WO2018135337A1

WO2018135337A1 - 検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケール

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Publication number: WO2018135337A1
Application number: PCT/JP2018/000204
Authority: WO
Inventors: 俊篠崎
Original assignee: デルマ医療合資会社
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2018-07-26
Also published as: JPWO2018135337A1; US20190159678A1; CN109475352A; JP6705957B2; EP3431011A4; US10932669B2; EP3431011A1

Abstract

【課題】組織からの反射光を使用して組織を検査する検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケールを提供すること。【解決手段】本発明の検査装置１００は、撮像装置１０６と、撮像装置１０６に対して組織画像を撮影させるための検査モジュール１１５とを備えている。検査モジュール１１５は、撮像装置１０６に組織からの反射光を集光するための対物レンズ１０４と、対物レンズ１０４の光学軸を取り囲んで組織に向けて光を照射する複数のＬＥＤ１０３ａと、ＬＥＤ１０３ａからの光を直接または円偏光として組織に照射するための偏光状態調節部１０２ａを備えた円偏光フィルタ１０２と、偏光状態調節部１０２ａを、ＬＥＤ１０３ａの位置に位置合わせするための位置合わせ機構１１０ａとを含んでいる。

Description

検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケール

　本発明は、検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケールに関し、より詳細には、皮膚からの反射光を使用して皮膚、粘膜、上皮細胞構造を検査する検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケールに関する。

　従来から通常デジタルダーモスコープとして、デジタルカメラで所定の大きさの皮膚の色素沈着等を拡大撮像する装置および検査方法が知られている。この装置は、デジタルカメラにダーモスコープモジュールを取り付けて皮膚表面と、真皮まで達してから反射されるそれぞれの反射光を観察することにより、皮膚表面から真皮付近に至る皮膚組織の色素沈着状態を検索することを可能とする。このようなデジタルダーモスコープとしては、偏光フィルタを使用することにより、皮膚表面および真皮内部から反射した光をそれぞれ観察できるシステムも提案されている。

　ダーモスコープは、皮膚の色素沈着（ほくろなど）や扁平上皮癌、メラノーマなどの他の病変を観察してがん診断する手段としても使われている。その際、ダーモスコープは、カメラにダーモスコープモジュールを取り付けることにより構成される。また、皮膚からの光反射を測定するためのダーモスコープモジュールとしては、エコージェルタイプモジュールと、偏光フィルタータイプモジュールという２種類の異なるモジュールが利用され、各々特徴を持っている。

　エコージェルタイプモジュールでは、ジェルを使用せずに、皮膚表面が観察可能であり、ジェルを使用することで皮膚表面の反射光を生じさせないで真皮を観察可能とする。また、偏光フィルタモジュールでは、ジェルを使用せず、１種類の偏光フィルタにより皮膚表面の反射光を制御して、真皮にまで到達した反射光を観察することを可能とする。例えば、米国特許公開第２００４／０２０１８４６号明細書（特許文献１）には、直線偏光を使用して皮膚組織を観察するダーモスコープが記載されている。

　ところで、従来では、皮膚内部の色素沈着を検査する際には、各々のモジュールを交換して検査されていた。従来の場合、モジュールを交換する際に、ダーモスコープを皮膚から離さなければならず、この結果、観察する皮膚の位置がずれてしまい、検査が煩雑となり、また検査制度にも熟練を要するものとなっていた。

　さらに、従来のダーモスコープでは、表皮を通過して真皮層まで達した後に反射されるいわゆる拡散反射を検出するために高強度の光線を使用する必要があり、その結果、供給電源の大型化や装置規模の増大、重量増加などを伴い、操作性が良いということはできなかった。それに加え、表皮からの直接反射と、拡散反射とを良好に識別した医学的観察ができないという問題点もあった。

米国特許公開第２００４／０２０１８４６号明細書

　本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は検査モジュールを皮膚から離すことなく従来のエコージェルタイプモジュールおよび偏光フィルタモジュールに相当する表面近傍の皮膚組織検査を可能とし、さらにはデータの正確性を改善した検査装置、検査装置の制御方法、システム、ライトガイドおよびスケールを提供することを目的とする。

　すなわち、本発明によれば、
　撮像装置と、
　前記撮像装置に組織画像を取得させるための検査モジュールと
　を備える検査装置であって、
　前記検査モジュールは、
　前記撮像装置に組織からの反射光を集光するための対物レンズと、
　前記対物レンズの光学軸を取り囲んで組織に向けて光を照射する複数のＬＥＤと、
　前記ＬＥＤからの光を直接または円偏光として組織に照射するための偏光状態調節部を備えた円偏光フィルタと、
　前記偏光状態調節部を、前記ＬＥＤの位置に位置合わせするための位置合わせ機構と
　を備える検査装置が提供される。

　本発明は、モジュール交換によって、検査位置がずれてしまうことによる皮膚、粘膜、上皮細胞構造などの病変の画像上のずれを防止し、高精度かつ効率的な診断を行うことが可能となる。さらに、本発明によれば、1の画像をデジタル的に患者名、患部、ダーモスコープ画像として格納することが可能となり、患者、患部、画像の取り違えを発生させることなく、高い信頼性の検査が可能となる。

図１は、本実施形態の検査装置１００の概略図。本実施形態の保護部材１０１、円偏光フィルタ１０２およびＬＥＤホルダ１０３の構成を、ＬＥＤ１０３ａおよび偏光状態調節部１０２ａの配置と共に示す図。本実施形態の直接モードと、偏光モードとを実現するためのＬＥＤ１０３ａと、偏光状態調節部１０２ａとの配置の実施形態２００を示す図。本実施形態のＬＥＤホルダ１０３と、円偏光フィルタ１０２と、ＬＥＤホルダ１０３の回転および固定機構の実施形態を示す図。本実施形態のＬＥＤ１０３ａによる照射光学系を説明する模式図。本実施形態における、直接モードと偏光モードとにおける光検出機構を説明する図。本実施形態の検査モジュール１１５の第２の実施形態を示す図。本実施形態の組織検査を行うための検査装置１００の制御方法のフローチャート。本実施形態の皮膚検査を行うための検査装置１００の第２の実施形態の制御方法のフローチャート。本実施形態の検査装置１００を使用する検査システム１０００の実施形態を示す図。本実施形態による直接モードおよび偏光モードによる患部映像の相違を説明する概略図。図１０に示した情報処理装置１０１０が記憶装置１０２０に格納するデータの実施形態を示す図。本実施形態のライトガイド１３００の側面図。本実施形態のライトガイド１３００の構成を示す分解図。本実施形態のライトガイド１３３０を検査用モジュール１１５に装着したときの使用態様を示す図。本実施形態のスケール１６００の説明図。本実施形態のスケール１６００を、検査装置１００に装着した場合の実施形態を示す図。

　以下、本発明につき、実施形態を以て説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本実施形態の検査装置１００の概略図である。本実施形態の検査装置１００は、いわゆるデジタルダーモスコープとして利用することができ、デジタルカメラといった撮像装置１０６と、検査モジュール１１５とを含んで構成することができる。撮像装置１０６と、検査モジュール１１５とは、アダプタ１０７によって連結され、操作時には撮像装置１０６と検査モジュール１１５とが一体とされて、医師による取り扱いが可能とされている。検査モジュール１１５は、適切なテーパ角として形成された筐体１１５ａを備え、筐体１１５ａ内に各種の要素を収容し、検査モジュール１１５に適切な剛性を付与すると共に、電池パッケージ１１４などの固定を可能としている。

　撮像装置１０６は、デジタルカメラを使用することが好ましいが、従来のフィルム型カメラの使用することを排除するものではない。撮像装置１０６は、レンズ光学系１０５およびＣＣＤまたはＣＭＯＳアレイといった撮像素子１２０またはフィルムを搭載し、スチル画像撮影機能に加え動画撮影機能を含むことが好ましい。また、撮像装置１０６は、ＵＳＢ、ＨＤＭＩといった有線接続、Ｗｉｆｉ、３Ｇ、４Ｇ，５Ｇといった通信プロトコルによりパーソナルコンピュータといった情報処理装置に接続でき、取得した静止画像や動画像を、情報処理装置に送付し、遠隔的に記録することが可能とされている。

　検査モジュール１１５は、概ね円錐台形状として構成され、ＬＥＤホルダ１０３と、偏光状態調節部１０２ａを含む円偏光フィルタ１０２と、保護部材１０１とを含んで構成されている。ＬＥＤホルダ１０３には、ＬＥＤ１０３ａが搭載され、電池パッケージ１１４に収納された電池（実施形態においては、１．５Ｖ電池２本）から直流電力が供給され、皮膚、粘膜、上皮細胞構造といった組織に対して光を照射することができる。以下、本実施形態では、皮膚、粘膜、上皮細胞構造といった人体外部から光学的に認識できる人体部分を、総じて組織として参照する。

　保護部材１０１は、ガラス、透明プラスチックその他の光学的に透過性を有する材料から形成することができ、防塵機能を提供すると共に、組織を検査する際に塗布されるジェルなどが検査モジュール１１５内への侵入を防止する。また、検査モジュール１１５が、組織上でスムースに移動することを補助する。

　ＬＥＤ１０３ａは、これまで知られたいかなる波長領域、輝度でも使用できるが、皮膚といった組織の肌色を通常の室内の色温度と同じ環境で観察・撮影する点では、白色ＬＥＤを使用することが好ましい。例えば白色ＬＥＤとしては、日亜化学工業株式会社製のＮＳＤＮ５１０ＨＳ－Ｋ１（ｂ２レベル）を例示的に挙げることができ、式温度が、（Ｘ，Ｙ（０，３１，３．１））で、プランク色温度で約６０００°程度のものを利用することができる。

　また、白色ＬＥＤを使用しない場合、ＲＧＢ色のＬＥＤを使用することができ、この場合、ピーク波長が、３７０ｎｍ（紫）、４７０ｎｍ（青）、５００ｎｍ（黄色）、５３５ｎｍ（黄赤）、５７０ｎｍ（オレンジ）、６３０ｎｍ（赤）などの波長のＬＥＤを適宜組み合わせて、色温度約６０００°を与えるようにすることができる。

　円偏光フィルタ１０２は、本実施形態では、光アイソレータ機能を提供すると共に、偏光状態調節部１０２ａを提供する。本実施形態における偏光状態調節部１０２ａは、円偏光フィルタ１０２の周方向に一定間隔で形成した円形アパーチャ（直径５．５ｍｍ～６．５ｍｍ）として構成されていて、ＬＥＤ１０３ａからの光を、直線偏光として組織に照射させるモード（以下、直接モードとして参照する。）、およびＬＥＤ１０３ａからの光を円偏光として照射する偏光モードを提供可能としている。

　本実施形態で使用する円偏光フィルタ１０２は、カメラ光学系用の汎用品であり、厚さが、０．２８～２．５ｍｍとすることができ、有機系でも無機系でも構わない。なお、本実施形態では、偏光状態調節部１０２ａは、円偏光フィルタ１０２に円形の開口を形成した円形アパーチャとして構成するものとして説明する。しかしながら、他の実施形態では、円形アパーチャに代えて、偏光特性のないフィルムなどの光学的材料と、円偏光材料とを交互に接合して円形、方形、六角形、八角形の多角形に構成することもでき、同様の機能を提供する限り特定の構成に限定されるものではない。

　ＬＥＤ１０３ａからの光線は、本実施形態では、光軸に対して約１６°４２’傾斜して組織に照射される。この傾斜角度は、保護部材１０１からの乱反射を適切に抑制し、観察視野において輝度の濃淡を生じさせないように設定することができ、検査モジュール１１５の配置、撮像装置１０６の光学的構成、その他の要因に応じて適宜設定することができる。

　組織からの反射光は、円偏光フィルタ１０２を通過した後、対物レンズ１０４によりレンズ光学系１０５により集光され、ＣＣＤなどの撮像素子１２０上に結像される。撮像素子１２０は、結像された画像を、光電変換してデジタル画像を生成する。生成したデジタル画像は、撮像装置１０６が搭載する表示部（図示せず）に表示することができ、さらに情報処理装置（図示せず）に送付して、情報処理装置のディスプレイ装置上で、撮像装置１０６上の表示と非同期または同期的に表示させることができる。

　図２は、本実施形態の保護部材１０１、円偏光フィルタ１０２およびＬＥＤホルダ１０３の構成を、ＬＥＤ１０３ａおよび偏光状態調節部１０２ａの配置と共に示す図である。保護部材１０１、円偏光フィルタ１０２およびＬＥＤホルダ１０３は光軸２０１と同心に構成されている。円偏光フィルタ１０２は、光軸２０１を中心として回転可能に固定され、ＬＥＤホルダ１０３は、光軸２０１を中心として筐体１１５ａに固定されている。円偏光フィルタ１０２は、光軸２０１に対して回転されＬＥＤ１０３ａの位置に位置合わせされると、本実施形態では、ＬＥＤ１０３ａからの光が直接照射される直接モードとされる。

　また、円偏光フィルタ１０２を回転させ、ＬＥＤ１０３ａを偏光状態調節部１０２ａの間に配置させると、円偏光が組織に向かって照射される偏光モードが提供される。すなわち、本実施形態においては、検査モジュール１１５を組織から離すことなく、同じ位置で直接モードおよび偏光モードでの検査が可能とされる。

　図３は、本実施形態の直接モードと、偏光モードとを実現するためのＬＥＤ１０３ａと、偏光状態調節部１０２ａとの配置の実施形態２００を示す図である。図３（ａ）が直接モードを与える配置であり、図３（ｂ）が、偏光モードを与える配置である。図３（ａ）に示す直接モードでは、ＬＥＤ１０３ａと、偏光状態調節部１０２ａが位置合わせされており、組織には、ＬＥＤ１０３ａからの光が直接照射される。

　なお、本実施形態において直接モードとは、ＬＥＤ１０３ａからの光は、内部散乱により直線偏光がランダムに混合した状態（無偏光状態）として組織に照射されるモードである。反射光は、図３（ａ）中、円偏光フィルタ１０２のハッチングした領域を通過して撮像装置１０６により撮影される。

　一方、図３（ｂ）に示す偏光モードは、ＬＥＤホルダ１０３を矢線Ａの方向に回転させて、偏光状態調節部１０２ａの位置が、ＬＥＤ１０３ａに重合しない、すなわち、ＬＥＤ１０３ａからの光を、円偏光フィルタ１０２を通過させ、円偏光状態として組織に照射するモードである。図３（ｂ）に示す実施形態では、ＬＥＤ１０３ａからの光は、偏光板により好ましい実施形態では、１／４波長板のθ＝４５°、またはθ＝－４５°で１／４波長板に入射されて、円偏光とされた後、組織に照射される。

　偏光モードにおいては、円偏光フィルタ１０２は、光アイソレータとして機能し、組織からの直接反射光を遮断し、それ以外の反射光を透過させる。このため、偏光モードにおいては効率的に組織からの直接反射を遮断し、組織表面を通過して組織内部まで達して拡散反射した光線を効率的に検出することを可能としている。

　なお、説明する実施形態では、偏光状態調節部１０２ａがＬＥＤ１０３ａからの光を偏光させず、それ以外の位置がＬＥＤ１０３ａからの光を偏光するものとして説明したが、これとは逆に、偏光状態調節部１０２ａが、ＬＥＤ１０３ａからの光を偏光し、それ以外の位置ではＬＥＤ１０３ａからの光を偏光させない構成、すなわち、例えば、扇形の円偏光材料を放射状に形成した円偏光フィルタ１０２を使用し、扇形の部分を偏光状態調節部１０２ａとして機能させることもできる。また、偏光状態の調節に際しては、ＬＥＤホルダ１０３を移動させることもできるし、ＬＥＤホルダ１０３は固定しておき、円偏光フィルタを回転可能なフィルタホルダに保持させ、フィルタホルダを回転させる態様を用いることができる。

　なお、図３に示した実施形態では、直接モードでは、ＬＥＤ１０３ａからの光は、検出時に１度円偏光フィルタ１０２を通過し、変更モードでは、ＬＥＤ照射時に１度、検出時にも１度円偏光フィルタ１０２を通過する。このため、直接モードでは、偏光モードに比較して、ＬＥＤ１０３ａを同一出力で動作させたとすると、約２倍検出光量が大きくなる。この光量の違いは、撮像装置１０６の絞りを調整することにより対応することもできる。

　しかしながら、撮像装置１０６の絞りを調節する操作は、医師の診察において不要な動作を要求することももなり、また何かのはずみで撮影患部の位置ずれを生じさせる可能性もある。このため、本実施形態では、偏光モードでは、ＬＥＤ１０３ａを全部点灯させ、直接モードでは、ＬＥＤ１０３ａのうち、半分を点灯させるように点灯制御することが好ましい。点灯制御は、ＬＥＤホルダ１０３と、筐体１１５ａとの間の電気的接続をＬＥＤホルダ１０３の回転に応じて調節することにより行うことができる、なお、その他同様の機能を提供する機械的またはソフトウェア的な制御を使用することもできる。

　図４は、本実施形態のＬＥＤホルダ１０３と、円偏光フィルタ１０２と、ＬＥＤホルダ１０３の回転および固定機構の実施形態を示す図である。図４（ａ）が平面図であり、図４（ｂ）が側面図である。図４(ａ)に示すように、フィルタ保持部１１０には磁性体で形成されたノブ１１０ａが形成されている。また、検査モジュール１１５の筐体１１５ａには、磁石１１２、１１３が固定されていて、円偏光フィルタ１０２のＬＥＤ１０３ａに対する位置を、変更自在に固定させている。

　ここで図４（ｂ）を参照して、円偏光フィルタ１０２およびＬＥＤホルダ１０３の構成について説明する。円偏光フィルタ１０２は、フィルタ保持部材１１１によりフィルタ保持部１１０により光学軸を中心として回転自在に保持されている。一方、ＬＥＤホルダ１０３は、筐体１１５ａにより保持されている。このため、検査を行う医師は、ノブ１１０ａに指をかけ、円偏光フィルタ１０２を回転させることにより、偏光状態調節部１０２ａの位置を、ＬＥＤ１０３ａに重合する位置と、ずれ位置とに相互移動させることが可能である。

　またＬＥＤホルダ１０３は、組織に向かって約１６°４５’の角度で光を照射するように光軸に向けて傾斜して保持され、ＬＥＤ１０３ａからの光４０１、４０２を組織に向けて照射している。なお、本実施形態では、ＬＥＤ１０３ａと、保護部材１０１との間の距離は約６０ｍｍとされている。ただし、この距離は、特定の装置の構成に応じて変更することができる

　図５は、本実施形態のＬＥＤ１０３ａによる照射光学系を説明する模式図である。ＬＥＤ１０３ａは、組織５００に向けて無偏光状態の光または円偏光に偏光された光を照射する。保護部材１０１を通過した光は、組織５００対して上述したように、約１６°４５’の照射角で照射され、組織５００で反射されて反射光とされる。

　反射光は、直接モードおよび偏光モードの両方のモードで、円偏光フィルタ１０２を通過した後、対物レンズ１０４に達する。対物レンズ１０４に達した反射光は、対物レンズ１０４により撮像装置１０６のレンズ光学系１０５へと進行し、撮像素子１２０上に結像される。フィルタ保持部１１０には、ノブ１１０ａが形成されており、偏光状態調節部１０２ａと、ＬＥＤ１０３ａとの相対的な位置を調節自在とさせている。

　図６は、本実施形態における、直接モードと偏光モードとにおける光検出機構を説明する図である。図６（ａ）が円偏光フィルタ１０２の例示的な構成を示す図であり、図６（ｂ）は、偏光モードにおける光検出機構を示し、図６（ｃ）は、直接モードにおける光検出機構を示す。

　本実施形態で使用する円偏光フィルタ１０２は、カメラ用の市販品を使用することができ、本実施形態では、市販品の円偏光フィルタ１０２に偏光状態調節部１０２ａを形成することで、偏光モードと直接モードとを、回転操作により、検査装置１００を組織から離すことなく切替できる構成とされている。円偏光フィルタ１０２は、概略的には、保護フィルム６０１、６０４により保護された、偏光板６０２と、１／４波長板６０３とを含んで構成されている。ＬＥＤ１０３ａからの光は、紙面上側から円偏光フィルタ１０２に入射される。

　ＬＥＤ１０３ａからの無偏光の光は、偏光板６０２により、１／４波長板６０３の光学軸に対して例えば、θ＝４５°の電場ベクトルＥの方向を有する光を偏光板６０２により偏光され、１／４波長板６０３を通過する。１／４波長板６０３は、直線偏光の電場ベクトルＥを、１／４波長（π／２）位相シフトさせて円偏光とした後、紙面下側に向かって透過させる。

　以下、図６（ｂ）、図６（ｃ）を使用して、本実施形態の光検出機構を詳細に説明する。反射光の検出においては、反射光は、紙面下側から円偏光フィルタ１０２に入射し、紙面上側に向かって透過する。図６（ｂ）は、本実施形態における偏光モードの光検出機構を示す。ＬＥＤ１０３ａからの光は、円偏光フィルタ１０２に入射すると、偏光板６０２により、例えば１／４波長板６０３の光学軸に対してθ＝４５°の電場ベクトルＥを有する所定の偏光方向の光が選択的に透過し、１／４波長板６０３を通過して、円偏光として組織６１０に照射される。

　組織６１０は、光をその表面で反射させるが、照射された光のうち多くの部分は、表皮内部へと侵入し、組織で散乱された拡散反射を生成する。ここで、組織６１０の表面で直接反射された光は、円偏光の方向が正反対となり、例えば図で示すように右円偏光が、左円偏光として反射される。この反射光は、円偏光フィルタ１０２の１／４波長板に入射する。

　この場合、１／４波長板６０３を通過した光線は、θ＝－４５°の直線偏光に変換されるので、円偏光フィルタ１０２の偏光板６０２の機能により、反射されて検出されることはない。すなわち、本実施形態では、円偏光フィルタ１０２は、直接反射した光に対する光アイソレータとして機能する。

　組織内部を通過した右円偏光は、乱反射に伴い、右円（楕円）偏光、左円（楕円）偏光が混合された無偏光状態として円偏光フィルタ１０２に到達する。１／４波長板６０３は、この状態にある反射光を、光の進行方向に対する位相φにかかわらず、右円偏光、右楕円偏光いずれも直線偏光に変換する。円偏光フィルタ１０２の偏光板６０２は、１／４波長板６０２により、光学軸に対してθ＝４５°の直線偏光に変換される限り、右円偏光または右楕円偏光をいずれも透過させることができる。

　このため、偏光モードでは、効率的に表面反射の影響を低減させ、組織内部からの反射を効率的に測定可能とする。さらに、１／４波長板６０３は、クロス配置の直線偏光フィルタとは異なり、楕円偏光の反射光でも透過強度の差こそあれ、円偏光フィルタ１０２を通過可能する。このため、偏光モードにおける反射光の強度は、クロス配置を使用する場合に比較してはるかに改善され、約１０００倍程度に改善される。このことは、本実施形態で使用する検査装置１００を、低照度、すなわち比較的低電力で動作することを可能とし、装置の小型化を可能とする。

　また、直接モードでは、ＬＥＤ１０３ａからの光は、実質的に無偏光の光のままで組織６１０に照射される。この際、組織の表面からの反射光は、この場合には、反射したとしても電場ベクトルＥの方向は、実質的に保持され、表面反射光も１／４波長板６０３、偏光板６０２を通して透過することが可能である。一方、組織内部で反射された反射光は、組織内部の乱反射により実質的に無偏光状態で反射されるので、１／４波長板６０３、偏光板６０２は、反射光のうち、θ＝４５°で配置された偏光板６０２を、通過させることができる偏光状態の反射光を通過させる。

　すなわち、直接モードは、表面反射および拡散反射の両方とも実質的にアイソレートすることなく円偏光フィルタ１０２を通過させる。ところで、直接反射した反射光の方は、拡散反射の場合に加え、はるかに効率的に対物レンズ１０４に向けて反射される。一方、拡散反射は、表皮内での乱反射により、その進行方向が分散され、対物レンズ１０４への反射率自体は弱いものとなる。このような反射率を考慮すれば、直接モードでは、直接反射が主に観察されるものと考えられる。

　すなわち、直接モードは、より直接反射を検出しやすくし、偏光モードは、拡散反射をより強調して観測されるようにするものということができる。本実施形態を特定の理論と関連付けるものではないが、図６に説明した光検出機構が、本実施形態において偏光モードにおいて良好に拡散反射を検出することができる要因であるものと推定される。

　図７は、本実施形態の検査モジュール１１５の第２の実施形態を示す。第２の実施形態では、撮像装置１０６と、検査モジュール１１５とは別構成とされ、医師は、より軽量な検査モジュール１１５を手操作して検査が可能となる。この結果、医師といった検査者に対する捜査負担を軽減することが可能とされている。

　第２の実施形態の検査モジュール１１５は、さらに図１に示した検査モジュール１１５に対して接眼部７１０が追加されていて、対物レンズ１０４で集光された光を、凹レンズ７１１で略平行な光線として、医師による直接観察が可能とされる。また、さらに他の実施形態では、接眼部７１０に対して光ファイバーを接続し、遠隔して設置された撮像装置１０６に対して画像を送付し、検査モジュール１１５による画像を、撮像装置１０６本体の液晶ディスプレイや情報処理装置のディスプレイ装置上で医師が確認する構成とすることができる。このため、図７に示した実施形態では、医師といった検査者に対して不自然な体勢を強いることなく、検査に注意力を払わせることが可能となる。

　図７に示した実施形態では、検査装置１００のうち手操作するのを検査モジュール１１５程度まで低減することが可能となり、より操作性が改善すると共に、画像の確認も撮像装置１０６の幾何学的配置とは独立して行うことが可能とされるので、より取扱性が改善できる。

　図８は、本実施形態の組織検査を行うための検査装置１００の制御方法のフローチャートである。図８の処理は、ステップＳ８００から開始し、ステップＳ８０１で検査モジュール１１５を通してＬＥＤ１０３ａからの光を直接組織に照射する。ステップＳ８０２では、円偏光フィルタを通して反射光をデジタル的に記録し、第１のデジタル画像を記録する。ステップＳ８０３では、偏光状態調節部を回転させ、ＬＥＤ１０３ａからの光を、円偏光フィルタ１０２を通して組織に照射する。

　ステップＳ８０４では、円偏光フィルタ１０２を通して反射光をデジタル的に記録し、第２のデジタル画像を生成する。ステップＳ８０５では、第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とを患者の個人識別情報に対応付けて登録する。この際、登録は、撮像装置１０６自体に登録することもできるし、撮像装置１０６に接続された情報処理装置に直接記録することもできる。図８の制御方法は、その後ステップＳ８０６で終了する。

　図８に示した実施形態では、医師などによる観察は、撮像装置１０６に搭載された液晶ディスプレイ上で行行い、撮影した画像を情報処理装置上で、患者に検査後に医師が患者に説明するものである。

　図９は、本実施形態の組織検査を行うための検査装置１００の第２の実施形態の制御方法のフローチャートである。図９の処理は、ステップＳ９００から開始し、ステップＳ９０１で検査モジュール１１５を通してＬＥＤ１０３ａからの光を直接組織に照射する。ステップＳ９０２では、円偏光フィルタ１０２を通して反射光をデジタル的に記録し、第１のデジタル画像を生成する。それと同時に、撮像装置１０６は、取得した画像を情報処理装置にも送付する。ステップＳ８０７では、情報処理装置のモニタ上に画像を表示させ、医師による説明が、検査の進行と同時に可能とされる。

　さらに、ステップＳ９０４では、ＬＥＤ１０３ａからの光を、円偏光フィルタ１０２を通して組織に照射する。ステップＳ９０４では、円偏光フィルタ１０２を通して反射光をデジタル的に記録し、第２のデジタル画像を生成する。それと同時に、撮像装置１０６は、取得した画像を情報処理装置にも送付する。ステップＳ９０８では、情報処理装置のモニタ上に画像を表示させ、医師による説明が、検査の進行と同時に可能とされる。

　その後、ステップＳ９０５では、第１のデジタル画像と、第２のデジタル画像とを患者の個人識別情報に対応付けて登録する。この際、登録は、撮像装置１０６自体に登録することもできるし、撮像装置１０６に接続された情報処理装置に直接記録することもできる点は、第１の実施形態と同様である。その後、図９の制御方法は、ステップＳ９０６で終了する。

　第２の実施形態では、医師が情報処理装置のディスプレイ装置を示しながら検査と同時に患者に対してインフォームドコンセントを行うことが可能となり、より患者満足度の高い医療が可能とされる。また、医師は、撮像装置１０６の空間的位置から離れてより拡大された画像を使用して検査を行うことが可能となり、検査品質も向上させることができる。

　図１０は、本実施形態の検査装置１００を使用する検査システム１０００の実施形態を示す。本実施形態の検査システム１０００は、本実施形態の検査装置１００と、ディスプレイ装置、キーボード、マウスといった要素を含む情報処理装置１０１０とを含んで構成される。情報処理装置１０１０は、本実施形態のプログラムを実行するためのＣＰＵ、メモリ、および記憶装置１０２０を含んで構成され、本実施形態の各ステップを実行するように、情報処理装置を機能させる。

　なお、検査装置１００と、情報処理装置１０１０との間の接続は、上述したように、ＵＳＢ接続とすることもできるし、ＷｉＦｉ接続とすることもできるし、その他ＩＥＥＥ８０２．１１ｘによる無線ＬＡＮ接続を使用して接続することができる。なお検査装置１００と、情報処理装置１０１０との間の接続は、ユーザの要求に応じて適宜変更することができる。

　検査装置１００は、患者１００１の患部１００２に接触しており、その画像が、説明する実施形態では、撮像装置１０６本体の他、情報処理装置のディスプレイ装置にも表示されている。ディスプレイ装置に表示された患部１００２の画像は、撮像装置１０６が搭載する液晶ディスプレイ装置よりも拡大表示することができるので、より鮮明で高い精度での検査が可能とされている。

　また、情報処理装置１０１０は、ハードディスクといった記憶装置１０２０を備えており、直接モードおよび偏光モードで測定したデジタル画像を、個人情報に紐づけて、例えばデータベースの形式で格納する。本実施形態によれば、少なくとも１人の患者１００１に対して複数生成される直接モードおよび偏光モードの画像を患者１００１の個人識別情報に紐づけて一連の操作として記録できるので、診断内容の取り違えなどのミスを効率的に防止できる。

　この結果、本実施形態によれば、医師の注意力を、情報処理装置の操作に割くことなく、診断のために向けることが可能となり、さらに検査の品質を改善することが可能となる。

　図１１は、本実施形態による直接モードおよび偏光モードによる患部映像の相違を説明する概略図である。図１１に示すように、患者１００１の皮膚組織は、皮膚表面の他、表皮内部の真皮組織を含んでおりこれらが組織を構成する。このうち、皮膚疾患は、表皮部分だけではなく、その下に続く真皮組織にまで達する場合がある。このため、表面的な観察では、患部１００２は、部位１００２ａのように表面観察からは、見えなくとも、患部１００２は、部位１００２ｂのように真皮組織にまで内部深くに浸潤しているケースもある。

　直接モードで観察する場合、表皮近傍に存在する部位１００２ａと、内部の部位１００２ｂからの反射とが十分分離できず、また、光学的にも表皮からの直接反射の方が高い強度で検出されるので、真皮まで到達した拡散反射を充分なＳ／Ｎ比で観察するには向かない。このことから、表皮の部位１００２ａに関する画像は明瞭に観測されるものの、内部の真皮の部位１００ｂについては、図１１（ａ）に示すように低いコントラストでしか観察されないか、または観察されない場合もあり、またその広がり、形状、色合い、細胞壁浸潤に伴う糜爛、滲出についても明確な診断ができない。

　一方で、偏光モードで患部１００２を観察すると、図６を使用して説明したように、より強度の強い直接反射は、円偏光フィルタ１０２の光アイソレータ機能によりカットされ、組織内部の部位１００２ｂからの反射光が検出される。このため、ディスプレイ装置上に表示される患部画像は、組織内部の部位１００２ｂを明確に示すものとなり、より検査制度が向上できる。

　なお、本実施形態では、直接モードと、偏光モードとの間で、背景の照度を調節し、概ね同様の明るさの下で、比較判断することができるように、ＬＥＤ１０３ａの輝度を調整することもできる。輝度の調整は、例えば、ノブ１１０ａに切り替えスイッチを連動させておき、直接モードの場合には、低光量となるように、ＬＥＤ１０３ａの点灯数を例えば半数とし、偏光モードでは、全数点灯させる構成を採用することもできる。

　さらに他の実施形態では、特定の検査モジュール１１５の特性に対応して、背景の輝度が同程度になるように、検査モジュール１１５にＬＥＤ１０３ａの輝度を調整するためのボリュームを配置することもできる。その他、ＬＥＤ１０３ａの輝度を調整するために使用することができるこれまで知られたいかなる方法でも使用することができる。

　また、本実施形態では、検査モジュール１１５の位置は、直接モードおよび偏光モードで変わらないので、患部の浸潤の程度を位置ずれに配慮することなく判断することが可能となり、医師の検査負担を軽減し、さらにより高精度の診断を可能とする。

　図１２は、図１０に示した情報処理装置１０１０が記憶装置１０２０に格納するデータの実施形態を示す。本実施形態では、画像データは、直接モードおよび偏光モードのペアとして生成され、時系列的にｄａｔａ１、ｄａｔａ２，，，などとして生成される。またこれらのデータは、診断終了時に確実にセットとして患者１００１の個人識別情報に対応付けて格納される。このため、医師は、データを誤った対応付けで登録することがなくなり、結果の取り違えなどを予防することが可能となる。また、撮影の年月日も正確に対応付けて記録することができるので、継続的な診断の精度を高めることも可能となる。

　以下、図１３～図１５を使用して、本実施形態の検査装置１００に装着して使用されるライトガイド１３００について説明する。図１３は、本実施形態のライトガイド１３００の側面図を示す。本実施形態のライトガイド１３００は、検査装置１００の検査モジュール１１５の先端に装着されて、狭い患部領域に対してＬＥＤ光を照射し、組織患部の狭い領域から反射した反射光を、カメラの対物レンズへと導く。

　図１４は、本実施形態のライトガイド１３００の構成を示す分解図である。ライトガイド部材１３１０と、アダプタ１３２０とから構成される。ライトガイド部材１３１０は、例えばポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡなどの光学グレードの樹脂材料を削り出して構成されていて、中心軸を中心として延びた導光部１３１０ａと、導光部１３１０ａに連続し、ライトガイド部材１３１０を、ホルダ１３２０に保持させるための基部１３１０ｃとからなる。導光部１３１０ａは、その先端面と、基部１３１０ｃの基部面が、光学的グレードの平坦面とされていて、透過する光を散乱させることなく、また不必要に減衰させないようにされている。

　導光部１３１０ａの先端面は、組織患部といった領域に接触し、検査モジュール１１５を通して照射される光を患部に照射する。また、導光部１３１０ａは、組織からの反射光を、偏光フィルタ保持部を通してカメラの対物部へと導いている。

　さらに、導光部１３１０ａの外面および基部１３１０ｃの外面は、外部からの迷光が侵入しないように、摺りガラス加工が施されていて、患部以外を除いた外部からの光線が、導光部１３１０ａの内部に侵入しないように構成されている。

　アダプタ１３２０は、概ね中空の円錐台の形状とされていて、その断面が図１４に示されている。アダプタ１３２０の内面形状は、検査モジュール１１５の外面形状に適合する形状とされていて、検査モジュール１１５に摩擦力および収縮力で、しっかりと検査モジュールの先端部に着脱自在に装着することができる。

　また、図１４では、アダプタ１３２０の内部構成と、検査モジュール１１５に装着される側の底面構造とを、ホルダ１３２０の内部形状とを対応付けて示す。アダプタ１３２０は、柔軟な材料、例えば白色のシリコーン樹脂などから形成され、その一端にライトガイド部材１３１０を保持し、他端が円錐台形状の検査モジュール１１５の先端に装着され、アダプタ１３２０の材料の摩擦抵抗で、ライトガイド部材１３１０を着脱自在に保持可能としている。

　アダプタ１３２０の内面は、脱着時の摩擦抵抗を低減させる目的で、一部が円周方向に肉薄に形成されている。また、アダプタ１３２０の一端には、ライトガイド部材１３１０の基部１３１０ｃを保持するための開口が形成されており、アダプタ１３２０を形成するシリコーン樹脂の弾性力により、ライトガイド部材１３１０が保持される。

　一方、アダプタ１３２０の大径側の端部は、検査モジュール１１５の円錐台の先端に装着可能なテーパ形状とされており、ライトガイド部材１３１０の基部１３１０ｃを、偏光フィルタ保持部の先端部に密着させるように固定しつつ、カメラに保持させている。

　本実施形態のライトガイド１３００の構成を、図１４を使用して説明する。ライトガイド部材１３１０の基部１３１０ｃを、アダプタ１３２０の小径側に形成された開口部にはめ込み、基部１３１０ｃに形成されたノッチをアダプタ１３２０の小径側の開口部の縁部により保持させることで、カメラ用ライトガイド１３００が形成される。アダプタ１３２０の大径側の開口は、検査モジュール１１５の先端に摩擦力により固定される。

　本実施形態では、ライトガイド部材１３１０の中心の導光部１３１０ａは、光学的に透明であり、下地までほぼ光学的損失無く光を透過させる。一方、ライトガイド部材１３１０の導光部１３１０ａの外面から基部１３１０ｃまでは、摺りガラス状処理されていて、周囲からの迷光が導光部１３１０ａに入り込まないようにしている。このため、ライトガイド部材１３１０の導光部１３１０ａ内部へと、外部からの光線が入り込むことを防止することができる。さらに、導光部１３１０ａの内部から基部１３１０ｃまでは光学的に透明なので、効率的にライトガイド部材１３１０を通してＬＥＤ光を照射し、また反射光を撮像装置１０６へと導くことが可能となる。

　図１５は、本実施形態のライトガイド１３３０を検査用モジュール１１５に装着したときの使用態様を示す図である。ライトガイド１３３０は撮像装置１１６に装着された検査モジュール１１５の先端部に装着されて使用される。ライトガイド１３３０の使用時には、ライトガイド１３３０の先端部にある導光部１３１０ａが、狭小な患部、例えば指の間、脇の下、足の裏、口腔内、耳孔内などの組織に接触するように近接して配置される。撮像装置１１６は、組織における患部の画像を外部からの迷光を排除しながら撮影するのを可能としている。

　図１６および図１７を使用して、本実施形態のスケール１６００について説明する。本実施形態のスケール１６００は、検査モジュール１１５の先端に装着され、予め決まった寸法、例えば１ｍｍの目盛りを、撮像装置１１６によって患部とともに、撮影可能とする。このため、撮像装置１１６により患部を撮影する医師は、撮影した画像からメモリの寸法を使用して直接患部の病変の大きさや面積を知ることができる。

　以下、図１６を使用して本実施形態のスケール１６００を詳細に説明する。本実施形態のスケール１６００は、アダプタ１３２０に、スケール部材１６１０をはめ込んで、アダプタ１３２０の上辺のレベルにスケール１６１０を保持させた構造となっている。スケール部材１６１０は、上面および底面が光学的グレードとされたプラスチック材料から削出し加工されており、底面には、例えば１ｍｍ間隔のメモリがレーザ加工により刻み込まれている。底面は、上面よりも大径に形成されていて、上面と底面との間に形成された凹部が、ホルダの上部に形成された開口にはめ込まれてスケール１６１０をアダプタ１３２０が保持することができる形状とされている。

　スケール部材１６１０にスケール部材１６１０の底面には、視野を取り囲むように、所定の間隔、例えば１ｍｍの目盛り１６１０ａが刻まれており、目盛り１６１０ａは、光学的に視認できるように、目盛り１６１０ａ以外の領域に比較して色または透明度が変えられている。色は、例えば黒とすることができるが、光学的に識別できるように、透過度を変化させることができれば、白色でも構わない。

　図１６を使用して本実施形態のスケール１６００の構成をさらに詳細に説明する。スケール１６００は、スケール部材１６１０を、アダプタ１３２０の上部に形成した開口にはめ込んで、スケール部材１６１０をアダプタ１６２０に保持させることで構成される。スケール部材１６１０の上面の径は、アダプタ１６２０の上部開口と略同一の径とされている。

　またスケール部材１６１０の底面の径は、アダプタ１６２０の内側平坦部の径よりも僅かに小さく形成されており、スケール部材１６１０が、検査モジュール１１５の先端面に確実に面接触して、アダプタ１３２０の形成する平面と正確に平行に、がたつきなく保持されることを可能としている。アダプタ１３２０は、図１３で説明したと同一の構成、寸法のものを使用することができる。

　アダプタ１３２０は、概ね中空の円錐台の形状とされていて、図１６には、その断面が示されている。また、図１６には、アダプタ１３２０の内部構成と、底面とを対応付けて示す。アダプタ１３２０は、柔軟な材料、例えば白色のシリコーン樹脂などから形成され、その一端にスケール部材１６１０を保持し、他端が円錐台形状の検査モジュール１１５の先端に装着され、アダプタ１３２０の材料の摩擦抵抗で、スケール部材１６１０を偏光フィルタ保持部の先端に着脱自在に保持させている。

　アダプタ１３２０の内面は、脱着時の摩擦抵抗を低減させる目的で、一部が円周方向に肉薄に形成されている。また、アダプタ１３２０の一端には、スケール部材１６１０を保持するための開口が形成されており、アダプタ１３２０を形成するシリコーン樹脂の弾性力およびスケール部材１６１０の上面と、底面と、の間に形成された凹部により、スケール部材１６１０が着脱自在に保持される。

　一方、ホルダ２０の大径側の端部は、検査モジュール１１５の円錐台形状の先端に装着可能なテーパ形状とされており、スケール部材１６１０を、検査モジュール１１５の先端部に密着させるように固定しつつ、撮像装置１１６に保持させている。

　ここで、本実施形態のスケール１６００の機能を説明する。スケール１６００は、光学的に透明無色のスケール部材１６１０が、白色のシリコーンゴム製のアダプタ１６２０にはめ込まれて構成されている。撮像装置１１６が、組織患部の画像を撮影する場合には、スケール１６１０の目盛り１６１０ａが患部とともに撮影されるので、医師は、画像から直接患部の大きさを得ることができる。

　図１７は、本実施形態のスケール１６００を、検査装置１００に装着した場合の実施形態を示す。スケール１６００は、撮像装置１１６の検査モジュール１１５の先端部に装着されて使用される。スケール１６００の使用時には、スケール１６００が、患部に接触するように近接して配置される。撮像装置１１６が、患部の画像を撮影すると、それとともにスケール１６１０ａが画像に映り込み、画像から患部の大きさを取得することが可能となる。また、スケール１６００は、撮像装置１１６に装着された検査モジュール１１５から着脱自在なので、使用後、スケール１６１０とアダプタ１３２０を分解し、エタノールなどによる消毒が可能とされている。

　本実施形態のライトガイド１３００およびスケール１６００は、医師などの必要に応じて検査モジュール１１５に装着して使用することができ、本実施形態の検査装置の利用性を改善することができる。また、アダプタ１３２０は、ライトガイド部材１３１０やスケール１６１０を装着することなく、検査モジュール１１５の先端に装着して組織を観察する場合にも使用できる。アダプタ１３２０を検査モジュール１１５の先端に装着することで、患部近傍の毛細血管などに対する圧力を低減でき、より、血流量の変化を伴わずに観察が可能となる。

　これまで本発明の実施形態を以て説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

　本発明によれは、本発明は検査モジュールを組織から離すことなく従来のエコージェルタイプモジュールおよび変更フィルタモジュールに相当する表面近傍の組織検査を可能とし、さらにはデータの正確性を改善した検査装置、検査装置の制御方法およびシステムを提供することが可能となる。

　１００　　：検査装置
１００ｂ　　：部位
１０１　　　：保護部材
１０２　　　：円偏光フィルタ
１０２ａ　　：偏光状態調節部
１０３　　　：ＬＥＤホルダ
１０３ａ　　：ＬＥＤ
１０４　　　：対物レンズ
１０５　　　：レンズ光学系
１０６　　　：撮像装置
１０７　　　：アダプタ
１１０　　　：フィルタ保持部
１１０ａ　　：ノブ
１１１　　　：フィルタ保持部材
１１２　　　：磁石
１１３　　　：磁石
１１４　　　：電池パッケージ
１１５　　　：検査モジュール
１１５ａ　　：筐体
１２０　　　：撮像素子
２０１　　　：光軸
４０１　　　：光
４０２　　　：光
５００　　　：組織
６０１　　　：保護フィルム
６０２　　　：偏光板
６０３　　　：１／４波長板
６０４　　　：保護フィルム
６１０　　　：組織
７１０　　　：接眼部
７１１　　　：凹レンズ
１０００　　：検査システム
１００１　　：患者
１００２　　：患部
１００２ａ　：部位
１００２ｂ　：部位
１０１０　　：情報処理装置
１０２０　　：記憶装置

Claims

　撮像装置と、
　前記撮像装置に組織画像を取得させるための検査モジュールと
　を備える検査装置であって、
　前記検査モジュールは、
　前記撮像装置に組織からの反射光を集光するための対物レンズと、
　前記対物レンズの光学軸を取り囲んで組織に向けて光を照射する複数のＬＥＤと、
　前記ＬＥＤからの光を直接または円偏光として組織に照射するための偏光状態調節部を備えた円偏光フィルタと、
　前記偏光状態調節部を、前記ＬＥＤの位置に位置合わせするための位置合わせ機構と
　を備える検査装置。
　前記検査装置は、さらに、検査中に前記偏光状態調節部を前記検査モジュールの筐体に対して相対的に固定する固定機構を備える、請求項１に記載の検査装置。
　前記検査装置は、前記位置合わせ機構により組織検査における直接モードと、偏光モードとを切替え、位置ずれなく直接モードおよび偏光モードで組織画像を撮影する、請求項１または２に記載の検査装置。
　組織画像を取得するための検査モジュールであって、
　前記検査モジュールは、
　撮像装置に組織からの反射光を集光するための対物レンズと、
　前記対物レンズの光学軸を取り囲んで組織に向けて光を照射する複数のＬＥＤと、
　前記ＬＥＤからの光線を直接または円偏光として組織に照射するための偏光状態調節部を備えた円偏光フィルタと、
　前記偏光状態調節部を、前記ＬＥＤの位置に位置合わせするための位置合わせ機構と
　を備える検査モジュール。
　撮像装置と、
　前記撮像装置に対して直接モードおよび偏光モードでの組織画像を、同一の組織位置で撮影させるための検査モジュールと、
　を備える検査装置の制御方法であって、
　組織に配置された前記検査モジュールを通して円偏光フィルタに形成した偏光状態調節部の位置を調整して、ＬＥＤから前記組織に向けて前記ＬＥＤの光をそのまま照射し第１のデジタル画像を記録するステップと、
　円偏光フィルタに形成した偏光状態調節部の位置を再調整して、前記ＬＥＤから前記組織に向けて前記ＬＥＤの光を円偏光として照射し第２のデジタル画像を記録するステップと、
　を含む、制御方法。
　前記第１のデジタル画像および前記デジタル画像を記録するための前記ＬＥＤの光量を変更するステップを含む、請求項５に記載の制御方法。
　請求項１に記載の検査装置と、
　前記検査装置に相互通信可能に接続された情報処理装置と
　を備える組織検査システムであって、
　前記情報処理装置は、ＬＥＤから前記組織に向けて前記ＬＥＤの光をそのまま照射して生成した前記組織の第１のデジタル画像と、ＬＥＤから前記組織に向けて前記ＬＥＤの光を円偏光として照射し同一位置で生成した前記組織の第２のデジタル画像とを、個人識別情報に紐づけて記録する、検査システム。
　狭い組織領域の画像を撮影するためのライトガイドであって、
　請求項４に記載の検査モジュールの先端の形状に適合する円錐台形状のアダプタと、
　前記アダプタに保持されるライトガイド部材とを含み、
　前記ライトガイド部材は、ＬＥＤ光を透過させ、組織からの反射光を透過させる導光部と、前記導光部に連続し、前記検査モジュールに接触する基部とを備え、前記導光部から前記基部までの外面が摺りガラス状に処理された、ライトガイド。
　患部の大きさを計測するためのスケールであって、
　請求項４に記載の検査モジュールの先端の形状に適合する円錐台形状のアダプタと、
　前記アダプタに保持されて前記検査モジュールに接触するスケール部材とを含み、
　前記スケール部材は、ＬＥＤ光を透過させ、組織からの反射光を透過させるとともに、前記患部の大きさを撮影された画像から計測するための光学的に認識可能な目盛りを備える、スケール。