JP4486743B2

JP4486743B2 - 血管内壁の付着物質の分析システム

Info

Publication number: JP4486743B2
Application number: JP2000331737A
Authority: JP
Inventors: 祐一小町; 勝夫會沢; 厚内海
Original assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Current assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: US6970736B2; US20020072678A1; JP2002136469A; EP1201183A2; EP1201183A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、血管の内壁に付着した物質を分析するシステムに関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
動脈硬化等の病気は、血管の内壁にコレステロールエステル、脂肪酸、蛋白質等の物質が付着して起き、付着物質によって治療法が異なる。そこで、付着物質が何かを簡単に調べることができれば、上記病気の治療に大いに役立つものと考えられる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その第１の特徴は、案内装置とラマン分析装置とを備え、上記案内装置が、本体部と、この本体部から延び、先端に窓が形成されたフレキシブルな挿入部と、これら本体部及び挿入部を通り、上記窓に至るチャンネルとを有し、上記挿入部が血管に挿入できるようになっており、上記ラマン分析装置が、上記チャンネルに挿入され、先端が上記窓に臨むフレキシブルな挿入ケーブルと、この挿入ケーブルに収容された励起用光ファイバ及び受光用光ファイバと、上記励起用光ファイバの基端に接続された光源と、上記受光用光ファイバの基端に接続された分光器とを有し、上記光源からの励起光が、上記励起用光ファイバを経て上記窓から出射され、上記血管の内壁の付着物質に当たってラマン散乱し、この散乱光が、上記窓に入射し上記受光用光ファイバを経て上記分光器によってスペクトル解析され、ひいては上記付着物質が分析されることにある。
【０００４】
本発明の第２の特徴は、上記第１の特徴において、上記ラマン分析装置は、上記励起用光ファイバを１本有するとともに上記受光用光ファイバを複数本有し、上記挿入ケーブルの先端部において、中心に上記１本の励起用光ファイバが配され、この励起用光ファイバを囲むようにして上記複数本の受光用光ファイバが配されていることにある。
【０００５】
本発明の第３の特徴は、上記第２の特徴において、上記挿入ケーブルの先端には、中心孔を有して上記複数本の受光用ファイバの先端が突き当てられた透明な受光用板と、上記中心孔に嵌め込まれ、上記励起用ファイバの先端が突き当てられた透明な励起用小片とが設けられ、上記励起用小片の上記励起用ファイバを向く面に、上記励起光のうち所定波長以外のものをカットする励起用光学フィルタが膜状をなして付着され、上記受光用板の上記受光用ファイバを向く面に、上記所定波長の光をカットする受光用光学フィルタが膜状をなして付着されていることにある。
【０００６】
本発明の第４の特徴は、上記第１の特徴において、上記ラマン分析装置は、上記励起用光ファイバを１本有するとともに上記受光用光ファイバを複数本有し、上記挿入ケーブルの先端において、上記複数本の受光用光ファイバが束ねられるとともに、この受光用光ファイバの束の外側に上記励起用光ファイバが配されており、この励起用光ファイバの先端に、上記励起光の光軸を上記受光用光ファイバの束の中心軸と交差する向きに屈折させる光学手段が設けられていることにある。
【０００７】
本発明の第５の特徴は、上記第４の特徴において、上記励起用光ファイバの先端面が、この励起用光ファイバの軸線に対して斜めになっており、この先端面が、上記光学手段として提供されていることにある。
【０００８】
本発明の第６の特徴は、上記第１、第２、第４、又は第５の特徴において、上記励起用光ファイバの先端面に、上記励起光のうち所定波長以外のものをカットする励起用光学フィルタが膜状をなして付着され、上記受光用光ファイバの先端面に、上記所定波長の光をカットする受光用光学フィルタが膜状をなして付着されていることにある。
【０００９】
本発明の第７の特徴は、上記第３又は第６の特徴において、上記励起用光ファイバと上記光源との間にも、上記所定波長以外の光をカットする励起用光学フィルタが設けられていることにある。
【００１０】
本発明の第８の特徴は、上記第１〜第７の特徴の何れかにおいて、上記案内装置が、血管内部を観察できる内視鏡であることにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る分析システムを示したものである。この分析システムは、内視鏡１０（案内装置）と、ラマン分析装置４０とを備えている。
【００１２】
内視鏡１０について説明する。
内視鏡１０は、グリップ１１（本体部）と、このグリップ１１から延びるフレキシブルな挿入部１２とを有している。挿入部１２の外径は、血管Ｂ（図５）の内径より小さく、例えば３．０ｍｍである。
【００１３】
内視鏡１０の光伝送系を説明する。グリップ１１の基端には、共通ケーブル１３が続き、この共通ケーブル１３からライトケーブル１４とイメージケーブル１５が分岐している。
【００１４】
ライトケーブル１４は、ライトプラグ１６を介して照明用光源２１に接続されている。図１、図４、及び図５に示すように、ライトプラグ１６、ライトケーブル１４、共通ケーブル１３、グリップ１１、及び挿入部１２には、多数の光ファイバ２０ａからなるライトガイド２０が収容されている。ライトガイド２０の先端は、挿入部１２の先端の開口に臨んでいる。
【００１５】
挿入部１２の先端には、ライトガイド２０に囲まれるようにして円柱形状のセルフォックレンズ３１（対物レンズ）が配されている。セルフォックレンズ３１の基端面には、多数の光ファイバ３０ａからなるイメージガイド３０の先端面が接着されている。イメージガイド３０は、挿入部１２、グリップ１１、共通ケーブル１３、及びイメージケーブル１５に収容され、イメージコネクタ１７に達している。このイメージコネクタ１７に、接眼レンズ（図示せず）を有するアイピース３２が接続されている。（なお、図４において、光ファイバ２０ａ，３０ａの太さは誇張して示してある。）
【００１６】
内視鏡１０には、グリップ１１及び挿入部１２にチューブからなるチャンネル１０ａが形成されている。チャンネル１０ａの基端は、グリップ１１に設けられた導入パイプ１８に連なり、先端は、挿入部１２の先端に達している。このチャンネル１０ａの先端開口（窓）には、透明な窓ガラス１９が設けられている。チャンネル１０ａの内径は、例えば、１．５ｍｍである。
【００１７】
次に、ラマン分析装置４０について説明する。
図１に示すように、ラマン分析装置４０は、レーザ光（励起光）を放つ励起光源４２と、光のスペクトル解析を行う分光器４１と、これら光源４２及び分光器４１に接続されたケーブルユニット５０とを有している。分光器４１には、パーソナルコンピュータ４３が接続されている。パーソナルコンピュータ４３は、分光器４１の解析結果をデジタル信号に変換して取り込むとともに、ディスプレイ４３ａに表示するようになっている。
【００１８】
ケーブルユニット５０は、グリップ５１と、このグリップ５１の基端に連なる励起用ケーブル５２及び受光用ケーブル５３と、グリップ５１の先端に連なるフレキシブルな挿入ケーブル５４とを有している。励起用ケーブル５２が励起用コネクタ５５を介して光源４２に接続され、受光用ケーブル５３が受光用コネクタ５６を介して分光器４１に接続されている。
【００１９】
挿入ケーブル５４は、外径が上記内視鏡１０のチャンネル１０ａの内径より小さく（例えば１．３ｍｍ）、チャンネル１０ａに挿入できるようになっている。図５に示すように、挿入ケーブル５４の先端が窓ガラス１９に突き当たるまで挿入した時、グリップ５１が内視鏡１０のパイプ１８に突き当たるようになっている。
【００２０】
ケーブルユニット５０の光伝送系を説明する。励起用コネクタ５５、励起用ケーブル５２、グリップ５１、及び挿入ケーブル５４には、１本の励起用光ファイバ６０が収容されている。図２及び図３に示すように、光ファイバ６０の基端は、励起用コネクタ５５に設けられた透明なガラス板６１（励起用板）に突き当てられている。このガラス板６１の光源４２を向く面には、膜状のバンドパスフィルタ６２（励起用光学フィルタ）が蒸着されている。バンドパスフィルタ６２は、光源４２から出た上記レーザ光のうち所定波長以外のものをカットするようになっている。（なお、図において、光ファイバ６０の太さ及びフィルタ６２の厚さは誇張して示してある。後述する光ファイバ７０及びフィルタ６４，７２についても同様である。）
【００２１】
図５に示すように、光ファイバ６０の先端は、挿入ケーブル５４の先端部に達している。
挿入ケーブル５４の先端開口には、中心孔７１ａを有する透明なガラス板７１（受光用板）が嵌め込まれ、上記中心孔７１ａに透明なガラス小片６３（励起用小片）が嵌め込まれている。このガラス小片の裏側（図５において左）の面には、バンドパスフィルタ６４（励起用光学フィルタ）が蒸着されている。このバンドパスフィルタ６４も、バンドパスフィルタ６２と同様に、上記所定波長以外の光をカットするようになっている。このフィルタ６４を介して光ファイバ６０の先端がガラス小片６３に突き当てられている。
【００２２】
一方、ガラス板７１の裏側の面には、ノッチフィルタ７２（受光用光学フィルタ）が蒸着されている。このノッチフィルタ７２は、上記所定波長の光をカットするようになっている。
【００２３】
図１に示すように、挿入ケーブル５４、グリップ５１、受光用ケーブル５３及び受光用コネクタ５６には、多数本（複数本）の受光用光ファイバ７０の束７０Ａが収容されている。図５に示すように、これら受光用光ファイバ７０は、挿入ケーブル５４の先端部において上記励起用光ファイバ６０を囲むように配されている（受光用光ファイバ束７０Ａの中心に励起用光ファイバ６０が配されている）。光ファイバ束７０Ａの先端は、上記ノッチフィルタ７２を介してガラス板７１に突き当てられている。
【００２４】
上記のように構成された分析システムの使用方法を説明する。
内視鏡１０の挿入部１２を血管Ｂに挿入し、照明用光源２１からの照明光をライトガイド２０を介して出射させ、血管Ｂの内部を照らす。照らされた血管内部の像は、セルフォックレンズ３１及びイメージガイド３０を経てアイピース３２の接眼レンズに送られる。このアイピース３２を覗き、血管Ｂの内壁に付着した物質Ａを探す。
【００２５】
付着物質Ａを探し出した後、チャンネル１０ａにラマン分析装置４０の挿入ケーブル５４を窓ガラス１９に突き当たるまで挿入する。（なお、挿入ケーブル５４を予め挿入した状態で、挿入部１２を血管Ｂに挿入してもよい。）
【００２６】
そして、内視鏡１０の照明用光源２１をオフし、ラマン分析装置４０の励起光源４２をオンする。これによって、レーザ光が光源４２から発射され、バンドパスフィルタ６２で所定波長以外の成分がカットされた後、励起用光ファイバ６０に乗って伝送される。この光ファイバ６０内の伝送過程でレーザ光がラマン散乱を起こす場合がある。しかし、このラマン散乱光は、光ファイバ６０の先端のバンドパスフィルタ６４を通過する過程でカットされる。これによって、図５において光軸Ｌ１で示すように、所定波長のレーザ光のみが、ガラス小片６３及び窓ガラス１９を透過して、付着物質Ａに当たる。
【００２７】
付着物質Ａに当たったレーザ光の一部（全体の１万分の１程度）は、ラマン散乱を起こし、波長がシフトする。このシフト量Δλ（図１のディスプレイ４３ａの画面を参照）は、物質Ａの組成によって決まっている。図５においてＬ２で示すように、このシフトしたラマン散乱光と上記所定波長のままの通常の散乱光とが、窓ガラス１９に入射する。そして、ガラス板７１を経て、ノッチフィルタ７２を通過する過程で上記所定波長のままの通常の散乱光がカットされる。これによって、ラマン散乱光のみが受光用光ファイバ７０に乗って伝送される。この光ファイバ７０内の伝送過程でもラマン散乱光がさらにラマン散乱を起こす場合があるが、この二次的なラマン散乱の光量は極めて微量で、無視することができる。
【００２８】
受光用光ファイバ７０を経たラマン散乱光は、分光器４１に入力され、スペクトル解析される。解析結果は、パーソナルコンピュータ４３に送られ、ディスプレイ４３ａに、例えば波長を横軸とし、スペクトルの強さを縦軸とするグラフで表示される。このグラフ表示されたスペクトルＳの上記所定波長からのシフト量Δλに基づいて、付着物質Ａが何であるかを知ることができる。これによって、付着物質Ａに応じた適切な治療を行うことができる。
【００２９】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において上記第１実施形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態では、ラマン分析装置４０の励起用コネクタ５５に、ガラス板６１が設けられていない。バンドパスフィルタ６２は、励起用光ファイバ６０の基端面に蒸着されている。
【００３０】
図７は、本発明の第３実施形態を示したものである。この実施形態では、ラマン分析装置４０の挿入ケーブル５４の先端にガラス板７１及びガラス小片６３が設けられていない。バンドパスフィルタ６４は、励起用光ファイバ６０の先端面に蒸着され、ノッチフィルタ７２は、受光用光ファイバ束７０Ａの先端面に蒸着されている。
【００３１】
図８及び図９は、本発明の第４実施形態を示したものである。この実施形態では、挿入ケーブル５４の先端部において、励起用光ファイバ６０が、受光用光ファイバ束７０Ａの径方向外側に配されている。励起用光ファイバ６０の先端面（光学手段）及びその周辺の挿入ケーブル５４の先端面は、励起用光ファイバ６０の軸線に対して斜めになっている。これによって、レーザ光が励起用光ファイバ６０の先端面で屈折し、屈折後の光軸Ｌ１が受光用光ファイバ束７０Ａの軸線Ｌ３と交差する向きに屈折するようになっている。これによって、付着物質Ａの厚さが薄い場合でも、レーザ光を付着物質Ａに確実に当てることができ、生じたラマン散乱光Ｌ２を受光用光ファイバ束７０Ａに確実に取り込むことができる。
励起用光ファイバ６０の先端面にはバンドパスフィルタ６４が蒸着され、受光用光ファイバ束７０Ａの先端面にはノッチフィルタ７２が蒸着されている。
【００３２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の形態を採用可能である。
例えば、案内装置としてカテーテルを用いてもよい。案内装置の挿入部先端の窓は、開放されていてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の特徴によれば、ラマン分析装置の挿入ケーブルを案内装置の挿入部で血管内に案内でき、血管内壁に付着した物質をラマン分析することができる。これによって、付着物質に応じた適切な治療を行うことができる。
【００３４】
本発明の第２の特徴によれば、ラマン分析装置に励起用光ファイバが１本しか設けられていないので、挿入ケーブルひいては案内装置の挿入部を細くでき、血管に挿入しやすくすることができる。また、励起光の光量が大きくなるのを防止でき、体内の組織を痛めるのを防止することができる。一方、受光用ファイバは複数本設けられているので、ラマン散乱光を確実に捕捉し分光器に送ることができる。しかも、受光用ファイバが励起用光ファイバを囲むように配されているので、ラマン散乱光をより確実に捕捉することができる。
【００３５】
本発明の第３の特徴によれば、光学フィルタで光の余分な成分をカットでき、分光器によるスペクトル解析をし易くすることができる。また、受光用板及び励起用小片によって、光学フィルタや光ファイバの先端を保護でき、光学フィルタの剥離を防止することができる。さらに、励起用光学フィルタを付ける部材（励起用小片）と受光用光学フィルタを付ける部材（受光用板）が別々になっているので、これら光学フィルタを確実に分けて配することができる。
【００３６】
本発明の第４の特徴によれば、上記第２の特徴と同様に、励起用光ファイバは１本しかなく、受光用光ファイバは複数本設けられているので、挿入ケーブルを細くでき、励起光の光量が大きくなるのを防止でき、かつ、ラマン散乱光を確実に捕捉し分光器に送ることができる。しかも、励起光が受光用光ファイバの束の軸線に向けて斜めに出射されるので、血管内壁の付着物質の厚さに拘わらず、励起光を付着物質に確実に当てることができ、ラマン散乱光を確実に捕捉することができる。
【００３７】
本発明の第５の特徴によれば、励起用光ファイバの先端面が光学手段を兼ねるので、部品点数を少なくすることができる。
本発明の第６の特徴によれば、光学フィルタを光ファイバの先端面に直接付けているので、部品点数を少なくすることができる。
本発明の第７の特徴によれば、励起光を励起用光ファイバの基端と先端で励起用光学フィルタにかけるので、余分な成分をより確実にカットでき、分光器によるスペクトル解析を一層し易くすることができる。
本発明の第８の特徴によれば、内視鏡で付着物質を探し出すことができ、付着物質に励起光を確実に当てて分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分析システムを、内視鏡とラマン分析装置を分離した状態で示す側面図である。
【図２】上記ラマン分析装置の励起用コネクタを、図１のII−II線に沿って矢視した図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う励起用コネクタの断面図である。
【図４】上記内視鏡の挿入部の先端を、図１のIV−IV線に沿って矢視した図である。
【図５】上記分析システムを使用状態で示した図４のV−V線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、ラマン分析装置の励起用コネクタの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、ラマン分析装置の挿入ケーブルの先端部の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示し、ラマン分析装置の挿入ケーブルの先端の正面図である。
【図９】上記第４実施形態に係る分析システムを、使用状態で示した図８のIX−IX線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０内視鏡（案内装置）
１０ａチャンネル
１１グリップ（本体部）
１２挿入部
１９窓ガラス
４０ラマン分析装置
４１分光器
４２励起光源
５４挿入ケーブル
６０励起用光ファイバ
６２，６４バンドパスフィルタ（励起用光学フィルタ）
６３ガラス小片（励起用小片）
７０受光用光ファイバ
７１ガラス板（受光用板）
７１ａ中心孔
７２ノッチフィルタ（受光用光学フィルタ）

Claims

案内装置とラマン分析装置とを備え、
上記案内装置が、本体部と、この本体部から延び、先端に窓が形成されたフレキシブルな挿入部と、これら本体部及び挿入部を通り、上記窓に至るチャンネルとを有し、上記挿入部が血管に挿入できるようになっており、
上記ラマン分析装置が、上記チャンネルに挿入され、先端が上記窓に臨むフレキシブルな挿入ケーブルと、この挿入ケーブルに収容された励起用光ファイバ及び受光用光ファイバと、上記励起用光ファイバの基端に接続された光源と、上記受光用光ファイバの基端に接続された分光器とを有し、上記光源からの励起光が、上記励起用光ファイバを経て上記窓から出射され、上記血管の内壁の付着物質に当たってラマン散乱し、この散乱光が、上記窓に入射し上記受光用光ファイバを経て上記分光器によってスペクトル解析され、ひいては上記付着物質が分析され、
上記ラマン分析装置は、上記励起用光ファイバを１本有するとともに上記受光用光ファイバを複数本有し、上記挿入ケーブルの先端部において、中心に上記１本の励起用光ファイバが配され、この励起用光ファイバを囲むようにして上記複数本の受光用光ファイバが配されており、
上記挿入ケーブルの先端には、中心孔を有して上記複数本の受光用ファイバの先端が突き当てられた透明な受光用板と、上記中心孔に嵌め込まれ、上記励起用ファイバの先端が突き当てられた透明な励起用小片とが設けられ、上記励起用小片の上記励起用ファイバを向く面に、上記励起光のうち所定波長以外のものをカットする励起用光学フィルタが膜状をなして付着され、上記受光用板の上記受光用ファイバを向く面に、上記所定波長の光をカットする受光用光学フィルタが膜状をなして付着されていることを特徴とする血管内壁の付着物質の分析システム。
案内装置とラマン分析装置とを備え、
上記案内装置が、本体部と、この本体部から延び、先端に窓が形成されたフレキシブルな挿入部と、これら本体部及び挿入部を通り、上記窓に至るチャンネルとを有し、上記挿入部が血管に挿入できるようになっており、
上記ラマン分析装置が、上記チャンネルに挿入され、先端が上記窓に臨むフレキシブルな挿入ケーブルと、この挿入ケーブルに収容された励起用光ファイバ及び受光用光ファイバと、上記励起用光ファイバの基端に接続された光源と、上記受光用光ファイバの基端に接続された分光器とを有し、上記光源からの励起光が、上記励起用光ファイバを経て上記窓から出射され、上記血管の内壁の付着物質に当たってラマン散乱し、この散乱光が、上記窓に入射し上記受光用光ファイバを経て上記分光器によってスペクトル解析され、ひいては上記付着物質が分析され、
上記励起用光ファイバの先端面に、上記励起光のうち所定波長以外のものをカットする励起用光学フィルタが膜状をなして付着され、上記受光用光ファイバの先端面に、上記所定波長の光をカットする受光用光学フィルタが膜状をなして付着されていることを特徴とする血管内壁の付着物質の分析システム。
上記ラマン分析装置は、上記励起用光ファイバを１本有するとともに上記受光用光ファイバを複数本有し、上記挿入ケーブルの先端部において、中心に上記１本の励起用光ファイバが配され、この励起用光ファイバを囲むようにして上記複数本の受光用光ファイバが配されていることを特徴とする請求項２に記載の血管内壁の付着物質の分析システム。
上記ラマン分析装置は、上記励起用光ファイバを１本有するとともに上記受光用光ファイバを複数本有し、上記挿入ケーブルの先端において、上記複数本の受光用光ファイバが束ねられるとともに、この受光用光ファイバの束の外側に上記励起用光ファイバが配されており、この励起用光ファイバの先端に、上記励起光の光軸を上記受光用光ファイバの束の中心軸と交差する向きに屈折させる光学手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の血管内壁の付着物質の分析システム。
上記励起用光ファイバの先端面が、この励起用光ファイバの軸線に対して斜めになっており、この先端面が、上記光学手段として提供されていることを特徴とする請求項４に記載の血管内壁の付着物質の分析システム。
上記励起用光ファイバと上記光源との間にも、上記所定波長以外の光をカットする励起用光学フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の血管内壁の付着物質の分析システム。
上記案内装置が、血管内部を観察できる内視鏡であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の血管内壁の付着物質の分析システム。