特開 2024-95405 蛍光検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024095405

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】蛍光検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20240703BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 511

G01N21/64 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212678

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】390005175

【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】里村 裕明

(72)【発明者】

【氏名】保坂 智也

【テーマコード（参考）】

2G043

4C161

【Ｆターム（参考）】

2G043AA03

2G043BA16

2G043EA01

2G043HA05

2G043KA01

2G043LA02

4C161AA24

4C161CC06

4C161DD01

4C161FF46

4C161NN01

4C161NN05

4C161QQ02

4C161QQ04

4C161QQ09

4C161WW12

4C161WW13

4C161WW17

(57)【要約】

【課題】検査対象に励起光を照射するとともに検査対象から発せられる蛍光を集光するのに好適なスコープを備える蛍光検出装置を提供する。
【解決手段】蛍光検出装置１００は、励起光γ_０を生成する光源３４、被検体１の腹腔１ａ内に少なくとも一部が挿入されるスコープ１０であり、光源３４から出力される励起光を導光して被検体の腹腔内の組織に向けて射出する送光用光ファイバ１２と、励起光の照射により組織から発せられる蛍光γを導光する少なくとも１つの受光用光ファイバ１３と、を有するスコープ、スコープにより集光された蛍光を検出する検出器３５を備える。スコープが、送光用光ファイバ１２と独立に受光用光ファイバ１３を有することで、送光用光ファイバ１２の出射端面で反射される励起光を検出することなく、受光用光ファイバ１３により導光される蛍光を検出することが可能となる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

励起光を生成する光源と、
被検体の腹腔内に少なくとも一部が挿入されるスコープであり、前記光源から出力される前記励起光を導光して前記被検体の腹腔内の組織に向けて射出する第１光ファイバと、前記励起光の照射により前記組織から発せられる蛍光を導光する少なくとも１つの第２光ファイバと、を有するスコープと、
前記スコープにより集光された蛍光を検出する検出器と、
を備える蛍光検出装置。

【請求項2】

前記第１光ファイバは、さらにガイド光を導光して、前記励起光に重ねて射出する、請求項１に記載の蛍光検出装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの第２光ファイバは、前記第１光ファイバの周囲に配置される複数の第２光ファイバを含む、請求項１に記載の蛍光検出装置。

【請求項4】

前記検出器は、前記スコープにより集光された蛍光を前記複数の第２光ファイバのそれぞれにより導光される蛍光ごとに検出する、請求項３に記載の蛍光検出装置。

【請求項5】

前記検出器による検出結果を解析して、前記複数の第２光ファイバの汚れを検出する解析部をさらに備える、請求項４に記載の蛍光検出装置。

【請求項6】

前記検出器による検出結果を解析して、前記蛍光の発光分布を決定する解析部をさらに備える、請求項４に記載の蛍光検出装置。

【請求項7】

前記スコープを前記光源に光接続するケーブルをさらに備える、請求項１に記載の蛍光検出装置。

【請求項8】

前記スコープの少なくとも一部は絶縁部材を用いて形成される、請求項１に記載の蛍光検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

被検体内に薬剤を投与し、生体組織に励起光を照射することにより生体組織内から薬剤が発する蛍光を受光することで生体組織内の病原を検出する方法が知られている。例えば特許文献１には、光学視管を用いて熱侵襲を受けた部位に励起光、例えば青色光を照射し、それにより発せられる緑色の自家蛍光を受光することで、白色光で照明した際には視認不可能な熱侵襲の内部領域を映し出すことができる医療用システムが開示されている。斯かる医療用システムの光学視管は、照明光を伝送するための１つのライトガイド、光学像を伝送するための複数のレンズを具備する１組のリレーレンズから構成される。
特許文献１ 国際公開第２０２０／１７４６６６号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本発明の一態様においては、励起光を生成する光源と、被検体の腹腔内に少なくとも一部が挿入されるスコープであり、前記光源から出力される前記励起光を導光して前記被検体の腹腔内の組織に向けて射出する第１光ファイバと、前記励起光の照射により前記組織から発せられる蛍光を導光する少なくとも１つの第２光ファイバと、を有するスコープと、前記スコープにより集光された蛍光を検出する検出器と、を備える蛍光検出装置が提供される。

【0004】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本実施形態に係る蛍光検出装置の概略構成を示す。

【図2】スコープの断面構造の一例を示す。

【図3】スコープ、ケーブル、及び検出器（図１内の部分Ｃ）の接続構成を概略的に示す。

【図4】制御演算装置の機能構成を示す。

【図5】蛍光強度の解析結果の表示の一例を示す。

【図6】蛍光検出装置及び腹腔鏡装置の使用状態を示す。

【図7】モニタ装置の画面表示の一例を示す。

【図8】蛍光検出方法のフローを示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0007】

図１に、本実施形態に係る蛍光検出装置１００の概略構成を示す。蛍光検出装置１００は、検査対象に励起光γ_０を照射するとともに検査対象から発せられる蛍光γを集光するのに好適なスコープ１０を備える装置である。ここで、薬剤２として、例えばインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を採用することができる。ＩＣＧは、例えば近赤外光（波長約７９０ｎｍ）を照射すると蛍光（波長８２０～８４０ｎｍ）を発する薬剤であり、生体の窓の波長領域（波長６５０～９００ｎｍ）で利用できるため、例えば肝機能検査、循環機能検査、乳癌等の疾患におけるセンチネルリンパ節の同定、血管及び組織の血流評価等の生体検査に好適である。特に、蛍光検出装置１００は、腹腔鏡装置２００と併用可能な装置であり、スコープ１０、ケーブル２０、及び装置本体３０を備える。

【0008】

図２に、スコープ１０の断面構造の一例を示す。スコープ１０は、被検体１の腹腔１ａ内に少なくとも一部が挿入されて、光源３４から出力される励起光γ_０（及びガイド光γ_ｇ）を導光して腹腔１ａ内の組織に照射するとともに、励起光γ_０の照射により組織内の薬剤２が発する蛍光γを集光する光学視管である。スコープ１０は、チューブ１１，１１ａ、送光用光ファイバ１２、受光用光ファイバ１３、及びコネクタ１４を含む。

【0009】

チューブ１１，１１ａは、送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３の先端を長手軸の一端面（すなわち、先端面）上に位置合わせして、それらを拘束する管状部材である。チューブ１１は、例えば内径６００μｍ及び軸長３００ｍｍを有し、完全防水及びオートクレーブ滅菌可能なＳＵＳ管を採用してよい。チューブ１１ａは、例えば内径２００μｍ及び軸長３００ｍｍを有するＳＵＳ管を採用してよい。チューブ１１，１１ａは、チューブ１１ａがチューブ１１内に配置される二重管を構成し、チューブ１１ａ内に送光用光ファイバ１２が拘束され、チューブ１１ａとチューブ１１との間に少なくとも１つの受光用光ファイバ１３が拘束される。チューブ１１，１１ａによる光ファイバの拘束についてはさらに後述する。

【0010】

送光用光ファイバ１２は、第１光ファイバの一例であり、光源３４から出力される励起光γ_０を導光し、被検体１の腹腔１ａ内の組織に向けて射出するための光学部材である。なお、近赤外波長域の励起光γ_０の照射箇所を視認できるように、さらに可視光波長域のガイド光γ_ｇを導光して、励起光γ_０に重ねて射出してもよい。送光用光ファイバ１２は、一例として直径２００μｍの光ファイバを採用してよい。また、石英ガラス、他成分ガラス、フッ化物ガラス、カルコゲナイドガラス、プラスチック等の素材から形成された光ファイバであってよい。また、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、ダブルクラッドファイバ（ＤＣＦ）、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）等の光ファイバであってよい。

【0011】

受光用光ファイバ１３は、第２光ファイバの一例であり、励起光γ_０の照射により組織内の薬剤２から発せられる蛍光を集光して、検出器３５に送るための光学部材である。受光用光ファイバ１３は、１つに限らず複数であってよく、特に送光用光ファイバ１２の周囲に配置される複数の光ファイバ（それぞれ受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇと表す）を含んでよい。本実施形態では、一例として７とする。受光用光ファイバ１３は、一例として直径２００μｍの光ファイバを採用してよい。その素材及び構造は、送光用光ファイバ１２と同様である。

【0012】

スコープ１０の長手軸に直交する断面上で、送光用光ファイバ１２は、チューブ１１ａにより周囲が被覆されてその内部に拘束され、複数の受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇは、チューブ１１，１１ａの間に互いに当接又はわずかな離間距離を介して周方向に配列されて拘束される。受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇ及びチューブ１１，１１ａのサイズを上記のとおり選んだことで、特にチューブ１１の内径を送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇの直径の約３倍に選んだことで、送光用光ファイバ１２を中央に配置し、７つの受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇをチューブ１１，１１ａの間の空間に稠密に配置することができる。なお、チューブ１１，１１ａの間の空間に樹脂等の部材を充填して受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇを拘束してもよい。このように送光用光ファイバ１２及び複数の受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇを拘束したチューブ１１，１１ａの先端が被検体１の腹腔１ａ内に差し込まれ、基端がコネクタ１４に固定される。

【0013】

コネクタ１４は、チューブ１１の基端に設けられ、これをケーブル２０の把持部２４に着脱可能に固定するための部材である。

【0014】

上述の構成により、スコープ１０は、その長手軸の先端を被検体１の腹腔１ａ内に挿入して先端から励起光γ_０を出力し、先端から励起光γ_０の照射により組織内の薬剤２が発する蛍光γを集光することができる。ここで、スコープ１０は、励起光γ_０に重畳して可視光波長域のガイド光γ_ｇを出力して、腹腔１ａ内の組織に照射してもよい。それにより、スコープ１０の先端を腹腔１ａ内の関心箇所に接近させてその関心箇所のみを検査することができる。

【0015】

また、スコープ１０が、光源３４から出力される励起光γ_０を導光して腹腔１ａ内の組織に向けて射出する送光用光ファイバ１２と独立に、励起光γ_０の照射により組織から発せられる蛍光γを集光して検出器３５に導光する受光用光ファイバ１３を有することで、送光用光ファイバ１２の射出端面で反射される励起光γ_０を受光することなく、受光用光ファイバ１３により集光される蛍光γを検出器３５で検出することが可能となる。

【0016】

ケーブル２０は、スコープ１０を装置本体３０に接続して、送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３（１３ａ～１３ｇ）をそれぞれ光源３４及び検出器３５に光接続するための器具である。ケーブル２０は、フレキシブルチューブ２１、送光用光ファイバ２２及び受光用光ファイバ２３、及び把持部２４を含む。

【0017】

フレキシブルチューブ２１は、送光用光ファイバ２２及び受光用光ファイバ２３を束ねてそれらを内部に保持する可撓性の管状部材である。フレキシブルチューブ２１は、例えば直径５ｍｍ及び長さ３００ｃｍを有するシース付ＳＵＳ管であってよい。フレキシブルチューブ２１の一端は、スコープ１０のコネクタ１４に接続され、感電防止のために樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂）のような絶縁部材を用いて形成される。フレキシブルチューブ２１の他端は、装置本体３０のコネクタ２９に接続される。

【0018】

送光用光ファイバ２２及び受光用光ファイバ２３は、先述の送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３と同様に構成される。なお、受光用光ファイバ２３は、受光用光ファイバ１３と同数の光ファイバ（受光用光ファイバ２３ａ～２３ｇと表す）を含む。

【0019】

把持部２４は、ケーブル２０の一端に設けられ、スコープ１０を操作するユーザがこれを把持してスコープ１０を操作するための部材である。把持部２４の外表面を形成する手持ち部分は、ポリエチレンのような汎用プラスチック、ポリカーボネート或いはポリエーテルエーテルケトン（所謂、エンジニアリング・プラスチック）のような熱可塑性樹脂、フェノールのような熱硬化性樹脂等の絶縁部材を用いて形成してよい。スコープ１０のコネクタ１４が着脱可能に把持部２４に固定される。

【0020】

なお、把持部２４の側面には、防水性のモメンタリスイッチ（ＳＷ）２４ａが設けられている。ユーザがＳＷ２４ａを手指で押す及び離すことで、励起光γ_０の生成の開始及び停止を操作することができる。

【0021】

上述の構成により、ケーブル２０の把持部２４にスコープ１０のコネクタ１４を適切に接続し、ケーブル２０の基端を装置本体３０のコネクタ２９に適切に接続すると、送光用光ファイバ２２及び受光用光ファイバ２３（２３ａ～２３ｇ）が、それぞれスコープ１０の送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３（１３ａ～１３ｇ）と同軸上に位置決めされるとともに、それぞれ装置本体３０の光ファイバ３２，３３（３３ａ～３３ｇ）と同軸上に位置決めされる。それにより、スコープ１０の送光用光ファイバ１２が光源３４（励起光源３４ａ及びガイド光源３４ｂ）に光学的に接続（光接続ともいう）され、受光用光ファイバ１３が検出器３５に光接続される。

【0022】

装置本体３０は、筐体３１内に各種機能装置を備えるユニットであり、光源３４、検出器３５、制御演算装置３６、記録装置３７、入出力装置３８、及び通信装置３９を含む。なお、これらの機能装置は、互いに通信線を介して通信可能に接続されている。

【0023】

なお、筐体３１は、光源３４等の機能装置を収容する。前面には、フレキシブルチューブ２１が接続されるコネクタ２９が樹脂（例えば、ポリカーボネート）のような絶縁部材を介して固定されている。背面には電源コネクタ（不図示）が固定され、これを介して商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から電力が各機能装置に送られる。なお、筐体３１は、フレームグランドとして接地される。背面には、さらにユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、デジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）－Ｄ、ＤＶＩ―Ｉ等のコネクタが設けられている。

【0024】

また、筐体３１の前面にエアーを内部に取り込むための吸気口が設けられ、背面にはエアーを送り出すための排気口が設けられ、ファン（不図示）を稼働することで前面から背面に向かってエアーが筐体内を流れることで各機能装置が冷却される。また、筐体３１の前面に、動作中であること、異常が発生したこと等を光で知らせるランプ（不図示）、音声で知らせるスピーカ（不図示）が設けられている。その他、筐体３１の前面にレーザｋｅｙスイッチ、レーザ緊急停止ボタン、及び起動スイッチ（それぞれ不図示）、筐体３１の背面にＡＣインレットのスイッチ、レーザインターロック、及び等電位化端子（それぞれ不図示）が設けられている。

【0025】

光源３４は、励起光γ_０等を生成する装置であり、励起光源３４ａ及びガイド光源３４ｂを有する。励起光源３４ａは、励起光γ_０として近赤外光（例えば、波長７８５ｎｍ）を出力するレーザダイオード（例えば、４０ｍＷ可変）を採用する。ガイド光源３４ｂは、ガイド光γ_ｇとして可視光（可視光波長域の光であり、例えば波長５２０ｎｍの緑色光）を出力するレーザダイオード（例えば、１０ｍＷ可変）を採用する。ここで、近赤外光は視認困難であるため、励起光γ_０の照射箇所を視認できるように光源３４は可視光を含むガイド光γ_ｇを励起光γ_０に重畳して出力する。光源３４は、励起光γ_０の強度、励起光源３４ａの温度、電源の異常等を検出し、それらの検出結果を制御演算装置３６に送信する。

【0026】

励起光源３４ａ及びガイド光源３４ｂは、励起光γ_０及びガイド光γ_ｇをそれぞれ光ファイバ３２ａ，３２ｂに送り出し、光ファイバカプラ（不図示）を介してそれらを合波し、光ファイバ３２を介してそれらをケーブル２０の送光用光ファイバ２２に送り込む。なお、励起光源３４ａ及びガイド光源３４ｂは、制御演算装置３６から送信される駆動信号に従って励起光γ_０及びガイド光γ_ｇを生成する。ここで、励起光源３４ａは、励起光γ_０を周期的に出力（オンオフ）してもよい。

【0027】

検出器３５は、蛍光γを検出する装置である。検出器３５は、スコープ１０（受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇ）により集光された蛍光γをケーブル２０の受光用光ファイバ２３（２３ａ～２３ｇ）及び装置本体３０の光ファイバ３３（３３ａ～３３ｇ）を介して受光する。本実施形態においては特に、検出器３５は、複数の受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇのそれぞれにより導光される蛍光ごとに検出する。検出器３５は、複数組の光学フィルタ（不図示）及び検出器３５ａ～３５ｈを有する。

【0028】

光学フィルタは、腹腔１ａ内の組織に励起光γ_０を照射した際に組織の表面で反射して蛍光γとともにスコープ１０により集光される励起光γ_０をカットするバンドパスフィルタである。光学フィルタは、検出器３５ａ～３５ｈのそれぞれの前段に配置される。

【0029】

検出器３５ａ～３５ｇは、蛍光γの強度を測定する光センサであり、検出器３５ｈは、蛍光γをスペクトル分解して波長（或いは周波数）ごとに蛍光強度を測定する分光器である。本実施形態では、検出器３５ａ～３５ｇの数は複数の受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇと同数である。光センサとして、例えばフォトダイオードを採用することができる。分光器は、例えば感度波長範囲５００～１１００ｎｍ及び波長分解能２．５～３．５ｎｍを有する。

【0030】

図３に、図１内の部分Ｃに位置するスコープ１０、ケーブル２０、及び検出器３５の接続構成を概略的に示す。スコープ１０がケーブル２０を介して装置本体３０に接続されると、スコープ１０の受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇが、それぞれ、ケーブル２０の受光用光ファイバ２３ａ～２３ｇ及び装置本体３０内の光ファイバ３３ａ～３３ｇを介して、検出器３５ａ～３５ｇに光接続される。それにより、受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇにより集光された蛍光γがそれぞれ検出器３５ａ～３５ｇに導光され、それぞれの強度が独立に検出される。さらに、光ファイバ３３ａ～３３ｇにより導光される蛍光γは光ファイバカプラ（不図示）を介して分波され、光ファイバ３３ｈにより検出器３５ｈに導光されてスペクトル分光される。検出器３５ａ～３５ｈによる蛍光γの検出結果は、制御演算装置３６に送信される。

【0031】

検出器３５（３５ａ～３５ｈ）は、制御演算装置３６から送信される駆動信号に従って、すなわち励起光γ_０の周期的なオンオフに応じて照射中（オン信号時）及び非照射中（オフ信号時）の検出データを交互に取得する。検出結果は、制御演算装置３６に送信される。制御演算装置３６により、オン信号時及びオフ信号時の検出データをそれぞれ積算し、積算されたそれらの検出データの差分を算出することにより、外乱光に由来するノイズをキャンセルすることができる。

【0032】

制御演算装置３６は、各機能装置を制御するとともに検出器３５による蛍光γの検出結果を用いて蛍光状態を解析するコンピュータデバイスであり、中央処理装置（ＣＰＵ）を有する。ＣＰＵは、専用プログラムを実行することにより、制御演算装置３６に制御演算機能を発現させる。制御演算装置３６の機能構成については後述する。なお、専用プログラムは、例えば、ＲＯＭ（不図示）に記憶され、それをＣＰＵが読み出す、或いはＣＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶され、それをＣＰＵが読み取り装置（不図示）を用いて読み出してＲＡＭに展開することで起動される。

【0033】

記録装置３７は、検出器３５による蛍光γの検出結果及び制御演算装置３６による蛍光状態の解析結果等の各種データを非一時的記憶媒体（不図示）に記録するデバイスである。記録装置３７は、さらに、腹腔鏡装置２００により撮影される被検体１の腹腔１ａ内の撮影画像（すなわち、腹腔鏡画像）を記録してもよい。非一時的記憶媒体は、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ等の有形な記憶媒体を含む。記録装置３７は、装置本体３０内に組み込まれているとするが、これに限らず、例えばＳＣＳＩ、ＳＡＴＡ等のインタフェース或いはネットワークを介して通信可能に装置本体３０外に配置されてもよい。

【0034】

入出力装置３８は、ユーザ入力を受信して制御演算装置３６に送るとともに、検出器３５による蛍光γの検出結果、制御演算装置３６による蛍光状態の解析結果等の各種データをユーザに向けて出力するためのデバイスである。入出力装置３８は、筐体３１の前面に設けられた入力パネルから又は筐体３１の背面のインタフェースを介してキーボード、マウス、タッチパネル（いずれも不図示）等の外部デバイスから、ユーザ入力を受信することができる。また、入出力装置３８は、各種データを筐体３１の背面のインタフェースを介して外部のモニタ装置４０に送信し、その表示画面４１に表示させることができる。

【0035】

通信装置３９は、外部装置、特に腹腔鏡装置２００と通信するためのデバイスであり、ＵＳＢ、ＤＶＩ－Ｄ、ＤＶＩ―Ｉ等のケーブルを介して腹腔鏡装置２００に接続され、後述する腹腔鏡画像等の各種データを受信することができる。受信した各種データは、入出力装置３８、これを介して制御演算装置３６等に送信される。

【0036】

図４に、制御演算装置３６が専用プログラムを実行することにより発現する機能構成を示す。制御演算装置３６は、制御部３６ａ、解析部３６ｂ、表示部３６ｃ、及び記録部３６ｄを含む。

【0037】

制御部３６ａは、光源３４等の機能装置の動作を制御するユニットである。制御部３６ａは、ＳＷ２４ａを介したユーザ入力に応答して駆動信号を生成し、光源３４及び検出器３５に送信する。ここで、駆動信号は、周期的にオン信号及びオフ信号を繰り返すように生成される。それにより、光源３４（特に、励起光源３４ａ）は励起光γ_０を周期的に生成（オンオフ）し、検出器３５は励起光γ_０の照射中（オン信号時）及び非照射中（オフ信号時）の検出データを交互に取得することで、外乱光に由来するノイズをキャンセルすることができる。

【0038】

なお、制御部３６ａは、ユーザが後述する腹腔鏡画像を介して励起光γ_０が照射されていることが分かるように、励起光γ_０が照射されているときと照射されていないときとでガイド光γ_ｇの色、強度、明るさ、広がり、ビーム形状、及び発光パターンのいずれか１つを含む発光パラメータを変更してよい。例えば、励起光γ_０が照射されると、ガイド光γ_ｇの色を緑からより明るい色（例えば、オレンジ色）に、強度をより強く、明るさをより明るく、広がりを狭く、ビーム形状を丸から×又は＋に、発光パターンを一定間隔に点滅するパターンに変更してよい。

【0039】

解析部３６ｂは、検出器３５による蛍光γの検出結果を処理して組織の蛍光状態を解析するユニットである。ここで、蛍光状態は、蛍光γのスペクトル及び強度、並びに蛍光γのスペクトル及び強度の時間変化のうちの少なくとも１つを含む。なお、薬剤２は、例えば血液と結合して異なる蛍光スペクトルを呈することが知られており、蛍光γを発する際の場所或いは薬剤２が位置する組織に応じて蛍光スペクトルの形状が変わることが予想される。そこで、解析部３６ｂは、蛍光γのスペクトル形状を解析して蛍光γを発する腹腔１ａ内の場所或いは組織、すなわち薬剤２が位置する腹腔１ａ内の場所或いは組織を特定してもよい。

【0040】

解析部３６ｂは、検出器３５ａ～３５ｇによる蛍光γの検出結果（すなわち、蛍光強度）を処理して、受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇの汚れを検出する。ここで、解析部３６ｂは、検出器３５ａ～３５ｇによりそれぞれ検出された蛍光強度Ｉ１～Ｉ７の中から優位に小さい蛍光強度を特定する。優位に小さいか否かは、例えば、予め定められた閾値より小さいか否かにより判断することができる。また、蛍光強度Ｉ１～Ｉ７の平均からそれらの標準偏差など予め定められた閾値を超えて小さいか否かより判断することができる。解析部３６ｂは、蛍光強度Ｉ１～Ｉ７のうちのいずれかが優位に小さいと特定すると対応する受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇを特定し、表示部３６ｃを介してモニタ装置４０の表示画面４１に表示する。例えば、図５に示すように特定された受光用光ファイバ（本例では受光用光ファイバ１３ｄ）にバツのマークが表示される。それにより、ユーザは、表示された受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇの先端に汚れが付着して蛍光γの集光率が低下したと判断し、スコープ１０を腹腔１ａから取り出して洗浄することができる。

【0041】

また、解析部３６ｂは、検出器３５ａ～３５ｇによる蛍光γの検出結果（すなわち、蛍光強度）を解析して、蛍光γの発光分布を決定する。ここで、解析部３６ｂは、検出器３５ａ～３５ｇによりそれぞれ検出された蛍光強度Ｉ１～Ｉ７の値を相互に比較して、最も大きい強度、２番目に大きい強度、３番目に大きい強度を特定し、その結果を表示部３６ｃを介してモニタ装置４０の表示画面４１に表示する。

【0042】

図５に、蛍光強度の解析結果の表示４５ａの一例を示す。表示４５ａにおいては、中央に送光用光ファイバ１２により導光される励起光γ_０の強度を表すマーク、その周囲に受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇにより導光される蛍光γの強度を表す７つのマークが表示される。送光用光ファイバ１２のマークは例えば色を変えることで励起光γ_０の強度を表示する。受光用光ファイバ１３ａ～１３ｇのマークは、解析部３６ｂによる解析結果に従って最も蛍光強度の大きい受光用光ファイバのマークを最濃色、２番目に蛍光強度の大きい受光用光ファイバのマークを若干薄い色、３番目に蛍光強度の大きい受光用光ファイバのマークをさらに薄い色、それ以外を白色で表示する。本例では、ユーザは、受光用光ファイバ１３ａの蛍光強度が最も大きく、受光用光ファイバ１３ｂ、１３ｇの蛍光強度が次いで大きく、スコープ１０の先端から受光用光ファイバ１３ａ側に蛍光γを発する源、すなわち薬剤２が位置すると判断することができ、スコープ１０の先端をその方向に移動させて蛍光γをより効率良く集光することができる。

【0043】

表示部３６ｃは、検出器３５による蛍光γの検出結果及び解析部３６ｂによる蛍光状態の解析結果、検出条件等の各種情報をモニタ装置４０の表示画面４１に表示する表示制御を行う。また、表示部３６ｃは、被検体１の腹腔１ａ内を撮影する腹腔鏡装置２００から被検体１の腹腔１ａ内の撮影画像（腹腔鏡画像とも呼ぶ）を取得し、腹腔鏡画像とともに各種情報を表示する表示制御も行う。各種情報の画面表示についてはさらに後述する。

【0044】

記録部３６ｄは、検出器３５による蛍光γの検出結果及び解析部３６ｂによる蛍光状態の解析結果、検出条件等の各種情報を、記録装置３７を用いて記録するユニットである。また、記録部３６ｄは、記録装置３７に記録した各種データを読み出し、解析部３６ｂ等に送信する。

【0045】

図６に、腹腔鏡装置２００と併用した蛍光検出装置１００の使用状態を示す。腹腔鏡装置２００は、本実施形態に係る蛍光検出装置１００とは独立の装置であり、スコープ１１０、ケーブル１２０，１２１、及び装置本体１３０を備える。

【0046】

スコープ１１０は、被検体１の腹腔１ａ内に少なくとも一部が挿入されて、照明光Ｗを射出して腹腔１ａ内を照明するとともに、反射光を集光する光学視管である。スコープ１１０は、チューブ１１１、送光用光ファイバ及び受光用光ファイバ（不図示）、及びコネクタ１１４を含む。

【0047】

チューブ１１１は、送光用光ファイバ及び受光用光ファイバの先端を長手軸の一端面（すなわち、先端面）上に位置合わせして、それらを内部に支持する管状部材である。チューブ１１１の先端が被検体１の腹腔１ａ内に差し込まれ、基端がコネクタ１１４に固定される。

【0048】

送光用光ファイバ及び受光用光ファイバは、先述の送光用光ファイバ１２及び受光用光ファイバ１３と同様に構成される。送光用光ファイバは、光源１３１から出力される照明光（白色光）Ｗを腹腔１ａ内に送り出し、受光用光ファイバは、腹腔１ａ内から反射光を集光してカメラ１３２に送る。

【0049】

コネクタ１１４は、スコープ１１０の基端を支持する部材であり、ケーブル１２０，１２１の一端が着脱可能に固定される。コネクタ１１４にケーブル１２０を接続することにより、スコープ１１０内の送光用光ファイバが光源１３１に光接続され、コネクタ１４にケーブル１２１を接続することにより、スコープ１１０内の受光用光ファイバがカメラ１３２に光接続される。

【0050】

ケーブル１２０，１２１は、スコープ１１０を装置本体１３０に接続して、スコープ１１０の送光用光ファイバ及び受光用光ファイバをそれぞれ光源１３１及びカメラ１３２に光接続するための器具である。ケーブル１２０，１２１は、フレキシブルであり、それぞれ、光源１３１から出力される照明光Ｗをスコープ１１０の送光用光ファイバに送り、スコープ１１０の受光用光ファイバに集光される反射光をカメラ１３２に送る。

【0051】

装置本体１３０は、筐体１３０ａ内に各種機能装置を備えるユニットであり、光源１３１、カメラ１３２、及び通信装置１３３を含む。なお、これらの機能装置は、互いに通信線を介して通信可能に接続されている。

【0052】

なお、筐体１３０ａは、光源１３１等の機能装置を収容する。前面には、ケーブル１２０，１２１が接続されるコネクタが固定されている。背面には電源コネクタ（不図示）が固定され、これを介して商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から電力が各機能装置に送られる。背面には、さらにＵＳＢ、ＤＶＩ－Ｄ、ＤＶＩ―Ｉ等のコネクタが設けられている。

【0053】

光源１３１は、照明光Ｗを生成する装置であり、例えば白色光を出力するＬＥＤを採用することができる。照明光Ｗは、ケーブル１２０を介してスコープ１１０に送られる。

【0054】

カメラ１３２は、腹腔１ａ内を撮影する装置であり、例えばＣＣＤカメラを採用することができる。カメラ１３２は、スコープ１１０により集光された反射光をケーブル１２１を介して受光する。なお、カメラ１３２の前段に、励起光γ_０及び蛍光γの波長域を含む近赤外光をカットする光学フィルタ（バンドパスフィルタ）を配置してもよい。得られた腹腔鏡画像は、通信装置１３３に送信される。

【0055】

通信装置１３３は、蛍光検出装置１００と通信するためのデバイスであり、ＵＳＢ、ＤＶＩ－Ｄ、ＤＶＩ―Ｉ等のケーブルを介して蛍光検出装置１００に接続され、腹腔鏡画像等の各種データを送信することができる。

【0056】

ＤＶＩ－Ｄケーブル（不図示）等を用いて腹腔鏡装置２００及び蛍光検出装置１００を接続する。また、蛍光検出装置１００にモニタ装置４０を接続する。それにより、腹腔鏡装置２００（カメラ１３２）で撮影された腹腔１ａ内の映像（すなわち、腹腔鏡画像）が蛍光検出装置１００に送信され、蛍光検出装置１００において処理された蛍光状態の解析結果等とともにモニタ装置４０の表示画面４１に表示することができる。

【0057】

上述の構成の腹腔鏡装置２００及び蛍光検出装置１００において、ユーザが、腹腔鏡装置２００のスコープ１１０の長手軸の先端及び蛍光検出装置１００のスコープ１０の長手軸の先端をそれぞれ被検体１の腹腔１ａ内に挿入する。ここで、被検体１の腹部の外皮に円筒状のホルダを嵌め込み、それを介してスコープ１１０，１０を腹腔１ａ内に挿入してもよい。次いで、ユーザが、腹腔鏡装置２００の光源１３１を稼働して照明光Ｗを生成し、ケーブル１２０を介してスコープ１１０に送る。それにより、スコープ１１０の先端から照明光Ｗが射出されて腹腔１ａ内が照明され、これと同時にスコープ１１０により腹腔１ａ内からの反射光が集光され、ケーブル１２１を介してカメラ１３２に送られる。カメラ１３２は、反射光を受光することで腹腔１ａ内を撮影し、その映像は通信装置１３３により蛍光検出装置１００に逐次送信され、蛍光検出装置１００の通信装置３９により受信され、入出力装置３８により処理されてモニタ装置４０の表示画面４１上に逐次表示される。

【0058】

図７に、モニタ装置４０の画面表示の一例を示す。モニタ装置４０の表示画面４１は、左に腹腔鏡画像を表示するエリア４２、中央上に励起光γ_０が照射されていることを表示するエリア４４、中央右に蛍光スペクトルのピーク値（蛍光強度）を表示するエリア４３、右に蛍光スペクトルを表示するエリア４５、下に検出条件等を表示するエリア４７が配置されている。

【0059】

エリア４２には、表示部３６ｃにより、腹腔鏡装置２００から送信された被検体１の腹腔１ａ内の腹腔鏡画像が表示される。ここで、スコープ１０の先端からガイド光γ_ｇが射出されることで、ユーザは、表示画面４１より、励起光γ_０が照射されるスポットＳｐの位置及び拡がり、さらにスポットＳｐの形状より励起光γ_０が照射される方向を確認することができる。

【0060】

中央上のエリア４４には、表示部３６ｃにより、一例として、励起光γ_０が照射されていることを示す「レーザ照射中」が表示される。これにより、表示画面４１より、スコープ１０から励起光γ_０がガイド光γ_ｇに重ねて射出され、腹腔１ａ内の組織に励起光γ_０が照射されていることがわかる。なお、表示部３６ｃは、例えば、励起光γ_０の強度が閾値を超えた場合に、エリア４４の表示「レーザ照射中」を赤色で表示する又は表示を点滅させてユーザに通知してもよい。また、例えば励起光γ_０の強度に応じて大きくなる又は周期が速くなるビープ音を発することで、ユーザに音声通知してもよい。

【0061】

エリア４３には、表示部３６ｃにより、蛍光γの検出結果、特に蛍光スペクトルにおけるピーク強度（蛍光強度とも呼ぶ）が表示される。また、蛍光強度の時間変化がリアルタイムで表示される。一例として、蛍光強度がカラーバーで表示される、すなわち蛍光強度が大きくなるとバーが下から上に、青から赤に色調（グラデーション）を変えて延びる。

【0062】

エリア４５には、表示部３６ｃにより、蛍光γの検出結果が表示される。検出結果として、蛍光γのスペクトル（波長に対する強度分布であり、単に蛍光スペクトルともよぶ）及びそのピーク位置が表示される。また、エリア４５の上側に、先述の蛍光強度の解析結果の表示４５ａ（図５参照）が含まれる。さらに、上のエリア４６に、蛍光スペクトルのピーク位置の波長（ピーク波長ともいう）及び強度（ピーク強度ともいう）が表示される。また、蛍光スペクトル及びピーク強度の時間変化がリアルタイムで表示される。

【0063】

エリア４７には、表示部３６ｃにより、検出条件等が表示される。検出条件は、一例として、被検体１を特定するＩＤ番号、蛍光γを検出するのに使用しているスコープ１０のＩＤ番号、励起光γ_０を照射している照射時間（照射タイマとも呼ぶ）、励起光γ_０の規格強度（光源３４から受信した励起光γ_０の強度でもよい）、ガイド光γ_ｇの規格強度、及び生体検査の年月日時分を含む。

【0064】

ユーザは、モニタ装置４０（エリア４２）に表示された腹腔鏡画像を見ながら蛍光検出装置１００を操作することができる。特に、ユーザは、スコープ１０の先端を腹腔１ａ内の関心箇所に接近させてその関心箇所に位置するスポットＳｐ内に励起光γ_０を照射し、それによりスポットＳｐ内の組織内の薬剤２が発する蛍光γを集光して検査することができる。

【0065】

なお、表示部３６ｃは、記録装置３７により記録された腹腔鏡画像、蛍光γの検出結果、蛍光状態の解析結果、検出条件等の各種情報を記録部３６ｄを介して読み出し、それらをモニタ装置４０の表示画面４１上に再生表示してもよい。

【0066】

図８に、蛍光検出方法のフローを示す。フロー開始に先立って、腹腔鏡装置２００及び蛍光検出装置１００は上述のとおり接続され、蛍光検出装置１００にモニタ装置４０が接続されているものとする。ここでは一例として、被検体１の血管に薬剤２を投与し、その薬剤２が腹腔１ａ内の組織を循環するのを評価する血管及び組織の血流評価における蛍光検出フローを説明する。

【0067】

ステップＳ２では、制御部３６ａは、図７に示すように、腹腔鏡装置２００により撮影された被検体１の腹腔１ａ内の映像（すなわち、腹腔鏡画像）を蛍光検出装置１００に接続されたモニタ装置４０の表示画面４１（エリア４２）に表示する。ここで、スコープ１０の先端が向けられた腹腔１ａ内の位置、すなわち励起光γ_０の照射箇所（スポットＳｐ）及び照射の向きを視認できるように、スコープ１０の先端から可視光波長域のガイド光γ_ｇが出力されている。それにより、ユーザは、モニタ装置４０に表示された腹腔鏡画像においてスポットＳｐの位置を確認し、スコープ１０を動かしてその先端を腹腔１ａ内の関心箇所に向ける及び／又は近接させる。そして、ユーザは、ＳＷ２４ａをオンしてその関心箇所に励起光γ_０を照射する。

【0068】

ステップＳ３では、制御部３６ａは、ＳＷ２４ａがオンされたか否かを判断する。制御部３６ａは、オンされたと判断した場合、ユーザがＳＷ２４ａをオンしたものとしてステップＳ４に進み、オンされていないと判断した場合、ユーザがＳＷ２４ａをオンしていないとしてステップＳ３を繰り返す。なお、ステップＳ４に移行することなく一定時間経過した場合又はステップＳ３を予め定めた回数繰り返した場合、ステップＳ２に戻ってもよい。

【0069】

ステップＳ４では、制御部３６ａは、光源３４に駆動信号を送信して励起光γ_０を生成させ、ガイド光γ_ｇに重畳してスコープ１０の先端から射出させてスポットＳｐ内を照射する。このとき、図７に示すように、表示画面４１のエリア４４に「レーザ照射中」が表示される。励起光γ_０の照射により、スポットＳｐ内の組織内に位置する薬剤２が励起光γ_０を吸収して蛍光γを発する。薬剤２が発する蛍光γは、スコープ１０の先端から集光されて検出器３５に送られる。また、光源３４は、励起光γ_０を生成すると同時にその強度の検出し、その検出結果を制御演算装置３６（解析部３６ｂ）に送信する。

【0070】

ステップＳ５では、制御部３６ａは、検出器３５を動作させて集光した蛍光スペクトルを検出する。それにより、蛍光スペクトルが一定時間ごとに検出され、その結果が制御演算装置３６（解析部３６ｂ）に逐次送信される。

【0071】

ステップＳ６では、解析部３６ｂが、検出器３５による蛍光γの検出結果を用いて蛍光状態を解析する。蛍光状態は、一例として、蛍光スペクトル、そのピーク波長及びピーク強度、及びそれらの時間変化を含む。

【0072】

蛍光状態として、蛍光γのスペクトル形状を含んでもよい。解析部３６ｂは、蛍光γのスペクトル形状を解析して蛍光γを発する場所或いは組織、すなわち薬剤が位置する場所或いは組織を特定してもよい。その結果は、次のステップＳ７で表示画面４１に表示されてよい。

【0073】

ステップＳ７では、表示部３６ｃが、蛍光γの検出結果及び蛍光状態の解析結果、検出条件等の各種情報をモニタ装置４０の表示画面４１に表示する。それにより、図７に示すように、表示画面４１のエリア４３に蛍光強度が表示されるとともに、エリア４５に蛍光スペクトルが表示され、エリア４６に蛍光スペクトルのピーク波長及びピーク強度が表示される。これらの表示は、蛍光スペクトルが検出される都度、更新される（つまり、リアルタイムで表示される）。また、記録部３６ｄが、蛍光スペクトルが検出される都度、蛍光γの検出結果及び蛍光状態の解析結果、励起光γ_０の強度を含む検出条件等の各種情報を検出時刻とともに記録装置３７を用いて記録する。

【0074】

ステップＳ７が完了すると、ステップＳ２に戻る。

【0075】

蛍光検出フローは、ユーザが、例えば前面パネルのスイッチをオフすることで終了する。

【0076】

本実施形態に係る蛍光検出装置１００は、励起光γ_０を生成する光源３４、被検体１の腹腔１ａ内に少なくとも一部が挿入されるスコープ１０であり、光源３４から出力される励起光γ_０を導光して被検体１の腹腔１ａ内の組織に向けて射出する送光用光ファイバ１２と、励起光γ_０の照射により組織から発せられる蛍光γを導光する少なくとも１つの受光用光ファイバ１３と、を有するスコープ１０、スコープ１０により集光された蛍光γを検出する検出器３５を備える。スコープ１０が、光源３４から出力される励起光γ_０を導光して腹腔１ａ内の組織に向けて射出する送光用光ファイバ１２と独立に、励起光γ_０の照射により組織から発せられる蛍光γを集光して検出器３５に導光する受光用光ファイバ１３を有することで、送光用光ファイバ１２の出射端面で反射される励起光γ_０を受光することなく、受光用光ファイバ１３により導光される蛍光γを検出器３５で検出することが可能となる。

【0077】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0078】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0079】

１…被検体（患者）、１ａ…腹腔、２…薬剤、１０…スコープ、１１，１１ａ…チューブ、１２…送光用光ファイバ、１３，１３ａ～１３ｇ…受光用光ファイバ、１４…コネクタ、２０…ケーブル、２１…フレキシブルチューブ、２２…送光用光ファイバ、２３，２３ａ～２３ｇ…受光用光ファイバ、２４…把持部、２４ａ…スイッチ、２９…コネクタ、３０…装置本体、３１…筐体、３２，３２ａ，３２ｂ，３３，３３ａ～３３ｈ…光ファイバ、３４…光源、３４ａ…励起光源、３４ｂ…ガイド光源、３５，３５ａ～３５ｈ…検出器、３６…制御演算装置、３６ａ…制御部、３６ｂ…解析部、３６ｃ…表示部、３６ｄ…記録部、３７…記録装置、３８…入出力装置、３９…通信装置、４０…モニタ装置、４１…表示画面、４２～４７…エリア、４５ａ…表示、１００…蛍光検出装置、１１０…スコープ、１１１…チューブ、１１４…コネクタ、１２０，１２１…ケーブル、１３０…装置本体、１３０ａ…筐体、１３１…光源、１３２…カメラ、１３３…通信装置、２００…腹腔鏡装置、Ｓｐ…スポット、Ｗ…照明光、γ…蛍光、γ_０…励起光、γ_ｇ…ガイド光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】