WO2013115209A1 - 腫瘍検出用照明装置及び検査用照明装置 - Google Patents

腫瘍検出用照明装置及び検査用照明装置 Download PDF

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WO2013115209A1
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illumination device
lens
emitting diode
tumor
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晶 市川
満 斎藤
佳大 井上
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シーシーエス株式会社
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    • A61B2090/3937—Visible markers
    • A61B2090/3941—Photoluminescent markers

Definitions

  • the present invention excites a fluorescent substance provided in an illumination device for tumor detection or an inspection object that enables visual recognition of the boundary of the tumor when performing surgical removal of a tumor having fluorescent substance accumulation. It is related with the illumination device for a test
  • a fluorescent substance having a tumor accumulation property is administered to a patient, and after the fluorescent substance accumulates in the tumor, the fluorescent substance is excited, for example, excitation light in the range of blue to purple Is applied to the open surgical field, and a fluorescence of a predetermined color (for example, red) emitted from the fluorescent substance is used as a label to distinguish the tumor from the normal tissue.
  • a fluorescence of a predetermined color for example, red
  • an external white light to switch the light and dark of the operative field. Specifically, when confirming the tumor position, turn off the white light or turn the white light in a different direction from the surgical field to create a dark state. The white light is irradiated to make a bright state.
  • the wavelength component of the excitation light is transmitted to a general white light source such as a halogen lamp, a metal halide lamp, or a light emitting diode in paragraph No. 0025 of Patent Document 1, for example.
  • a general white light source such as a halogen lamp, a metal halide lamp, or a light emitting diode in paragraph No. 0025 of Patent Document 1, for example.
  • An optical filter to be mounted is described. This is because when the white light is irradiated to the tumor without an optical filter, the white light contains the wavelength of the fluorescence, so that the fluorescence emitted from the tumor cannot be distinguished from the irradiated white light. This is because it becomes impossible to distinguish the normal cells from the surrounding cells.
  • paragraph number 0036 of Patent Document 1 describes that a light emitting diode having a wavelength matching the excitation light and having a narrow wavelength region can be applied as the light source unit.
  • the necessity of the optical filter is not described in the light source section. If you think about it, such a monochromatic (single peak wavelength) light emitting diode is a monochromatic light whose wavelength matches that of the pumping light itself.
  • a filter in other words, an optical filter that cuts off light having the same wavelength as fluorescence, and it is a natural design matter for those skilled in the art to not install an optical filter.
  • the tumor when the operative field is irradiated with the light emitted from a single-peak wavelength light emitting diode as described above whose wavelength substantially matches that of the excitation light, the tumor not only emits red light but also the surroundings.
  • the inventor of the present application has found that a normal tissue portion may appear to emit red light. And even if it is a light emitting diode that is nominally emitting only light of the excitation light wavelength component, it is actually an unexpected trace component contained in the chip that constitutes the light emitting diode, or a chip is mounted. It has been found that red light that appears to be slightly the same color as fluorescence is emitted due to unexpected fluorescence on the reflector or the like.
  • This red light is very weak and does not cause any problems in other applications. For example, in surgical operations or examinations such as brain tumors, this slight red light illuminates the normal tissue of the brain in red, for example. May cause misrecognition of red fluorescent light emitted from the camera, which can be a serious problem in medical settings where no mistakes are allowed.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems that the present inventors have found for the first time, and is to provide a tumor detection illumination device that does not reduce the visibility of a tumor in which fluorescent substances are accumulated. It is what.
  • the tumor detection illumination device emits excitation light for a fluorescent substance accumulated in a tumor, and emits light substantially matching the excitation wavelength of the fluorescent substance, and the light emission It is provided with the interruption
  • red light refers to light having a wavelength of, for example, 600 nm to 770 nm, and a more suitable wavelength is 620 nm to 650 nm.
  • the tumor detection illumination device includes a switching means for switching the illumination state.
  • the switching of the illumination state is performed, for example, in accordance with switching between the tumor position confirmation state and the scalpel insertion state, and (1) switching between lighting and extinguishing of the light emitting diode, (2) the light emitting diode
  • another light source such as a white light source
  • switching between lighting of the light emitting diode and lighting of another light source is performed.
  • a switch such as a push button may be provided in the tumor detection illumination device, and the switch may be configured to be switched when the switch is operated.
  • a vibration sensor is provided inside the tumor detection illumination device, and switching is performed by applying vibration from the outside.
  • region can be enlarged and the visibility of a tumor can be improved.
  • the condensing unit includes a lens that is provided in a pair with the light emitting diode and condenses light emitted from the light emitting diode, and a lens holder that supports the lens. Can be mentioned.
  • the lens holder is integrally provided with an aperture for restricting the light emitted from the light emitting diode.
  • a lens in which the central axis of the lens is separated from the central axis of the aperture can be cited.
  • the blocking portion is formed on the surface of the lens not exposed to the outside in order to prevent the blocking portion from being damaged when the outside is cleaned or disinfected.
  • the excitation light in order to sufficiently excite the fluorescent substance accumulated in the tumor, it is desirable that the excitation light has a peak wavelength set in a range of 401 nm or more.
  • the excitation light preferably has a peak wavelength set in a range of 401 nm to 420 nm, and more preferably has a peak wavelength set in a range of 401 nm to 409 nm. That is, if the excitation light has a wavelength of less than 401 nm, harmful ultraviolet radiation components increase, and for example, it is not suitable because it damages normal brain tissue. On the other hand, if the wavelength exceeds 409 nm, the ability to excite the fluorescent substance is reduced, making it difficult to identify the tumor. Therefore, purple light having a wavelength in the range of 401 nm to 409 nm is suitable.
  • An inspection illumination device is an inspection illumination device that emits excitation light for a fluorescent material in an inspection object, a light-emitting diode that emits light that substantially matches the excitation wavelength of the fluorescent material, and It is provided on the light emitting side of the light emitting diode, and includes a blocking unit that blocks the same wavelength as at least a part of the excitation wavelength of the fluorescent material. If this is the case, even if the light emitting diode emits light having a wavelength that appears to be the same as the fluorescence of the fluorescent material, the light blocking diode blocks the light, so that the visibility of the fluorescent material in the inspection object can be improved. .
  • the visibility of a tumor can be improved during surgery for tumor removal.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA according to the same embodiment. It is sectional drawing which expands and shows the principal part which concerns on the same embodiment. It is a schematic diagram which shows the test object of the illuminating device for test
  • a tumor detection illumination device (hereinafter also referred to as illumination device) 1 according to the present embodiment includes an apparatus main body 2 and a power cable 3 that is detachably attached to the apparatus main body 2. It has.
  • the apparatus main body 2 includes a housing 4, four lenses 5 incorporated in the housing 4, a lens holder 6 that supports the lens 5, four light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) 7, The filter 8 attached to each lens 5 is provided.
  • the illuminating device 1 uses a fluorescent substance having a characteristic of accumulating in a tumor (here, for example, 5-aminolevulinic acid (5-ALA) that emits red fluorescence), for example, a human head tumor by craniotomy. It is used for illuminating the surgical field during resection. Since this lighting device 1 is repeatedly used for cleaning and disinfection, it has a waterproof and chemical solution structure.
  • 5-ALA 5-aminolevulinic acid
  • the housing 4 includes a base 9, a grip 10 formed integrally with the base 9, and fixed to the base 9, and includes a lens 5, a lens holder 6, a light emitting diode (hereinafter also referred to as an LED). 7), and a cover portion 12 that forms a space for incorporating the cable connection portion 11 and the like.
  • the grip 10 is used to place the lighting device 1 at a desired location by being sandwiched between clamps or the like separately prepared in the operating room.
  • the cover portion 12 is provided with an injection opening 13 having an inner diameter smaller than the diameter of the lens 5 in a plane opposite to the grip portion 10 and corresponding to the position of the lens 5, and the power cable 3 is connected to the side surface in the longitudinal direction. An opening (not shown) for connecting to the connecting portion 11 is provided.
  • Each lens 5 is held by a lens holder 6 positioned by the cover 12 inside the cover 12.
  • the lens 5 in this embodiment is a so-called drum lens having a shape in which hemispherical plano-convex lenses are integrally formed above and below a cylinder. Since the lens 5 includes the cylindrical body 14, positioning and fixing to the lens holder 6 are facilitated.
  • a filter 8 that is a blocking portion for blocking red light is formed on the surface of one convex lens-shaped end portion of the lens 5.
  • the filter 8 is formed, for example, by vapor deposition on the surface of the lens 5 facing the aperture 15 provided for each lens 5. That is, the filter 8 is formed on the spherical surface portion that is separated by the body portion 14 of the lens 5 and is not exposed from the cover portion 12, and is the same as at least a part of the excitation wavelength of the fluorescent substance from the light emitted from the LED 7. The wavelength is cut off.
  • the filter 8 has such a characteristic that, when normal cells other than the tumor are irradiated, the irradiation site blocks light that looks almost the same color as fluorescence and humans, that is, only red light here.
  • the filter 8 is a thin transparent thin film as compared with the size of the lens 5 and is difficult to illustrate. Therefore, in FIG. 6, the cross section is omitted, and the formation region is illustrated by hatching instead.
  • the lens holder 6 has a structure in which the four lenses 5 are individually supported and fixed. Specifically, the lens holder 6 includes a lens seat portion 16 that supports the lower side of each lens 5, a support wall portion 17 that supports the cylindrical body portion 14 of each lens 5, and the LED 7. And an aperture 15 that allows light from a light emitting diode section (hereinafter referred to as an LED section) 18 to pass therethrough. An O-ring 19 is fitted between the lens 5 supported by the lens holder 6 and the cover portion 12 for waterproofing and chemical prevention.
  • the lens seat portion 16 has an annular shape, and the seat surface in contact with the lens 5 is formed with substantially the same curvature as that of the lens 5. Further, the width of the lens seat portion 16 changes continuously. As shown in FIG. 6, in the cross section passing through the center of the lens 5, one of the opposing widths is narrow and the other width is smaller than that. It is getting wider.
  • the support wall portion 17 is subjected to a reflection reducing process such as black resin or black coating so as not to reflect light emitted from the body portion 14 of the lens 5 and suppresses the occurrence of flare.
  • a reflection reducing process such as black resin or black coating
  • the aperture 15 is provided integrally with the lens holder 6 below the lens seat 16.
  • the aperture 15 is provided in the disk portion 15 a that is continuous with the lens seat portion 16.
  • the disc portion 15a has a cross-sectional shape in which the thickness on the lens seat portion 16 side, that is, the base end side is large, and the end portion forming the aperture 15, that is, the thickness on the front end side is smaller than the thickness on the base end side.
  • the size of the aperture 15 is smaller than the opening diameter of the LED base 21 of the LED unit 18 described later.
  • the size of the aperture 15 is set larger than the diameter of the LED 7 in order to secure the output.
  • the size of the aperture 15 is preferably about 1.5 times the size of the LED 7.
  • the aperture center axis ACL of the aperture 15 is shifted from the center axis BCL of the lens 5, and the light passing through the four lenses 5 is condensed at a predetermined position.
  • the opening center axes ACL of the respective apertures 15 are shifted from the center axis BCL of the lens 5 so as to be separated from each other, in other words, from the center axis BCL of the lens 5. It arrange
  • the LED unit 18 is provided on the substrate 20 fixed to the base unit 9, and includes an LED pedestal 21 opened to the lens 5 side and an LED 7 provided on the LED pedestal 21.
  • the LED unit 18 is disposed in a recess 22 provided on the lower side of the aperture 15 of the lens holder 6.
  • the LED base 21 is formed so as to reflect the light emitted from the LED 7.
  • the LED 7 is arranged on the LED pedestal 21 with its light emission center aligned with the opening center axis ACL of the aperture 15.
  • the LED 7 is supposed to emit a single peak wavelength light having a single peak wavelength and having a peak wavelength of, for example, 405 nm.
  • the peak wavelength of the LED 7 substantially matches the excitation light wavelength for exciting the fluorescent material.
  • the approximate match may be that the peak wavelength and the wavelength of the excitation light are slightly shifted, but the shift amount is within a certain range, that is, in the wavelength range around the peak wavelength emitted from the LED 7.
  • This means that the light from the broad spectrum is in a range that can be excited to such an extent that fluorescence from the fluorescent material can be visually recognized.
  • the excitation light wavelength exists within the half width of the mountain spectrum can be given.
  • the material and structure of the LED 7 are not limited.
  • the light when the LED 7 is caused to emit light, the light includes the light reflected by the LED seat 16, and after being narrowed down by the aperture 15, is emitted outside the housing 4 through the lens 5.
  • the filter 8 since the filter 8 is formed integrally with the lens 5, an unexpectedly small amount of red component contained in the light emitted from the LED 7 is blocked by the filter 8 and does not pass through the lens 5. Therefore, the light passing through the lens 5 is the light reflected by the LED pedestal 21 after being narrowed down by the aperture 15 and the light directly emitted from the LED 7, and its wavelength is a single 405 nm which is a purple region. It will be the peak.
  • the excitation light that has passed through each lens 5 is condensed in a predetermined area that is a predetermined distance away from the cover portion 12. To do.
  • the illuminating device 1 of this embodiment has the vibration sensor 23 as a vibration detection means, as shown in FIG.
  • the vibration sensor 23 is for switching on / off of the lighting device 1.
  • the illuminating device 1 is comprised so that LED7 in a light extinction state may be turned on, or LED7 in a lighting state may be lighted off, when the vibration sensor 23 detects the vibration more than predetermined value. In this manner, the lighting / extinguishing of the LED 7 can be switched by applying a vibration of a predetermined value or more to the lighting device 1.
  • switching of the lighting device 1 using the vibration sensor 23 is not limited to switching on / off of the LED 7, but a white light source is provided in the lighting device 1 to switch between lighting of the LED 7 and lighting of the white light source.
  • You may comprise as follows. Further, in conjunction with the external white illumination, the external white illumination may be turned off when the LED 7 is turned on, and the external white illumination may be turned on when the LED 7 is turned off.
  • the filter 8 blocks the red light. Therefore, when the surgical field is illuminated, the tumor fluorescent material is excited to fluoresce. It emits light and does not illuminate normal cells around the tumor in red. Therefore, the visibility of the tumor is improved and it is possible to reliably distinguish it from normal cells.
  • the filter 8 is formed on the surface of the lens 5, the work of attaching the filter 8 can be eliminated. As a result, the number of assembling steps can be reduced as compared with the case where this type of filter is configured with individual components.
  • the distance between the lens 5 and the aperture 15 does not vary from product to product, Yield can be improved.
  • the lens 5 can be attached to the lens holder 6 without adjusting the position. Accordingly, the center axis BCL of the lens 5 can be arranged at a position as set with respect to the opening center axis ACL of the aperture 15, and the light emitted from each LED 7 is condensed while suppressing the occurrence of flare. be able to.
  • the filter 8 is formed on the inner surface of the cover portion 12 of the lens 5 and the O-ring 19 is disposed between the lens 5 and the cover portion 12, the illumination device 1 is cleaned and disinfected. In addition, it is possible to prevent the filter 8 from deteriorating due to contact with the cleaning liquid or the disinfecting liquid.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • each LED 7 in the above embodiment has been described for the case where all of the four LEDs 7 are 405 nm.
  • the present invention is not limited to this, for example, 404 nm, 405 nm, You may use combining LED7 which inject
  • the filter 8 is formed by vapor deposition on the surface of the lens 5.
  • the filter 8 is provided on the light path from the LED 7 to the irradiation target, that is, on the light emission side. Any position may be used, but a position that can reliably prevent deterioration due to contact with a cleaning solution or a disinfecting solution is desirable. Therefore, similarly to the above-described embodiment, if the lens is formed on the surface of the lens, the lens is formed on the surface located in the housing 4.
  • the filter 8 is attached to the light transmitting plate disposed in the space between the LED 7 and the lens 5 by another component, for example. It may be. Specifically, the filter 8 may be formed by vapor deposition on the surface of the translucent plate fitted into the aperture 15.
  • the lens 5 is used, but the lens 5 is not limited to this, and a ball lens, a biconvex lens, a plano-convex lens, a hemispherical lens, a convex meniscus lens, or the like may be used.
  • the suppression of flare generation is not limited to the reflection reduction treatment such as black resin or black paint, and for example, non-reflective coating such as vacuum deposition or sputtering may be applied.
  • the same effect can be obtained by applying the present invention not only to brain tumors but also to tumors at other sites.
  • the illumination device for tumor detection of the above embodiment may be used in combination with glasses or a microscope worn by an operator.
  • the spectacles or the microscope is provided with an optical filter that cuts substantially the same color (for example, light having a wavelength of 405 nm) as the light emitted from the tumor detection illumination device.
  • the inspection illumination device may emit an excitation light for a fluorescent substance in the inspection object.
  • the illumination device for inspection includes, for example, a light emitting diode that emits light that substantially matches the excitation wavelength of the fluorescent material included in the adhesives W1 and W2 provided on the inspection object W; A blocking unit that is provided on the light emitting side of the light emitting diode and blocks at least a part of the excitation wavelength of the fluorescent material;
  • an adhesive W1 is an adhesive applied at a correct position
  • an adhesive W2 is an adhesive applied at an abnormal position.
  • the visibility of the adhesives W1 and W2 can be improved, and it can be reliably determined whether or not the position where the adhesives W1 and W2 are applied is correct. That is, the adhesive W1 in an abnormal position can be reliably grasped.
  • the fluorescent substance in the inspection object W is not limited to the fluorescent substance contained in the adhesive.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be configured by appropriately combining some or all of the various configurations described above without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention it is possible to provide a tumor detection illumination device in which the visibility of a tumor in which fluorescent substances are accumulated is improved.

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Abstract

　本発明は、蛍光物質が集積した腫瘍の視認性を向上させるものであり、腫瘍に集積させた蛍光物質に対する励起光を射出する腫瘍検出用照明装置１であって、前記蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオード７と、該発光ダイオード７の光射出側に設けられ、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部８とを備える。

Description

腫瘍検出用照明装置及び検査用照明装置
　本発明は、蛍光物質集積性をもつ腫瘍を外科的に切除する手術を行なうときに、その腫瘍の境界を視認できるようにする腫瘍検出用照明装置又は検査対象物に設けられた蛍光物質を励起させる検査用照明装置に関するものである。
　近年における、例えば脳の腫瘍摘出手術においては、腫瘍集積性のある蛍光物質を患者に投与し、蛍光物質が腫瘍に集積した後に、該蛍光物質を励起させる、例えば青～紫の範囲の励起光を、開頭した術野に照射し、そのことによって蛍光物質から発される所定の色（例えば赤色）の蛍光を標識として、腫瘍と正常組織とを区別することが行われている。例えば、蛍光物質として、５－アミノレブリン酸（５－ＡＬＡ）を用いた場合は、紫の光が励起光となり、腫瘍部位が赤色の蛍光を発する。
　なお、上記の腫瘍摘出手術等では、外部の白色照明を使用して術野の明暗を切り替えて行うことが一般的である。具体的には、腫瘍位置確認時には、白色照明を消灯させたり、又は白色照明の向きを術野とは異なる方向に向けて暗い状態を作り、手術におけるメス入れ時には、外部の白色照明により術野に白色光を照射して明るい状態を作っている。
　特に、蛍光が弱いタイプの腫瘍の場合は、この外部の白色光との混色により、腫瘍と正常組織との区別がつかないことが顕著に現れる。このようなタイプの腫瘍の見落としを防止するためにも、医療現場では、腫瘍位置確認時に白色光のような不要な光をできる限り術野に入れないようにする為、術野の明暗を切り替え時の外部照明の取扱をシビアに行っている。また、医師によっては、白色照明を使用せず、暗い状態のまま腫瘍位置確認およびメス入れを行う場合もある。
　そして、このような励起光を射出する光源部として、例えば、特許文献１の段落番号００２５等に、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、あるいは発光ダイオードなどの一般白色光源に、前記励起光の波長成分を透過させる光学フィルタを装着したものが記載されている。これは、光学フィルタなしで、白色光を腫瘍に照射すると、白色光には蛍光の波長が含まれるために、腫瘍から出た蛍光と、照射した白色光との区別がつかなくなり、結果、腫瘍とその周辺の正常細胞とを区別できなくなるからである。
　その一方で、本特許文献１の段落番号００３６には、前記光源部として波長が励起光と一致し、且つ、波長領域が狭い特性を持つ発光ダイオードを適用できる旨が記載されている。しかしてこの記載を見る限り、光源部に光学フィルタの必要性は記載されていない。考えてみれば、このような単色型（単一ピーク波長型）の発光ダイオードは、その射出光そのものが励起光と波長が一致する単色光なのだから、これに加えて励起光波長を透過させる光学フィルタ、言い換えれば蛍光と同一波長の光をカットする光学フィルタを装着する必要性は全くなく、光学フィルタを装着しないのは、当業者として至極当然の設計事項であると言える。
　ところが、実際には、励起光と波長が略合致する前述のような単一ピーク波長型の発光ダイオードの射出光を術野に照射すると、腫瘍が赤色に蛍光発光するだけでなく、その周囲の正常な組織の部分も赤色に発光して見える場合があることを、本願発明者は見出した。そして、その原因として、励起光波長成分のみの光を射出すると公称されている発光ダイオードであっても、実際には、発光ダイオードを構成するチップに含まれる不測の微量成分か、あるいはチップが搭載されている反射板等での不測の蛍光等によって、わずかではあるが蛍光と同色に見える赤色光が発光されることを突き止めた。
　この赤色光は極めて弱く、他の用途ではまず問題にならないものであるが、例えば脳腫瘍等の摘出手術や検査においては、このわずかな赤色光が例えば脳の正常組織を赤色に照らしてしまい、腫瘍から発される赤色の蛍光との誤認識を引き起こす場合があって、ミスの許されない医療現場においては大きな問題となり得る。
特開２００４－８９５３３号公報
　本発明は、本願発明者が初めて見出した上記課題点に鑑みなされたものであって、蛍光物質を集積した腫瘍の視認性を低下させない腫瘍検出用照明装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。
　すなわち本発明に係る腫瘍検出用照明装置は、腫瘍に集積させた蛍光物質に対する励起光を射出するものであって、前記蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオードと、該発光ダイオードの光射出側に設けられて、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする。
　このようなものであれば、発光ダイオードが蛍光物質の蛍光と同色に見える波長の光（例えば赤色光）を発していても、遮断部がその赤色光を遮断するので、術野を照明した場合に、腫瘍の蛍光物質を励起して蛍光発光させるとともに、腫瘍の周囲の正常細胞を赤色に照明することはない。それゆえ、腫瘍の視認性が向上し、確実に正常細胞と区別することが可能になる。なお、本発明にあって、赤色光とは、波長が例えば、６００ｎｍ～７７０ｎｍのものを指し、より適した波長は、６２０ｎｍ～６５０ｎｍである。
　また、腫瘍検出用照明装置が、照明状態を切り替える切り替え手段を備えることが望ましい。ここで、照明状態を切り替えは、例えば腫瘍位置確認状態とメス入れ状態との切り替えに伴って行われるものであり、（１）前記発光ダイオードの点灯と消灯とを切り替える、（２）前記発光ダイオードの他に、白色光源等の他の光源を有する場合に、発光ダイオードの点灯と白色光源等の他の光源の点灯とを切り替える、（３）腫瘍検出用照明装置とは異なる外部照明と連動して、前記発光ダイオードの点灯と外部照明の点灯とを切り替える、等が含まれる。前記切り替え手段としては、例えば腫瘍検出用照明装置に押しボタン等のスイッチを設けておき、当該スイッチが操作された場合に切り替えるように構成されたものであっても良いが、洗浄や消毒等を考慮すると、腫瘍検出用照明装置の内部に振動センサを設けておき、外部から振動を与えることで、切り替えるように構成することが望ましい。
　必要十分な光量を確保して腫瘍に励起光を射出するためには、発光ダイオードが複数であり、それぞれの発光ダイオードから射出された光を集光する集光部をさらに備えてなるものが望ましい。このように複数の発光ダイオードを有するものであれば、照明領域を広くすることができ、腫瘍の視認性を向上させることができる。また、腫瘍検出用照明装置を操作して照明領域を変更する操作の負担を軽減することができる。特に、腫瘍が術野の底面に存在する場合や側面に存在する場合に有効であり、照射角度を大きく取ることが難しい術野深部の側面を照明する場合により一層有効となる。さらに、複数の発光ダイオードを有しているので、無影効果を得ることができる。これにより、術野に対して同じ位置関係で照明した場合、少数灯の光よりも細部に光が到達し、蛍光の視認性が向上し、より最適な手術が可能となる。集光部の具体的な構成としては、集光部が、発光ダイオードと対をなして設けられ発光ダイオードから射出される光を集光するレンズと、レンズを支持するレンズホルダとを備えるものが挙げられる。
　腫瘍に照射される光にフレアが発生することを抑制するためには、レンズホルダが、発光ダイオードから射出される光を絞るアパーチャを一体に備えるものが望ましい。
　複数の発光ダイオードから射出される光を所定の領域に集光させるための具体的態様としては、レンズの中心軸がアパーチャの中心軸から離間しているものを挙げることができる。
　外側を洗浄したり消毒する際に遮断部が損傷してその性能が低下することを抑制するためには、遮断部が、外側に露出しないレンズの表面に形成されるものが望ましい。
　このように構成において、腫瘍に集積した蛍光物質を十分に励起するためには、励起光は、ピーク波長が４０１ｎｍ以上の範囲に設定されているものが望ましい。特に、励起光は、ピーク波長が４０１ｎｍ～４２０ｎｍの範囲に設定されたものが好ましく、ピーク波長が４０１ｎｍ～４０９ｎｍの範囲に設定されたものがより好ましい。すなわち、励起光は、４０１ｎｍ未満の波長であれば、有害な紫外放射成分が増加するので、例えば脳の正常組織にかえってダメージを与えてしまうので適さない。これに対して、４０９ｎｍを超える波長であれば、蛍光物質を励起する能力が低下し、腫瘍の識別が困難になる。それゆえ、紫の光は、上述した４０１ｎｍ～４０９ｎｍの範囲の波長のものが適しているものである。
　また本発明に係る検査用照明装置は、検査対象物にある蛍光物質に対する励起光を射出する検査用照明装置であって、前記蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオードと、該発光ダイオードの光射出側に設けられ、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする。
　これならば、発光ダイオードが蛍光物質の蛍光と同色に見える波長の光を発していても、遮断部がその光を遮断するので、検査対象物にある蛍光物質の視認性を向上させることができる。
　このような構成の本発明によれば、腫瘍摘出のための手術の際に、腫瘍の視認性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る腫瘍検出用照明装置の斜視図である。 同実施形態に係る平面図である。 同実施形態に係る正面図である。 同実施形態に係る側面図である。 同実施形態に係るＡ－Ａ線に沿った断面図である。 同実施形態に係る要部を拡大して示す断面図である。 変形実施形態に係る検査用照明装置の検査対象を示す模式図である。
１・・・腫瘍検出用照明装置
５・・・レンズ
７・・・発光ダイオード
８・・・フィルタ
１５・・・アパーチャ
　以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る腫瘍検出用照明装置（以下、照明装置ともいう。）１は、図１～図６に示すように、装置本体２と、装置本体２に取り外し可能に取り付けられる電源ケーブル３とを備えている。装置本体２は、筐体４と、筐体４内に内蔵される４個のレンズ５と、レンズ５を支持するレンズホルダ６と、４個の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）７と、それぞれのレンズ５に取り付けられるフィルタ８とを備えている。照明装置１は、腫瘍に集積する特性を有する蛍光物質（ここでは、例えば、赤色の蛍光を発する５－アミノレブリン酸（５－ＡＬＡ））を用いて、例えば人の頭部の腫瘍を開頭手術により切除する際に、術野の照明に使用されるものである。この照明装置１は、洗浄及び消毒を繰り返して使用されるため、防水及び防薬液構造になっている。
　筐体４は、基台部９と、基台部９に一体に形成される把持部１０と、その基台部９に固定されて、レンズ５、レンズホルダ６、発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも言う。）７、ケーブル接続部１１等を内蔵する空間を形成するカバー部１２とを備えている。把持部１０は、手術室において別に用意されるクランプ等で挟まれることにより、所望の場所に照明装置１を配置するために使用される。カバー部１２は、把持部１０と背向する平面に、レンズ５の位置に対応して、レンズ５の直径より小内径の射出開口１３を備え、長手方向の側面には、電源ケーブル３をケーブル接続部１１に接続するための開口（図示しない）を備えている。
　それぞれのレンズ５は、カバー部１２の内側にカバー部１２によって位置決めされるレンズホルダ６に保持される。この実施形態におけるレンズ５は、円柱の上下にそれぞれ半球状の平凸レンズを一体にした形状のいわゆるドラムレンズである。レンズ５は、円柱形状の胴部１４を備えているので、レンズホルダ６への位置決め固定を容易にしている。この実施形態にあっては、レンズ５に赤色光を遮断する遮断部であるフィルタ８が、レンズ５の一方の凸レンズ状端部の表面に形成してある。
　フィルタ８は、それぞれのレンズ５に対して設けられるアパーチャ１５と対向するレンズ５の面に、例えば蒸着により形成される。すなわち、フィルタ８は、レンズ５の胴部１４で分離された、カバー部１２から露出しない球面部分に形成されるもので、ＬＥＤ７の発光する光から、蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断するものである。具体的にフィルタ８は、腫瘍以外の正常細胞に照射したときにその照射部位が蛍光と人間にはほぼ同じ色に見える光、すなわち、ここでは赤色光のみを遮断する特性を有するものである。なお、フィルタ８は、レンズ５の大きさに比較して薄い透明の薄膜であり、図示が困難であるので図６においては断面の図示を割愛し、代わりにハッチングによりその形成領域を図示する。
　レンズホルダ６は、４個のレンズ５をそれぞれ個別に支持して固定する構造を有する。具体的には、レンズホルダ６は、それぞれのレンズ５の下側を支持するレンズ座部１６と、それぞれのレンズ５の円筒形状の胴部１４を支持する支持壁部１７と、ＬＥＤ７が配置される発光ダイオード部（以下、ＬＥＤ部と称する）１８からの光を通過させるアパーチャ１５とを備えている。レンズホルダ６に支持されたレンズ５とカバー部１２との間には、防水及び防薬液のために、Ｏ－リング１９が嵌め込まれている。
　レンズ座部１６は、環状形状のもので、レンズ５と接触する座面はレンズ５の曲率と略同じ曲率で形成してある。さらに、レンズ座部１６は、その幅が連続的に変化するもので、図６に示すように、レンズ５の中心を通る断面においては、対向する一方の幅が狭く他方の幅がそれに比べて広くなっている。
　支持壁部１７は、レンズ５の胴部１４から射出される光を反射しないように、黒色樹脂や黒塗装等の反射軽減処理が施してあり、フレアの発生を抑制してある。
　アパーチャ１５は、レンズ座部１６の下側にレンズホルダ６と一体に設けてある。すなわち、アパーチャ１５は、レンズ座部１６に連続する円板部１５ａに設けてある。円板部１５ａは、レンズ座部１６側すなわち基端側の厚みが大きく、アパーチャ１５を形成している端部すなわち先端側の厚みが基端側の厚みより小さくなる断面形状をしている。このように、レンズホルダ６と一体に設けた円板部１５ａによりアパーチャ１５を形成することにより、レンズ座部１６に支持されたレンズ５とアパーチャ１５との距離は、製品毎にばらつくことはない。
　アパーチャ１５の大きさは、後述するＬＥＤ部１８のＬＥＤ台座２１の開口直径より小径であることが望ましい。図６では、出力を確保するためにアパーチャ１５の大きさをＬＥＤ７の直径よりも大径としているが、ＬＥＤ７からの出力が十分な場合は、ＬＥＤ７の直径より小径である方が照射箇所の光のムラを軽減できる点で更に望ましい。その場合、例えば、アパーチャ１５の大きさは、ＬＥＤ７のサイズの約１．５倍が望ましい。このような大きさにアパーチャ１５の径を設定することにより、使用時に必要な光量を確保するとともにフレアの発生を抑制することができる。
　アパーチャ１５の開口中心軸ＡＣＬは、レンズ５の中心軸ＢＣＬとずらせてあり、４個のレンズ５を通過した光が所定位置で集光するように構成してある。この場合、レンズ５の中心軸ＢＣＬを基準位置とした場合、それぞれのアパーチャ１５の開口中心軸ＡＣＬはレンズ５の中心軸ＢＣＬから互いに離間するようにずれた、言い換えればレンズ５の中心軸ＢＣＬから筐体４外側に遠ざかる位置に配置される。
　ＬＥＤ部１８は、基台部９に固定される基板２０上に設けられるもので、レンズ５側に開口しているＬＥＤ台座２１と、そのＬＥＤ台座２１に設けられるＬＥＤ７とを備えている。このＬＥＤ部１８は、レンズホルダ６のアパーチャ１５の下側に設けられる凹部２２内に配置される。ＬＥＤ台座２１は、ＬＥＤ７から射出された光を反射するように形成されている。
　ＬＥＤ７は、その発光中心をアパーチャ１５の開口中心軸ＡＣＬと一致させてＬＥＤ台座２１に配置されている。ＬＥＤ７は、その仕様において、単一のピーク波長を有し、そのピーク波長が例えば４０５ｎｍである、単一ピーク波長光を射出するとされているものである。このＬＥＤ７のピーク波長は、蛍光物質を励起するための励起光波長と略合致するものである。略合致とは、ピーク波長と励起光の波長とが若干ずれていても良いが、そのずれ量が一定範囲内、すなわち、ＬＥＤ７から射出される、ピーク波長を中心としたその前後の波長域に広がる山状スペクトルの光によって、蛍光物質からの蛍光が視認できる程度に励起できる範囲に収まっているという意味である。例えば前記山状スペクトルの半値幅内に励起光波長が存在するような例を挙げることができる。なお、ＬＥＤ７の材料や構造等については限定されるものではない。
　以上の構成において、ＬＥＤ７を発光させると、その光は、ＬＥＤ座部１６により反射された光を含んで、アパーチャ１５により絞られた後にレンズ５を介して筐体４外に射出される。この一方で、レンズ５にはフィルタ８が一体に形成してあるので、ＬＥＤ７から発せられる光に含まれる不測の微量な赤色成分は、フィルタ８により遮断されてレンズ５を通過することはない。従って、レンズ５を通過する光は、アパーチャ１５により絞られた後の、ＬＥＤ台座２１にて反射した光とＬＥＤ７から直接射出した光とであり、その波長は、紫色領域である４０５ｎｍを単一ピークとするものとなる。さらに、レンズ５の中心軸ＢＣＬとアパーチャ１５の開口中心軸ＡＣＬとが偏位していることにより、それぞれのレンズ５を通過した励起光は、カバー部１２から所定距離離れた所定領域に集光する。
　また、本実施形態の照明装置１は、図６に示すように、振動検知手段としての振動センサ２３を有している。この振動センサ２３は、照明装置１の点灯／消灯を切り替えるためのものである。そして、照明装置１は、振動センサ２３が所定値以上の振動を検知した場合に、消灯状態にあるＬＥＤ７を点灯させる、又は点灯状態にあるＬＥＤ７を消灯させるように構成されている。このように照明装置１に所定値以上の振動を与えることで、ＬＥＤ７の点灯／消灯を切り替えることができる。
　これにより、手術中に頻繁に行われるメス入れ及び腫瘍位置確認の切り替え時に行う必要のある照明装置１の点灯／消灯の切り替えを簡単にすることができ、手術者の切り替え作業時のストレスを低減することができる。
　なお、前記振動センサ２３を用いた照明装置１の切り替えは、ＬＥＤ７の点灯／消灯の切り替えに限らず、照明装置１に白色光源を設けておき、ＬＥＤ７の点灯と前記白色光源の点灯とを切り替えるように構成しても良い。また、外部白色照明と連動させて、ＬＥＤ７の点灯時は外部白色照明を消灯させ、ＬＥＤ７の消灯時は外部白色照明を点灯させるように構成しても良い。
　このように構成した照明装置１によれば、ＬＥＤ７が赤色光を発していても、フィルタ８がその赤色光を遮断するので、術野を照明した場合に、腫瘍の蛍光物質を励起して蛍光発光させるとともに、腫瘍の周囲の正常細胞を赤色に照明することはない。それゆえ、腫瘍の視認性が向上し、確実に正常細胞と区別することが可能になる。
　また、フィルタ８をレンズ５の表面に形成しているので、フィルタ８を取り付ける作業をなくすことができる。その結果、この種のフィルタを個別の部品にて構成する場合に比べて、組み立て工数を削減することができる。
　さらに、ＬＥＤ部１８から射出された光を絞るアパーチャ１５を、レンズ座部１６に連続する板部１５ａにより形成することにより、レンズ５とアパーチャ１５との間の距離が製品毎にばらつくことなく、歩留まり向上させることができる。
　その上、位置調整をすることなくレンズ５をレンズホルダ６に取り付けることができる。従って、レンズ５の中心軸ＢＣＬをアパーチャ１５の開口中心軸ＡＣＬに対して設定通りの位置に配置することができ、それぞれのＬＥＤ７から射出された光を、フレアの発生を抑制して集光させることができる。
　加えて、レンズ５のカバー部１２内側の面にフィルタ８を形成して、レンズ５とカバー部１２との間にＯ－リング１９を配置しているので、照明装置１を洗浄及び消毒する際に、洗浄液や消毒液に接触してフィルタ８が劣化することを防止することができる。
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　上記実施形態におけるそれぞれのＬＥＤ７が発光する光の実質的ピーク波長は、４個のＬＥＤ７の全てが４０５ｎｍのものを説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、４０４ｎｍ、４０５ｎｍ、４０６ｎｍ、４０７ｎｍといったように、４０１ｎｍ～４０９ｎｍの範囲で波長の異なる光を射出するＬＥＤ７を組み合わせて使用してもよい。
　上記実施形態においてフィルタ８は、レンズ５の表面に蒸着にて形成するものを説明したが、フィルタ８は、ＬＥＤ７からの光が、照射対象に至るまでの光路上つまり光射出側に設けられるものであればいずれにあってもよいが、洗浄液や消毒液等と接触して劣化することを確実に防げる位置が望ましい。従って、上記実施形態同様に、レンズの表面に形成する場合であれば、筐体４内に位置する表面に形成する。またフィルタ８の取付方法も、この実施形態のように、レンズ５自体に形成するもの以外に例えば、別部品によりＬＥＤ７とレンズ５との間の空間に配置される透光板に形成されるものであってもよい。具体的には、フィルタ８は、アパーチャ１５に嵌め込まれる透光板表面に、蒸着により形成されるものであってよい。
　上記実施形態においては、レンズ５を用いたが、これに限定されるものではなく、ボールレンズ、両凸レンズ、平凸レンズ、半球レンズ、凸メニスカスレンズ等を用いるものであってよい。
　さらに、フレアの発生の抑制は、黒色樹脂や黒塗装等の反射軽減処理に限らず、例えば、真空蒸着やスパッタリング等の無反射コーティングを施してもよい。
　脳腫瘍のみならず、他部位の腫瘍にも本発明を適用して同様の作用効果を得ることができる。
　その上、前記実施形態の腫瘍検出用照明装置と、手術者が着用する眼鏡又は顕微鏡とを併用しても良い。この場合、前記眼鏡又は前記顕微鏡に、前記腫瘍検出用照明装置から照射される光と略同じ色（例えば波長４０５ｎｍの光）をカットする光学フィルタを設ける。これにより、術野から生じる蛍光と術野以外を照明する光との差を明確にすることができ、前記蛍光を見易くすることができる。
　また、本発明に係る検査用照明装置として、検査対象物にある蛍光物質に対する励起光を射出するものであっても良い。具体的に検査用照明装置は、図７に示すように、例えば検査対象物Ｗに設けられた接着剤Ｗ１、Ｗ２に含まれる蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオードと、該発光ダイオードの光射出側に設けられ、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部とを備える。図７において接着剤Ｗ１は、正しい位置に塗布された接着剤であり、接着剤Ｗ２は、異常位置に塗布された接着剤である。この検査用照明装置を用いることで、接着剤Ｗ１、Ｗ２の視認性を向上させることができ、接着剤Ｗ１、Ｗ２が塗布された位置が正しいか否かを確実に判断することができる。つまり、異常位置にある接着剤Ｗ１を確実に把握することができる。なお、検査対象物Ｗにある蛍光物質としては、前記接着材に含まれる蛍光物質に限られない。
　その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
　本発明により、蛍光物質が集積した腫瘍の視認性が向上する腫瘍検出用照明装置を提供することができる。

Claims (11)

  1. 　腫瘍に集積させた蛍光物質に対する励起光を射出する腫瘍検出用照明装置であって、前記蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオードと、該発光ダイオードの光射出側に設けられ、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする腫瘍検出用照明装置。
  2. 　発光ダイオードから射出される光がピーク波長を有しており、当該ピーク波長が、４０１ｎｍ以上の範囲に設定されている請求項１記載の腫瘍検出用照明装置。
  3. 　蛍光が赤色であり、前記遮断部が遮断する光が赤色光である請求項１記載の腫瘍検出用照明装置。
  4. 　発光ダイオードから射出される光がピーク波長を有しており、当該ピーク波長が、４０１ｎｍ～４２０ｎｍの範囲に設定されていること特徴とする請求項１記載の腫瘍検出用照明装置。
  5. 　照明状態を切り替える切り替え手段を備える請求項１記載の腫瘍検出用照明装置。
  6. 　発光ダイオードが複数であり、それぞれの発光ダイオードから射出された光を集光する集光部をさらに備えてなる請求項１記載の腫瘍検出用照明装置。
  7. 　集光部が、発光ダイオードと対をなして設けられ、発光ダイオードから射出される光を集光するレンズと、レンズを支持するレンズホルダとを備える請求項６記載の腫瘍検出用照明装置。
  8. 　レンズホルダが、発光ダイオードから射出される光を絞るアパーチャを一体に備える請求項７記載の腫瘍検出用照明装置。
  9. 　レンズの中心軸がアパーチャの中心軸から離間している請求項８記載の腫瘍検出用照明装置。
  10. 　遮断部が、外側に露出しないレンズの表面に形成される請求項７記載の腫瘍検出用照明装置。
  11. 　検査対象物にある蛍光物質に対する励起光を射出する検査用照明装置であって、前記蛍光物質の励起波長と略合致する光を射出する発光ダイオードと、該発光ダイオードの光射出側に設けられ、前記蛍光物質の励起波長の少なくとも一部と同一の波長を遮断する遮断部とを備えることを特徴とする検査用照明装置。
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