(57)【要約】【課題】生体組織、特に脂肪組織の存在にかかわらず、生体組織の深部に存在する血管をより鮮明に検出する。【解決手段】生体組織Ｂに照射する照明光を発生する光源２と、該光源２から発せられた照明光の波長を、生体組織Ｂ内の観察対象Ａの分光特性が略単調に変化し、生体組織Ｂ内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数ｆｍで周期的に変化させる照明波長制御部６と、光源２から出射された照明光の内、生体組織Ｂ内を透過してきた散乱光を受光する受光部４と、該受光部４により受光された散乱光から、周波数ｆｍで強度が変化する散乱光を抽出する信号処理部７とを備える生体観察装置１を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織に照射する照明光を発生する光源と、
該光源から発せられた照明光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる照明波長制御部と、
前記光源から出射された照明光の内、前記生体組織内を透過してきた散乱光を受光する受光部と、
該受光部により受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する信号処理部とを備える生体観察装置。
【請求項２】
光源からの照明光を生体組織に対して走査させる走査部と、
該走査部による照明光の照射位置と、前記信号処理部により抽出された散乱光の強度の振幅とを対応づけて記憶する記憶部とを備える請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記観察対象が血管であり、
前記照明波長制御部が、血液に含まれる物質による吸収強度が略単調に変化する波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項４】
前記記憶部に対応づけて記憶された照明光の照射位置と、散乱光の強度の振幅とに基づいて、散乱光の強度振幅の分布画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された分布画像を表示する表示部とを備える請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項５】
前記光源が、波長可変レーザ光源である請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項６】
前記光源が、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザダイオードであり、
前記照明波長制御部が、前記レーザダイオードを補間的に動作させる請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項７】
前記光源が所定の波長帯域にわたる照明光を出射する広帯域光源であり、
前記照明波長制御部が、光源から出射された照明光から出射された照明光から任意の波長の照明光を選択可能な波長選択素子を備える請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項８】
前記受光部がフォトダイオードである請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項９】
前記受光部がＣＣＤカメラである請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項１０】
生体組織に照射する所定の波長帯域にわたる照明光を発生する広帯域光源と、
該広帯域光源から出射された照明光の内、前記生体組織内を透過してきた散乱光から任意の波長の照明光を選択可能な波長選択素子と、
該波長選択素子により選択された波長の散乱光を受光する受光部と、
前記波長選択素子により選択する散乱光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる受光波長制御部と、
前記受光部により受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する信号処理部とを備える生体観察装置。
【請求項１１】
光源からの照明光を生体組織に対して走査させる走査部と、
該走査部による照明光の照射位置と、前記信号処理部により抽出された散乱光の強度の振幅とを対応づけて記憶する記憶部とを備える請求項１０に記載の生体観察装置。
【請求項１２】
前記観察対象が血管であり、
前記受光波長制御部が、血液に含まれる物質による吸収強度が略単調に変化する波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる請求項１０に記載の生体観察装置。
【請求項１３】
前記記憶部に対応づけて記憶された照明光の照射位置と、散乱光の強度の振幅とに基づいて、散乱光の強度振幅の分布画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された分布画像を表示する表示部とを備える請求項１０に記載の生体観察装置。
【請求項１４】
前記受光部がフォトダイオードである請求項１０に記載の生体観察装置。
【請求項１５】
前記受光部がＣＣＤカメラである請求項１０に記載の生体観察装置。
【請求項１６】
生体組織に照射する照明光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させて、照明光を生体組織に照射し、
生体組織内を透過してきた散乱光を受光し、
受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する生体観察方法。
【請求項１７】
所定の波長帯域にわたる照明光を生体組織に照射し、
前記生体組織内を透過してきた散乱光から、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において、波長を所定の周波数で周期的に変化させて散乱光を選択し、
選択された散乱光を受光し、
受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する生体観察方法。
【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】
従来、生体組織に対して赤外光を照射し、生体組織の像を撮影することにより血管走行の状態を検出する撮像システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生体組織、特に脂肪組織はその散乱が強いため、観察したい血管等の観察対象の周囲に存在する脂肪組織によって赤外光が散乱され、観察対象の情報を含む散乱光が、脂肪組織によって散乱された強大な散乱光に埋もれてしまい、生体組織の深部に存在する血管走行の状態を検出することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体組織、特に脂肪組織の存在にかかわらず、生体組織の深部に存在する血管をより鮮明に検出することができる生体観察装置および生体観察装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、生体組織に照射する照明光を発生する光源と、該光源から発せられた照明光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる照明波長制御部と、前記光源から出射された照明光の内、前記生体組織内を透過してきた散乱光を受光する受光部と、該受光部により受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する信号処理部とを備える生体観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、光源から発せられた照明光の波長が照明波長制御部により所定の周波数で周期的に変化させられた状態で生体組織に照射され、生体組織を透過してきた散乱光が受光部により受光される。照明波長制御部においては、観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において照明光の周波数が変化させられるので、生体組織を透過した光のうち、観察対象を透過した散乱光は、照明光の変調の影響を受けて同一の周波数でその強度が変動する。
【０００８】
したがって、信号処理部において、受光された散乱光から、前記照明波長制御部による変調の周波数で強度が変化する散乱光が抽出することにより、観察対象を透過してきた散乱光のみを抽出することができ、生体組織内における観察対象の存在を把握することが可能となる。すなわち、観察対象の周囲の組織において散乱した強度の高い散乱光の中に、観察対象を通過した微小な散乱光が埋もれている場合であっても、これを容易に抽出して、可視化することが可能となる。
【０００９】
上記発明においては、光源からの照明光を生体組織に対して走査させる走査部と、該走査部による照明光の照射位置と、前記信号処理部により抽出された散乱光の強度の振幅とを対応づけて記憶する記憶部とを備えていてもよい。
このようにすることで、生体組織内部の観察対象の分布を把握することが可能となる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記観察対象が血管であり、前記照明波長制御部が、血液に含まれる物質による吸収強度が略単調に変化する波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させることとしてもよい。
このようにすることで、生体組織の深部に存在する血管を明確に把握することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記記憶部に対応づけて記憶された照明光の照射位置と、散乱光の強度の振幅とに基づいて、散乱光の強度振幅の分布画像を生成する画像生成部と、該画像生成部により生成された分布画像を表示する表示部とを備えていてもよい。
このようにすることで、生体組織内の観察対象の分布を分布画像として表示部に表示し、可視化することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記光源が、波長可変レーザ光源であってもよい。
また、上記発明においては、前記光源が、波長の異なるレーザ光を出射する複数のレーザダイオードであり、前記照明波長制御部が、前記レーザダイオードを補間的に動作させてもよい。
【００１３】
また、上記発明においては、前記光源が所定の波長帯域にわたる照明光を出射する広帯域光源であり、前記照明波長制御部が、光源から出射された照明光から出射された照明光から任意の波長の照明光を選択可能な波長選択素子であってもよい。
また、上記発明においては、前記受光部がフォトダイオードであってもよい。
また、上記発明においては、前記受光部がＣＣＤカメラであってもよい。
【００１４】
また、本発明は、生体組織に照射する所定の波長帯域にわたる照明光を発生する広帯域光源と、該広帯域光源から出射された照明光の内、前記生体組織内を透過してきた散乱光から任意の波長の照明光を選択可能な波長選択素子と、該波長選択素子により選択された波長の散乱光を受光する受光部と、前記波長選択素子により選択する散乱光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させる受光波長制御部と、前記受光部により受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する信号処理部とを備える生体観察装置を提供する。
【００１５】
本発明によれば、広帯域光源から発せられた所定の波長帯域を有する広帯域の照明光を生体組織に照射すると、生体組織内を透過する間に、照明光は散乱されて散乱光となるが、観察対象の分光特性に応じて波長毎に散乱光の強度が変化する。したがって、生体組織内を透過してきた散乱光から波長選択素子により選択する散乱光の波長を受光波長制御部の作動によって生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させることにより、生体組織を透過した散乱光内に、観察対象を透過した散乱光が存在する場合には、同一の周波数で強度が変動する散乱光を受光部により受光することができる。これにより、生体組織内における観察対象の存在を把握することが可能となる。
【００１６】
上記発明においては、光源からの照明光を生体組織に対して走査させる走査部と、該走査部による照明光の照射位置と、前記信号処理部により抽出された散乱光の強度の振幅とを対応づけて記憶する記憶部とを備えていてもよい。
また、上記発明においては、前記観察対象が血管であり、前記受光波長制御部が、血液に含まれる物質による吸収強度が略単調に変化する波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させてもよい。
【００１７】
また、上記発明においては、前記記憶部に対応づけて記憶された照明光の照射位置と、散乱光の強度の振幅とに基づいて、散乱光の強度振幅の分布画像を生成する画像生成部と、該画像生成部により生成された分布画像を表示する表示部とを備えていてもよい。
また、上記発明においては、前記受光部がフォトダイオードであってもよい。
また、上記発明においては、前記受光部がＣＣＤカメラであってもよい。
【００１８】
また、本発明は、生体組織に照射する照明光の波長を、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化する波長帯域において所定の周波数で周期的に変化させて、照明光を生体組織に照射し、生体組織内を透過してきた散乱光を受光し、受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する生体観察方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は、所定の波長帯域にわたる照明光を生体組織に照射し、前記生体組織内を透過してきた散乱光から、生体組織内の観察対象の分光特性が略単調に変化し、生体組織内の他の部分の分光特性の変化がそれよりも小さい波長帯域において、波長を所定の周波数で周期的に変化させて散乱光を選択し、選択された散乱光を受光し、受光された散乱光から、前記周波数で強度が変化する散乱光を抽出する生体観察方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、生体組織、特に脂肪組織の存在にかかわらず、生体組織の深部に存在する観察対象をより鮮明に検出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置１について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１は、図１に示されるように、血管（観察対象）Ａを含む脂肪組織（生体組織）Ｂの表面に照射するレーザ光（照明光）を発生する波長可変光源２と、脂肪組織Ｂへのレーザ光の照射位置を変化させる走査部３と、脂肪組織Ｂを透過してきた散乱光を検出する受光素子４と、基準周波数ｆｍを発振する周波数発振器５と、該周波数発振器５により発信された基準周波数ｆｍに応じて、波長可変光源２から発生させるレーザ光の波長を周期的に変化させる波長制御部６と、受光素子４により受光された散乱光の内、基準周波数ｆｍと同一の周波数で強度が変動する散乱光を抽出する同期検波装置（信号処理部）７と、該同期検波装置７により抽出された散乱光の強度の振幅の分布画像を生成するコンピュータ（画像生成部）８と、該コンピュータ８により生成された分布画像を表示するモニタ（表示部）９とを備えている。
【００２２】
波長可変光源２は、例えば、図１に示す例では、外部共振器型波長可変半導体レーザ光源である。この波長可変光源２は、所定の波長の光を発し誘導放出を行う半導体利得媒質２ａと該半導体利得媒質２ａから発せられた照明光を集光するレンズ２ｂと、該レンズ２ｂにより集光された光を回折させ、該回折された光を再びレンズ２ｂに導く回折格子２ｃと、該回折格子２ｃにより反射されレンズ２ｂおよび半導体利得媒質２ａを透過した光の一部を透過させるハーフミラー２ｄと、該ハーフミラー２ｄを透過した光を光ファイバ１０の一端１０ａに入射させるカップリングレンズ２ｅとを備えている。
【００２３】
波長制御部６は、周波数発振器５から入力された基準周波数ｆｍで回折格子２ｃの角度を変化させるようになっている。これにより、光ファイバ１０に入射させるレーザ光の波長を基準周波数ｆｍで連続的かつ周期的に変化させることができるようになっている。具体的には、波長制御部６は、レーザ光の波長を、９５０ｎｍ〜１０４０ｎｍの範囲内で周期的に変化させるようになっている。この波長範囲は、血液中のヘモグロビンの吸収強度がほぼ単調に変化する一方、周囲の脂肪組織Ｂの吸収強度がほとんど変化しない波長帯域である。
【００２４】
走査部３は、脂肪組織Ｂの表面に対して矢印Ｃの方向に相対的に移動させられるスライダにより構成され、光ファイバ１０の他端１０ｂを固定している。光ファイバ１０の他端１０ｂから出射されたレーザ光はコリメートレンズ１１によって略平行光とされた状態で脂肪組織Ｂの表面に照射されるようになっている。
【００２５】
また、脂肪組織Ｂ内部を透過して脂肪組織Ｂの表面から再度出射された散乱光は、同じく走査部３に固定されている集光レンズ１２により集光されて光ファイバ１３の一端１３ａに入射され、光ファイバ１３の他端１３ｂに配置された受光素子４により受光されるようになっている。受光素子４は、例えばフォトダイオードである。
【００２６】
同期検波装置７は、入力された電圧信号から、参照信号として入力された周波数発振器５からの基準周波数ｆｍで変動する電圧成分を抽出するロックインアンプである。
コンピュータ８は、走査部３に対して走査位置を指令するとともに、同期検波装置７から出力される電圧成分の振幅値と、走査部３の走査位置とを対応づけて記憶する記憶部８ａを備えている。図中、符号１４は増幅器、符号１５はＡ／Ｄ変換器である。
【００２７】
ここで、本実施形態に係る生体観察装置１による生体観察方法の原理について説明する。
脂肪組織Ｂが、可視化することを望まない散乱媒質であり、可視化することが望まれる観察対象である血管Ａを含む場合に、脂肪組織Ｂの表面から照明光を脂肪組織Ｂ内部に入射させると、図２に示されるように、その一部は、脂肪組織Ｂのみを透過する第１の光路Ｌ１を経由して再度脂肪組織Ｂの表面から外部に放出される。他の一部は、脂肪組織Ｂおよび血管Ａを透過し、再度脂肪組織Ｂを透過する第２の光路Ｌ２を経由して脂肪組織Ｂの表面から外部に出射される。
【００２８】
この場合に、図３に示されるように、血管Ａと脂肪組織Ｂとではその吸収強度の波長特性が大きく異なる。すなわち、血管Ａにおいては、該血管Ａ内を流れる血液に含まれるヘモグロビンや水分によって、強く吸収される波長帯域が存在する。一方、同一の波長帯域において、脂肪組織Ｂの吸収強度の波長特性には大きな変化がみられない。
【００２９】
したがって、図３に示されるように、血管Ａの吸収強度の波長特性がほぼ単調に変化する波長帯域において、照射するレーザ光の波長を一定の周波数ｆｍで周期的に変化させると、血管Ａを透過した散乱光はその波長成分の強度Ｉ２が同一の周波数ｆｍで変動することになる。一方、血管Ａを透過しなかった散乱光については、照射するレーザ光の波長が変動しても強度Ｉ１が変動しない。
【００３０】
すなわち、第１の光路Ｌ１を経由した散乱光は強度変化がなく、図４（ａ）に示されるように、時間的に一定した強度Ｉ１の散乱光となり、第２の光路Ｌ２を経由した散乱光は、図４（ｂ）に示されるように、時間的に周期的に変動する強度Ｉ２＝Ｉ２ＡＣ＋Ｉ２ＤＣを有する散乱光となる。ここで、Ｉ２ＡＣは交流成分、Ｉ２ＤＣは直流成分である。そして、受光素子４には、これらの散乱光が合成された状態で受光され、血管Ａが脂肪組織Ｂの深部になるほど、第１の光路Ｌ１を経由した散乱光の強度Ｉ１が大きくなる。
【００３１】
この場合に、単に受光素子４により受光された散乱光の強度情報のみをそのまま画像化したのでは、脂肪組織Ｂによる大きな強度の散乱光がバックグラウンドノイズとなって血管Ａを透過した散乱光が埋もれてしまうことになる。
本実施形態においては、この受光素子４により得られた散乱光の強度信号から、レーザ光の基準周波数ｆｍと同一の周波数ｆｍで変動している散乱光の交流成分Ｉ２ＡＣを同期検波装置７によって抽出することにより、散乱光の強度信号から直流成分Ｉ１，Ｉ２ＤＣを除去し、第２の光路Ｌ２を透過した散乱光の内の交流成分Ｉ２ＡＣのみを取り出すことができる。
【００３２】
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の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１による生体観察方法を用いて脂肪組織Ｂ内の血管Ａの走行状態を観察するには、周波数発振器５からの所定の周波数ｆｍの交流信号を波長制御部６に入力し、波長可変光源２から９５０ｎｍ〜１０４０ｎｍの範囲内で所定の周波数ｆｍで周期的に波長が変化するレーザ光を出射させる。
【００３３】
また、コンピュータ８は走査部３に対してレーザ光の走査位置の指令信号を出力する。これにより、走査部３は、脂肪組織Ｂの表面に沿って指令信号に応じた走査位置に移動させられる。走査部３を構成するスライダにはレーザ光を出射する光ファイバ１０の他端１０ｂが固定されているので、波長可変光源２から出射されたレーザ光は、光ファイバ１０を介してコリメートレンズ１１により略平行光とされ、走査位置に対応した位置の脂肪組織Ｂの表面に照射される。
【００３４】
脂肪組織Ｂの表面に照射されたレーザ光は、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２を経由した後に、散乱光として脂肪組織Ｂの表面から出射され、集光レンズ１２によって集光されて光ファイバ１３を介して受光素子４により受光される。受光素子４からは受光した散乱光の強度に応じた電圧信号が出力され、増幅器１４により増幅された後に同期検波装置７に入力される。
【００３５】
同期検波装置７においては、周波数発振器５から入力された所定の周波数ｆｍの交流信号を参照信号として、増幅器１４から入力された散乱光の強度信号の同期検波が行われる。その結果、散乱光の強度信号に含まれる交流成分Ｉ２ＡＣのみが抽出されてＡ／Ｄ変換され、コンピュータ８に入力される。コンピュータ８においては、その振幅値が検出され、走査部３に対して出力した走査位置情報と検出された振幅値とが対応づけられて記憶部８ａに記憶される。
【００３６】
走査部３により脂肪組織Ｂの表面に対してレーザ光を走査させながら、脂肪組織Ｂの表面から出力される散乱光を受光することにより、各走査位置とその位置における散乱光内の交流成分の振幅値とが逐次対応づけられていく。そして、レーザ光を脂肪組織Ｂの表面に沿って２次元的に走査させることにより、散乱光内の交流成分Ｉ２ＡＣの振幅値の２次元的な分布画像を得ることができ、得られた分布画像がモニタ９に表示されることにより可視化される。
【００３７】
散乱光内の交流成分Ｉ２ＡＣの振幅値は、上記原理説明において説明したように、血管Ａが存在する領域においては大きく、血管Ａの存在しない領域においては小さくなるので、分布画像としては、脂肪組織Ｂ内に血管Ａが存在する領域に大きな振幅値を有する画像が得られることになる。また、血管Ａが脂肪組織Ｂの深部に配されている場合には、浅部に配されている場合と比較して振幅値が小さくなる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、血管Ａが存在する領域のみにおいて発生する散乱光の強度の変動を抽出するので、血管Ａの周囲に配されている脂肪組織Ｂによる大きな強度の散乱光に血管Ａを透過した散乱光が埋もれてしまっても、これを効率よく抽出して鮮明な分布画像を得ることができる。したがって、脂肪組織Ｂの深部に存在する血管Ａの走行状態についても鮮明に可視化することができ、血管Ａを傷つけることなく脂肪組織Ｂの切開手術を行うことができるという利点がある。
【００３９】
なお、本実施形態においては、外部共振器型波長可変半導体レーザ光源からなる波長可変光源２を用いて、周波数発振器５からの基準周波数ｆｍでレーザ光の波長を連続的かつ周期的に変化させることとしたが、これに代えて、図５に示されるように、異なる波長λ１，λ２をそれぞれ発振する２つのレーザダイオード１６，１７と、２つのレーザダイオード１６，１７から発せられるレーザ光を同一光路に合流させるカプラ１８とを有する波長可変光源２を採用してもよい。波長可変光源２は、周波数発振器５からの基準周波数ｆｍによって、波長制御部６が２つのレーザダイオード１６，１７のオンオフを交互に切り替えるようになっている。レーザダイオード１６，１７の数は３以上でもよい。
【００４０】
また、図６に示されるように、広帯域の照明光を出射する広帯域光源１９と、該広帯域光源１９の中から切り出す波長を選択する波長可変フィルタ２０とにより波長可変光源２を構成してもよい。この場合にも、波長可変フィルタ２０により選択する照明光の波長を周波数発振器５からの基準周波数ｆｍによって変化させることとすればよい。広帯域光源１９としては、超短パルス光源やスーパーコンティニューム光源（例えば、ＬＥＤあるいはスーパールミネッセントダイオード）を採用することができる。また、波長可変フィルタ２０としては、回折格子型フィルタ、ファブリ・ペロ型フィルタ、ファイバ・ブラッグ・グレーティング等を採用することができる。
【００４１】
また、本実施形態においては、レーザ光を一点に照射し、他の一点から出力される散乱光を受光する動作を繰り返して、振幅値の分布画像を取得することとしたが、これに代えて、ライン状のレーザ光を脂肪組織Ｂの表面に照射し、そのレーザ光をラインに直交する方向に移動させつつ、照射位置から若干離れた位置からライン状に出射される散乱光を受光することにしてもよい。これによりさらに迅速に、分布画像を取得することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、レーザ光を一点に照射し、他の一点から出力される散乱光をフォトダイオードからなる受光素子４により受光する動作を繰り返して、振幅値の分布画像を取得することとしたが、これに代えて、図７に示されるように、ＣＣＤカメラ２１からなる受光素子を採用してもよい。このようにすることで、より広い範囲の散乱光を一度に撮影することができ、ＣＣＤカメラ２１の各画素値を示す電圧信号について同期検波を行うことにより、第１の実施形態よりも迅速に血管Ａの分布画像を取得することができるという利点がある。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置３０および生体観察方法について、図８を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る生体観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態に係る生体観察装置３０は、脂肪組織Ｂに照射するレーザ光の波長を変化させる代わりに、脂肪組織Ｂの表面に対しては広い波長帯域を有する広帯域の照明光を照射する広帯域光源３１と、脂肪組織Ｂの表面から出射される散乱光の中から所望の波長の散乱光を選択可能な波長選択素子３２とを備えている。
【００４５】
広帯域光源３１は、例えば、ＬＥＤである。
波長選択素子３２は、例えば、誘電体多層膜型波長可変バンドパスフィルタである。
波長選択素子３２には、波長制御部６が接続されている。波長制御部６は、周波数発信器５からの基準周波数ｆｍで、波長選択素子３２により透過可能な光の中心波長を周期的に変化させるようになっている。中心波長の変更範囲は、第１の実施形態と同様に、９５０ｎｍ〜１０４０ｎｍの範囲内である。
【００４６】
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置３０によれば、広帯域光源３１から出射された広帯域の照明光が光ファイバ１０を介してコリメートレンズ１１により略平行光とされて、脂肪組織Ｂの表面に照射される。照射された照明光は脂肪組織Ｂ内に入射され、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２を介して散乱光となり、再度脂肪組織Ｂの表面から出射される。散乱光は、その一部が波長選択素子３２を透過した後に集光レンズ１２により集光されてＣＣＤカメラ２１により撮影される。
【００４７】
この場合において、波長選択素子３２を通過させられる散乱光の中心波長は、周波数発信器５からの基準周波数ｆｍに基づいて波長制御部６により周期的に変化させられているが、脂肪組織Ｂの吸収強度の波長特性はその波長範囲において変化しないので、脂肪組織Ｂのみを通過する第１の光路Ｌ１を経由した散乱光については、強度変動がほとんどない。一方、その波長範囲においては、ヘモグロビンの吸収強度の波長特性が単調に変化しているので、血管Ａを透過する第２の光路Ｌ２を経由した散乱光については、波長選択素子３２を透過させる波長毎にその強度が変動する。
【００４８】
したがって、第１の実施形態と同様に、ＣＣＤカメラ２１により撮影された散乱光の各画素の輝度値信号を同期検波装置７によって、周波数発信器５からの基準周波数ｆｍとの間で同期検波を行うことにより、各画素毎に散乱光の交流成分のみが抽出され、コンピュータ８に入力される。コンピュータ８においては、各画素毎に散乱光の交流成分の振幅値が取得され、該振幅値が画素毎に記憶されることにより、その分布画像が生成される。
【００４９】
このように本実施形態に係る生体観察装置３０においても、血管Ａが存在する領域のみにおいて発生する散乱光の強度の変動を抽出するので、血管Ａの周囲に配されている脂肪組織Ｂによる大きな強度の散乱光に血管Ａを透過した散乱光が埋もれてしまっても、これを効率よく抽出して鮮明な分布画像を得ることができる。したがって、脂肪組織Ｂの深部に存在する血管Ａの走行状態についても鮮明に可視化することができ、血管Ａを傷つけることなく脂肪組織Ｂの切開手術を行うことができるという利点がある。
【００５０】
なお、上記各実施形態においては、観察対象として血管Ａを例示し、散乱媒質からなる生体組織として脂肪組織Ｂを例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意の生体組織内の観察対象を観察する場合に適用することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の生体観察装置の動作原理を説明する光路図である。
【図３】図１の生体観察装置により観察される散乱媒質内の観察対象の透過率特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）散乱媒質のみを透過した光の強度、（ｂ）散乱媒質および観察対象を透過した光の強度を示すグラフである。
【図５】図１の生体観察装置の波長可変光源の第１の変形例を示す図である。
【図６】図１の生体観察装置の波長可変光源の第２の変形例を示す図である。
【図７】図１の生体観察装置の受光素子としてＣＣＤカメラを採用した変形例を示す全体構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ  血管（観察対象）
Ｂ  脂肪組織（生体組織）
ｆｍ  周波数
１，３０  生体観察装置
２  波長可変光源（光源）
３  走査部
４  受光素子（受光部）
６  波長制御部（照明波長制御部、受光波長制御部）
７  同期検波装置（信号処理部）
８  コンピュータ（画像生成部）
８ａ  記憶部
９  モニタ（表示部）
１６，１７  レーザダイオード
１９，３１  広帯域光源
２０  波長可変フィルタ（波長選択素子）
２１  ＣＣＤカメラ（受光部）
３２  波長選択素子
【図１】
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【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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