JP6926631B2 - 蛍光観察ユニット - Google Patents

Description

本発明は、励起光を被疑陽性患部に照射して蛍光を観察することで医療用の診断に利用する蛍光観察ユニットに関する。また、本発明は、このような蛍光観察ユニットに利用される観察器具、及び遮光部材に関する。

近年、癌患者は増加傾向にある。例えば、子宮頸癌の診断方法としては、まず、子宮頸を綿棒でこすった後に、染色し、可視光による顕微鏡観察が行われる。そして、癌の疑いのある患者に対しては、膣鏡と呼ばれる部材を用いて膣の径を拡大した状態で、子宮頸に対して体外から照明して観察するコルポスコープと呼ばれる顕微鏡を用いて医師が患部を観察する。そして、癌の疑いの高い患者に対しては、医師がコルポスコープで子宮頸を覗きながら一部を切除し、切除した組織に対する病理診断を行う。コルポスコープに用いられる照明用の光源としては、ハロゲンランプやキセノンランプ、白色ＬＥＤなどの可視光が使用される。

なお、他の従来技術としては、例えば下記特許文献１には、硬性鏡のような光学系と先端キャップを使って膣内の観察を行う器具が記載されている。また、下記特許文献２には、膣を不必要に拡張することなく子宮頸の観察を実現するためのの装置が記載されている。具体的には、先端にカメラ及び光源が備えられた円筒状の機器を膣内に挿入することで、最小限の膣拡張で子宮頸を撮影できるとされている。

特開２００８−５１５５７３号公報 特開２０１６−１５４８４８号公報

本発明者（ら）は、鋭意研究により、励起光を被疑陽性患部に対して照射し、受光した蛍光を観察することで、被疑陽性患部の診断に応用できると考えた。しかし、その際、下記の課題があることを見出した。

蛍光は励起光と比較すると極めて微弱な強度となる。従って、既存の膣鏡及びコルポスコープを使って子宮頸の蛍光観察を行うには、このような微弱な蛍光信号を高Ｓ／Ｎ比で捉える必要がある。このためには、外乱光を防ぐことが重要である。そのための対策として、（１）患者の下半身とコルポスコープを覆う、（２）室内灯を消灯する、（３）窓から入る自然光をカーテンなどで遮光する、（４）ディスプレイなど発光性デバイスをＯＦＦにする、（５）観察が終わった後に再度室内灯を点灯する、といった手続を経る必要がある。このような手続を観察のたびに行うのは極めて煩雑である。

これに対し、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたような内視鏡タイプのコルポスコープを活用することにより、外乱光への対策は不要になると思われる。しかし、中空器官内の湿度による光学系の曇りを防ぐ必要があり、具体的には、内視鏡本体を体温程度に温めるヒーターの追加が必須となる。この結果、装置の大型化やコストアップを招く。

また、中空器官内に直接挿入する内視鏡タイプ、より詳細には、先端にカメラや光源を備えた軟性鏡タイプや、根元にカメラや光源を備えた硬性鏡タイプの子宮頸観察デバイスもいくつか存在し、これらを使用することで上記の煩雑な操作は不要になると思われる。しかし、軟性鏡タイプの場合、直径を小さく保つには極めて小型のカメラが必要となり、撮像素子の面積が小さくなるために感度が著しく低下してしまう。また、硬性鏡タイプにおいてもファイバーやロッドレンズを使用したロスの大きい光学系を使わざるを得ないため、やはり診断に足りる程度の光量の蛍光を受光することが難しい。

本発明は、上記の課題に鑑み、被疑陽性患部から射出される蛍光を観察することで精度よく診断することが可能な、小型且つ低廉な蛍光観察ユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、このような蛍光観察ユニットに利用される蛍光観察装置、観察器具、及び遮光部材を提供することを目的とする。

本発明に係る蛍光観察ユニットは、
拡張部材が挿入されることによって外表面開口部が拡張された中空器官の、内側の観察部位における被疑陽性患部に対して励起光を照射する光源部と、
前記被疑陽性患部に前記励起光が照射されることで当該被疑陽性患部から発せられる蛍光を受光する受光部と、
前記拡張部材における前記受光部側の面から前記受光部までの光路を遮光する筒状の遮光部材と、を備え、
前記励起光は、前記遮光部材の内側、及び前記拡張部材の内側を通じて前記被疑陽性患部に導かれ、
前記蛍光は、前記拡張部材の内側、及び前記遮光部材の内側を通じて前記受光部に導かれることを特徴とする。

上記の構成によれば、内視鏡タイプの光源装置を利用しなくても診断ができるため、小型の装置で十分な光量の蛍光を確保できる。更に、観察部位を拡張するために用いられる拡張部材と受光部との間が筒状の遮光部材によって連絡され、閉鎖空間が形成される。この閉鎖空間は実質的に暗室を構成する。そして、この閉鎖空間内を被疑陽性患部から射出された蛍光が通過する。このため、外乱光が蛍光に混じって受光部で受光される可能性が著しく低下し、診断精度が向上する。

上記構成に加えて、前記受光部を収容する本体ケースを有し、
前記遮光部材は、前記蛍光が入射される側の前記本体ケースの面に連結されているものとしても構わない。

この場合において、前記本体ケースは、前記光源部と前記受光部を収容するものとしても構わない。

上記構成において、 前記拡張部材が膣鏡であるものとすることができる。

前記遮光部材は、物理的に変形可能に構成されているものとしても構わない。より詳細には、前記遮光部材は、少なくとも一部が蛇腹状に形成されているものとしても構わないし、弾性部材で構成されているものとしても構わない。

かかる構成によれば、観察部位と光源部との光軸を調整する際に、遮光部材を変形させることで患者にかかる負担を軽減することができる。

前記遮光部材は、低自家蛍光物質からなるものとしても構わない。

ここで、低自家蛍光性の材料とは、遮光部材の自家蛍光の強度が、被疑陽性患部由来の蛍光の強度に比べて無視できる程度（例えば１０％以下）に低い材料のことをいう。一例を挙げると、ホルダの自家蛍光の強度が、測定する検体から発せられる蛍光の強度に対して１０％以下であることが好ましい。ただし、被疑陽性患部由来の蛍光の強度に対して影響の小さい自家蛍光強度の範囲は、測定の精度次第で適宜変更することが可能である。

前記励起光は波長４１０ｎｍ以下であるものとしても構わない。

前記蛍光観察ユニットは、前記拡張部材を備える構成としても構わない。

本発明に係る観察器具は、
中空器官の内側の観察部位における被疑陽性患部を蛍光観察するための観察器具であって、
筒状の遮光部材と、
前記遮光部材の面に連結された、前記中空器官の外表面開口部を拡張するための拡張部材とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る遮光部材は、
中空器官の内側の観察部位における被疑陽性患部を蛍光観察するために用いられる遮光部材であって、
前記被疑陽性患部を拡張するための拡張部材と連結するための第一端部と、前記被疑陽性患部から射出される蛍光を受光するための受光部が収容された本体ケースと連結するための第二端部とを含む筒形状であることを特徴とする。

本発明によれば、小型且つ低廉なシステムで、被疑陽性患部から射出される蛍光を観察することで精度よく診断することが可能となる。

本発明の蛍光観察ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示す蛍光観察ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。 遮光部材の形状を模式的に示す一例である。 遮光部材の形状を模式的に示す一例である。 遮光部材の形状を模式的に示す一例である。 遮光部材と本体ケースとの間の連結方法の一例を具体的に示す図面である。 遮光部材と本体ケースとの間の連結方法の一例を具体的に示す図面である。 遮光部材と本体ケースとの間の連結方法の一例を具体的に示す図面である。 遮光部材と本体ケースとの間の連結方法の一例を具体的に示す図面である。

本発明の蛍光観察ユニット、蛍光観察装置、観察器具、及び遮光部材の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致していない。

図１は、蛍光観察ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示す蛍光観察ユニットの一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。なお、図２には、説明の都合上、光線図及び観察部位も図示されている。

蛍光観察ユニット１は、拡張部材１０、遮光部材２０、及び本体ケース３０を備える。本実施形態において、本体ケース３０は、筐体３１、光源部３２、ダイクロイックミラー３３、光学部材３４、及び受光部３５を備える。遮光部材２０は、外からの光が遮断可能な材料からなり、筒形状を有している。遮光部材２０は、樹脂、不透明な布、ゴム膜などの弾性体、金属など多様な材料で構成することができる。

拡張部材１０は、中空器官４０の外表面開口部４１を拡張するための部材である。中空器官４０は、一例として膣や直腸、鼻腔、耳腔などが挙げられる。本実施形態において、拡張部材１０は、上部ブレード部材１１、下部ブレード部材１２、及びハンドル部１３を有している。ハンドル部１３が調整されることで、上部ブレード部材１１と下部ブレード部材１２との間の開口角度が調整される。なお、拡張部材１０は、ハンドル部１３が設けられている根元の箇所が支点となり、この根元部分の大きさは開口角度によらずほぼ一定に保たれているものとして構わない。中空器官４０が膣である場合、拡張部材１０は一例としてクスコ式膣鏡を利用することができる。

遮光部材２０は、端部２１及び２２を備える。端部２１（「第一端部」に対応）は、拡張部材１０と連結されており、端部２２（「第二端部」に対応）は、本体ケース３０の面と連結されている。これにより、遮光部材２０は、筒状の密閉空間を形成する。

光源部３２は、波長２４０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の紫外光を発する光源であり、例えば水銀灯やＬＥＤ素子が実装されている。ダイクロイックミラー３３は、この光源部３２から射出される波長域の光を反射し、それよりも長波長である波長４２０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の光を透過するように構成されている。

光源部３２から射出された紫外域の励起光５は、ダイクロイックミラー３３で反射された後、遮光部材２０内へと導かれる。そして、遮光部材２０内を伝搬した後、拡張部材１０の開口部分を通じて中空器官４０内へと導かれる。そして、中空器官４０内の被疑陽性患部４２に対して当該励起光５が照射される。

被疑陽性患部４２は、励起光５が照射されると、内在する物質に由来した蛍光６を発生させる。この蛍光６は、被疑陽性患部４２内に含まれる物質に依存するスペクトルを示し、特定の腫瘍が含まれているか否かによってスペクトルが異なる。蛍光６の波長の一例は、４２０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である。すなわち、上述したように、ダイクロイックミラー３３は、この蛍光６を透過するように構成されている。

蛍光６は、励起光５とは逆向きに進行する。すなわち、蛍光６は、拡張部材１０の開口部分を通じて遮光部材２０内へと導かれる。その後、蛍光６は、本体ケース３０内へと導かれ、ダイクロイックミラー３３を透過して光学部材３４を介して受光部３５へと導かれる。受光部３５において、受光された蛍光６に基づく画像解析が行われる。なお、光学部材３４は、一例として一以上の光学レンズで構成されるが、必ずしもなくても構わない。

上記の構成によれば、蛍光６が通過する領域を構成する遮光部材２０の空間が実質的に暗室となるため、外からの光が当該領域内に侵入するのを抑制できる。この結果、強度の低い蛍光６であっても、高いＳ／Ｎ比を有した状態で受光部３５に受光させることができ、診断精度を向上させることができる。

蛍光観察ユニット１の利用方法は、以下の通りである。

本体ケース３０と遮光部材２０の端部２２とを連結することで、「蛍光観察装置」を製造する。拡張部材１０を患者の外表面開口部４１から中空器官４０内部に挿入し、所定の角度だけ開く。その後、拡張部材１０と遮光部材２０の端部２１とを連結する。そして、光源部３２を発光させ、受光部３５を観察する。

別の方法として、遮光部材２０の端部２１と拡張部材１０とを連結することで、「観察器具」を製造する。観察器具に含まれる拡張部材１０を患者の外表面開口部４１から中空器官４０内部に挿入し、所定の角度だけ開く。その後、本体ケース３０と遮光部材２０の端部２２とを連結する。そして、光源部３２を発光させ、受光部３５を観察する。

遮光部材２０は、容易に形状を変化させることができるように構成されているのが好ましい。患者の体型や姿勢には個人差があるため、患者に対して蛍光観察ユニット１をセッティングした際に、拡張部材１０、遮光部材２０、及び本体ケース３０が直前状に配置されないことが予想される。遮光部材２０が変形可能に構成されることにより、単に遮光部材２０の形状を変形させることで、光源部３２、被疑陽性患部４２、受光部３５を結ぶ光軸の調整を容易に行うことができる。

図３Ａ〜図３Ｃは、遮光部材２０の形状を模式的に示す一例である。図３Ａに示すように、遮光部材２０は、少なくとも一部分が蛇腹状に構成されているものとしても構わない。図３Ｂに示すように、遮光部材２０は、少なくとも一部分が柔軟な袋状に構成されているものとしても構わない。図３Ｃに示すように、遮光部材２０は、少なくとも一部分がテレスコピック式に構成されており、軸方向に延伸することができるものとしても構わない。

遮光部材２０は、本体ケース３０及び拡張部材１０と連結した状態が安定的に保持されるように構成されるのが好ましい。図４Ａ〜図４Ｄは、この連結方法の一例を具体的に示す図面である。なお、図４Ａ〜図４Ｄは、例として、遮光部材２０と本体ケース３０との間の連結状態を模式的に示しているが、遮光部材２０と拡張部材１０との間の連結状態についても同様の方法を採用することができる。

図４Ａに示すように、遮光部材２０の端部には凸部２５ａ、本体ケース３０の端部には凸部３５ａを設けておく。また、遮光部材２０の端部には、本体ケース３０の凸部３５ａの形状に対応した凹部を設けておき、同様に、本体ケース３０の端部には、遮光部材２０の凸部２５ａの形状に対応した凹部を設けておく。そして、遮光部材２０に設けられた凸部２５ａと本体ケース３０に設けられた凹部、及び、遮光部材２０に設けられた凹部と本体ケース３０に設けられた凸部３５ａとをそれぞれ嵌め込むことで、遮光部材２０と本体ケース３０とが連結されるものとすることができる。

図４Ｂに示すように、遮光部材２０の端部の先端２５ｂを、本体ケース３０の端部の先端３５ｂの上面に接触させ、この接触時に生じる摩擦によって遮光部材２０と本体ケース３０とが連結されるものとすることができる。この場合、遮光部材２０の端部の先端２５ｂと、本体ケース３０の端部の先端３５ｂの少なくとも一方は、表面が微細な凹凸形状を有するものとすることができる。

図４Ｃに示すように、遮光部材２０の端部２５ｃ、本体ケース３０の端部３５ｃの両者に、ねじ切りを施しておき、両者をねじ込むことによって遮光部材２０と本体ケース３０とが連結されるものとすることができる。

図４Ｄに示すように、遮光部材２０の端部に磁石２５ｄを備え、本体ケース３０の端部に磁石３５ｄを備え、両磁石（２５ｄ，３５ｄ）を磁力によって引きつけることで遮光部材２０と本体ケース３０とが連結されるものとすることができる。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉本体ケース３０の筐体、遮光部材２０、及び拡張部材１０の少なくとも一部は、外乱光や余分な反射を防ぐ目的で、一部又は全部が黒色であっても構わない。例えば、黒色の物質で構成されていても構わないし、黒色に着色されていても構わない。

本体ケース３０の筐体、遮光部材２０、及び拡張部材１０の少なくとも一部は、乱反射を防ぐ目的で、励起光５及び蛍光６が通過する側の面が微細な凹凸加工を施されているものとしても構わない。

〈２〉上記の実施形態では、光源部３２及び受光部３５の双方が本体ケース３０に収容されているものとしたが、光源部３２は受光部３５とは別の筐体内に収容されているものとしても構わない。

〈３〉上記の実施形態では、蛍光観察ユニット１が本体ケース３０を備える場合について説明したが、本体ケース３０を備えない構成を採用することも可能である。例えば、受光部３５に設けられた光学部材が遮光部材２０の一方の端部に連結され、拡張部材１０が遮光部材２０の他方の端部に連結されることで、受光部３５と拡張部材１０との間に閉鎖空間が形成される構成としても構わない。

〈４〉上記の実施形態では、ダイクロイックミラー３３は、励起光５を反射し、蛍光６を透過するように構成されているものとして説明したが、逆であっても構わない。すなわち、ダイクロイックミラー３３は、励起光５を透過し、蛍光６を反射するように構成されていても構わない。

また、上記の実施形態では、蛍光観察ユニット１がダイクロイックミラー３３を用いて励起光５と蛍光６とを分離する構成について説明したが、受光部３５側に蛍光６のみを分離して入射できる構成であれば、ダイクロイックミラー３３を用いなくても構わない。例えば、励起光５を光ファイバを通じて被疑陽性患部４２に対して照射する構成を採用することができる。この場合においても、蛍光観察ユニット１が遮光部材２０を備えることで、蛍光６は閉鎖空間内を進行するため、蛍光６に外乱光が混在することが防止される。

〈５〉上述した励起光５及び蛍光６の波長は一例であり、観察箇所や特定したい疾患に応じて適宜選択される。

１ ： 蛍光観察ユニット
５ ： 励起光
６ ： 蛍光
１０ ： 拡張部材
１１ ： 上部ブレード部材
１２ ： 下部ブレード部材
１３ ： ハンドル部
２０ ： 遮光部材
２１，２２ ： 遮光部材の端部
３０ ： 本体ケース
３１ ： 筐体
３２ ： 光源部
３３ ： ダイクロイックミラー
３４ ： 光学部材
３５ ： 受光部
４０ ： 中空器官
４１ ： 外表面開口部
４２ ： 被疑陽性患部

Claims (7)

1. 拡張部材が挿入されることによって外表面開口部が拡張された中空器官の、内側の観察部位における被疑陽性患部に対して励起光を照射する光源部と、
   前記被疑陽性患部に前記励起光が照射されることで当該被疑陽性患部から発せられる蛍光を受光する受光部と、
   前記拡張部材における前記受光部側の面から前記受光部までの光路を遮光する筒状の遮光部材と、
   前記受光部を収容する本体ケースを備え、
   前記遮光部材は、前記蛍光が入射される側の前記本体ケースの面に連結されており、
   前記励起光は、前記遮光部材の内側、及び前記拡張部材の内側を通じて前記被疑陽性患部に導かれ、
   前記蛍光は、前記拡張部材の内側、及び前記遮光部材の内側を通じて前記受光部に導かれることを特徴とする蛍光観察ユニット。
2. 前記拡張部材が膣鏡であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察ユニット。
3. 前記遮光部材は、物理的に変形可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光観察ユニット。
4. 前記遮光部材は、少なくとも一部が蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の蛍光観察ユニット。
5. 前記遮光部材は、弾性部材で構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の蛍光観察ユニット。
6. 前記遮光部材は、低自家蛍光物質からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蛍光観察ユニット。
7. 前記励起光が波長４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蛍光観察ユニット。

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