(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を検出する光検出部と、
該光検出部に対向して配置される生体組織をその屈折率分布が均一化されるように変性させる散乱抑制部とを備え、
該散乱抑制部が、前記光検出部を取り囲む位置に配置され前記生体組織に浸透させて変性させる薬液を貯留する筒状部と、該筒状部内の薬液を該筒状部内に保持しつつ前記光検出部に対向して配置される前記生体組織に浸透させる薬液保持部とを備える生体観察装置。
【請求項２】
前記薬液保持部が、前記筒状部の一端を前記生体組織の表面に液密状態に密着させる密封手段である請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記薬液保持部が、前記筒状部と前記光検出部との間の環状の空間を閉塞する位置に配置され、前記薬液を含浸させる多孔質部材である請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項４】
光検出部に対向して配置された観察対象を被覆する生体組織を、散乱抑制部によりその屈折率分布が均一化されるように変性させる透明化ステップと、
該透明化ステップにおいて変性された前記生体組織を介して観察対象から外部に放出された光を検出する検出ステップとを含み、
前記散乱抑制部が、前記光検出部を取り囲む位置に配置され前記生体組織に浸透させて変性させる薬液を貯留する筒状部と、該筒状部内の薬液を該筒状部内に保持しつつ前記光検出部に対向して配置される前記生体組織に浸透させる薬液保持部とを有する生体観察方法。
【請求項５】
前記観察対象に対して励起光を照射する照射ステップを備え、
前記検出ステップが、前記照射ステップにおいて励起光が照射されることにより前記観察対象において発生し、前記透明化ステップにおいて変性された前記生体組織を介して外部に放出された蛍光を検出する請求項４に記載の生体観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観察装置および生体観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生きたままの生体組織を観察対象として顕微鏡で蛍光観察する場合に、生体組織内において発生する光散乱が蛍光イメージング結果に悪影響を与えることが知られている。具体的には、生体組織内において発生した蛍光が生体組織外に配置されている蛍光検出器に到達するまでの経路で光散乱によって散乱されることにより、効率よく回収することができない。【０００３】
例えば、生きたままの脳組織を観察対象として蛍光イメージングを行う場合には、脳組織を被覆している頭蓋骨が散乱体となるので、脳組織において発生した蛍光が頭蓋骨によって散乱され、頭蓋骨の外側に配置されている蛍光検出器によって効率よく回収することができない。【０００４】
このような光散乱の影響を軽減する方法としては、蛍光を除外する散乱体を物理的に除去する観察方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この観察方法は、頭蓋骨での光散乱の影響を排除するために、頭蓋骨を物理的に切除して開口部を形成し、観察対象である脳組織を露出させるものである。開口部を光学窓として利用することにより、脳組織において発生した蛍光を効率よく回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９６８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の観察方法は、頭蓋骨を物理的に切除して開口部を形成するものであるため、生体に対する侵襲性が高く、生体に負担がかかる。また、頭蓋骨の切除自体困難な手技である場合がある。さらに、頭蓋骨に開口部を形成するため、脳圧等の生理状態が変動してしまい、通常の生理状態で生体を観察することができない。【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体にかかる負担を軽減しつつ簡易に生きたままの生体を通常の生理状態で観察することができる生体観察装置および生体観察方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、光を検出する光検出部と、該光検出部に設けられ、該光検出部に対向して配置される生体組織をその屈折率分布が均一化されるように変性させる散乱抑制部とを備え、該散乱抑制部が、前記光検出部を取り囲む位置に配置され前記生体組織に浸透させて変性させる薬液を貯留する筒状部と、該筒状部内の薬液を該筒状部内に保持しつつ前記光検出部に対向して配置される前記生体組織に浸透させる薬液保持部とを備える生体観察装置である。
【０００９】
本態様によれば、観察対象を被覆する生体組織の外表面に光検出部を対向して配置し、光検出部に設けられた散乱抑制部の作動によって、光検出部に対向して配置される生体組織を変性させることにより、観察対象からの光を、屈折率分布が均一化された生体組織を透過させて、光検出部により検出することができる。観察対象を被覆する生体組織の屈折率分布を均一化させることで、生体組織からの光の散乱が抑制されるので、光検出部により効率よく光を検出することができる。【００１０】
すなわち、光を散乱させる性質の強い生体組織に被覆された観察対象を光学的に観察する場合においても、生体組織を透明化して散乱を抑制することで、生体組織を切除することなく観察を行うことができる。これにより、生体にかかる負担を軽減しつつ簡易に、生きたままの生体を通常の生理状態で観察することができる。【００１１】
上記態様においては、前記散乱抑制部が、前記光検出部を取り囲む位置に配置され前記生体組織に浸透させて変性させる薬液を貯留する筒状部と、該筒状部内の薬液を該筒状部内に保持しつつ前記光検出部に対向して配置される前記生体組織に浸透させる薬液保持部とを備える。
【００１２】
このようにすることで、筒状部の一端を生体組織の外面に近接させ、薬液保持部によって筒状部内に保持された薬液を生体組織に浸透させることにより、光検出部に対向して配置されている生体組織を簡易に透明化して、光の散乱を抑制し、生体組織を切除することなく、生体組織よりも奥に配置されている観察対象を光学的に観察することができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記薬液保持部が、前記筒状部の一端を前記生体組織の表面に液密状態に密着させる密封手段であってもよい。
このようにすることで、筒状部の一端が生体組織の外表面に密着させられて筒状部内に貯留されている薬液が筒状部の外側に漏れないように保持されるので、薬液を光検出部に対向して配置されている生体組織に接触させ続けることができ、生体組織内への薬液の浸透を促進することができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記薬液保持部が、前記筒状部と前記光検出部との間の環状の空間を閉塞する位置に配置され、前記薬液を含浸させる多孔質部材であってもよい。
このようにすることで、筒状部に貯留された薬液が多孔質部材に含浸されるので、多孔質部材からなる薬液保持部によって、薬液が筒状部の外側に漏れないように保持され、多孔質部材が接触している生体組織に対して薬液を接触させ続けることができ、生体組織内への薬液の浸透を促進することができる。【００１５】
また、本発明の他の態様は、光検出部に対向して配置された観察対象を被覆する生体組織を、散乱抑制部によりその屈折率分布が均一化されるように変性させる透明化ステップと、該透明化ステップにおいて変性された前記生体組織を介して観察対象から外部に放出された光を検出する検出ステップとを含み、前記散乱抑制部が、前記光検出部を取り囲む位置に配置され前記生体組織に浸透させて変性させる薬液を貯留する筒状部と、該筒状部内の薬液を該筒状部内に保持しつつ前記光検出部に対向して配置される前記生体組織に浸透させる薬液保持部とを有する生体観察方法である。
【００１６】
上記態様においては、前記観察対象に対して励起光を照射する照射ステップを備え、前記検出ステップが、前記照射ステップにおいて励起光が照射されることにより前記観察対象において発生し、前記透明化ステップにおいて変性された前記生体組織を介して外部に放出された蛍光を検出してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体にかかる負担を軽減しつつ簡易に生きたままの生体を通常の生理状態で観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体観察装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の生体観察装置を用いた蛍光観察の一例を示す縦断面図である。
【図３】図１の生体観察装置を用いた本発明の一実施形態に係る生体観察方法を説明するフローチャートである。
【図４】図１の生体観察装置の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る生体観察装置１および生体観察方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１は、蛍光観察装置であって、図１に示されるように、一端に配される入射端２ａから蛍光を入射させ、長手方向に沿って基端側に導光する光ファイバプローブ（光検出部）２と、該光ファイバプローブ２の基端に配される射出端に対向して配置され、射出端から射出される蛍光を検出する光検出器３と、光ファイバプローブ２の入射端２ａ近傍に備えられた散乱抑制部４とを備えている。
【００２０】
散乱抑制部４は、光ファイバプローブ２の入射端２ａを取り囲むように、径方向外方に間隔をあけて配置され、光ファイバプローブ２に固定された円筒状の外壁部（筒状部）５と、該外壁部５の一端に設けられ、図２に示されるように、光ファイバプローブ２の入射端２ａが生体組織Ｐの外面に近接させられたときに、該入射端２ａの径方向外方において外壁部５の一端と生体組織Ｐの外面との間を液密状態に密封するシール部材（薬液保持部、密封手段）６とを備えている。
【００２１】
シール部材６によって外壁部５の一端と生体組織Ｐの外面とが密封されることにより、生体組織Ｐの外面を底面とするような容器７が構成されるので、該容器７内に薬液Ｘを貯留することができるようになっている。図中、符号８は、外壁部５によって形成された容器７内に薬液Ｘを供給するための開口部である。
【００２２】
薬液Ｘとしては、高屈折率かつ水溶性の液体であって、例えば、グリセロール、グルコース、ＤＭＳＯ等の水溶液が用いられる。
シール部材６は、例えば、シリコーンゴム等からなるパッキンである。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１を用いた生体観察方法について、図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察方法は、生体観察装置１の光ファイバプローブ２の一端に配置されている入射端２ａおよびその近傍に固定されている散乱抑制部４の外壁部５を、観察したい部位の観察対象Ｓを被覆している生体組織Ｐの外面に近接させる。
【００２４】
これにより、光ファイバプローブ２の入射端２ａが、生体組織Ｐの外面に近接あるいは密着させられるとともに、該入射端２ａの近接あるいは密着位置を取り囲むように外壁部５が配置され、かつ、外壁部５の一端と生体組織Ｐの外面との間でパッキン６が圧縮されて、外壁部５と生体組織Ｐとの間の隙間が密封される。そして、これにより、外壁部５を側壁とし外壁部５に囲まれた生体組織Ｐの外面を底面とする容器７が構成されるので、開口部８を経由して該容器７内に薬液Ｘを供給する。
【００２５】
外壁部５を側壁とする容器７の内部に薬液Ｘを供給すると、薬液Ｘが容器７内に貯留されるので、容器７の底面を構成している生体組織Ｐの外面が薬液Ｘに浸漬状態に接触させられることになる。そして、このように薬液Ｘを生体組織Ｐの外面に接触させた状態で所定時間にわたって維持する（透明化ステップＳ１）。これにより、薬液Ｘが生体組織Ｐの外面から、光ファイバプローブ２の入射端２ａに近接または接触している位置を中心としてその近傍の比較的広い範囲にわたって生体組織Ｐの内部に浸透して行き、生体組織Ｐが変性されて内部の屈折率分布が均一化される。
【００２６】
この状態で、生体組織Ｐの外部から内部の観察対象Ｓに向けて励起光Ｌを照射する（照射ステップＳ２）。
励起光Ｌの照射は、薬液Ｘの浸透により屈折率分布が均一化された範囲の生体組織Ｐを介して行われてもよいし、薬液Ｘが浸透していない部分における生体組織Ｐを透過して内部の観察対象Ｓまで到達可能な比較的強い強度の励起光Ｌを照射することにしてもよい。
【００２７】
照射ステップＳ２において観察対象Ｓに励起光Ｌが照射されると、観察対象Ｓの内部に存在している蛍光物質Ｏが励起されて蛍光が発生し、発生した蛍光の一部が、観察対象Ｓから、該観察対象Ｓを被覆している生体組織Ｐの内、透明化ステップＳ１において透明化された部分を透過して生体組織Ｐの外面から外方に射出される。生体組織Ｐの外面には光ファイバプローブ２の入射端２ａが近接または接触配置されているので、観察対象Ｓから生体組織Ｐを透過して外面から外方に射出された蛍光が光ファイバプローブ２の入射端２ａに入射され、該光ファイバプローブ２の基端側に接続されている光検出器３によって検出される（検出ステップＳ３）。
【００２８】
そして、照射ステップＳ２による励起光Ｌの照射位置を移動させながら、各照射位置において検出ステップによる蛍光の検出を繰り返すことにより、観察対象Ｓの２次元的あるいは３次元的な蛍光画像を取得することができる。
【００２９】
このように、本実施形態に係る生体観察装置１および生体観察方法によれば、少なくとも光ファイバプローブ２の入射端２ａが配置される位置近傍の生体組織Ｐを薬液Ｘによって変性させて屈折率分布を均一化した状態で蛍光の検出を行うので、生体組織Ｐにおける蛍光の散乱を抑制して蛍光を効率的に回収し、観察対象Ｓの鮮明な蛍光画像を取得することができるという利点がある。
【００３０】
そして、この場合においては、生体組織Ｐを切除することなく該生体組織Ｐによって被覆されている内部の観察対象Ｓの蛍光画像を取得できる。したがって、生体に対する侵襲をなくして、生体にかかる負担を大幅に軽減することができるという利点がある。
【００３１】
また、例えば、観察対象Ｓが脳組織であり、それを覆う生体組織Ｐが頭蓋骨である場合には、切除手技自体が困難である場合がある頭蓋骨を切除する必要がなく、手技を簡易にすることができる。さらに、頭蓋骨に開口部を形成しないので、脳圧等の生理状態を変動させずに済み、通常の生理状態で生体を生きたまま観察することができるという利点がある。
【００３２】
なお、本実施形態においては、外壁部５の一端に設けたパッキンからなるシール部材６によって薬液Ｘが外壁外に漏れないように密封することとしたが、これに代えて、外壁部５を生体組織Ｐの外面に接着剤によって密封状態に接着することにしてもよい。
【００３３】
また、図４に示されるように、外壁部５と光ファイバプローブ２との間の環状の空間を埋めるようにスポンジ（多孔質部材）９を配置し、光ファイバプローブ２の入射端２ａを生体組織Ｐに近接あるいは接触させる際に、スポンジ９が生体組織Ｐの外面に接触するようにしてもよい。このようにすることで、外壁部５内に供給された薬液Ｘがスポンジ９に含浸されることにより、スポンジ９内に保持される。そして、スポンジ９が生体組織Ｐの外面に接触することにより、スポンジ９に含浸されている薬液Ｘが浸み出して、生体組織Ｐの外面から内部に浸透するようにすることができる。
【００３４】
また、本発明は蛍光観察装置および蛍光観察方法に限定されるものではなく、明視野観察等の他の任意の光学的な生体観察装置および生体観察方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  生体観察装置
３  光検出部
４  散乱抑制部
５  外壁部（筒状部）
６  シール部材（薬液保持部、密封手段）
Ｌ  励起光
Ｐ  生体組織
Ｓ  観察対象
Ｘ  薬液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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