(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液量を検出するための装置であって、
体腔内部の生体組織の領域を照射する第１の照射部と、
前記領域内の血液量を検出するセンサであり、窓と、前記領域からの反射光を、前記窓を介して受光する受光部とを有する第１のセンサと、
前記受光した反射光を分析し、前記窓上の障害の存在を示す出力信号を生成する処理部と、
前記生体組織の前記領域を照射する第２の照射部と、
前記第２の照射部により生成された光を利用して前記生体組織の前記領域を視覚的に観測する第２のセンサと、
前記第１の照射部の近傍に配置され、当該装置と前記生体組織との接触を検知する接触センサと、
を備え、
前記第１の照射部により生成される光は第１の波長範囲にあり、前記第２の照射部により生成される光は前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲にあり、
前記処理部は、前記接触センサによって当該装置と前記生体組織とが接触していないと検知された場合に前記受光した反射光に基づいて、前記窓上の障害の存在を示す出力信号を生成するか否かを判断し、前記接触センサによって当該装置と前記生体組織とが接触していると検知された場合に前記受光した反射光に基づいて前記領域内の血液量を算出することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１および第２の照射部は、異なるタイミングで光を出射することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記接触センサによって当該装置と前記生体組織とが接触していないと検知された場合、前記受光した反射光が所定の閾値よりも高い場合に前記窓上の障害の存在を示す出力信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、血液量センサレンズ上に存在し得る障害や異物を検出するための光散乱・吸収技術の利用に関する。特に、本発明は、血液量センサシステムのセンサ窓上の異物を検出するために光を利用する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学者等により、例えば、本明細書に援用される非特許文献１に記載のように、健康な組織の血液量に対する表面粘膜の検出可能な血液量増加は、大腸内の癌性・前癌性病変部近くで起こるということがわかっている。こうした現象は、血液供給の初期増加（ｅａｒｌｙ  ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｉｎ  ｂｌｏｏｄ  ｓｕｐｐｌｙ：ＥＩＢＳ）と称される。
【０００３】
この現象により、異常領域内の血液供給の初期増加（ＥＩＢＳ）に基づく異常があり得る領域を予測できることが知られている。更に、注目領域に平行光を照射するプローブを用い、かつ、吸収光および反射光の量を検出することにより、臨床医に血液量情報や血流情報を提供して内視鏡を導き侵襲的措置を行わずに体内で起こり得る異常を検出できることがわかっている。こうした技術は、例えば、本明細書に援用される、２００７年１１月８日出願の「Ｂｌｏｏｄ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｃａｐｓｕｌｅ」と題された本発明の譲受人に譲渡される特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願明細書１１／９３７，１１３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R. K. Wali, H. K. Roy, Y. L. Kim, Y. Liu, J. L. Koetsier, D. P. Kunte, M. J. Goldberg, V. Turzhitsky, and V. Backman, Increased Microvascular Blood Content is an Early Event in Colon Carcinogenesis, Gut Vol. 54, 654-660 (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、血液量や血流の検出は、組織粘膜から血液量センサにはね返る光の量を測定することに依存する。システムは反射光の量を測定することに依存するので、レンズ上の液体異物や固体異物により血液測定装置の窓が遮られると、測定の精度は著しく影響を受ける。更に、従来型ＣＣＤカメラの光など、他の観察装置に起因しセンサにより検出される外部光があると、どんな測定や異物検出技術でもその精度が大きく影響を受けることになる。
【０００７】
例えば、内視鏡や血液量センサ窓に対する水のノズル噴射など、体内で内視鏡レンズから液体異物や固体異物を取り除くための様々な技術が存在するが、これらの技術には観察窓が実際に汚れていないかどうかを検出する方法が欠けている。観察のみを行うシステム、つまり、血液量センサを含まないシステムでは、オペレータは、客観的に画像を見ることにより観察窓上に異物があるかどうかを判断する。血液量センサシステムでは、オペレータが見られる画像がないので、オペレータは検出窓上の異物の存在に関する判断ができない。
【０００８】
更に、血液量センサ窓上の異物の存在を判断することが望まれる場合、内視鏡先端部または血液量センサ窓は組織表面から離される。その結果、例えば内視鏡カメラのようなスコープ観察光源からの照射光は、生体組織表面により散乱して血液量センサの受光ファイバに到達することがある。この場合、観察光源からの光は血液量センサに帰するので、異物が存在するレベルが誤って読み込まれてしまい、それにより異物の存在または不在を誤って判断してしまう。
【０００９】
その結果、血液量測定の精度を向上させるためは、異物により測定レンズが遮られているかどうか客観的に判断する技術の存在が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の血液量センサ上の液体異物および固体異物を検出するシステムおよび方法は、こうしたセンサからの高速データの精度を支援することに利点がある。更に、本発明の一態様によると、異物検出の期間に血液量センサに入射する外部光の量は最小限に抑えられる。内視鏡や結腸鏡などのスコープ機器と共に血液量センサを使用する実施の形態の一例では、複数の独立した光源が交互に駆動されて（１）血液量検出および異物検出に用いる光および（２）臨床医によるスコープ機器を介した観察に用いる光を順次生成する。特に、血液量検出や異物検出に用いるために放射された光を分割する時間間隔の間の時間間隔でスコープ観察に用いる光が放射される。このように、血液量検出や異物検出の間に血液量検出窓にはね返るスコープ観察用に生成される外部光に関する起こりうる悪影響が低減される。
【００１１】
本発明の他の実施の形態によると、異なる波長または異なる範囲の光がスコープ観察および血液量検出（異物検出を含む）のそれぞれの機能に使用されている。スコープ観察および血液量検出に用いられる光の波長が異なるので、血液量センサ上の異物の検出および血液量異常の検出が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、血液量検出センサを利用する本発明の一態様にかかるシステムの一例のブロック図である。
【図２】図２は、組織粘膜に接触する血液量センサを有する内視鏡先端部の実施の形態の一例の断面図である。
【図３】図３は、組織粘膜に接触しない図２の内視鏡先端部の実施の形態の一例である。
【図４】図４は、本発明で使用可能な内視鏡先端部の図の一例である。
【図５】図５は、本発明の一態様にかかる観察光および検出光の光強度対時間の図の一例である。
【図６】図６は、本発明の別の一態様にかかる観察光および検出光の光強度対時間の図の一例である。
【図７】図７は、本発明の更なる一態様にかかる観察光および検出光の光強度対波長の図の一例である。
【図８】図８は、本発明の更に別の一態様にかかる観察光および検出光の光強度対波長の図の一例である。
【図９】図９は、本発明の別の一態様にかかる観察光および検出光の光強度対波長の図の一例である。
【図１０】図１０は、本発明の更なる一態様にかかる観察光および検出光の光強度対波長の図の一例である。
【図１１】図１１は、本発明の態様の組み合わせのカプセル内視鏡の一例を示す。
【図１２】図１２は、下部の組織に接触する本発明にかかるカプセル内視鏡の実施の形態の一例を示す。
【図１３】図１３は、下部の組織から離れた図１２のカプセル内視鏡の実施の形態の一例を示す。
【図１４】図１４は、下部の組織に接触する本発明にかかるカプセル内視鏡からの表示される代表的な画像を示す。
【図１５】図１５は、血液量センサ窓が下部の組織から離れる時にカプセル内視鏡からの表示される代表的な画像を示す。
【図１６】図１６は、本発明で使用可能な内視鏡先端部の図の一例である。
【図１７】図１７は、図１８の内視鏡先端部の側面図である。
【図１８】図１８は、本発明で使用可能な別の内視鏡先端部の構成の図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、血液量センサ上に堆積する可能性のある有害な液体異物や固体異物の検知を改善することに関する。こうした改善は、例えば、従来のカプセル型内視鏡の構造を用いて実施される血液量センサに用いることが好ましい。
【００１４】
例えば、先に参照した出願済みの特許文献１に記載される血液量や血流の検出に用いる特定の血液量センサは、通常、粘膜組織などの生体組織に直接接触して作動する。ここで、血液量センサとは、血液量や血流を検出するセンサのことである。本発明の原理は、血液量センサが生体組織に接触しない時に血液量センサを用いて異物を検出することに基づく。この場合、血液量検出用の照明部および血液量センサは、共通の外部窓を共有する。この窓が組織から離れており窓上に異物がない場合、放射された光は全てまたはそのほとんどが散乱し、光はほとんどまたは全くセンサにはね返らない。
【００１５】
しかし、異物が窓上に存在すれば、その異物があることで、容易に測定できる量の放射光が共通窓を介してはね返される。これにより、例えば、こうした窓が組織に接触していない時に反射光の強度が所定の閾値以上であれば、この窓上に異物が存在すると考えられる。当業者であれば、センサ上の異物の存在を検出するというこの基本概念を利用した多くの構成が考えられることが理解できる。
【００１６】
図面は、全体を通して同じ参照番号が同じ部分を表す。本明細書中で用いられるように、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、内容により明示されていない限り複数についても言及するものとする。また、本明細書で用いられるように、「ｉｎ」は、内容により明示されていない限り「ｉｎ」および「ｏｎ」の両方を含むものとする。また、本明細書で用いられるように、「ａｎｄ」および「ｏｒ」は、内容により明示されていない限り接続語および離接語の両方を含み、また、ほぼ同じ意味で用いることができるものとする。
【００１７】
図１は、血液センサ６を有する例示の内視鏡システム１００のブロック図を示す。システム１００は更にビデオモニタ１と、観察光源２と、内視鏡画像変換部３と、血液量センサ光源４と、血液量制御部５と、内視鏡７とを有する。
【００１８】
従来の内視鏡構成は、本発明にかかる内視鏡７に用いることができる。これにより、通常の観察モードでは、内視鏡７は、例えば、大腸や他の組織など、消化菅に沿う生体組織の近くに挿入される。観察光源２は、内視鏡７を介して伝達され対象生体組織の表面に到達する光を発生する。光は、調査中の組織に反射し、一連のレンズを通って内視鏡７に再入射する。反射された画像は画像変換部３により処理され、画像変換部３は、対象組織の画像を表すデジタル信号を生成するＣＣＤや他の画像処理装置を有してもよい。画像変換部３からの信号はモニタ１に送信され、そこでオペレータや臨床医に表示されるビデオ画像へと変換される。
【００１９】
しかし、従来の内視鏡と異なり、システム１００は、血液量測定モードでも作動可能である。血液量測定モードでは、血液量センサ光源４は内視鏡７へ運ばれる光を生成する。内視鏡７は、調査中の組織粘膜に接触しながら、血液量センサ光源４からの光で組織を照射し、その後、下部の組織からの散乱光や反射した光、つまり、作用光を血液量センサ６で受光する。作用光はセンサ６により光信号または電気信号で血液量制御部５へと運ばれる。
【００２０】
血液量制御部５はこのデータを受信し、このデータを、例えば、以下の式（１）で表されるホワイト補正などのデータ補正アルゴリズムを実行するデータ前処理部に与える。
【００２１】
【数１】
0005389825.tif 000002
【００２２】
ここで、式（１）の分子および分母で使われるΠと⊥はそれぞれ水平偏光スペクトルと垂直偏光スペクトルを表す。式（１）では、λは波長を表す。ΔＩ（λ）は、測定された差分偏光スペクトルを示す。ΔＩＷ（λ）は、標準白色板を用いて測定されるスペクトルであり、式（１）の分母に示すように、白色水平偏光スペクトルＩＷΠ（λ）と白色垂直偏光スペクトルＩＷ⊥（λ）とを合計することにより算出される。式（１）の分子では、水平偏光スペクトルＩΠ（λ）と垂直偏光スペクトルＩ⊥（λ）との差分が算出され、その差分はΔＩ（λ）を表す信号である。
【００２３】
血液量制御部５は、例えば、M. P. Siegel et al, “Assessment of blood supply in superficial tissue by polarization-gated elastic light-scattering spectroscopy”, Applied Optics, Vol. 45, Issue 2, pp. 335-342 (2006) に見られる以下の式（２）を用いて、血液量を算出する。
【００２４】
【数２】
0005389825.tif 000003
【００２５】
血液量制御部５は、式（２）などのモデル式を用い、対応する血液量値をモニタ１や他の表示装置に与える。代わりに、血液量制御部５は、収集したデータ全体の確認として血液量値をデータ検証部に与えても良い。また、血液量制御部５は、センサ６からの結果をコンパレータ（図示しない）に与えることで測定の有効性を判断し、かつ測定窓に基づく検出の精度を向上させてもよい。
【００２６】
本発明の一態様にかかる異物検出モード操作では、内視鏡７はセンサ６と共に調査中の組織から離れて配置される。この操作モードでは、光は血液量センサ光源４により生成され、反射光がセンサ６により検出され、これに応じて反射光が血液量制御部５により測定され処理される。外部センサ窓上に異物が存在しなければ、光は全てまたはほとんどが窓を通過して散乱する。ほんのわずかな光が反射されその後センサ６により検出される。しかし、検出窓に異物が堆積する場合、検出可能な量の光が異物によりはね返されてセンサ６に入る。このように、検出される反射光の強度が所定の閾値以上であれば、異物が窓に堆積しており検出される反射光はその異物からのはね返りによるものであると考えられる。
【００２７】
図２及び図３に関し、こうしたシステム一例のより詳細な操作を以下に説明する。図２を参照すると、内視鏡システム２００の先端部は、血液量検出部２２０と光学観察部２３０とを有する。血液量検出部２２０は、受光ファイバ２０１および２０３と、照射ファイバ２０２と、直線偏光子２０４および２０５と、レンズ２０７と、血液量センサ窓２０８とを有する。観察部２３０は、光伝送ファイバ２１２と、照射窓２１３と、観察窓２０７と、観察レンズ２１０と、ＣＣＤや他の撮像素子である撮像部２１４と、送信ライン２０９とを有する。受光ファイバ２０１および２０３は、図１の血液量センサ制御部５に連結されてもよい。
【００２８】
図２は、更に、血液量検出位置にある、つまり、組織２０６と接触する、システム２００を示す。操作中、血液量センサ光源からの光は照射ファイバ２０２上で運ばれて偏光子を通過する。放射された偏光や平行光は、レンズ２０７を通過して血液量センサ窓２０８に入射する。放射光は組織２０６に当たり、組織２０６に対する作用に基づき散乱し反射する。反射光は、血液量センサ窓２０８およびレンズ２０７を通りはね返る。偏光子２０４を通過する光は、透過光が同じ偏光子２０４を通過するので、透過光と一直線になる。上記の実施の形態では、偏光子２０５は偏光子２０４に直交し、偏光子２０５を透過する光はいずれも受光ファイバ２０３に運ばれ、透過光に対し異なる偏光角を有する平行光を示す。
【００２９】
血液量検出測定の間、内視鏡２００の先端部は組織粘膜２０６に接触しているので、観察レンズ２１０を介して受信され撮像部２１４に運ばれる画像は遮られる。また、その画像はぼやけてしまうことがある。２１３により放射される全ての光は組織２０６に吸収されて、オペレータが観察する照射組織領域がなくなる。
【００３０】
血液量検出の前には、オペレータは血液量センサ窓２０８には障害や異物がないかを決定し、血液量観測を行うべきかどうかを判断、または、例えば、内視鏡先端部の噴射ノズルや内視鏡先端内部の水流口を含む公知の方法のうちいずれか一つを用いてレンズおよび窓を洗い流して異物を取り除くかどうかを判断することが必要となる。血液量検出部２２０が下部の組織２０６に接触していない場合にこれらの判断が行われる。器具２００の先端部の血液量検出部２２０が組織と接触しているかどうかを判断するために、センサ２２２などの機械接触センサまたは電磁接触センサを用いる、または、レンズ２１０およびレンズ２１１を介したオペレータによる観察を行うことができる。血液量検出部２２０が組織２０６に接触していない場合、異物測定を行うことができる。組織粘膜に接触していることを示すセンサ２２２のような適当な接触センサは、例えば、特別に設計された内視鏡、圧力センサ、バルーンなどを有する。このような接触センサは、同様に、内視鏡以外の機器に用いる血液量センサや単独で利用される血液量センサに適当なものである。
【００３１】
図３には、組織粘膜２０６から離れており接触していないシステム２００の先端部が示される。そして、この位置では、照射窓２１３および血液量センサ窓２０８は組織２０６に接触せず血液量測定を行う場所に位置していない。この位置での操作中、観察光が光伝送ファイバ２１２上を透過窓２１３へ伝送される。窓２１３から放射された光は組織２０６に当たり観察される領域を照射する。反射光は観察窓２０７に入射し、レンズ２１０を通り、撮像部２１４に集光される。撮像部２１４から生成された画像信号は、臨床医による観察に用いる図１のモニタ１などのディスプレイへと送信ライン２０９上を運ばれる。
【００３２】
また、図３に示す先端位置では、照射窓２１３を出た光がはね返り血液量センサ窓２０８を通り、受光ファイバ２０１および受光ファイバ２０３で受光され、図１の血液量センサ制御部５により処理される可能性がある。これが、血液量センサが窓２０８上の異物の存在または不在を判断する期間に起こった場合、血液量センサ窓２０８上の異物の存在に関して誤った読み込みが行われる可能性がある。この結果、不正確な読み込みが行われる可能性がある。この望ましくない事柄を解消するために、照射伝送ファイバ２１２上を伝送される観察光および血液量照明ファイバ上を伝送される光を始動するタイミングを、ファイバ２１２およびファイバ２０２により光が同時に放射されないようにする。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態に用いられる時系列の一例を示す。図５に示す時間軸に見られるように、臨床医によるスコープ観察に用いる照明は、第１の光源により生成され観察窓２１３から、例えば、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの間隔で、赤色光、緑色光、青色光の順で放射される。光は、図３に示すような時間間隔で組織２０６に反射し、レンズ２１０に入射し、撮像部２１４に集光される。撮像部２１４は、例えば、モノクロＣＣＤやカラーＣＣＤや他の撮像装置であってもよい。その後、撮像部２１４により生成される対応のデジタル画像信号またはアナログ画像信号は、オペレータに表示するために送信ライン２０９上を送信される。
【００３４】
図５の観察に用いられる赤、緑、青の照明順の間隔Ｒ、Ｇ、Ｂの間オフ期間または遮断期間５０２の時間間隔で、血液量検出光５０３はファイバ２０２上を伝送されて血液量センサ窓２０８から放射されて異物を検出する。図３の血液量検出部２２０は下部の組織に接触していないので、窓２０８上に異物がなければ最少量の伝送光のみが反射して血液量センサ窓２０８に入ることになる。更に、観察光がオフまたは遮断されている時に図５の期間５０２で血液量センサ光が伝送されるので、観察に使用される外部光が血液量センサ窓２０８に入って読み取りを妨害してしまうということが解消される。
【００３５】
こうして、間隔５０２で、血液量検出に用いられる光の強度が測定され、光の強度が、閾値レベル、例えば、血液量検出部２２０が組織２０６に接触している時に作用光に対し通常検出される強度の約１０％、以上であるとわかった場合、血液量センサ光は窓２０８上に堆積した異物により反射されていると考えられる。異物が存在するとわかれば、オペレータはこの異物を除去するのに適当なステップを行ってもよい。
【００３６】
図６には、本発明の別の実施の形態で用いることができる別の時系列を示す。図５に示すように、スコープ観察のために赤、緑、青の光を順に伝送するよりも、例えば、代わりに、４００〜７００ｎｍの波長範囲の広帯域光６０１を間隔６０４で伝送し、間隔６０２で遮断してもよい。遮断間隔６０２では、異物検出または血液量測定を行うために血液量検出に用いる光６０３が生成される。本実施形態によると、照射に用いる光６０１および血液量センサからの異物検出を含む測定に用いる光６０３に用いられる光の波長は特に限定されない。例えば、本明細書に援用されるM. P. Siegel et al, Applied Optics, Vol. 45, Issue 2, 335-342 (2006) に記載のとおり、５００〜６００ｎｍの波長範囲の光が使用されてもよい。
【００３７】
本発明の別の実施の形態では、臨床医によるスコープ観察に用いられる生成された光は、血液量検出および異物検出に使用される光とは異なる波長である。この結果、本実施の形態では、スコープ観察および血液量センサに用いるために生成された光は、図５および図６に示すように、時間に対して周波数（波長）で分割される。この波長に基づく実施の形態の一例では、図１の内視鏡７は、例えば４００〜７００ｎｍの波長範囲の広帯域照射光をひと続きのパルスとしてではなく連続して放射する。４００〜７００ｎｍの波長範囲の広帯域光を用いるので、スコープ観察に用いる画像を取得するためにカラーＣＣＤを使用してもよい。これは、図７に示される。
【００３８】
図７に見られるように、４００〜７００ｎｍの範囲の光７０１は、スコープ観察に使用される。同じく４００〜７００ｎｍの範囲の光７０２が血液量検出に使用され、例えば、７００〜１０００ｎｍの異なる範囲の光７０３が異物検出にのみ使用される。この実施の形態を図２および図３とともに説明する。光７０１は観察窓２１３から連続して、つまり、パルスとして放射されてもよい。プローブが組織２０６に接触していない期間は、反射光は観察窓２０７に入射しカラー撮像部２１４に運ばれる。画像はその後、外部モニタ上での観察のために送信ライン２０９上で運ばれる。同時に、血液量センサは、伝送ファイバ２０２から光７０２および光７０３を放射する。光７０２および光７０３は、組織２０６に当たり、異物が存在しなければ、最小量の光のみが偏光子２０４および偏光子２０５にはね返る。
【００３９】
光７０３は、光７０１および光７０２とは異なる波長範囲にあり、偏光子２０４および偏光子２０５に受光されるどの外部光７０１および外部光７０２も異物検出測定に影響することはない。プローブが組織２０６に接触していない間、７００〜１０００ｎｍの範囲の検出された光の強度が閾値、例えば、血液量検出部２２０が組織２０６に接触している時に作用光に対して通常検出される強度の約１０％、を超える場合、オペレータ臨床医は異物が存在すると考え、異物を除去するのに必要な洗浄ステップを行ってもよい。
【００４０】
プローブが組織２０６に接触している期間は、下部の組織との接触により、２０１の４００〜７００ｎｍの波長であり観察窓２１３を通って運ばれるスコープ観察用に生成される光は、いずれも血液量センサ窓２０８および受光ファイバ２０１および受光ファイバ２０３に入射しない。このように、誤った血液量の読み取りは起こらない。反対に、プローブが組織２０６に接触しない場合、伝送ファイバ２０２から伝送される更なる光が通常の観察のための照射を助ける。
【００４１】
図８に示す別の実施の形態の一例では、スコープ観察用の光８０１〜８０３が赤色光８０１、緑色光８０２、および青色光８０３の順で順次放射され、４００〜７００ｎｍの範囲の光をカバーする。血液量検出に用いられる光８０４も４００〜７００ｎｍの範囲にある一方、異物検出に用いられる光８０５は７００〜１０００ｎｍの範囲で放射される。こうした例示の構成は、連続広帯域光を利用する連続システムではなく、赤色光８０１、緑色光８０２、および青色光８０３を順次放射するフレーム順次方式に用いてもよい。
【００４２】
波長で光を分割するので、血液量センサが異物検出測定を行っているときに、異物検出に用いられる光８０５とスコープ観察に用いられる光８０１および８０３とは干渉しない。これにより、ファイバ２０１および２０３が受光した７００〜１０００ｎｍの範囲の光が閾値を超えると、オペレータは、異物が血液量センサの窓に堆積していると考える。
【００４３】
図９は、本発明の光構成の別の実施の形態を示す。この実施の形態では、血液量測定およびスコープ観察に使用される光は特に限定されない。スコープ観察に用いる光は連続的であり例えば４００〜７００ｎｍの波長スペクトルをカバーすることが好ましく、または、赤色光９０１、緑色光９０２、および青色光９０３として順次伝送されてもよい。血液量検出用の光９０５は５００〜６００ｎｍの波長範囲にあり、異物検出用の光９０４および９０６はそれぞれ３５０〜４００ｎｍまたは７００〜１０００ｎｍの波長範囲にあってもよい。図１０を参照して説明される別の実施の形態では、血液量検出を算出するためにのみ用いられるスペクトルよりも広い観察用の全スペクトルを利用して異物検出が行われることが好ましい。こうした実施の形態により、スコープ観察に用いる照射光をより分離させることで異物検出の精度を向上させる。異物を検出する際、通常、血液量センサがカバーする波長範囲が大きいほど、信号対ノイズの割合は高くなり、異物検出の向上につながる。血液量センサ窓２０８から放射された光は組織２０６の表面付近で散乱するので、受光ファイバ２０１および２０３で受光される測定可能な光のエネルギーは小さくなる傾向にある。
【００４４】
このため、血液量センサ窓２０８上の異物により反射される非常に弱い信号を検出するのに十分な感度を有するシステムを提供することが好ましい。光の広い波長を用いて異物を検出することにより、全体の感度が向上する。図１０に見られるように、スコープ観察光１０１は、連続信号を形成するために４００〜７００ｎｍの波長範囲で順次放射される。光１００５は、血液量検出に利用され、３５０〜１０００ｎｍの波長範囲に含まれ、５００〜６００ｎｍの波長範囲に含まれることがより好ましい。光波長範囲１００４および１００６は光波長範囲１００５を囲んでおり、スコープ観察光１０１よりも広く、例えば、３５０〜１０００ｎｍの波長になる。このように、異物検出には、窓２０８上の異物を示すのに十分なレベルで光１００４および１００６が検出されることが必要となる。検出する光のスペクトルが広いため、血液量センサが受ける対応の光エネルギーは、より狭い帯域の光に対するものよりも高いことが好ましい。
【００４５】
従来の内視鏡技術に加え、本発明の異物検出技術もカプセル型内視鏡に同様に適用できる。図１１は、患者体内で使用されるカプセル型内視鏡システムの実施の形態の一例を示す。
【００４６】
システム１１０は、カプセル内視鏡１１１とホスト処理部１１２とを有する。カプセル内視鏡１１１は、大腸１１３などの臓器に挿入、または、患者に経口で摂取される。カプセル内視鏡１１１は、参照番号１１４で示されるようにホスト処理部１１２に無線送信を行う。無線送信は、誘導（ｉｎｄｕｃｉｏｎ）法やＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法などの公知の無線方法を含む公知のいずれの送信方法であってもよい。ホスト処理部１１２で受信したデータに基づいて、オペレータは、カプセルおよびその血液量窓が大腸１１３の細胞粘膜に接触しているかどうか判断できる。オペレータがカプセル内視鏡１１１の血液量窓が下部の細胞粘膜に接触していないと判断する期間、血液量窓の表面に異物があるかどうかを判断するための異物測定が行われる。
【００４７】
図１２は、調査中の臓器の細胞粘膜に接触しているカプセル内視鏡の一例を示す。図１３は、血液量センサ窓１２４が調査中の臓器の細胞粘膜に接触していない場合の同じ内視鏡カプセルを示す。
【００４８】
図１２および図１３のカプセル内視鏡１２０は、４つの主構成要素からなる。カプセルシェル１３４内部には、（１）カプセルの他の構成要素へのＤＣ電力を生成するための電源１３０と、（２）画像データと、血液量データと、異物データとをホスト処理部へ送信する送信部１３１と、（３）血液量センサ部１９０と、（４）画像観察部１９５と、が配置される。血液量センサ部１９０は、例えば、通常ＬＥＤや他の適した光源などの光源１２１と、直線偏光子１２２と、レンズ１２３と、血液量センサ窓１２４と、直線偏光子１２６と、直線偏光子１２７と、透過回折格子１２８と、リニアセンサ１２９とからなる。画像観察部１９５は、複数のＬＥＤ１３２と、例えばＣＣＤや他の広く使用される撮像装置などの固定センサなどのイメージセンサである画像処理部１３３とを含んでもよい。
【００４９】
図１１および図１２に関し、動作を説明する。図１２は、血液量センサ窓１２４が組織１２５に接触するときの本発明のカプセル内視鏡の一例を示す。光源１２１は、電源１３０から電力を受けて血液量検出に用いる光を生成する。生成された光（矢印ＡおよびＢで示す）は、組織１２５に当たる前に直線偏光子１２２、レンズ１２３、および血液量センサ窓１２４を通過する。組織１２５に当たった光は散乱、または、血液量センサ窓１２４、レンズ１２３、および直線偏光子１２６および１２７を通過してはね返る。直線偏光子１２６を通過する光が透過光に平行となり直線偏光子１２７を通過する光が透過光に直交するように、直線偏光子１２６および１２７は直交して調整されている。光は、その後透過回折格子１２８およびリニアセンサ１２９により分光分析される。組織血液量を示す対応する生成されたデータは、その後ホスト処理部１１２に対する送信のためのデータ送信部１３１に運ばれる。
【００５０】
血液量センサ部１９０のＬＥＤ１３２および他の構成要素も電源１３０から電力供給を受け、カプセルシェル１３４を介して光（矢印ＣおよびＤに示される）を放射する。放射光は、組織１２５を照射し、イメージセンサ１３３上で撮像される。画像データは、図１１のホスト部１１２に送信するためにデータ送信部１３１に運ばれる。血液量センサ窓は生体組織１２５に接触しているので、ＬＥＤ１３２からの外部光は血液量センサ窓１２４に入らず、誤ったまたは不正確な読み取りが起こらない。
【００５１】
図１３では、組織１２５に接触しない血液量センサ窓１２４が描かれている。つまり、ＬＥＤ１３２により生成されたスコープ観察に用いられる光は散乱し窓１２４を介して血液量センサにはね返るので、血液量の読み取りおよび異物検出の双方に影響する可能性がある。
【００５２】
これを解消するために、同時に光を放射しないように、ＬＥＤ１３２および１２１には交互に電力が供給され、図６に示す照射タイミングの特徴があってもよい。図６のグラフの一例に見られるように、４００〜７００ｎｍの範囲の広帯域光６０１のパルスはオンオフする。オン期間に得られる画像は観察用にホスト部１１２に送り返される。遮断期間またはオフ期間は、ＬＥＤ１２１が血液量検出および異物検出に用いる光パルス６０３を生成する。観察用の照射タイミングと血液量検出用の照射タイミングとを交互にすることで、干渉光の発生が解消される。ホスト部１１２で生成される画像を観察することにより、オペレータは、血液量センサ窓１２４が組織１２５に接触するように内視鏡１２０が正確に調整されているかどうかを判断することができる。
【００５３】
図１４および図１５は、血液量センサ窓１２４が組織１２５に接触、または、組織１２５から離れるようにカプセルが調整されている場合にホスト処理部１１２によって受信される画像の一例を示す。図１４に見られるように、画面１５１の中心に画像の遠視野が表示されており、臨床医は、生体組織がカプセルシェル１３４のドーム型表面から離れていると判断できる。画像から確認できるように、臨床医は、観察により組織がカプセルシェル１３４に接触しており、カプセルは血液量測定を行うために適切に調整されているということがわかる。これに対し、図１５に示すように、カプセル内視鏡１２０が適切に調整されずに血液量センサ窓１２４が組織１２５に接触していない場合、臨床医は、ホスト処理部１１２の画面に表示される画像１６１の下部にのみ遠視野が表示されていることを観察する、つまり、カプセルシェル１３４は組織１２５から離れており、これは、血液量センサ窓１２４は組織１２５から離れており組織１２５に接触していない可能性があることを臨床医に示している。
【００５４】
血液量センサ窓１２４が組織１２５から離れており、光源１２１の強度が設定した閾値、例えば、血液量検出部２２０が組織２０６に接触している時に作用光に対し通常検出される強度の約１０％、以上である場合、血液量センサ窓１２４上に異物が存在すると考えることができる。
【００５５】
本発明の別のカプセルの実施の形態によると、図７に関して説明した方法と同様に、異なる光の波長範囲を観察および血液量検出に用いる。図４は、本発明で使用される内視鏡先端部の実施の形態の一例を示す。内視鏡先端部４００は、前方給水口４０１と、照射窓４０２と、スコープ観察窓４０３と、血液量センサ窓４０４と、噴射ノズル４０５と、照射窓４０６と、ユーティリティチャネル４０７とを有する。スコープ観察窓４０３および血液量センサ窓４０４は噴射ノズル４０５に対して直線状に整列している。前述のいずれかの方法により血液量センサ窓４０４上で異物が検出されると、オペレータは公知の技術の一つを用いて噴射ノズル４０５から水を噴射でき、同一の噴射ノズル４０５を用いてスコープ観察窓４０３および血液量センサ窓４０４から異物を洗い流すことができ、これにより、内視鏡先端部に必要な噴射口の数を最小限に抑えることができる。更に、この好ましい実施の形態を用いて、異物を洗い流す間またはその直後に、開示したいずれかの実施の形態を用いて異物検出測定を行い、血液量窓は異物もなく十分にきれいであり血液量測定が継続できるとオペレータに知らせてもよい。
【００５６】
本発明と作用するように設計された内視鏡先端部の好ましい実施の形態を図１６および図１７に関して説明する。内視鏡先端部１８０は、照射窓１８１と、スコープ観察窓１８２と、噴射ノズル１８３と、照射窓１８４と、前方給水口１８６と、ユーティリティチャネル１８７とを有する。図１７に見られるように、内視鏡１８０の先端部は２つの面に属している。前方部１８９は、血液量センサ窓１８５と前方給水口１８６とを有する。血液量センサ窓１８５は、前方部１８９にあるので、スコープ観察窓１８２を接触させずに、内視鏡先端部を組織１８８に接触させることができる。スコープ観察窓１８２を組織１８８に接触させないことにより、オペレータが受信する画像は飽和せず、スコープ観察窓１８２を介して受付ける内視鏡画像は鮮明で利用可能なままである。しかしながら、血液量センサ窓１８５は前方部１８９にあるので、噴射ノズル１８３を用いて異物を取り除くのは困難である可能性がある。その代わりに、血液量センサ窓１８５から異物を洗い流すために前方給水口１８６が使用される。操作中、前方給水口１８６は組織１８８に水を噴射し、その水が血液量センサ窓１８５に跳ね返ることで異物が洗い流される。
【００５７】
図１８は、本発明での利用に適した内視鏡先端部の別の実施の形態の一例を示す。この実施の形態では、内視鏡２０００は、先端部２００４と、照明窓２００１と、スコープ観察窓２００２と、噴射ノズル２００３と、血液量センサ窓２００５とを含む。先端部２００４は全体的に平坦であるが、噴射ノズル２００３は凸状であり、先端部２００４のわずかに傾斜した凹部２００６に位置してもよい。
【００５８】
スコープ観察窓２００２に用いる窓および血液量センサ窓２００５の両方に対する洗浄処理を向上させるために、スコープ観察窓２００２および血液量センサ窓２００５に使用される対物レンズは、わずかに傾斜した凹部２００６の延長部分に位置する。噴射ノズル２００３と、スコープ観察窓２００２に用いる窓と、血液量センサ窓２００５とは、傾斜部２００６の下部から傾斜の上方部までこの順番で配置される。この並び方では、噴射ノズル２００３から噴射される水によりスコープ観察窓２００２および血液量センサ窓２００５が洗浄される。傾斜部２００６により水が導かれるので洗浄性能が向上し、ほぼ平らな先端部２００４が下部の対象粘膜を傷つけてしまう可能性がほとんどない。
【００５９】
これまでの説明および図面は本発明の好ましい実施の形態を示すが、本発明の思想と範囲から逸脱しなければ様々な変更や変形が可能だと理解できる。例えば、これまで説明した本発明に係る波長分離とスコープ観察および異物検出に用いられる交互時系列法とを組み合わせることができる。本発明で用いられる血液量センサは内視鏡や結腸鏡などのスコープ機器の利用に関して説明されたが、本発明の原理は、単独で用いられる血液量センサにも同様に適用されまた他の医療機器とともに利用できると理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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