(57)【要約】少なくとも１つの組織表面部の酸素分圧を決定するため、蛍光を発生するため励起光を照射される蛍光染料を組織表面部へ塗布する。蛍光の上昇フェーズでは、少なくとも１つの第１蛍光画像をカメラシステムにより撮影し、蛍光の下降フェーズでは、少なくとも１つの第２蛍光画像を撮影する。次に、上昇フェーズと下降フェーズの蛍光強度は撮影された第１と第２の蛍光画像を基に決定され、決定された蛍光強度の比率形成により少なくとも１つの組織表面部における酸素分圧分布を決定する。【選択図】図１
2009502270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの組織表面部（９）、とくに皮膚組織表面部における酸素分圧分布を決定するための方法であって、
−蛍光染料を塗布し、
−前記組織表面部（９）に塗布された蛍光染料に蛍光を発生させるため励起光（１３）を照射し、
−前記蛍光の上昇フェーズ（AｎP）において、少なくとも１つの第１蛍光画像（FB１）をカメラシステム（８）により撮影し、そして前記蛍光の下降フェーズ（AｂP）において、少なくとも１つの第２蛍光画像（FB２）を撮影し、
−前記上昇フェーズ（AｎP）と前記下降フェーズ（AｂP）における蛍光強度（A１、A２）は撮影された前記第１と前記第２の蛍光画像（FB１、FB２）に基づき決定され、そして
−前記決定された蛍光強度（A１、A２）の比率形成により、前記少なくとも１つの組織表面部（９）における酸素分圧分布（P１、P２）を決定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記蛍光を発生させるため、パルス励起光（１３）を使用し、そのスペクトルは好ましくはUV範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルス励起光（１３）はパルス光源（７）により発生することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
励起期間は露出期間に等しくなるように選択され、前記励起期間は好ましくは１００μsであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記第１と第２の蛍光画像（FB１、FB２）の撮影は、トリガ信号 (ｔｓ)  により制御されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記第１と第２の蛍光画像（FB１、FB２）は前記上昇と前記下降フェーズ（AｎP、AｂP）におけるデジタル画像データとして撮影され、そしてそれに基づき前記蛍光強度が前記第１と前記第２の強度積分値（A１、A２）として決定されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記第２強度積分値（A２）に対する前記第１強度積分値（A１）の比率（R）が決定され、そしてそれが、検査される前記組織表面部（９）における前記酸素分圧分布（P１、P２）の尺度になることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記カメラシステム（８）により撮影された前記蛍光画像（FB１、FB２）に加え、検査される前記組織表面部（９）の標準画像（NB１−NB３）も撮影され、そして／またはポルフィリンが蛍光染料として使用されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記標準画像の露出期間が１から３０msの間にあることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ポルフィリンが蛍光染料として使用されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
検査される前記組織表面部（９）への蛍光染料塗布の前に、透明なエマルジョンまたは透明な特別液を塗布することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記励起光（１３）強度を、好ましくはＬＥＤとして設計された前記多くの光源（７）により制御することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの組織表面部（９）、とくに皮膚表面部における酸素分圧分布を決定するための測定システムであって、
−検査される前記組織表面部（９）に当てられる、蛍光染料を備える少なくとも１つの蛍光センサ（１０）を有し、
−前記組織表面部（９）に塗布された蛍光染料に、蛍光を発生させるため照射する励起光（１３）を発生させるための少なくとも１つの光源（７）を有し、
−前記蛍光の上昇フェーズ（ＡｎＰ）における少なくとも１つの第１蛍光画像（ＦＢ1）、及び前記蛍光の下降フェーズ（ＡｂＰ）における少なくとも１つの第２蛍光画像（ＦＢ２）を撮影するための少なくとも１つのカメラシステム（８）を有し、
−少なくとも１つの制御と分析ルーチン（ＡＡＲ）であって、前記制御と分析ルーチンにより、撮影された前記第１および第２傾向画像（ＦＢ１、ＦＢ２）に基づいて前記上昇および加工フェーズ（ＡｎＰ、ＡｂＰ）における蛍光強度（Ａ１、Ａ２）を決定し、前期決定された蛍光強度（Ａ１、Ａ２）の比率形成により前記少なくとも１つの組織表面部（９）における酸素分圧分布を決定する、少なくとも１つの制御と分析ルーチン（ＡＡＲ）を有する、
ことを特徴とする測定システム。
【請求項１４】
前記光源（７）はパルス光源（７）として設計されることを特徴とする、請求項１３に記載の測定システム。
【請求項１５】
前記光源（７）はＬＥＤ、フラッシュランプまたはレーザダイオードとして設計されることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の測定システム。
【請求項１６】
前記励起光（１３）の強度を増加させるため、好ましくはＬＥＤとして設計された数個の光源（７）を備えることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の測定システム。
【請求項１７】
好ましくはＬＥＤとして設計された光源（７）が光源群を形成し、そして数個のこのような光源群が前記カメラシステム（８）の周りに対称に配置されることを特徴とする、請求項１６に記載の測定システム。
【請求項１８】
前記蛍光センサ（１０）は平面型センサ膜または微粒子センサとして設計されることを特徴とする、請求項１３から１７のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項１９】
前記カメラシステム（８）は測定される前記組織表面部（９）上、３−１５cmの距離（d）に垂直に配置されることを特徴とする、請求項１３から１８のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項２０】
前記カメラシステム（８）は蛍光画像（ＦＢ1，ＦＢ2）と標準画像（ＮＢ1−ＮＢ3）を撮影するための光電画像変換器として電荷結合（CCD）装置（１１）を備えることを特徴とする、請求項１３から１９のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの光源（７）と前記カメラシステム（８）の制御のため、制御ユニット（３）と前記制御ユニットに接続されたコンピュータユニット（３）が備えられることを特徴とする、請求項１３から２０のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項２２】
前記制御ユニット（３）はトリガ信号（ｔｓ）を発生させるためのトリガ信号ユニット（３．２）を備え、それにより前記光源（７）と前記カメラシステム（８）の同時制御が行われることを特徴とする、請求項２１に記載の測定システム。
【請求項２３】
前記光源（７）はパルスUV光源（７）として設計され、前記光源に加え、少なくとも１つのパルス標準光源が標準画像（NB１−NB３）を撮影するための測定室を照明するために備えられることを特徴とする、請求項１３から２２のいずれか１つに記載の測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１による少なくとも１つの組織表面部、特に皮膚組織における酸素分圧分布を決定するための方法、及び請求項１３による測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
組織表面部内の細かい血管の第１の役割は、組織に酸素を供給することである。この酸素供給は十分であるが、酸素量は異なる組織位置での選択的測定又は組織内の酸素分圧測定により決定できる。異なる組織位置での酸素量の選択的測定法はこの分野で知られており、いわゆるクラーク電極による抵抗測定に基づく。組織表面における酸素分圧の測定は経皮的酸素測定（ＴＣＰＯ２）により行われる。測定結果により、例えば治療の成功又は各人体四肢に対する危険の重篤度の評価が可能になる。
【０００３】
経皮的酸素測定原理に基づく既知の測定システムにおいて、ガスセンサとして設計された蛍光センサを使用して、酸素分子の絶対数の代わりに組織の現在の酸素分圧を測定する。これにより測定酸素分圧に基づく蛍光センサへの酸素の影響の定量化が可能になる。測定環境における外気圧力および周囲温度をこの測定では考慮する。
【０００４】
ガスセンサとして設計された蛍光センサは、例えば平面酸素センサとして構築され、これを対応するエマルジョン又は特別液で事前処理されている組織表面部に当てる。これにより平面酸素センサと組織表面間の組織特性を反映する測定環境ができる。蛍光センサの蛍光染料分子は励起状態にあり、励起光に当てると、それらは蛍光放射光の形で周囲にそのエネルギを解放するか、又は測定環境にある酸素分子に“放射なしで”それを伝達する。後者の場合をダイナミック蛍光消光とも称し、消光程度は媒体の酸素分圧に依存する。
【０００５】
記述したダイナミック蛍光消光の原理は、連続照明下で発生する蛍光強度及びその下降時間又は寿命の測定により、即ち１つ以上の蛍光画像を撮影することにより酸素分圧を決定するために使用される。下降時間とは、蛍光発生のために使用された励起光がオフになった後に、蛍光染料が持続するための期間である。蛍光強度とその寿命は組織の酸素分圧に関する情報を提供する。例えば、酸素分圧の上昇により蛍光の寿命は低下する。
【０００６】
組織部における酸素分圧決定のためのこのような蛍光強度測定の使用は、特に平坦でない組織表面でいくつかの欠点を有する。撮影部に含まれる染色分子数、励起光強度及び組織における酸素分圧に依存することは、分離することが困難な色々の干渉要因に直面する結果となる。従って測定の較正そして／または訂正は、特に平坦でない皮膚表面上での蛍光染料分子の一様な分布が保証できない、特に蛍光センサが微粒子の形で実施される場合には殆ど不可能である。
【０００７】
理想的な一様染色分布及び蛍光センサの理想的な一様励起を仮定しても、組織表面の不平坦性は酸素分圧変化には全く基づかないが組織表面の個々の部分の実質的に増加したインジケータ濃度に基づく強度パターンが発生する結果となる。これは表面部分あたりより多くの染料分子が測定されることを意味し、夫々の部分における蛍光強度増加につながる。
【０００８】
蛍光強度測定の更なる欠点は、異なる位置で異なって入射放射を吸収しそして／または反射する光学的に不均一な表面上での透明な蛍光センサの使用により起こる。これは個々の場合における励起効果の向上又は低下に至る。表面で反射する励起光は再度センサを通過する一方、吸収励起光はセンサを１回だけ透過する。これは組織表面部の表面状態による、基準にできない測定誤差となる。
【０００９】
更に例えば異成型／腫瘍組織における細胞と正常組織における細胞間のポルフィリン代謝作用における代謝差違を使用する蛍光診断システムはこの分野で既知である。例えば、独１０，１５７，５７５Ａ１は、少なくとも１つの光源を使用して励起光を観察エリアへ照射し、そして光検出器を使用して組織の蛍光染料に発生する蛍光放射を測定する蛍光診断用の蛍光染料視覚化システムを開示する。このシステムの光検出器は標準画像と観察エリアの蛍光画像を発生させるための少なくとも１つのカメラシステムから構成される。少なくとも１つの光源は可視又は赤外／ＵＶレンジのパルス光源として設計される。全観察エリアの蛍光画像と標準画像は連続して検出され、デジタル化され、そしてコンピュータ装置で処理される。これにより、着色画像または標準画像に含まれる情報を失うことなく影響される組織エリアを見るため、モニタ上で両方の画像を続いて又は上下に表示することが可能となる。これは、改善されたそして確実な蛍光診断が可能となる。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は少なくとも１つの組織表面部における平面酸素分圧分布の測定を可能にする方法と測定システムを提供することである。この目的は請求項１による方法及び請求項１３による測定システムにより達成される。
【００１１】
少なくとも１つの表面部、特に皮膚表面部における酸素分圧分布決定のための本発明による方法の基本的態様は、蛍光染料を備える蛍光センサを組織表面部に当て、そして組織表面部へ塗布された蛍光染料に蛍光を発生させるため励起光を照射することである。蛍光の上昇フェーズで、少なくとも１つの第１蛍光画像をカメラシステムにより撮影し、そして蛍光の下降フェーズで少なくとも１つの第２蛍光画像を撮影する；次に上昇フェーズと下降フェーズの蛍光強度は撮影された第１と第２の蛍光画像に基づき決定され、そして決定された蛍光強度の比率形成により少なくとも１つの組織表面部における酸素分圧分布を決定する。この方法の利点は、それが室内灯条件下でも、主な酸素分圧を分析することにより組織表面部内の酸素の寸法の視覚化を可能にすることである。比率形成により、測定は測定誤差となる干渉要因と独立して行われ、カメラシステムの迅速な制御と得られたデジタル画像データの分析により「ライブ画像モード」でも可能となる。更に、測定される組織表面部のカラー画像を作成することができ、そして損傷組織エリアのより正確な位置を迅速かつ高信頼性をもって提供するため、この画像を第１そして／または第２蛍光画像と重畳させるか、又は関連させることができる。
【００１２】
本発明、特に酸素分圧分布決定用測定システムの更なる好適実施形態は従属請求項の課題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を図面に関連して典型的実施形態に基づき、以下に更に詳細に記述する。
【００１４】
図１は少なくとも１つの組織表面部における酸素分圧分布決定のための測定システム１の概略ブロック図を示す。測定システム１は測定ヘッドユニット２、制御ユニット３及びコンピュータユニット４を備える。制御ユニット３は測定ヘッドユニット２及びコンピュータユニット４と接続される。測定結果のグラフ表示のため、コンピュータユニット３は少なくとも１つのモニタユニット５を備える。
【００１５】
測定ヘッドユニット２は、例えば光源７及び少なくとも１つのカメラシステム８を保持するために備えられる保持板６から構成される。光源７は好ましくはパルス光源７として設計され、例えばＬＥＤフラッシュランプ、例えばキセノン高圧ランプ、又はレーザダイオード、又はレーザダイオードアレーとして設計される。
【００１６】
組織表面部９と蛍光センサ１０間に皮膚孔を開けるため、検査すべき組織表面部９への透明なエマルジョン又は特別な液の塗布後、蛍光センサ１０を組織表面部９、好ましくは人体又は動物の組織表面部へ当てる。これにより組織表面部９と蛍光センサ１０間のエリアに最適測定条件が生成される。蛍光センサ１０を例えば平面センサ膜として又は微粒子センサとして設計され、好ましくは赤色を有する。更に、前記センサは透明であり、複数の蛍光染料分子から構成される。経皮的酸素測定はダイナミック蛍光消光原理に基づき蛍光センサ１０により達成される。
【００１７】
カメラシステム８は測定される組織表面部９上、３〜１５ｃｍの距離ｄに垂直に設置され、そして例えば光電画像変換器としてＣＣＤモジュール１１（電荷結合装置）を備える。更に、カメラシステム８は測定システム１の制御ユニット３へ接続される。
【００１８】
図２は作動中の測定対象物に面する測定ヘッドユニット２の前面の平面図を示す；ＣＣＤモジュール１１のレンズ１２は保持板６の中央に示される。好ましくはＬＥＤとして設計された数個の光源７は、測定される組織表面部９にほぼ均等な照明が当たるよう、例えばレンズ１２の周りに対称に分布するように、ＣＣＤモジュール１１のレンズ１２の周りに配置される。
【００１９】
これにより光源７の数を変更することにより蛍光を発生させるために必要とされる光強度の制御が可能となる。数個のこのような光源７を組み合わせて、同様にレンズ１２の周りに対称に配置される光源群（図２に表示なし）を形成することができる。好適実施形態で、このような光源群は約２０〜３０のＬＥＤを備える。全てで８０〜１２０のＬＥＤ、好ましくは９６のＬＥＤが蛍光センサ１０における蛍光の励起に利用できるように、４個以上のこのような光源群を１つの測定ヘッドユニット１に備えることができる。ＬＥＤの数は必要な照明力に依存する。もし例えば高照明出力のＬＥＤを使用するならば、各光源群のＬＥＤの数を著しく減らすことができる。
【００２０】
ＬＥＤとして設計された光源７を１００ｎｓ以下の範囲で側面を切換可能なパルス制御信号により制御することができる。もしポルフィリンを備える蛍光センサ１０を、青スペクトル範囲（約４０５ｎｍ）の蛍光励起を最大に吸収し、赤スペクトル範囲（約６３０ｎｍ）を最大に蛍光放射する蛍光染料として使用するならば、励起用光源７は、ＵＶ範囲で作動するいわゆる“青”ＬＥＤである。“青”ＬＥＤに加え、“白”ＬＥＤも、追加のカラー画像を撮影する間に、検査される組織表面部９の照度向上用保持板６に備えることができる。
【００２１】
パルス光源７により発生する励起光１３を検査する組織表面部９に設置される蛍光センサ１０へ与える。励起光１３を好ましくは蛍光センサ１０へ直角に照射する。
【００２２】
蛍光センサ１０により発生する放射光１４はカメラシステム８のＣＣＤモジュール１１により測定ヘッドユニット２で測定され、そして電気画像データ信号１１へ変換される。
【００２３】
パルス光源７の制御のため、光源制御モジュール３．１を制御ユニット３に備え、同じく制御ユニット３に備えられたトリガ信号ユニット３．２と接続される。更に、制御ユニット３は、同様にトリガ信号ユニット３．２と接続され、そしてカメラシステム８とＣＣＤモジュール１１との制御用に備えるカメラ制御モジュール３．３を備える。トリガ信号３．２とカメラ制御モジュール３．３は制御ラインＳＬによりコンピュータユニット４と接続される。制御と分析ルーチンＡＡＲを、例えばデジタル画像の形で制御ユニット３により受けた測定データの分析用コンピュータユニット４に備える。制御と分析ルーチンＡＡＲにより制御され、矩形波トリガ信号ｔｓがトリガ信号ユニット３．２で発生し、その信号が光源モジュール３．１とカメラ制御モジュール３．３へ同時に伝送される。
【００２４】
光源７は、検査される組織表面部９を照射する波長約１００μｓの励起光パルスが発生するように、トリガ信号ｔｓに基づき光源制御モジュール３．１により制御される。蛍光画像の撮影もまたトリガ信号ｔｓにより、即ちトリガ信号ｔｓに基づきカメラシステム８とＣＣＤモジュール１１を制御するカメラ制御モジュール３．３によってトリガされる。好適実施形態で、例えば２：３のリズムで蛍光画像と交代させ、即ち第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２を最初に続いて撮影し、これに続いて第１〜第３の標準画像ＮＢ１〜ＮＢ３を撮影するように、標準画像（ＲＧＢ画像）を蛍光画像に加えてカメラシステム８により撮影する。
【００２５】
好適実施形態で、蛍光画像の露出時間は励起期間に対応し、従って同様に約１００μｓである。他方、標準画像に選ばれる露出時間は好ましくは５〜３０ｍｓの間で変化できる。従って、標準画像用の画像記録周波数は、例えば約３３．３３Ｈｚであり、従って蛍光画像用は約６．７Ｈｚである。
【００２６】
図３ａと３ｂは放射光１４と時間ｔにわたる第１と第２の酸素分圧Ｐ１、Ｐ２に対し発生した蛍光の強度Ｉの経過を示す。蛍光センサ１０に、時刻ｔ＝０から第１の時刻ｔ１迄、継続する励起期間にわたり励起光１３を照射させ、時間ｔにわたる蛍光強度Ｉを決定する。検査される組織表面部９における酸素濃度及び第１と第２酸素分圧Ｐ１、Ｐ２により、蛍光の上昇と下降フェーズＡｎＰ、ＡｂＰが減少する。上昇フェーズＡｎＰは飽和値Ｉｍａｘに到達する迄蛍光励起が必要とする期間を云い、そして下降フェーズＡｂＰは励起光１３をスイッチオフの後、飽和値Ｉｍａｘがゼロに下降するのに必要な期間をいう。
【００２７】
低酸素濃度、従って低い第１酸素分圧Ｐ１（図３ａ）において、上昇フェーズＡｎＰは第１時刻ｔ１迄、全励起期間にわたり持続する。同様に、これは第１時刻ｔ１から第２時刻ｔ２迄持続する比較的長い下降フェーズＡｂＰとなる。図３ｂは、図３ａに示す経過と比較してかなり短い上昇と下降フェーズＡｎＰ、ＡｂＰを有する、酸素濃度の増加及び第２酸素分圧Ｐ２に対する蛍光強度Ｉの経過を示す。上昇フェーズＡｎＰは、表示実施形態で第１時刻ｔ＝０から第３時刻ｔ３迄持続し、ここで飽和値Ｉｍａｘに到達し、第１時刻ｔ１迄、飽和値Ｉｍａｘを維持し、ここで励起光をスイッチオフする。第１時刻t１で励起光１３をスイッチオフした後、下降フェーズＡｂＰが開始し、第２時刻ｔ２よりかなり早く発生する第４時刻ｔ４迄持続する。
【００２８】
ｔ＝０からｔ＝ｔ１の励起期間にわたる第１強度積分値Ａ１、及び下降フェーズＡｂＰ又はｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２又はｔ３の下降期間にわたる第２強度積分値Ａ２を形成することにより、存在する酸素分圧分布に依存する蛍光挙動を定量化することができる。これを達成するため、第１と第２の強度積分値Ａ１、Ａ２は第１と第２蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２のデジタル画像データから導かれ、そして以下の比率Ｒは干渉要因を除去するため導かれた第１と第２の強度積分値Ａ１、Ａ２から決定される。
Ｒ＝Ａ１／Ａ２
【００２９】
決定された比率Ｒは、検査される組織表面部９における酸素分圧分布に直接比例することを示し、蛍光の下降フェーズに反比例することを示す。
【００３０】
図４ａは光源７の制御用に備えられた第１制御信号sｌを示し、そして図４ｂはカメラシステム８の制御用に備えられた第２制御信号ｓｋを示し、両方共蛍光の強度Ｉの経過に関係する。第１と第２の制御信号ｓｌ、ｓｋは、好ましくは振幅Ａの周期的矩形波信号として設計され、その期間位置はトリガ信号ｔｓによりトリガされる。第１の第２の制御信号ｓｌ、ｓｋは両方共、時刻ｔ＝０で振幅Ａを受け、そして時刻ｔ１でゼロに戻る。カメラシステム８により撮影された画像は第２制御信号ｓｋにより制御され、そして第１蛍光画像ＦＢ１は蛍光の上昇フェーズＡｎＰに発生する。
【００３１】
蛍光の下降フェーズＡｂＰにおける第２蛍光画像ＦＢ２を撮影するため、図４ｂに示す制御信号ｓｋの期間は励起期間に正確に対応する１００μｓのフェーズシフトによりシフトされる。これは下降フェーズＡｂＰにおける第２蛍光画像ＦＢ２を撮影するためのカメラシステム８制御用の図５ｂに示す第３制御信号ｓｋ＊になる。第３制御信号ｓｋ＊は同様に振幅Ａの周期的矩形波である。図５ａは再度、光源７制御用に備えられた第１制御信号ｓｌを示す。励起期間に対応して、第１と第３の制御信号ｓｌ、ｓｋ＊間の約１００μｓのフェーズシフトにより、第２蛍光画像ＦＢ２の撮影は第１時刻ｔ１でその振幅Ａを受ける第３制御信号ｓｋ＊により開始され、従って第２時刻ｔ２迄の蛍光の全下降フェーズＡｂＰが記録される。
【００３２】
示された第１〜第３制御信号ｓｌ、ｓｋ、ｓｋ＊により発生する第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２はカメラ制御モジュール３．３によりコンピュータユニット４へ伝送され、ここでそれらは制御と分析ルーチンＡＡＲにより分析される。蛍光強度を決定するため、第１と第２の強度積分値Ａ１、Ａ２は、例えばデジタル形式で存在する第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２の画像データに基づき決定され、次に比率Ｒが計算される。
【００３３】
以下に、本発明による方法を使用してテーブル表面上の周囲空気中における含水亜硫酸ナトリウム溶液の水滴１５の酸素分圧分布を決定する。決定された蛍光強度分布を、夫々スクリーン表示と形状プロットＰＰ１〜ＰＰ３に基づき図６〜８に示す。このため、蛍光センサ１０形の平面酸素センサ１６を使用する。亜硫酸塩（ＳＯ３２−）の形で水溶液に含まれる酸素は硫酸塩（ＳＯ４２−）へ酸化し、従って水溶液から逃げるので、水滴１５は、周囲空気とは対照的に殆ど無酸素状態になる。水滴１５と周囲空気の間の酸素分圧差は蛍光強度変化と、対応する下降挙動に反映される。画像はここの室内照明条件下で撮影される。
【００３４】
上記方法により、第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２は撮影され、そしてコンピュータユニット４へ伝送され、そして蛍光の上昇と下降フェーズＡｎＰ、ＡｂＰにおける蛍光強度１１、１２及びそれらの比率Ｒはデジタル画像の形で存在する夫々第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２に基づいて制御と分析ルーチンＡＡＲにより決定された。
【００３５】
図６は、全測定範囲の蛍光の上昇フェーズＡｎＰにおける、そして測定範囲を通して選択された区分平面に沿った第１形状プロットＰＰ１における蛍光強度分布１１の階調画像を示す。第１形状プロットＰＰ１は蛍光強度分布１１の中央範囲からの水平データシリーズの測定された階調画像値を示す。蛍光強度分布１１は不規則性（例えば、水滴１５内の“１１時線”）を明瞭に示す。水滴１５の縁部は第１形状プロットＰＰ１における２つのピークによっても見られるより高い強度も示す。しかし、これはより低い酸素分圧の結果ではなく、水滴１５内の光の光誘導、及び水滴縁部上の光のより効率的抽出により起こされる。
【００３６】
図７は下降フェーズＡｂＰ中に測定された蛍光強度分布１２を対応する第２形状プロットＰＰ２と共に示す。基本的に、蛍光強度分布１２は以前と同じ構造を有し、即ち平面酸素センサ１６の不規則性（例えば、水滴１５内の“１１時線”）は図７にまだ見られるが、しかし強度は異なる。
【００３７】
図８は比率分布ＶＶに基づく２つの蛍光強度分布１１、１２の比率Ｒを示す。比率形成により、いわゆる“１１時線”のような全不規則性及び水滴縁部の極大値は消滅している。干渉効果により起こる平面酸素センサ１６からの信号ノイズは、水滴を取り囲むエリアのより高い酸素分圧と比較して低い酸素分圧を有する水滴１５内で著しく減少する。ここで見出される酸素分圧分布はしばしば非常に低い値を有するので蛍光センサ１０の記述した挙動は、医療分野への適用に特に適している。又、第３形状プロットＰＰ３における比率分布ＶＶによる水平データシリーズの階調画像値、特に水滴縁部における消えたピークは干渉効果の著しい減少を示す。
【００３８】
追加の標準画像ＮＢ１〜ＮＢ３を撮影することにより、そして前記画像を第１と第２の蛍光画像ＦＢ１、ＦＢ２と、又はその蛍光強度分布１１、１２および／または比率分布ＶＶと重畳することにより、組織表面部９における酸素分布をモニタユニット５によりカラー画像で視覚化でき、これにより医師が例えば不十分な酸素濃度を有する検査組織表面部のエリアを確認することが著しく容易になる。
【００３９】
画像をこの場合、好ましくは室内照明条件下で、そして／または自然光で撮影する。
【００４０】
本発明は典型的実施形態に基づき上で記述した。多くの修正や変更は本発明が基とする基本的発明概念を放棄することなく可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】少なくとも１つの組織表面部における酸素分圧分布を決定するための測定システムの概略図である。
【図２】図１の測定システムの測定ヘッドユニットの上面平面図である。
【図３】ａ、ｂは異なる酸素分布に対する蛍光の上昇と下降時の図である。
【図４】ａ、ｂは上昇フェーズにおける第１蛍光画像の撮影のために提供される制御信号の図である。
【図５】ａ、ｂは下降フェーズにおける第２蛍光画像の撮影のために提供される制御信号の図である。
【図６】スクリーン表示と形状プロットに基づく上昇フェーズにおける蛍光強度分布の視覚化である。
【図７】スクリーン表示と形状プロットに基づく下降フェーズにおける蛍光強度分布の視覚化である。
【図８】スクリーン表示と形状プロットに基づく比例分布の視覚化である。
【符号の説明】
【００４２】
1：測定システム
2：測定ヘッドユニット
3：制御ユニット
3.1：光源制御モジュール
3.2：トリガ信号ユニット
3.3：カメラ制御ユニット
4：コンピュータユニット
5：モニタユニット
6：保持板
7：光源
8：カメラシステム
9：組織表面部
10：蛍光センサ
11：CCDモジュール
12：レンズ
13：励起光
14：放射光
15：水滴
16：平面型酸素センサ
AAR：制御と分析ルーチン
A1：第１強度積分値
A2：第２強度積分値
ｄ：距離
FB1：第１蛍光画像
FB2：第２蛍光画像
I：蛍光強度
Imax：飽和値
11,12：蛍光強度分布
NB1：第１標準画像
NB2：第２標準画像
NB3：第３標準画像
P1：第１酸素分圧
P2：第２酸素分圧
PP1：第１形状プロット
PP2：第２形状プロット
PP3：第３形状プロット
SL：制御線
ｔ1−4：第１−第４時刻
ｔｓ：トリガ信号
VV：比率分布
【図１】
2009502270.tif 000003
【図２】
2009502270.tif 000004
【図４】
2009502270.tif 000005
【図５】
2009502270.tif 000006
【図６】
2009502270.tif 000007
【図７】
2009502270.tif 000008
【図８】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月26日(2008.3.26)
【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】
少なくとも１つの組織表面部（９）、とくに皮膚組織表面部における酸素分圧分布を決定するための方法であって、
−蛍光染料を塗布し、
−前記組織表面部（９）に塗布された蛍光染料に蛍光を発生させるため励起光（１３）を照射し、
−前記蛍光の上昇フェーズ（AｎP）において、少なくとも１つの第１蛍光画像（FB１）をカメラシステム（８）により撮影し、そして前記蛍光の下降フェーズ（AｂP）において、少なくとも１つの第２蛍光画像（FB２）を撮影し、
−前記上昇フェーズ（AｎP）と前記下降フェーズ（AｂP）における蛍光強度（A１、A２）は撮影された前記第１と前記第２の蛍光画像（FB１、FB２）に基づき決定され、そして
−前記決定された蛍光強度（A１、A２）の比率形成により、前記少なくとも１つの組織表面部（９）における酸素分圧分布（P１、P２）を決定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記蛍光を発生させるため、パルス励起光（１３）を使用し、そのスペクトルは好ましくはUV範囲にある、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルス励起光（１３）はパルス光源（７）により発生する、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
励起期間は露出期間に等しくなるように選択され、前記励起期間は好ましくは１００μsで、そして／または前記第１と第２の蛍光画像（FB１、FB２）の撮影は、トリガ信号 (ｔｓ)  により制御され、そして／または前記第１と第２の蛍光画像（FB１、FB２）は前記上昇と前記下降フェーズ（AｎP、AｂP）におけるデジタル画像データとして撮影され、そしてそれに基づき前記蛍光強度が前記第１と前記第２の強度積分値（A１、A２）として決定される、ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記第２強度積分値（A２）に対する前記第１強度積分値（A１）の比率（R）が決定され、そしてそれが、検査される前記組織表面部（９）における前記酸素分圧分布（P１、P２）の尺度になることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記カメラシステム（８）により撮影された前記蛍光画像（FB１、FB２）に加え、検査される前記組織表面部（９）の標準画像（NB１−NB３）も撮影され、そして／またはポルフィリンが蛍光染料として使用されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記標準画像の露出期間が１から３0msの間にあることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
検査される前記組織表面部（９）への蛍光染料塗布の前に、透明なエマルジョンまたは透明な特別液を塗布し、そして／または前記励起光（１３）強度を、好ましくはＬＥＤとして設計された前記多くの光源（７）により制御することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの組織表面部（９）、とくに皮膚表面部における酸素分圧分布を決定するための測定システムであって、
−検査される前記組織表面部（９）に当てられる、蛍光染料を備える少なくとも１つの蛍光センサ（１０）を有し、
−前記組織表面部（９）に塗布された蛍光染料に、蛍光を発生させるため照射する励起光（１３）を発生させるための少なくとも１つの光源（７）を有し、
−前記蛍光の上昇フェーズ（ＡｎＰ）における少なくとも１つの第１蛍光画像（ＦＢ1）、及び前記蛍光の下降フェーズ（ＡｂＰ）における少なくとも１つの第２蛍光画像（ＦＢ２）を撮影するための少なくとも１つのカメラシステム（８）を有し、
−少なくとも１つの制御と分析ルーチン（ＡＡＲ）であって、前記制御と分析ルーチンにより、撮影された前記第１および第２傾向画像（ＦＢ１、ＦＢ２）に基づいて前記上昇および加工フェーズ（ＡｎＰ、ＡｂＰ）における蛍光強度（Ａ１、Ａ２）を決定し、前期決定された蛍光強度（Ａ１、Ａ２）の比率形成により前記少なくとも１つの組織表面部（９）における酸素分圧分布を決定する、少なくとも１つの制御と分析ルーチン（ＡＡＲ）を有する、
ことを特徴とする測定システム。
【請求項１０】
前記光源（７）はパルス光源（７）として設計され、そして／または前記光源（７）はＬＥＤ、フラッシュランプまたはレーザダイオードとして設計されることを特徴とする、請求項９に記載の測定システム。
【請求項１１】
前記励起光（１３）の強度を増加させるため、好ましくはＬＥＤとして設計された数個の光源（７）を備えることを特徴とする、請求項９または１０に記載の測定システム。
【請求項１２】
好ましくはＬＥＤとして設計された光源（７）が光源群を形成し、そして数個のこのような光源群が前記カメラシステム（８）の周りに対称に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の測定システム。
【請求項１３】
前記蛍光センサ（１０）は平面型センサ膜または微粒子センサとして設計され、そして／または前記カメラシステム（８）は測定される前記組織表面部（９）上、３−１５cmの距離（d）に垂直に配置され、そして／または前記カメラシステム（８）は蛍光画像（ＦＢ1，ＦＢ2）と標準画像（ＮＢ1−ＮＢ3）を撮影するための光電画像変換器として電荷結合（CCD）装置（１１）を備えることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの光源（７）と前記カメラシステム（８）の制御のため、制御ユニット（３）と前記制御ユニットに接続されたコンピュータユニット（３）が備えられ、そして／または前記光源（７）はパルスUV光源（７）として設計され、前記光源に加え、少なくとも１つのパルス標準光源が標準画像（NB１−NB３）を撮影するための測定室を照明するために備えられることを特徴とする、請求項９から１３のいずれか１つに記載の測定システム。
【請求項１５】
前記制御ユニット（３）はトリガ信号（ｔｓ）を発生させるためのトリガ信号ユニット（３．２）を備え、それにより前記光源（７）と前記カメラシステム（８）の同時制御が行われることを特徴とする、請求項１４に記載の測定システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009502270.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
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2009502270.tif 000014
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