WO2015159704A1 - 光学的イメージング医療システム及びカメラ - Google Patents

光学的イメージング医療システム及びカメラ Download PDF

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WO2015159704A1
WO2015159704A1 PCT/JP2015/060143 JP2015060143W WO2015159704A1 WO 2015159704 A1 WO2015159704 A1 WO 2015159704A1 JP 2015060143 W JP2015060143 W JP 2015060143W WO 2015159704 A1 WO2015159704 A1 WO 2015159704A1
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WO
WIPO (PCT)
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image sensor
camera
optical imaging
light source
medical system
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/060143
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English (en)
French (fr)
Inventor
薫 酒谷
紀之 眞砂
前田　利久
大志 関口
拓滋 前川
Original Assignee
ローム株式会社
学校法人 日本大学
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Application filed by ローム株式会社, 学校法人 日本大学 filed Critical ローム株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/11—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0041—Detection of breast cancer

Definitions

  • the present invention relates to an optical imaging medical system and a camera for non-invasively observing a living body.
  • an ICG-HDL (indocyanine-green-bound-to-high-density-lipoprotein) tracer is introduced into a living body, followed by irradiation with excitation light having a central wavelength of 720 nm, and the generated near-infrared fluorescence of ICG-HDL is obtained by CCD [ charge coupled device] is disclosed that is captured by a camera and captured by an image processing apparatus.
  • the concentration of a plurality of fluorescent dyes contained in a target sample is quantified using an imaging device having a plurality of detection wavelength bands, and each fluorescence image of the target sample is detected using the imaging device. It is disclosed that imaging is performed in a wavelength band.
  • Patent Document 3 light from an object is branched and guided to two color CCD image pickup devices having different resolutions by a half mirror. For higher resolution, the main three bands of spectral sensitivity characteristics of four or more bands are used. An infrared cut filter having standard RGB spectral characteristics for imaging an image is provided, and the lower resolution is an image of the remaining bands excluding the main three bands among the spectral sensitivity characteristics of the four bands or more.
  • a multispectral image capturing apparatus is disclosed that includes a band-pass filter having spectral characteristics different from those of the standard RGB.
  • An object of the present invention is to provide an optical imaging medical system and a camera that are easier to use for non-invasive observation of a living body.
  • An optical imaging medical system includes a CIGS image sensor, a light source unit capable of selecting a wavelength range of light source light to irradiate a living body from a plurality of candidates, and reflected light returning from the living body.
  • An optical system that forms an image on the CIGS image sensor, a control unit that performs selection control of the wavelength range of the light source light, and a processing unit that processes the output of the CIGS image sensor (first configuration) Yes.
  • the light source unit includes a plurality of light sources having different wavelength ranges, and the control unit performs selection control of the plurality of light sources (second configuration). Configuration).
  • the plurality of light sources include a plurality of near-infrared light sources having different wavelength ranges, and the control unit is configured to transmit a near-infrared light image.
  • a configuration (third configuration) for selecting at least one of the plurality of near-infrared light sources for acquisition may be used.
  • the processing unit performs arithmetic processing using a plurality of outputs of the CIGS image sensor respectively obtained by irradiation with the plurality of near-infrared light sources.
  • a configuration (fourth configuration) is preferable.
  • the processing unit may be configured to perform image synthesis or feature extraction (fifth configuration) from the result of the arithmetic processing.
  • the plurality of light sources further include a visible light source, and the control unit is configured to acquire a visible light image.
  • the visible light source may be selected (sixth configuration).
  • control unit may have a configuration (seventh configuration) capable of independently controlling the intensities of the plurality of light sources. .
  • the optical imaging medical system having any one of the first to seventh configurations further includes an instruction unit that instructs imaging by the CIGS image sensor, and the control unit responds to an instruction from the instruction unit.
  • the imaging data may be stored in the storage unit (eighth configuration).
  • the instruction unit may be configured to give an instruction in response to an operation of the operation unit (a ninth configuration).
  • control unit automatically changes the wavelength range of the light source light every predetermined time (tenth configuration). It is good to.
  • the CIGS image sensor, the light source unit, and the optical system are configured as a camera unit
  • the control unit, and the The processing unit may have a configuration (eleventh configuration) configured as a control unit.
  • the light source unit may be configured to be replaceable (a twelfth configuration).
  • the optical system may be configured to be replaceable (a thirteenth configuration).
  • the camera according to the present invention is used in an optical imaging medical system, and includes a CIGS image sensor and a light source unit capable of selecting a wavelength range of light source light to irradiate a living body from a plurality of candidates.
  • An optical system that forms an image of reflected light returning from the living body on the CIGS image sensor, and a control signal for selecting a wavelength range of the light source light is input from the outside, and the CIGS image
  • the sensor output is configured to be output to the outside (fourteenth configuration).
  • the camera having the fourteenth configuration may further have a configuration (fifteenth configuration) further including a handle portion extending in a direction different from the optical axis of the optical system.
  • the camera having the fourteenth or fifteenth configuration further includes a housing that houses the CIGS image sensor, and a connector to which an air pipe for performing ventilation inside the housing is attached and detached ( A sixteenth configuration is preferable.
  • the casing has a configuration (a seventeenth configuration) in which an intake flow path that guides an intake flow from the air pipe to the vicinity of the CIGS image sensor is formed. Good.
  • the camera having the sixteenth or seventeenth configuration further includes a first fan that draws outside air into the housing and a second fan that cools the CIGS image sensor (18th configuration). It is good to.
  • the camera having the sixteenth or seventeenth configuration has a fan that directly draws outside air into the housing, and the fan is stopped when the air pipe is attached (a nineteenth configuration). ).
  • the camera having the nineteenth configuration has an exhaust port for directly discharging the air touched to the CIGS image sensor to the outside, and when the air pipe is mounted, the air port is replaced with the air port. It is preferable to adopt a configuration (twentieth configuration) in which air that has touched the CIGS image sensor is discharged from a pipe.
  • the camera having any of the sixteenth to twentieth configurations includes a first substrate on which the CIGS image sensor is mounted, and a second substrate on which an electronic circuit that handles the output of the CIGS image sensor is mounted. It is good to set it as the structure (21st structure) which has each independently.
  • the second substrate may be provided in the vicinity of the inner wall surface of the housing and cooled by heat conduction to the inner wall (a twenty-second configuration).
  • the first substrate is less likely to receive heat radiation from the second substrate by disposing the second substrate so as not to be parallel to the first substrate. It is good to use the structure (23rd structure) to do.
  • the electronic circuit that handles the output of the CIGS image sensor is arranged so as not to obstruct the air flow path from the first fan to the second fan (first 24 configuration).
  • the schematic diagram which shows the 1st usage condition of an optical imaging medical system A longitudinal sectional view showing an example of the internal structure of the camera 100
  • region of a CIGS image sensor Schematic showing the difference in observation area between the conventional and the present invention Figure showing an example of the preview screen
  • the figure which shows an example of a camera control panel The figure which shows an example of an interval photography setting panel
  • the schematic diagram which shows the 2nd usage condition of an optical imaging medical system Longitudinal sectional view schematically showing an example of sensor air cooling mechanism
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first usage mode of an optical imaging medical system.
  • the optical imaging medical system 1 includes a camera 100, a personal computer 200, and an AC adapter 300.
  • the optical imaging medical system 1 is configured so that the imaging method can be easily switched, quantitative evaluation by a data log and an analysis function, and biological observation evaluation at a plurality of near infrared wavelengths. It is characterized by non-invasive observation of a living body using CIGS image sensor technology.
  • the camera 100 is portable imaging means (camera unit) that takes a living body image by irradiating the living body with light source light and receiving reflected light returning from the living body.
  • the camera 100 and the personal computer 200 are connected to each other by a USB [universal serial bus] cable L10. Signal transmission between the cameras 100 and power supply to the camera 100 via the USB cable L10 (mainly a low power consumption circuit). Power supply).
  • the camera 100 also receives power supply from the AC adapter 300 via the power cable L20. Electric power required for light emission driving and fan driving of the camera 100 (details will be described later) is covered by power supply from the AC adapter 300.
  • power supply from the AC adapter 300 Electric power required for light emission driving and fan driving of the camera 100 (details will be described later) is covered by power supply from the AC adapter 300.
  • a plurality of USB cables L10 are used in parallel, power can be supplied to the camera 100 from the personal computer 200 in an integrated manner.
  • the AC adapter 300 becomes unnecessary.
  • power supply to the camera 100 can also be performed centrally from the AC adapter 300.
  • the camera 100 can be battery driven.
  • the personal computer 200 is a main body (control unit) that comprehensively controls the optical imaging medical system 1, performs operation control and various settings of the camera 100, and generates a biological image based on an imaging signal obtained by the camera 100. Create, display, analyze, or record.
  • a dedicated terminal optimized for the optical imaging medical system 1 may be used as the control unit, or a portable information terminal that is widely used. (Tablets, smartphones, etc.) may be used.
  • AC adapter 300 converts AC power supplied from a commercial AC power source into DC power, and supplies this to camera 100 via power cable L20.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the internal structure of the camera 100.
  • the camera 100 includes a housing 110, an LED [light emitting diode] unit 120, a C / CS mount lens 130, and a handle unit 140.
  • the housing 110 is a cylindrical member that houses an electronic component group (such as a CIGS image sensor or an electronic circuit board).
  • the housing 110 has a structure in which the LED unit 120 and the C / CS mount lens 130 can be independently attached to and detached from the front end surface thereof.
  • the housing 110 is formed with an intake port 110a for taking in outside air and an exhaust port 110b for discharging inside air.
  • the intake port 110a is formed in the rear end surface of the housing 110, and the exhaust port 110b is formed in the peripheral portion of the housing 110 (four side surfaces in the vicinity of the front end).
  • the housing 110 is formed with a cable insertion port 110c on the rear end surface thereof as a connector for attaching and detaching the USB cable L10 and the power cable L20 (and the later-described air pipe L30).
  • the LED unit 120 is a light source unit capable of selecting a wavelength range of light source light (LED light) irradiated on a living body from a plurality of candidates.
  • the LED unit 120 includes a plurality of LED modules 121 in which a plurality of (for example, four types) LED light sources having different wavelength ranges are integrated into one module.
  • Each of the plurality of LED modules 121 can switch the wavelength range of the light source light applied to the living body by selectively lighting the LED light source in accordance with a control signal externally input from the personal computer 200.
  • the plurality of LED light sources included in each of the plurality of LED modules 121 outputs visible light (wavelength 380 to 750 nm) in addition to the near infrared light source that outputs near infrared light (wavelength 750 to 1300 nm).
  • a visible light LED light source can be used in appropriate combination.
  • an instruction may be sent from the personal computer 200 to select a near-infrared light LED light source, and in order to acquire a visible light image, a visible light LED light source It suffices to send an instruction from the personal computer 200 so as to select.
  • the plurality of LED modules 121 are annularly arranged so as to surround the periphery of the C / CS mount lens 130.
  • the LED unit 120 can be arbitrarily replaced. Therefore, since the combination of the wavelength ranges of the light source light applied to the living body can be arbitrarily changed according to the observation target, the utilization range of the optical imaging medical system 1 can be expanded.
  • the C / CS mount lens 130 is an optical system for forming an image of reflected light returning from the living body on the CIGS image sensor 111 (details will be described later). Similarly to the LED unit 120, the C / CS mount lens 130 can be arbitrarily replaced. Accordingly, it is possible to perform wide shooting, partial enlargement shooting, or the like by exchanging lenses with different focal lengths or attaching zoom lenses according to the observation target.
  • the handle portion 140 is a grip member that extends in a direction different from the optical axis of the C / CS mount lens 130. Such a configuration makes it easier to hold for a long time as compared to a flashlight-type conventional camera, so that it is possible to reduce the burden on a medical worker (such as a surgical assistant) holding the camera 100. It becomes possible.
  • a conventional camera is attached to a fixed arm in order to suppress blurring of a captured image during fixed imaging (fixed-point imaging) of a living body.
  • the camera 100 includes a handle portion 140, this is long. Since it is difficult for camera shake to be maintained for a long time, it is possible to easily repeat the freehand shooting and the fixed shooting and easily shoot.
  • the handle portion 140 may be formed integrally with the housing portion 110, or may be attached to the housing portion 110 after being formed as a separate and independent member.
  • the housing 110 includes a CIGS image sensor 111, a first substrate 112, a second substrate 113, a Peltier element 114, a heat sink 115, an intake fan 116, a cooling fan 117, a camera shutter 118, and a hand operation.
  • a button 119 is stored.
  • the CIGS image sensor 111 is an electronic device that can capture a picture by converting light into electricity.
  • CIGS is a compound semiconductor composed of copper (Cu), indium (In), gallium (Ga), and selenium (Se), and photoelectrically converts light having a wider wavelength than that of general silicon (Si). It is possible.
  • the specifications of the CIGS image sensor 111 include, for example, the number of effective pixels: 640 ⁇ 480 (310,000) pixels (black and white), pixel pitch: 7.5 ⁇ m, frame rate: 60 frames / second (progressive), and Chip size: width 7.57 mm ⁇ length 7.92 mm.
  • CIGS image sensor 111 is mounted on the first substrate 112.
  • An electronic circuit that handles the output of the CIGS image sensor 111 is mounted on the second substrate 113.
  • Imaging data that has been subjected to predetermined signal processing (such as noise removal processing and amplification processing) by the electronic circuit is output to the personal computer 200 to the outside.
  • the first substrate 112 and the second substrate 113 are provided separately and independently, and the two substrates are connected by a flexible flat cable. Further, the second substrate 113 is arranged so as not to be parallel to the first substrate 112.
  • the electronic circuit that can be a heat source is separated from the CIGS image sensor 111, and the heat of the electronic circuit that can be a heat source is radiated to the CIGS image sensor 111 that is relatively susceptible to heat. It is possible to prevent the image sensor 111 from being heated to deteriorate the S / N.
  • the second substrate 113 is preferably provided in the vicinity of the inner wall surface of the housing 110 (for example, in the vicinity of the lower inner surface).
  • the electronic circuit that can be a heat source can be arranged so as not to obstruct the air flow path from the intake fan 116 to the cooling fan 117, and the cooling air is prevented from being heated by the electronic circuit that can be a heat source. can do.
  • the circuit mounting surface (the surface on which the electronic circuit is mainly mounted) of the second substrate 113 is a side facing the inner surface of the housing 110.
  • the Peltier element 114 is a plate-like semiconductor element that uses the Peltier effect, and is used as a cooling means for the CIGS image sensor 111. Note that the amount of heat transfer can be increased by stacking a plurality of Peltier elements 114.
  • the heat sink 115 is a member (heat radiator or heat radiating plate) for radiating heat from the heat generating surface of the Peltier element 114.
  • a material for the heat sink 115 it is desirable to use a metal having high thermal conductivity (aluminum, copper, or the like).
  • the heat sink 115 is desirably molded into a shape (fin shape or the like) whose surface area is as large as possible.
  • the intake fan 116 is attached to the intake port 110a of the casing 110, and corresponds to a first fan for drawing outside air into the casing 110.
  • the cooling fan 117 is attached to the heat sink 115 and corresponds to a second fan for cooling the CIGS image sensor 111 with air. As described above, when the cooling capability of the CIGS image sensor 111 is not sufficient only by natural cooling, the cooling capacity can be increased by forcibly increasing the amount of air movement by attaching the intake fan 116 and the cooling fan 117. It becomes possible.
  • the camera shutter 118 corresponds to an operation unit for performing a release operation at hand.
  • the holder of the camera 100 performs the trigger operation of the camera shutter 118 so as to shoot a gun using the index finger of the hand holding the handle 140, thereby recording the imaging data (still image recording or moving image recording). It becomes possible to instruct.
  • the hand operation button 119 is a group of buttons for performing a setting operation (LED light source selection operation or the like) of the camera 100 at hand, and is connected to the first substrate 112 via a flexible flat cable. As described above, the operation control and various settings of the camera 100 can be performed in detail by the personal computer 200. Therefore, the hand operation button 119 is not an essential component.
  • the CIGS image sensor 111, the LED unit 120, and the C / CS mount lens 130 are configured as the camera 100 (camera unit).
  • the control part which performs selection control of the wavelength range of light source light, and the process part which processes the output of the CIGS image sensor 111 are comprised as the personal computer 200 (control unit).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the quantum efficiency of the CIGS image sensor 111 and the biological information imaging region.
  • the horizontal axis of this figure indicates the wavelength of light.
  • the vertical axis (left) indicates the quantum efficiency of the image sensor (CIGS1, CIGS2, and Si-CCD), and the vertical axis (right) indicates the absorption coefficient of hemoglobin and water.
  • Si-CCD Si-based CCD [charge-coupled device] element
  • Si-CCD has a peak sensitivity in the visible light region and the quantum efficiency in the near infrared region is not so high.
  • CIGS1 which is the first embodiment of the present invention, covers a wide wavelength region from the visible light region to the near infrared region (around 1100 nm in CIGS1) with high quantum efficiency, as shown in FIG.
  • CIGS2 which is the second embodiment of the present invention, has sensitivity up to the near-infrared light region of longer wavelength (around 1300 nm in CIGS2), which is difficult to observe with Si-CCD.
  • the CIGS image sensor 111 (CIGS1, CIGS2) has high quantum efficiency in a wide wavelength region as compared with the Si-CCD, and thus has high photoelectric conversion efficiency for converting light into electricity.
  • it since it has high biological permeability, it exhibits high quantum efficiency in a wavelength region around 700 nm to 1100 nm, which is suitable for biological imaging. Therefore, it can be said that the CIGS image sensor 111 is suitable for biological imaging.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the difference in observation area between the conventional technique and the present invention. Note that, in this figure (A), the observation area by the Si-CCD is shown, and in this figure (B), the observation area by the CIGS image sensor is shown.
  • the present inventors use a combination of near-infrared light and a CIGS image sensor to image a blood vessel without using an ICG fluorescent material (a green dye used for cardiovascular examination or liver function examination) or a contrast medium.
  • ICG fluorescent material a green dye used for cardiovascular examination or liver function examination
  • contrast medium a contrast medium.
  • CIGS image sensors have high quantum efficiency in a wide wavelength band
  • the characteristics of the living body can be obtained by taking advantage of the characteristic that the absorption coefficient differs depending on moisture and hemoglobin. Can be extracted or emphasized.
  • blood vessels can be obtained without using an ICG fluorescent material. And blood flow can be observed.
  • ⁇ Combination of light source wavelengths> The combination of light source wavelengths and their technical significance will be described with specific examples.
  • blood vessel imaging becomes possible by using light of 760, 805, 950, and 1050 nm. This is the isosbestic light absorption point of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin at 805 nm, and the light absorption at 805 nm or less is larger for deoxygenated hemoglobin than for oxygenated hemoglobin, and the light absorption at 805 nm or more.
  • the change in density can be calculated by observing the difference between visible light and near infrared light. Further, 1050 nm light can be replaced with 1064 nm light that can also be used as an excitation light source for Raman scattering. In addition, by using light of 1250 nm, light absorption of hemoglobin is reduced, so that living body imaging can be performed without blood vessel information.
  • ⁇ Target medical treatment area> A medical treatment area in which the optical imaging medical system 1 can be used will be briefly described.
  • the optical imaging medical system 1 can be used for fundus observation (observation of fundus blood vessels) and the like.
  • fundus observation observation of fundus blood vessels
  • neurosurgery it can be used for cerebral circulation observation (cerebral circulation monitoring during intracranial and extravascular reconstruction) and intraoperative observation (intraoperative cerebral angiography in neurosurgery).
  • Sentinel lymph node identification and navigation surgery can be used for diagnosis of breast cancer, esophageal cancer, stomach cancer, colon cancer, prostate cancer, skin cancer, and the like.
  • lymphatic and bile duct observation In vascular observation, coronary artery observation, breast reconstruction, abdominal blood vessel observation, gastrointestinal observation (blood flow evaluation), peripheral blood vessel observation (local microcirculation evaluation), fetal observation (fetal endoscope and fetal blood vessel observation), etc. Can be used.
  • lymphatic and bile duct observation it can be used for lymphedema, lymphatic reflux failure, intraoperative bile duct observation, and the like.
  • liver area tattooing and tumor marking use for identification of intraoperative liver area, optimal hepatectomy for gallbladder cancer, and preoperative marking of gastrointestinal tumors be able to.
  • the personal computer 200 installs and executes an application for controlling the optical imaging medical system 1, thereby performing control to select and control the wavelength range of the light source light, a processing unit to process the output of the CIGS image sensor 111, or It functions as an instruction unit for instructing imaging by the CIGS image sensor 111.
  • the personal computer 200 performs arithmetic processing using a plurality of outputs of the CIGS image sensor 111 respectively obtained by irradiation of a plurality of near infrared LED light sources under execution of the control application, and from the result of the arithmetic processing It functions as a processing unit that generates imaging data of a living body.
  • the personal computer 200 functions as a control unit that stores imaging data in a storage unit in response to an operation of the camera shutter 118.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the preview screen.
  • the preview screen X10 is a main execution screen of the control application, and includes a menu bar X11, a tool bar X12, an information area X13, and a preview area X14.
  • the menu bar X11 is displayed at the top of the preview screen X10, and various menu operations can be executed.
  • the toolbar X12 is displayed below the menu bar X11, and various tools can be used.
  • camera control function to perform various camera settings
  • interval shooting function to repeat shooting at a set time
  • waveform display image output is observed as waveform data for each scanning line
  • magnifying glass mode function to enlarge and display a part of image output
  • image capture still image (12-bit BMP) or movie (8-bit AVI)
  • zoom image output enlargement / reduction function
  • lighting control function for performing LED setting mounted
  • various types of information are displayed in a list.
  • a biological image photographed by the camera 100 (or a biological image generated by image synthesis or feature extraction by the personal computer 200) is displayed.
  • FIG. 6 shows an example of the camera control panel.
  • the camera control panel X20 includes a LUT [look-up table] correction control X21, a camera sensitivity setting control X22, and a simple image processing control X23.
  • the LUT correction control X21 includes an LUT correction on / off switch button and an LUT correction open button. What is necessary is just to implement
  • the camera sensitivity setting control X22 includes analog gain setting buttons (x1, x2, x4), digital gain setting buttons (x1, x2, x4, x8), electronic shutter setting sliders and numerical values. And an input box.
  • the analog gain performs sensitivity amplification by the CIGS image sensor 111
  • the digital gain performs sensitivity amplification by signal processing.
  • the sensitivity of the electronic shutter is adjusted by the CIGS image sensor 111.
  • the simple image processing control X23 includes a slider and a numerical value input box for inputting a gamma correction value, and a slider and a numerical value input box for inputting a contrast correction value.
  • Gamma correction and contrast correction are performed on software.
  • FIG. 7 shows an example of the interval shooting setting panel.
  • the interval shooting setting panel X30 includes a continuous capture number setting box X31, an interval time setting box X32, a loop count setting box X33, and a start / stop button X34.
  • the continuous capture number setting box X31 the number of continuous captures for each step can be input.
  • the interval time setting box X32 an interval time from the current step to the next step can be input.
  • the continuous capture number setting box X31 and the interval time setting box X32 are provided for each of a plurality of steps (here, the first to fifth steps), and individual settings can be made for each step. It is.
  • the loop number setting box X33 the number of loops (the number of repetitions) can be input for the interval shooting in the first to fifth steps. Every time the start / stop button X34 is pressed, the start / stop of interval shooting is switched.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an LED illumination control panel.
  • the LED illumination control panel X40 includes an LED emission intensity adjustment control X41 and an LED emission setting control X42.
  • the LED emission intensity adjustment control X41 includes a slider and a numerical value input box for adjusting the light intensity of each of a plurality of LED light sources (here, NIR1 to NIR4) having different wavelength bands.
  • the light intensity of each LED light source can be adjusted in 256 gradations.
  • the personal computer 200 it is possible to control the light intensity of a some LED light source each independently. Further, by performing dimming on the PC 200 side instead of the camera 100 side, it is possible to perform fine adjustment (white balance adjustment, etc.) with high accuracy.
  • the LED light emission setting control X42 includes a button group (NIR1 to NIR4) for selecting light emitted from a plurality of LED light sources having different wavelength bands, and an on / off button for switching on / off of the multi-NIR mode. ,including.
  • the multi-NIR mode is a mode in which the wavelength range of the light source light is automatically changed every predetermined time (for example, every frame).
  • the light emission operation of the LED unit 120 will be described separately for the case where the multi-NIR mode is on and the case where it is off.
  • FIG. 9 is a time chart showing a first light emission operation example (multi-NIR mode: off), in which the light emission amounts of the LED light sources NIR1 to NIR4 are depicted in order from the top.
  • the LED light source selection setting is valid. Therefore, for example, when the LED light source NIR1 is turned on and the LED light sources NIR2 to NIR4 are all turned off, the LED light source NIR1 is set in all frames (one frame is 1/60 second). The LED light sources NIR2 to NIR4 are turned off.
  • the light emission amount INT1 of the LED light source NIR1 is a value according to the setting content of the LED light emission intensity adjustment control X41.
  • FIG. 10 is a time chart showing a second light emission operation example (multi-NIR mode: ON), in which the light emission amounts of the LED light sources NIR1 to NIR4 are depicted in order from the top.
  • multi-NIR mode ON
  • the LED light source selection setting is invalid, and the lighting targets of the LED light sources NIR1 to NIR4 are automatically switched for each frame.
  • the LED light source NIR1 is turned on and the LED light sources NIR2 to NIR4 are all turned off.
  • the light emission amount INT1 of the LED light source NIR1 becomes a value according to the setting content of the LED light emission intensity adjustment control X41.
  • the LED light source NIR2 is turned on, and the LED light sources NIR1, NIR3, and NIR4 are all turned off. At this time, the light emission amount INT2 of the LED light source NIR2 becomes a value according to the setting content of the LED light emission intensity adjustment control X41.
  • the LED light source NIR3 is turned on, and the LED light sources NIR1, NIR2, and NIR4 are all turned off. At this time, the light emission amount INT3 of the LED light source NIR3 becomes a value according to the setting contents of the LED light emission intensity adjustment control X41.
  • the LED light source NIR4 is turned on and all the LED light sources NIR1 to NIR3 are turned off. At this time, the light emission amount INT2 of the LED light source NIR4 becomes a value according to the setting contents of the LED light emission intensity adjustment control X41.
  • time t5 After time t5, light emission control similar to the above is repeated, and the wavelength range of the light source light is automatically changed for each frame.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a second usage mode of the optical imaging medical system.
  • the intake / exhaust device 400 is connected to the camera 100 via the power cable L20 and the air pipe L30.
  • such a 2nd usage pattern assumes the use in the condition (for example, during operation) where the camera 100 must be covered with the splash prevention cover B.
  • the inside of the housing 110 can be ventilated through the intake port 110a and the exhaust port 110b of the housing 110.
  • the inside of the housing 110 cannot be ventilated via the intake port 110a and the exhaust port 110b of the housing 110.
  • the air pipe L30 includes an intake pipe (L31 described later) and an exhaust pipe (L32 described later).
  • the intake / exhaust device 400 has two fans (an intake fan that sends outside air to the intake pipe and an exhaust fan that discharges warm air from the exhaust pipe), and drives these fans.
  • DC power electric power
  • an AC / DC converter that converts AC power supplied from a commercial AC power source into DC power is provided. Therefore, it is reasonable to supply the driving power of the camera 100 from the intake / exhaust device 400 to the camera 100 via the power cable L20 without using a separate AC adapter 300.
  • the S / N of the CIGS image sensor 111 is deteriorated even in a situation where the camera 100 must be covered with the splash prevention cover B (for example, during surgery).
  • the living body can be observed without any problem.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of a sensor air cooling mechanism.
  • a first usage pattern see FIGS. 1 and 2 in which the camera 100 is not covered with the splash prevention cover B is shown.
  • FIGS. 1 and 2 a first usage pattern in which the camera 100 is not covered with the splash prevention cover B
  • FIGS. 1 and 2 a first usage pattern in which the camera 100 is not covered with the splash prevention cover B
  • FIGS. 1 and 2 a usage pattern in which forced ventilation by the air pipe L30 is not performed.
  • This figure (Z) column shows a second usage pattern (see FIG. 11) in which forced ventilation is performed by the air pipe L30 in a situation where the camera 100 is covered with the splash prevention cover B. Yes.
  • the intake air flow F1 taken in by the intake fan 116 from the intake port 110a is further blown to the heat sink 115 by the cooling fan 117.
  • the air warmed by the heat sink 115 is discharged from the exhaust port 110b as an exhaust flow F2.
  • the CIGS image sensor 111 can be appropriately cooled by the ventilation operation through the intake port 110a and the exhaust port 110b of the housing 110.
  • the air pipe L30 is connected to the cable insertion port 110c of the casing 110, and the forced ventilation inside the casing 110 is performed.
  • the air pipe L30 is a set of an intake pipe L31 serving as a forward path for ventilation flow and an exhaust pipe L32 serving as a return path for ventilation flow.
  • An intake / exhaust flow path 150 connected to the cable insertion port 110 c is formed inside the housing 110.
  • the intake / exhaust flow path 150 includes an intake flow path 151 that guides the intake air flow F3 from the air pipe L30 (intake pipe L31) to the vicinity of the CIGS image sensor 111 (intake port of the cooling fan 117), and the exhaust air flow F4 to the air pipe L30 ( An exhaust passage 152 leading to the exhaust pipe L32).
  • the intake fan 116 is stopped.
  • the intake fan 116 is desirably stopped automatically by a detection switch that detects the connection of the air pipe L30.
  • the intake fan 116 may be stopped by a command from the personal computer 200 when using as shown in FIG.
  • the configuration may be simplified by rotating the intake fan 116 even in the state of FIG.
  • optical imaging medical system and camera according to the present invention can be used when non-invasively observing a living body.
  • Optical Imaging Medical System 100 Camera (Camera Unit) 110 Housing 110a Air intake port 110b Air exhaust port 110c Cable insertion port (connector) 111 CIGS Image Sensor 112 First Substrate 113 Second Substrate 114 Peltier Element 115 Heat Sink 116 Intake Fan 117 Cooling Fan 118 Camera Shutter (Operation Unit) 119 Hand control button 120 LED unit (light source) 121 LED module 130 C / CS mount lens (optical system) 140 Handle part 150 Intake / exhaust flow path 151 Intake flow path 152 Exhaust flow path 200 PC (control unit) 300 AC adapter 400 Intake / exhaust device L10 USB cable L20 Power cable L30 Air pipe L31 Intake pipe L32 Exhaust pipe X10 Preview screen X11 Menu bar X12 Toolbar X13 Information area X14 Preview area X20 Camera control panel X21 LUT correction control X22 For camera sensitivity setting Control X23 Simple image processing control X30 Interval shooting setting panel X31 Continuous capture number setting box

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Abstract

　本明細書中に開示されているカメラは、光学的イメージング医療システムに用いられるものであって、ＣＩＧＳイメージセンサと、生体に照射する光源光の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部と、生体から戻ってくる反射光をＣＩＧＳイメージセンサに結像させる光学系と、を有する。なお、カメラには、光源光の波長域を選択するための制御信号が外部から入力される。また、カメラは、ＣＩＧＳイメージセンサの出力を外部に出力する。

Description

光学的イメージング医療システム及びカメラ
　本発明は、生体を非侵襲的に観察するための光学的イメージング医療システム及びカメラに関するものである。
　特許文献１には、生体にＩＣＧ－ＨＤＬ［indocyanine green bound to high-density lipoprotein］トレーサーを導入した後、中心波長７２０ｎｍの励起光を照射し、発生するＩＣＧ－ＨＤＬの近赤外蛍光をＣＣＤ［charge coupled device］カメラで撮影して画像処理装置にて取り込むことが開示されている。
　特許文献２には、ターゲット試料中に含まれる複数の蛍光色素の濃度を複数の検出波長帯を有する撮像装置を用いて定量すること、及び、撮像装置を用いてターゲット試料の蛍光画像を各検出波長帯で撮像することが開示されている。
　特許文献３には、ハーフミラーにより解像度が異なる２つのカラーＣＣＤ撮像素子に被写体からの光を分岐して導き、解像度の高い方には、４バンド以上の分光感度特性のうち主要な３バンドの画像を撮像するために標準的なＲＧＢの分光特性を有する赤外カットフィルタを備え、解像度が低い方は、上記４バンド以上の分光感度特性のうち上記主要な３バンドを除く残りのバンドの画像を撮像するために上記標準的なＲＧＢとは異なる分光特性を有するバンドパスフィルタを備えるようにしたマルチスペクトル画像撮影装置が開示されている。
特開平９－３０９８４５号公報（段落００３５など） 国際公開ＷＯ２００５／０３６１４３号公報（要約など） 特開２０１１－１５４３９号公報（要約など）
　しかしながら、生体を非侵襲的に観察するためには問題点が多く、さらなる改良が望まれている。
　本発明の課題は、生体を非侵襲的に観察するためのより使いやすい光学的イメージング医療システム及びカメラを提供することにある。
　本発明に係る光学的イメージング医療システムは、ＣＩＧＳイメージセンサと、生体に照射する光源光の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部と、前記生体から戻ってくる反射光を前記ＣＩＧＳイメージセンサに結像させる光学系と、前記光源光の波長域の選択制御を行う制御部と、前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を処理する処理部とを有する構成（第１の構成）とされている。
　なお、上記第１の構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記光源部は、波長域の異なる複数の光源を含み、前記制御部は、前記複数の光源の選択制御を行う構成（第２の構成）にするとよい。
　また、上記第２の構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記複数の光源には、波長域の異なる複数の近赤外光源が含まれており、前記制御部は、近赤外光像の取得のために前記複数の近赤外光源の少なくとも一つを選択する構成（第３の構成）にするとよい。
　また、上記第３の構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記処理部は、前記複数の近赤外光源の照射によりそれぞれ得られた前記ＣＩＧＳイメージセンサの複数の出力を用いて演算処理を行う構成（第４の構成）にするとよい。
　また、上記第４の構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記処理部は、前記演算処理の結果から画像合成ないしは特徴抽出を行う構成（第５の構成）にするとよい。
　また、上記第３～第５いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記複数の光源には、さらに可視光源が含まれており、前記制御部は、可視光像の取得のために前記可視光源を選択する構成（第６の構成）にするとよい。
　また、上記第２～第６いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記制御部は、前記複数の光源の強度をそれぞれ独立に制御可能である構成（第７の構成）にするとよい。
　また、上記第１～第７いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記ＣＩＧＳイメージセンサによる撮像を指示する指示部をさらに有し、前記制御部は、前記指示部からの指示に応じて撮像データを記憶部に格納させる構成（第８の構成）にするとよい。
　また、上記第８の構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記指示部は、操作部の操作に応答して指示を行う構成（第９の構成）にするとよい。
　また、上記第１～第９いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記制御部は、所定の時間毎に自動的に前記光源光の波長域を変更する構成（第１０の構成）にするとよい。
　また、上記第１～第１０いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記ＣＩＧＳイメージセンサ、前記光源部、及び、前記光学系は、カメラユニットとして構成され、前記制御部、及び、前記処理部は、制御ユニットとして構成される構成（第１１の構成）にするとよい。
　また、上記第１～第１１いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記光源部は、交換可能である構成（第１２の構成）にするとよい。
　また、上記第１～第１２いずれかの構成から成る光学的イメージング医療システムにおいて、前記光学系は、交換可能である構成（第１３の構成）にするとよい。
　また、本発明に係るカメラは、光学的イメージング医療システムに用いられるものであって、ＣＩＧＳイメージセンサと、生体に照射する光源光の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部と、前記生体から戻ってくる反射光を前記ＣＩＧＳイメージセンサに結像させる光学系と、を有し、前記光源光の波長域を選択するための制御信号が外部から入力されるとともに、前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を外部に出力する構成（第１４の構成）とされている。
　なお、上記第１４の構成から成るカメラは、前記光学系の光軸とは異なる方向に延びるハンドル部をさらに有する構成（第１５の構成）にするとよい。
　また、上記第１４または第１５の構成から成るカメラは、前記ＣＩＧＳイメージセンサを収納する筐体と、前記筐体内部の換気を行うためのエアーパイプが着脱されるコネクタと、をさらに有する構成（第１６の構成）にするとよい。
　また、上記第１６の構成から成るカメラにおいて、前記筐体には、前記エアーパイプからの吸気流を前記ＣＩＧＳイメージセンサの近傍まで導く吸気流路が形成されている構成（第１７の構成）にするとよい。
　また、上記第１６または第１７の構成から成るカメラは、前記筐体内部に外気を引き込む第１ファンと、前記ＣＩＧＳイメージセンサを空冷する第２ファンと、をさらに有する構成（第１８の構成）にするとよい。
　また、上記第１６または第１７の構成から成るカメラは、前記筐体内部に外気を直接引き込むファンを有し、前記エアーパイプが装着されるときは前記ファンが停止される構成（第１９の構成）にするとよい。
　また、上記第１９の構成から成るカメラは、前記ＣＩＧＳイメージセンサに触れた空気を直接外部に排出する排気口を有し、前記エアーパイプが装着されるときは前記排出口に代えて、前記エアーパイプから前記ＣＩＧＳイメージセンサに触れた空気を排出する構成（第２０の構成）にするとよい。
　また、上記第１６～第２０いずれかの構成から成るカメラは、前記ＣＩＧＳイメージセンサが実装される第１基板と、前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を取り扱う電子回路が実装される第２基板と、を各々独立に有する構成（第２１の構成）にするとよい。
　また、上記第２１の構成から成るカメラにおいて、前記第２基板は、前記筐体の内壁面近傍に設けられ、前記内壁への熱伝導により冷却されている構成（第２２の構成）にするとよい。
　また、上記第２１または第２２の構成から成るカメラは、前記第２基板を前記第１基板と平行にならないよう配置することにより前記第１基板が前記第２基板からの熱の放射を受けにくくする構成（第２３の構成）にするとよい。
　また、上記第１８の構成から成るカメラにおいて、前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を取り扱う電子回路は、前記第１ファンから前記第２ファンへの空気の流路を妨げないよう配置されている構成（第２４の構成）にするとよい。
　本発明によれば、生体を非侵襲的に観察するためのより使いやすい光学的イメージング医療システム及びカメラを提供することが可能となる。
光学的イメージング医療システムの第１使用態様を示す模式図 カメラ１００の内部構造例を示す縦断面図 ＣＩＧＳイメージセンサの量子効率と生体情報イメージング領域を示す図 従来と本発明との観察領域の違いを示す模式図 プレビュー画面の一例を示す図 カメラ制御パネルの一例を示す図 インターバル撮影設定パネルの一例を示す図 ＬＥＤ照明制御パネルの一例を示す図 第１発光動作例（マルチＮＩＲモード：オフ）を示すタイムチャート 第２発光動作例（マルチＮＩＲモード：オン）を示すタイムチャート 光学的イメージング医療システムの第２使用態様を示す模式図 センサ空冷機構の一例を模式的に示す縦断面図
＜光学的イメージング医療システム＞
　図１は、光学的イメージング医療システムの第１使用態様を示す模式図である。第１使用態様において、光学的イメージング医療システム１は、カメラ１００と、パソコン２００と、ＡＣアダプタ３００と、を有する。なお、詳細については後ほど詳述するが、光学的イメージング医療システム１は、撮影方法を容易に切り替えられる形態、データログと解析機能による定量評価、及び、複数の近赤外波長での生体観察評価などの特長を備えており、ＣＩＧＳイメージセンサ技術を活用して生体を非侵襲的に観察するものである。
　カメラ１００は、生体に光源光を照射して生体から戻ってくる反射光を受光することにより生体像の撮影を行う可搬型撮像手段（カメラユニット）である。カメラ１００とパソコン２００との間は、ＵＳＢ［universal serial bus］ケーブルＬ１０で有線接続されており、ＵＳＢケーブルＬ１０を介して相互間の信号伝達やカメラ１００への電力供給（主に、低消費回路への電力供給）が行われる。また、カメラ１００は、ＡＣアダプタ３００から電源ケーブルＬ２０を介した電力供給も受けている。カメラ１００の発光駆動やファン駆動など（詳細は後述）に必要な電力は、ＡＣアダプタ３００からの電力供給によって賄われている。ただし、複数のＵＳＢケーブルＬ１０を並列に使用すれば、カメラ１００への電力供給をパソコン２００から一元的に行うこともできる。その場合はＡＣアダプタ３００が不要となる。逆に、カメラ１００への電力供給をＡＣアダプタ３００から一元的に行うことも可能である。また、カメラ１００にリチウムイオン二次電池などを搭載すれば、カメラ１００をバッテリ駆動とすることも可能である。
　パソコン２００は、光学的イメージング医療システム１を統括的に制御する主体（制御ユニット）であり、カメラ１００の動作制御や各種設定を行ったり、カメラ１００で得られた撮像信号に基づいて生体像の作成、表示、解析、ないしは、記録を行ったりする。なお、ここでは、ノート型のパソコン２００を例示したが、制御ユニットとしては、光学的イメージング医療システム１に最適化された専用端末を用いても構わないし、或いは、広く普及している携帯情報端末（タブレットやスマートフォンなど）を用いても構わない。
　ＡＣアダプタ３００は、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、これを電源ケーブルＬ２０経由でカメラ１００に供給する。
＜カメラ＞
　図２は、カメラ１００の内部構造例を示す縦断面図である。カメラ１００は、筐体１１０と、ＬＥＤ［light emitting diode］ユニット１２０と、Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０と、ハンドル部１４０と、を含む。
　筐体１１０は、その内部に電子部品群（ＣＩＧＳイメージセンサや電子回路基板など）を収納する筒状部材である。筐体１１０は、その前方端面にＬＥＤユニット１２０及びＣ／ＣＳマウントレンズ１３０が各々独立して着脱可能な構造とされている。また、筐体１１０には、外気を取り込むための吸気口１１０ａと、内気を排出するための排気口１１０ｂが形成されている。なお、吸気口１１０ａは筐体１１０の後方端面に形成されており、排気口１１０ｂは筐体１１０の周縁部（前方端部近傍における上下左右の４側面）に形成されている。また、筐体１１０には、ＵＳＢケーブルＬ１０や電源ケーブルＬ２０（さらには、後出のエアーパイプＬ３０）を着脱するためのコネクタとして、その後方端面にケーブル差込口１１０ｃが形成されている。
　ＬＥＤユニット１２０は、生体に照射する光源光（ＬＥＤ光）の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部である。具体的に述べると、ＬＥＤユニット１２０は、波長域の異なる複数（例えば４種類）のＬＥＤ光源を一つのモジュールに集約したＬＥＤモジュール１２１を複数含む。複数のＬＥＤモジュール１２１は、それぞれ、パソコン２００から外部入力される制御信号に応じてＬＥＤ光源の選択点灯を行うことにより、生体に照射する光源光の波長域を切り替えることが可能である。複数のＬＥＤモジュール１２１に各々含まれる複数のＬＥＤ光源としては、近赤外光（波長７５０～１３００ｎｍ）を出力する近赤外光ＬＥＤ光源のほかに、可視光（波長３８０～７５０ｎｍ）を出力する可視光ＬＥＤ光源を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、近赤外光像を取得するためには、近赤外光ＬＥＤ光源を選択するようにパソコン２００から指示を送ればよく、また、可視光像を取得するためには、可視光ＬＥＤ光源を選択するようにパソコン２００から指示を送ればよい。なお、複数のＬＥＤモジュール１２１は、Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０の周囲を取り囲むように環状配置されている。
　また、ＬＥＤユニット１２０は、任意に交換することができる。従って、生体に照射する光源光の波長域の組み合わせを観察対象に応じて任意に変更することができるので、光学的イメージング医療システム１の活用範囲を広げることが可能となる。
　Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０は、生体から戻ってくる反射光をＣＩＧＳイメージセンサ１１１（詳細は後述）に結像させるための光学系である。Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０も、ＬＥＤユニット１２０と同様、任意に交換することができる。従って、観察対象に応じて、焦点距離の異なるレンズに交換したり、ズームレンズを装着したりして、ワイド撮影や部分拡大撮影などを行うことが可能となる。
　ハンドル部１４０は、Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０の光軸とは異なる方向に延びる把持部材である。このような構成とすることにより、懐中電灯状の従来型カメラと比べて長時間の保持が容易となるので、カメラ１００を保持する医療従事者（手術補助者など）の負担を低減することが可能となる。また、従来では、生体の固定撮影（定点撮影）に際して、撮影画像のブレを抑えるために従来型カメラを固定アームに取り付けていたが、ハンドル部１４０を備えたカメラ１００であれば、これを長時間保持しても手振れしにくいので、フリーハンド撮影と固定撮影とを容易に繰り返して簡便に撮影することができる。なお、ハンドル部１４０は、筐体部１１０と一体的に形成してもよいし、別個独立した部材として形成した上で筐体部１１０に取り付けてもよい。
　筐体１１０には、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１と、第１基板１１２と、第２基板１１３と、ペルチェ素子１１４と、ヒートシンク１１５と、吸気ファン１１６と、冷却ファン１１７と、カメラシャッター１１８と、手元操作ボタン１１９と、が収納されている。
　ＣＩＧＳイメージセンサ１１１は、光を電気に変換して絵を撮像することができる電子デバイスである。ＣＩＧＳは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び、セレン（Ｓｅ）から成る化合物半導体であり、一般的なシリコン（Ｓｉ）よりも幅広い波長の光を電気に光電変換することが可能である。なお、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の諸元としては、例えば、有効画素数：６４０×４８０（３１万）画素（白黒）、画素ピッチ：７．５μｍ、フレームレート：６０フレーム／秒（プログレッシブ）、及び、チップサイズ：横７．５７ｍｍ×縦７．９２ｍｍとすればよい。
　第１基板１１２には、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１が実装される。第２基板１１３には、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の出力を取り扱う電子回路が実装される。当該電子回路で所定の信号処理（ノイズ除去処理や増幅処理など）が施された撮像データは、パソコン２００に外部出力される。第１基板１１２と第２基板１１３は、各々分離独立して設けられており、両基板間はフレキシブルフラットケーブルで接続されている。さらに、第２基板１１３を第１基板１１２と平行にならないように配置する。このような構成とすることにより、熱源となり得る電子回路をＣＩＧＳイメージセンサ１１１から離間させ、熱の影響を比較的受けやすいＣＩＧＳイメージセンサ１１１に熱源となり得る電子回路の熱が放射されることによりＣＩＧＳイメージセンサ１１１が加熱されてＳ／Ｎが悪くなるのを防止することが可能となる。また、第２基板１１３は、筐体１１０の内壁面近傍（例えば下側の内側面近傍）に設けるとよい。これにより、熱源となり得る電子回路が吸気ファン１１６から冷却ファン１１７への空気の流路を妨げないように配置することができ、冷却用の空気が熱源となり得る電子回路により加熱されるのを防止することができる。その際に、第２基板１１３の回路実装面（電子回路が主として実装される面）は、筐体１１０の内側面に対向する側としておくことが望ましい。このような構成とすることにより、第２基板１１３上の電子回路で生じた熱が筐体１１０への熱伝導を介して外部に逃げやすいので、筐体１１０の内部に熱が籠り難くなる。
　ペルチェ素子１１４は、ペルチェ効果を利用した板状の半導体素子であり、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の冷却手段として利用されている。なお、ペルチェ素子１１４を複数重ねることにより、熱の移動量を増やすことが可能である。
　ヒートシンク１１５は、ペルチェ素子１１４の発熱面から放熱を行うための部材（放熱器ないしは放熱板）である。なお、ヒートシンク１１５の素材としては、熱伝導率の高い金属（アルミニウムや銅など）を用いることが望ましい。また、ヒートシンク１１５は、その表面積ができるだけ広くなる形状（フィン形状など）に成型することが望ましい。
　吸気ファン１１６は、筐体１１０の吸気口１１０ａに取り付けられており、筐体１１０内部に外気を引き込むための第１ファンに相当する。冷却ファン１１７は、ヒートシンク１１５に取り付けられており、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１を空冷するための第２ファンに相当する。このように、自然冷却だけではＣＩＧＳイメージセンサ１１１の冷却能力が足りない場合には、吸気ファン１１６及び冷却ファン１１７を取り付けることにより、強制的に空気の移動量を増やして冷却能力を高めることが可能となる。
　カメラシャッター１１８は、手元でレリーズ操作を行うための操作部に相当する。カメラ１００の保持者は、ハンドル部１４０を把持する手の人差し指を用いて銃を撃つようにカメラシャッター１１８のトリガー操作を行うことにより、撮像データの記録（静止画記録または動画記録）をパソコン２００に指示することが可能となる。
　手元操作ボタン１１９は、カメラ１００の設定操作（ＬＥＤ光源の選択操作など）を手元で行うためのボタン群であり、フレキシブルフラットケーブルを介して第１基板１１２と接続されている。なお、先にも述べたように、カメラ１００の動作制御や各種設定は、いずれもパソコン２００で詳細に実施することができる。従って、手元操作ボタン１１９は、必須の構成要素ではない。
　上記したように、本構成例の光学的イメージング医療システム１において、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１、ＬＥＤユニット１２０、及び、Ｃ／ＣＳマウントレンズ１３０は、カメラ１００（カメラユニット）として構成されている。また、光源光の波長域の選択制御を行う制御部、及び、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の出力を処理する処理部は、パソコン２００（制御ユニット）として構成されている。
＜ＣＩＧＳイメージセンサ＞
　図３は、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の量子効率と生体情報イメージング領域を示す図である。本図の横軸は光の波長を示している。また、縦軸（左）は撮像素子（ＣＩＧＳ１、ＣＩＧＳ２、及び、Ｓｉ－ＣＣＤ）の量子効率を示しており、縦軸（右）はヘモグロビンと水の吸収係数を示している。なお、撮像素子（受光素子）の量子効率ηは、入射光子量に対して発生するキャリア数（出力電流）の比（η＝（ｈｃ／ｑλ）×（Ｉ／ｐ）、ただし、ｈ：プランク定数、ｃ：真空中の光速度、ｑ：電子電荷、λ：波長、Ｉ：出力電流、ｐ：入射光子量）として定義される。
　一般的な固体撮像素子としては、Ｓｉ－ＣＣＤ（ＳｉベースのＣＣＤ［charge coupled device］素子）が広く利用されている。しかし、Ｓｉ－ＣＣＤは、可視光領域にピーク感度を持ち、近赤外領域の量子効率はさほど高くない。一方、本発明の第１実施例であるＣＩＧＳ１は、図３に示すように、可視光領域から近赤外領域（ＣＩＧＳ１では１１００ｎｍ付近）までの幅広い波長領域を高い量子効率でカバーする。また、本発明の第２実施例であるＣＩＧＳ２は、Ｓｉ－ＣＣＤでは観察が困難である、より長波長の近赤外光領域（ＣＩＧＳ２では１３００ｎｍ付近）まで感度を持つ。
　このように、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１（ＣＩＧＳ１、ＣＩＧＳ２）は、Ｓｉ－ＣＣＤと比較して幅広い波長領域において量子効率が高いので、光を電気に変換する光電変換効率が高い。また、生体透過性が高いので、生体イメージングに適するとされる７００ｎｍ～１１００ｎｍ前後の波長領域で高い量子効率を示す。従って、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１は、生体イメージングに適していると言える。
　図４は、従来と本発明との観察領域の違いを示す模式図である。なお、本図（Ａ）欄にはＳｉ－ＣＣＤによる観察領域が示されており、本図（Ｂ）欄にはＣＩＧＳイメージセンサによる観察領域が示されている。
　本発明者らは、近赤外光とＣＩＧＳイメージセンサを組み合わせて用いることにより、ＩＣＧ蛍光材（循環器検査や肝機能検査に用いられる緑色色素）や造影剤を使わずに血管をイメージングすることが可能であるという知見を得た。これは、既存のＳｉ－ＣＣＤと比べて、ＣＩＧＳイメージセンサは、近赤外領域での量子効率が高いので、血管をより強調することができるからである。
　また、ＣＩＧＳイメージセンサは、広い波長帯域で量子効率が高いので、複数の波長帯域を任意に切り替えながら撮像を行うことにより、水分やヘモグロビンなどで吸収係数が異なる特徴を生かして、生体の特徴部位を抽出したり強調したりすることが可能である。
　また、ＣＩＧＳイメージセンサを用いれば、可視光での観察、ＩＣＧ蛍光での観察、及び、近赤外光での観察をいずれも行うことができるので、任意の波長帯域を選択することにより、Ｓｉ－ＣＣＤでは得られなかった生体像を得ることが可能となる。
　例えば、近赤外光の波長領域を切り替ながら複数の撮像データを取得し、これらを演算して画像合成ないし特徴抽出（エッジ強調など）を行うことにより、ＩＣＧ蛍光材を使用せずに、血管や血流の観察を行うことが可能となる。
　また、医療現場（特に外科手術）では、蛍光の変化を定量的に観察して評価したい、或いは、手術後に動脈が閉塞した虚血部位を確認したい、というニーズがある。既存のＳｉーＣＣＤでは、ＩＣＧ蛍光での観察を行うことはできるものの、定量的に蛍光観察を行うことで血流量を評価することは決して容易でない。一方、ＣＩＧＳイメージセンサを利用すれば、上記のニーズをも満足することができるようになるので、医療現場の診断精度向上、スピードアップ、ないしは、患者の負担軽減に寄与することが可能となる。
＜光源波長の組合せ＞
　光源波長の組合せとその技術的意義について、具体的な例を挙げて説明する。例えば、７６０、８０５、９５０、１０５０ｎｍの光を用いることで血管イメージングが可能となる。これは、８０５ｎｍが酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの光の等吸収点であり、８０５ｎｍ以下での光の吸収は脱酸素化ヘモグロビンの方が酸素化ヘモグロビンよりも大きく、８０５ｎｍ以上での光の吸収は酸素化ヘモグロビンの方が脱酸素化ヘモグロビンよりも大きいため、複数波長での吸光度変化を計測することで酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化を算出することができる。また、７６０ｎｍの光はＩＣＧ蛍光観察を行う際の励起光源にも用いることができる。５５０、９３０、９４０、９６０ｎｍの光を用いることで、生体イメージングが可能となる。これは、９４０ｎｍは水と脂肪の等吸収点であり、９４０ｎｍ以下では脂肪の方が水よりも光の吸収が大きく、９４０ｎｍ以上では水の方が脂肪よりも光の吸収が大きいことと、５５０ｎｍの可視光と近赤外光の差を観察することで濃度変化を算出することができる。また、１０５０ｎｍの光はラマン散乱の励起光源としても利用できる１０６４ｎｍの光に置き換えることができる。また、１２５０ｎｍの光を用いることで、ヘモグロビンの光吸収が小さくなるので、血管情報を排除した生体イメージングが可能となる。
＜ターゲット展開診療領域＞
　光学的イメージング医療システム１を利用することのできる診療領域について、簡単に説明する。眼科領域においては、眼底観察（眼底血管の観察）などに利用することができる。脳外科領域においては、脳循環観察（頭蓋内外血行再建術中の脳循環モニタリング）や術中観察（脳神経外科手術での術中脳血管撮影）などに利用することができる。センチネルリンパ節同定と手術ナビゲーション（navigation surgery）においては、乳癌、食道癌、胃癌、大腸癌、前立腺癌、及び、皮膚癌などの診断に利用することができる。脈管観察においては、冠動脈観察、乳房再建、腹部血管観察、消化管観察（血流評価）、末梢血管観察（局所微小循環評価）、及び、胎児観察（胎児内視鏡と胎児血管観察）などに利用することができる。リンパ管及び胆管観察においては、リンパ浮腫、リンパ還流不全、及び、術中胆管観察などに利用することができる。肝区域のタトゥーイング（tattooing）と腫瘍のマーキング（marking）においては、術中肝区域の同定、胆嚢癌の至適肝切除範囲の同定、及び、消化管腫瘍の術前マーキング（marking）に利用することができる。
　さらに、光学的イメージング医療システム１におけるカメラ１００の小型化を進めることにより、鏡視下手術との融合による新たな低侵襲性手術の展開を見込むことができる。
＜システム制御用アプリケーション＞
　パソコン２００は、光学的イメージング医療システム１の制御用アプリケーションをインストールして実行することにより、光源光の波長域の選択制御を行う制御部、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の出力を処理する処理部、ないしは、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１による撮像を指示する指示部などとして機能する。
　例えば、パソコン２００は、制御用アプリケーションの実行下において、複数の近赤外ＬＥＤ光源の照射によりそれぞれ得られたＣＩＧＳイメージセンサ１１１の複数の出力を用いて演算処理を行い、当該演算処理の結果から生体の撮像データを生成する処理部として機能する。また、パソコン２００は、カメラシャッター１１８の操作に応答して撮像データを記憶部に格納させる制御部として機能する。
　以下では、上記した制御用アプリケーションの実行画面について、いくつかの例を挙げながら具体的に説明する。
　図５は、プレビュー画面の一例を示す図である。プレビュー画面Ｘ１０は、制御用アプリケーションのメイン実行画面であり、メニューバーＸ１１と、ツールバーＸ１２と、インフォメーション領域Ｘ１３と、プレビュー領域Ｘ１４と、を含む。
　メニューバーＸ１１は、プレビュー画面Ｘ１０の最上段に表示されており、各種メニュー操作を実行することができる。また、ツールバーＸ１２は、メニューバーＸ１１の一段下に表示されており、各種ツールを用いることができる。例えば、メニューバーＸ１１及びツールバーＸ１２から、カメラ制御（各種カメラ設定を行う機能）、インターバル撮影（設定した時間で撮影を繰り返す機能）、波形表示（画像出力を各走査線毎の波形データとして観察する機能）、虫眼鏡モード（画像出力の一部を拡大表示する機能）、画像キャプチャー（静止画（１２ビットＢＭＰ）または動画（８ビットＡＶＩ））の保存機能）、ズーム（画像出力の拡大／縮小機能）、及び、照明制御（搭載されたＬＥＤ設定を行う機能）を呼び出して実行することが可能である。
　インフォメーション領域Ｘ１３には、各種の情報（プロパティ、マウスモード、デバイス情報など）が一覧表示される。
　プレビュー領域Ｘ１４には、カメラ１００で撮影された生体像（ないしは、パソコン２００による画像合成や特徴抽出によって生成された生体像）が表示される。
　以下では、メニューバーＸ１１及びツールバーＸ１２から呼び出すことのできる諸機能のうち、カメラ制御パネル、インターバル撮影設定パネル、及び、ＬＥＤ照明制御パネルの３つについて、具体例を挙げながら詳細に説明する。
　図６は、カメラ制御パネルの一例を示す図である。カメラ制御パネルＸ２０は、ＬＵＴ［look-up table］補正用コントロールＸ２１と、カメラ感度設定用コントロールＸ２２と、簡易画像処理用コントロールＸ２３と、を含む。
　ＬＵＴ補正用コントロールＸ２１は、ＬＵＴ補正のオン／オフ切替ボタンと、ＬＵＴ補正のオープンボタンと、を含む。ＬＵＴ補正は、パソコン２０のハードウェア上で行う高速演算機能によって実現すればよい。
　カメラ感度設定用コントロールＸ２２は、アナログゲイン設定用のボタン群（ｘ１、ｘ２、ｘ４）と、デジタルゲイン設定用のボタン群（ｘ１、ｘ２、ｘ４、ｘ８）と、電子シャッター設定用のスライダー及び数値入力ボックスと、を含む。アナログゲインは、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１で感度増幅を行い、デジタルゲインは、信号処理で感度増幅を行う。また、電子シャッターは、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１で感度調節を行う。
　簡易画像処理用コントロールＸ２３は、ガンマ補正値を入力するためのスライダー及び数値入力ボックスと、コントラスト補正値を入力するためのスライダー及び数値入力ボックスと、を含む。ガンマ補正及びコントラスト補正は、ソフトウェア上で実行される。
　図７は、インターバル撮影設定パネルの一例を示す図である。インターバル撮影設定パネルＸ３０は、連続キャプチャー数設定用ボックスＸ３１と、インターバル時間設定用ボックスＸ３２と、ループ回数設定用ボックスＸ３３と、スタート／ストップボタンＸ３４と、を含む。
　連続キャプチャー数設定用ボックスＸ３１には、ステップ毎の連続キャプチャー枚数を入力することができる。インターバル時間設定用ボックスＸ３２には、現在のステップから次のステップに移行するまでのインターバル時間を入力することができる。なお、連続キャプチャー数設定用ボックスＸ３１及びインターバル時間設定用ボックスＸ３２は、複数のステップ（ここでは第１～第５ステップ）毎に設けられており、各ステップ毎に個別の設定を行うことが可能である。ループ回数設定用ボックスＸ３３には、第１～第５ステップのインターバル撮影について、そのループ回数（繰り返し回数）を入力することができる。スタート／ストップボタンＸ３４は、これを押下する毎にインターバル撮影のスタート／ストップが切り替えられる。
　図８は、ＬＥＤ照明制御パネルの一例を示す図である。ＬＥＤ照明制御パネルＸ４０には、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１と、ＬＥＤ発光設定用コントロールＸ４２とが含まれている。
　ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１は、波長帯の異なる複数のＬＥＤ光源（ここではＮＩＲ１～ＮＩＲ４）について、それぞれの光強度調整を行うためのスライダー及び数値入力ボックスを含む。各ＬＥＤ光源の光強度は、２５６階調で調整することが可能である。このように、パソコン２００では、複数のＬＥＤ光源の光強度をそれぞれ独立に制御することが可能である。また、カメラ１００側ではなくパソコン２００側で調光を行うことにより、精度の高い微調整（ホワイトバランス調整など）を行うことが可能となる。
　ＬＥＤ発光設定用コントロールＸ４２は、波長帯の異なる複数のＬＥＤ光源から発光させるものを選択するためのボタン群（ＮＩＲ１～ＮＩＲ４）と、マルチＮＩＲモードのオン／オフを切り替えるためのオン／オフボタンと、を含む。マルチＮＩＲモードとは、所定の時間毎（例えばフレーム毎）に自動的に光源光の波長域を変更するモードである。以下では、マルチＮＩＲモードのオン時とオフ時に場合を分けて、ＬＥＤユニット１２０の発光動作を説明する。
　図９は、第１発光動作例（マルチＮＩＲモード：オフ）を示すタイムチャートであり、上から順に、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１～ＮＩＲ４の発光量が描写されている。マルチＮＩＲモードがオフされているときには、ＬＥＤ光源の選択設定が有効となる。従って、例えば、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１をオンとして、ＬＥＤ光源ＮＩＲ２～ＮＩＲ４をいずれもオフとする設定が行われていた場合には、全てのフレーム（１フレームは１／６０秒）において、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１が点灯され、ＬＥＤ光源ＮＩＲ２～ＮＩＲ４がいずれも消灯される。なお、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１の発光量ＩＮＴ１は、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１の設定内容に準じた値となる。
　図１０は、第２発光動作例（マルチＮＩＲモード：オン）を示すタイムチャートであって、上から順に、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１～ＮＩＲ４の発光量が描写されている。マルチＮＩＲモードがオンされているときには、ＬＥＤ光源の選択設定が無効となり、フレーム毎に自動的にＬＥＤ光源ＮＩＲ１～ＮＩＲ４の点灯対象が切り替えられる。
　より具体的に述べると、フレームＦＲＭ１（時刻ｔ１～ｔ２）では、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１が点灯され、ＬＥＤ光源ＮＩＲ２～ＮＩＲ４がいずれも消灯される。このとき、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１の発光量ＩＮＴ１は、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１の設定内容に準じた値となる。
　フレームＦＲＭ２（時刻ｔ２～ｔ３）では、ＬＥＤ光源ＮＩＲ２が点灯され、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１、ＮＩＲ３、及び、ＮＩＲ４がいずれも消灯される。このとき、ＬＥＤ光源ＮＩＲ２の発光量ＩＮＴ２は、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１の設定内容に準じた値となる。
　フレームＦＲＭ３（時刻ｔ３～ｔ４）では、ＬＥＤ光源ＮＩＲ３が点灯され、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１、ＮＩＲ２、及び、ＮＩＲ４がいずれも消灯される。このとき、ＬＥＤ光源ＮＩＲ３の発光量ＩＮＴ３は、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１の設定内容に準じた値となる。
　フレームＦＲＭ４（時刻ｔ４～ｔ５）では、ＬＥＤ光源ＮＩＲ４が点灯され、ＬＥＤ光源ＮＩＲ１～ＮＩＲ３がいずれも消灯される。このとき、ＬＥＤ光源ＮＩＲ４の発光量ＩＮＴ２は、ＬＥＤ発光強度調整用コントロールＸ４１の設定内容に準じた値となる。
　時刻ｔ５以降も、上記と同様の発光制御が繰り返されて、フレーム毎に自動的に光源光の波長域が変更される。
＜センサ空冷機構＞
　図１１は、光学的イメージング医療システムの第２使用態様を示す模式図である。第２使用態様では、第１使用形態（図１）で用いられていたＡＣアダプタ３００に代えて、吸排気装置４００が電源ケーブルＬ２０とエアーパイプＬ３０を介してカメラ１００に接続されている。なお、このような第２使用形態は、カメラ１００を飛沫防止カバーＢで覆わなければならない状況下（例えば手術中）での使用を想定したものである。
　すなわち、第１使用形態（図１及び図２を参照）では、筐体１１０の吸気口１１０ａ及び排気口１１０ｂを介して筐体１１０内部の換気を行うことが可能である。一方、第２使用形態では、カメラ１００が飛沫防止カバーＢで覆われているので、筐体１１０の吸気口１１０ａ及び排気口１１０ｂを介して筐体１１０内部の換気を行うことができなくなる。
　そこで、第２使用形態では、カメラ１００と吸排気装置４００との間をエアーパイプＬ３０で接続し、筐体１１０内部の強制換気が行われる。エアーパイプＬ３０は、吸気パイプ（後述のＬ３１）および排気パイプ（後述のＬ３２）よりなる。なお、吸排気装置４００は、図示のように、二つのファン（吸気パイプに外気を送り込む吸気ファン、及び、排気パイプからの暖気を排出する排気ファン）を有しており、これらのファンを駆動する電力（直流電力）を生成するために、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを具備している。従って、カメラ１００の駆動電力については、別途のＡＣアダプタ３００を用いることなく、吸排気装置４００から電源ケーブルＬ２０経由でカメラ１００に供給することが合理的である。
　このように、エアーパイプＬ３０を介した強制換気機能を備えることにより、カメラ１００を飛沫防止カバーＢで覆わなければならない状況下（例えば手術中）でも、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１のＳ／Ｎを悪化させることなく、生体観察を行うことができる。
　図１２は、センサ空冷機構の一例を模式的に示す縦断面図である。本図（Ｘ）欄には、カメラ１００が飛沫防止カバーＢで覆われていない第１使用形態（図１及び図２を参照）が示されている。本図（Ｙ）欄には、カメラ１００が飛沫防止カバーＢで覆われているものの、エアーパイプＬ３０による強制換気が行われていない使用形態が示されている。本図（Ｚ）欄には、カメラ１００が飛沫防止カバーＢで覆われている状況下で、エアーパイプＬ３０による強制換気が行われている第２使用形態（図１１を参照）が示されている。
　本図（Ｘ）欄で示した第１使用形態において、吸気口１１０ａから吸気ファン１１６によって取り込まれた吸気流Ｆ１は、さらに冷却ファン１１７によってヒートシンク１１５に吹き当てられる。そして、ヒートシンク１１５で温められた空気は、排気流Ｆ２として排気口１１０ｂから排出される。このように、第１使用形態であれば、筐体１１０の吸気口１１０ａ及び排気口１１０ｂを介した換気動作により、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１を適切に冷却することが可能である。
　本図（Ｙ）欄で示した使用形態では、カメラ１００が飛沫防止カバーＢで覆われているので、筐体１１０の吸気口１１０ａ及び排気口１１０ｂを介して筐体１１０内部の換気を行うことができなくなる。従って、筐体１１０内部に熱が籠ってしまい、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１の温度が上がってＳ／Ｎが悪化する。
　本図（Ｚ）欄で示した第２使用形態では、筐体１１０のケーブル差込口１１０ｃにエアーパイプＬ３０が接続されて、筐体１１０内部の強制換気が行われる。エアーパイプＬ３０は、換気流の往路となる吸気パイプＬ３１と、換気流の復路となる排気パイプＬ３２とを一組にしたものである。筐体１１０の内部には、ケーブル差込口１１０ｃに接続される吸排気流路１５０が形成されている。吸排気流路１５０は、エアーパイプＬ３０（吸気パイプＬ３１）からの吸気流Ｆ３をＣＩＧＳイメージセンサ１１１の近傍（冷却ファン１１７の吸気口）まで導く吸気流路１５１と、排気流Ｆ４をエアーパイプＬ３０（排気パイプＬ３２）まで導く排気流路１５２を含む。本図（Ｚ）の状態では、吸気ファン１１６は停止させられる。吸気ファン１１６の停止は、エアーパイプＬ３０の接続を検知する検知スイッチにより自動的に行うよう構成するのが望ましい。または、本図（Ｚ）のような使用を行うに際し、パソコン２００からの指令により吸気ファン１１６を停止するようにしてもよい。また、吸気ファン１１６の動作に問題がない場合は、本図（Ｚ）の状態においても吸気ファン１１６を回転させるようにして構成を単純化してもよい。なお、本図（Ｘ）の状態での使用のためには、吸排気流路１５０は、吸気ファン１１６と冷却ファン１１７との間を遮断しないように形成することが望ましい。このような内部構造を採用することにより、エアーパイプＬ３０による強制換気をより有効なものとすることができるので、ＣＩＧＳイメージセンサ１１１を適切に冷却することが可能となる。
＜その他の変形例＞
　なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
　本発明に係る光学的イメージング医療システム及びカメラは、生体を非侵襲的に観察する際に利用することが可能である。
　　　１　　光学的イメージング医療システム
　　　１００　　カメラ（カメラユニット）
　　　１１０　　筐体
　　　１１０ａ　　吸気口
　　　１１０ｂ　　排気口
　　　１１０ｃ　　ケーブル差込口（コネクタ）
　　　１１１　　ＣＩＧＳイメージセンサ
　　　１１２　　第１基板
　　　１１３　　第２基板
　　　１１４　　ペルチェ素子
　　　１１５　　ヒートシンク
　　　１１６　　吸気ファン
　　　１１７　　冷却ファン
　　　１１８　　カメラシャッター（操作部）
　　　１１９　　手元操作ボタン
　　　１２０　　ＬＥＤユニット（光源部）
　　　１２１　　ＬＥＤモジュール
　　　１３０　　Ｃ／ＣＳマウントレンズ（光学系）
　　　１４０　　ハンドル部
　　　１５０　　吸排気流路
　　　１５１　　吸気流路
　　　１５２　　排気流路
　　　２００　　パソコン（制御ユニット）
　　　３００　　ＡＣアダプタ
　　　４００　　吸排気装置
　　　Ｌ１０　　ＵＳＢケーブル
　　　Ｌ２０　　電源ケーブル
　　　Ｌ３０　　エアーパイプ
　　　Ｌ３１　　吸気パイプ
　　　Ｌ３２　　排気パイプ
　　　Ｘ１０　　プレビュー画面
　　　Ｘ１１　　メニューバー
　　　Ｘ１２　　ツールバー
　　　Ｘ１３　　インフォメーション領域
　　　Ｘ１４　　プレビュー領域
　　　Ｘ２０　　カメラ制御パネル
　　　Ｘ２１　　ＬＵＴ補正用コントロール
　　　Ｘ２２　　カメラ感度設定用コントロール
　　　Ｘ２３　　簡易画像処理用コントロール
　　　Ｘ３０　　インターバル撮影設定パネル
　　　Ｘ３１　　連続キャプチャー数設定用ボックス
　　　Ｘ３２　　インターバル時間設定用ボックス
　　　Ｘ３３　　ループ回数設定用ボックス
　　　Ｘ３４　　スタート／ストップボタン
　　　Ｘ４０　　ＬＥＤ照明制御パネル
　　　Ｘ４１　　ＬＥＤ発光強度調整用コントロール
　　　Ｘ４２　　ＬＥＤ発光設定用コントロール
　　　Ｂ　　飛沫防止カバー
　　　Ｆ１、Ｆ３　　吸気流
　　　Ｆ２、Ｆ４　　排気流

Claims (24)

  1. 　ＣＩＧＳイメージセンサと、
    　生体に照射する光源光の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部と、
    　前記生体から戻ってくる反射光を前記ＣＩＧＳイメージセンサに結像させる光学系と、
    　前記光源光の波長域の選択制御を行う制御部と、
    　前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を処理する処理部と、
    　を有する、
    　ことを特徴とする光学的イメージング医療システム。
  2. 　前記光源部は、波長域の異なる複数の光源を含み、
    　前記制御部は、前記複数の光源の選択制御を行う、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光学的イメージング医療システム。
  3. 　前記複数の光源には、波長域の異なる複数の近赤外光源が含まれており、
    　前記制御部は、近赤外光像の取得のために前記複数の近赤外光源の少なくとも一つを選択する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光学的イメージング医療システム。
  4. 　前記処理部は、前記複数の近赤外光源の照射によりそれぞれ得られた前記ＣＩＧＳイメージセンサの複数の出力を用いて演算処理を行う、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の光学的イメージング医療システム。
  5. 　前記処理部は、前記演算処理の結果から画像合成ないしは特徴抽出を行う、
    　ことを特徴とする請求項４に記載の光学的イメージング医療システム。
  6. 　前記複数の光源には、さらに可視光源が含まれており、
    　前記制御部は、可視光像の取得のために前記可視光源を選択する、
    　ことを特徴とする請求項３～請求項５のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  7. 　前記制御部は、前記複数の光源の強度をそれぞれ独立に制御可能である、
    　ことを特徴とする請求項２～請求項６のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  8. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサによる撮像を指示する指示部をさらに有し、
    　前記制御部は、前記指示部からの指示に応じて撮像データを記憶部に格納させる、
    　ことを特徴とする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  9. 　前記指示部は、操作部の操作に応答して指示を行う、
    　ことを特徴とする請求項８に記載の光学的イメージング医療システム。
  10. 　前記制御部は、所定の時間毎に自動的に前記光源光の波長域を変更する、
    　ことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  11. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサ、前記光源部、及び、前記光学系は、カメラユニットとして構成され、
    　前記制御部、及び、前記処理部は、制御ユニットとして構成される、
    　ことを特徴とする請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  12. 　前記光源部は、交換可能である、
    　ことを特徴とする請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  13. 　前記光学系は、交換可能である、
    　ことを特徴とする請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の光学的イメージング医療システム。
  14. 　光学的イメージング医療システムに用いられるカメラであって、
    　ＣＩＧＳイメージセンサと、
    　生体に照射する光源光の波長域を複数の候補から選択することが可能な光源部と、
    　前記生体から戻ってくる反射光を前記ＣＩＧＳイメージセンサに結像させる光学系と、
    　を有し、
    　前記光源光の波長域を選択するための制御信号が外部から入力されるとともに、前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を外部に出力する、
    　ことを特徴とするカメラ。
  15. 　前記光学系の光軸とは異なる方向に延びるハンドル部をさらに有する、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載のカメラ。
  16. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサを収納する筐体と、
    　前記筐体内部の換気を行うためのエアーパイプが着脱されるコネクタと、
    　をさらに有する、
    　ことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のカメラ。
  17. 　前記筐体には、前記エアーパイプからの吸気流を前記ＣＩＧＳイメージセンサの近傍まで導く吸気流路が形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ。
  18. 　前記筐体内部に外気を引き込む第１ファンと、
    　前記ＣＩＧＳイメージセンサを空冷する第２ファンと、
    　をさらに有する、
    　ことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のカメラ。
  19. 　前記筐体内部に外気を直接引き込むファンを有し、前記エアーパイプが装着されるときは前記ファンが停止される、
    　ことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のカメラ。
  20. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサに触れた空気を直接外部に排出する排気口を有し、前記エアーパイプが装着されるときは前記排出口に代えて前記エアーパイプから前記ＣＩＧＳイメージセンサに触れた空気を排出する、
    　ことを特徴とする請求項１９に記載のカメラ。
  21. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサが実装される第１基板と、
    　前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を取り扱う電子回路が実装される第２基板と、
    　を各々独立に有する、
    　ことを特徴とする請求項１６～請求項２０のいずれか一項に記載のカメラ。
  22. 　前記第２基板は、前記筐体の内壁面近傍に設けられ、前記内壁への熱伝導により冷却されている、
    　ことを特徴とする請求項１９に記載のカメラ。
  23. 　前記第２基板を前記第１基板と平行にならないよう配置することにより前記第１基板が前記第２基板からの熱の放射を受けにくくする、
    　ことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のカメラ。
  24. 　前記ＣＩＧＳイメージセンサの出力を取り扱う電子回路は、前記第１ファンから前記第２ファンへの空気の流路を妨げないよう配置されている、
    　ことを特徴とする請求項１８に記載のカメラ。
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