(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グルコースの光吸収帯の第１の波長を有する第１の光と、水の光吸収帯の第２の波長を有する第２の光を、生体組織の複数の領域に照射する照射手段と、
前記照射手段による前記生体組織からの出射光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記出射光の前記第１及び前記第２の波長における光の強度の増減を解析して、前記複数の領域におけるグルコース及び水の濃度分布を演算する演算手段と、
前記濃度分布を解析して、前記グルコースの濃度が高い領域と前記水の濃度が低い領域とが交互に現れる領域の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする腫瘍検査装置。
【請求項２】
前記照射手段では、前記第１及び第２の光を同一光路上で重ね合わせることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍検査装置。
【請求項３】
グルコースの光吸収帯の第１の波長を有する第１の光と、水の光吸収帯の第２の波長を有する第２の光と、ヘモグロビンの光吸収帯の第３の波長を有する第３の光を、生体組織の複数の領域に照射する照射手段と、
前記照射手段による前記生体組織からの出射光を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記出射光の前記第１、前記第２及び前記第３の波長における光の強度の増減を解析して、前記複数の領域におけるグルコース、水及びヘモグロビンの濃度分布を演算する演算手段と、
前記濃度分布を解析して、前記グルコースの濃度及び前記ヘモグロビンが高い領域と前記水の濃度が低い領域とが交互に現れる領域の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする腫瘍検査装置。
【請求項４】
前記照射手段では、前記第１、第２及び第３の光を同一光路上で重ね合わせることを特徴とする請求項３に記載の腫瘍検査装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記照射手段を固定して、前記検出手段を回転させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の腫瘍検査装置。
【請求項６】
グルコースの光吸収帯の波長を有する第１の光と、水の光吸収帯の波長を有する第２の光を、生体組織の測定部位に照射する照射手段と、
前記測定部位から発生する音響波を検出する検出手段と、
前記検出手段で検知する超音波の到達時刻から前記音響波の発生部位を演算する演算手段と、
前記音響波の発生部位と音響波の振幅値から空間分布画像を構成し、前記空間分布画像内の被検査部における空間分布値と、前記空間分布画像内の正常部位における空間分布値を閾値として、それぞれを比較する判定手段と、
を備えることを特徴とする腫瘍検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腫瘍を非侵襲に検知する際に使用する腫瘍検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌の早期発見は、癌の治療のために極めて重要であり、早期発見のために、様々な手法、技術が用いられている。
【０００３】
その一手段としては、その主要部位と正常部位との物理定数（X線吸収率・音響インピーダンス）の違いに基づき、正常部位とは異なる領域を描出し、その領域や周囲に発生する新生血管、内部に発生する微細石灰化の大きさや形状（周囲の平滑度など）などの形態を分析することで癌の有無を判断する形態診断が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、このような形態診断は、医師の経験等によるところが大きく、脂肪であるか腫瘍であるかという判断において、様々な課題を有している。
【０００５】
近年、癌細胞がかなり小さい段階で発見が可能であるPET（Positron Emission Tomography）検査が注目されている。PET検査は、陽電子を放出するアイソトープで標識されたブドウ糖（グルコース）を体内に注射し、その体内分布を特殊なカメラで画像化して、癌細胞を診断する方法である。この方法では、癌細胞と正常細胞との生理現象の差（癌細胞の方が正常細胞よりもブドウ糖を多く取り込む）を利用して、癌細胞にアイソトープで標識されたブドウ糖を取り込ませ、正常細胞よりも強い放射線を発する細胞を評価する方法であり、生理診断とも言われている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、このような生理診断では、アイソトープで標識されたブドウ糖を体内に注射するという点が、必ずしも、その他の細胞組織に対して、無害であるとは言いがたい。
【０００７】
なお、被検者の生体内部の情報を非侵襲的に測定する技術として、組織中のグルコース、ヘモグロビン、水分等の濃度を経皮で光学的に測定して組織内の腫瘍性疾病状況を判定する光学的な診断技術が知られている（例えば、特許文献３）。しかしながら、被検者の生体は、屈折率の異なる微小領域の集合体で構成されているため、光が強い散乱を繰り返すという性質があり、空間分解能が低くなるという問題がある。そこで、このような光学的な診断技術において感度を向上させる技術開発が行われている。
【０００８】
近年では、代表的なものとして、年齢による補正（以下、年齢補正という）を加えることでより光学的な感度を向上させる技術が学会発表されている（非特許文献１）。この年齢補正という考え方は非常に効果が高く、実際に感度が９０％以上に向上して他手法をしのぐと言われている。
【０００９】
この年齢補正という考え方は、腫瘍全般の診断に適用されている。多くの生体に含まれる物質の濃度は加齢による影響を受けるので、これらを腫瘍マーカーとした場合、常に、年齢補正が必要になる。現在、上述したヘモグロビン等の他にも、多くの生体物質が腫瘍マーカーとして光学的計測に使用されているが、全て年齢補正が必要な化合物であると言われている。
【特許文献１】特開２００５−３２８５０７号
【特許文献２】特開２００５−１６４６０９号
【特許文献３】特表２００４−５３１３１１号
【非特許文献１】NIH Workshop on Optical Imaging 2004, SPIE
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、加齢による状態の変化には大きな個人差があり、実年齢を用いるだけでは十分な補正ができないという問題があった。また、年齢補正に任意性があると、腫瘍の存在を裏付ける正確な情報を生体物質の濃度から十分に得ることができなかった。結果として、腫瘍検知の感度を十分に高くできず、時には間違った測定結果を導く恐れもあった。
【００１１】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、生体の測定箇所への物理的なダメージが無く、非侵襲的に生体内部を測定することができ、加齢による個人差の概念を除外して、年齢差に問わず、正確に、腫瘍を検出することができる腫瘍光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る腫瘍検査装置は、グルコースの光吸収帯の第１の波長を有する第１の光と、水の光吸収帯の第２の波長を有する第２の光を、生体組織の複数の領域に照射する照射手段と、前記照射手段による前記生体組織からの出射光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記出射光の前記第１及び前記第２の波長における光の強度の増減を解析して、前記複数の領域におけるグルコース及び水の濃度分布を演算する演算手段と、前記濃度分布を解析して、前記グルコースの濃度が高い領域と前記水の濃度が低い領域とが交互に現れる領域の有無を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
生体の測定箇所への物理的なダメージが無く、非侵襲的に生体内部を測定することができ、加齢による個人差の概念を除外して、年齢差に問わず、正確に、腫瘍を検出することができる腫瘍検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付し、重複する記載は省略する。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものと異なる。更に、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１５】
第一に、腫瘍マーカーとして使用する化合物について説明する。
【００１６】
腫瘍マーカーとしての役割を果たすためには、先ず、生体組織内の正常部位と腫瘍部位で濃度が異なる化合物である必要がある。そして、生体組織内の濃度が加齢による影響を受けにくい化合物を腫瘍マーカーとして使用すれば、年齢補正を行う必要がないので、加齢状態という極めて個人差の大きい要素を考慮することなく、腫瘍の存在を裏付ける正確な情報を腫瘍マーカーから得ることができる。「加齢による影響を受けにくい化合物」とは、年齢に関わらず生体組織内での濃度がほとんど変化しない、あるいは年齢を重ねるにつれて生体組織内での濃度は変化するものの、生体組織内の正常部位と腫瘍部位との間でその濃度の差が変化しない化合物をいう。
【００１７】
そして、生体組織内の正常部位と腫瘍部位で濃度が異なり、かつ加齢により影響を受けにくい化合物の具体的例として、グルコースが挙げられる。上述したように、腫瘍細胞内のグルコース濃度は正常細胞内のグルコース濃度よりも常に高く、この傾向は年齢を重ねても変化しない。従って、生体組織内のグルコース濃度を光学的に計測してグルコース濃度が高い領域を特定すれば、年齢補正を行うこと無しに、腫瘍部位を特定することができる。この際、光学的計測により得られたグルコース濃度を、年齢補正を行わずにそのまま腫瘍の存在を裏付けるデータとして採用することができる。グルコースを検査するには、グルコース特有の光吸収波長に合致した光を用いることが必要となる。具体的には、グルコースの振動モードの結合音である９０５ｎｍ、１４５０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１６４０ｎｍ、２１３０ｎｍの光吸収を利用する。
【００１８】
なお、腫瘍内のグルコース濃度は、正常組織内のグルコース濃度と同様に摂食や運動などの日常生活の行動によって変化する。組織間のグルコース濃度比を大きくすることでグルコースに注目した腫瘍の検知感度を高めることができる。そのため、空腹時にグルコースが含まれる水（糖水等）を摂取した場合と摂取しない場合との計測結果から差分を計測して、腫瘍と正常組織の差を大きくすることができる。
【００１９】
第二に、測定の原理について説明する。
【００２０】
注目する領域に存在する化合物の濃度を計測する手段にはいくつかあるが、化合物の特徴となる波長の光源を用いた光吸収を計測することで、他の化合物による雑音と区別した計測が可能となる。例えば光吸収による反射光強度の減少は光強度そのものを計測するため、比較的簡単な構成で計測装置を組み上げることが可能となる。また光吸収によって化合物に蓄積された光エネルギーは熱や音響波を発生する。発生する音響波を音響素子で計測する手法は光音響法と呼ばれ、光の減少を計測する吸収測定と比較してダイナミックレンジを有効に利用することが可能である。発生する熱を赤外線として検知することも可能である一方、温度変化を超音波の音速変化として検知することも可能である。
【００２１】
注目する化合物が存在する位置を計測するために、光が体内に入射する位置を基準とし、体外に光（または熱、音響波）が出射する位置を複数設定して計測する。使用する光が時間的に連続的な場合（CW光）は空間分解法を用いて、統計的な光経路を推定して逆問題を計算することで吸収体の位置を求める。使用する光が時間によって変化する場合（強度変調光、パルス光）は、計測された光が入射光に対して示す位相または時間の遅れが光経路の長さ（光路長）に該当するので、この情報を用いて逆問題を計算することで吸収体の位置を求める。具体的な装置構成については参考文献（例えば生体情報の可視化技術、コロナ社  １９９７、  Phys. Med. Biol. Vol. 50, R1-43, 2005）などに記載されている。
【００２２】
音響波を計測する場合には体内を伝達する音速から音響波が発生した位置を推定することができる。上述した計算プロセスを各計測点に対して繰り返して全体として矛盾のないように吸収体の位置決めを行う（Appl.Opt.39,5872-83(2000）)。こうして決定した吸収体の位置に対して吸収体の量を割り付けて、空間分布図を作成する。
【００２３】
このように腫瘍部位に分布する化合物をその光吸収を利用して検知し、その濃度や分布形状を定量的に閾値と比較することにより、腫瘍と正常組織を区別するだけでなく、腫瘍と良性腫瘍の区別をつけることも可能となる。また、光学的計測は、放射線による被爆の影響もない。従って、既存の医療機器と組み合わせることで、患者の身体的負荷をかけることなく診断精度を大幅に向上することができる。
【００２４】
第三に、乳癌の有無を判定できる腫瘍検査装置について説明する。
【００２５】
本発明者は、癌のうち、特に乳癌について鋭意研究を重ねた。乳癌形成過程に付随する石灰化現象は、シュウ酸カルシウムまたはリン酸カルシウムが組織に凝集し、その大きさや形状、乳管構造との分布関係に注目することによって乳癌の検出に利用されている。微細な石灰化領域が点状に集まっている場合や、領域が棘状の形状（スピキュラ）となっている場合、乳管に沿って分布している場合に乳癌の可能性が高まることが知られているため、高い空間分解能で計測することが必要となる（乳癌の診断と治療−最新の研究動向−日本臨床（２０００））。マンモグラフィーは１００μｍ以下という高い空間分解能を持っているため、上述した微細石灰化領域やその形状を検知することが可能である。光を用いる計測では多重散乱によって空間分解能が低くなってしまうという短所があり、注目すべき石灰化領域そのものを計測することは困難である。石灰化は組織の一部に発生する現象なので、石灰化領域を含む周辺領域での化合物分布を計測し、その分布傾向から間接的に石灰化現象を計測することが可能となる。石灰化は腫瘍の活動が高まる一方、正常細胞が代謝活動できなくなっている領域であり、腫瘍の中でも石灰化していない領域とは構成物質が異なっている。石灰化を含む領域は水分量が低いという特徴がある。石灰化の大きさが大きいものは悪性でない場合が多いため、悪性を疑われる小さい石灰化を示す場合は、水分量が低い領域が不連続になっている。さらにこの不連続的な領域が乳管に沿った分布を示す場合は、乳癌の乳管に沿った伸展に対応している可能性が高く、分布形状として注目することによって乳癌を検知することが可能となる。
【００２６】
上記乳癌の特徴に鑑み、本発明に関わる腫瘍検査装置は、グルコースおよび水の光吸収分布、すなわち濃度分布をそれぞれ計測して、グルコースの濃度が高い領域と水の濃度が低い領域とが交互に現れる領域の有無を判定することで、容易に、乳癌の発生の有無を評価することができる。
【００２７】
さらに好ましくは、上記装置構成に加え、ヘモグロビンの光吸収分布を同時に計測してもよい。癌組織では新生血管が増殖して血流量が高まることから、ヘモグロビンの総量が大きくなることが知られている。従って、ヘモグロビンおよびグルコースの濃度が高い領域と、水の濃度が低い領域とが交互に現れる領域の有無を判定することで、より精度の高い乳癌の検出が可能となる。
【００２８】
本発明の腫瘍検査装置の構成及び動作原理について説明する。
【００２９】
図１に本発明の腫瘍検査装置の一例を示す。ファンクションジュネレータ1に接続された3種類の半導体レーザー(LD)2から複数の所望の測定物質の光吸収帯に合わせた波長の光を発光する。以下の実施例１ではヘモグロビン還元体、ヘモグロビン酸化体、グルコースの光吸収帯に合わせた波長の光を照射している。LDの数は、測定物質の数に応じて適宜増減させる。LDから照射された光を光合波・結合器3で重ね合わせて1本の光照射用の光ファイバー4を介して生体組織（実施例１では生体モデルサンプル5）に照射する（照射手段）。なお、実施例１に示す生体モデルサンプルには、モデル血液を入れる溝14が複数設けられており、その上に脂肪と同じ光学定数を示す薄板12が密着して静置されている。次に、生体組織（実施例１では生体モデルサンプル5から）得られる出射光を1本の光検出用の光ファイバー6を介してOE変換器7にて検出する（検出手段）。OE出力をロックインアンプ8につなぎ、LDドライバー2への信号で外部トリガーをかけることにより各LDの出力を独立して検出できるようにする。更にOE出力をAC結合アンプ9に切り替えられるようにし、信号強度をメインアンプで増幅した後にAD変換器10でAD変換してPCに取り込む。光照射用の光ファイバー4と光検出用の光ファイバー6は、一定の間隔をあけて一つのプローブ11に固定されている。図２にプローブ11の断面図を示す。光照射用と光検出用の光ファイバー20が金属製の筒30の内部に配置され、プローブ先端部がポリマーキャップ40で覆われている。
【００３０】
次に、OE変換器7にて検出された出射光の前記複数の測定物質の光吸収帯に合わせた波長の光のそれぞれにおける光の強度の増減を解析する（解析手段）。以上の照射手段、検出手段及び解析手段を測定したい複数の領域で行い、測定した複数の領域での前記測定物質における光の強度の増減を解析して、測定した複数の領域での前記複数の測定物質の濃度分布を演算する（演算手段）。最後に、その濃度分布を解析して、前記複数の測定物質が交互に確認される領域の有無を判定する（判定手段）。
【００３１】
一方、上述したように、光吸収によって化合物に蓄積された光エネルギーは音響波を発生するので、発生する音響波を音響素子で計測することができる。光音響法によって化合物の濃度を検出する場合、光照射用の光ファイバーと音響素子を図３のように配置する。生体モデルサンプル5のモデル血液を入れる溝14の上方に光照射用の光ファイバー4を設置し、光入射面に対して垂直な面に音響整合層を介して音響素子50を密着させる。図３の（ｂ）は（ａ）の音響素子50を正面から見た図である。
【００３２】
音響波を検出して測定する場合は、複数の所望の測定物質（グルコース、水、ヘモグロビン）の光吸収スペクトル領域に含まれる波長を有し、時間的に強度が変化する光を生体組織に照射して（照射手段）、前記生体組織から発生する音響波を検出し（検出手段）、音響素子で検知する超音波の到達時刻から音響波の発生部位を計算し（演算手段）、前記音響波の発生部位と音響波の振幅値から空間分布画像を構成して、前記空間分布画像内の被検査部における空間分布値と、前記空間分布画像内の正常部位における空間分布値を閾値として、それぞれを比較することでその測定部位における腫瘍の有無を判定する（判定手段）。
【００３３】
なお、図１〜３は、本発明の腫瘍検査装置の構成の一例に過ぎず、本発明の腫瘍検査装置には、本発明の構成を満たす全ての態様が含まれる。
【実施例】
【００３４】
実施例１
測定対象となる吸収体として２種類のヘモグロビン（酸化体・還元体）とグルコースを選んだ。装置性能を評価する際の測定対象として、下記のモデルサンプルを準備した。シリコーン樹脂を母材とし、散乱体（１０％脂肪球分散液、製品名：イントラリピッド）と吸収体（近赤外領域用色素、製品名：グリーニッシュグリーン）を分散させた後に硬化させ、脂肪と同じ光学定数（散乱係数・吸収係数）とした。このサンプルを５ｍｍ〜３０ｍｍ厚み（５ｍｍ刻み）にスライスした薄板を用意する一方、ブロック表面に幅と長さが５ｍｍから２５ｍｍ（５ｍｍ刻み）で、深さ５ｍｍの溝を作製した。図５にモデルサンプルを上から見た図を示す。
【００３５】
モデル血液として、ヘモグロビン還元体、ヘモグロビン酸化体の近赤外領域（８００ｎｍ付近）の吸収スペクトルと一致するスペクトルを示す色素を各々選び、２種類の水溶液を作製した（モデル１：ヘモグロビン還元体の水溶液、モデル２：ヘモグロビン酸化体の水溶液）。各モデル血液にグルコースを０ｍｇ／ｄｌ〜５００ｍｇ／ｄｌ（１００ｍｇ／ｄｌ刻み）を加え、モデル腫瘍成分とした。ブロックに作製した溝の中に空気が残らないように注意しながらモデル腫瘍成分を注入した（奇数の溝にモデル１、偶数の溝にモデル２）。ブロック上に薄板を注意深く置いて空気層ができないように密着させた。
【００３６】
測定波長をヘモグロビン還元体、ヘモグロビン酸化体、グルコースの吸収帯と合わせて７６０nm、８４０nm、９０５nmとし、光源として３本の近赤外ＬＤ（連続発振LDをそれぞれ周波数５００ｋHｚ、６００ｋHｚ、７００ｋHｚの正弦波で強度変調したもの）を選んだ。各LDから出力する変調光をフィルター上で合波し、１本の光ファイバー（石英シングルコア、２５０μｍ径）を介してサンプル上に光照射する形状とした。一方、光ファイバー（プラスチックマルチコア、５００μｍ径）で出射光を転送し、高速応答アバラシェＳｉフォトダイオードに対数アンプを接続したシステム（OE検出器、サブｎW〜１０ｍWまでの出力を検出可能）にて光検出した。２本の光ファイバー間の距離は３ｃｍとした。OE出力をロックインアンプにつなぎ、LDドライバーへの信号で外部トリガーをかけることにより各LDの出力を独立して検出できるようにした。ロックインアンプからの出力をメインアンプで更に増幅した後にAD変換してPCに取り込むようにした。
【００３７】
まず溝のない位置の上にプローブを合わせた状態で各LDからの光出力をロックインアンプで検出し、吸収体がない状態でモデルを通過してくる光強度を計測した。LDに供給する電流値を調整し、３つのLD出力が同程度（１０ｎW〜サブμWレベル）になるようにした。溝のある位置の上をプローブが通過して再び溝のない位置の上に来るまで、プローブを光源ファイバーの位置を中心にして回転させた。一例を図４に示す。これは光源の位置を変えずに検出器の位置だけを変化させることに対応し、光の入射条件をできるだけ一定に保つために行った。プローブは１５度刻みに回転させた。０度と１８０度の場合の測定値を平均した値を吸収体がない場合の計測結果とし、この値と各位置での計測結果との差分を吸収に由来する変化に対応させた。
【００３８】
６種類の薄板（厚み５ｍｍ〜３０ｍｍ、５ｍｍ刻み）のそれぞれに対して、５種類の溝の幅（５ｍｍ〜２５ｍｍ、５ｍｍ刻み）にグルコース濃度０ｍｇ／ｄｌである２種類のモデル腫瘍成分（元々のモデル血液）を注入して計測した。すべての薄板について、奇数の溝では７６０ｎｍLD、偶数の溝では８４０ｎｍLDに対する信号強度が減少し、他の２波長のLD強度は変化しなかった。この測定結果から、該当する吸収体の存在を検知したと解釈した。溝の幅が２５ｍｍから５ｍｍと減少するに従って差分が減少したが、雑音から区別して観測することができた。また薄板の厚みが増すに従って、溝のない位置での通過光強度が大幅に小さくなり、LDに供給する電流値を大きくして光出力を大きくした。
【００３９】
次に薄板の厚み１５ｍｍ、溝の幅１５ｍｍの場合にグルコース濃度０ｍｇ／ｄｌ〜５００ｍｇ／ｄｌ（１００ｍｇ／ｄｌ刻み）としたモデル腫瘍成分を各々溝に注入して計測を行った。各LD強度に注目したところ、奇数の溝では７６０ｎｍLDと９０５ｎｍLD、偶数の溝では８４０ｎｍLDと９０５ｎｍLDに対する信号強度が減少し、残り１波長のLDに対する信号強度には大きな変化が見られなかった。グルコース濃度を大きくするに従って９０５ｎｍLDの差分は大きくなったが、関数形を決められるほどのSN比は得られなかった。残り２波長のLDの差分にはグルコース濃度の影響が現れなかった。更に溝の幅と差分の関係を調べたところ、溝の幅を小さくすると差分は小さくなり、元のLD強度を大きくすることが必要であった。また薄板の厚みを厚くすると、溝の幅を小さくしたときと同じ傾向が観察された。
【００４０】
これらの結果を総合して、ヘモグロビン酸化体またはヘモグロビン還元体が共存している場合でもグルコースに由来する光吸収を９０５ｎｍ光によって計測することができると解釈した。
【００４１】
実施例２
実施例１と同一のモデルサンプルを用いて装置の評価を行った。
【００４２】
測定波長をヘモグロビン還元体、ヘモグロビン酸化体、グルコースの吸収帯と合わせて７６０nm、８４０nm、１６４０nmとし、光源として３本の近赤外ＬＤ（時間幅１０ｎｓ、繰り返し周波数１０Hｚでパルス発振させたもの）を選んだ。各LDから出力する変調光をフィルター上で合波し、１本の光ファイバー（石英シングルコア、２５０μｍ径）を介してサンプル上に光照射する形状とした。一方、音響素子を光入射面に対して垂直な面に音響整合層を介して密着させた状況で音響波を検出した。音響信号はLDドライバーの信号で外部トリガーをかけたロックインアンプにつなぎ、各LDの出力を独立して検出できるようにした。ロックインアンプからの出力をメインアンプで更に増幅した後にAD変換してPCに取り込むようにした。なおサンプル内に入射する光強度をLDごとにモニタするために実施例１で用いたプローブを流用し、高速応答Ｓｉフォトダイオード（７６０nmと８４０nm）またはInGaAsフォトダイオード（１６４０ｎｍ）で入射光強度をモニタした。
【００４３】
まず溝のない位置の上に光照射ファイバーを設置した後に各LDからの光出力をロックインアンプで検出し、吸収体がない状態でモデルを通過してくる光強度およびモデルから発生する光音響信号を計測した。光強度をモニタしながらLDに供給する電流値を調整し、３つのLD出力が同程度（１０ｎW〜サブμWレベル）になるようにした。この状態で計測される光音響信号は３種類のLDに同期するものではないため、特定の吸収体に由来しないバックグラウンド雑音と解釈した。
【００４４】
溝のある位置の上に光照射ファイバーを設置し、音響素子が図３と同様の相対配置になるように密着した後に、光音響信号を計測した。６種類の薄板（厚み５ｍｍ〜３０ｍｍ、５ｍｍ刻み）のそれぞれに対して、５種類の溝の幅（５ｍｍ〜２５ｍｍ、５ｍｍ刻み）にグルコース濃度０ｍｇ／ｄｌである２種類のモデル腫瘍成分（元々のモデル血液）を注入して計測した。すべての薄板について、奇数の溝では７６０ｎｍLD、偶数の溝では８４０ｎｍLDの周波数に同期する信号強度が観測された。この測定結果から、該当する吸収体の存在を検知したと解釈した。溝の幅が２５ｍｍから５ｍｍと減少するに従って同期する音響信号は減少したが、バックグランド雑音から区別して観測することができた。また薄板の厚みが増すに従って、溝のない位置での通過光強度が大幅に小さくなり、LDに供給する電流値を大きくして光出力を大きくした。
【００４５】
次に薄板の厚み１５ｍｍ、溝の幅１５ｍｍの場合にグルコース濃度０ｍｇ／ｄｌ〜５００ｍｇ／ｄｌ（１００ｍｇ／ｄｌ刻み）としたモデル腫瘍成分を各々溝に注入して計測を行った。各LD周波数と同期する音響信号に注目したところ、奇数の溝では７６０ｎｍLDと１６４０ｎｍLD、偶数の溝では８４０ｎｍLDと１６４０ｎｍLDの周波数に同期する信号強度が観測された。グルコース濃度を大きくするに従って１６４０ｎｍLDに同期する信号強度は大きくなったが、関数形を決めるのに十分なSN比は得られなかった。残り２波長のLDに同期する信号強度にはグルコース濃度の影響が現れなかった。更に溝の幅と差分の関係を調べたところ、溝の幅を小さくすると同期する信号強度は小さくなり、元のLD強度を大きくすることが必要であった。また薄板の厚みを厚くすると、溝の幅を小さくしたときと同じ傾向が観察された。
【００４６】
これらの結果を総合して、ヘモグロビン酸化体またはヘモグロビン還元体が共存している場合でもグルコースに由来する光吸収を１６４０ｎｍ光によって計測することができると解釈した。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の腫瘍検査装置の一例を示す概略図。
【図２】本発明の腫瘍検査装置のプローブを示す概略図。
【図３】本発明の腫瘍検査装置内の光照射ファイバーと音響素子の配置を示す概略図。
【図４】本発明の腫瘍検査装置のプローブをモデルサンプル上で回転させている様子を示した図。
【図５】生体組織のモデルサンプルの上面図。
【符号の説明】
【００４８】
１  ファンクションジェネレータ
２  LDドライバー＋LDヘッド
３  光合波・結合器
４  光照射用の光ファイバー
５  生体モデルサンプル
６  光検出用の光ファイバー
７  OE変換器（フォトダイオード＋プリアンプ）
８  ロックインアンプ
９  AC結合アンプ（＋メインアンプ）
１０  AD変換器＋PC
１１  プローブ
１２  薄板
１３  モデルブロック
１４  モデル血液いり溝
２０  光照射用および光検出用の光ファイバー
３０  金属筒
４０  ポリマーキャップ
５０  音響素子
【図１】
0004559995.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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