JP2009153828A - 生体観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】臓器等の対象物の内部に存在する血管等の組織に対して、対象物の表面に正確にマーキングを施すことを可能にする。
【解決手段】対象物Ｂに可視光より長い波長の光を照射する照明手段３と、該照明手段３から出射され対象物Ｂ内部を通過して該対象物Ｂの表面から射出された光を検出する検出手段４と、該検出手段４に対して予め定められた位置に配置され、該検出手段４による検出結果に基づいて対象物Ｂの表面に目視可能なマーキングを施すマーキング手段６とを備える生体観察装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体観察装置に関するものである。

従来、生体内に導入して種々の観察を行う生体観察装置においては、例えば、消化器官用の内視鏡のように、消化器官内に挿入して病変部を探し、探した病変部近傍にクリップを取り付けることで、消化器官内に目印を残した後に内視鏡を消化器官内から引き抜いて、消化器官外から光を照射して光センサでクリップを同定し、消化器官外から病変部位を切除しやすくする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２０４６９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、内視鏡による観察像を頼りにクリップを鉗子のような処置具によって病変部近傍に移動させて固定するので、高い精度でクリップを固定する操作は困難であり熟練を要する。また、消化器官等の臓器の表面から内視鏡的に観察できない血管等の組織の位置についてはマーキングを施すことができないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、臓器等の対象物の内部に存在する血管等の組織に対して、対象物の表面に正確にマーキングを施すことができる生体観察装置を提供することを目的としている。

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、対象物に可視光より長い波長の光を照射する照明手段と、該照明手段から出射され前記対象物内部を通過して該対象物の表面から射出された光を検出する検出手段と、該検出手段に対して予め定められた位置に配置され、該検出手段による検出結果に基づいて前記対象物の表面に目視可能なマーキングを施すマーキング手段とを備える生体観察装置を提供する。

本発明によれば、照明手段から出射された光が対象物、例えば、脂肪組織に照射されると、可視光より長い波長の光、すなわち、近赤外光あるいは赤外光は対象物内に入射され、対象物内部を通過する間に散乱されつつ進行し、対象物の表面から出射されて検出手段により検出される。対象物の内部に異種組織、例えば、血管等が存在する場合には、光の吸収により、表面から出射される光の光量が低下するので、検出手段により検出される光量が低下する。その結果、対象物の外側から内部の組織の状態を観察することができる。

そして、内部組織の存在が確認された場合には、マーキング手段を作動させて、対象物の表面に目視可能なマーキングを施す。
この場合に、本発明においては、マーキング手段が検出手段に対して予め定められた位置に配置されているので、検出手段による検出結果に基づいてマーキング手段を作動させることにより、検出結果に対応する位置にマーキングを施すことができる。すなわち、例えば、脂肪組織の内部に血管が存在する場合に、検出結果の光の光量が低下するので、その脂肪組織の表面位置に正確にマーキングを施すことが可能となる。これにより、当該マーキングを参照して、血管を傷つけることなく脂肪組織を切開する手術を、熟練を要することなく容易に行うことができる。

上記発明においては、前記照明手段と前記検出手段とが対象物を挟んで対向して配置され、前記マーキング手段が、前記照明手段と検出手段との間の光軸と交差する位置の前記対象物の表面にマーキングを施すこととしてもよい。
このようにすることで、照明手段から出射された光が対象物を貫通して検出手段により検出されるので、検出手段における検出結果に基づいて照明手段と検出手段との間の光軸と交差する対象物の表面位置にマーキングを施すことにより、対象物の内部の検出結果を精度よく対象物の表面に目視可能に表示することができる。

また、上記発明においては、前記照明手段および前記検出手段を前記対象物の表面に直交する方向に位置決めする位置決め手段を備え、前記マーキング手段は、前記位置決め手段により前記照明手段および前記検出手段が前記対象物の表面に対して位置決めされたときに、前記光軸と交差する前記対象物の表面位置にマーキングを施すように位置決めされることとしてもよい。
このようにすることで、対象物の表面に対して斜め方向からマーキング手段を近接させても、検出結果に基づく所望の位置に精度よくマーキングを施すことができる。

また、上記発明においては、前記照明手段と前記検出手段とが対象物に対して同じ側に並んで配置され、前記マーキング手段が、前記照明手段と前記検出手段との間に配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、一方向からしか生体観察装置を近接させることができない対象物に対しても、該対象物の内部に存在する組織等の存在位置を対象物の表面に目視可能に表示することが可能となる。

また、上記発明においては、前記照明手段および前記検出手段が、対象物の同一箇所に対して異なる方向に光を通過させるよう複数組設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、対象物の内部に存在する検出対象が方向性を有する形状を備えている場合、例えば、血管のように細長い形状を有している場合においても、複数方向から光を入射させて検出することができ、その形状に依存する検出誤差を低減して、精度よく検出することができる。

また、上記発明においては、単一のマーキング手段を挟んで複数組の照明手段および検出手段が配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、複数組の照明手段および検出手段に対して単一のマーキング手段を共用し、簡易な構成にすることができる。

本発明によれば、臓器等の対象物の内部に存在する血管等の組織に対して、対象物の表面に正確にマーキングを施すことができるという効果を奏する。

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、図１に示されるように、可視光より長い波長の光、例えば、近赤外光を出射する光源２と、該光源２から発せられた光を照射する照明手段３と、該照明手段３に間隔をあけて対向配置される検出手段４と、該検出手段４により検出された光の強度の変化により検出対象Ａの有無を判定する信号処理手段５と、該信号処理手段５による判定結果に基づいて、マーキングを施すマーキング手段６とを備えている。ここで、光源２から照射される光は、レーザ光のように指向性を有する一直線状の光である方が分解能を高める点で好ましい。

照明手段３と検出手段４との間の隙間に脂肪組織等の対象物Ｂを挟むように配置し、照明手段３から近赤外光を照射することにより、対象物Ｂを透過して反対側の表面から出射された透過光が検出手段４により検出されるようになっている。
対象物Ｂの内部に近赤外光を吸収するような組織、例えば、血管や癌細胞等の検出対象Ａが存在する場合には、検出される透過光の強度が、検出対象Ａにより吸収されて低下するので、照明手段３から近赤外光を出射しながら、対象物Ｂの表面に沿って移動させることにより、検出手段４により検出される透過光の強度が変化し、その変化に基づいて対象物Ｂの内部の検出対象Ａの有無を検出することができるようになっている。

信号処理手段５は、検出手段４により検出される透過光の強度の変化を観察し、透過光の強度変化が所定の閾値以上に達したときに、対象物Ｂの内部に検出対象Ａが存在すると判定するようになっている。
マーキング手段６は、信号処理手段５の判定結果に応じて、対象物Ｂの表面に対し染色色素を吐出するようになっている。

さらに具体的には、本実施形態に係る生体観察装置１は、図２に示されるように、表皮Ｘを貫通して設置されたトラカール１０を介して先端を体内に挿入される２つのプローブ１１，１２を備え、一方のプローブ１１に照明手段３が配置され、他方のプローブ１２に検出手段４とマーキング手段６とが配置されている。プローブ１２には、図３に示されるように、対象物Ｂの表面を撮影する撮像手段１３および、プローブ１２を長手方向に貫通する鉗子チャネル１４が設けられている。

マーキング手段６は、鉗子チャネル１４を介して染色色素を導入するチューブ１５を備え、チューブ１５の先端の吐出口から対象物Ｂの表面に向けて染色色素を吐出することができるようになっている。チューブ１５にはシリンジのような吐出手段１６が接続されており、信号処理手段５における判定結果に基づいて吐出手段１６が駆動され、染色色素がチューブ１５先端の吐出口１５ａから吐出されるようになっている。

検出手段４と鉗子チャネル１４との距離は、検出対象Ａの大きさと同等以下に設定されている。これにより、ほぼ正確に検出対象Ａの位置を表示するマーキングを対象物Ｂの表面に施すことができるようになっている。

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を用いて対象物Ｂ、例えば、脂肪組織内の検出対象Ａ、例えば血管の位置を検出するには、２つのプローブ１１，１２の先端を体内に挿入して、一方のプローブ１１の照明手段３と他方のプローブ１２の検出手段４とを対象物Ｂを挟んで対向するように配置する。

この状態で、２つのプローブ１１，１２を破線Ｃで示すように相対的に固定し、照明手段３の作動により、光源２から発せられた近赤外光を光線として対象物Ｂの一表面に照射する。近赤外光は、対象物Ｂ内に入射し、内部において散乱しながら進行し、その一部が透過光として対象物Ｂの反対側の表面から出射され、他方のプローブ１２に設けられている検出手段４によって検出される。

検出手段４により検出された透過光の強度は、電気信号に変換されて信号処理手段５に入力され、その時間変化が監視される。そして、２つのプローブ１１，１２の相対的な位置関係を維持したまま、プローブ１１，１２を対象物Ｂの表面に沿って移動させることにより、検出手段４により検出される透過光の強度が変化する。

特に、対象物Ｂの内部に近赤外光を吸収する血管や癌細胞等の検出対象Ａが存在する場合には、透過光の強度が急激に低下するので、信号処理手段５はその変化量が所定の閾値を越えた時点で、検出対象Ａが存在すると判定して、吐出指令信号をマーキング手段６に出力する。
マーキング手段６は、信号処理手段５からの吐出指令信号を受けて吐出手段１６を駆動し、チューブ１５の先端の吐出口１５ａから染色色素を吐出する。これにより、対象物Ｂの内部における検出対象Ａの存在する位置に対応する対象物Ｂの表面にマーキングを施すことができる。ここで、マーキング手段から吐出される色素成分は、顔料、蛍光色素等の任意のものでよいが、目的に応じた成分であることが好ましい。

この場合において、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、マーキング手段６のチューブ１５を位置決めする鉗子チャネル１４が検出手段４に対して一定の位置に配置されているので、図４に示されるように、検出手段４により検出された検出対象Ａの位置に精度よく対応する対象物Ｂの表面位置にマーキングを施すことができる。マーキングは、対象物Ｂの外部から対象物Ｂの内部に存在する検出対象Ａの位置を目視可能に示す目印となる。これにより、プローブ１２に設けられた撮像手段１３により対象物Ｂの表面のマーキングを観察しながら、鉗子チャネル１４を介して挿入した処置具（図示略）を用いて、マーキングを目印にして、血管や癌細胞等の検出対象Ａを傷つけることなく簡易に対象物Ｂを切開することができる。

なお、本実施形態に係る生体観察装置１においては、照明手段３および検出手段４の対象物Ｂの表面に直交する方向への位置決めについては、特になされていないので、図５に示されるように、プローブ１２の先端に対象物Ｂの表面に突き当てる突き当て部１７を設けることが好ましい。これにより、検出手段４を対象物Ｂの表面から所定の距離だけ離れた位置に正確に位置決め状態に配置することができる。

そして、このようにすることで、マーキング手段６のチューブ１５の吐出口１５ａを、照明手段３と検出手段４との間の光軸Ｄが対象物Ｂの表面と交差する位置に精度よく配置することができる。その結果、さらに正確に対象物Ｂの内部に存在する検出対象Ａの位置を対象物Ｂの表面に目視可能に表示することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、対象物Ｂとして脂肪組織を例示したが、これに限定されるものではなく、近赤外光を透過可能な他の任意の対象物Ｂの観察に使用することにしてもよい。

また、本実施形態においては、マーキング手段６として対象物Ｂの表面に染色色素を吐出することを例示したが、これに代えて、対象物Ｂのごく表層に墨を注入して表面から見えるようにする方法でもよいし、クリップ等の目印を固定する方法でもよい。また、熱や高周波等で対象物Ｂの表面を変質させることにより周囲と区別できるようにマーキングする方法を採用してもよい。
また、鉗子チャネル１４を介して先端に吐出口１５ａを有するチューブ１５を挿入することとしたが、プローブ１２の先端に予め吐出口１５ａが固定されているものを採用してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置２０について、図６〜図８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２０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。
本実施形態に係る生体観察装置２０は、単一のプローブ２１に、照明手段３と検出手段４とマーキング手段６とを備えるものである点において第１の実施形態に係る生体観察装置１と相違している。

すなわち、図７に示されるように、プローブ２１の中央に配置された鉗子チャネル１４を挟んだ両側に照明手段３と検出手段４とが配置されている。マーキング手段６は、第１の実施形態と同様に鉗子チャネル１４を介して先端に吐出口１５ａを有するチューブ１５を挿入するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る生体観察装置２０を用いて対象物Ｂの内部の検出対象Ａを検出するには、図８に示されるように、トラカール１０を介して体内に挿入したプローブ２１の先端を対象物Ｂである脂肪組織の表面に密着させ、照明手段３から近赤外光を出射させる。

近赤外光は、対象物Ｂの表面から内部に入射され、内部において散乱されながら、ほぼ図８に示されるように、略円弧状の経路Ｅを辿って、同一の表面から出射され、検出手段４により検出される。したがって、その円弧状の経路に検出対象Ａとなる血管や癌細胞等が存在する場合には、検出手段４により検出される透過光の強度が低下するので、第１の実施形態と同様にして、対象物Ｂの内部に存在する検出対象Ａを検出し、マーキング手段６の作動によって、照明手段３と検出手段４との中央位置に対応する対象物Ｂの表面にマーキングを施すことができる。

このように構成された本実施形態に係る生体観察装置２０によれば、構造上、照明手段３と検出手段４との間に挟み込むことができず、一方向からしかアクセスできないような対象物Ｂに対しても、その内部に存在する検出対象Ａを検出することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る生体観察装置２０においては、図９に示されるように、プローブ２１中央の鉗子チャネル１４を複数の方向から挟む位置に複数組の照明手段３ａ，３ｂと検出手段４ａ，４ｂとを配置することが好ましい。このようにすることで、対象物Ｂ内部に存在する同一の検出対象Ａを異なる方向から検出することができ、その検出精度を向上することができる。ここで、複数組の照明手段３ａ，３ｂは同時に照明してもよいが、互いに異なるタイミング（好ましくは交互）に照明が行われるような構成にするのが識別性を高めるので望ましく、そのために図６に示すような光源２が、該光源２からの光照射の駆動を制御して一定間隔で断続的に照明するような駆動回路を含んでいてもよい。

特に、血管のように細長い検出対象Ａを検出する場合には、照明手段３ａ，３ｂと検出手段４ａ，４ｂとの間の光軸Ｄの方向に依存して検出感度が相違する。例えば、図１０の矢印Ｆの方向にプローブ２１をスライドさせる場合には、第１組の照明手段３ａおよび検出手段４ａにより検出される透過光の強度の変化は、図１１に示されるように、第２組の照明手段３ｂおよび検出手段４ｂにより検出される透過光の強度の変化と比較して著しい。この検出結果から、検出対象Ａが図１０に破線で示される方向に延びていることを容易に観察することができる。

また、この場合に、複数組の照明手段３ａ，３ｂおよび検出手段４ａ，４ｂにより検出された検出対象Ａの位置をマーキングするためのマーキング手段６を共有することができ、構造を簡略化してプローブ２１の細径化を図ることができるという利点がある。

上述した各実施形態によれば、血管の走行状態を観察しながらリアルタイムでマーキングを施すことが可能である。従って、単に血管の位置を単発的ないし断続的に示すだけでなく、血管のイメージを生体表面に忠実に描くようにしてもよい。また、本発明の生体観察装置は、生体に投入して観察を行う任意の観察装置であり得るが、例えば、特開２００７−２５２４４０等に記載されるような内視鏡に適用するのが最も好ましい。この場合、適用する内視鏡は硬性でも軟性でもよい。また、生体観察装置として、小動物等のｉｎ ｖｉｖｏイメージングを行う顕微鏡に適用してもよい。また、上述した記述では、単に「血管」と表現したが、検出可能なヘモグロビン等の、脂肪組織内部に血液が存在する部分であれば、血管に限らず、種々の検出対象に対してマーキングを行ってもよい。また、特表２００３−５３４５３０に記載されるように近赤外光で検出し得る脂肪を検出対象として本発明を適用すれば、臓器内外の脂肪分布や、血管内の脂肪の存在を正確にマーキングすることも可能である。よって、血液および脂肪にそれぞれ適切な波長を選択することで、より正確で多様な検出が行えるようになり、マーキングの応用範囲が広がるという利点がある。

本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１の生体観察装置をより具体的に示す全体構成図である。 図２の生体観察装置のプローブ先端の各部の配置を示す正面図である。 図２の生体観察装置により検出される検出対象と、マーキング手段により施されたマーキングの例を示す図である。 図２の生体観察装置の変形例を示す側面図である。 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。 図６の生体観察装置のプローブ先端の各部の配置を示す正面図である。 図６の生体観察装置の照明手段と検出手段との間に形成される光路を概略的に示す模式図である。 図６の生体観察装置の変形例におけるプローブ先端の各部の配置を示す正面図である。 図９の生体観察装置により細長い検出対象を検出する場合のプローブの動作を説明する図である。 図１０の検出動作により２つの検出手段により検出された透過光の強度変化を示すグラフである。

符号の説明

Ｂ 対象物
Ｄ 光軸
１，２０ 生体観察装置
３，３ａ，３ｂ 照明手段
４，４ａ，４ｂ 検出手段
６ マーキング手段
１７ 突き当て部（位置決め手段）

Claims (6)

1. 対象物に可視光より長い波長の光を照射する照明手段と、
   該照明手段から出射され前記対象物内部を通過して該対象物の表面から射出された光を検出する検出手段と、
   該検出手段に対して予め定められた位置に配置され、該検出手段による検出結果に基づいて前記対象物の表面に目視可能なマーキングを施すマーキング手段とを備える生体観察装置。
2. 前記照明手段と前記検出手段とが対象物を挟んで対向して配置され、
   前記マーキング手段が、前記照明手段と検出手段との間の光軸と交差する位置の前記対象物の表面にマーキングを施す請求項１に記載の生体観察装置。
3. 前記照明手段および前記検出手段を前記対象物の表面に直交する方向に位置決めする位置決め手段を備え、
   前記マーキング手段は、前記位置決め手段により前記照明手段および前記検出手段が前記対象物の表面に対して位置決めされたときに、前記光軸と交差する前記対象物の表面位置にマーキングを施すように位置決めされる請求項２に記載の生体観察装置。
4. 前記照明手段と前記検出手段とが対象物に対して同じ側に並んで配置され、
   前記マーキング手段が、前記照明手段と前記検出手段との間に配置されている請求項１に記載の生体観察装置。
5. 前記照明手段および前記検出手段が、対象物の同一箇所に対して異なる方向に通過した光を検出し得るよう複数組設けられている請求項４に記載の生体観察装置。
6. 単一のマーキング手段を挟んで複数組の照明手段および検出手段が配置されている請求項５に記載の生体観察装置。

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