(57)【要約】  組織識別装置としての制御部（３１）は、第１検査光が生体組織を透過した光が示す吸光度と、第２検査光が前記生体組織を透過した光が示す吸光度との比の値を算出する吸光度比算出部（４３）と、前記比の値が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成する識別情報生成部（４５）とを備えている。
2019216260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第１測定値とし、
第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第２測定値とし、
前記第１および第２検査光は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであり、
前記第１および第２測定値を取得し、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出部と、
前記算出部が算出した比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成する識別情報生成部とを備えることを特徴とする組織識別装置。
【請求項２】
前記第１検査光を前記生体組織に照射することによって得られる前記第１測定値が、照射対象である前記生体組織の種類または状態により変化する程度は、前記第２検査光を前記生体組織に照射することによって得られる前記第２測定値が、前記生体組織の種類または状態により変化する程度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の組織識別装置。
【請求項３】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織に異常が生じているかどうかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の組織識別装置。
【請求項４】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織に腫瘍が含まれているかどうかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項５】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記腫瘍が良性であるか、悪性であるかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項４に記載の組織識別装置。
【請求項６】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記腫瘍の悪性度を示す識別情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の組織識別装置。
【請求項７】
前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度のスペクトルと、予め記憶されている、複数種類の器官に由来する組織についての前記スペクトルまたは前記器官における複数種類の組織の前記スペクトルとを比較することにより、前記生体組織がいずれの器官に由来するものであるか、または前記生体組織の種類もしくは状態の候補を判別する判別部と、
前記判別部が判別した器官または候補に対応する前記第１および第２検査光を出射するよう、前記第１および第２検査光を出射する光源を制御する光源制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記第１検査光または前記第２検査光の少なくとも一方に関して、複数のピーク波長の検査光を前記生体組織に照射することで得られる前記第１および第２測定値を用いて複数の前記比の値またはその逆数を算出し、
前記識別情報生成部は、前記複数の比の値またはその逆数のそれぞれが、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定した結果に基づいて、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の組織識別装置としてコンピュータを機能させるための組織識別プログラムであって、前記算出部および前記識別情報生成部としてコンピュータを機能させるための組織識別プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の組織識別プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１項に記載の組織識別装置と、
前記第１および第２検査光をそれぞれ前記生体組織に照射する光源と、
前記第１検査光を照射した結果生じた透過光または反射光の強度、および前記第２検査光を照射した結果生じた透過光または反射光の強度を測定する光検出器とを含むことを特徴とする組織識別システム。
【請求項１２】
前記光源は、前記第１および第２検査光としてレーザ光を発振するレーザ光源であることを特徴とする請求項１１に記載の組織識別システム。
【請求項１３】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する第１および第２検査光を生体組織に照射する照射工程と、
第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第１測定値と、第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第２測定値とを取得する取得工程と、
前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出工程と、
前記比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成し、当該識別情報を出力装置へ出力する出力工程とを含むことを特徴とする組織識別方法。
【請求項１４】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲にピーク波長を有する検査光を出射する第１光源と、
可視光を出射する第２光源と、
前記第１光源から出射された前記検査光を導光する第１光ファイバと、
前記第２光源から出射された前記可視光を導光する第２光ファイバと、
生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を受光する第１受光部と、
前記生体組織を透過した前記可視光、または前記生体組織に反射した前記可視光を受光する第２受光部とを含み、
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとは、同軸に配置されていることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１５】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する検査光を生体組織に照射する照射工程と、
前記生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を光検出器により受光する受光工程とを含み、
前記検査光は、メインパルスおよびサブパルスを含んでおり、
前記受光工程において、前記サブパルスによって生じた光の少なくとも一部を受光しないように、前記光検出器が受光可能な時間を制限することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織を識別する装置、組織識別システム、生体組織識別方法および内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織の種類または状態、特に、がんなどの腫瘍の有無を、吸光度の解析により判定する技術が知られている。例えば、特許文献１〜３には、近赤外光を含む幅広い赤外領域の吸収スペクトルをＦＴＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法で測定し、この吸収スペクトルからがん組織の有無を判定する技術が記載されている。【０００３】
このような光学的な手法を用いることにより、非侵襲で生体組織の識別を行うことが可能となる。また、得られた吸収スペクトルを所定のアルゴリズムで解析することにより、検査者の主観に依存しない客観的な識別結果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１１／１５１８２５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ９７／１８５６６号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１３／１３９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＴＩＲ法を用いる特許文献１〜３に記載の技術においては、幅広い波長範囲の吸収スペクトルを取得し、得られたスペクトルの全体形状を分析するため、識別に要する処理量が多くなる。そのため、生体組織の識別に要する時間が長くなるという問題がある。【０００６】
本発明の一態様は、少ない処理量で生体組織の識別結果が得られる生体組織識別装置等を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る組織識別装置は、第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第１測定値とし、第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第２測定値とし、前記第１および第２検査光は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであり、前記第１および第２測定値を取得し、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出部と、前記算出部が算出した比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成する識別情報生成部とを備える構成である。【０００８】
本発明の一実施形態に係る組織識別方法は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する第１および第２検査光を生体組織に照射する照射工程と、第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第１測定値と、第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第２測定値とを取得する取得工程と、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出工程と、前記比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成し、当該識別情報を出力装置へ出力する出力工程とを含む方法である。【０００９】
本発明の一実施形態に係る内視鏡システムは、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲にピーク波長を有する検査光を出射する第１光源と、可視光を出射する第２光源と、前記第１光源から出射された前記検査光を導光する第１光ファイバと、前記第２光源から出射された前記可視光を導光する第２光ファイバと、生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を受光する第１受光部と、前記生体組織を透過した前記可視光、または前記生体組織に反射した前記可視光を受光する第２受光部とを含み、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとは、同軸に配置されている構成である。【００１０】
本発明の一実施形態に係る検査方法は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する検査光を生体組織に照射する照射工程と、前記生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を光検出器により受光する受光工程とを含み、前記検査光は、メインパルスおよびサブパルスを含んでおり、前記受光工程において、前記サブパルスによって生じた光の少なくとも一部を受光しないように、前記光検出器が受光可能な時間を制限する方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、少ない処理量で生体組織の識別結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】肺組織に対して中赤外光を照射することで得られる吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図２】実施形態１の生体組織識別システムの構成を示す図である。
【図３】光パラメトリック発振器の構成を模式的に示す図である。
【図４】制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】生体組織識別システムにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】乳腺組織における吸収スペクトルを示す図である。
【図７】生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを判定するために用いるテンプレートの一例を示す図である。
【図８】（ａ）は、試料の画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、識別情報を表示部に表示する場合の画像の一例を示す図である。
【図９】肝臓組織における正常組織およびがん組織（組織球肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１０】肝臓のがん組織（肝細胞がん）およびリンパ球の吸収スペクトルを示す図である。
【図１１】筋肉の正常組織、骨の正常組織およびがん組織（骨肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１２】小脳における正常組織およびがん組織（髄芽腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１３】肝臓における正常組織およびがん組織（悪性リンパ腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１４】筋肉の正常組織およびがん組織（横紋筋肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１５】脾臓における正常組織およびがん組織（組織球肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。
【図１６】実施形態２の生体組織識別システムの構成を示す図である。
【図１７】（ａ）は、内視鏡システムの構成を示す断面図であり、（ｂ）は、チューブの側面を示す図である。
【図１８】（ａ）は、生体組織の識別情報として表示部に表示される画像を示す図である。（ｂ）は、識別対象である肝臓組織の画像を示す図である。（ｃ）は、前記肝臓組織の画像の上に、識別情報としての画像を重ねた図である。（ｄ）は、（ｃ）における枠線部に対応する肝臓組織の画像の一部を拡大した図である。
【図１９】レーザ光を発振する時のパルスの波形を示す図である。
【図２０】実施形態４の生体組織識別システムが備える制御部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２１】肝臓組織における正常肝および悪性リンパ腫浸潤部の吸収スペクトルを示す図であり、（ａ）は、実施形態１の生体組織識別システムを用いた場合の前記吸収スペクトルを示し、（ｂ）は、実施形態４の生体組織識別システムを用いた場合の前記吸収スペクトルを示す。
【図２２】複数種類の正常組織とがん組織の吸収スペクトルを示す図である。
【図２３】肝臓組織における正常組織、がん組織、およびリンパ球の吸収スペクトルを示す図である。
【図２４】肺組織における正常組織、原発性肺がん組織、および肝がんの肺転移巣の吸収スペクトルを示す図である。
【図２５】心臓組織における正常組織および心筋梗塞巣の吸収スペクトルを示す図である。
【図２６】肝臓組織における正常組織および脂肪肝の組織の吸収スペクトルを示す図である。
【図２７】肝臓組織における正常組織および肝硬変の組織の吸収スペクトルを示す図である。
【図２８】小脳組織における正常組織、放射性誘発がん組織、および自然発生したがん組織の吸収スペクトルを示す図である。
【図２９】腎臓組織における正常腎尿細管およびアミロイドが沈着した糸球体の吸収スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。まず、本発明の技術的思想について説明する。本発明の発明者らは、生体組織に様々な波長の光を照射した結果得られる吸収スペクトルを解析した。その結果、本発明の発明者らは、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する少なくとも２波長の中赤外光を生体組織に照射し、その結果得られる吸光度の比を算出することにより、当該生体組織の識別ができることを見出した。
【００１４】
図１は、肺組織に対して中赤外光を照射することで得られる吸収スペクトルの一例を示す図である。図１に示す複数の吸収スペクトルのうち、符号８１で示す吸収スペクトルが、正常組織の吸収スペクトルであり、符号８２で示す吸収スペクトルががん組織の吸収スペクトルである。なお、吸収スペクトルは、それぞれの組織について複数回測定された。また、以降に示す吸収スペクトルについても同様に、それぞれの組織について複数回測定が行われた。このような２種類の吸収スペクトルを解析した結果、本発明の発明者らは、次の知見を見出した。
・生体組織の種類または状態により、吸光度が変化し難い波長（基準波長と称する）の範囲が存在する。この基準波長の範囲は、吸収スペクトルのピークに相当する狭い範囲である。図１に示す例の場合、「ピークに相当する」波長を基準波長として適用することで、正確に評価をすることができる。一方、例えば図１２（小脳組織）に示す例の場合には、「ピークに相当する」波長の吸光度が正常とがん組織とで大きく異なるため、正確な評価が困難になる。このような場合には、各組織の基準波長での吸光度を平均した値を、基準波長の吸光度として使用することにより正確な評価が可能となる。ただし、基準波長として設定する波長は、吸収スペクトルの谷に対応する波長でもよいし、吸収スペクトルのフラットな部分に対応する波長であってもよく、生体組織の種類または状態により、吸光度が変化し難い波長であればよい。
・生体組織の種類または状態により、吸光度が変化し易い波長（判別波長と称する）の範囲が存在する。判別波長の範囲は、図１に示す例では、矢印８３Ａで示す範囲（８．０６μｍ〜８．７０μｍ）および矢印８３Ｂで示す範囲（８．７５μｍ〜１０．０５μｍ）である。
・基準波長の光（基準検査光（第２検査光）と称する）を生体組織に照射し、生体組織を透過した基準検査光または生体組織に反射した基準検査光が示す吸光度を基準吸光度（第２測定値）とする。判別波長の光（判別検査光（第１検査光）と称する）を生体組織に照射し、生体組織を透過した判別検査光または生体組織に反射した判別検査光が示す吸光度を判別吸光度（第１測定値）とする。このとき、判別吸光度と基準吸光度との比の値（判別吸光度／基準吸光度）またはその逆数（基準吸光度／判別吸光度）が、生体組織の種類または状態により異なる。
・別の観点から説明すれば、判別検査光を生体組織に照射することによって得られる判別吸光度が、照射対象である生体組織の種類または状態により変化する程度は、基準検査光を前記生体組織に照射することによって得られる基準吸光度が、前記生体組織の種類または状態により変化する程度よりも大きい。
・予め判別吸光度と基準吸光度との比の値（吸光度比と称する）（またはその逆数）がとり得る値の範囲を生体組織の種類または状態ごとに設定しておけば、吸光度比（またはその逆数）の実測値が、予め設定された複数の数値範囲のいずれに含まれるかを判定することにより、検査対象となっている生体組織の種類または状態を識別できる。
【００１５】
判別吸光度の絶対値を用いるのではなく、吸光度比を用いているのは、識別精度を高めるためである。レーザ光を生体組織に照射し、吸光度を測定した場合には、吸光度の実測値は、光の入射角等、光の照射条件、試料Ｓの厚さ等によっても変動する。このため、判別波長領域の吸光スペクトルの違いを適切に認識するためには、判別吸光度の絶対値ではなく、同一の照射条件下で測定された基準吸光度との比を用いることが好ましい。
【００１６】
なお、以下では、判別吸光度と基準吸光度との比の値の逆数ではなく、当該比の値そのものを用いる場合の実施形態について説明する。比の値の逆数（基準吸光度／判別吸光度）を用いる場合には、当該逆数の取り得る値の範囲に対応するように、上記複数の数値範囲を設定すればよい。
【００１７】
図１には、基準波長Ａ（８．７４μｍ）、基準波長Ｂ（９．７３μｍ）、判別波長Ａ（８．２８μｍ）および判別波長Ｂ（９．２６μｍ）が示されている。生体組織の識別をするために、少なくとも１つの基準波長における吸光度（基準吸光度）と、当該基準波長に隣接する波長範囲に含まれる少なくとも１つの判別波長における吸光度（判別吸光度）を用いればよい。
【００１８】
例えば、判別波長Ａにおける吸光度と基準波長Ａにおける吸光度との比の値（吸光度比）を、正常組織の吸収スペクトルおよびがん組織の吸収スペクトルのそれぞれについて算出する。図１に示す例の場合、正常組織についての吸光度比は、がん組織についての吸光度比よりも大きい。そのため、これらの吸光度比がとり得る値の範囲を予め調べて設定しておけば、実測により得られた吸光度比が、正常組織がとり得る数値範囲に含まれるか、がん組織がとり得る数値範囲に含まれるかを判定することにより、検査対象となっている生体組織にがん組織が含まれているかどうかを判定できる。なお、正常組織についての吸光度比が、がん組織についての吸光度比よりも小さい例も存在する。
【００１９】
図１に示す例では、基準波長Ａと判別波長Ａとを用いた場合および基準波長Ａと判別波長Ｂとを用いた場合について、正常組織がとり得る数値範囲とがん組織がとり得る数値範囲との境界の値（閾値）を、０．９８６と定めることができる。この場合、吸光度比が０．９８６より小さい場合に、当該生体組織はがん組織であると判定できる。
【００２０】
従来の技術では、生体組織の吸収スペクトルの波形を、データベースに登録されている波形と比較することにより、当該生体組織にがん組織が含まれているかどうかを判定していた。これに対して、本発明では、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲にピーク波長を有する少なくとも２波長の中赤外光を照射し、その結果得られる吸光度の比に基づいて生体組織の識別を行っている。そのため、広い波長範囲にわたって吸収スペクトルを取得する必要がなく、吸光度の測定時間を短縮できる。また、吸光度比に基づいて生体組織を識別できるため、識別に要する情報処理量が少なくて済み、演算時間を短縮することができる。また、吸光度比に基づいて生体組織を識別するため、検査者の主観に依存せず、客観的な識別を行うことができる。予め設定される、吸光度比のとり得る値の範囲は、２つでも、３つ以上でもよい。例えば、がんの悪性度に応じて３段階以上の数値範囲を設定してもよい。
【００２１】
上述の知見は、（１）生体組織を透過した基準検査光の透過率と、生体組織を透過した判別検査光の透過率との関係、および（２）生体組織に反射した基準検査光の反射率と、生体組織に反射した判別検査光の反射率との関係についても当てはまる。吸光度と、透過率および反射率とは、互いに換算可能であるからである。本実施形態では、吸光度を用いる例についてのみ言及する。
【００２２】
（生体組織識別システム１の構成）
図２は、本実施形態の生体組織識別システム１の構成を示す図である。生体組織識別システム１は、試料台２０上に載置された試料Ｓに中赤外光を照射し、試料Ｓを透過した光の吸光度を測定することにより、当該試料Ｓに含まれる生体組織の識別を行うシステムである。試料Ｓに含まれる生体組織は、人間から採取された組織であってもよいし、マウス、ラットなど人間以外の動物から採取された組織であってもよい。
【００２３】
生体組織識別システム１において使用される光源１０は、波長が２μｍ〜２０μｍの範囲の中赤外光のうち、特定のピーク波長の中赤外光を選択的に（波長を切り替えて）発振するレーザ光源である。吸光度測定の精度および効率を高めるために、光源１０として、高輝度の中赤外レーザ光を発振する量子カスケードレーザ、またはＯＰＯ（光パラメトリック発振器）を備える光源を用いることが好ましい。
【００２４】
検査光としてレーザ光を用いるため、輝度の高いビームが使用できる。これにより、信号の平均化などが不要となり、高いＳ／Ｎ比が得られ、短時間で測定ができる。また、レーザ光源は、狭い線幅で波長掃引することが可能なため、高い波長分解能も実現できる。さらに、レーザ光はコヒーレント光であり、レーザ光を回折限界まで集光できるため、高い空間分解能も得られるという利点がある。また、ＯＰＯまたは量子カスケードレーザを用いた場合には、光源１０を小型化することができるため、装置全体を小型化することができる。
【００２５】
光源１０は、励起光源１１から発振されたパルス状の、中赤外光よりも短波長の励起光１０１をＯＰＯ１２にて長波長に変換すると同時に増幅することによってレーザ光１００を発生させる。光パラメトリック発振については、例えば特開２０１０−２８１８９１号公報に記載されている。
【００２６】
励起光源１１としては、パルス状、かつ中赤外光よりも短波長の励起光１０１を発振することができるＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ（発振波長１．０６４μｍ）や、ＱスイッチＹｂ：ＹＡＧレーザ（発振波長１．０３０μｍ）が特に好ましく用いられる。これらの励起光源は、過飽和吸収体を用いてスイッチング動作を自動的に行わせることができる。そのため、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザまたはＱスイッチＹｂ：ＹＡＧレーザを励起光源１１として用いることにより、励起光源１１及びこれを制御するための構成を単純化、および小型化することができる。Ｑスイッチ発振においては、例えばパルス幅約８ｎｓで１０Ｈｚ以上の繰り返しで励起光１０１を発振することができる。
【００２７】
図３は、ＯＰＯ１２の構成を模式的に示す図である。ＯＰＯ１２においては、入射側半透鏡１２１と出射側半透鏡１２２との間に、非線形光学結晶１２３が設置される。入射側半透鏡１２１を透過した励起光１０１は、非線形光学結晶１２３に入射し、励起光１０１よりも長波長の光に変換され、かつ入射側半透鏡１２１と出射側半透鏡１２２との間で反射されて閉じ込められる際に光パラメトリック増幅される。増幅された光は出射側半透鏡１２２を透過してレーザ光１００となって出力される。なお、図２では便宜上ＯＰＯ１２から発振されるレーザ光１００の方向と励起光１０１の方向が異なって示されているが、この向きは反射鏡を用いることによって適宜調整される。
【００２８】
非線形光学結晶１２３としては、こうした波長変換に適したＡｇＧａＳ２が位相整合の条件で使用される。非線形光学結晶１２３の種類やその整合条件を調整することによって、発振されるレーザ光１００の波長（発振波長）を調整することができる。非線形光学結晶としては、他にＧａＳｅ、ＺｎＧｅＰ２、ＣｄＳｉＰ２、ＬｉＩｎＳ２、ＬｉＧａＳｅ２、ＬｉＩｎＳｅ２、ＬｉＧａＴｅ２等も用いられる。ＯＰＯ１２から発せられるレーザ光１００は、励起光１０１に対応した繰り返し周波数、パルス幅（例えば約８ｎｓ）となり、この短いパルス幅により尖頭出力が１０Ｗ〜１ｋＷの高強度となる。
【００２９】
発振されたレーザ光１００は、ビームスプリッタ１５で２つに分岐され、そのうちの一方が試料台２０上に固定された試料Ｓ側に向かう。他方はモニター用として用いられ、モニター用光検出器１６で検出される。このため、レーザ光１００自身の強度に変動があった場合でも、この変動をモニター用光検出器１６の出力から認識することができる。
【００３０】
試料Ｓに向かうレーザ光１００は、集光レンズ１７によって、試料Ｓ上でのビームスポットのサイズが小さくなり、試料Ｓにおける特定の部位を照射できるように調整される。試料Ｓ上でのビームスポットのサイズは、例えば、直径１０μｍ程度まで絞ることが好ましい。この大きさのビームスポットであれば、細胞単位でレーザ光を照射することができる。
【００３１】
試料台２０は、試料Ｓを透過したレーザ光１００である透過光１００Ａが透過可能な開口部を有している。この開口部を通過した透過光１００Ａは、光検出器１８で検出される。また、試料台２０は、レーザ光１００の光軸に対して２次元的に移動可能であり、これによって、試料Ｓにおけるレーザ光１００の照射部位が調整される。
【００３２】
また、試料Ｓにおけるレーザ光１００の照射部位を含む領域を撮像するための撮像部２１が、試料Ｓから見て光源１０側に設けられている。なお、集光レンズ１７は、レーザ光１００のビームスポットのサイズを小さくできるものであればよく、集光レンズ１７に替えて、ピンホール等を用いてもよい。
【００３３】
コンピュータ３０は、生体組織識別システム１の全体を制御するために用いられる。このコンピュータ３０は、制御部（組織識別装置）３１（ＣＰＵ）、表示部３２および記憶部３３を備えている。表示部３２は、各種の情報および測定結果を表示するディスプレイである。記憶部３３は、各種のデータを記憶するハードディスクまたは半導体メモリで構成されている。また、コンピュータ３０は、ユーザの操作を受け付けるタッチパネル、キーボードおよび／またはマウス等の入力部３４も具備する。
【００３４】
図４は、制御部３１の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように、制御部３１は、光源１０を制御する光源制御部４１、判別吸光度と基準吸光度とを算出する吸光度算出部４２、判別吸光度と基準吸光度との比を算出する吸光度比算出部４３を備えている。さらに、制御部３１は、器官判別部４４、識別情報生成部４５および測定位置調節部４６を備えている。
【００３５】
器官判別部４４は、試料Ｓの生体組織を透過した光が示す吸収スペクトルと、予め記憶部３３に記憶されている、複数種類の器官（臓器）に由来する組織についての吸収スペクトルとを比較することにより、試料Ｓの生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを判定する（器官判定）。
【００３６】
識別情報生成部４５は、吸光度比が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、検査対象の生体組織の種類または状態を識別する。識別情報生成部４５は、当該生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成し、当該識別情報を出力装置へ出力する。前記出力装置は、例えば、表示部３２であるが、ユーザが識別結果を確認できる装置であれば、スピーカまたはプリンタなど、どのような装置であってもよい。
【００３７】
識別情報生成部４５が識別する生体組織の種類とは、例えば、その生体組織が正常組織であるか、良性腫瘍であるか、またはがん組織であるかを意味してもよいし、その生体組織ががん化する過程における組織の形態（発がん過程におけるステージ）を意味してもよい。また、前記生体組織の種類とは、がんに限らず、異常が生じている組織の形態（状態）を意味してもよい。すなわち、本明細書において、識別対象の生体組織にがん組織が含まれているかどうかを判定することは、当該生体組織に異常が生じているかどうかを判定することの下位概念として捉えることができる。そのため、識別情報生成部４５は、前記吸光度比が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織に異常が生じているかどうかを示す識別情報を生成するといえる。
【００３８】
識別対象の生体組織が腫瘍である場合、識別情報生成部４５は、その腫瘍の組織型を識別してもよい。また、識別対象の生体組織ががん組織である場合、識別情報生成部４５は、そのがん組織が転移性のがん組織であるか、原発性のがん組織であるかを識別してもよい。また、識別情報生成部４５は、識別対象の生体組織が、いずれの器官（臓器）に由来する組織であるかを識別してもよい。これらの識別を行うことは、生体組織の「種類」を識別することに含まれる。また、前記生体組織の状態とは、例えば、その生体組織ががん組織である場合に、がんの悪性度を意味する。
【００３９】
このように、本発明では、生体組織の種類または状態と、当該生体組織についての吸光度比が採り得る値の範囲とを予め対応付けられるのであれば、どのような種類または状態について識別を行ってもよい。
【００４０】
測定位置調節部４６は、試料台２０の、レーザ光１００の光軸に対する相対位置を調節する。この調節によって、試料Ｓにおけるレーザ光１００が照射される位置（すなわち、測定位置）を調節することができる。
【００４１】
光検出器１８及びモニター用光検出器１６としては、例えば液体窒素で冷却したＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器が用いられる。ＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器は、上記の波長範囲のレーザ光１００あるいは透過光１００Ａを受光して、その強度を電気信号として出力することができる。この際、励起光源１１から励起光１０１をパルス状に発振させ、このパルスと同期した光検出器１８およびモニター用光検出器１６の出力を抽出することによって、レーザ光１００を高いＳ／Ｎ比で検出することができる。
【００４２】
また、光透過率が１００％となる場合（試料Ｓがない場合）におけるモニター用光検出器１６の検出強度と光検出器１８の検出強度との関係を予め認識することにより、レーザ光１００の強度が時間的に変動しても、モニター用光検出器１６の検出強度および光検出器１８の検出強度により、試料Ｓの光透過率を適正に算出することができる。なお、レーザ光１００の時間変動が小さく、実際には光検出器１８の検出強度のみから吸光度が算出可能な場合には、モニター用光検出器１６は不要である。
【００４３】
また、上述のような生体組織識別システム１を顕微鏡システムとして実現してもよい。この場合には、顕微鏡のステージを試料台２０として利用すればよい。試料Ｓを目視で観察する場合には、顕微鏡の対物レンズおよび接眼レンズを利用することができる。
【００４４】
（生体組織識別システム１における処理の流れ）
図５は、生体組織識別システム１における処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、試料Ｓの生体組織に、正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織のいずれの組織が含まれているかを判定する例について説明する。
【００４５】
試料Ｓの生体組織がいずれの器官（臓器）に由来するものであるかが判明している場合には（Ｓ１にて、ＹＥＳ）、制御部３１は、当該器官を特定する器官情報（器官の名称、器官に付与された番号など）を、入力部３４を介してユーザから受け付ける（Ｓ２）。前記器官とは、例えば、肺、胃、筋肉、脳など、特定の機能を有する、組織の集合である。様々な器官の器官情報と、当該器官を構成する組織の識別に用いられる基準波長および判別波長とが対応付けられて記憶部３３に格納されている。
【００４６】
器官情報を受け付けると、制御部３１の光源制御部４１は、当該器官情報に対応付けられている基準波長および判別波長を記憶部３３から取得する（Ｓ３）。測定位置調節部４６は、試料台２０の位置を調節することにより、基準波長および判別波長を照射する位置を初期位置に設定する（Ｓ４）。なお、試料台２０の位置（試料Ｓにおけるレーザ光１００の照射位置）の調節は、撮像部２１によって撮像された画像をユーザが表示部３２で確認しながら行ってもよい。なお、上記波長範囲のレーザ光１００は目視できないため、位置調節の際に可視光を照射する光源を設けることが好ましい。
【００４７】
光源制御部４１は、器官情報に対応付けられている基準波長を有する基準検査光、および器官情報に対応付けられている判別波長を有する判別検査光を、光源１０を制御することにより発振する（Ｓ５：照射工程）。以下の説明では、基準検査光および判別検査光をレーザ光１００と総称する。発振されたレーザ光１００の一部は、モニター用光検出器１６で検出され、残りは試料Ｓを通過した後、光検出器１８で検出される。
【００４８】
吸光度算出部４２は、モニター用光検出器１６および光検出器１８からの出力信号を認識することにより、レーザ光１００の試料Ｓに対する吸光度（判別吸光度および基準吸光度）を算出する（Ｓ６：取得工程）。
【００４９】
光源制御部４１および吸光度算出部４２は、照射すべき波長のレーザ光１００が全て照射されるまで、Ｓ５およびＳ６の動作を繰り返す（Ｓ７）。全てのレーザ光１００の照射および吸光度の測定が終了すると（Ｓ７にて、ＹＥＳ）、吸光度比算出部４３は、判別吸光度と基準吸光度との比を算出する（Ｓ８：算出工程）。
【００５０】
識別情報生成部４５は、吸光度比算出部４３が算出した吸光度比が、検査対象の器官について予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、試料Ｓの生体組織に腫瘍が含まれているかどうかを判定する（Ｓ９）。
【００５１】
図６は、乳腺組織における吸収スペクトルを示す図である。図６には、正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織のスペクトルが示されている。矢印８３で示す領域（９．８０μｍ〜１０．６０μｍ）、さらには、８．０５μｍ〜８．１５μｍ、８．２２μｍ〜８．６２μｍ、８．７１μｍ〜８．８５μｍおよび８．８８μｍ〜１０．６μｍの範囲が判別波長の採り得る波長領域である。この波長領域においては、正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織のいずれであるかによって、吸光度が互いに異なっている。そのため、上記器官が乳腺である場合には、例えば、基準波長として９．７５μｍの波長の光を用い、判別波長として１０．０５μｍの波長の光を用いることができる。
【００５２】
正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織のそれぞれについて、判別吸光度と基準吸光度との比（吸光度比）が採り得る値の範囲が予め設定されており、これら４つの数値範囲が記憶部３３に格納されている。
【００５３】
識別情報生成部４５は、吸光度比算出部４３が算出した吸光度比が、腺腫、線維腺腫およびがん組織のいずれかと対応付けられた数値範囲に入っている場合、当該生体組織に腫瘍が含まれていると判定する（図５のＳ９にて、ＹＥＳ）。さらに、識別情報生成部４５は、吸光度比算出部４３が算出した吸光度比が、腺腫、線維腺腫またはがん組織と対応付けられた数値範囲のいずれの範囲に属しているかを判定することにより、当該腫瘍が悪性であるか（がん組織であるか）良性であるかを判定する（Ｓ１０）。識別情報生成部４５は、さらには、当該腫瘍が腺腫であるか線維腺腫であるかを判定してもよい。
【００５４】
なお、識別情報生成部４５は、Ｓ９とＳ１０とを１つのステップとして行い、当該生体組織が正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織のいずれであるかを一段階で判定してもよい。また、正常組織、腺腫および線維腺腫をがん組織ではない組織として扱い、識別情報生成部４５は、試料Ｓにがん組織が含まれているかどうかのみを判定してもよい。また、腺腫、線維腺腫およびがん組織を腫瘍組織として扱い、識別情報生成部４５は、試料Ｓに腫瘍組織が含まれているかどうかのみを判定してもよい。
【００５５】
初期設定された測定位置における吸光度測定および判定が終わると、測定位置調節部４６は、試料台２０を移動させ、測定位置を変更する（Ｓ１１、Ｓ１２）。
【００５６】
全ての測定位置での吸光度測定および判定が終了すると（Ｓ１１にて、ＹＥＳ）、識別情報生成部４５は、当該生体組織の種類を示す識別情報を生成し、当該識別情報を表示部３２へ出力する（Ｓ１３：出力工程）。
【００５７】
一方、試料Ｓの生体組織がいずれの器官（臓器）に由来するものであるかが判明していない場合には（Ｓ１にて、ＮＯ）、Ｓ２１からＳ２７までの処理（器官判定工程）が行われる。すなわち、器官判別部４４は、試料Ｓの生体組織の吸収スペクトルと、予め記憶部３３に記憶されている、複数種類の器官の吸収スペクトル（テンプレート）とを比較することにより、試料Ｓの生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを判定する。なお、Ｓ２１からＳ２７までの処理に係る発明を、Ｓ２からＳ１３までの処理に係る発明とは、独立した発明として捉えることもできる。
【００５８】
図７は、生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを判定するために用いるテンプレートの一例を示す図である。図７には、（１）肺の正常組織、（２）肺のがん組織、（３）骨の正常組織、（４）筋肉の正常組織、（５）骨肉腫の吸光度スペクトルをスムージングしたスペクトルが示されている。これらのテンプレートおよび各テンプレートの波長範囲を示すデータが記憶部３３に予め記憶されている。
【００５９】
器官判定工程では、まず、光源制御部４１は、記憶部３３から全てのテンプレートに対応した波長範囲（図７に示す例では、８．０５〜１０．０５μｍ）を認識する（図５のＳ２１）。その後、Ｓ４と同様に測定箇所の設定が行われる（Ｓ２２）。
【００６０】
光源制御部４１は、光源１０を制御して光源１０の発振波長を、第１のテンプレートに対応した波長範囲のうちの１つの波長に設定する（Ｓ２３）。
【００６１】
吸光度算出部４２は、モニター用光検出器１６および光検出器１８からの出力信号を認識することにより吸光度を算出する（Ｓ２４）。Ｓ２３で設定される波長は、各テンプレートに対応する波長範囲内の多数の波長であり、これら多数の波長のそれぞれについて吸光度の測定が行われる（Ｓ２５）。これにより、テンプレートと比較可能な吸収スペクトルが得られる。このように広範囲の吸収スペクトルを効率的に得るためには、光源１０として、中赤外領域で発振波長が調整可能である量子カスケードレーザ、または、ＯＰＯ（光パラメトリック発振器）１２を備える光源を用いることが好ましい。
【００６２】
器官判別部４４は、上述のように測定して得られた吸収スペクトルを、各テンプレートと比較し、両者の差異が最も小さいテンプレートを特定する（Ｓ２６）。実測された吸収スペクトルとテンプレートとのマッチングを行う技術については、周知の技術を用いることができる。そして、器官判別部４４は、特定したテンプレートに対応する器官を示す器官情報を光源制御部４１および識別情報生成部４５へ出力する（Ｓ２６）。その後の処理の流れは、上述のＳ５〜Ｓ１３における処理の流れと同様である。
【００６３】
器官判別部４４は、必ずしも一義的な判定結果を出力する必要はなく、例えば上記差異が所定の範囲内である複数の器官の候補を示す器官情報を出力してもよい。
【００６４】
測定条件または試料Ｓの条件（厚さ等）に応じて吸光度のコントラストが変動する場合がある。そのため、上記マッチングを行う場合に、スペクトル形状の補正を行ってもよい。例えば、実測された吸収スペクトルの最大値と最小値との差が、テンプレートの最大値と最小値との差と等しくなるように、実測された吸収スペクトルを補正してもよい。
【００６５】
このように器官判別部４４を設けることにより、未知の試料Ｓに対しても、当該試料Ｓに含まれる生体組織の識別を行うことができる。また、第１の組織に、第２の組織由来のがん組織が存在している場合にも、これらの組織の識別を適切に行うことができる。
【００６６】
なお、器官判別部４４は、試料Ｓの生体組織に反射した光が示す吸収スペクトルと、予め記憶部３３に記憶されている吸収スペクトルとを比較し、器官判定を行ってもよい。
【００６７】
また、器官判別部４４は、上記吸収スペクトルに替えて、試料Ｓの生体組織を透過した光が示す透過率のスペクトル、または試料Ｓの生体組織に反射した光が示す反射率のスペクトルを用いて、器官判定を行ってもよい。この場合、対応する透過率または反射率のスペクトルのテンプレートが記憶部３３に記憶されていればよい。
【００６８】
また、器官判別部４４は、試料Ｓの一箇所について器官の判定を行ってもよいし、試料Ｓの複数箇所について器官の判定を行ってもよい。さらには、器官判別部４４による判定箇所と識別情報生成部４５による判定箇所とを一致させてもよい。
【００６９】
また、器官判別部４４は、実測された吸収スペクトルと、予め記憶されている、同一器官における複数種類の組織についての吸収スペクトルとを比較することにより、生体組織の種類もしくは状態の候補を判別してもよい。例えば、図７に示す例のように、試料Ｓの生体組織が、肺の正常組織であるか、肺のがん組織であるかを器官判別部４４が暫定的に判別し、識別情報生成部４５が、吸光度比を用いて、最終的な識別を行ってもよい。また、腸管であれば、上皮組織（粘膜）、結合組織、筋組織など、同一の器官おけるいずれの組織であるかの候補を器官判別部４４が判別してもよい。すなわち、器官判別部４４は、検査対象の生体組織の種類または状態の候補を判別する。これらの場合には、器官判別部４４は、図５のＳ２７において、前記候補を示す情報を光源制御部４１および識別情報生成部４５へ出力する。当該候補と、基準波長、判別波長および識別のための前記複数の数値範囲が、記憶部３３に予め格納されている。
【００７０】
また、上述のフローでは、識別情報生成部４５は、試料Ｓの生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを示す器官情報を、ユーザからまたは器官判別部４４から取得し、当該器官情報が示す器官についての上記複数の数値範囲を用いて、上記判定を行っていた。しかし、識別情報生成部４５は、上記吸光度比が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、試料Ｓの生体組織がいずれの器官に由来するものであるかを判定してもよい。この場合には、器官判別部４４は不要となる。
【００７１】
（識別情報の表示方法の一例）
図８の（ａ）は、試料Ｓの画像の一例を示す図である。図８の（ｂ）は、識別情報生成部４５が生成した識別情報を表示部３２に表示する場合の画像の一例を示す図である。図８の（ａ）に示す生体組織の画像には、がん組織９０が写っている。図８の（ｂ）に示す例では、生体組織識別システム１は、当該生体組織を一辺５００μｍの分割領域９１に分割し、分割領域９１ごとに、その吸光度を測定している。図５のＳ１２では、測定位置調節部４６は、全ての分割領域９１について吸光度が測定されるように、試料台２０の位置を移動させている。
【００７２】
分割領域９１の大きさが小さくなるほど、組織識別の精度は高まる。そのため、分割領域９１の一辺は１０μｍ程度であることが好ましい。
【００７３】
（基準波長および／または判別波長を複数用いる場合）
基準波長または判別波長のいずれかを複数使用する場合には、吸光度算出部４２によって吸光度比が複数算出され、識別情報生成部４５によって、各吸光度比が、所定の数値範囲のいずれに含まれるかが判定される。
【００７４】
図１に示した例において、基準波長Ａ（８．７４μｍ）および基準波長Ｂ（９．７３μｍ）と判別波長Ａ（８．２８μｍ）および判別波長Ｂ（９．２６μｍ）との組み合わせを用いた場合に用いる閾値の具体例を表１に示す。当該閾値は、正常組織の吸光度比の範囲とがん組織の吸光度比の範囲との境界を示す値である。
【００７５】
【表１】
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例えば、基準波長Ａと判別波長Ｂとを用いる場合、識別情報生成部４５は、吸光度比算出部４３が算出した吸光度比が０．９８６０より小さい場合に、当該生体組織はがん組織であると判定する。
【００７６】
各吸光度比を用いた識別結果（例えば、正常組織かがん組織か）が、互いに異なる場合には、識別情報生成部４５は、すべての識別結果が「正常組織」でなければ「がん組織」であるとの識別結果を出力してもよいし、正常組織であるとの識別結果の数と、がん組織であるとの識別結果の数との割合を反映した数値を識別情報として出力してもよい。
【００７７】
または、識別情報生成部４５は、各吸光度比を用いた識別結果の確からしさを示すスコアを識別情報生成部４５が算出してもよい。当該スコアとして、例えば、実測された吸光度比が、数値範囲の境界（閾値）からどれだけ離れているかを示す数値を用いてもよい。識別情報生成部４５は、上記スコアの大きい方の吸光度比に基づく識別結果を採用するなど、より信頼性の高いと考えられる方の識別結果を採用すればよい。
【００７８】
（吸収スペクトルの具体例）
図９は、肝臓組織における正常組織およびがん組織（組織球肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。図９に示す例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、９．３３μｍ〜９．６４μｍである。図１０は、肝臓のがん組織（肝細胞がん）およびリンパ球の吸収スペクトルを示す図である。図１０に示す例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、８．０５μｍ〜８．４０μｍおよび８．８５μｍ〜９．５６μｍである。図１１は、筋肉の正常組織、骨の正常組織およびがん組織（骨肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。図１１に示す例では、基準波長は９．７７μｍであり、判別波長の範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μｍである。図１２は、小脳における正常組織およびがん組織（髄芽腫）の吸収スペクトルを示す図である。図１２に示す例では、基準波長は９．７１μｍであり、判別波長の範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μｍである。図１３は、肝臓における正常組織およびがん組織（悪性リンパ腫）の吸収スペクトルを示す図である。図１３に示す例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、９．０７μｍ〜９．７７μｍおよび９．８２μｍ〜１０．８μｍである。図１４は、筋肉の正常組織およびがん組織（横紋筋肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。図１４に示す例では、基準波長は８．７５μｍであり、判別波長の範囲は、８．２０μｍ〜８．６６μｍおよび８．９１μｍ〜１１．０μｍである。図１５は、脾臓における正常組織およびがん組織（組織球肉腫）の吸収スペクトルを示す図である。図１５に示す例では、基準波長は９．７６μｍであり、判別波長の範囲は、８．０５μｍ〜８．３９μｍ、８．７０μｍ〜９．５８μｍおよび９．８７μｍ〜１０．９μｍである。
【００７９】
これらの結果より、いずれの器官（臓器）においても、矢印８３で示す判別波長の範囲において、生体組織の種類または状態に応じて、吸収スペクトルが有意に異なることが明らかである。器官の種類に応じて、または識別の目的に応じて、基準波長、判別波長、および吸光度比が採り得る値の範囲を設定すれは、当該生体組織の種類または状態を識別することが可能となる。基準波長、判別波長、および吸光度比の範囲については、識別対象となる生体組織の吸収スペクトルを、当該生体組織の種類ごとに取得し、取得した吸収スペクトルを比較することにより設定することができる。
【００８０】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８１】
図１６は、本実施形態の生体組織識別システム２の構成を示す図である。生体組織識別システム２では、生体組織に反射した基準検査光が示す吸光度、および生体組織に反射した判別検査光が示す吸光度を吸光度算出部４２が算出する。組織識別のアルゴリズムは、生体組織識別システム１のそれと同様である。制御部３１は、生体組織に反射した判別検査光が示す反射率と、生体組織に反射した基準検査光が示す反射率との比を、吸光度比に替えて算出してもよい。
【００８２】
生体組織識別システム２においては、ビームスプリッタ１５で２つに分岐されたレーザ光１００の一方が、試料台２０上に固定された試料Ｓに照射され、試料Ｓに反射したレーザ光１００（反射光１００Ｂ）を光検出器１８が検出する。このような反射光を用いる場合でも、生体組織の識別を適切に行うことができる。
【００８３】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。図１７の（ａ）は、生体組織識別システム１または生体組織識別システム２に適用可能な内視鏡システム３の構成を示す断面図である。図１７の（ａ）に示すように、内視鏡システム３は、基準検査光および判別検査光を生体組織に照射し、その反射光を受光するシステムである。
【００８４】
内視鏡システム３は、生体Ｌに近接して用いられる測定ヘッド５０、光源（第１光源）１０および照明光源（第２光源）７０を備えている。照明光源７０は、生体Ｌにおける測定対象となる部位を撮像部２１によって光学的に観察するための可視光（照明光２００）を発する光源である。
【００８５】
測定ヘッド５０の本体であるチューブ６０の内部には、その先端側から光検出器（第１受光部）１８、撮像部（第２受光部）２１、および、検査光ファイバ（第１光ファイバ）５１および照明光ファイバ（第２光ファイバ）５４の先端部が配されている。検査光ファイバ５１は、光源１０から発せられたレーザ光１００を導光する光ファイバである。検査光ファイバ５１を伝搬したレーザ光１００は、チューブ６０の側壁面に配された集光レンズ１７を介して生体Ｌに照射される。照明光ファイバ５４は、照明光源７０から出射された照明光２００を導光する光ファイバである。照明光ファイバ５４は、検査光ファイバ５１と同軸に配置されており、検査光ファイバ５１の外側に照明光ファイバ５４が位置している。照明光ファイバ５４を伝搬した照明光２００は、集光レンズ１７を介して生体Ｌに照射される。照明光２００はレーザ光である必要はなく、照明光ファイバ５４は、検査光ファイバ５１ほどの高い伝搬特性は不要である。
【００８６】
撮像部２１は、撮像素子２１１と、チューブ６０の側壁面に配された対物レンズ２１２とで構成されている。生体Ｌにおける測定対象部位に照射された照明光の反射光を、対物レンズ２１２を介して撮像素子２１１が受光することにより、測定対象部位の撮像が行われる。撮像素子２１１の出力信号は、表示部３２へ送信され、ユーザは、表示部３２の画面を見ながら測定ヘッド５０の位置決めを行うことができる。
【００８７】
光検出器１８は、レーザ光１００の生体Ｌからの反射光（拡散反射光）１００Ｂを受光する。反射光１００Ｂは、生体組織を透過し、その途中で生体組織に反射することにより生体組織外に出射した光である。反射光１００Ｂは、チューブ６０の側壁面に配された対物レンズ５２および受光ファイバ５３を介して、光検出器１８に入射する。対物レンズ５２の倍率は、集光レンズ１７の倍率とは異なっている。光検出器１８の出力信号は、生体組織識別システム１または生体組織識別システム２が備える制御部３１へ送信される。光検出器１８として、小型の光検出器、例えば焦電型の赤外線検出器を用いることができる。
【００８８】
図１７の（ｂ）は、チューブ６０の側面を示す図である。図１７の（ｂ）に示すように、チューブ６０の先端側から、光検出器１８に対応する対物レンズ５２、撮像素子２１１の対物レンズ２１２、および検査光ファイバ５１（および照明光ファイバ５４）の出射側先端部に配された集光レンズ１７が、この順序で、互いに近接した位置に設けられている。このような配置にすることにより、レーザ光１００が照射された位置を撮像するとともに、レーザ光１００の生体Ｌにおける反射光を受光することができる。
【００８９】
ただし、チューブ６０の内部における光検出器１８、撮像素子２１１、検査光ファイバ５１および照明光ファイバ５４の配置は、上述のものに限定されない。例えば、検査光ファイバ５１および照明光ファイバ５４と、光検出器１８との位置関係を逆にすることも可能である。
【００９０】
（内視鏡システム３の効果）
測定ヘッド５０を備えた内視鏡システム３を用いることにより、レーザ光１００を生体Ｌにおける所望の部位に照射し、その反射光を利用して生体組織の識別を非侵襲で行うことができる。測定ヘッド５０は、可撓性を有しているため、測定ヘッド５０を小型化することにより、生体の様々な器官の内部に測定ヘッド５０を挿入することができ、当該器官の組織を識別することができる。
【００９１】
また、検査光ファイバ５１と照明光ファイバ５４とが同軸に配置されているため、検査光が照射される部位（すなわち、測定対象となる部位）に確実に照明光を照射することができる。そのため、測定対象となる部位をユーザが確実に視認することができる。
【００９２】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態に係る生体組織識別システム１ａは、生体組織識別システム１における集光レンズ１７に替えて不図示の対物鏡（反射型対物レンズとも称される）を備えている。この対物鏡は、反射鏡を内部に備え、レーザ光１００を当該反射鏡によって反射することにより集光する。このような対物鏡を用いることにより、レーザ光１００の径を絞ることができる。
【００９３】
生体組織識別システム１ａでは、前記対物鏡によって集光されたレーザ光１００が試料Ｓに照射され（照射工程）、試料Ｓを透過したレーザ光１００である透過光１００Ａまたは試料Ｓに反射したレーザ光１００である反射光１００Ｂを光検出器１８が受光する（受光工程）。
【００９４】
前記対物鏡は、例えば金属コーティングの反射面で構成されたＳｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ光学系の対物鏡である。対物鏡のＮＡ値は、例えば０．３であり、焦点距離は、例えば１３．３ｍｍである。
【００９５】
生体組織識別システム１ａは、前記対物鏡を備えることにより、集光レンズ１７を用いる場合よりもさらにビームスポットを絞ることができる。これにより、試料Ｓにおけるレーザ光１００の照射範囲がより小さくなる、つまり分割領域９１が小さくなるため、単位面積当たりの分割領域９１を増やすことができる。例えば、生体組織識別システム１を用いる場合、分割領域９１の一辺は５００μｍであるのに対して、生体組織識別システム１ａを用いる場合、分割領域９１の一辺を約７０μｍとすることが可能である。従って、生体組織識別システム１ａを用いることで、より詳細な（解像度の高い）識別結果を得ることができる。
【００９６】
解像度の高い識別結果が得られた例について、図１８を用いて説明する。図１８に示す例では、試料Ｓとして肝臓組織を用いている。図１８の（ａ）は、生体組織識別システム１が出力した識別情報を示す図である。図１８の（ｂ）は、識別対象である肝臓組織の画像を示す図である。図１８の（ｃ）は、前記肝臓組織の画像の上に、生体組織識別システム１ａによる識別情報としての画像を重ねた図である。図１８の（ｄ）は、図１８の（ｃ）に示す肝臓組織の画像における枠線部の一部を拡大した図である。
【００９７】
ここで、図１８の（ａ）は、図１８の（ｂ）の枠線部における識別結果を示し、図１８の（ｃ）は、図１８の（ｂ）の破線部における識別結果を示す。また、図１８の（ｄ）における破線部は、病理診断によりがん組織（悪性リンパ腫浸潤部）であるとされた部分である。なお、図１８の（ａ）および（ｃ）に示す識別結果は、同一の試料を使用して得られたものであり、図１８の（ｂ）および（ｄ）に示す画像は、上記試料の近傍から採取された試料について染色を行うことで得られたものである。
【００９８】
図１８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、生体組織識別システム１ａを用いた場合、生体組織識別システム１を用いた場合よりも分割領域９１が小サイズ化することにより増加しており、詳細な識別結果が得られた。さらに、図１８の（ｃ）および図１８の（ｄ）を比較すると、「がん組織」である可能性が高いとの判定が識別情報生成部４５によってされた箇所の形状と、がん組織であると病理組織像に基づいて鑑別された部分の形状とが概ね一致していた。つまり、生体組織識別システム１ａは、生体組織識別システム１よりも分解能が向上し、精度の高い識別結果を得ることができる。これにより、生体組織識別システム１ａは、がん組織が微小であったとしても、当該がん組織の位置および形状を正確に識別することが可能である。
【００９９】
識別情報生成部４５は、図１８の（ｃ）に示すように、各分割領域９１における組織の判定結果に応じた色で各分割領域９１を表示することにより、組織の判定結果が、当該組織の像として視覚的に認識できるように、組織の判定結果を画像として表示部３２に出力してもよい。
【０１００】
本実施形態に係る発明は、生体組織に照射された光の透過率、反射率または吸光度の測定精度を高めることを目的とするものでもある。この点について以下に説明する。
【０１０１】
図１９は、レーザ光１００を発振する時のパルスの波形を示す図である。生体組織識別システム１ａにおける光源１０は、パルス状のレーザ光１００を発振する。発明者らは、フォトディテクターを用いて光源１０がレーザ光１００を発振する時のパルスの波形を測定した。具体的には、フォトディテクターを使い、光源１０が発するレーザ光１００を電気信号に変換し、当該信号をオシロスコープにより観測した。
【０１０２】
図１９に示すように、光源１０によって発信されるレーザ光１００は、メインパルス３００およびサブパルス３０１を含んでいる。メインパルス３００は、レーザ光１００の主たる成分である。サブパルス３０１は、メインパルス３００に付随するパルスであり、不可避的に発生するパルスである。
【０１０３】
同様の測定を複数回行ったところ、サブパルス３０１の強度は波長ごとまたは測定ごとに変化することが分かった。また、生体組織識別システム１において吸光度を算出する場合、メインパルス３００およびサブパルス３０１を全て含んだ上で時間積分を行っていた。これらのことから、サブパルス３０１は、ノイズとして吸光度（透過率または反射率）の測定結果に影響を与え得ることが判明した。
【０１０４】
そこで、発明者らは、サブパルス３０１による測定結果への影響を低減し、測定精度を改善するために、メインパルス３００に由来する透過光１００Ａ（または反射光１００Ｂ）を光検出器１８で検出し、サブパルス３０１に由来する透過光１００Ａ（または反射光１００Ｂ）を光検出器１８で検出しない方法を実現した。
【０１０５】
具体的には、発明者らは、本実施形態における検査方法として、光検出器１８が透過光１００Ａ（または反射光１００Ｂ）のみを検出可能な時間である時間ゲート幅３０４を設定し、光検出器１８が受光可能な時間を制限した。時間ゲート幅３０４は、メインパルス３００のパルス幅３０２以上の時間として設定される。これにより、生体組織識別システム１ａでは、メインパルス３００のみを時間積分することで、吸光度を算出する。
【０１０６】
確実にメインパルス３００の全体を測定するために、時間ゲート幅３０４は、パルス幅３０２に加えて、パルス幅３０２の前後の時間（図１９の矢印３０３に示す時間）を含んだ時間として設定される。また、矢印３０３に示される時間は、サブパルス３０１が発生する時間を含まないように設定されることが好ましい。具体的には、図１９の矢印３０３に示す時間は、それぞれパルス幅３０２の０〜１０％程度に設定されればよく、例えば３％である。
【０１０７】
なお、光源１０がレーザ光１００を発振するタイミングと光検出器１８が透過光１００Ａを検出するタイミングとは、厳密には異なっている。そのため、上記タイミングの差を考慮して、光検出器１８が受光可能なタイミングが設定されればよい。
【０１０８】
また、本実施形態は、サブパルス３０１を全く検出しないことを意図するものではなく、組織の識別に影響を与えない程度であれば、サブパルス３０１を検出してもよい。すなわち、本実施形態において、光検出器１８がサブパルス３０１の少なくとも一部を検出しないように時間ゲート幅３０４が設定されればよい。
【０１０９】
また、測定を行う全ての波長においてパルス幅３０２が同一である場合、測定を行う全ての波長における時間ゲート幅３０４を固定して測定を行ってもよい。ただし、波長ごとにパルス幅３０２が異なる場合は、それぞれの波長ごとに時間ゲート幅３０４を適宜変更することが好ましい。
【０１１０】
図２０は、本実施形態に係る生体組織識別システム１ａが備える制御部３１ａの構成を示す機能ブロック図である。生体組織識別システム１ａの、制御部３１ａ以外の構成は、生体組織識別システム１の構成と同様である。
【０１１１】
図２０に示すように、コンピュータ３０が備える制御部３１ａは、上述した時間ゲート幅３０４の時間間隔のみ透過光１００Ａまたは反射光１００Ｂを検出するよう光検出器１８を制御する。これにより、生体組織識別システム１ａにおいて、ノイズであるサブパルス３０１による影響が低減された識別結果を得ることができる。つまり、組織識別の精度をより向上させることができる。
【０１１２】
本実施形態では、生体組織識別システム１の構成に対物鏡および制御部３１ａが適用される構成について説明したが、当該構成は、実施形態２および３に適用されてもよく、この場合にも同様の効果を奏する。
【０１１３】
（生体組織識別システム１ａの効果）
体組織識別システム１および生体組織識別システム１ａを用いて、肝臓組織における正常肝および悪性リンパ腫浸潤部の吸収スペクトルを測定した。なお、当該測定において、測定を行う全ての波長においてパルス幅３０２を５５７ｎｓとし、時間ゲート幅３０４を、パルス幅３０２に加えてパルス幅３０２の３％の時間を前後に加えた時間である５９０ｎｓとして固定した。また、それぞれの組織について複数回の測定が行われた。図２１は、肝臓組織における正常肝および悪性リンパ腫浸潤部の吸収スペクトルを示す図であり、（ａ）は、生体組織識別システム１を用いてえられた吸収スペクトルを示し、（ｂ）は、生体組織識別システム１ａを用いてえられた吸収スペクトルを示す。なお、図２１の（ａ）および（ｂ）に示す吸収スペクトルは、同じ試料を用いて測定されたものである。
【０１１４】
図２１の（ｂ）に示すように、生体組織識別システム１ａによる測定結果は、図２１の（ａ）に示す生体組織識別システム１による測定結果よりも正常肝と悪性リンパ腫浸潤部との差異が明確である。つまり、生体組織識別システム１ａでは、対物鏡を備えることにより解像度が向上し、時間ゲート幅３０４を設定することにより、サブパルス３０１による影響が低減され、その結果、吸収スペクトルの測定精度が向上していることが確認された。
【０１１５】
特に、図２１の（ａ）に示すように、生体組織識別システム１を用いて測定を行った場合は、例えば９．８３μｍの波長の光を用いた測定において、正常組織間の吸光度が、測定ごとに大きく変動し、組織の識別結果が不明瞭であった。また、９．０７μｍの波長の光を用いた測定において、正常組織と悪性リンパ腫浸潤部との吸光度の差が小さかった。これに対し図２１の（ｂ）に示すように、生体組織識別システム１ａを用いて測定を行った場合は、９．８３μｍの波長の光を用いた測定において、正常組織における測定ごとの吸光度の変動が低減していた。また、９．０７μｍの波長の光を用いた測定において、正常肝と悪性リンパ腫浸潤部との差が明確に識別可能であった。
【０１１６】
（吸収スペクトルの具体例）
生体組織識別システム１ａを用いて測定を行った例について、図２２〜２９を用いて説明する。なお、それぞれの組織について複数回の測定が行われた。図２２は、複数の異なる組織とがん組織の吸収スペクトルを示す図である。図２２に示す例では、骨髄、横紋筋肉腫（がん組織）、筋肉、および骨について測定が行われ、基準波長は８．８４μｍであり、判別波長の範囲は、８．８７μｍ〜９．０２μｍである。図２３は、肝臓組織における正常組織、がん組織、およびリンパ球の吸収スペクトルを示す図である。図２３に示す例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、９．１０μｍ〜９．５５μｍである。図２４は、肺組織における正常組織、原発性肺がん組織、および肝がんの肺転移巣の吸収スペクトルを示す図である。図２４に示す例では、基準波長は９．７０μｍであり、判別波長の範囲は、９．７５μｍ〜１０．００μｍである。
【０１１７】
図２５は、心臓組織における正常組織および心筋梗塞巣の吸収スペクトルを示す図である。図２５の例では、基準波長は８．７６μｍであり、判別波長の範囲は、９．１８μｍ〜９．７１μｍおよび９．８４μｍ〜１１．００μｍである。図２６は、肝臓組織における正常組織および脂肪肝の組織の吸収スペクトルを示す図である。図２６の例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、８．０５μｍ〜９．１８μｍである。図２７は、肝臓組織における正常組織および肝硬変の組織の吸収スペクトルを示す図である。図２７の例では、基準波長は９．７５μｍであり、判別波長の範囲は、８．６１μｍ〜９．００μｍおよび９．０５μｍ〜９．２６μｍである。
【０１１８】
図２８は、小脳組織（髄芽腫）における正常組織、放射性誘発がん組織、および自然発生したがん組織の吸収スペクトルを示す図である。図２８の例では、基準波長は９．７１μｍであり、判別波長の範囲は、８．８０μｍ〜９．３４μｍおよび９．８９μｍ〜１０．２５μｍである。図２９は、腎臓組織における正常腎尿細管およびアミロイドが沈着した糸球体の吸収スペクトルを示す図である。図２９の例では、基準波長は９．７３μｍであり、判別波長の範囲は、８．８８μｍ〜９．１４μｍである。
図２２〜図２９に示すいずれの結果においても、矢印８３、８３Ａ、および８３Ｂで示す判別波長の範囲において、生体組織の種類または状態に応じて、吸収スペクトルが有意に異なることが明らかである。図２２に示す結果より、複数種類の組織におけるがん組織を識別することが可能であることが分かる。
【０１１９】
また、図２３に示す例では、正常組織とがん組織とリンパ球との境界が病理組織像では不明瞭な試料を用いて吸収スペクトルを測定している。図２３に示す結果より、組織の境界が不明瞭である場合にも、矢印８３で示す判別波長の範囲において、それぞれの組織を識別することが可能であることが分かる。
【０１２０】
また、図２４に示す結果より、矢印８３で示す判別波長の範囲において、正常組織とがん組織とを識別した上で、当該がん組織がどの組織に由来するかを識別することが可能であることが分かる。例えば、当該がん組織が転移性のがん組織であるか、原発性のがん組織であるかを識別することができる。
【０１２１】
また、図２５に示す結果より、矢印８３Ａおよび８３Ｂで示す判別波長の範囲において、正常組織と心筋梗塞巣とを識別することが可能となる。特に、９．６２μｍの波長の光を用いて測定を行った場合、心筋梗塞巣を詳細に識別することが可能であることが分かる。
【０１２２】
また、図２６および図２７に示す結果より、図２６の矢印８３で示す判別波長の範囲において正常組織と脂肪肝の組織とを、また、図２７の矢印８３Ａおよび８３Ｂで示す判別波長の範囲において正常組織と肝硬変の組織とを識別することが可能であることが分かる。また、上述したように、肝臓組織において、正常組織とがん組織とを識別することも可能である。
【０１２３】
肝臓組織では、正常組織に油滴沈着が発生した場合、脂肪肝となり、さらにコラーゲンが沈着し線維化した場合は肝硬変となる。また、肝硬変を母地として肝がんが発生する可能性がある。本実施形態では、肝臓組織が、発がん過程のどの段階にあるかを識別することができる。
【０１２４】
また、図２８に示す結果より、矢印８３Ａ、８３Ｂで示す判別波長の範囲において、正常組織とがん組織とを識別した上で、当該がん組織が自然発生のがん組織であるか、放射線誘発性のがん組織であるかを識別することが可能であることが分かる。これまで、放射性誘発がん組織と自然発生したがん組織とを病理組織像において区別することは困難であったが、本実施形態では、これらのがん組織を識別することができる。
【０１２５】
また、図２９に示す結果より、矢印８３で示す判別波長の範囲において、正常な腎尿細管とアミロイドが沈着した糸球体とを識別することが可能であることが分かる。アミロイドが沈着した糸球体は、蛋白尿およびネフローゼ症候群の原因となり、進行すると慢性腎不全のリスクがある。従って、本実施形態では、慢性腎不全が生じる前にそのリスクがある組織、換言すれば、異常が生じている組織を識別することが可能である。また、脳、心臓、消化管、肝臓、末梢神経、舌、甲状腺及び皮膚などの全身の臓器においても、同様に病状発症前（早期）にアミロイド沈着の有無を識別可能と考えられる。
【０１２６】
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御部３１の制御ブロック（特に、吸光度比算出部４３、器官判別部４４および識別情報生成部４５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【０１２７】
後者の場合、制御部３１は、各機能を実現するソフトウェアである組織識別プログラムの命令を実行するコンピュータとして実現される。制御部３１は、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である記憶部３３と通信可能に接続されている。そして、制御部３１において、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。
【０１２８】
上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１２９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３０】
１、１ａ  生体組織識別システム（組織識別システム）
２  生体組織識別システム（組織識別システム）
３  内視鏡システム
１０  光源（第１光源）
１８  光検出器（第１受光部）
２１  撮像部（第２受光部）
４１  光源制御部
４３  吸光度比算出部（算出部）
４４  器官判別部（判別部）
４５  識別情報生成部
５１  検査光ファイバ（第１光ファイバ）
５４  照明光ファイバ（第２光ファイバ）
７０  照明光源（第２光源）
１００  レーザ光（検査光）
２００  照明光（可視光）
３００  メインパルス
３０１  サブパルス
【図１】
2019216260.tif 000004
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月8日(2020.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第１測定値とし、
第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第２測定値とし、
前記第１および第２検査光は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであり、
前記第１および第２測定値を取得し、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出部と、
前記算出部が算出した比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成する識別情報生成部とを備えることを特徴とする組織識別装置。
【請求項２】
前記第１検査光を前記生体組織に照射することによって得られる前記第１測定値が、照射対象である前記生体組織の種類または状態により変化する程度は、前記第２検査光を前記生体組織に照射することによって得られる前記第２測定値が、前記生体組織の種類または状態により変化する程度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の組織識別装置。
【請求項３】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織に異常が生じているかどうかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の組織識別装置。
【請求項４】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織に腫瘍が含まれているかどうかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項５】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記腫瘍が良性であるか、悪性であるかを示す識別情報を生成することを特徴とする請求項４に記載の組織識別装置。
【請求項６】
前記識別情報生成部は、前記比の値またはその逆数が、前記複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記腫瘍の悪性度を示す識別情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の組織識別装置。
【請求項７】
第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第１測定値とし、
第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を第２測定値とし、
前記第１および第２検査光は、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであり、
前記第１および第２測定値を取得し、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出部と、
前記算出部が算出した比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成する識別情報生成部とを備え、
前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度のスペクトルと、予め記憶されている、複数種類の器官に由来する組織についての前記スペクトルまたは前記器官における複数種類の組織の前記スペクトルとを比較することにより、前記生体組織がいずれの器官に由来するものであるか、または前記生体組織の種類もしくは状態の候補を判別する判別部と、
前記判別部が判別した器官または候補に対応する前記第１および第２検査光を出射するよう、前記第１および第２検査光を出射する光源を制御する光源制御部とをさらに備えることを特徴とする組織識別装置。
【請求項８】
前記算出部は、前記第１検査光または前記第２検査光の少なくとも一方に関して、複数のピーク波長の検査光を前記生体組織に照射することで得られる前記第１および第２測定値を用いて複数の前記比の値またはその逆数を算出し、
前記識別情報生成部は、前記複数の比の値またはその逆数のそれぞれが、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定した結果に基づいて、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項９】
前記生体組織が肺の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０６μｍ〜８．７０μｍまたは８．７５μｍ〜１０．０５μｍであるか、
前記生体組織が乳腺の組織であり、正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．８０μｍ〜１０．６０μｍ、８．０５μｍ〜８．１５μｍ、８．２２μｍ〜８．６２μｍ、８．７１μｍ〜８．８５μｍまたは８．８８μｍ〜１０．６μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および組織球肉腫を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．３３μｍ〜９．６４μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、肝細胞がんおよびリンパ球を判別する場合に、８．０５μｍ〜８．４０μｍまたは８．８５μｍ〜９．５６μｍであるか、
前記生体組織が筋肉および骨の組織であり、筋肉の正常組織、骨の正常組織および骨のがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μｍであるか、
前記生体組織が小脳の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および悪性リンパ腫を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．０７μｍ〜９．７７μｍまたは９．８２μｍ〜１０．８μｍであるか、
前記生体組織が筋肉の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．２０μｍ〜８．６６μｍまたは８．９１μｍ〜１１．０μｍであるか、
前記生体組織が脾臓の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜８．３９μｍ、８．７０μｍ〜９．５８μｍまたは９．８７μｍ〜１０．９μｍであるか、
骨髄、横紋筋肉腫、筋肉および骨の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８７μｍ〜９．０２μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織、がん組織およびリンパ球を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．１０μｍ〜９．５５μｍであるか、
前記生体組織が肺組織であり、正常組織、原発性肺がん組織、および肝がんの肺転移巣を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．７５μｍ〜１０．００μｍであるか、
前記生体組織が心臓の組織であり、正常組織および心筋梗塞巣を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．１８μｍ〜９．７１μｍまたは９．８４μｍ〜１１．００μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および脂肪肝の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜９．１８μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および肝硬変の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．６１μｍ〜９．００μｍまたは９．０５μｍ〜９．２６μｍであるか、
前記生体組織が小脳の組織であり、正常組織、放射性誘発がん組織、および自然発生したがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８０μｍ〜９．３４μｍまたは９．８９μｍ〜１０．２５μｍであるか、
または、前記生体組織が腎臓の組織であり、正常腎尿細管およびアミロイドが沈着した糸球体を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８８μｍ〜９．１４μｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項１０】
前記第１および第２検査光は、８μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項１１】
前記第１および第２検査光は、２μｍ以上１１μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有するものであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の組織識別装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の組織識別装置としてコンピュータを機能させるための組織識別プログラムであって、前記算出部および前記識別情報生成部としてコンピュータを機能させるための組織識別プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の組織識別プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の組織識別装置と、
前記第１および第２検査光をそれぞれ前記生体組織に照射する光源と、
前記第１検査光を照射した結果生じた透過光または反射光の強度、および前記第２検査光を照射した結果生じた透過光または反射光の強度を測定する光検出器とを含むことを特徴とする組織識別システム。
【請求項１５】
前記光源は、前記第１および第２検査光としてレーザ光を発振するレーザ光源であることを特徴とする請求項１４に記載の組織識別システム。
【請求項１６】
前記生体組織を７０μｍ四方以上５００μｍ四方以下の分割領域に分割し、前記分割領域ごとに吸光度を測定することを特徴とする請求項１４または１５に記載の組織識別システム。
【請求項１７】
前記生体組織を７０μｍ四方以下の分割領域に分割し、前記分割領域ごとに吸光度を測定することを特徴とする請求項１４または１５に記載の組織識別システム。
【請求項１８】
前記光源は、特定のピーク波長の中赤外光の波長を切り替えて発振するものであることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載の組織識別システム。
【請求項１９】
前記光源から出射された前記第１および第２検査光を直径１０μｍ以下に集光する集光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載の組織識別システム。
【請求項２０】
前記光源から出射された前記第１および第２検査光を集光する対物鏡をさらに備えることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載の組織識別システム。
【請求項２１】
前記生体組織の識別結果を画像として表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１４から２０のいずれか１項に記載の組織識別システム。
【請求項２２】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する第１および第２検査光を生体組織に照射する照射工程と、
第１検査光が、生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第１測定値と、第２検査光が前記生体組織を透過した光または前記生体組織に反射した光が示す透過率、反射率または吸光度を示す第２測定値とを取得する取得工程と、
前記第１測定値と前記第２測定値との比の値またはその逆数を算出する算出工程と、
前記比の値またはその逆数が、予め定められた複数の数値範囲のいずれに属するかを判定することにより、前記生体組織の種類または状態を示す識別情報を生成し、当該識別情報を出力装置へ出力する出力工程とを含むことを特徴とする組織識別方法。
【請求項２３】
前記生体組織が肺の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０６μｍ〜８．７０μｍまたは８．７５μｍ〜１０．０５μｍであるか、
前記生体組織が乳腺の組織であり、正常組織、腺腫、線維腺腫およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．８０μｍ〜１０．６０μｍ、８．０５μｍ〜８．１５μｍ、８．２２μｍ〜８．６２μｍ、８．７１μｍ〜８．８５μｍまたは８．８８μｍ〜１０．６μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および組織球肉腫を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．３３μｍ〜９．６４μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、肝細胞がんおよびリンパ球を判別する場合に、８．０５μｍ〜８．４０μｍまたは８．８５μｍ〜９．５６μｍであるか、
前記生体組織が筋肉および骨の組織であり、筋肉の正常組織、骨の正常組織および骨のがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μであるか、
前記生体組織が小脳の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜１０．５μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および悪性リンパ腫を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．０７μｍ〜９．７７μｍまたは９．８２μｍ〜１０．８μｍであるか、
前記生体組織が筋肉の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．２０μｍ〜８．６６μｍまたは８．９１μｍ〜１１．０μｍであるか、
前記生体組織が脾臓の組織であり、正常組織およびがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜８．３９μｍ、８．７０μｍ〜９．５８μｍまたは９．８７μｍ〜１０．９μｍであるか、
骨髄、横紋筋肉腫、筋肉および骨の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８７μｍ〜９．０２μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織、がん組織およびリンパ球を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．１０μｍ〜９．５５μｍであるか、
前記生体組織が肺組織であり、正常組織、原発性肺がん組織、および肝がんの肺転移巣を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．７５μｍ〜１０．００μｍであるか、
前記生体組織が心臓の組織であり、正常組織および心筋梗塞巣を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、９．１８μｍ〜９．７１μｍまたは９．８４μｍ〜１１．００μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および脂肪肝の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．０５μｍ〜９．１８μｍであるか、
前記生体組織が肝臓の組織であり、正常組織および肝硬変の組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．６１μｍ〜９．００μｍまたは９．０５μｍ〜９．２６μｍであるか、
前記生体組織が小脳の組織であり、正常組織、放射性誘発がん組織、および自然発生したがん組織を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８０μｍ〜９．３４μｍまたは９．８９μｍ〜１０．２５μｍであるか、
または、前記生体組織が腎臓の組織であり、正常腎尿細管およびアミロイドが沈着した糸球体を判別する場合に、前記第１検査光の波長範囲は、８．８８μｍ〜９．１４μｍであることを特徴とする請求項２２に記載の組織識別方法。
【請求項２４】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲にピーク波長を有する検査光を出射する第１光源と、
可視光を出射する第２光源と、
前記第１光源から出射された前記検査光を導光する第１光ファイバと、
前記第２光源から出射された前記可視光を導光する第２光ファイバと、
生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を受光する第１受光部と、
前記生体組織を透過した前記可視光、または前記生体組織に反射した前記可視光を受光する第２受光部とを含み、
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとは、同軸に配置されていることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２５】
２μｍ以上２０μｍ以下の範囲に互いに異なるピーク波長を有する検査光を生体組織に照射する照射工程と、
前記生体組織を透過した前記検査光、または前記生体組織に反射した前記検査光を光検出器により受光する受光工程とを含み、
前記検査光は、メインパルスおよびサブパルスを含んでおり、
前記受光工程において、前記サブパルスによって生じた光の少なくとも一部を受光しないように、前記光検出器が受光可能な時間を制限することを特徴とする検査方法。
【国際調査報告】
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