(57)【要約】【課題】通常光観察機能のみを有する電子内視鏡システムにおいても、簡単に且つコストをかけることなく、ＡＦＩを実施できるようにする。【解決手段】電子内視鏡には、その挿入部にオーバーチューブ１３が装着され、その先端部にフード１４が装着されている。オーバーチューブ１３には、励起光の光源装置で発せられた励起光を導光する第１および第２光ファイバ３８，３９が設けられている。フード１４には、外周面に励起光を体腔内に向けて照射する第１および第２投光ユニット４１，４２が固着されている。励起光の照射により体腔内の生体組織からは自家蛍光が発せられる。オーバーチューブ１３、フード１４、第１および第２投光ユニット４１，４２、励起光の光源装置は、電子内視鏡に対して外付けであることから、簡単に且つコストをかけることなくＡＦＩを実施することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置と、
体腔内に挿入される挿入部を有する電子内視鏡と、
電子内視鏡の挿入部が挿通されるオーバーチューブと、
オーバーチューブに設けられ、前記励起光の光源装置で発せられた励起光を導光する励起光導光部材と、
前記励起光導光部材により導光された励起光を体腔内に向けて照射する投光ユニットを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記電子内視鏡は、
前記挿入部の先端部に設けられ、体腔内で反射した光を受光する観察窓と、
観察窓に入る前の光のうち励起光の波長帯域を含む光をカットする励起光カットフィルタを有する先端部装着用のフードとを備え、
前記投光ユニットは、フードの外周面に固着されていることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記投光ユニットは、観察窓に関して対称の位置に設けられた２つの第１および第２投光ユニットを有することを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記投光ユニットは、前記第１投光ユニットの近傍に設けられ、励起光の照射範囲が前記第１投光ユニットにおける励起光の照射範囲と異なる第３投光ユニットと、前記第２投光ユニットの近傍に設けられ、励起光の照射範囲が前記第２投光ユニットにおける励起光の照射範囲と異なる第４投光ユニットを更に有することを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
各投光ユニットにおいて、それぞれ異なる光拡散部材、レンズ、及び保護ガラスを組み込むことによって、各投光ユニットにおける励起光の照射範囲を相異させていることを特徴とする請求項３または４記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記第１〜第４投光ユニットのうち所定の投光ユニットから励起光が照射されるように、前記励起光の光源装置内における励起光の光路を切替える切替部を備えることを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記電子内視鏡は、
前記挿入部の先端部に設けられ、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて照射する照射窓を有し、
前記励起光の照射範囲は前記白色光の照射範囲内に入っていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記励起光と前記白色光の光量比は一定に保持されていることを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記白色光は、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光が時分割して照射される面順次光であることを特徴とする請求項７または８記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記白色光は、蛍光体に対する特定波長の青色光の照射によって、その蛍光体から励起発光される光であることを特徴とする請求項７ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置に接続された電子内視鏡において、
体腔内に挿入される挿入部と、
挿入部が挿通されるオーバーチューブと、
オーバーチューブに設けられ、前記励起光の光源装置で発せられた励起光を導光する励起光導光部材と、
前記励起光導光部材により導光された励起光を体腔内に向けて照射する投光ユニットを備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項１２】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置と、体腔内に挿入される挿入部をオーバーチューブに挿通させた電子内視鏡とを用いる励起光照射方法において、
前記励起光の光源装置で発せられた励起光を、オーバーチューブに設けられた励起光導光部材により導光し、導光された励起光を投光ユニットから体腔内に向けて照射することを特徴とする励起光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光を観察する電子内視鏡システム、電子内視鏡、及び励起光照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡システムを用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡システムでは、波長が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶ白色光を体腔内を照射し、体腔内で反射した光をＣＣＤなどの撮像素子で撮像する。そして、撮像により得られた画像をモニタに表示する。これにより、体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
白色光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被写体組織には病変部が潜んでいる可能性があることから、微細血管や陥凹や隆起なども撮像画像から確実に把握できるようにすることが求められている。
【０００４】
例えば、癌などの腫瘍性病変を観察する方法としては、特許文献１に示すように、特定波長に制限した励起光を体腔内に照射し、その励起光によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像素子で撮像するＡＦＩ（Auto Fluorescence Imaging）が知られている。このＡＦＩでは、腫瘍性病変がある病変部から発せられる自家蛍光の強度が、腫瘍性病変が存在しない正常部から発せられる自家蛍光の強度よりも弱くなる性質を利用して、撮像画像においては病変部と正常部とを別々の色で表示している。これによって、正常部とほとんど見分けが付かない病変部であっても観察できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３４２２４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、未だ多くの医療施設においては、白色光による通常光観察機能のみを有する電子内視鏡システムが一般的であり、特許文献１に示すようなＡＦＩ搭載の電子内視鏡システムはそれほど普及していない。したがって、通常光観察機能のみを有する電子内視鏡システムにおいても、簡単に且つコストをかけることなく、ＡＦＩを実施できるようにすることが望まれている。
【０００７】
例えば、特許文献１では、励起光の光量が足りないと自家蛍光が微弱となるため、電子内視鏡の先端部に、白色光や励起光を照射する通常の照明窓とは別に、励起光専用の照明窓を設け、これら２つの照明窓からそれぞれ励起光を照射することで、生体組織に十分な励起光が当たるようにしている。しかしながら、電子内視鏡の先端部に励起光専用の照明窓を設けたり、また、この励起光専用の照明窓にまで励起光を導光するライトガイドを電子内視鏡の挿入部内に組み込んだりすることは、極めてコストがかかかる。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、通常光観察機能のみを有する電子内視鏡システムにおいても、簡単に且つコストをかけることなく、ＡＦＩを実施することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡、及び励起光照射方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置と、体腔内に挿入される挿入部を有する電子内視鏡と、電子内視鏡の挿入部が挿通されるオーバーチューブと、オーバーチューブに設けられ、前記励起光の光源装置で発せられた励起光を導光する励起光導光部材と、前記励起光導光部材により導光された励起光を体腔内に向けて照射する投光ユニットを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記電子内視鏡は、前記挿入部の先端部に設けられ、体腔内で反射した光を受光する観察窓と、観察窓に入る前の光のうち励起光の波長帯域を含む光をカットする励起光カットフィルタを有する先端部装着用のフードとを備え、前記投光ユニットは、フードの外周面に固着されていることが好ましい。
【００１１】
前記投光ユニットは、観察窓に関して対称の位置に設けられた２つの第１および第２投光ユニットを有することが好ましい。前記投光ユニットは、前記第１投光ユニットの近傍に設けられ、励起光の照射範囲が前記第１投光ユニットにおける励起光の照射範囲と異なる第３投光ユニットと、前記第２投光ユニットの近傍に設けられ、励起光の照射範囲が前記第２投光ユニットにおける励起光の照射範囲と異なる第４投光ユニットを更に有することが好ましい。
【００１２】
各投光ユニットにおいて、それぞれ異なる光拡散部材、レンズ、及び保護ガラスを組み込むことによって、各投光ユニットにおける励起光の照射範囲を相異させていることが好ましい。前記第１〜第４投光ユニットのうち所定の投光ユニットから励起光が照射されるように、前記励起光の光源装置内における励起光の光路を切替える切替部を備えることが好ましい。
【００１３】
前記電子内視鏡は、前記挿入部の先端部に設けられ、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて照射する照射窓を有し、前記励起光の照射範囲は前記白色光の照射範囲内に入っていることが好ましい。前記励起光と前記白色光の光量比は一定に保持されていることが好ましい。
【００１４】
前記白色光は、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光が時分割して照射される面順次光であることが好ましい。前記白色光は、蛍光体に対する特定波長の青色光の照射によって、その蛍光体から励起発光される光であることが好ましい。
【００１５】
本発明は、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置に接続された電子内視鏡において、体腔内に挿入される挿入部と、挿入部が挿通されるオーバーチューブと、オーバーチューブに設けられ、前記励起光の光源装置で発せられた励起光を導光する励起光導光部材と、前記励起光導光部材により導光された励起光を体腔内に向けて照射する投光ユニットを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する励起光の光源装置と、体腔内に挿入される挿入部をオーバーチューブに挿通させた電子内視鏡とを用いる励起光照射方法において、前記励起光の光源装置で発せられた励起光を、オーバーチューブに設けられた励起光導光部材により導光し、導光された励起光を投光ユニットから体腔内に向けて照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電子内視鏡に対して外付けとなるオーバーチューブに、自家蛍光などの蛍光を励起させるための励起光を導光するための励起光導光部材を設けるとともに、その励起光導光部材で導光された励起光を体腔内に照射するための投光ユニットを、オーバーチューブと同様に電子内視鏡に対して外付けにして設けていることから、通常光観察機能のみを有する電子内視鏡システムにおいても、単に励起光の光源装置、オーバーチューブ、投光ユニット等を外付けするだけで、簡単に且つコストをかけることなく、ＡＦＩを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の電子内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の電子内視鏡システムにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光、自家蛍光、及び白色光の分光強度分布を示すグラフである。
【図４】オーバーチューブおよびフードが装着された第１実施形態の電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【図５】白色光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図６Ａ】白色光照射期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図６Ｂ】白色光遮光期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図７】白色光の光量に応じて励起光の光量を制御する方法を説明するための説明図である。
【図８】励起光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図９】励起光照射用の第１投光ユニットの断面図である。
【図１０Ａ】通常光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】自家蛍光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１１】信号処理部における処理フローを示すブロック図である。
【図１２】第２実施形態の電子内視鏡システムにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】オーバーチューブおよびフードが装着された第２実施形態の電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【図１４】ＲＧＢの面順次光の照射に用いられるロータリフィルタの平面図である。
【図１５】別の実施形態における電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】白色光照射用の投光ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内をCCDなどの撮像素子で撮像する電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１の挿入部２０が挿通されるオーバーチューブ１３と、挿入部２０における先端部２４ａに装着されるフード１４と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１５と、体腔内に照射する白色光を供給する白色光の光源装置１６と、生体組織内から自家蛍光を励起するための励起光を供給する励起光の光源装置１７と、体腔内の画像を表示するモニタ１８とを備えている。
【００２０】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２１と、操作部２１とプロセッサ装置１５及び白色光の光源装置１６との間を連結するユニバーサルコード２３とを備えている。挿入部２０の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２４が形成されている。湾曲部２４は、操作部のアングルノブ２６における操作によって、上下左右方向に湾曲動作する。
【００２１】
湾曲部２４の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部２４ａが設けられいる。先端部２４ａは、湾曲部２４の湾曲動作によって、体腔内の所望の方向に向けられる。先端部２４ａには、白色光や励起光を照射する２つの第１および第２照明窓５７，５９（図４参照）と、体腔内からの白色光や自家蛍光を受光する観察窓６２（図４参照）と、観察窓に向けて水やエアを吹き付ける送気・送水ノズル６３（図４参照）と、挿入部２０内の鉗子チャンネルに挿通された処置具の出口となる鉗子出口６４（図４参照）とが設けられている。
【００２２】
操作部２１には、白色光を用いて体腔内の観察を行なう通常光観察モード、励起光を用いて生体組織内から発せられる自家蛍光を観察する自家蛍光観察モードのいずれかに切り替える観察モード切替ボタン２８が設けられている。この観察モード切替ボタン２８による切替情報はプロセッサ装置のコントローラ１１３（図２参照）に送信される。
【００２３】
ここで、通常光観察モードに設定されている場合には、体腔内で反射した白色光を撮像することにより得られる白色光画像がモニタ１８に表示され、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、自家蛍光を撮像することにより得られる自家蛍光画像、または白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像がモニタ１８に表示される。
【００２４】
ユニバーサルコード２３のうち、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６側の端部にはコネクタ３０が取り付けられている。コネクタ３０は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ３０を介して、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６に着脱自在に接続される。
【００２５】
電子内視鏡１１の先端部２４ａには、励起光カットフィルタ３２を備えるフード１４が装着される。励起光カットフィルタ３２は、先端部２４ａに設けられた観察窓６２（図４参照）を覆うことにより、観察窓６２に入る前の光のうち励起光の波長帯域の光をカットまたは減光する。エネルギーが非常に高い励起光を観察窓６２の手前でカットし、その励起光が観察窓６２の奥側に設けられたCCD１００（図２参照）に入らないようにすることで、CCD１００の画素が電荷飽和状態になって画面が真っ白になるハレーションを防止することができる。
【００２６】
オーバーチューブ１３は、チューブ本体３５と、このチューブ本体３５内に設けられ、電子内視鏡１１の挿入部２９が挿通される内視鏡挿通管路３７と、この内視鏡挿通管路３７の周囲に設けられ、励起光の光源装置１７からの励起光を導光する２本の第１および第２光ファイバ３８，３９とを備えている。
【００２７】
内視鏡挿通管路３７は、電子内視鏡の挿入部２０の挿入口となる基端側開口３７ａと、その挿入部２０の出口となる先端側開口３７ｂとを備えている。したがって、挿入部２０を内視鏡挿通管路３７に挿通したときには、先端側開口３７ｂから電子内視鏡の先端部２４ａ及びその先端部２４ａに装着されたフード１４が露呈される。電子内視鏡の挿入部２０を体腔内に挿入する際には、オーバーチューブ１３に挿入部２０を挿通させた状態で挿入する。
【００２８】
フード１４の外周面には、第１および第２光ファイバ３８，３９からの励起光を体腔内に照射する第１および第２投光ユニット４１，４２が固着されている。特許文献１では、励起光の光量を上げるために、通常の励起光に加えてアシスト励起光の２本の励起光で照射を行なっているが、このアシスト励起光を照射するためには、電子内視鏡の挿入部にアシスト励起光専用のライトガイドやアシスト励起光専用の照明窓を設ける必要がある。
【００２９】
これに対して、本発明では、電子内視鏡の挿入部の内部ではなく、電子内視鏡に対して外付けのフードに２本の励起光を照射するための第１および第２光ファイバや第１および第２投光ユニットを設けているため、特許文献１と比較して、２本の励起光の照射に要するコストを抑えることができる。また、本発明では、励起光の照射に用いられる光ファイバや投光ユニットの設置に、各種処置具の挿通路となる鉗子チャンネルを利用していないため、自家蛍光観察中においても、鉗子チャンネル内に挿通させた各種処置具を用いて、治療等を行なうことができる。
【００３０】
図２に示すように、白色光の光源装置１６、白色光光源４５、絞り調節機構４６、白色光制御部４７、ロータリシャッタ４８、位置検出部４９、回転制御部５０を備えている。白色光光源４５は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに、常にオンにして白色光を発する。白色光は、波長が青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光であり、例えば、図３に示すように、４００nm〜７００nmの波長帯域を有している。白色光光源４５としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源４５から発せられる白色光は、レンズ５３で集光される。レンズ５３で集光された光は、絞り調節機構４６を介して、第１および第２ライトガイド５５，５６に入射する。
【００３１】
第１および第２ライトガイド５５，５６は大口径光ファイバなどから構成されている。第１および第２ライトガイド５５，５６の入射側端部は、白色光の光源装置１６に接続されている。一方、図４に示すように、第１ライトガイド５５の出射側端部は電子内視鏡１１の先端部２４ａの第１照明窓５７に向けられおり、第２ライトガイド５５の出射側端部は先端部２４ａの第２照明窓５９に向けられている。これら第１および第２照明窓５７，５９のそれぞれから白色光が体腔内に向けて出射される。
【００３２】
第１照明窓５７と第２照明窓５９は、フード１４に設けられた励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図５に示すように、第１照明窓５７から出射される白色光の照射範囲WL1と第２照明窓５９から出射される白色光の照射範囲WL２とはほぼ重なり合っている。したがって、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲WL１，WL２の重複領域WLR内に観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、白色光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。
【００３３】
なお、フード１４は、先端部２４ａのうち観察窓６２のみを覆い、それ以外は開口部１４ａから体腔内に露呈している。したがって、第１および第２照明窓５７，５９からの白色光の照射をフード１４が妨げることはない。また送気・送水ノズル６３からのエアや水をフードの励起光カットフィルタ３２に吹き付けることができる。さらには、鉗子出口６４から処置具を体腔内に向けて突出させることができる。
【００３４】
図２に示すように、絞り調節機構４６は、レンズ５３とロータリシャッタ４８との間に配置され、白色光光源４５から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構４６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構の絞り量（すなわち、白色光の光量）は、ドライバ４７ａを介して、白色光制御部４７によって制御される。白色光制御部４７は、プロセッサ装置１５内の信号処理により得られる白色光画像に基づいて、絞り量（すなわち、白色光の光量）を制御する。
【００３５】
図６A及びBに示すように、ロータリシャッタ４８は、円板形状で一部に扇形の切欠部分を有する。ロータリシャッタ４８のうち、切欠部分が白色光を透過させる光透過部４８ａとなり、残りの部分が白色光を遮断する遮光部４８ｂとなっている。ロータリシャッタ４８は、白色光光源４５の光軸と平行に配置されたモータ７０の回転軸７０ａに接続されている。このモータ７０の駆動によってロータリーシャッタ４８が回転することで、白色光光源の光路P上に光透過部４８ａと遮光部４８ｂとが交互に位置する。
【００３６】
光路P上に光透過部４８ａ、遮光部４８ｂのいずれが位置しているかは、フォトセンサなどから構成される位置検出部４９によって検出される。ここで、図２や図６A及びBにおいては、位置検出部はロータリシャッタの外周近傍に配置されているが、配置位置はそれ以外、例えば、ロータリシャッタの内部であってもよい。
【００３７】
図６Aに示すように、光透過部４８ａが光路P上に位置する間は、白色光が第１および第２ライトガイド５５，５６に入射するため、体腔内に白色光が照射される。この期間を、以下において白色光照射期間する。一方、図６Bに示すように、遮光部４８ｂが光路P上に位置する間は、第１および第２ライトガイド５５，５６へ白色光が入射しないため、体腔内において白色光が遮光された状態となる。この期間を、以下において白色光遮光期間とする。位置検出部４９は、白色光照射期間と白色光遮光期間のいずれの状態にあるかについての情報を、励起光の光源装置内の励起光制御部７５およびプロセッサ装置のコントローラ１１３に適宜送信する。
【００３８】
白色光照射期間と白色光遮光期間は観察モードによって異なり、自家蛍光観察モード時における各期間は通常光観察モード時の２倍に設定されている。したがって、図２に示す回転制御部５０は、自家蛍光観察モード時においては、ロータリシャッタ４８の回転速度を通常光観察モード時の回転速度の半分とする回転制御を行なっている。なお、回転制御部５０は、モータ７０に接続されたドライバ５０ａを介して、ロータリシャッタ４８の回転速度を制御する。
【００３９】
図２に示すように、励起光の光源装置１７は、第１及び第２レーザ光源７２，７３、励起光制御部７５を備えている。第１および第２レーザ光源７２，７３は発光ダイオード等から構成され、図３に示すような、４０５±１０ｎｍの波長を有する励起光を発する。このような波長域を有する励起光を体腔内に照射することで、波長が４２０ｎｍ〜６５０ｎｍにおよぶ自家蛍光が生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。
【００４０】
第１および第２レーザ光源７２，７３は、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、常に励起光が発せられる。これにより、生体組織からは常に自家蛍光が発せられる。図３に示すように、電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる励起光は励起光カットフィルタによりカットされ、また自家蛍光の光量は白色光に比べて微弱である。したがって、体腔内において白色光だけでなく励起光や自家蛍光が存在する状態で、白色光画像を取得したとしても、その取得した白色光画像においては励起光や自家蛍光は全く影響を与えない。
【００４１】
励起光制御部７５は、ドライバ７５ａ，７５ｂを介して、第１および第２レーザ光源７２，７３の励起光の光量を制御する。励起光制御部７５は、白色光制御部４７に接続されており、白色光制御部４７による白色光の光量制御に従って、励起光の光量も制御する。励起光の光量の制御は、白色光と励起光とが所定の相関を有するように、例えば、励起光の光量と白色光の光量との光量比が１／１０等を保持するように、励起光の光量を変化させる。
【００４２】
このように白色光の光量が変更された場合であっても、これに追従して、励起光の光量も励起光制御部で自動的に変更されるため、白色光画像と自家蛍光画像との露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。なお、励起光の光量制御は、白色光の光量制御に連動してごとに行なうのではく、図７に示すように、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときに、白色光と励起光とが所定の相関を有するように制御してもよい。
【００４３】
第１レーザー光源７２から発せられた励起光は、オーバーチューブの第１光ファイバ３８に入射する。もう一方の第２レーザー光源７３から発せられた励起光は、オーバーチューブの第２光ファイバ３９に入射する。そして、図４に示すように、第１光ファイバ３８内の励起光ELはフード１４の第１投光ユニット４１から出射し、第２光ファイバ内の励起光ELはフード１４の第２投光ユニット４２から出射する。
【００４４】
第１および第２投光ユニット４１，４２は、先端部２４ａの第１および第２照明窓５７，５９と同様に、フード１４の励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図８に示すように、第１投光ユニット４１から出射される励起光の照射範囲EL１と第２投光ユニット４２から出射される励起光の照射範囲EL２とはほぼ重なり合っている（重複領域ELR）。さらに、この重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲が重なりあった重複領域WLRに含まれている。
【００４５】
以上のような照射範囲EL１，EL2を有することから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲EL１，EL２の重複領域ELRに観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、励起光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。したがって、例えば、観察対象Tの全体が正常部である場合には、その観察対象の全域からほぼ同一強度の自家蛍光が発せられる。さらには、２つの励起光の照射範囲が重なり合った重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲の重複領域WLRに含まれていることから、観察対象T全体において、白色光と励起光の光量比は一定に保持される。
【００４６】
図９に示すように、第１投光ユニット４１は、光拡散部材９０、この光拡散部材の外周を覆う筒状のスリーブ部材９１と、スリーブ部材９１の一端側を封止する保護ガラス９２と、スリーブ部材内に挿入され第１光ファイバ３８を保持するフェルール９３とを備えている。また、フェルール９３の後端側から外皮に覆われて延出される第１光ファイバ３８には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ９５がスリーブ部材９１との間に挿入されている。なお、第２投光ユニットについては第１投光ユニットと同様であることから説明を省略する。
【００４７】
光拡散部材９０は、第１光ファイバ３８からの励起光を拡散させる透光性樹脂材料からなる。透光性樹脂材料の他にも、例えば、透光性セラミックスやガラス等が利用可能である。また、光拡散部材９０は、その表面や中間層等に、微小の凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光拡散部材９０から出射する励起光は、光の偏光作用や拡散作用によって光量が均一化される。したがって、光拡散部材の材料や分量を適宜変更することによって、第１投光ユニット内で、励起光の照射範囲や光量を調節することができる。なお、第１投光ユニット内での光の照射範囲や光量は、光拡散部材の他、レンズや保護ガラスを適宜変更することによっても調節することができる。
【００４８】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００、アナログ処理回路１０４（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部１０６を備えている。ＣＣＤ１００は、励起光カットフィルタ３２、観察窓６２、及び集光レンズ１０２を透過した光を、撮像面１００ａで受光する。そして、CCD１００では、撮像面１００ａで受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ１０４に送られる。
【００４９】
ＣＣＤ１００はカラーＣＣＤであり、撮像面１００ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。ここで、白色光は波長域が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶことから、白色光がCCDの撮像面に入射したときには、R画素、G画素、B画素の全てが感応する。したがって、白色光受光時に得られる撮像信号には、R画素から出力される撮像信号、G画素から出力される撮像信号、及びB画素から出力される撮像信号の３種類が含まれている。
【００５０】
一方、自家蛍光は主たる波長域が緑色帯域であり、一部が青色帯域または赤色帯域にまで及ぶ。そのため、自家蛍光がCCDの撮像面１００ａに入射したときには、G画素は確実に自家蛍光に感応する。したがって、自家蛍光受光時に得られる撮像信号には、G画素から出力される撮像信号が含まれている。
【００５１】
ＡＦＥ１０４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）および自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤからの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ１００の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。
【００５２】
撮像制御部１０６はＣＣＤ４４の撮像制御を行なう。この撮像制御部１０６の撮像制御に従って、AFE４５から所定のフレームレートで撮像信号が出力される。撮像制御部１０６は、プロセッサ装置１５内のコントローラ１１３に接続されており、撮像時においてコントローラ１１３が認識している観察モード等によって、撮像制御部１０６は制御方法を適宜変更する。
【００５３】
ここで、図１０Aに示すように、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光照射期間のときに、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５４】
これに対して、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、図１０Bに示すように、白色光照射期間のときには、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。これとほぼ同時に、自家蛍光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。自家蛍光は微弱であるが、自家蛍光観察モード時の白色光遮光期間、即ち自家蛍光観察期間を通常光観察モード時の白色光遮光期間の２倍にすることで、自家蛍光画像を形成できる程度の光量はCCD１００で確実に受光することができる。
【００５５】
そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わってから一定時間経過後、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。これに応じて、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、自家蛍光観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５６】
図２に示すように、プロセッサ装置１５は、電子内視鏡１１、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１７、モニタ１８、キーボード（図示省略）、プリンタ（図示省略）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１５は、信号処理部１１０と、フレームメモリ１１２と、コントローラ１１３とを備えている。
【００５７】
信号処理部１１０は、電子内視鏡１１のAFE１０４から出力される撮像信号に対して、A／D変換部１１５、色調補正部１１６、及び画像処理部１１７で各種処理を施すことによって、モニタ１８に表示可能な映像信号を生成する。そして、この映像信号に基づいて、各種画像がモニタ１８に表示される。なお、色調補正部１１６および画像処理部１１７は、例えば、それぞれ対応する処理を行なうソフトウエアと、このソフトウエアを格納するEPROM（書き換え可能型ROM）等の記憶装置等によって構成される。また、A／D変換後のデジタルの画像データや画像処理部において画像処理された後の映像信号は、一時的にまたは処理が施される毎に、フレームメモリ１１２に記憶される。
【００５８】
A／D変換部１１５は、AFE１０４からの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。画像データには、CCD１００のB画素から出力された撮像信号から得られるB画像、G画素から出力された撮像信号から得られるG画像、R画素から出力された撮像信号から得られるR画像が含まれている。また、A／D変換後の画像データには、通常光観察モード時または自家蛍光観察モード時に取得する白色光画像の画像データと、自家蛍光観察モード時に取得する自家蛍光画像の画像データとがある。
【００５９】
色調補正部１１６および画像処理部１１７は、図１１に示すようなフローに従って処理を行なう。色調補正部１１６は、白色光画像のうち励起光カットフィルタ３２によってカットまたは減光されたB画像の成分を補う。図３に示すように、電子内視鏡１１は４１５nm以下の波長帯域の成分をカットまたは減光する励起光カットフィルタ３２を通して撮像を行なうため、白色光画像及び自家蛍光画像のB画像のうちの低波長側の一部がカットされている。したがって、このカットされた部分の画像を色調補正部１１６によって補正する。
【００６０】
白色光画像のB画像の補正は、以下のようにして行われる。まず、内視鏡使用前に、以下の補正式（１）、（２）を求めておく。ここで、励起光カットフィルタを装着しない場合における白色光画像のB画像の光量をB´とし、励起光カットフィルタを装着した場合における白色光画像のB´画像の光量をBとした場合には、BとB´との関係は次式（１）で表される。
B＝B´×α  ・・・（１）
ここで、αは励起光カットフィルタによる光量カット率である。したがって、B´は、次式（２）で求めることができる。
B´＝B／α  ・・・（２）
【００６１】
式（２）に示すように、BとB´との関係が線形の関係にある場合には、励起光カットフィルタを装着したときに得られる白色光画像のB画像の光量Bを係数αで除算することで、励起光カットフィルタによりカットされた部分の光量B´が求まる。そして、白色光のB画像のうちカットされた部分の光量Bを光量B´に置き換えることで、励起光カットフィルタを装着しない場合と同様の白色光画像を得ることができる。
【００６２】
なお、BとB´との関係が線形の関係にない場合には、例えば、乗算、加算、マトリックス変換等の演算処理によって、B画像のカットされた部分に相当する光量を増加させることができる。また、B画像のカットされた成分に相当する成分だけG画像およびR画像の成分を減少させてもよい。さらに、励起光カットフィルタによってG画像のうち低周波側の一部の成分がカットされた場合には、B画像の場合と同様にして、色調補正を行うことが好ましい。
【００６３】
図２に示す画像処理部１１７は、色調補正が施された画像データに対して、バランス調整処理、高感度化処理、表示階調処理を施す。バランス調整処理は、自家蛍光観察モードに設定されている場合に、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整を行なう処理である。較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、予め撮像した白色光画像および自家蛍光画像から得られる。
【００６４】
較正データを用いてバランス調整を行なうことで、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部とのコントラストとが、等しくなる。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合には、色調補正部１１６は、較正データに基づいて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整を行なう。なお、上述したように、白色光と励起光の光量比は一定に保持されていることにより、バランス調整はより精度良く行なわれる。
【００６５】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、CCD等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システムの工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システムを初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが好ましい。
【００６６】
高感度化処理には、デジタルゲイン、フレーム加算、デジタルビニング等の処理が含まれる。この高感度化処理を行なうことで、自家蛍光画像の高感度化を図ることができる。デジタルゲインは、デジタルの画像データを所定の増幅率で増幅する処理である。フレーム加算は、連続する複数のフレームの画像データを加算して、１フレーム分の画像データを得る処理である。デジタルビニングは、CCDにおいて隣接する複数の画像を１セットとし、その１セット単位で撮像信号を出力することにより、受光面積を大きくしてCCDの感度を上げる処理である。なお、高感度化処理は自家蛍光画像だけでなく白色光画像にも施してもよい。
【００６７】
表示階調処理は、白色光画像または自家蛍光画像をモニタに表示可能な映像信号に変換する処理である。この表示階調処理には、モニタに対応したγ補正処理や階調補正処理が含まれる。この表示階調処理においては、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のうち、B画像が映像信号のBチャンネル信号に、G画像が映像信号のGチャンネル信号に、R画像がRチャンネル信号に割り当てられる。
【００６８】
一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のB画像が映像信号のBチャンネル信号に、白色光画像のR画像が映像信号のRチャンネル信号に割り当てられ、自家蛍光画像のG画像が映像信号のGチャンネル信号に割り当てられる。これにより、白色光画像と自家蛍光画像とが合成された合成画像が得られる。このような合成画像をモニタ１８に表示することで、正常部は緑色で、病変部はマゼンダ色で表示される。
【００６９】
なお、自家蛍光の輝度レベルが低くなるのは、病変部が原因である他に、撮像距離が遠くなることも原因の一つにある。そこで、画像処理部は、モニタにマゼンダ色を表示する前には、白色光画像のG画像と自家蛍光画像のG画像の輝度レベルを比較する。その比較の結果、両者がともに低い場合には、病変部ではなく、単に撮像距離が遠くて輝度レベルが低くなっているだけと判断し、マゼンダ色ではなく緑色で表示する。一方、白色光画像のG画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンダ色で表示する。
【００７０】
次に、本発明の作用について説明する。まず、観察モード切替ボタン２８により、自家蛍光観察モードに設定される。自家蛍光観察モードでは、白色光の光源装置１６の常時電源オンに加えて、励起光の光源装置１７の電源も常時オンになる。白色光の光源装置１６においては、白色光照射期間に白色光が第１および第２ライトガイド５５，５６に入射する一方、白色光遮光期間には白色光は第１および第２ライトガイド５５，５６に入射しない。一方、励起光の光源装置１７においては、第１レーザ光源７２からの励起光が第１光ファイバ３８に常時入射するとともに、第２レーザー光源７３からの励起光が第２光ファイバ３９に常時入射する。
【００７１】
第１ライトガイド５５内の白色光は先端部２４ａの第１照明窓５７から体腔内に向けて出射され、第２ライトガイド５６内の白色光は先端部２４ａの第２照明窓５９から体腔内に向けて出射される。先端部２４ａにおける第１および第２照明窓５７，５９の配置位置と白色光の照射範囲WL１，WL２，WLRとから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、観察対象Tには白色光が十分に且つ照明ムラなく照射される。
【００７２】
一方、第１光ファイバ３８内の励起光はフード１４に固着された第１投光ユニット４１から体腔内に向けて出射し、第２光ファイバ３９内の励起光はフード１４に固着された第２投光ユニット４２から体腔内に向けて出射される。第１および第２投光ユニット４１，４２の配置位置と励起光の照射範囲EL１，EL２，ELRとから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、観察対象Tには励起光が十分に且つ照明ムラなく照射される。これにより、例えば、観察対象T全体が正常部である場合には、その観察対象Tの全域からほぼ同一の自家蛍光が発せられる。加えて、２つの励起光の照射範囲の重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲の重複領域WLRに含まれていることから、観察対象T全体において、白色光と励起光の光量比は一定に保持される。
【００７３】
電子内視鏡１１は、B画素、G画素、R画素からなるカラーのCCD１００を用いて、白色光照射期間にあるときには白色光画像を撮像し、白色光遮光期間にあるときには自家蛍光画像を撮像する。これら撮像によって取得した撮像信号はプロセッサ装置１５に送られる。
【００７４】
プロセッサ装置１５では、A／D変換部１１５によって、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。これにより、CCD１００のB画素から出力された撮像信号から得られるB画像、G画素から出力された撮像信号から得られるG画像、R画素から出力された撮像信号から得られるR画像を含む画像データが得られる。
【００７５】
そして、得られた画像データに基づいて、色調補正部１１６でB画像の補正がなされる。その後、画像処理部１１７において、較正データを用いたバランス調整、高感度化処理、表示階調処理が行なわれる。これら処理を経て、白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像が得られる。そして、この合成画像がモニタ１８に表示される。
【００７６】
自家蛍光観察モードにおいては、白色光の光量制御が白色光制御部４７により行なわれるとともに、励起光の光量制御が励起光制御部７５によって行なわれる。白色光制御部４７は、例えば、白色光画像のG画像の輝度の平均値を算出し、その平均値が予め設定された所定の輝度となるように、白色光の光量を制御する。また、励起光制御部７５は、白色光制御部４７における白色光の光量制御に従って、例えば、励起光と白色光の光量比が１／１０等を保持するように、励起光の光量制御を行なう。
【００７７】
図１２および図１３に示すように、本発明の第２実施形態の電子内視鏡システム２００は、励起光を照射する投光ユニットして、第１実施形態で示した第１および第２投光ユニット４１，４２に加えて第３および第４投光ユニット２０２，２０３をフード１４に設け、それら４つの第１〜第４投光ユニット４１，４２，２０２，２０３のうちの２つから励起光を体腔内に照射する。なお、それ以外については、第１実施形態と同様であるので、以下では説明を省略する。また、この第２実施形態では、励起光の照射を２つの投光ユニットで行なうが、これに限らず、３または４の投光ユニットで行なってもよい。
【００７８】
第３投光ユニット２０２は第１投光ユニット４１の近傍に、第４投光ユニット２０３は第２投光ユニット４２の近傍に設けられている。また、第３および第４投光ユニット２０２，２０３で使用される光拡散部材、レンズ、及び保護ガラスは、第１および第２投光ユニット４１，４２で使用されているものと異なっている。したがって、第３投光ユニット２０２から照射される励起光の照射範囲はその近傍の第１投光ユニット４１の照射範囲と異なり、また、第４投光ユニット２０３から照射される励起光の照射範囲はその近傍の第２投光ユニット４２の照射範囲と異なっている。このような第１〜第４投光ユニット４１，４２，２０２，２０３における照射範囲の相違を利用することで、観察状況に応じて、臨機応変に照射パターンを変更することができる。
【００７９】
励起光の光源装置２０６内の切替ミラー２０７，２０８は、第１〜第４投光ユニットのうち所望の投光ユニット４１，４２，２０２，２０３から励起光が照射されるように、前記励起光の光源装置内において励起光の光路を切替える。切替ミラー２０７は、第１レーザ光源７２からの励起光を第１光ファイバ３８にそのまま入射させる退避位置と、第１レーザ光源７２からの励起光を反射させて、その反射光を第３投光ユニット２０２に接続された第３光ファイバ２１０に入射させる挿入位置との間で移動自在となっている。もう一方の切替ミラー２０８は、第２レーザ光源７３からの励起光を第２光ファイバ３９にそのまま入射させる退避位置と、第２レーザ光源７３からの励起光を反射させて、その反射光を第４投光ユニット２０３に接続された第４光ファイバ２１１に入射させる挿入位置との間で移動自在となっている。
【００８０】
なお、上記第１および第２実施形態では、体腔内に白色光をそのまま照射したが、これに代えて、R色の光、G色の光、B色の光からなる面順次光を体腔内に照射してもよい。面順次光を照射するためには、図６A及びBに示すロータリシャッタ４８に代えて、図１４に示すようなロータリフィルタ２２０が用いられる。ロータリフィルタ２２０には、ロータリシャッタ４８の遮光部４８ｂと同様の遮光部２２１と、白色光光源４５からの白色光のうちR色の光を透過させるR色カラーフィルタ２２３ｒと、白色光光源４５からの白色光のうちG色の光を透過させるG色カラーフィルタ２２３ｇと、白色光光源４５からの白色光のうちB色の光を透過させるB色カラーフィルタ２２３ｂとが、周方向に沿って設けられている。このロータリフィルタ２２０が回転軸２２０ａを中心に回転することで、白色光照射期間に、R色の光、G色の光、B色の光がこの順で体腔内に照射される。
【００８１】
また、上記第１および第２実施形態では、体腔内に照射する白色光を白色光の光源装置内の白色光光源で発生させているが、これに代えて、図１５の電子内視鏡システム３００に示すように、白色光の光源装置内の青色レーザ光源３０４と電子内視鏡の先端部２４ａ内に設けられた投光ユニット３０６，３０７とによって白色光を発生させてもよい。青色レーザ光源３０４は、中心波長４４５ｎｍを有する青色レーザ光を発する。発せられた青色レーザ光は、ライトガイド５５，５６を介して、投光ユニット３０６，３０７から体腔内に向けて照射される。なお、青色レーザ光源３０４は、ドライバ３０５ａを介して、青色レーザ光制御部３０５によって制御される。
【００８２】
図１６に示すように、投光ユニット３０６は、第１および第２投光ユニット４１，４２において、光拡散部材の代わりに蛍光体３１０を備える以外は、同一の構成を備えている。蛍光体３１０は、ライトガイド５５からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体３１０により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光が生成される。なお、投光ユニット３０７も、投光ユニット３０６と同様であるので、説明を省略する。
【００８３】
また、上記第１および第２実施形態では、励起光の照射によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を観察するＡＦＩを本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、蛍光薬剤を用いて蛍光観察を行なうＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis）にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０，２００，３００  電子内視鏡システム
１１  電子内視鏡
１３  オーバーチューブ
１４  フード
１６，３０２  白色光の光源装置
１７，２０６  励起光の光源装置
２０  挿入部
２４ａ  先端部
３２  励起光カットフィルタ
３８，３９  第１および第２光ファイバ
４１，４２  第１および第２投光ユニット
２０２，２０３  第３および第４投光ユニット
２１０，２１１  第３および第４光ファイバ
【図１】
2012081048.tif 000003
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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