(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用白色光源と、この照明用白色光源より得られる白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域を除去する第１の波長選択手段と、光感受性物質の吸収帯波長に合致した光を発光する励起光源と、前記照明用白色光と前記励起光を同一光軸上に合成する光合成手段と、前記照明用白色光と前記励起光を前記光感受性物質を吸収させた生体へ導光する第１の導光路と、前記照明用白色光と前記励起光により得られる生体からの光情報を導光する第２の導光路と、この第２の導光路により導光される前記光情報から前記励起光の波長帯域を除去する第２の波長選択手段と、励起光帯域波長を除去された前記光情報から蛍光帯域の光のみ透過し他の光を反射する波長分離手段と、この波長分離手段により分離された透過光と反射光を読み取る撮像手段とを備えた蛍光診断装置。
【請求項２】
撮像手段からの情報を分析、合成する情報処理手段と、この情報処理手段からの情報を表示する表示手段とを備えた請求項１記載の蛍光診断装置。
【請求項３】
第１の波長選択手段で除去される波長帯域と波長分離手段により透過する波長帯域が同一帯域にある請求項１記載の蛍光診断装置。
【請求項４】
第１の波長選択手段が光合成手段を兼ね備えた請求項１記載の蛍光診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自家蛍光の観察あるいは病巣部に親和性を持ち、かつ特定の光を照射することにより蛍光発光する光感受性物質を利用した蛍光観察により病巣部の診断を行う蛍光診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子医療技術の進歩にともなってレーザ光を用いた自家蛍光観察による病巣部の診断や、病巣部に親和性を有し、かつ光により励起されることにより蛍光を発光する光感受性物質を利用した蛍光診断が急速に発展しつつある。
従来、この光感受性物質を利用した診断装置としては、特公昭６３−９４６４号公報によって開示された、光感受性物質としてヘマトポルフィリン誘導体を用い、レーザ光源としてエキシマレーザを用いて励起されるダイレーザ（以下エキシマ・ダイレーザという）を用いる診断装置がよく知られている。
【０００３】
以下、特公昭６３−９４６４号公報によって開示された従来のレーザ装置を用いた診断装置の診断方法について図面を参照しながら説明する。図１０は従来のレーザ装置を用いた診断（治療も兼用）装置の概略構成図を示すものである。図１０において、Ａは病巣部、Ｂはその周辺部で、あらかじめ光感受性物質としてヘマトポルフィリン誘導体を吸収させてある。２１は光伝送路、２３は診断に用いる第１のパルス光源と、２４は治療に用いる第２のパルス光源で、いずれもエキシマ・ダイレーザで構成されている。この２つのダイレーザを励起するエキシマレーザは発振波長３０８ｎｍ、パルス幅３０ｎｓ、エネルギーは数ｍＪ〜１００ｍＪの範囲に可変して繰り返し発振する。第１のパルス光源２３の発振波長は４０５ｎｍ、第２のパルス光源２４の発振波長は６３０ｎｍである。２５は第１のパルス光源２３と第２のパルス光源２４とを切換える切換え部、２６は白色パルス光源、２７はテレビカメラ、２８はテレビモニタ、３１はハーフミラー、２９は分光器、３２は像増強管、３６はスペクトラム解析部、３７は表示部である。また、第１のパルス光源２３と第２のパルス光源２４と白色パルス光源２６と像増強管３２とスペクトラム解析部３６の動作はゲートパルス発生器３３で制御される。
【０００４】
以上のように構成された病巣の診断装置で診断を行うときは、診断用の第１のパルス光源２３によって発生させた波長４０５ｎｍのレーザ光を切換え部２５および光伝送路２１を介して病巣部Ａおよびその周辺部Ｂに照射し、波長４０５ｎｍのレーザ光によって励起される波長６３０ｎｍおよび６９０ｎｍの蛍光像をテレビカメラ２７によって撮像し、テレビモニタ２８の画面上に白色パルス光源２６により得られた白色光像と合成して表示し観察する。
【０００５】
また、ハーフミラー３１によって取り出された蛍光像を分光器２９で分光し、スペクトラム解析部３６でスペクトル分析し表示器３７にスペクトラム波形を表示する。診断用の第１のパルス光源２３の波長を４０５ｎｍとしたのは、ヘマトボルフィリン誘導体特有の蛍光を最も効率良く励起することができ、その蛍光波長６３０ｎｍおよび６９０ｎｍとは離れているので散乱光の影響が小さいためである。
【０００６】
一方、蛍光像を観測し病巣部Ａの位置を特定するためには白色パルス光源２６により映し出される白色光像の観察も必要である。その手段として、白色パルス光源２６と診断用の第１のパルス光源２３およびその撮像、解析手段を、制御パルスにより切換え、時分割による交互撮像手段を採用している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、蛍光像と白色光像の観測に際して、上記のように白色パルス光源２６と診断用の第１のパルス光源２３およびその撮像、解析手段を、制御パルスにより切換え、時分割による交互撮像手段を採用しているので、蛍光像と白色光像を同時に連続観測できないという問題点を有していた。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、上記従来の問題点を解決するもので、蛍光像と白色光像を同時に連続観察できる蛍光診断装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の蛍光診断装置は、照明用白色光源と、この照明用白色光源より得られる白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域を除去する第１の波長選択手段と、光感受性物質の吸収帯波長に合致した光を発光する励起光源と、照明用白色光と励起光を同一光軸上に合成する光合成手段と、照明用白色光と励起光を光感受性物質を吸収させた生体へ導光する第１の導光路と、照明用白色光と励起光により得られる生体からの光情報を導光する第２の導光路と、この第２の導光路により導光される光情報から励起光の波長帯域を除去する第２の波長選択手段と、励起光帯域波長を除去された光情報から蛍光帯域の光のみ透過し他の光を反射する波長分離手段と、この波長分離手段により分離された透過光と反射光を読み取る撮像手段とを備えたものである。
【００１２】
このように、白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域を除去し、この白色光と励起光を光合成手段で同一光軸上に合成して第１の導光路より生体へ照射し、この照射により第２の導光路を通じて得られる光情報から、観察上障害となる反射励起光の波長帯域を除去し、必要となる蛍光情報と白色光情報を波長分離手段により分離するので、それぞれの撮像手段にて独立情報として同時に連続的に撮像することができる。また、このように白色光から蛍光帯域のスペクトルをカットし、生体から得られる光情報から障害となる反射励起光をカットし、さらに蛍光情報のみ透過する波長分離手段を設けることにより、白色光下での微弱な蛍光の連続観察が可能となる。この連続観察により微弱蛍光の観測精度を高めることが可能となる。
【００１３】
請求項２記載の蛍光診断装置は、請求項１において、撮像手段からの情報を分析、合成する情報処理手段と、この情報処理手段からの情報を表示する表示手段とを備えたものである。
このように、情報処理手段と表示手段を備えているので、撮像手段からの情報を情報処理手段で分析、合成して表示手段により情報を表示することができる。
【００１４】
請求項３記載の蛍光診断装置は、請求項１において、第１の波長選択手段で除去される波長帯域と波長分離手段により透過する波長帯域が同一帯域にあるものである。
このように、第１の波長選択手段で除去される波長帯域と波長分離手段により透過する波長帯域が同一帯域にあるので、白色光の中に含まれる観察しようとする波長と同一の波長の影響を受けることはない。
【００１５】
請求項４記載の蛍光診断装置は、請求項１において、第１の波長選択手段が光合成手段を兼ね備えたものである。
このように、第１の波長選択手段が光合成手段を兼ね備えているので、装置が小型化する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態の蛍光診断方法および蛍光診断装置を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１はこの実施の形態の蛍光診断装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は照明用白色光源で、生体観察用に使用される。この照明用白色光源１より得られる白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域が第１の波長選択手段２により除去される。４は励起光源で、光感受性物質の吸収帯波長に合致した光を発光する。また、照明用白色光源１の白色光と励起光源４の励起光は光合成手段３により同一光軸上に合成され、この合成された白色光と励起光は第１の導光路５により生体８の観察部位７へ導光される。また、生体８の観察部位７には予めヘマトポルフィリン誘導体等の光感受性物質を吸収させてある。
【００２１】
一方、生体より得られる白色光の反射光や励起により発光する蛍光等の光情報は第２の導光路６により導光される。この導光される生体からの光情報から観察に障害となる反射励起光の波長帯域が第２の波長選択手段９で除去される。この励起光帯域波長を除去された光情報が、波長分離手段１０により蛍光情報と白色光情報に分離される。すなわち、この波長分離手段１０は、図２に示すように、蛍光帯域の光のみ透過し他の光を反射することにより、透過光を蛍光情報とし反射光を白色光情報として分離することができる。そして、蛍光情報を撮像手段１１、反射ミラー４４を介して白色光情報を撮像手段１２にてそれぞれ読み取る。蛍光の撮像手段１１として、赤外光のカットフィルタが除去された白黒ＣＣＤカメラを使用する。図２において、４０は光情報、４１は励起光を除去された光情報、４２は蛍光情報、４３は白色光情報である。また、撮像手段１１，１２からの情報は情報処理手段１３にて分析、合成され、この情報処理手段１３からの情報が表示手段１４に表示される。
【００２２】
図３は第１の波長選択手段２に使用するフィルタの透過特性を示し、図４は波長分離手段１０に使用するフィルタの透過特性を示す。この場合、図３および図４示すように、第１の波長選択手段２は観察しようとする蛍光のスペクトル帯である約６６０〜６７０ｎｍの波長帯域を除去し、この約６６０〜６７０ｎｍの波長帯域の光を波長分離手段１０は透過する。なお、フィルタの角度調整でカットする波長帯域を変更することができるので、第１の波長選択手段２で使用するフィルタと同様のフィルタを第２の波長選択手段９に使用することができる。
【００２３】
以上のように構成された蛍光診断装置についてその動作を説明する。まず、照明用白色光源１より発光された白色光は第１の波長選択手段２のカットフィルタにより、生体に蓄積された光感受性物質の励起により得られる蛍光のスペクトルに合致するスペクトルがカットされる。蛍光波長帯域をカットされた白色光は光合成手段３に入光し励起光源４により発光された励起光と合成される。合成光は第１の導光路５に集光され生体８の観察部位７へと導光される。
【００２４】
予め光感受性物質が蓄積されている生体からは、前述の合成光の照射により、白色光の反射による白色光情報と、励起光により光感受性物質の蓄積濃度に応じた蛍光が微弱ながら発光される。さらには励起光の反射もある。これらの光情報は第２の導光路６に集光される。第２の導光路６により導光された光情報は、第２の波長選択手段９により、微弱な蛍光情報の観察および白色光情報を観察するうえで障害となる励起光の反射成分が取り除かれる。さらに波長分離手段１０により蛍光情報と白色光情報とが分離されそれぞれの撮像手段１１，１２により撮像される。この後、撮像手段１１，１２からの情報を情報処理手段１３で分析、合成して表示手段１４により情報を表示する。
【００２５】
この実施の形態によれば、白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域を除去し、この白色光と励起光を光合成手段３で同一光軸上に合成して第１の導光路５より生体８へ照射し、この照射により第２の導光路６を通じて得られる光情報から、観察上障害となる反射励起光の波長帯域を除去し、必要となる蛍光情報と白色光情報を波長分離手段１０により分離するので、それぞれの撮像手段１１，１２にて独立情報として同時に連続的に撮像することができる。また、この撮像手段１１，１２からの情報を情報処理手段１３で分析、合成して表示手段１４により情報を表示することができる。また、第１の波長選択手段２で除去される波長帯域と波長分離手段１０により透過する波長帯域が同一帯域にあるので、白色光の中に含まれる観察しようとする波長と同一の波長の影響を受けることはない。
【００２６】
また、図５は第２の実施の形態を示し、第１の波長選択手段が光合成手段を兼ね備えている。すなわち、１５は波長選択合成手段であり、内部に波長選択合成フィルタ１６が設けてある。この波長選択合成フィルタ１６により、照明用白色光源１の白色光から蛍光帯域のスペクトルをカットするとともにこれと励起光源４の励起光を合成する。この実施の形態によれば、装置が小型化する。
【００２７】
また、励起光源４に波長整形手段（スペクトル整形手段）を設けてもよい。この波長整形手段は、図６に示すように、レーザ光源４５、レンズ４６および波長整形フィルタ４７とから構成され、レーザ光４８の裾野の光をカットするものである。４９は平行光、５０は整形後のレーザ光である。すなわち、図７（ａ）は波長整形前の励起光であり、Ｘに示す部分がカットできず戻り光となっていたが、図７（ｂ）に示すように波長整形することにより第２の波長選択手段９で励起光の戻りを完全にカットできる。
【００２８】
さらに、このスペクトル整形手段は波長選択手段を兼ねてもよい。図８にスペクトル整形手段が波長選択手段を兼ね備えている参考例を示す。図８において、６０は光感受性物質を励起する光を発生する励起光源である。この励起光源６０からの光は励起波長成分以外の波長を除去するスペクトル整形手段５１によって、励起波長に合致した波長成分の光となるようスペクトル整形が行われ、その後、第１と第２の導光路を兼ねた導光路５９を通じて、病巣Ａへ照射される。病巣Ａに集積した光感受性物質は励起光により励起され蛍光を発生する。また病巣Ａおよびその周辺の表面で励起光が反射する。病巣Ａで発生した蛍光と反射した励起光は再び導光路５９を通り、スペクトル整形手段５１に導光される。スペクトル整形手段５１は今度は波長選択手段として動作し、反射してきた励起光を除去して蛍光だけを撮影装置（撮像装置）６８へ導く。撮影装置６８は蛍光を捕らえ、画像表示装置６９でその蛍光画像が表示される。
【００２９】
図９を用いてスペクトル整形手段５１の動作をさらに詳しく説明する。図９において、５２は励起波長を反射し、その他の波長成分を透過させる性質をもった光学フィルタである。この光学フィルタは例えば図３に示す透過特性をもつ光学フィルタを角度調整することで実現できる。５３は励起光源からの光である。励起光源からの光５３のうち光学フィルタ５２によって励起波長成分だけが反射し、病巣Ａを照射する励起光５４となる。一方励起波長成分以外の光は光学フィルタ５２を透過する透過光５５になる。したがって、この透過光５５はスペクトル整形手段５１から患部へ照射されることはない。励起光５４は前記の通り図８の導光路５９を通じて病巣Ａの光感受性物質を励起し、反射した励起光ならびに光感受性物質からの蛍光が導光路５９から再びスペクトル整形手段５１に病巣Ａからの光情報５０として導かれる。病巣Ａからの光情報５０のうち、励起波長帯域以外の光は光学フィルタ５２を透過し、そのまま蛍光５８として撮影装置６８で捕らえられる。一方、反射してきた励起光は光学フィルタ５２において反射されて、撮影装置６８へ導光されない。このようにスペクトル整形手段と波長選択手段を兼ね備えることができる。
【００３０】
以上のようにしてスペクトル整形手段５１と波長選択手段５２を兼ねることができる。なお、導光路は第１の実施の形態のように第１と第２の導光路に分離して構成してもよく、またスペクトル整形手段と波長選択手段を別々に構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の蛍光診断装置によれば、白色光から観察しようとする蛍光のスペクトルに合致した波長帯域を除去し、この白色光と励起光を光合成手段で同一光軸上に合成して第１の導光路より生体へ照射し、この照射により第２の導光路を通じて得られる光情報から、観察上障害となる反射励起光の波長帯域を除去し、必要となる蛍光情報と白色光情報が波長分離手段により分離するので、それぞれの撮像手段にて独立情報として同時に連続的に撮像することができる。この撮像手段からの情報を情報処理手段で分析、合成して表示手段により情報を表示することができる。このように、白色光から蛍光帯域のスペクトルをカットし、生体から得られる光情報から障害となる反射励起光をカットし、さらに蛍光情報のみ透過する波長分離手段を設けることにより、白色光下での微弱な蛍光の連続観察が可能となる。この連続観察により微弱蛍光の観測精度を高めることが可能となる。
【００３５】
請求項２では、情報処理手段と表示手段を備えているので、撮像手段からの情報を情報処理手段で分析、合成して表示手段により情報を表示することができる。
請求項３では、第１の波長選択手段で除去される波長帯域と波長分離手段により透過する波長帯域が同一帯域にあるので、白色光の中に含まれる観察しようとする波長と同一の波長の影響を受けることはない。
【００３６】
請求項４では、第１の波長選択手段が光合成手段を兼ね備えているので、装置が小型化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施の形態の蛍光診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  波長分離手段の構成図である。
【図３】  第１の波長選択手段のフィルタの透過特性図である。
【図４】  波長分離手段のフィルタの透過特性図である。
【図５】  第２の実施の形態における蛍光診断装置の波長選択手段と光合成手段の兼用手段の構成図である。
【図６】  波長整形手段の構成図である。
【図７】  （ａ）は波長整形前のレーザ光の特性図である。（ｂ）は波長整形後のレーザ光の特性図である。
【図８】  この発明の参考例の蛍光診断装置の説明図である。
【図９】  スペクトル整形手段の説明図である。
【図１０】  従来の蛍光診断装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  照明用白色光源
２  第１の波長選択手段
３  光合成手段
４  励起光源
５  第１の導光路
６  第２の導光路
９  第２の波長選択手段
１０  波長分離手段
１１，１２  撮像手段
１３  情報処理手段
１４  表示手段
５１  スペクトル整形手段
５２  波長選択手段
５３  励起光源からの光
５４  励起光
５５  励起波長以外の透過光
５６  蛍光および励起光の反射光
５７  励起光の反射光
５８  蛍光
【図１】
0003718024.tif 000002
【図２】
0003718024.tif 000003
【図３】
0003718024.tif 000004
【図４】
0003718024.tif 000005
【図５】
0003718024.tif 000006
【図６】
0003718024.tif 000007
【図７】
0003718024.tif 000008
【図８】
0003718024.tif 000009
【図９】
0003718024.tif 000010
【図１０】
0003718024.tif 000011