(57)【要約】【課題】腫瘍などの判定の精度の向上を図ること。腫瘍などの進行度や深方向への浸潤度など、腫瘍などに対する新規な判断指標を確立すること。【解決手段】光線力学診断装置１は、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部１４と、上記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部１５とを備える。【選択図】図１
2014025774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、
前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部と
を具備する光線力学診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光線力学診断装置であって、
前記光源部で発生する１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を前記検出部より順次取得し、複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得する制御部
をさらに具備する光線力学診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光線力学診断装置であって、
前記検出部は、前記光感受性薬剤の蛍光寿命よりも早い応答速度で前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができるデバイスを備える
光線力学診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光線力学診断装置であって、
前記デバイスは、ストリークカメラ、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ及びフォトダイオードの中から選ばれた１つである
光線力学診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光線力学診断装置であって、
前記光源部を駆動するための電気パルス及び前記検出部を駆動するための前記電気パルスに同期しかつ前記電気パルスより遅延した同期信号を発生する駆動部をさらに具備し、
前記光源部は、前記電気パルスに基づき前記光パルスを発生し、
前記検出部は、前記同期信号に基づき蛍光の受光期間を規制する
光線力学診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光線力学診断装置であって、
前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、
前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、
前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターと
をさらに具備する光線力学診断装置。
【請求項７】
光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生し、
発生した光パルスを対象物に照射し、
対象物より発生した前記光パルスするに対する蛍光の時間変化の波形を測定する
光線力学診断方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光線力学診断方法であって、
前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の進行度の診断指標を得る
光線力学診断方法。
【請求項９】
請求項７に記載の光線力学診断方法であって、
前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の浸潤度の診断指標を得る
光線力学診断方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の光線力学診断方法であって、さらに、
１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を順次取得し、
複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、
前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得する
光線力学診断方法。
【請求項１１】
光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部とを具備する光線力学診断装置本体に対して着脱可能なデバイスであって、
前記光源部により発生した光パルスを伝送して対象物に照射し、前記照射した光パルスに対する蛍光を入光し、前記検出部に伝送するケーブルと、
前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、
前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、
前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターと
を具備するデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光線力学診断装置、光線力学診断方法及びこれらに用いることができるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に腫瘍細胞は、幼若で細胞内でポルフィリン系物質がリポ蛋白と結合しやすく、細胞外への排泄速度が遅いという特徴がある。この特徴を生かして、健常細胞との排泄速度の差を利用すれば、ポルフィリン系薬剤静脈注射後に健常細胞と腫瘍細胞間に薬剤の濃度差をつくることができる。こうして、腫瘍選択性のある薬剤が生まれ、さらには光エネルギーを外部から与え薬剤を励起して蛍光を得るという光化学的作用によって薬剤の濃度差を可視化できる光感受性薬剤へと発展をとげた。光感受性薬剤の例としては、レザフィリンがある（非特許文献１参照）。この光感受性薬剤と光の組み合わせによる診断は光線力学診断(Ｐｈｏｔｏ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ)と呼ばれ、幅広い臨床領域で利用されている。
【０００３】
従来の光線力学診断装置は、レーザやランプなどから連続的に光を照射させ、得られる光感受性薬剤の蛍光を計測して、腫瘍の判定を行うのが主流である。しかし、この手法であると、蛍光強度のみで合否判定をせざるを得ない。光線力学診断において、腫瘍判定の精度を向上すること、或いは蛍光強度から読み取る薬剤濃度の情報以外の診断指標を確立することは、重要な技術の一つとなっている。特許文献１及び特許文献２は、このような技術に関連している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１８１４９号公報
【特許文献２】特開２００８−４３３８３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.inｆo.pmda.go.jp/go/pack/4299404D1028_1_05/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、新規で有用な光線力学診断装置、光線力学診断方法及びこれらに用いるのに好適なデバイスを提供することにある。
【０００７】
本技術の目的は、腫瘍などの判定の精度の向上を図ることが可能な光線力学診断装置、光線力学診断方法及びこれらに用いるのに好適なデバイスを提供することにある。
【０００８】
本技術の目的は、腫瘍などの進行度や深方向への浸潤度など、腫瘍などに対する新規な判断指標を確立することが可能な光線力学診断装置、光線力学診断方法及びこれらに用いるのに好適なデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術に係る光線力学診断装置は、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形（蛍光の強さが時間に応じて変化していく様）を測定することができる検出部とを具備する。
【００１０】
本技術では、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を計測している。この計測結果から、腫瘍などの判定を精度よく行うことができる。この計測結果から、腫瘍などの進行度や深方向への浸潤度など、腫瘍などに対する新規な判断指標を確立することができる。
【００１１】
本技術は、前記光源部で発生する１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を前記検出部より順次取得し、複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得する制御部をさらに具備してもよい。
本技術では、繰り返し周波数分で積算した蛍光の時間変化の波形を用いているので、微弱な蛍光であっても蛍光寿命を容易に算出することができる。
【００１２】
本技術は、前記検出部が前記光感受性薬剤の蛍光寿命よりも早い応答速度で前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができるデバイスを備えてもよい。このようなデバイスを用いることで、蛍光の時間変化の波形を精度よく測定することが可能となる。例えば、このようなデバイスとしては、ストリークカメラ、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ又はフォトダイオードを用いることができる。
【００１３】
本技術は、前記光源部を駆動するための電気パルス及び前記検出部を駆動するための前記電気パルスに同期しかつ前記電気パルスより遅延した同期信号を発生する駆動部をさらに具備し、前記光源部は、前記電気パルスに基づき前記光パルスを発生し、前記検出部は、前記同期信号に基づき蛍光の受光期間を規制してもよい。これにより、簡単な構成で蛍光の時間変化の波形を精度よく測定することが可能となる。
【００１４】
本技術は、前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターとを具備してもよい。これにより、微弱な蛍光であっても蛍光寿命を容易に算出することができる。
【００１５】
本技術の他の形態に係る方法は、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生し、発生した光パルスを対象物に照射し、対象物より発生した前記光パルスするに対する蛍光の時間変化の波形を測定する。
【００１６】
本技術では、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を計測している。この計測結果から、腫瘍などの判定を精度よく行うことができる。この計測結果から、腫瘍などの進行度や深方向への浸潤度など、腫瘍などに対する新規な判断指標を確立することができる。本技術では、前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の進行度の診断指標を得ればよい。本技術では、前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の浸潤度の診断指標を得ればよい。
【００１７】
本技術は、１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を順次取得し、複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得すればよい。これにより、微弱な蛍光であっても蛍光寿命を容易に算出することができる。
【００１８】
本技術のさらに別に形態に係るデバイスは、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部とを具備する光線力学診断装置本体に対して着脱可能なデバイスであって、前記光源部により発生した光パルスを伝送して対象物に照射し、前記照射した光パルスに対する蛍光を入光し、前記検出部に伝送するケーブルと、前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターとを具備する。これにより、微弱な蛍光であっても蛍光寿命を容易に算出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本技術によれば、腫瘍などの判定の精度の向上を図ることができる。
本技術によれば、腫瘍などの進行度や深方向への浸潤度など、腫瘍などに対する新規な判断指標を確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本技術の一実施形態に係る光線力学診断装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示した光線力学診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本技術の一実施形態に係る蛍光測定のタイムチャートである。
【図４】本技術の一実施形態に係る蛍光測定の動作を示すタイムフローである。
【図５】本技術の一実施形態に係る光伝送部における本体部の構成を示す概略図である。
【図６】本技術の一実施形態に係る計測した蛍光の時間変化の波形を示す図である。
【図７】本技術の一実施形態に係る計測した蛍光の時間変化の波形を示す図である。
【図８】同一の温熱効果に対する温度と処理時間の関係（Ｓ−１８０腫瘍）を示す図である。（「MEの基礎知識と安全管理」Ｐ３２９より抜粋（図２６−２）日本ＭＥ学会ＭＥ技術教育委員会監修  南江堂出版）
【図９】大腸の表面から悪性腫瘍が浸潤していく様子を概念的に示した図である。
【図１０】本技術の一実施形態に係る大腸癌の浸潤度と蛍光寿命との関係を示した図である。
【図１１】本技術の他の実施形態に係る光線力学診断装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示した光伝送本体部の構成を示すブロック図である。
【図１３】本技術に係る内視鏡の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示した内視鏡の先端部の構成を示す図である。
【図１５】本技術に係るレーザ顕微鏡の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（光線力学診断装置の構成）
図１は、本技術の一実施形態に係る光線力学診断装置の外観を示す斜視図である。
図１に示すように、光線力学診断装置１は、光線力学診断装置本体１０と、光伝送部２０と、モニター３０とを備える。
【００２２】
光線力学診断装置本体１０は、操作部１１からの入力操作に応じて光入出力部１２より光パルスを出力する。出力された光パルスは、光入出力部１２に接続された光伝送部２０を介して対象物としてのサンプル（細胞）４０に照射される。サンプル４０より発生した光パルスに対する蛍光は、光伝送部２０を介して光入出力部１２に入力される。
図２は、この光線力学診断装置１の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図２に示すように、光線力学診断装置本体１０は、操作部１１と、光入出力部１２と、駆動部１３と、光源部１４と、検出部１５と、制御部１６と、モニター接続部１７とを備える。
操作部１１は、操作者によって操作命令が入力される。
【００２４】
光入出力部１２は、光伝送部２０が着脱可能に接続される。光入出力部１２は、光源部１４で発生した光パルスを接続された光伝送部２０に出力する。光入出力部１２は、接続された光伝送部２０から伝送された光パルスに対する蛍光を本体１０内に取り込み、検出部１５に送る。
【００２５】
駆動部１３は、光源部１４及び検出部１５を駆動するための電気パルス及び同期信号を発生し、電気パルスを光源部１４に送り、同期信号を検出部１５に送る。駆動部１３における駆動系としては、高出力パルスジェネレータを用いてことができる。高出力パルスジェネレータは、例えば繰り返し周波数１ＭＨｚ、パルス幅１．５ｎｓの電気パルスを発生する。この電気パルスは、光源部１４の例えば高出力半導体レーザに印加され、高出力半導体レーザより超短パルス光を発生させる。
【００２６】
光源部１４は、例えば上記の高出力半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と呼ぶ。）を備える。本技術では、ＬＤだけでなく、ファイバーレーザや固体レーザなどの他のデバイスを用いることが可能である。光源部１４は、駆動部１３から送られた電気パルスに応じて例えばＬＤを利得スイッチングすることによって光パルスを発生し、発生した光パルスを光入出力部１２に送る。光源部１４は、使用する光感受性薬剤の蛍光寿命よりも短い時間幅の光パルスを発生できる機能を少なくとも有する。ここで発生した光パルス（以下、「励起光」と呼ぶ。）は、光伝送部２０を介して、対象物である細胞（サンプル）４０と適合した光感受性薬剤を励起し、光化学反応を誘起する。
【００２７】
検出部１５は、駆動部１３から送られた同期信号によって検出機能をオン／オフする。検出部１５は、検出する光の入光をオン／オフするシャッターを有し、同期信号によってシャッターをオン／オフするように構成してもよい。検出部１５は、駆動部１３から送られた同期信号に基づき光入出力部１２から送られた蛍光を所定のタイミングで検出し、検出された結果を制御部１６に送る。すなわち、上記した光化学反応によって発生した光（これを「蛍光」と呼んでいる。）は、光伝送部２０を経由して、検出部１５で計測される。このとき、光源部１４のＬＤに印加している電気パルスと検出のタイミングを同期させることによって、蛍光の時間変化の波形の取得が可能となる。
【００２８】
図３は、このような蛍光測定のタイムチャートを示している。検出部１５は、使用する光感受性薬剤の蛍光寿命よりも早い応答速度で蛍光の時間変化の波形を測定できる光検出器又はイメージセンサー等を備える。これらのデバイスとして、より具体的は、ストリークカメラ、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、フォトダイオード（ＰＤ）などを用いることができる。
【００２９】
図３Ａは、駆動部１３より光源部１４のＬＤに印加される電気パルスを示している。電気パルスは上記したように例えば繰り返し周波数１ＭＨｚ（周期は１μｓ）、パルス幅１．５ｎｓである。図３Ｂは、光源部１４のＬＤより発生される光パルス（励起光）を示している。光パルスは、電気パルスの発生がトリガーとなって、電気パルスの立ち上がりより所定時間遅延して発生する。光パルスは、例えばパルス幅２４０ｐｓである。
【００３０】
図３Ｃは、光パルスに対して細胞（サンプル）から発生される蛍光を示している。蛍光は、光パルスとほぼ同じタイミングで発光し始め、光パルスよりやや遅れて発光し終わる。図３Ｄは、駆動部１３から検出部１５に送られる同期信号を示している。検出部１５は、この同期信号に応じてオン／オフ或いは検出部１５におけるシャッターをオン／オフする。図３Ｄにおいて波形が立ち上がっているときが検出部１５のオン或いは検出部１５におけるシャッターのオンの期間を示している。検出部１５において、検出デバイスとしてイメージセンサーを用いた場合には、図３Ｄでのオンは画像処理のタイミングとしてもよい。
【００３１】
同期信号は、少なくとも図３Ｃに示した蛍光が発光している期間は立ち上がっていることが好ましく、またその期間とできるだけ等しい期間だけ立ち上がっていることが好ましい。この同期信号は、例えば図３Ａに示した電気パルスに所定時間遅延をかけて生成すればよい。電気パルスの立ち上がっている時間間隔が、蛍光が発光している期間よりも長い場合には、電気パルスに所定時間遅延をかけるだけでそのまま用いることができる。
【００３２】
制御部１６は、操作部１１より入力された操作命令に応じて駆動部１３、光源部１４及び検出部１５の動作を制御する。制御部１６は、検出部１５により検出された蛍光に基づき所定の処理を行い、モニター接続部１７を介してモニター３０にモニター信号を出力する。
【００３３】
図４は制御部１６の蛍光測定の動作を示すタイムフローである。制御部１６は例えばＣＰＵがメモリに記憶されたソフトウエアにより動作を実行するように構成されているが、他の構成としても勿論構わない。
【００３４】
蛍光測定の操作命令が入力されると、まず制御部１６は駆動部１３に対して電気パルスを出力させて光源部１４より光パルスを出力させ、検出部１５をオン状態にさせる。制御部１６は、図３Ａの電気パルスの立ち上がりをトリガーとする信号を検出し（ステップ４１）、このトリガー信号に対する図３Ｃの蛍光から得られる蛍光信号の遅延時間を調整する（ステップ４２）。制御部１６は、この遅延時間を図３Ｄに示した同期信号の遅延時間とする。
【００３５】
検出部１５は、この遅延時間を有する同期信号によってオン／オフ或いは検出部１５におけるシャッターをオン／オフする。これにより、制御部１６は、１つの光パルスで生じる１つの蛍光の時間変化の波形を検出部１５より順次取得する（ステップ４３）。制御部１６は、１つの光パルスで生じる１つの蛍光の時間変化の波形を繰り返し周波数分で積分し、平均化する（ステップ４４）。制御部１６は、平均化した蛍光の時間変化の波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得し、平均化した蛍光の時間変化の波形及び蛍光寿命をモニター３０に表示する（ステップ４５）。
【００３６】
1つの光パルスに対する１つの蛍光の時間変化の波形は微弱であるため蛍光寿命の算出は困難である。本技術では、繰り返し周波数分で積算した蛍光の時間変化の波形を用いているので、蛍光寿命を容易に算出することができる。
（光伝送部の構成）
【００３７】
図２に示したように、光伝送部２０は、光ファイバーが内装された１〜２ｍ程度の長さのケーブル２１と、ケーブル２１の一端に接続された接続部２２と、ケーブル２１の他端に接続された本体部２３とを有する。接続部２２は、光線力学診断装置本体１０の光入出力部１２に着脱可能とされている。光入出力部１２をケーブルにより装置本体１０より外部に延存させて、その位置で接続部２２と着脱可能に接続するよう構成しても構わない。
【００３８】
図５は本体部２３の構成を示す概略図である。
ここで、励起光のピーク波長をλｅ、蛍光のピーク波長をλｆとする。図５に示すように、本体部２３は、対物レンズである集光レンズ２４と、λｅより長い波長を遮光する長波長カットフィルター２５と、λｅ近傍では反射率が高くなるように設計されたダイクロイックミラー２６と、λｆより短い波長を遮光する短波長カットフィルター２７とを有する。
【００３９】
光線力学診断装置本体１０よりケーブル２１を介して本体部２３に入射した励起光は、長波長カットフィルター２５を通過する。励起光は、ダイクロイックミラー２６によって光路を変え、集光レンズ２４を介してサンプル４０へと出射される。一方、サンプル４０から発生した光（蛍光）は、ダイクロイックミラー２６を通過して、短波長カットフィルター２７を介して光線力学診断装置本体１０側に出射される。
【００４０】
上記のように励起光のピーク波長をλｅ、蛍光のピーク波長をλｆとすると、エネルギー準位の関係から、必ずλｅ＜λｆになることが一般的に知られている。本技術では、これを利用して光伝送部２０の光学系を上記の構成とした。
【００４１】
本体部２３内に入光した励起光は、ダイクロイックミラー２６によってその大半が集光レンズ２４を介してサンプル４０側に導かれ、ダイクロイックミラー２６から短波長カットフィルター２７を介して光線力学診断装置本体１０側に回り込まない。しかも、短波長カットフィルター２７を介して光線力学診断装置本体１０側に回り込もうとする励起光は、短波長カットフィルター２７によってトラップされる。一方、サンプル４０からの蛍光は、集光レンズ２４、ダイクロイックミラー２６及び短波長カットフィルター２５を介して光線力学診断装置本体１０側に出射される。サンプル４０を反射してしまった励起光は、ダイクロイックミラー２６及び短波長カットフィルター２７によって２重にトラップされる。
【００４２】
本技術に係る構成を有する光伝送部２０では、サンプルから発生した光(励起光の反射成分も含まれる)から薬剤の蛍光のみ或いはその大半を取り出し、光線力学診断装置本体１０側に導くことが可能である。
（光線力学診断装置を用いた診断）
【００４３】
検出部１５において浜松ホトニクス株式会社製のストリークカメラ（型番：Ｃ１１２００）を用いて、計測した蛍光の時間変化の波形を図６及び図７に示す。ここでは、サンプルに投与した光感受性薬剤としてはメチレンブルー（塩化テトラメチルチオニン三水和物Ｃ１６Ｈ１８Ｎ３ＳＣｌ・３Ｈ２Ｏ）を用い、緩衝液に溶かした溶液をサンプルとした。励起光は、半導体レーザを利得スイッチングすることによって発生した光パルスである（パルス幅２４０ｐｓ、繰り返し周波数１ＭＨｚ)。図６はサンプルの温度が２０℃ときの蛍光の時間変化の波形、図７はサンプルの温度が３５℃ときの蛍光の時間変化の波形を示している。
【００４４】
図６より、サンプルの温度が２０℃のときの薬剤の蛍光寿命(ピーク強度が１／ｅになるまでの時間)は、約５１０ｐｓであることが分かる。一方、図７より、サンプルの温度が３５℃のときには、薬剤の蛍光寿命は約４１０ｐｓであり、蛍光寿命が短くなった様子が分かる。
【００４５】
このように蛍光寿命に差異が生じる理由は、光化学反応の平衡速度定数が温度の高さに応じて大きくなるためである。すなわち、サンプル温度と蛍光寿命とが相関関係にあることを示している。これは、新たな診断指標が得られることを意味している。
【００４６】
ここで、例えば図８に示すように、正常細胞と腫瘍細胞の耐熱性（温度に対する特性）が異なることが分かる。これを利用して蛍光の時間変化の波形を分析することで、腫瘍の進行度の診断指標を得ることができる。
【００４７】
光線力学診断装置１を用いた診断では、例えば蛍光寿命を操作者が計測すればよいが、例えば光線力学診断装置１側でピーク強度が１／ｅになるまでの時間を算出して蛍光寿命を表示してもよい。また、例えば光線力学診断装置１側で算出した蛍光寿命に基づき腫瘍の進行度自体を数値化して表示するようにしてもよい。
図９は大腸の表面から悪性腫瘍が浸潤していく様子を概念的に示した図である。
図９に示すように、大腸の表面の表面は粘膜５１に覆われており、その下層は粘膜下層５２があり、さらにその下層は固有筋層５３がある。
【００４８】
図中点線の領域５４はそれぞれ悪性腫瘍を示しており、通常時間の経過とともに図中左の悪性腫瘍５４、図中中の悪性腫瘍５４、図中右の悪性腫瘍５４のように大腸表面より浸潤していく。ここでは、図中左の悪性腫瘍５４は粘膜５１までしか浸潤していないが、図中中の悪性腫瘍５４は粘膜下層５２まで浸潤し、図中右の悪性腫瘍５４はさらに固有筋層５３まで浸潤している場合を示している。
図１０は大腸癌の浸潤度と蛍光寿命との関係を示した図である。
【００４９】
図１０Ａは悪性腫瘍５４が粘膜５１までしか浸潤していない場合の蛍光寿命を示している。この場合の蛍光寿命をＴａとする。図１０Ｂは悪性腫瘍５４が粘膜下層５２まで浸潤している場合の蛍光寿命を示している。この場合の蛍光寿命をＴｂとする。図１０Ｃは悪性腫瘍５４が固有筋層５３まで浸潤している場合の蛍光寿命を示している。この場合の蛍光寿命をＴｃとする。
これらの蛍光寿命を比較すると、
Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ
であることが分かる。
つまり、腫瘍の浸潤度に応じて蛍光寿命が短くなることが分かる。これも、新たな診断指標が得られることを意味している。大腸癌の判定に置いて、どこの層まで癌が浸潤しているかは、手術方式の選択基準にもなるため、非常に有益な診断指標となる。
【００５０】
従って、光線力学診断装置１を用いた診断では、例えば蛍光寿命を操作者が計測することで、腫瘍の浸潤度を診断することができる。また、例えば光線力学診断装置１側で蛍光寿命を算出して表示してもよいし、例えば光線力学診断装置１側で算出した蛍光寿命に基づき腫瘍の浸潤度を数値化して表示するようにしてもよい。
【００５１】
特開２０１１−２１８１４９号公報には、パルスレーザを用いて、薬剤と適合したサンプルから生ずる音響波を測定して診断に利用する手法に関する技術が開示されている。特開２００８−４３３８３号公報には、光源を多波長化して、得られる蛍光画像を増やして診断に利用する手法に関する技術が開示されている。もちろん、本明細書は、これらの開示された技術を全て援用するものである。しかし、本質的には、本技術に係る光線力学診断装置１は、光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部１４と、上記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部１５とを具備する点で上記の開示された技術と構成を異にする。つまり、本技術は、光感受性薬剤の蛍光の時間変化の波形に着目し、上記構成によって蛍光の時間変化の波形を測定することで、蛍光寿命を求め、この蛍光寿命から新たな診断指標を提供するものである。
（光線力学診断装置の他の構成）
【００５２】
図１１は本技術に係る光線力学診断装置の他の構成を示すブロック図である。図１１において、図１及び図２に示した構成要素と同じものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
図１１に示すように、光線力学診断装置２は、光線力学診断装置本体２１０と、ケーブル部２１１と、モニター３０とを備える。光線力学診断装置本体２１０は、操作部１１と、光伝送本体部２２０と、駆動部１３と、光源部１４と、検出部１５と、制御部１６と、モニター接続部１７とを備える。図１１に示す光線力学診断装置本体１１０は、光伝送部本体部１２０の構成要素が図１及び図２に示した光線力学診断装置１と異なる。
【００５４】
光伝送本体部２２０は、図１２に示すように、長波長カットフィルター２５と、ダイクロイックミラー２６と、短波長カットフィルター２７とを具備する。ケーブル部２１１は、光ファイバーが内装された１〜２ｍ程度の長さのケーブル２１の一端に集光レンズ２４が取り付けられ、他端が光線力学診断装置本体２１０の光伝送本体部２２０と着脱可能とされている。
【００５５】
このように上記構成の光線力学診断装置２は、光伝送本体部２２０を光線力学診断装置本体２１０側に内蔵させた点が図１及び図２に示した光線力学診断装置１と構成を異にする。
（他の光線力学診断装置）
本技術に係る光線力学診断装置は、内視鏡やレーザ顕微鏡などの他の機器にも応用することが可能である。
図１３は本技術に係る光線力学診断装置としても機能を有する内視鏡の構成を示す図である。
図１３に示すように、内視鏡３は、本体部３１０と、操作部３２０と、挿入部３３０と、先端部３４０とを備える。
【００５６】
本体部３１０は、先端部３４０に光や空気を供給する供給部と、先端部３４０からの画像を処理する画像処理部、光線力学診断部（いずれも図示を省略）などを備える。
【００５７】
本体部３１０における光線力学診断部は、例えば図２に示した光線力学診断装置本体１０の構成を有する。ずなわち、本体部３１０における光線力学診断部は、図２に示した操作部１１と、光入出力部１２と、駆動部１３と、光源部１４と、検出部１５と、制御部１６と、モニター接続部１７とを備える。本体部３１０における画像処理部からの画像データは、モニター接続部１７を介してモニター３０に出力され（図２参照）、モニター３０において内視鏡３によって撮像された画像も表示される。
操作部３２０は、操作者によって内視鏡３の操作がされる。操作部３２０では、内視鏡３のアングルや吸引、送気、給水の操作がされ、また鉗子が挿入される。
挿入部３３０は撮像部位に挿入される。
【００５８】
先端部３４０は、図１４にも示すように、図５に示した光伝送部２０の構成に加えて、対物レンズ３４１、ＣＣＤイメージセンサーなどの撮像部３４２、水や空気を送り出すためのノズル３４３、撮像部位に光を照らすためのライトガイド３４４、組織採取などを行鉗子のための鉗子口３４５を備える。
このように構成された内視鏡３では、内視鏡としての機能を有する他に、最初の実施形態に示した光線力学診断も併せて行うことができる。
次に、本技術をレーザ顕微鏡に応用した実施形態を説明する。
図１５は本技術に係る光線力学診断装置としても機能を有するレーザ顕微鏡の構成を示す図である。
【００５９】
図１５に示すように、レーザ顕微鏡４は、光源部４１０と、レンズ４１１と、ダイクロイックミラー４１２と、対物レンズ４１３と、ピンホール４１４と、検出部４１５と、駆動部４１６と、制御部４１７と、操作部４１８と、モニター４１９とを備える。
光源部４１０、検出部４１５、駆動部４１６、制御部４１７及び操作部４１８は、最初に示した実施形態と同様の構成要素とすればよい。
【００６０】
光源部４１０から出力された光パルスは、レンズ４１１、ダイクロイックミラー４１２及び対物レンズ４１３を通り、対象物である細胞（サンプル）４２０と適合した光感受性薬剤を励起し、光化学反応を誘起する。光化学反応によって発生した蛍光は、対物レンズ４１３、ダイクロイックミラー４１２、ピンホール４１４を通り、検出部４１５で計測される。検出部４１５では、蛍光の時間変化の波形が取得され、この時間変化の波形によってサンプル４２０の蛍光寿命が検出される。これにより、腫瘍の進行度や深方向への浸潤度などの新規の診断指標を得ることができる。
【００６１】
図１５に示したレーザ顕微鏡においても、光源部４１０とダイクロイックミラー４１２との間に長波長カットフィルターを配置し、ダイクロイックミラー４１２と検出部４１５との間に短波長カットフィルターを配置しても構わない。
（その他）
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することが
できる。
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、
前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部と
を具備する光線力学診断装置。
（２）前記（１）に記載の光線力学診断装置であって、
【００６２】
前記光源部で発生する１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を前記検出部より順次取得し、複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得する制御部
をさらに具備する光線力学診断装置。
（３）前記（１）又は（２）に記載の光線力学診断装置であって、
前記検出部は、前記光感受性薬剤の蛍光寿命よりも早い応答速度で前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができるデバイスを備える
光線力学診断装置。
（４）前記（３）に記載の光線力学診断装置であって、
前記デバイスは、ストリークカメラ、光電子増倍管、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ及びフォトダイオードの中から選ばれた１つである
光線力学診断装置。
（５）前記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の光線力学診断装置であって、
【００６３】
前記光源部を駆動するための電気パルス及び前記検出部を駆動するための前記電気パルスに同期しかつ前記電気パルスより遅延した同期信号を発生する駆動部をさらに具備し、
前記光源部は、前記電気パルスに基づき前記光パルスを発生し、
前記検出部は、前記同期信号に基づき蛍光の受光期間を規制する
光線力学診断装置。
（６）前記（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の光線力学診断装置であって、
【００６４】
前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、
前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、
前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターと
をさらに具備する光線力学診断装置。
（７）光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生し、
発生した光パルスを対象物に照射し、
対象物より発生した前記光パルスするに対する蛍光の時間変化の波形を測定する
光線力学診断方法。
（８）前記（７）に記載の光線力学診断方法であって、
前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の進行度の診断指標を得る
光線力学診断方法。
（９）前記（７）又は（８）に記載の光線力学診断方法であって、
前記蛍光の時間変化の波形に基づき蛍光寿命を求め、この蛍光寿命に基づき腫瘍の浸潤度の診断指標を得る
光線力学診断方法。
（１０）前記（７）から（９）のうちいずれか１つに記載の光線力学診断方法であって、さらに、
１つの前記光パルスによって生じる１つの前記蛍光の時間変化の波形を順次取得し、
複数の前記波形を繰り返し周波数分で積分して平均化し、
前記平均化した前記波形よりバックグラウンド信号を差し引いて蛍光寿命を取得する
光線力学診断方法。
【００６５】
（１１）光感受性薬剤の蛍光寿命より短い時間幅の光パルスを発生することができる光源部と、前記光パルスに対する蛍光の時間変化の波形を測定することができる検出部とを具備する光線力学診断装置本体に対して着脱可能なデバイスであって、
前記光源部により発生した光パルスを伝送して対象物に照射し、前記照射した光パルスに対する蛍光を入光し、前記検出部に伝送するケーブルと、
【００６６】
前記光パルスのピーク波長の近傍では反射率が高く、前記光源部からの光パルスを反射して前記対象物に向かわせ、前記対称物からの蛍光を透過するダイクロイックミラーと、
前記光源部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路に配置され、前記光パルスのピーク波長より長い波長を遮光する長波長カットフィルターと、
前記ダイクロイックミラーと前記検出部との間の光路に配置され、前記光感受性薬剤の蛍光のピーク波長より短い波長を遮光する短波長カットフィルターと
を具備するデバイス。
【符号の説明】
【００６７】
１  光線力学診断装置
１０  光線力学診断装置本体
２０  光伝送部
３０  モニター
１１  操作部
１２  光入出力部
１３  駆動部
１４  光源部
１５  検出部
１６  制御部
１７  モニター接続部
２１  ケーブル
２２  接続部
２３  本体部
２４  集光レンズ
２５  長波長カットフィルター
２６  ダイクロイックミラー
２７  短波長カットフィルター
【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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