生物体测量装置及生物体测量方法

专利名称：生物体测量装置及生物体测量方法
技术领域：
本发明涉及一种生物体测量装置及生物体测量方法，特别涉及一种利用内窥镜和液体的生物体测量装置及生物体测量方法。
背景技术：
以往，为了对疾病进行诊断等，广泛进行提取生物体组织而进行检查的活检。活检是提取生物体组织自身而进行检查的方法，但也提出有如下光活检法不提取生物体组织而对生物体组织照射光并测量反射光，从而评价生物体组织的状态而进行检查。例如，如日本特表2002-535027号公报公开的那样，公知有如下装置的光谱仪 (spectroscopy)该装置使内置有光纤的探头贯穿内窥镜内的通道，而使该探头自内窥镜插入部的顶端部突出，对组织照射光而测量组织的特性。在该装置中，来自光源的光入射光纤的一端，而从自内窥镜插入部的顶端部突出的探头的顶端射出。来自生物体组织的反射光由与射出用光纤不同的另一光纤的一端接收。入射到接收用光纤的顶端的光经由光纤而进入分光器，从而进行分光测量。但是，在上述装置的情况下，施术者必须使自内窥镜插入部的顶端部突出的探头的光纤的顶端与测量对象的粘膜表面接触，因此用于使其接触的动作繁杂。而且，也有时在对测量对象的粘膜表面进行清洗之后，必须进行分光测量。在此情况下，施术者在通过进行用于利用送水来清洗的操作而进行送水之后，必须进行利用探头来测量分光的操作而进行分光测量，不能迅速地进行分光测量，并且操作也繁杂。因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够迅速并且简单地进行生物体测量的生物体测量装置。

发明内容
用于解决问题的方案根据本发明的一技术方案，能够提供一种生物体测量装置，包括内窥镜，其具有设置于插入部的内部或外部的管部；液体送出装置，其用于向上述管部内送出液体；导光部，其用于向送出到上述管部内的上述液体内部引导来自光源的光，该光源用于射出预定的波长区域的光；以及光检测部，当自上述液体送出装置正在送出上述液体时，该光检测部检测返回光，该返回光是穿过上述液体内部的上述光照射到对象物而反射并返回且穿过了上述液体内部的光。


图1是表示本发明的实施方式的生物体测量系统的结构的结构图；图2是用于说明主体装置12的结构例的图；图3是用于说明本发明的实施方式的测量部位的清洗方法和测量部位的分光测量方法的图4是表示被指令为清洗模式时的装置主体12的控制部63的处理内容的例子的流程图；图5是表示被指令为分光测量模式时的装置主体12的控制部63的处理内容的例子的流程图；图6是用于说明本发明的实施方式的分光测量的流程的图；图7是用于说明本发明的实施方式的分光测量处理的时序的图；图8是用于说明本发明的实施方式的测量数据与阈值THl之间的关系的图；图9是用于说明主体装置的变形例的结构的图；图10涉及管路的变形例，是表示在内窥镜的插入部的外部设置有送水管的例子的图；图11涉及管路的另一变形例，是表示在内窥镜的插入部的外部设置有送水管的另一例子的图；图12涉及管路的另外另一变形例，是用于说明在套管中设置有送水管的例子的图；图13是用于说明作为容器的变形例的积分球的图。
具体实施例方式以下，参照

本发明的实施方式。首先，根据图1说明本实施方式的生物体测量系统的结构。图1是表示本实施方式的生物体测量系统的结构的结构图。作为生物体测量装置的生物体测量系统1包括内窥镜11、主体装置12及脚踏开关 13。内窥镜11包括细长的插入部21、操作部22及连接线缆23。插入部21的基端部连接于操作部22。插入部21的顶端部设置有顶端硬质部M，在顶端硬质部M的基端侧设置有弯曲部25。在插入部21的内部配置有用于构成管部的处理器具贯穿通道沈。处理器具贯穿通道沈和后述的连接管51的内侧的表面设置有实施了镜面加工的金属涂层或氧化镁这种反射材料，能够反射光。在其顶端部设置有CXD等摄像元件所需的观察窗31、用于照明的照明窗32、用于观察窗31的送气送水用喷嘴33、以及处理器具贯穿通道沈的开口部34。在操作部22上设置有用于将处理器具插入到处理器具贯穿通道26中的开口部即处理器具插入口 35。连接于操作部22的连接线缆23与摄像控制单元41连接，该摄像控制单元41具有用于处理利用内窥镜11得到的图像的图像处理部等。摄像控制单元41用于向监视器42 输出用于显示内窥镜图像的视频信号。施术者能够一边观看从该监视器输出的内窥镜图像，一边进行体腔内的观察等。如后述那样，主体装置12具有液体送出功能和分光测量功能。关于主体装置12 的结构，在后述中进行说明。内窥镜11和主体装置12能够利用连接管51连接，该连接管 51是用于向内窥镜11送出来自主体装置12的液体的管。连接管51的一端固定于或者可装拆地连接于主体装置12的送水用连接器12a，另一端可装拆地连接于内窥镜11的处理器具插入口 35。在主体装置12上连接有脚踏开关13。在这里，如后述那样，脚踏开关13包括2个踏板13a、13b。踏板13a为供施术者在指令清洗动作时用脚按下的开关，踏板1 为供施术者在指令测量动作时用脚按下的开关。2个开关均为若用脚按下则成为接通状态，若松开脚则成为断开状态。此外，在主体装置12上连接有用于显示测量生物体的结果的监视器52。如后述那样，使用者能够一边操作内窥镜11和脚踏开关13，一边进行光活检。在本实施方式中，说明使用水来作为在光活检中使用的液体的例子，但作为液体， 也可以使用生理食盐水、乙酸等。特别是，乙酸具有促使容易看到粘膜表面状态的效果。图2是用于说明主体装置12的结构例的图。主体装置12包括容器61 ；泵62，其连接于供水容器等水源，并用于将水抽入容器61内；控制部63，其具有中央处理装置(CPU) 和存储器；光源64 ；以及分光器65，其用作光检测部。控制部63与脚踏开关13连接，接收来自脚踏开关13的接通及断开的信号，如后述那样对泵62、光源64、分光器65等进行控制，泵62和容器61构成用于向构成管部的处理器具贯穿通道26内送出水的液体送出装置。而且，在控制部3上连接有用于存储测量数据的存储部67。光源64是用于射出预定的波长区域的光的装置，在这里，光源64射出包含400nm 至800nm的波长的白色光。光源64和容器61配置为，使自光源64射出的光穿过光闸71、透镜等光学系统72 而朝向设置于容器61的入射窗61a前进。容器61的形状既可以是箱形，也可以是圆柱形。在容器61内设置有用作光分离单元的半透半反镜66。半透半反镜66是用于分离来自光源64的光和返回光的光束分离器 (beam splitter)。入射窗61a、半透半反镜66及排出口 61b配置为，使自入射窗61a入射到容器61 内的光穿过半透半反镜66而照射到水的排出口 61b。光学系统72、入射窗61a及排出口 61b构成用于向处理器具贯穿通道沈内的被送出的水内引导光的导光部。此外，如后述那样，在组织表面反射而穿过水内部返回的光即返回光自排出口 61b 入射到容器61内。半透半反镜66和射出窗61c配置为，使来自排出口 61b的返回光在光束分离器即半透半反镜66中被分离而反射，朝向射出窗61c前进。自射出窗61c射出的返回光入射分光器65。分光器65具有用于进行分光测量的光检测器65a。在本实施方式中，用作光检测部的分光器65是用于检测并输出每个波长的光强数据的装置。如后述那样，在本实施方式中，例如是在白色光的情况下测量所包含的各波长，但光检测部也可以不是分光器，而是只检测预定波长或预定波长区域的光检测器。光检测部即使是这种只检测预定波长或预定波长区域的光检测器，也能够根据返回光的光量判断某组织部位是否与其他组织不同。透镜等光学系统73设置为，使来自射出窗61c的返回光适当地照射到光检测器 65a0顺便一提，入射窗61a的大小设定为，使足够量的光会聚到排出口 61b、即使穿过光学系统72的光会聚得更多。如果例如由圆形玻璃构件构成入射窗61a，则优选的是，入射窗61a的直径为能够供更多的光入射的尺寸。例如，容器61的入射窗61a的开口直径Dl的尺寸是与自光学系统72射出的会聚光束的直径对应的大小。同样，射出窗61c的大小设定为，使得在半透半反镜66反射的返回光在光检测器 6 会聚更多的量。如果例如由圆形玻璃构件构成射出窗61c，则优选的是，射出窗61c的直径为能够供更多的光入射光学系统73的尺寸。例如，容器61的射出窗61c的开口直径 D2的尺寸是与在半透半反镜66反射的光束的直径对应的大小。控制部63与脚踏开关13、泵62、光源64、分光器65、用于驱动光闸71的光闸驱动部71a以及监视器52连接。一旦被输入来自脚踏开关13的指令信号，控制部63就控制与其连接的各装置，以进行指令下的清洗动作或测量动作。在后述中会做具体的说明，当进行清洗动作时，控制部 63控制泵62的动作，以向容器61内抽入水并以预定的压力自排出口 61b喷出水。当进行测量动作时，控制部63控制泵62的动作以向容器61内抽入水并以预定的压力自排出口 61b喷出水，并且控制光源64、光闸驱动部71a以及分光器65的动作以进行返回光的分光测量，并接收来自分光器65的数据。在说明主体装置12的动作之前，说明使用本实施方式的生物体测量装置1的、测量部位的清洗方法和测量部位的分光测量方法。图3是用于说明本实施方式的测量部位的清洗方法和测量部位的分光测量方法的图。施术者操作内窥镜11，将插入部21插入到例如被检查者的消化管中，可看到由设置在顶端部上的摄像元件得到的图像。施术者在欲对消化管的粘膜、例如胃、大肠等的粘膜的表面的某部分进行分光测量时，有时首先想要清洗例如胃壁的表面。在此情况下，施术者调整被检查者的体位或进行抽吸水的处理，以使得在清洗中所使用的水不会在胃中滞留而在进行分光测量时覆盖想要观察的表面的部分即对象部位。 然后，施术者通过操作内窥镜11，一边使顶端部的弯曲部25弯曲并观看显示在监视器42上的内窥镜图像，一边调整顶端部的位置以使自开口部34排出的水打在该对象部位上。在该状态下，施术者若踩下踏板13a，则泵62工作，而容器61内的水自排出口 61b 送出。送出的水穿过连接管51和处理器具贯穿通道沈而自开口部34排出。施术者通过一边观看内窥镜图像一边操作操作部22，能够调整插入部21的顶端部位置以使水打在对象部位上。排出的水形成喷射式水流那种水流WF，通过使水流WF打在对象部位上，对测量位置P的对象部位的表面进行清洗。施术者能够观看内窥镜装置的监视器42而确认清洗的状态。施术者可通过自踏板13a松开脚而使开关断开，由此使清洗工作停止。如图3所示，当清洗时，自内窥镜11的顶端部的开口部34排出的水如用实线箭头所示那样，在预定的送水压力下自开口部34射出，形成抛物线等形状，而打在测量对象即生物体组织(例如胃壁)LT的表面上。若喷射式水流那种水流WF打在生物体组织LT的表面上，则以向周围扩散的方式在重力作用下向较低的方向流动。接着，为了对对象部位进行分光测量，施术者若踩下踏板1 而形成接通状态，则泵62工作，容器61内的水自排出口 61排出，并且光闸驱动部71a驱动光闸71以使其打开。 光源64既可以是自主体装置12的电源接通时刻开始成为点亮状态，或者也可以利用别的开关来点亮。在进行分光测量时，也如图3所示那样，水如用实线箭头所示那样，在预定的送水压力下自开口部；34射出，形成抛物线等形状，而打在测量对象即生物体组织(例如胃壁)LT的表面上。由于在内窥镜11的顶端部设置有摄像元件，因此施术者可观看监视器42来确认水打在测量部位上的情况。在图3中，利用双点划线示出由该摄像元件能够拍摄到的视场范围FV。开口部；34的开口直径例如为2. 8mm至4. Omm左右，当内窥镜插入部21为1. 5m左右时，虽然与连接管51等的长度有关，踩下脚踏开关13的踏板之后经1至2秒后，水自开口部34排出。泵62具有以预定的压力喷出水的能力，压力设定为，水以不会中断或飞散的程度形成水流WF自插入部21顶端的开口部34排出。或者选择这种泵。而且，控制部63控制光源64和光闸71，以使来自光源64的预定波长区域的光例如白色光穿过半透半反镜66而射出到水内部。水自泵61流经连接管51内部，再流经内窥镜11的插入部21的处理器具贯穿通道沈内部，自开口部34排出，因此射出到水内部的光在被实施了上述金属涂层等的连接管51和处理器具贯穿通道沈的内部反射，并且在自开口部34送出的水流WF的内部也反射。连接管51和处理器具贯穿通道沈的内壁与水的折射率不同，光在内壁反射而前进。此外，自开口部34排出的水流WF的周围为空气，折射率与水的折射率不同，因此光在送出的水流WF内部全反射并前进。由于送出的水流WF的周围为空气，空气的折射率小于水的折射率，因此如光纤那样，水流WF内的光在水和空气交界全反射并到达对象部位。到达测量位置P的对象部位的光照射对象部位的生物体组织LT的表面并反射。在生物体组织LT的表面反射的光的一部分返回到送出的水流WF内，在处理器具贯穿通道沈和连接管51内的水内部再次全反射并返回到装置主体12内。于是，对反射并穿过水内部而返回的返回光进行分光测量。另外，根据本实施方式的分光测量方法，由于在进行分光测量时也水打在对象部位上，因此能够一边清洗测量部位一边进行分光测量，换言之，能够与清洗一起进行分光测量。接着，按照分光测量的顺序，说明主体装置12的动作。施术者将内窥镜11的插入部21插入到被检查体内，使插入部21的顶端部配置于想要进行分光测量的生物体组织LT的附近。如上述那样，由于在内窥镜11的顶端部设置有摄像元件而能够自观察窗31拍摄被检查体，因此施术者能够一边观看由摄像元件得到并显示在监视器42上的内窥镜图像， 一边使内窥镜11的顶端部移动到想要进行分光测量的生物体组织LT的表面。而且，例如施术者有时想要清洗生物体组织LT的表面。在这种情况下，施术者踩下脚踏开关13的踏板1 而形成接通状态。若踏板1 成为接通状态，则执行图4的处理。图4是表示被指令为清洗模式时的装置主体12的控制部63的处理内容的例子的流程图。控制部63判断踏板13b是否为接通状态(步骤Si)，若未处于接通状态，则在步骤 Sl中成为“否(NO) ”，不会进行任何处理。若踏板1 成为接通状态，则在步骤Sl中成为“是(YES) ”，泵62启动(步骤S2)。 之后，判断踏板Hb是否成为断开状态即施术者是否自踏板1 松开脚(步骤S3)。若踏板1 不成为断开状态，则在步骤S3中成为“否”，不会进行任何处理。若踏板Hb成为断开状态，则在步骤S3中成为“是”，控制部63使泵62停止(步骤S4)。施术者能够一边观看内窥镜图像一边确认想测量的组织表面的清洗状态。施术者若判断为清洗充分，则进行分光测量。当进行分光测量时，施术者踩下脚踏开关13的踏板13a而形成接通状态。若踏板13a成为接通状态，则执行图5的处理。图5是表示被指令为分光测量模式时的装置主体12的控制部63的处理内容的例子的流程图。控制部63判断踏板13a是否处于接通状态(步骤Sll)，若未处于接通状态，则在步骤Sll中成为“否”，不会进行任何处理。若踏板13a处于接通状态，则在步骤Sll中成为“是”，控制部63使泵62启动(步骤 S12)。在泵62启动后再经过预定的设定时间Ts (例如1 2秒)之后，控制部63向光闸驱动部71a输出启动信号，以打开光闸71 (步骤S13)。这是因为，当启动装置系统之后首次进行分光测量等时，有时自踩下踏板13a起至泵62启动而自开口部34排出水为止需要时间，或有时在开始排出时水流WF的顶端未到达测量对象的生物体组织LT的表面，或有时水流WF没有以稳定状态打在该表面上。而且， 有时在开始排出时，在水流WF中含有空气的气泡，或水流WF在中途中断。因此，若踩下踏板13a，则控制部63立刻启动泵62而向处理器具贯穿通道沈内送出水，但考虑到水自插入部21的顶端喷出开始到水流WF状态稳定为止的时间，延迟了由分光器65进行的分光测量的开始时刻。因此，光闸71延迟预定的设定时间Ts左右之后打开，将光引导到水内部。在打开光闸71之后，控制部63向分光器65输出指令，以开始检测返回光的分光测量(步骤S14)。之后，判断踏板13a是否成为断开状态、即施术者是否自踏板13a松开脚(步骤 S15)。若踏板13a未成为断开状态，则在步骤S15中成为“否”，判断分光器65所接收的光的强度是否为预定的阈值THl以上(步骤S16)。该步骤S16的判断处理的内容将在后述中说明。若信号强度为预定的阈值THl以上，则在步骤S16中成为“是”，控制部63将分光器65的测量数据作为检测值保存在存储部67中(步骤S17)。当光的强度小于预定的阈值THl (在步骤S16中为“否”的情况)时以及保存测量数据之后，处理返回到步骤S14的分光测量处理。若踏板13a成为断开状态，则在步骤S15中成为“是”，控制部63使泵62停止，而且关闭光闸71 (步骤S18)，结束分光测量(步骤S19)。这样，施术者能够一边观看内窥镜图像一边确认想进行分光测量的生物体组织表面而进行分光测量。图6是用于说明分光测量的流程的图。如上述那样，施术者首先若需要则踩下踏板1 发出清洗处理的指令，对测量对象的生物体组织的表面进行清洗。于是，接着，若施术者首先踩下踏板13a发出测量处理的指令，则生物体测量装置进行分光测量。接着，说明由主体装置12进行的分光测量处理。图7是用于说明分光测量处理的时序的图。如上述那样，考虑到水自内窥镜插入部的顶端喷出开始到水流WF状态稳定为止的时间，延迟了由分光器65进行的分光测量的开始时刻。而且，如下控制经过设定时间 Ts，光闸71打开之后，分光器65开始分光测量。分光器65以预定的时间间隔Δ t例如IOms连续地进行预定次数或预定时间(例如5秒)的分光测量。图7表示分光测量进行了 η次(η为正整数)例如100次的情况。来自光源64的白色光在水流WF中传递而在生物体组织LT的表面反射并流经水流WF内部返回的光由光检测器6 接收。分光器65以时间间隔At对由光检测器6 接收的光进行分光测量。分光器65输出的全部数据可以作为测量数据而利用，但在开始分光测量之后，有时也会由于某些原因，水流WF的状态不稳定等。例如，若水流WF的顶端未到达生物体组织 LT的表面、或水流WF不稳定，则返回光的强度降低。因此，如在步骤S16中所说明的那样，当分光器65的输出数据的值不是预定的阈值THl以上时，该测量数据就不会存储到存储部67中，而只有预定的阈值THl以上的数据作为测量数据存储到存储部67中。图8是用于说明测量数据和阈值THl的关系的图。分光器65的输出数据为每个波长的强度数据。分光器65输出例如该装置自身所具有波长区域或所设定的波长区域的强度数据。设该波长区域即波长范围为波长λ 1至波长λ 2。若为白色光，则其范围为例如 400nm至800nm的波长范围。例如，来自生物体组织LT的表面的返回光的波长分布通常为如图8的分布dl那样，若水流WF的顶端未到达生物体组织的表面，则波长分布为如图8的分布d2那样。因此，控制部63在步骤S16中例如使用下式(1)来判断是否作为测量数据。(数学式1)
权利要求
1.一种生物体测量装置，其特征在于，包括内窥镜，其具有设置于插入部的内部或外部的管部； 液体送出装置，其用于向上述管部内送出液体；导光部，其用于向送出到上述管部内的上述液体内部引导来自光源的光，该光源用于射出预定的波长区域的光；以及光检测部，当自上述液体送出装置正在送出上述液体时，该光检测部检测返回光，该返回光是穿过上述液体内部的上述光照射到对象物而反射并返回且穿过了上述液体内部的光。
2.根据权利要求1所述的生物体测量装置，其特征在于， 设置于上述插入部的内部的管部为处理器具贯穿通道。
3.根据权利要求1或2所述的生物体测量装置，其特征在于， 上述光检测部为分光器。
4.根据权利要求1或2所述的生物体测量装置，其特征在于， 上述液体送出装置具有泵，该泵用于以预定的压力送出上述液体。
5.根据权利要求1或2所述的生物体测量装置，其特征在于，上述生物体测量装置包括光分离单元，该光分离单元设置于上述液体送出装置，并用于分离来自上述光源的光和上述返回光。
6.根据权利要求5所述的生物体测量装置，其特征在于， 上述光分离单元为光束分离器，上述光检测器检测在上述光束分离器中分离的上述返回光。
7.根据权利要求5所述的生物体测量装置，其特征在于， 上述光分离单元为积分球，上述光检测器检测在上述积分球中分离的上述返回光。
8.—种生物体测量方法，其特征在于，包括向设置于内窥镜的插入部的内部或外部的管部内送出液体，向送出到上述管部内的上述液体内部引导来自光源的光，该光源用于射出预定的波长区域的光，当向上述管部内正在送出上述液体时，检测穿过上述液体内部的上述光照射到对象物而反射并返回的返回光。
9.根据权利要求8所述的生物体测量方法，其特征在于，保存上述返回光的强度为预定的阈值以上时的上述返回光的检测值。
10.根据权利要求8所述的生物体测量方法，其特征在于，保存上述返回光的强度在预定的范围内时的上述返回光的检测值。
11.根据权利要求9或10所述的生物体测量方法，其特征在于， 上述返回光的强度为上述强度在预定的设定波长区域内的积分值。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的生物体测量方法，其特征在于， 设置于上述插入部的内部的管部为处理器具贯穿通道。
13.根据权利要求8至10中任一项所述的生物体测量方法，其特征在于， 利用分光器来进行上述返回光的检测。
14.根据权利要求8至10中任一项所述的生物体测量方法，其特征在于， 利用泵向上述管部内送出上述液体，该泵以预定的压力送出上述液体。
15.一种生物体测量装置，其特征在于，包括内窥镜，其具有设置于插入部的内部或外部的管部； 主体装置；以及连接管，其用于连接上述内窥镜的上述管部和上述主体装置； 上述主体装置包括液体送出装置，其用于借助上述连接管向上述管部内送出液体； 导光部，其用于向送出到上述管部内的上述液体内部引导来自光源的光，该光源用于射出预定的波长区域的光；以及光检测部，当自上述液体送出装置正在送出上述液体时，该光检测部检测返回光，该返回光是穿过上述液体内部的上述光照射到对象物而反射并返回且穿过了上述液体内部的光。
16.一种生物体测量装置，其特征在于，包括液体送出装置，其用于向设置于内窥镜的插入部的内部或外部的管部内送出液体； 导光部，其用于向送出到上述管部内的上述液体内部引导来自光源的光，该光源用于射出预定的波长区域的光；以及光检测部，当自上述液体送出装置正在送出上述液体时，该光检测部检测返回光，该返回光是穿过上述液体内部的上述光照射到对象物而反射并返回且穿过了上述液体内部的
全文摘要
本发明提供一种生物体测量装置及生物体测量方法。生物体测量装置(1)包括内窥镜(11)，其具有设置于插入部(21)的内部的处理器具贯穿通道(26)；泵(62)，其用于向处理器具贯穿通道(26)内送出水；光学系统(72)等，其用于向送出到处理器具贯穿通道(26)内的水内部引导来自光源(64)的光，该光源(64)用于射出预定的波长区域的光；以及分光器(65)，当自泵(62)正在送出水时，该分光器(65)检测返回光，该返回光是穿过水内部的光照射到对象物而反射并返回且穿过了水内部的光。
文档编号A61B1/00GK102368945SQ201080014679
公开日2012年3月7日 申请日期2010年5月24日 优先权日2009年8月20日
发明者五十岚诚, 后野和弘 申请人:奥林巴斯医疗株式会社