(57)【要約】【課題】検体の２次元画像を取得するまでの時間を短縮でき、且つ作業を容易にできるプローブ検出装置を提供する。【解決手段】蛍光プローブから発せられる観察光が入射され、この観察光を拡大して結像する拡大レンズ８及び結像レンズ９を有する硬性鏡２と、硬性鏡２から入射した観察光を分光し、複数のスペクトル像を取得する２次元分光器と、複数の光ファイバ４ａを束ねてなり、硬性鏡２と２次元分光器とを接続するバンドル型光ファイバケーブル４と、を備え、バンドル型光ファイバケーブル４は、硬性鏡２側の端面で複数の光ファイバ４ａが複数列となるように、且つ２次元分光器側の端面で複数の光ファイバ４ａが一列となるように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光プローブから発せられる観察光が入射され、この観察光を拡大して結像するレンズを有する入射光学系と、
前記入射光学系から入射した観察光を分光し、複数のスペクトル像を取得する分光器と、
複数の光ファイバを束ねてなり、前記入射光学系と前記分光器とを接続するバンドル型光ファイバケーブルと、を備え、
前記バンドル型光ファイバケーブルは、前記入射光学系側の端面で前記複数の光ファイバが複数列となるように、且つ前記分光器側の端面で前記複数の光ファイバが一列となるように配置されており、
前記観察光が前記複数の光ファイバに入射されて前記観察光を複数に分離し、これら複数に分離された前記観察光のそれぞれについて、前記分光器がスペクトル像を得ることを特徴とするプローブ検出装置。
【請求項２】
前記複数のスペクトル像から得られる複数の情報から任意の情報のみを取得する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プローブ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プローブ検出装置としては、例えば、回析格子を用いた内視鏡（入射光学系）がある。この種の内視鏡によれば、胃や直腸などの消化器の粘膜等の生体組織（以下、検体ともいう）に蛍光プローブ（量子ドット）を分布させ、さらに蛍光プローブからの観察光を得るための照明光を照射することによって、検体の分光特性（光の吸収率の周波数ごとの分布）を得ることができる。分光特性は、分光特性の測定対象となる生体組織の表層部に含まれる物質の種類によって決まるものである。すなわち、生体組織の分光特性は、その生体組織を構成する主要な複数の物質の分光特性を重畳したものである。
【０００３】
病変部の生体組織においては、健常部の生体組織には殆ど含まれていない物質が多く含まれる場合がある。そのため、病変部を含む生体組織の分光特性は、健常部のみの生体組織の分光特性とは異なったものとなる。従って、生体組織の分光特性を、病変部を含まない既知の生体組織の分光特性と比較することによって、生体組織に病変部が含まれているかどうかを診断可能である。
【０００４】
ここで、検体の分光特性を得るためのより具体的な内視鏡の操作手順としては、例えば、まず、観察光を得るための照明光を試料に照射して１次元分光画像を取得する。続いて、内視鏡先端部を一方向に走査させながら複数の１次元分光画像を取得する。そして、複数の１次元分光画像を画像処理で繋ぎ合わせることにより、２次元画像を取得することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、検体の２次元画像を取得するために内視鏡先端部を走査させる必要がある。このため、検体の２次元画像を取得するまでに時間を要すると共に、作業が煩雑になるという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、検体の２次元画像を取得するまでの時間を短縮でき、且つ作業を容易にできるプローブ検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るプローブ検出装置は、蛍光プローブから発せられる観察光が入射され、この観察光を拡大して結像するレンズを有する入射光学系と、前記入射光学系から入射した観察光を分光し、複数のスペクトル像を取得する分光器と、複数の光ファイバを束ねてなり、前記入射光学系と前記分光器とを接続するバンドル型光ファイバケーブルと、を備え、前記バンドル型光ファイバケーブルは、前記入射光学系側の端面で前記複数の光ファイバが複数列となるように、且つ前記分光器側の端面で前記複数の光ファイバが一列となるように配置されており、前記観察光が前記複数の光ファイバに入射されて前記観察光を複数に分離し、これら複数に分離された前記観察光のそれぞれについて、前記分光器がスペクトル像を得ることを特徴とする。
【０００９】
このように構成することで、入射光学系を走査させることなく、検体の２次元画像を取得することが可能になる。このため、検体の２次元画像を取得するまでの時間を短縮でき、且つ作業を容易にできる。
【００１０】
本発明に係るプローブ検出装置は、前記複数のスペクトル像から得られる複数の情報から任意の情報のみを取得する制御部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、必要な情報のみを得ることが可能になり、ユーザフレンドリーなプローブ検出装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、入射光学系を走査させることなく、検体の２次元画像を取得することが可能になる。このため、検体の２次元画像を取得するまでの時間を短縮でき、且つ作業を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるプローブ検出装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における硬性鏡の構成図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態における拡大レンズ及び結像レンズの性能を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるバンドル型光ファイバを介して分光された蛍光プローブのスペクトル像の図である。
【図６】本発明の実施形態における１つの光ファイバのスペクトル像の発光強度の変化を示すグラフである。
【図７】図５における任意の波長において、配列位置方向に短冊状に切り出し、それを６×６に再配列した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（プローブ検出装置）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、プローブ検出装置１の概略構成図である。
同図に示すように、プローブ検出装置１は、例えば生体膜Ｍ内に挿入されて検体Ｋから発せられる観察光が入射される入射光学系である硬性鏡２と、２次元分光器３と、これら硬性鏡２と２次元分光器３とを接続するバンドル型光ファイバケーブル４とを備えている。
【００１５】
（２次元分光器）
２次元分光器３は、高空間分解能ポリクロメータともいい、可視光領域の波長領域について分光機能を有するものである。また、２次元分光器３は、一列に配列された複数のスペクトル像を２次元状の平面に展開して分光する装置である。
さらに、２次元分光器３には、ＣＣＤカメラ５が設けられている。このＣＣＤカメラ５は、２次元分光器３の分光した信号を撮像するものである。さらに、２次元分光器３は、制御部６を備えている。制御部６は、２次元状の変位面に展開されたスペクトル像に基づいて、データ処理を行う。尚、データ処理の詳細については後述する。
【００１６】
（硬性鏡及びバンドル型光ファイバケーブル）
図２は、硬性鏡２の構成図、図３は、図２のＡ部拡大図である。
図２、図３に示すように、硬性鏡２は、例えばステンレスにより形成された円筒部７を有している。円筒部７の先端には、アルミにより円筒状に形成されたレンズ保持部１０を介し、拡大レンズ８と結像レンズ９とが光軸方向を一致させ、互いに対向するように設けられている。
【００１７】
図４は、硬性鏡２の拡大レンズ８及び結像レンズ９の性能を示す説明図である。
同図に示すように、拡大レンズ８及び結像レンズ９は、例えば直径Φ５ｍｍ程度の観察画像範囲を一度に認識できるように形成されており、その焦点深度は、約５ｍｍ程度である。このように、本実施形態では、焦点深度を大きくとっているために、生体膜Ｍ内の複数の検体Ｋ（図１参照）の像を得るに際し、硬性鏡２の先端が各検体Ｋから異なる距離に配置されていてもピントのぼけない像が得られるようになっている。
尚、蛍光プローブの種類によっては、蛍光プローブから発光される観察光が生体組織を透過しない場合もあるので、蛍光プローブの種類によって硬性鏡２の先端から検体Ｋまでの視認可能距離が変化することはいうまでもない。
【００１８】
図２、図３に戻り、円筒部７のレンズ保持部１０よりも基端側には、入射側ファイバ保持部１１が設けられている。入射側ファイバ保持部１１は、断面コの字状の保持部本体１１ａと、保持部本体１１ａの一側に形成された開口部を閉蓋する蓋部１１ｂとにより構成されている。これら保持部本体１１ａと蓋部１１ｂとにより、入射側ファイバ保持部１１の内部には、四角状の保持孔１１ｃが形成される。この保持孔１１ｃに、バンドル型光ファイバケーブル４の一端が保持されている。
【００１９】
バンドル型光ファイバケーブル４は、複数本（例えば、この実施形態では、３６本）の光ファイバ４ａを束ねたものである。ここで、この実施形態では、硬性鏡２の入射側ファイバ保持部１１には、光ファイバ４ａの一端が６行６列に配列された状態で保持されている。
【００２０】
一方、バンドル型光ファイバケーブル４の他端には、出射側ファイバ保持部１２が取付られている。出射側ファイバ保持部１２は、略直方体状に形成された第１ブロック１３と、この第１ブロック１３に重ね合わさる第２ブロック１４とにより構成されている。
第１ブロック１３の第２ブロック１４との合わせ面１３ａには、長手方向略中央に凹部１３ｂが形成されている。一方、第２ブロック１４の第１ブロック１３との合わせ面１４ａには、凹部１３ｂに対応する部位に、この凹部１３ｂに嵌る凸部１４ｂが形成されている。
【００２１】
ここで、凹部１３ｂと凸部１４ｂとの間には、光ファイバ４ａの直径とほぼ同等の隙間が形成されている。そして、この隙間は、バンドル型光ファイバケーブル４の他端を保持するための保持孔１２ａとして構成されている。すなわち、保持孔１２ａには、光ファイバ４ａの他端が１列に配列された状態で保持される。
このように、光ファイバ４ａは、入射側で多列（例えば、６行６列）に配列され、出射側で一列に配列されている。そして、入射側での光ファイバ４ａの配列位置と、出射側での配列位置とが所定の順序となるように対応付けされている。
【００２２】
また、第１ブロック１３の長手方向両端側には、出射側ファイバ保持部１２を２次元分光器３に取り付けるための取付孔１３ｃが形成されている。各取付孔１３ｃは、合わせ面１３ａの面方向に沿うように、且つ第１ブロック１３を貫通するように形成されている。各取付孔１３ｃに不図示のボルトを挿通し、これらボルトが２次元分光器３に螺入されることにより、２次元分光器３に出射側ファイバ保持部１２が締結固定される。そして、バンドル型光ファイバケーブル４の他端（出射側端）と２次元分光器３とが接続される。
【００２３】
（プローブ検出装置の作用）
次に、プローブ検出装置１の作用について説明する。
まず、検体Ｋに複数種類の蛍光プローブを分布させ、検体Ｋに蛍光プローブを結合させる。ここで、複数種類の蛍光プローブは、それぞれ検体Ｋの生体組織によって結合する蛍光プローブが異なるように、改質されている。このため、検体Ｋに複数種類の蛍光プローブを分布させることにより、一度に、さまざまな検体Ｋと蛍光プローブとを結合させることができる。
【００２４】
次に、検体Ｋと結合した蛍光プローブからの観察光を得るために、硬性鏡２の先端、つまり、拡大レンズ８や結像レンズ９が配置されている側の端部を検体Ｋに近づける。
ここで、蛍光プローブは、検体Ｋの生体組織と結合することにより観察光が発光されるようになっている。この他に、例えば、蛍光プローブからの観察光を得るために、検体Ｋに照明光を照射し、蛍光プローブを発光させる方法も挙げられる。
これらのような方法により、蛍光プローブから観察光が発光されると、硬性鏡２の先端に、蛍光プローブからの観察光が入射され、拡大レンズ８及び結像レンズ９を介して像が拡大される。さらに、バンドル型光ファイバケーブル４に観察光が入射される。
【００２５】
ここで、バンドル型光ファイバケーブル４の入射側の端部では、入射側ファイバ保持部１１によって、光ファイバ４ａが６行６列に配列された状態で保持されているので、２次元のスペクトル像を得ることができる。一方、バンドル型光ファイバケーブル４の出射側の端部では、出射側ファイバ保持部１２によって、光ファイバ４ａの他端が１列に配列された状態で保持されている。このため、２次元分光器３には、１次元の状態でスペクトル像が入射される。
【００２６】
ここで、光ファイバ４ａは、入射側の配列位置と、出射側の配列位置とが所定の順序となるように対応付けされている。このため、１次元の状態でスペクトル像が入射された２次元分光器３では、観察光が分光分散され、再び２次元のスペクトル像が得られる。そして、この２次元のスペクトル像をＣＣＤカメラ５によって撮像する。ここで、２次元分光器３は、制御部６を備えているので、２次元のスペクトル像を得ることにより、適宜データ処理を施して次の３種類の任意のデータを得ることができる。
（１）２次元画像（全波長に渡る積算）
（２）１つの光ファイバのスペクトル像
（３）ある望みの波長における２次元画像
【００２７】
尚、検体Ｋとしては、例えば、がん細胞が考えられ、プローブ検出装置１を用いることにより、がんを検診することが可能になる。しかしながら、検体Ｋとしては、がん細胞に限られるものではなく、さまざまなものが考えられる。例えば、神経生物学分野におけるＺｎＩＣプローブを用いた神経細胞中に蓄積される亜鉛イオンの検出などが挙げられる。この場合、プローブ検出装置１は、２次元発光ピーク波長シフト検出装置などして用いることが可能である。
【実施例】
【００２８】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
まず、蛍光プローブとして発光波長が異なる６種類を用意した。各蛍光プローブの発光波長は、それぞれ５２５ｎｍ，５６５ｎｍ，５８５ｎｍ，６０５ｎｍ，６２５ｎｍ，６５５ｎｍである。そして、これらの蛍光プローブを約１ｍｍ間隔に配置した。
続いて、各蛍光プローブを連続発光スペクトルを持つキセノンランプを用い、集光レンズを介して蛍光プローブに照射し、励起した。
【００２９】
次に、硬性鏡２の先端を蛍光プローブの前面の約５ｍｍの位置に保持した。硬性鏡２の先端と蛍光プローブとの間隔はピントが合い、且つ配置した６種類の蛍光プローブからの観察光が硬性鏡２に入る位置とした。
また、バンドル型光ファイバケーブル４は、３６本の光ファイバ４ａにより構成されるものとした。
【００３０】
図５は、縦軸を光ファイバ４ａの配列位置とし、横軸をスペクトルの波長とした場合のバンドル型光ファイバケーブル４を介して分光された蛍光プローブのスペクトル像の図、図６は、縦軸を任意の１つの光ファイバ４ａのスペクトル像の発光強度とし、横軸をそのスペクトル像の波長とした場合の発光強度の変化を示すグラフである。
図５に示すように、一列に配列された各光ファイバ４ａから、これら光ファイバ４ａを通った観察光の輝点が確認できる。そして、図６に示すように、任意の１つの光ファイバ４ａのスペクトル像のデータを得ることができる。
【００３１】
図７は、２次元分光器３により、一次元に配列された複数（３６個）のスペクトル像を２次元（６×６）の平面に展開した図である。換言すれば、図５における任意の波長において、配列位置方向に短冊状に切り出し、それを６×６に再配列した図であって、実空間画像に対応している。
同図に示すように、バンドル型光ファイバケーブル４を介して２次元分光器３に入射された一次元（１行３６列）のスペクトル像は、２次元分光器３により２次元（６行６列）のスペクトル像に展開される。尚、図７中、白色に近い区画ほど強い発光区画を示している。
【００３２】
（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、バンドル型光ファイバケーブル４を構成する複数の光ファイバ４ａが、入射側ファイバ保持部１１によって多行多列（例えば、６行６列）に保持されているので、従来のように、硬性鏡２を走査させることなく、検体Ｋの２次元画像を取得することが可能になる。このため、従来と比較して検体Ｋの２次元画像を取得するまでの時間を短縮でき、且つ作業を容易にできる。
【００３３】
また、２次元分光器３は制御部６を備えており、２次元のスペクトル像を得ることにより、適宜データ処理を施して次の３種類のデータを得ることができる。
（１）２次元画像（全波長に渡る積算）
（２）蛍光プローブのある１点におけるスペクトル
（３）ある望みの波長における２次元画像
このように、２次元のスペクトル像から必要な情報のみを得ることが可能になり、ユーザフレンドリーなプローブ検出装置１を提供できる。
【００３４】
尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、バンドル型光ファイバケーブル４が３６本の光ファイバ４ａから成り、入射側ファイバ保持部１１において、光ファイバ４ａを６行６列に配列して保持した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、バンドル型光ファイバケーブル４を３６本以外の複数の光ファイバ４ａで構成してもよい。また、配列状態も６行６列に限られるものではなく、複数列に配列されていればよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、硬性鏡２は、例えば直径Φ５ｍｍ程度の観察画像範囲を一度に認識できるように形成されており、その焦点深度は、約５ｍｍ程度である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、観察画像範囲及び焦点深度は、適宜変更することが可能である。尚、観察画像範囲をΦ５ｍｍよりも大きく設定することにより、ユーザの操作性が高まることはいうまでもない。
【００３６】
さらに、上述の実施例では、３６本の光ファイバ４ａからなるバンドル型光ファイバケーブル４に対し、６種類の蛍光プローブを用い、各蛍光プローブの２次元スペクトル像を取得する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、光ファイバ４ａの本数及び蛍光プローブの種類は、適宜設定することが可能である。
そして、上述の実施形態では、入射光学系として硬性鏡２を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、入射光学系として硬性鏡２に代わって軟性鏡（内視鏡）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  プローブ検出装置
２  硬性鏡（入射光学系）
３  ２次元分光器（分光器）
４  バンドル型光ファイバケーブル
４ａ  光ファイバ
６  制御部
８  拡大レンズ（レンズ）
９  結像レンズ（レンズ）
【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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