement result obtained by the measurement unit 24 in the storage unit 28 described later.
  • the control unit 27 includes a calculation unit 27a.
  • the calculation unit 27a performs a plurality of types of calculation processing based on the measurement results by the measurement unit 24, and calculates characteristic values related to the properties of the living tissue 6.
  • the type of the characteristic value that is the characteristic value that is calculated by the calculation unit 27a and that is to be acquired is set, for example, according to the instruction information input from the input unit 25 by an operation by the operator.
  • the storage unit 28 stores an optical measurement program that causes the main device 2 to execute an optical measurement process, and stores various types of information related to the optical measurement process.
  • the storage unit 28 stores each measurement result obtained by the measurement unit 24.
  • the storage unit 28 stores the characteristic value calculated by the calculation unit 27a.
  • the probe 3 has a proximal end 32 that is detachably connected to the connection portion 23 of the main body device 2 and a distal end 33 that directly contacts the living tissue. At the tip 33, the light supplied from the light source unit 22 is emitted and the scattered light from the measurement target is incident.
  • the probe 3 is provided with a plurality of light receiving fibers for receiving at least two scattered lights having different scattering angles.
  • the probe 3 includes an irradiation fiber 5 that conducts light from the light source unit 22 supplied from the base end 32 and irradiates the living tissue 6 from the distal end 33, and the living tissue 6 that is incident from the distal end 33. And two light receiving fibers 7 and 8 that conduct scattered light and reflected light from the base end 32 and output the light from the base end 32.
  • a transmissive rod 34 is provided as an optical member.
  • the rod 34 has a cylindrical shape so that the distance between the surface of the living tissue 6 and the tips of the irradiation fiber 5 and the light receiving fibers 7 and 8 is constant.
  • the probe 3 having the two light receiving fibers 7 and 8 has been described as an example. However, since at least two types of scattered light having different scattering angles need to be received, there are three or more light receiving fibers. May be.
  • the probe 3 is replaced with an unused one for each measurement. Moreover, the structure which the front-end
  • a balloon 41 made of a light shielding material is provided outside the tip 33 of the probe 3.
  • the balloon 41 has a space for supplying a fluid therein, and is expanded in the radial direction of the probe 3 by supplying the fluid to the space.
  • the balloon 41 is formed of a flexible material so as to be expandable.
  • the probe 3 has a fluid supply tube 42 for delivering a fluid for expanding the balloon 41 inside.
  • the fluid supply tube 42 has a distal end communicating with the balloon 41 and a proximal end extending from the proximal end 32 side of the probe 3.
  • a pump 45 that sends out the fluid 44 held in the reservoir 43 is connected to the proximal end of the fluid supply tube 42.
  • the fluid 44 in the reservoir 43 is supplied to the space inside the balloon 41 via the fluid supply tube 42 by driving the pump 45.
  • the fluid 44 is, for example, physiological saline.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the endoscope system and the manner in which the probe 3 is attached in the optical measurement apparatus 1.
  • a flexible universal cord 14 extending from a side portion of the operation unit 13 is connected to the light source device 18 and also processes a subject image captured at the distal end portion 16 of the endoscope 10. 19 is connected.
  • the signal processing device 19 is connected to the display 20.
  • the display 20 displays various information related to the examination including the subject image processed by the signal processing device 19.
  • the probe 3 is inserted as indicated by an arrow from the probe channel insertion port 15 in the vicinity of the operation unit 13 outside the body of the endoscope 10 inserted into the subject.
  • the distal end 33 of the probe 3 protrudes from the opening 17 of the distal end portion 16 connected to the probe channel through the insertion portion 12 as indicated by an arrow. As a result, the probe 3 is inserted into the subject, and optical measurement can be started.
  • a predetermined screen of the main body device 2 includes a display screen 26a that displays and outputs the characteristic value calculated by the calculation unit 27a, a switch that configures a part of the input unit 25, and the like.
  • the main body device 2 of the optical measuring device 1 and the signal processing device 19 are connected to output various information processed in the optical measuring device 1 to the signal processing device 19, and the display 20. It is good also as a structure displayed on.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state when the insertion portion 12 of the endoscope 10 of the probe 3 is inserted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the distal end portion of the probe 3 shown in FIG. 3 cut along the longitudinal central axis of the probe 3.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state during measurement of the probe 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the distal end portion of the probe 3 shown in FIG. 5 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe 3.
  • the distal end 33 of the probe 3 is opened to the distal end portion 16 of the insertion portion 12 of the endoscope 10.
  • the balloon 41 is held in a contracted state until it protrudes from 17 and is pressed against the living tissue 6. That is, the pump 45 is not operated for delivery, and the probe 3 is pushed into the insertion portion 12 until the distal end 33 of the probe 3 is pressed against the living tissue 6 without supplying the fluid 44 into the fluid supply tube 42.
  • the side surface of the probe 3 is covered with a light-shielding coating material 35, and the tip surface of the rod 34 is exposed to the outside.
  • the endoscope illumination light L10 emitted from the illumination window 16a (see FIG. 3) at the distal end of the insertion portion 12 of the endoscope 10 is lateral to the distal end 33 of the probe 3. From the inside of the probe 3 or into the inside of the probe 3 via the surface layer of the living tissue 6 and may reach the light receiving fibers 7 and 8.
  • the pump 45 is operated to supply the fluid 44 to the fluid supply tube 42.
  • the fluid 44 is supplied to the internal space of the balloon 41 via the fluid supply tube 42, and the balloon 41 is in the radial direction of the probe 3 as shown by the arrow Y12.
  • this balloon 41 is formed of a light shielding material, it expands to shield the area of the probe 3 that includes the cut surface of the probe 3 perpendicular to the long axis of the probe 3 and has a larger area than the cut surface. .
  • the endoscope illumination light L ⁇ b> 11 emitted from the illumination window 16 a at the distal end of the insertion portion 12 of the endoscope 10 is applied to the distal end 33 of the probe 3. Before reaching, light is shielded by the expanded balloon 41.
  • the balloon 41 when the balloon 41 is expanded, it is possible to avoid the endoscope illumination light from reaching the light receiving fibers 7 and 8, so that a measurement value with less noise due to the endoscope illumination light is obtained. be able to. For this reason, it is desirable to start the optical measurement of the optical measuring device 1 after the balloon 41 is expanded. Alternatively, it is desirable that measurement data measured after the balloon 41 is expanded be used for property analysis of the living tissue 6.
  • the tip surface of the rod 34 is arranged on the tip of the probe 3 so that unnecessary light emitted from the irradiation fiber 5 and reflected by the tip surface of the rod 34 before reaching the living tissue 6 does not reach the light receiving fibers 7 and 8. It is cut out obliquely with respect to the longitudinal direction. Further, when the probe 3 is extracted from the insertion portion 12, the balloon 41 may be deflated and the extraction process may be performed.
  • the balloon 41 at the tip of the probe 3 is expanded to avoid the endoscope illumination light from reaching the light receiving fibers 7 and 8.
  • the balloon 41 at the tip of the probe 3 is expanded to avoid the endoscope illumination light from reaching the light receiving fibers 7 and 8.
  • the insertion of the probe 3 into the insertion portion 12 of the endoscope 10 and the extraction of the probe 3 from the insertion portion 12 with the balloon 41 deflated is performed.
  • the insertion process of the probe 3 into the insertion part 12 and the extraction process from the insertion part 12 can be smoothly performed without damaging the inner wall of the insertion part 12 of the mirror 10.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the second embodiment.
  • the optical measurement device 201 further includes a sensor 246 that detects the pressure in the fluid supply tube 42 as compared to the optical measurement device 1 shown in FIG. 1.
  • the optical measuring device 201 includes a main body device 202 having a control unit 227 instead of the main body device 2 shown in FIG.
  • the control unit 227 further includes a determination unit 227b as compared with the control unit 27 shown in FIG.
  • the determination unit 227b detects the expanded state of the balloon 41 based on the pressure in the fluid supply tube 42 detected by the sensor 246, and when the expansion of the balloon 41 is detected, the light emission processing by the light source unit 22; The spectroscopic measurement process by the measurement unit 24 can be started.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an optical measurement processing procedure of the optical measurement apparatus 201 shown in FIG.
  • step S ⁇ b> 1 the control unit 227 has received an instruction to start measurement based on instruction information for instructing measurement start from the input unit 25. It is determined whether or not (step S2).
  • step S2 determines that there is an instruction to start measurement
  • step S3 the determination unit 227b expands the balloon 41 based on the pressure in the fluid supply tube 42 detected by the sensor 246. It is determined whether or not there is (step S3). If the determination unit 227b determines that the balloon 41 is expanded (step S3: Yes), the light source unit 22 starts the light emission process, and the measurement unit 24 starts the spectroscopic measurement process to An optical measurement process is executed (step S4).
  • step S3 determines that the balloon 41 is not expanded (step S3: No)
  • the error notification that notifies the output unit 26 that the measurement cannot be started because the balloon 41 is not expanded. Processing is performed (step S5).
  • the determination unit 227b may cause the output unit 26 to output a sound indicating that the measurement cannot be started, may display the output, or may perform both sound output and display output.
  • step S2 determines that there is no measurement start instruction
  • step S4 determines that there is no measurement start instruction
  • step S5 determines whether or not the measurement end is instructed based on the instruction information for instructing the end of measurement from the unit 25
  • step S6 determines that the measurement end is instructed
  • step S7 the light emission process by the light source unit 22 and the spectroscopic measurement process by the measurement unit 24 are ended (step S7), and the measurement process for the living tissue 6 is performed.
  • step S6 determines that the end of measurement is not instructed
  • step S2 instructs to start measurement based on the instruction information from the input unit 25 to instruct measurement start. It is determined whether or not there has been (step S2).
  • the optical measurement apparatus 201 can perform the light emission process by the light source unit 22 and the spectroscopic process by the measurement unit 24 only when the balloon 41 is expanded even when the measurement start is instructed. Since the measurement process is started, it is possible to reliably obtain only the measurement value with less noise caused by the endoscope illumination light.
  • the control unit 227 may be able to control the driving process of the pump 45.
  • the determination unit 227b determines that the balloon 41 is not expanded after the measurement start instruction
  • the determination unit 227b feeds the pump 45 to supply the fluid 44 into the balloon 41 and automatically expands the balloon 41. May be.
  • the determination unit 227b may detect the expanded state of the balloon 41 based on the driving state of the pump 45 in addition to the pressure in the fluid supply tube 42 detected by the sensor 246.
  • the pump 45 is sucked to drive the fluid 44 from the inside of the balloon 41. May be extracted and the balloon 41 may be automatically deflated to facilitate other processes including endoscopic observation.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the third embodiment.
  • the optical measurement device 301 according to the third embodiment has a configuration in which the reservoir 43 and the pump 45 are omitted as compared with the optical measurement device 1 shown in FIG. 1, and the probe shown in FIG. 1.
  • a probe 303 having a configuration in which the fluid supply tube 42 is omitted as compared with the probe 3 is provided.
  • a proximal end 332 of the probe 303 is connected to the main body device 2 via the connection unit 23.
  • a light shielding plate 341 made of a light shielding resin material is provided outside the tip 333 of the probe 303.
  • the light shielding plate 341 is made of rubber, for example.
  • FIG. 10 is a perspective view of the distal end portion 333 of the probe 303.
  • FIG. 11 is a view on arrow A in FIG.
  • the light shielding plate 341 has a shape in which a plurality of cuts are provided on the side surface of the cylinder from the tip side.
  • Each section of the light shielding plate 341 can be folded to the distal end side and the proximal end side of the probe 303 along the outer surface of the probe 303 as indicated by arrows in FIG.
  • Each section of the light shielding plate 341 is brazed so as to spread outward in the radial direction of the probe 303 as shown in FIG. 10 when no external force is applied.
  • the probe 303 When the probe 303 is inserted into the channel 16b inside the insertion portion 12 as indicated by an arrow Y31 in FIG. 12, the light shielding plate 341 is folded to the proximal end side of the probe 303 as indicated by an arrow Y32, thereby The probe 303 can be inserted into the insertion portion 12 without damaging the inner wall of the 16b.
  • the probe 303 is extracted from the insertion portion 12 as indicated by an arrow Y33 in FIG. 13, each section of the light shielding plate 341 is caught on the inner wall of the channel 16b around the opening 17, and the probe 303 is indicated by an arrow Y34. Therefore, the probe 303 can be smoothly extracted from the insertion portion 12.
  • each section of the light shielding plate 341 naturally expands in the radial direction of the probe 303 as shown in FIG. A region having a cut surface of the probe 303 orthogonal to the major axis of the probe 303 and having a larger area than the cut surface is shielded from light.
  • the endoscope illumination light L31 is shielded by each section of the spread light shielding plate 341 before reaching the tip 333 of the probe 303. Further, even when there is endoscope illumination light L32 that reaches the living tissue 6 without being shielded by the respective sections of the light shielding plate 341, the position where the endoscope illumination light L32 reaches the living tissue 6 and the tip 333 of the probe 303. Since the distance between the two becomes longer by the spread of each section of the light shielding plate 341, the endoscope illumination light L32 attenuates in the living tissue 6 before reaching the probe 303.
  • the third embodiment it is possible to avoid the arrival of the endoscope illumination light to the light receiving fibers 7 and 8 by the light shielding plate 341. Therefore, as in the first embodiment, the light is caused by the endoscope illumination light. Therefore, it is possible to obtain a measurement value with less noise and to ensure the accuracy of detecting the property of the living tissue 6.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the fourth embodiment.
  • the optical measurement apparatus 401 according to the fourth embodiment is different from the optical measurement apparatus 301 shown in FIG. 9 in that a probe 403 having a configuration in which the light shielding plate 341 is deleted is used instead of the probe 303.
  • 16A and 16B are cross-sectional views of the tip of the probe 403 shown in FIG. 15 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe 403.
  • the hood 441 has a cylindrical shape with an open end.
  • the hood 441 is formed of a flexible resin material or the like.
  • FIG. 16B when the tip 433 of the probe 403 is pressed against the living tissue 6 as indicated by an arrow Y41, the probe 403 is indicated as indicated by an arrow Y42.
  • the shape is deformed so as to protrude outward in the radial direction, and includes a cut surface of the probe 403 that is orthogonal to the long axis of the probe 403, and shields a region having a larger area than the cut surface.
  • the position between the arrival position of the endoscope illumination light L42 in the living tissue 6 and the tip 433 of the probe 403 is between Since the distance becomes longer due to the deformation of the side surface of the hood 441, the endoscope illumination light L42 attenuates in the living tissue 6 before reaching the distal end 433 of the probe 403. Also, as shown in FIG. 16B, the endoscope illumination light L41 near the outer surface of the probe 403 is shielded by the deformed hood 441 side surface before reaching the tip 433 of the probe 403.
  • the hood 441 can avoid the arrival of the endoscope illumination light to the light receiving fibers 7 and 8, and therefore, similar to the first embodiment, the endoscope illumination light is caused by the endoscope illumination light. A measurement value with less noise can be obtained, and the detection accuracy of the property of the living tissue 6 can be ensured.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the fifth embodiment.
  • 18A and 18B are cross-sectional views of the tip of the probe shown in FIG. 17 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • the optical measurement apparatus 501 includes a probe 503 instead of the probe 3 shown in FIG. Similarly to the probe 3, the base end 532 of the probe 503 is connected to the main body device 2 via the connection unit 23.
  • the side surface of the probe 503 is covered with a light-shielding coating material 535 that protrudes further to the distal end side than the distal end surface of the rod 34.
  • Space S5 is provided.
  • the probe 503 includes a tube 542 having a distal end communicating with the space S5 and a proximal end extending from the proximal end 532 side of the probe 503.
  • a suction pump 545 is connected to the proximal end of the tube 542.
  • the tip 533 of the probe 503 is pressed against the living tissue 6 as shown in FIG. 18A, and the opening of the tip 533 of the probe 503 is sealed by the living tissue 6. Thereafter, the suction pump 545 is driven to suck the air in the tube 542 as indicated by an arrow Y51 in FIG. 18B.
  • the inside of the tube 542 is in a negative pressure state, and a part of the living tissue 6 contacting the tip 533 of the probe 503 is drawn into the space S5 communicating with the tube 542 so that the living tissue 6 is in close contact with the tip of the rod 34.
  • the tube 542 and the suction pump 545 have a function of supplying a suction pressure to the space S5 and drawing a part of the living tissue 6 in contact with the tip 533 of the probe 503 into the space S5.
  • the endoscope illumination light L51 that has reached the living tissue 6 passes through the living tissue 6 drawn into the space S5. That is, compared with the case where the living tissue 6 is not drawn into the space S5, the distance that the endoscope illumination light L51 passes through the living tissue 6 becomes longer, so that the endoscope illumination light L51 is emitted from the probe 503. Before reaching the light receiving fibers 7, 8, it substantially attenuates in the living tissue 6.
  • the living tissue 6 is drawn into the space S5 of the tip 533 of the probe 503, and the distance that the endoscope illumination light passes through the living tissue 6 is lengthened, so that the endoscope illumination is performed.
  • the endoscope illumination is performed.
  • FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical measurement apparatus according to the sixth embodiment.
  • 20A and 20B are cross-sectional views of the tip of the probe shown in FIG. 19 cut along the central axis in the longitudinal direction of the probe.
  • the optical measuring device 601 includes a probe 603 instead of the probe 3 shown in FIG. Similarly to the probe 3, the base end 632 of the probe 603 is connected to the main body device 2 via the connection unit 23.
  • the probe 603 has a configuration in which the exterior of the covering material 35 covering the irradiation fiber 5, the light receiving fibers 7, 8 and the rod 34 is covered with the covering material 635.
  • a gap is provided between the covering material 635 and the covering material 35 from the proximal end toward the distal end, and a wire 643 is slidably inserted into the clearance.
  • a gripping claw 641 is connected to the tip of the wire 643 via a hinge 642. The grip claw 641 is configured to spread outward in the radial direction of the probe 603 when no external force is applied.
  • the base end of the wire 643 extends from the base end 632 side of the probe 603 as shown in FIG. 19, and the wire 643 can be pushed and pulled with respect to the probe 603 as shown by an arrow. Note that the probe 603 is inserted into the insertion portion 12 of the endoscope 10 and the probe 603 is extracted from the insertion portion 12 in a state where the gripping claws 641 are housed in the probe 603.
  • the wire 643 is pushed in the direction of the tip 633 of the probe 603 as indicated by an arrow Y61.
  • the gripping claws 641 protrude from the tip 633 of the probe 603 and spread outward in the radial direction of the probe 603 as indicated by an arrow Y62.
  • the front end surface 635 a of the covering material 635 is notched from the inside to the outside so that the gripping claws 641 can easily spread outward in the radial direction of the probe 603.
  • the wire 643 is pulled out in the direction of the proximal end 632 of the probe 603 and retracted toward the proximal end 632 as indicated by an arrow Y63 in FIG. 20B.
  • the gripping claws 641 are drawn into the covering material 635 while closing inward in the radial direction as indicated by an arrow Y64. Accordingly, a part of the living tissue 6 that has come into contact with the gripping claws 641 is gripped by the gripping claws 641 and drawn into the space between the gripping claws 641, and the biological tissue 6 comes into close contact with the tip of the rod 34.
  • the endoscope illumination light L61 that has reached the living tissue 6 is drawn into the space between the holding claws 641. Will be routed through. That is, compared with the case where the living tissue 6 is not drawn into the space between the gripping claws 641, the distance that the endoscope illumination light L61 passes through the living tissue 6 becomes longer, so the endoscope illumination light L61 is Before reaching the light receiving fibers 7, 8 of the probe 603, the probe 603 is substantially attenuated in the living tissue 6.
  • the endoscope illumination light is received by the light receiving fibers 7 and 8.
  • the measurement value with less noise caused by the endoscope illumination light can be obtained.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 20B.
  • FIG. 22 is another example of a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 20B.
  • the gripping claw 641 has a semicircular cross-section at a portion that grips the biological tissue 6, and grips the biological tissue 6 so that the biological tissue 6 is not exposed from the side surface of the gripping claw 641. It is good also as a structure which can be performed. Further, when a sufficient distance can be ensured for passing through the living tissue 6 of the endoscope illumination light, the cross section of the portion that grips the living tissue 6 is further cut out into a semicircle as in the gripping claw 641A in FIG. It may be a circular arc shape.

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Abstract

 光学測定装置1は、生体組織6で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って生体組織6の特性値を取得する光学測定装置であって、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバ5と、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバ7,8とを有するプローブ3と、プローブ3の先端33に設けられ、プローブ3の長軸と直交するプローブ3の切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光するバルーン41と、を備えたことを特徴とする。

Description

光学測定装置およびプローブ
 本発明は、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って生体組織の特性値を取得する光学測定装置、および、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブに関する。
 近年、空間コヒーレンス長の短い低コヒーレント光をプローブ先端から散乱体である生体組織に照射し、その散乱光の強度分布を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)技術を用いた光学測定装置が提案されている(たとえば、特許文献1,2参照)。このような光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせることによって生体組織等の測定対象物の光学測定を行なう。
 このLEBS技術を用いた光学測定装置は、所望の複数の角度の散乱光を、複数の受光ファイバで取得した後に測定器でそれぞれ分光測定することによって、生体組織の散乱光の強度分布を取得し、この測定結果をもとに生体組織の性状に関わる特性値を取得する。
国際公開第2007/133684号 米国特許出願公開第2008/0037024号明細書
 この特許文献1,2に記載の光学測定装置においては、内視鏡の照明光と同様の白色光を測定用に使用するため、プローブ先端側方からプローブ内部に入り込んだ内視鏡照明光や、プローブ先端周囲の生体組織表層を経由して受光ファイバに到達した内視鏡照明光がノイズとなってしまう。特に、内視鏡照明光に含まれる成分のうち波長の長い赤色光が受光ファイバに到達しやすく、ノイズとして影響を及ぼすことが多いことが知られている。このようなノイズが多いと、生体組織の光学特性を正確に得ることができず、生体組織の性状の検出精度が低下してしまうという問題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができる光学測定装置およびプローブ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、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置であって、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブと、前記プローブの先端に設けられ、前記プローブの長軸と直交する前記プローブの切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光する遮光部材と、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、前記遮光部材は、前記プローブの径方向に拡張するバルーンであり、前記プローブは、先端が前記バルーン内部に連通し、基端が当該プローブの基端部から延伸する流体供給用チューブを有し、前記流体供給用チューブに流体を供給する流体供給手段をさらに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、前記生体組織を照射する光を発生して前記照射ファイバに供給する光源と、前記複数の受光ファイバがそれぞれ出力した前記生体組織からの戻り光を分光測定する測定手段と、前記バルーンの拡張状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記バルーンの拡張が検出された場合、前記光源による発光処理と前記測定手段による分光測定処理とを開始可能にさせる制御手段と、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、前記遮光部材は、前記プローブの外側面に沿って折りたたみ可能な遮光板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、前記遮光部材は、前記プローブ先端が前記生体組織に押し付けられた場合、前記プローブの径方向に向かって突出する形状に変形するフード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、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブを備え、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置であって、前記プローブ先端に接触した前記生体組織を、前記プローブに設けられた引き込み用空間に引き込む引き込み手段をさらに備え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、前記引き込み手段は、吸引圧を前記空間に供給する吸引圧供給手段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、前記引き込み手段は、前記生体組織の一部を把持して前記生体組織の一部を前記空間に引き込む把持手段であることを特徴とする。
 また、本発明にかかるプローブは、基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブであって、当該プローブの先端に設けられ、前記プローブの長軸と直交する前記プローブの切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光する遮光部材を備えたことを特徴とする。
 また、本発明にかかるプローブは、前記遮光部材は、当該プローブの径方向に拡張するバルーンであり、先端が前記バルーン内部に連通し、基端が当該プローブの基端部から延伸する流体供給用チューブをさらに備えたことを特徴とする。
 また、本発明にかかるプローブは、前記遮光部材は、当該プローブの外側面に沿って折りたたみ可能な遮光板であることを特徴とする。
 また、本発明にかかるプローブは、前記遮光部材は、当該プローブ先端が前記生体組織に押し付けられると当該プローブの径方向に向かって突出する形状に変形するフードであることを特徴とする。
 本発明にかかる光学測定装置においては、プローブの先端に、プローブの長軸と垂直な面におけるプローブの切断形状の面積よりも大きな面積を遮光する遮光部材を設けて、プローブ先端側方で内視鏡照明光を遮光するとともに、生体組織に内視鏡照明光が到達した場合であってもプローブ先端と内視鏡照明光の生体組織への到達位置との間の距離を長くして内視鏡照明光を生体組織内で減衰させることによって、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることを可能にする。
 本発明にかかる光学測定装置においては、プローブ先端に接触した生体組織をプローブ先端の空間に引き込むことで、内視鏡照明光が生体組織を通過する距離を長くして内視鏡照明光を生体組織内で減衰させることによって、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることを可能にする。
 本発明にかかるプローブにおいては、プローブの先端に、プローブの長軸と垂直な面におけるプローブの切断形状の面積よりも大きな面積を遮光する遮光部材を設けて、プローブ先端側方で内視鏡照明光を遮光するとともに、生体組織に内視鏡照明光が到達した場合であってもプローブ先端と内視鏡照明光の生体組織への到達位置との間の距離を長くして内視鏡照明光を生体組織内で減衰させることによって、内視鏡照明光が受光ファイバに到達することを回避することを可能にする。
図1は、実施の形態1にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図2は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置におけるプローブの取り付け態様とを示す図である。 図3は、図1に示すプローブの内視鏡の挿入部への挿入時の状態を示す模式図である。 図4は、図3に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図5は、図1に示すプローブの測定時の状態を示す模式図である。 図6は、図5に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図7は、実施の形態2にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図8は、図7に示す光学測定装置の光学測定処理手順を示すフローチャートである。 図9は、実施の形態3にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図10は、図9に示すプローブの先端部の斜視図である。 図11は、図10のA矢視図である。 図12は、図9に示すプローブの内視鏡内部への挿入を説明する図である。 図13は、図9に示すプローブの内視鏡内部からの抜き出しを説明する図である。 図14は、図9に示す測定時におけるプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図15は、実施の形態4にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図16Aは、図15に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図16Bは、図15に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図17は、実施の形態5にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図18Aは、図17に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図18Bは、図17に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図19は、実施の形態6にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図20Aは、図19に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図20Bは、図19に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。 図21は、図20Bに示すA-A線断面図である。 図22は、図20Bに示すA-A線断面図の他の例である。
 以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定装置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。なお、この実施の形態によってこの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いる。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、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。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ている。
(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概略構成を示す模式図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる光学測定装置1は、測定対象物である生体組織6に対する光学測定を行って生体組織6の性状を検出する本体装置2と、被検体内に挿入される測定用のプローブ3とを備える。プローブ3は、可撓性を有し、基端32が本体装置2に着脱自在に接続し、接続する本体装置2によって、基端32から供給された光を先端33から生体組織6に対して出射するとともに、先端33から入射した生体組織6からの戻り光である反射光、散乱光を、基端32から本体装置2に出力する。
 本体装置2は、電源21、光源部22、接続部23、測定部24、入力部25、出力部26、制御部27および記憶部28を備える。
 電源21は、本体装置2の各構成要素に電力を供給する。
 光源部22は、生体組織6に照射する光を出力発生する。光源部22は、白色光を発する白色LED(Light Emitting Diode)、キセノンランプ、ハロゲンランプまたはLED等の低コヒーレント光源である光源と、一または複数のレンズ(図示しない)とを用いて実現される。光源部22は、対象物へ照射する低コヒーレント光を、後述するプローブ3の照射ファイバ5に供給する。
 接続部23は、プローブ3の基端32を本体装置2に着脱自在に接続する。接続部23は、光源部22が発する光をプローブ3に供給するとともに、プローブ3から出力された戻り光を測定部24に出力する。
 測定部24は、プローブ3から出力された光であって生体組織6からの戻り光を分光測定する。測定部24は、複数の分光測定器を用いて実現される。測定部24は、プローブ3から出力された戻り光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行なう。測定部24は、測定結果を制御部27に出力する。
 入力部25は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、本体装置2の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部27に入力する。
 出力部26は、光学測定装置1における各種処理に関する情報を出力する。出力部26は、ディスプレイ、スピーカおよびモータ等を用いて実現され、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定装置1における各種処理に関する情報を出力する。
 制御部27は、本体装置2の各構成要素の処理動作を制御する。制御部27は、CPUおよびRAM等の半導体メモリを用いて実現される。制御部27は、本体装置2の各構成要素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、本体装置2の動作を制御する。制御部27は、測定部24による測定結果を後述する記憶部28に記憶させる。制御部27は、演算部27aを有する。
 演算部27aは、測定部24による測定結果をもとに複数種の演算処理を行い、生体組織6の性状に関わる特性値を演算する。演算部27aが演算する特性値であって、取得対象とされた特性値の種別は、たとえば、操作者による操作によって入力部25から入力された指示情報にしたがって設定される。
 記憶部28は、本体装置2に光学測定処理を実行させる光学測定プログラムを記憶するとともに、光学測定処理に関する各種情報を記憶する。記憶部28は、測定部24による各測定結果を記憶する。また、記憶部28は、演算部27aが演算した特性値を記憶する。
 プローブ3は、本体装置2の接続部23に着脱自在に接続される基端32と、生体組織に直接接触する先端33とを有する。先端33は、光源部22から供給された光が出射するとともに測定対象からの散乱光が入射する。LEBS技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも2つの散乱光をそれぞれ受光するための複数の受光ファイバがプローブ3に設けられる。
 具体的には、プローブ3は、基端32から供給された光源部22からの光を伝導して先端33から生体組織6に照射する照射ファイバ5と、各々が先端33から入射した生体組織6からの散乱光、反射光を伝導して基端32から出力する2本の受光ファイバ7,8とを有する。照射ファイバ5および受光ファイバ7,8の先端には、透過性を有するロッド34が光学部材として設けられる。生体組織6表面と照射ファイバ5および受光ファイバ7,8の先端との距離が一定となるように、ロッド34は、円柱形状をなす。なお、図1では、2本の受光ファイバ7,8を有するプローブ3を例に説明したが、散乱角度の異なる少なくとも2種以上の散乱光を受光できればよいため、受光ファイバが3本以上であってもよい。また、プローブ3は、測定ごとに未使用のものに取り替えられる。また、プローブ3の先端部部分が取り外し可能となっており、この先端部分が測定ごとに未使用のものに取り替えられる構造であってもよい。なお、この構造は後述の他の実施の形態にも適用可能である。
 プローブ3の先端33の外側には、遮光材料で形成されたバルーン41が設けられる。バルーン41は、内部に流体供給用の空間が形成され、該空間に流体が供給されることによってプローブ3の径方向に拡張する。バルーン41は、拡張可能なように柔軟な材料で形成される。
 プローブ3は、内部に、バルーン41拡張用の流体を送達する流体供給用チューブ42を有する。流体供給用チューブ42は、先端がバルーン41に連通し、基端がプローブ3の基端32側から延伸する。流体供給用チューブ42の基端には、リザバー43内に保持された流体44を送出するポンプ45が接続される。リザバー43内の流体44は、ポンプ45の駆動によって、流体供給用チューブ42を経由して、バルーン41内部の空間に供給される。流体44は、たとえば、生理食塩水などである。
 図1に示す光学測定装置1は、消化器等の臓器を観察する内視鏡システムに組み合わされることが多い。図2は、内視鏡システムの構成と、光学測定装置1におけるプローブ3の取り付け態様とを示す図である。図2において、操作部13の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード14は、光源装置18に接続するとともに、内視鏡10の先端部16において撮像された被写体画像を処理する信号処理装置19に接続する。信号処理装置19は、ディスプレイ20と接続する。ディスプレイ20は、信号処理装置19が処理した被写体画像を含む検査に関する各種情報を表示する。
 プローブ3は、被検体内に挿入された内視鏡10の体外部の操作部13近傍のプローブ用チャネル挿入口15から矢印のように挿入される。そして、プローブ3の先端33は、挿入部12内部を通ってプローブ用チャネルと接続する先端部16の開口部17から矢印のように突出する。これによって、プローブ3は被検体内部に挿入され、光学測定を開始することができる。
 本体装置2の所定面には、演算部27aが演算した特性値等を表示出力する表示画面26aや、入力部25の一部を構成するスイッチ等が構成される。なお、図2に示すように、光学測定装置1の本体装置2と信号処理装置19とを接続して、光学測定装置1において処理された各種情報を信号処理装置19に出力して、ディスプレイ20に表示される構成としてもよい。
 ここで、図3~図6を参照して、プローブ3の内視鏡10の挿入部12挿入時の状態について説明する。図3は、プローブ3の内視鏡10の挿入部12挿入時の状態を示す模式図である。図4は、図3に示すプローブ3の先端部を、当該プローブ3の長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。図5は、プローブ3の測定時の状態を示す模式図である。図6は、図5に示すプローブ3の先端部を、当該プローブ3の長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。
 図3および図4に示すように、まず、内視鏡10からプローブ3の先端33を円滑に突出させるため、プローブ3の先端33を内視鏡10の挿入部12の先端部16の開口部17から突出させて生体組織6に押し当てるまでは、バルーン41を収縮状態に保持する。すなわち、ポンプ45は送出稼動させず、流体44を流体供給用チューブ42内には供給させない状態でプローブ3の先端33が生体組織6に押し当たるまで挿入部12内部にプローブ3を押し入れる。
 ここで、図4に示すように、プローブ3側面は、遮光性の被覆材35によって覆われており、ロッド34の先端面が外部に露出した構成を有する。バルーン41が拡張していない場合には、内視鏡10の挿入部12先端の照明用窓16a(図3参照)から照射された内視鏡照明光L10が、プローブ3の先端33の側方からプローブ3内部に入り込んだり、生体組織6の表層を経由してプローブ3内部に入り込んだりし、受光ファイバ7,8に到達してしまう場合がある。
 そこで、プローブ3の先端33を生体組織6に押し当ててから、ポンプ45を稼動させて流体供給用チューブ42に流体44を供給する。この結果、図5および図6の矢印Y11に示すように、流体供給用チューブ42を経由してバルーン41の内部空間に流体44が供給され、矢印Y12のようにバルーン41がプローブ3の径方向に拡張する。このバルーン41は、遮光材料によって形成されているため、拡張することによって、プローブ3の長軸と直交するプローブ3の切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光することとなる。
 このようにバルーン41を拡張させた場合、図6に示すように、内視鏡10の挿入部12先端の照明用窓16aから照射された内視鏡照明光L11は、プローブ3の先端33に到達する前に、拡張したバルーン41で遮光される。また、内視鏡照明光L12のように、バルーン41によって遮光されずに生体組織6に到達するものもあるものの、バルーン41の拡張分、プローブ3の先端33と内視鏡照明光L12の生体組織6への到達位置との間の距離が長くなるため、生体組織6に到達した内視鏡照明光L12は、プローブ3に到達する前に、生体組織6内で減衰し、受光ファイバ7,8に到達することもない。
 したがって、バルーン41が拡張している場合には、内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避することができるため、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができる。このため、バルーン41を拡張させた後に光学測定装置1の光学測定を開始することが望ましい。あるいは、バルーン41を拡張させた後に測定された測定データを生体組織6の性状解析用に採用することが望ましい。なお、生体組織6に到達する前に照射ファイバ5から射出してロッド34先端面で反射しただけの不要光が受光ファイバ7,8に到達しないように、ロッド34の先端面は、プローブ3の長手方向に対して斜めに切り欠かれている。また、挿入部12からのプローブ3の抜き出し時には、バルーン41を収縮させて、抜き出し処理を行えばよい。
 このように、実施の形態1においては、プローブ3先端のバルーン41を拡張させることによって内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避することができるため、バルーン41拡張時においては、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができ、生体組織の性状の検出精度を確保することが可能になる。
 また、実施の形態1においては、バルーン41を収縮させた状態で、内視鏡10の挿入部12内へのプローブ3の挿入および挿入部12からのプローブ3の抜き出しを行なうことによって、内視鏡10の挿入部12内壁に傷を付けることなく、プローブ3の挿入部12への挿入処理および挿入部12からの抜き出し処理を円滑に行うことができる。
(実施の形態2)
 次に、実施の形態2について説明する。図7は、実施の形態2にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。
 図7に示すように、実施の形態2にかかる光学測定装置201は、図1に示す光学測定装置1に比して、流体供給用チューブ42内の圧力を検出するセンサ246をさらに備えた構成を有する。また、光学測定装置201は、図1に示す本体装置2に代えて、制御部227を有する本体装置202を有する。
 制御部227は、図1に示す制御部27に比して、さらに判断部227bを備える。判断部227bは、センサ246が検出した流体供給用チューブ42内の圧力をもとに、バルーン41の拡張状態を検出し、バルーン41の拡張が検出された場合、光源部22による発光処理と、測定部24による分光測定処理とを開始可能にさせる。
 次に、図8を参照して、図7に示す光学測定装置201の光学測定処理の処理手順について説明する。図8は、図7に示す光学測定装置201の光学測定処理手順を示すフローチャートである。
 図8に示すように、光学測定装置201の電源がオンとなった(ステップS1)後、制御部227は、入力部25から測定開始を指示する指示情報をもとに測定開始の指示があったか否かを判断する(ステップS2)。制御部227が測定開始の指示があったと判断した場合(ステップS2:Yes)、判断部227bは、センサ246が検出した流体供給用チューブ42内の圧力をもとに、バルーン41が拡張しているか否か判断する(ステップS3)。判断部227bは、バルーン41が拡張していると判断した場合(ステップS3:Yes)、光源部22に発光処理を開始させるとともに、測定部24に分光測定処理を開始させて、生体組織6に対する光学測定処理を実行する(ステップS4)。
 これに対し、判断部227bは、バルーン41が拡張していないと判断した場合(ステップS3:No)、出力部26に、バルーン41が未拡張であるため測定が開始できない旨を報知するエラー報知処理を行わせる(ステップS5)。判断部227bは、このエラー報知処理として、出力部26に対して、測定が開始できない旨を音声出力させるほか、表示出力させてもよく、音声出力および表示出力の双方を行わせてもよい。
 制御部227が測定開始の指示がないと判断した場合(ステップS2:No)、ステップS4の測定処理が行われた場合、ステップS5のエラー報知処理が行われた場合、制御部227は、入力部25から測定終了を指示する指示情報をもとに測定終了が指示されたか否かを判断する(ステップS6)。制御部227は、測定終了が指示されたと判断した場合(ステップS6:Yes)、光源部22による発光処理および測定部24による分光測定処理を終了させて(ステップS7)、生体組織6に対する測定処理を終了する。一方、制御部227は、測定終了が指示されていないと判断した場合(ステップS6:No)、ステップS2に戻り、入力部25からの測定開始を指示する指示情報をもとに測定開始の指示があったか否かを判断する(ステップS2)。
 このように、実施の形態2にかかる光学測定装置201は、測定開始が指示された場合であっても、バルーン41が拡張している場合にのみ光源部22による発光処理と測定部24による分光測定処理とを開始させるため、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値のみを確実に得ることができる。
 なお、実施の形態2にかかる光学測定装置201においては、制御部227がポンプ45の駆動処理も制御できるようにしてもよい。この場合、判断部227bは、測定開始指示後にバルーン41が未拡張であると判断した場合に、ポンプ45を送出駆動させて流体44をバルーン41内部に供給し、自動的にバルーン41を拡張させてもよい。また、判断部227bは、センサ246が検出した流体供給用チューブ42内の圧力のほかに、ポンプ45の駆動状態をもとに、バルーン41の拡張状態を検出してもよい。
 また、光学測定装置201においては、判断部227bは、バルーン41の拡張後に所定の設定時間以上、測定開始指示がないと判断した場合には、ポンプ45を吸引駆動させてバルーン41内部から流体44を抜き出し、自動的にバルーン41を収縮させて、内視鏡観察を含む他の処理の円滑化を図ってもよい。
(実施の形態3)
 次に、実施の形態3について説明する。図9は、実施の形態3にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図9に示すように、実施の形態3にかかる光学測定装置301は、図1に示す光学測定装置1と比して、リザバー43およびポンプ45を削除した構成を有するとともに、図1に示すプローブ3に代えて、プローブ3に比して流体供給用チューブ42を削除した構成を有するプローブ303を備える。プローブ303の基端332は、接続部23を介して本体装置2に接続される。
 プローブ303の先端333の外側には、遮光性の樹脂材料で形成された遮光板341が設けられる。遮光板341は、たとえばゴム製である。図10は、プローブ303の先端部333の斜視図である。図11は、図10のA矢視図である。図10および図11に示すように、遮光板341は、円筒の側面に、先端側から複数の切れ目が設けられた形状を有する。遮光板341の各切片は、図10の矢印に示すように、プローブ303の外側面に沿って、プローブ303の先端側および基端側に折りたたみ可能である。遮光板341の各切片は、外力が加えられていない場合には、図10に示すように、プローブ303の径方向外側に広がるように癖付けされている。
 図12の矢印Y31に示すようにプローブ303の挿入部12内部のチャネル16bへの挿入時には、遮光板341を、矢印Y32のようにプローブ303の基端側に折りたたんだ状態とすることによって、チャネル16b内壁に傷をつけずに挿入部12内部にプローブ303を挿入することができる。また、図13の矢印Y33に示すように挿入部12内部からプローブ303を抜き出す場合には、遮光板341の各切片は、開口部17周囲のチャネル16b内壁に引っ掛かり、矢印Y34のようにプローブ303の先端側に折りたたまれた状態となるため、挿入部12内部からプローブ303を円滑に抜き出すことができる。
 そして、生体測定のためにプローブ303の先端333を内視鏡10の挿入部12先端から突出すると、図14に示すように、遮光板341の各切片がプローブ303の径方向に自然に広がり、プローブ303の長軸と直交するプローブ303の切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光することとなる。
 この場合、図14に示すように、内視鏡照明光L31は、プローブ303の先端333に到達する前に、広がった遮光板341の各切片で遮光される。また、遮光板341の各切片によって遮光されずに生体組織6に到達した内視鏡照明光L32があった場合でも、内視鏡照明光L32の生体組織6における到達位置とプローブ303の先端333との間の距離は、遮光板341の各切片の広がり分、長くなるため、内視鏡照明光L32は、プローブ303に到達する前に生体組織6内で減衰する。
 したがって、実施の形態3においては、遮光板341によって内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避することができるため、実施の形態1と同様に、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができ、生体組織6の性状の検出精度を確保することが可能になる。
(実施の形態4)
 次に、実施の形態4について説明する。図15は、実施の形態4にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図15に示すように、実施の形態4にかかる光学測定装置401は、図9に示す光学測定装置301と比して、プローブ303に代えて、遮光板341を削除した構成を有するプローブ403を有するとともに、プローブ403の先端433に遮光材料で形成されたフード441を備える。プローブ403の基端432は、プローブ303と同様に、接続部23を介して本体装置2に接続される。
 図16Aおよび図16Bは、図15に示すプローブ403の先端部を、当該プローブ403の長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。
 図16Aに示すように、フード441は、先端が開口された円筒形状を有する。フード441は、柔軟な樹脂材料などによって形成されており、図16Bに示すように、プローブ403の先端433が矢印Y41のように生体組織6に押し付けられた場合、矢印Y42のようにプローブ403の径方向外側に向かって突出する形状に変形し、プローブ403の長軸と直交するプローブ403の切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光する。
 この場合、変形したフード441側面によって遮光されずに到達した内視鏡照明光L42があった場合でも、内視鏡照明光L42の生体組織6における到達位置とプローブ403の先端433との間の距離は、フード441側面の変形分、長くなるため、内視鏡照明光L42は、プローブ403の先端433に到達する前に生体組織6内で減衰する。また、図16Bに示すように、プローブ403外面近くの内視鏡照明光L41は、プローブ403の先端433に到達する前に、変形したフード441側面によって遮光される。
 したがって、実施の形態4においては、フード441によって内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避することができるため、実施の形態1と同様に、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得ることができ、生体組織6の性状の検出精度を確保することが可能になる。
(実施の形態5)
 次に、実施の形態5について説明する。図17は、実施の形態5にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図18Aおよび図18Bは、図17に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。
 図17に示すように、実施の形態5にかかる光学測定装置501は、図1に示すプローブ3に代えて、プローブ503を備える。プローブ503の基端532は、プローブ3と同様に、接続部23を介して本体装置2に接続される。
 プローブ503の側面は、図17および図18Aに示すように、ロッド34の先端面よりも先端側に突出した遮光性の被覆材535によって覆われており、プローブ503の先端533内部には引き込み用の空間S5が設けられる。プローブ503は、内部に、先端が空間S5に連通し、基端がプローブ503の基端532側から延伸したチューブ542を備える。チューブ542の基端には、吸引ポンプ545が接続される。
 光学測定装置501においては、図18Aのようにプローブ503の先端533を生体組織6に押し当てて、プローブ503の先端533の開口を生体組織6によって密閉する。その後、吸引ポンプ545を駆動させて、図18Bの矢印Y51のようにチューブ542内の空気を吸引する。
 この結果、チューブ542内部が負圧の状態となり、プローブ503の先端533に接触した生体組織6の一部が、チューブ542に連通する空間S5内に引き込まれ生体組織6がロッド34の先端に密着する。すなわち、チューブ542および吸引ポンプ545は、吸引圧を空間S5に供給して、プローブ503の先端533に接触した生体組織6の一部を空間S5に引き込む機能を有する。
 この場合、空間S5内に生体組織6が引き込まれているため、生体組織6に到達した内視鏡照明光L51は、空間S5内に引き込まれた生体組織6を経由することとなる。すなわち、空間S5内に生体組織6が引き込まれていない場合と比較して、内視鏡照明光L51が生体組織6を通過する距離が長くなるため、内視鏡照明光L51は、プローブ503の受光ファイバ7,8に到達する前に生体組織6内でほぼ減衰する。
 このように、実施の形態5においては、プローブ503の先端533の空間S5内に生体組織6を引き込み、内視鏡照明光が生体組織6を通過する距離を長くすることによって、内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避して、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得られるようにしている。
(実施の形態6)
 次に、実施の形態6について説明する。図19は、実施の形態6にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図20Aおよび図20Bは、図19に示すプローブの先端部を、当該プローブの長手方向の中心軸に沿って切断した断面図である。
 図19に示すように、実施の形態6にかかる光学測定装置601は、図1に示すプローブ3に代えて、プローブ603を備える。プローブ603の基端632は、プローブ3と同様に、接続部23を介して本体装置2に接続される。
 図20Aに示すように、プローブ603は、照射ファイバ5、受光ファイバ7,8およびロッド34を覆う被覆材35の外部が、被覆材635で覆われた構成を有する。被覆材635と被覆材35との間は、基端から先端に向かって隙間が設けられており、この隙間には、スライド自在にワイヤ643が挿通されている。ワイヤ643の先端には、ヒンジ642を介して把持用爪641が接続される。把持用爪641は、外力が加えられていない場合には、プローブ603の径方向外側に広がるように構成される。
 ワイヤ643の基端は、図19のように、プローブ603の基端632側から延伸し、ワイヤ643は、矢印のように、プローブ603に対して押し引きが可能である。なお、把持用爪641がプローブ603に収納された状態で、内視鏡10の挿入部12内部へのプローブ603の挿入および挿入部12からのプローブ603の抜き出しが行われる。
 光学測定装置601においては、図20Aのようにプローブ603の先端633を生体組織6に近接させてから、ワイヤ643を矢印Y61のように、プローブ603の先端633方向に押し入れる。この結果、把持用爪641がプローブ603の先端633から突出し、矢印Y62のようにプローブ603の径方向外側に広がる。なお、被覆材635の先端面635aは、把持用爪641がプローブ603の径方向外側に広がりやすいように、内側から外側に向かって切り欠かれている。
 そして、把持用爪641を生体組織6に接触するまで突出させた後、ワイヤ643をプローブ603の基端632方向に引き出して、図20Bの矢印Y63のように基端632側に後退させる。この結果、把持用爪641が、矢印Y64のように、径方向内側に閉じながら、被覆材635内部に引き入れられる。これにともない、把持用爪641に接触した生体組織6の一部が、把持用爪641によって把持され、把持用爪641間の空間に引き込まれ生体組織6がロッド34の先端に密着する。
 この場合、把持用爪641間の空間に生体組織6が引き込まれているため、生体組織6に到達した内視鏡照明光L61は、把持用爪641間の空間内に引き込まれた生体組織6を経由することとなる。すなわち、把持用爪641間の空間に生体組織6が引き込まれていない場合と比較して、内視鏡照明光L61が生体組織6を通過する距離が長くなるため、内視鏡照明光L61は、プローブ603の受光ファイバ7,8に到達する前に生体組織6内でほぼ減衰する。
 このように、実施の形態6においても、実施の形態5と同様に、内視鏡照明光が生体組織6を通過する距離を長くすることによって、内視鏡照明光の受光ファイバ7,8への到達を回避して、内視鏡照明光に起因するノイズが少ない測定値を得られるようにしている。
 なお、図21は、図20Bに示すA-A線断面図である。また、図22は、図20Bに示すA-A線断面図の他の例である。把持用爪641は、図21に示すように、生体組織6を把持する部分の断面が半円状であって、把持用爪641の側面から生体組織6が露出しないように生体組織6を把持できる構成としてもよい。また、内視鏡照明光の生体組織6における通過距離を十分確保できる場合には、図22の把持用爪641Aのように、生体組織6を把持する部分の断面が、半円をさらに切り欠いた円弧形状であってもよい。
 1 光学測定装置
 2,202 本体装置
 3,303,403,503,603 プローブ
 5 照射ファイバ
 6 生体組織
 7,8 受光ファイバ
 10 内視鏡
 12 挿入部
 13 操作部
 14 ユニバーサルコード
 15 プローブ用チャネル挿入口
 16 先端部
 17 開口部
 18 光源装置
 19 信号処理装置
 20 ディスプレイ
 21 電源
 22 光源部
 23 接続部
 24 測定部
 25 入力部
 26 出力部
 27,227 制御部
 27a 演算部
 28 記憶部
 34 ロッド
 35,535,635 被覆材
 41 バルーン
 42 流体供給用チューブ
 43 リザバー
 44 流体
 45 ポンプ
 227b 判断部
 246 センサ
 341 遮光板
 441 フード
 542 チューブ
 545 吸引ポンプ
 641,641A 把持用爪
 642 ヒンジ
 643 ワイヤ

Claims (12)

  1.  生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置であって、
     基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブと、
     前記プローブの先端に設けられ、前記プローブの長軸と直交する前記プローブの切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光する遮光部材と、
     を備えたことを特徴とする光学測定装置。
  2.  前記遮光部材は、前記プローブの径方向に拡張するバルーンであり、
     前記プローブは、先端が前記バルーン内部に連通し、基端が当該プローブの基端部から延伸する流体供給用チューブを有し、
     前記流体供給用チューブに流体を供給する流体供給手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  3.  前記生体組織を照射する光を発生して前記照射ファイバに供給する光源と、
     前記複数の受光ファイバがそれぞれ出力した前記生体組織からの戻り光を分光測定する測定手段と、
     前記バルーンの拡張状態を検出する検出手段と、
     前記検出手段によって前記バルーンの拡張が検出された場合、前記光源による発光処理と前記測定手段による分光測定処理とを開始可能にさせる制御手段と、
     を備えたことを特徴とする請求項2に記載の光学測定装置。
  4.  前記遮光部材は、前記プローブの外側面に沿って折りたたみ可能な遮光板であることを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  5.  前記遮光部材は、前記プローブ先端が前記生体組織に押し付けられた場合、前記プローブの径方向に向かって突出する形状に変形するフードであることを特徴とする請求項1に記載の光学測定装置。
  6.  基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブを備え、生体組織で反射または散乱された戻り光の分光測定を行って前記生体組織の特性値を取得する光学測定装置であって、
     前記プローブ先端に接触した前記生体組織を、前記プローブに設けられた引き込み用空間に引き込む引き込み手段をさらに備えることを特徴とする光学測定装置。
  7.  前記引き込み手段は、吸引圧を前記空間に供給する吸引圧供給手段であることを特徴とする請求項6に記載の光学測定装置。
  8.  前記引き込み手段は、前記生体組織の一部を把持して前記生体組織の一部を前記空間に引き込む把持手段であることを特徴とする請求項6に記載の光学測定装置。
  9.  基端から供給された光を伝搬して先端から照射する照射ファイバと、各々が先端から入射した光を伝搬して基端から出力する複数の受光ファイバとを有するプローブであって、
     当該プローブの先端に設けられ、前記プローブの長軸と直交する前記プローブの切断面を含み、該切断面よりも大きな面積の領域を遮光する遮光部材を備えたことを特徴とするプローブ。
  10.  前記遮光部材は、当該プローブの径方向に拡張するバルーンであり、
     先端が前記バルーン内部に連通し、基端が当該プローブの基端部から延伸する流体供給用チューブをさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
  11.  前記遮光部材は、当該プローブの外側面に沿って折りたたみ可能な遮光板であることを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
  12.  前記遮光部材は、当該プローブ先端が前記生体組織に押し付けられた場合、当該プローブの径方向に向かって突出する形状に変形するフードであることを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
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