光学式画像化とポイント蛍光分光学とを組み合わせたインビボ医療診断のためのマイクロスケールコンパクトデバイス
【課題】生体細胞および生体組織の画像および蛍光データを得るためのＵＶ源および蛍光検出器を含めた画像形成装置を含む輸送カプセルを使うことによって、ガン性および前ガン性の細胞を含めた異常細胞の存在を医師が検出するための方法および装置を提供すること。
【解決手段】本方法は、以下の工程を含む：蛍光データを得るために紫外線（ＵＶ）光源を使って生体組織を走査する工程；蛍光データおよび／または画像をラジオ高周波（ＲＦ）また他の適切な手段を使ってパーソナルコンピューター（ＰＣ）システムに転送する工程；ＰＣにおいて画像および／または蛍光データを分析する工程；組織を前ガン細胞およびガン細胞と識別する工程；および必要に応じて、それらの正確な場所を決定し、そして計算された蛍光画像の正確さを評価する工程。
【解決手段】本方法は、以下の工程を含む：蛍光データを得るために紫外線（ＵＶ）光源を使って生体組織を走査する工程；蛍光データおよび／または画像をラジオ高周波（ＲＦ）また他の適切な手段を使ってパーソナルコンピューター（ＰＣ）システムに転送する工程；ＰＣにおいて画像および／または蛍光データを分析する工程；組織を前ガン細胞およびガン細胞と識別する工程；および必要に応じて、それらの正確な場所を決定し、そして計算された蛍光画像の正確さを評価する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、生体組織の視覚化および評価のための医療画像化装置に関し、特に、動脈疾患の発見のために、動脈のガン細胞領域および前ガン細胞領域を含めた異常生体組織を発見するための医療画像化装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のガンの広播性に関して、悪性腫瘍に対する気道・消火器、婦人科（ＧＹＮ）トラクトおよび胸を検査することが一般的になった。Ｘ線画像化、ＭＲＩ（磁気共鳴画像化）、ＣＴ（コンピュータトモグラフィー）スキャンおよび内視鏡検査を含めて、これらの部位を検査する多くの方法がある。Ｘ線画像化、ＭＲＩおよびＣＴスキャンの欠点としては、時間を消費すること、コストが高いこと、および有害な放射線被曝が挙げられる。さらに、Ｘ線画像化、ＭＲＩおよびＣＴスキャンは、望まれる場合に、サンプリングされた組織表面の詳細な写真画像を提供することができない。
【０００３】
内視鏡検査は、悪性腫瘍を検査する周知の方法であり、そして埋め込まれた光ファイバー（またはファイバー束）による内視鏡を使用する。光源からの光は、ファイバーまたはファイバー束の中とつながり、そして内視鏡の遠端に位置している組織を照らすために内視鏡を通して送られる。組織から散乱された光は、１つ以上のレンズによって集められ、そして内視鏡の遠位端に取り付けられた検出器の中に映し出されるか、または撮像ファイバーの束の中に連結される。次いで、その画像は、医師による検査のために、および要求に応じて保存、印刷、送信などのために、コンピューターまたはビデオシステムのような画像化手段に内視鏡を通して転送される。その手順の間に、異常な組織が視覚的に発見された場合、医師は、生体組織検査および処置のための組織試料を得ることができる。さらに、組織サンプルは、通常、悪性腫瘍の視覚的証拠を有する部位のみにおいて採取されるので、前ガン性または早期段階のガン組織の発見が遅れ、そしてそのことは、最悪の結果をもたらす可能性がある。
【０００４】
現在、内視鏡検査は、患者に麻酔をかけることを必要とし、そして、手順の後に患者に不快または痛みを起こすことがあり得る画像化の観血法である。さらに、内視鏡検査は、高価であり、時間がかかり、そしてガン細胞または前ガン性の細胞の存在を即座に確認することができない。その上、生体検査のための組織試料の採取は、手順の後にさらなる不快または痛みを患者に起こすことがあり得る。
【０００５】
最近、内視鏡検査の分野において内視鏡検査の欠点のいくつかを解決することを目的とした数例の進展があった。例えば、光源（例えば、レーザー、ＬＥＤ、ランプなど）からのＵＶおよび／または可視光で組織を励起させ、そして光検出器によって発光を検出することにより、ガンおよび前ガン状態の細胞を検出するための固有組織蛍光を使った技術が開発された。発ガン現象は、細胞および組織の分子および構造特性の改変を起こし、その結果、細胞および組織の光学特性の変化をもたらすので、異常な細胞（例えば、前ガン細胞およびガン細胞）を光学的に検出することができる。例えば、芳香族アミノ酸、コラーゲン、エラスチン、還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）およびフラビンのような鍵となる組織フルオロフォアからの蛍光信号は、正確および即座に正常組織を悪性組織および前悪性組織から区別することができる。この光学式検出方法は、組織の採取およびその後のインビトロ生体組織検査を必要とせず、そのことは、大いに患者の不快感を減らし、そしてガンの検出を即座に行うことができる。ガンを即座に検出することは、生命を救うことを可能にする。というのは、どのようなガン診断の時間短縮であっても、特に非常に悪性のガンを取り扱う場合、ガンの進行の可能性を減らすことができるからである。この技術は、本発明の発明者によって発明され、以下に記載されている：［特許文献１］、［特許文献２］、および［特許文献３］。全てＲ．Ｒ．Ａｌｆａｎｏらによる。これらの特許文献の全ては、本明細書において参照により組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第４，９３０，５１６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１３１，３９８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０９１，９８５号明細書
【０００６】
ガンの発見のための点光源蛍光の使用は、婦人科（ＧＹＮ）トラクト、気道・消化管、結腸、胸および食道の領域のような内視鏡の使用を必要としない体の領域において実証されてきたが、内視鏡を通したインビボでの蛍光画像形成は、以下のような困難な問題を提示する：現在利用可能な画像形成内視鏡は、ガラスから製造された画像形成ファイバーを使っており、したがって必要とされるＵＶおよび青色光を伝送することができない；内視鏡の遠位端に位置する検出器は、程度の低いＵＶスペクトル反応しか有しない；そして、ＵＶおよび青色光における蛍光信号は、散乱光より弱く、そのため電子増幅を必要とする。
【０００７】
気道・消化管の検査を改良するための別の技術は、内視鏡検査の代わりに、遠隔制御可能なマイクロスケール画像形成装置を使用する。この技術は、大いに内視鏡検査の侵襲性を減らし、そして小腸のようないっそう到達しにくい臓器へのアクセスを可能性とする。この技術は、本発明の発明者によって発明され、そして［特許文献４］に開示される。この特許の内容は、本明細書において参照により組み込まれる。
【特許文献４】米国特許第６，２４０，３１２ Ｂ１号明細書
【０００８】
残念ながら、視覚的画像形成および組織評価の両方が可能である蛍光分光法および単一のマイクロスケールデバイスにおける画像形成を使用することは、改良が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の技術で存在する前述の問題を改善すること、および前ガン状態、ガン動脈硬化などを含めた組織および細胞の正常性および異常性を、適時に、非侵襲性で正確に検出するための装置および方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、上記の目的を達成するために、少なくとも１点の蛍光源を使って、気道・消化管の全体に機能することができる蛍光分光法および画像形成システムを使用した組織悪性腫瘍（そのような前ガン状態、ガンなど）を検出するための装置および方法を提供する。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、現存のＣＣＤ（電荷結合素子）内視鏡の診断能力は、ＵＶ−可視光の発光ダイオード（ＬＥＤ）およびフィルター付きフォトダイオードを内視鏡チップ（すなわち、遠位端）に付け加えることにより改良され、リアルタイムの分光法情報が得られ、そしてあるがままの組織を診断することを可能にする。
【００１２】
本発明のさらなる別の実施形態においては、光学式画像形成システム、ＵＶおよび可視光の発光ダイオード（ＬＥＤ）および／またはＵＶ発光レーザー、およびフィルター付きフォトダイオードを含めた小型フォトニクス探索器（ＣＰＥ）を提供し、分光法情報を含めたリアルタイム画像を提供し、そしてあるがままの組織を診断することを可能とする。
【００１３】
本発明の別の実施形態においては、インビボでの応用に適した小型フォトニクス探索（ＣＰＥ）装置および方法、画像化光検出器を有する小型プリント回路ボード（ＰＣＢ）、１つ以上のポイント光源光検出器、１つ以上の光源、送信器、およびＰＣＢ上にプリントされたマイクロプロセッサベースの制御器を含むデバイスが提供される。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態においては、電力消費を節約し、そしてパルスモード操作における画像を獲得することにより電池寿命を延長するシステムおよび方法が提供される。ここで、光源ならびにデータ伝送速度および／または画像伝送速度の負荷サイクルは、電池寿命を延長し、そして所望の量のデータを提供するように調節することができる。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態においては、異常組織を標的とする蛍光および異常な組織の可視光画像形成を組み合わせることで、優れた画像形成および医療目的の評価が提供される。
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の画像形成装置は、要求に応じて内視鏡を含むことができる。
【００１６】
したがって、本発明の第一の態様によれば、インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するためのマイクロスケール装置であり、以下のものを含む装置を提供する：可視光スペクトルにおける照射を提供するための照射源；可視光画像形成のための光学画像センサー；生体組織が発光波長において固有蛍光を発するのに適した励起波長を有する光線を発する発光器；固有蛍光を検出するための１つの光検出器；発光器および光検出器を制御するための処理回路；光学式検出器から、および光学画像センサーから遠隔の受信器に受け取られるデータを送るための送信器であり、上記処理回路で制御される送信器；および少なくとも光学式光源および／または光検出器を含むための輸送カプセル。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための方法であり、以下の工程を含む方法が提供される：照射を行い、そして可視光線発光器を使い、少なくとも１つの発光器を使った生体組織に特有の発光波長における固有蛍光をその生体組織が発するのに適した励起波長を有する光線を発して、生体組織の視覚的画像を得る工程；少なくとも１つの検出器を使って、生体組織のからの固有蛍光を検出する工程；および検出された固有蛍光に関連するデータを遠隔の受信器に送信する工程。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、ガンおよび前ガン状態を検出するための方法であり、以下の工程を含む方法が提供される：可視光線を生体組織に照射し、生体組織の可視光画像を得る工程；生体組織が少なくとも２つの励起波長に対応している所定の発光波長における固有蛍光を発するように、上記少なくとも２つの励起波長を使って生体組織を励起させる工程；発光波長の内の少なくとも２つに対する発光波長における固有蛍光の強度を検出する工程；およびガンまたは前ガン状態の内の少なくとも１つの存在を決定するための所定の閾値に対する検出された強度の比率を比較する工程。
【００１９】
本発明の上記もしくは他の目的、特徴および利点は、次の添付の図面と合わせた場合に、後記の詳細な説明からいっそう明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施形態が、より詳細に記述される。
本発明は、ＣＭＯＳもしくはＣＣＤセンサー、ＵＶ光源、ＵＶ／可視ポイントセンサー、可視光源、少なくとも１つの可視光画像化検出器、分散選別部材および光線操作部材（例えば、レンズ、格子、鏡、プリズム、光ファイバー、光線分離器、これらの組み合わせなど）を含むものであり、異常領域（例えば、前ガン性細胞およびガン性細胞などを有する領域）から正常領域を画像化および検出して区別する目的で、その領域のポイント蛍光分光法を組み合わせた組織領域を画像化するための医療画像化および評価装置および方法の使用に関する。さらに、本発明は、生体組織における前ガンおよびガンのような異常をリアルタイムで診断および検出するために、データ（画像、および蛍光強度を含めた蛍光情報）をオペレーター（例えば、外科医または他の医療提供者）にリアルタイムで提供する。さらに、本発明は、組織サンプルの採取およびその後の組織評価のための生体検査を必要としない。そのため、時間を節約し、コストを減らし、そして転移の可能性のある非常に悪性の細胞を扱う場合に特に、生命を助けることが可能である。
【００２１】
組織から得られた蛍光情報が検出され、蛍光情報の比率（例えば、蛍光強度比（ＦＩＲ））が計算され、ラジオ周波数（ＲＦ）または他の適切な手段（例えば、電線、光学的手段、マイクロ波など）使って、評価のために所望の受信器（例えば、ＰＤＡ、モバイル端末、コンピューター、ＰａｌｍＯｎｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｔ５（商標）、ミニＰＣなど）に送信される。その評価は、データを送ることができる任意の場所、例えば、患者側に位置している（例えば．患者が身につけている）コンピューター端末において、または全世界の別の地域において行うことができる。さらに、視覚画像もまた、要望に応じて、所望の受信器（例えば、コンピューター、デスプレイなど）に送信することができる。その上、蛍光情報（または画像および／または蛍光情報を含む他の任意の指示物）の比率を、必要に応じて視覚画像と（送信の前または後のいずれかで）関連付けることができる。別の実施形態において、蛍光情報の比率は、データが送られる遠隔コンピュータによって計算される。
【００２２】
可視光源としては、白色光照明を提供するために同時に発光するか、または（スペクトル画像を提供するために）連続的に発光するかのいずれかの赤色、緑色、および青色のＬＥＤを挙げることができる。さらに、可視光線源としては、白色光を作り出すためのリン光物質によるＵＶ発光ＬＥＤを挙げることができる。可視光画像形成検出器としては、ＣＭＯＳ検出器アレイまたはＣＣＤ検出器アレイを挙げることができる。分散選択部材としては、吸収フィルター、干渉フィルターまたはホログラフィックフィルターを挙げることができる。光線操作光学部材としては、レンズ、格子、鏡、プリズム、光ファイバー、光線分離器、他の回折部材、これらの組み合わせなどを挙げることができる。
【００２３】
本発明のＵＶ−可視光線源としては、固有組織フルオロフォアを励起させるように発光するＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮまたはＺｎＭＯの合金（または他の適切な材料）に基づいたレーザーまたはＬＥＤを挙げることができる。ＵＶ−可視光ポイントセンサーとしては、フォトトランジスターもしくはフォトダイオード（例えば、ＰＩＮ、ＰＮまたはアバランシェ）または他の適切な装置（例えば、光エネルギーが統合され、領域または組織から１つ以上の信号を得て、所望の画像を取り込むＣＭＯＳ画像センサー、ＣＣＤ画像センサー）を挙げることができる。
【００２４】
本発明の実施形態による小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）の透視図が、図１に示される。ＣＰＥ２００は、下に記述されるように、画像化装置２０４および送信器２３６を含む。ＣＰＥ２００は、蠕動運動によって推進させることができるが、別の実施形態では、必要に応じた推進システム（例えば、プロペラ、またはトラックなどのような他の移動手段）を使うことができる。ＣＰＥに包まれた画像化装置２０４が示されているが、画像化装置２０４の光学素子およびＲＦ素子は、（下で示され、そして記述されるように）必要とされ得るＣＰＥの外部と連絡を取ることができることは注意すべきである。送られる光線および入射する光線は、それぞれ線２４０および線２３８で示される。
【００２５】
さらに別の実施形態において、ＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）系デバイスは、光学式システムの制御（例えば、フィルター調節、光線操作など）を行うために、そしてＣＰＥを移動させるために、ＣＰＥまたはその中に取り付けることができる。
【００２６】
可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含むＣＰＥを説明している本発明の実施形態の構成図が、図２に示される。ＣＰＥ２００は、インビボにおいて画像化および評価される組織サンプル２０２に隣接して位置している。ＣＰＥ２００は、リン光情報および必要に応じた静止画およびビデオ画像を得るため、そして所望のデバイス（例えば、コンピューター、画像化装置など）にこの情報を伝達するために使われる画像化装置２０４を含む。画像化装置２０４は、（照射源としても知られている）可視光発光器２０６、ＵＶ−可視光発光器２３０、ＲＦ送信器および制御機能のための必要に応じた光学受信器２０８、電源２１０、制御器２１２、メモリ２１８、ＵＶ検出器２２２、フィルター２２６、および光学式画像センサー２２４を含む。レンズ（図示せず）は、それぞれの光源に必要であり得、その例としては、多素子レンズ、ならびに焦点を合わせ、そして所望の波長を通過させることができる他の適切なレンズを挙げることができる。
【００２７】
可視光線発光器２０６は、それぞれ赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを使って製造することができる赤色発光器２０６Ｒ、緑色発光器２０６Ｇ、青色発光器２０６Ｂを含めた、可視光線を提供するための複数の発光器を含む。組合せたＬＥＤは、カラー画像形成のために白色光を発することができる。しかし、別の実施形態においては、可視光線発光器として、白色ＬＥＤのような単一光源または他の適切な光源を挙げることができる。ＵＶ光発光器２３０は、第一ＵＶ発光器２３０ＵＶ１、第二ＵＶ発光器２３０ＵＶ２、および第三ＵＶ発光器２３０ＵＶ３を含む、ＵＶ照射を提供するための複数のＵＶ発光器を含み、任意の適切な技術を使って製造することができる。光学式画像センサー２２４は、光学式画像センサー（例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ダイオードアレイ、フォトトランジスター、ＰＩＮダイオード、フォトダイオードなど）およびＵＶ／可視ポイント検出器または他の適切な光検出器を含む。ポイント写真検出器は、可視光およびＵＶの蛍光が組織２０２から発光されるのを検出するのに適している。格子（図示せず）およびフィルター２２６のような波長選択部材は、要求に応じて、そして下に記述されるように、光にフィルターをかけるために使われる。光線操作部材（例えば、レンズ、格子など）２２０は、所望の光線の位置を正確に決め、および／または焦点を合わせるために使われる。
【００２８】
電源２１０は、画像化装置２０４の種々の部材に電力を供給するために使われ、好ましくは、電池および／またはコンデンサーならびに他の公知の電源のような蓄電源が例として挙げられる。電力を節約するために、可視光線発光器２０６、ＵＶ−可視光線発光器２３０、ＲＦ送信器２０８、制御器２１２、メモリ２１８、ＵＶ検出器２２２、フィルター２２６、および光学式画像センサー２２４を含む画像化装置２０４の負荷サイクルは、所望の間隔に設定することができることは注目すべきである。
【００２９】
制御器２１２は、発光器の時間を調節し、それに電力を供給するために、そして検出器をサンプリングする（例えば、検出器をゲートする）ために使われる必要に応じたタイミング回路（図示せず）を含めた画像化装置２０４の種々の機能を制御する。例えば、制御器２１２は、それぞれ可視光発光器２０６およびＵＶ発光器２３０の時間調節、および検出器（２２２−１、２２２−２および２２２−３）のゲートを制御する。さらに、制御器２１２はＲＦ送信器２０８を制御し、データを画像化装置２０４から他の場所まで送信することができるようにする。そのデータは、アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器（図示せず）が使われる場合には、アナログフォームまたはデジタルフォームのいずれかで送ることができる。
【００３０】
必要に応じたメモリ２１８（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭなど）は、制御器と接続し、そして必要なデータ（例えば、要求に応じた画像化装置２０４を制御するためのコード、画像データなど）を保存し、読み出すために使われる。
【００３１】
本発明の現在の実施形態において、好ましくは１から３つの間のＵＶ発光器２３０ＵＶ１、２３０ＵＶ２および２３０ＵＶ３、ならびに３つのＵＶ検出器２２２−１、２２２−２および２２２−３がある。それらは、画像化装置２０４の診断能力および電力使用を最適化するように組織特異性を有し得る。しかし、別の実施形態においては、異なった発光器（例えば、異なった波長を有する発光器）および対応する検出器を、用途（例えば、必要に応じたＧＹＮトラクト、気道・消化管、ＧＩトラクトなど）に依存して使用することができる。フィルター（または他の分散素子）のバンドパスは、目的の波長に合うように選択することができる。別の実施形態においては、要求に応じて、任意の数のＵＶ発光器を使用することができる。
【００３２】
それぞれのＵＶ発光器の波長は選択することができ、組織の構造および分子組成を詮索するために異なった組織フルオロフォアを励起させ、そして詮索された組織の健康状態についての情報を得ることができる。例えば、２６０〜３００ｎｍの範囲の波長は、トリプトファンに対して組織を詮索するのに理想的である；３２５〜３５０ｎｍの範囲の波長は、コラーゲンに対して組織を詮索するのに理想的である；そして２５０〜４００ｎｍの範囲の波長は、ＮＡＤＨに対して組織を詮索するのに理想的である。ＵＶ検出器２２２は、ＵＶ領域および青色光領域におけるスペクトル情報の検出のために最適化される。好ましくは、ＵＶ検出器２２２の数は、診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択される。光学フィルター２２６および／または透過格子もしくは反射格子（図示せず）は、ＵＶ検出器２２２上で特定のフルオロフォアに入射する波長を限定するために、必要に応じて使用される。例えば、検出器の波長は、トリプトファンに対して３２０〜３６０ｎｍ；コラーゲンに対して３７０〜４００ｎｍおよびＮＡＤＨに対して４３０〜４７０ｎｍであり得る。同様に、検出器の数は、診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択することができる。
【００３３】
可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含むＣＰＥを説明する本発明の別の実施形態の構成図が図３に示される。ＣＰＥ２００は、それに取り付けられた相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）光学画像センサー２２４を含む。ＵＶポイント検出器２２２は、ＵＶ−可視光ポイントソースデータを取り込むために使われる。光学画像センサー２２４は、（電源制約が許容される場合）、静止画像および／またはビデオ画像を捉え、そして所望の装置（例えば、ＰＤＡ、コンピュータ、画像化装置など）にこの情報を送信するために使われる。ＣＰＥ２００は、発光器２０５（ＵＶ発光器２３０および可視光線発光器２０６を使うことによるＵＶ光および可視光）、ＲＦ送信器モジュール２０９、必要に応じた受信器（図示せず）、電源２１０、電力調節器２１１、制御器２１２、必要に応じたメモリ（図示せず）、およびフィルター２２６を含む。さらに、別の実施形態においては、レンズ（図示せず）は各光源および／または各検出器に対し必要であり得、その例としては、多素子レンズ、ならびに焦点を合わせ、そして所望の波長を通過させることができる他の適切なレンズを挙げることができる。
【００３４】
光検出器としては、ＣＭＯＳ画像化装置２２４およびＵＶ／可視ポイント検出器、または照射された生体組織から返ってくる可視光およびＵＶ光（蛍光）を検出するのに適した他の適切なフォトニック検出器が挙げられる。格子およびフィルターのような必要に応じた波長選択部材は、要求に応じて、光にフィルターをかけるために使われる。それらは、本明細書の他の部分で記述されているので、これ以上の記述はしない。同様に、必要に応じた光線操作部材は、所望の光線の位置を正確に決め、および／または焦点を合わせるために使用することができる（そして、それらは、本明細書の他の部分で記述されているので、これ以上の記述はしない）。
【００３５】
電源２１０は、ＣＰＥ２００の種々の部材に電力を供給するために使われ、そして例としては、電池、燃料電池および／またはコンデンサーなどのような蓄電源を挙げることができる。必要に応じた調節器２１１は、ＣＰＥ２００の種々の部材を要求に応じて調節および制御する。
【００３６】
ＲＦ送信器モジュール２０９は、遠隔コンピューターまたはユーザー装着のコンピューター、ＰＤＡなどのような所望の受信器にＣＰＥ２００からのデータを送るために使われる。ＲＦ送信器モジュール２０９は、ミキサー２１３、発振器（例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ））、および基底帯域信号をＲＦまたはマイクロ波信号に変換するためのミキサー（例えば、ＲＦミキサーまたはマイクロ波ミキサー）を含む。発振器は、好ましくは少なくともＲＦ送信またはマイクロ波送信に適した１つ以上の所望の周波数を発することができる低出力の発振器である。
【００３７】
別の実施形態においては、第一発振器および第二発振器を含めた複数の発振器が提供される。第一発振器は、ＲＦミキシングまたはマイクロ波ミキシングに適した高周波信号を作り出し、そしてずっと低い周波の信号を作り出す第二発振器は、（下に記述されるような）基本操作のために使われる。使用に際して、発振器の一方または両方に電源が入れられ、必要に応じて操作される。例えば、より高い周波数が必要または望ましい場合（例えば、送信のためにＲＦと基底帯域信号とを混ぜる場合）、第一発振器に電源が入り、少なくともミキサー２１３によって使用される。第二発振器もまた、要求に応じてＣＰＥ２００の任意の素子で使用することができる。発振器を制御することによって、パワードローを下げることができ、そしてＣＰＥの電池寿命の持続時間を延長することができる。例えば、ＣＰＥに必要に応じたタイマーを装備することにより、ＣＰＥは、第一発振器がスイッチを切られ、第二発振器が内蔵タイマー（および／または他の電気回路）により使用されるスリープ状態に入ることができる。スリープ状態は、クロックサイクルを低くすることによって、電力を節約する（そのため、クロックされたトランジスタの電力消費を減らす）ことができる。ＣＰＥがスリープ状態から目覚めたとき（例えば、タイマーが、１枚以上の写真の撮影、データ送信、蛍光データの処理／取得にかかる時間を決定したとき）、ＣＰＥは、第一発振器を作動させること（そして必要に応じて、第二発振器への電力供給をカットし、電力を節約すること）ができる。
【００３８】
制御器２１２は、マイクロプロセッサを含み、そして発光器の時間調節をし、発光器に電力を供給するため、および検出器をサンプリングする（例えば、検出器をゲートする）ために使われる必要に応じたタイミング回路（図示せず）を含むＣＰＥ２００の種々の機能を制御する目的で使用される。例えば、制御器２１２は、それぞれ可視光発光器２０６およびＵＶ発光器２３０の時間調節、ならびにＣＭＯＳ光学的画像センサー２２４のゲーティングを制御する。さらに、制御器２１２はＲＦ送信器モジュール２０９を制御し、データをＣＰＥ２００から他の場所まで送信することを可能とする。アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換機（図示せず）が使われる場合、データは、アナログフォームまたはデジタルフォームのいずれかで送ることができる。
【００３９】
ＲＡＭ、ＲＯＭなどのような必要に応じたメモリ（図示せず）は、制御器と接続し、そして必要なデータ（例えば、要求に応じた画像化装置２０４を制御するためのコード、画像データなど）を保存し、読み出すために使われる。
【００４０】
本発明の実施形態によるＣＰＥ受信器ベースの構成図が、図４に示される。ＣＰＥ受信器ベース４００は、ＲＦチューナー４０２、電源４０４（例えば、電池、コンデンサー、燃料電池、太陽電池など）、ビデオ信号取込器（ｇｒａｂｂｅｒ）４０６、メモリ（例えば、ハードドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの内の１つ以上）４０８、必要に応じた無線ネットワークインタフェース４１２、および必要に応じたバス（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））４１０を含む。操作に際して、ＲＦチューナー４０２は、蛍光データ（そして必要に応じた画像データ）を含んだＣＰＥ２００からの送信（例えば、ＲＦ、マイクロ波など）を受け取り、そして受け取ったＲＦ信号を基底帯域信号に変換する。次いで、その基底帯域信号は、基底帯域信号から所望のデータを抽出するビデオ信号取込器４０６によって処理される。次に、データは、メモリ４０８に保存することができ、および／または必要に応じてＵＳＢ、イーサネットもしくはファイヤーワイヤーまたは無線ネットワークインタフェース４１２を介して他の装置に送信することができる。
【００４１】
本発明の実施形態によるモバイルＣＰＥベースを説明する構成図が、図５に示される。モバイルＣＰＥベース４５０は、モバイルターミナル（ＭＴ）４５２（例えば、ＰａｌｍＯｎｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｔ５ Ｈａｎｄｈｅｌｄ（商標）、アップル（商標）Ｉ−Ｐｏｄ（商標）、ポケットＰＣＬａｂＶｉｅｗ、デルＡｘｉｍ（商標）Ｘ５０ｖ、ＯＱＯ−μＰＣミニコンピュータのようなパーム（商標）型デバイス、Ｐａｌｍ（商標）ＯＳもしくはウインドウズ系オペレーティングシステムなどのような他の適切なオペレーティングシステムを使う他のパーム型デバイス、携帯電話など）を含む。ＭＴ４５２は、ＣＰＥ２００からの送信を受け取るために、ＣＰＥ２００に同調させた受信器を含み、組織評価の間は人体内部に位置させることができる。ＭＴ４５２はまた、ＣＰＥ２００からの所望のデータを受け取り、処理し、分析し、保存し、表示し、そして送信するためのソフトウェアを含むことができる。例えば、ＣＰＥ２００から受信したデジタルデータを処理するためのソフトウェアは、ＣＰＥ２００から受信した画像の鮮明度を改善することができるデジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を含むことができる。さらに、ソフトウェアは、ＭＴ４５２にＦＩＲを計算することができるようにするためのアルゴリズムを含むことができる。
【００４２】
ＭＴ４５２は、ＭＴ４５２にユーザーの体内にＣＰＥ２００を位置させることが可能であろう外部受信器（取り外し可能でＣＰＥ２００のユーザーに付けることができる）を含むことができる。次いで、この位置データは、画像、蛍光、またはＦＩＲデータのいずれかとでも関連付けられうる。用途に依存して、必要に応じた電源が、受信器および／またはＭＴに電力を供給することを必要とする。
【００４３】
別の実施形態においては、ＭＴ４５２が、ＣＰＥ２００から受信する画像およびデータを処理および分析のためのサーバーまたは他のコンピューターデバイスに転送するための既存の無線ネットワークを使うことができることが想定される。例えば、ＭＴは、医師によるリアルタイム分析のために、画像を医療提供者のオフィスコンピューターに直接転送することができる。これは医療提供者へのユーザーの訪問を不必要とするか、または少なくすることができる。
【００４４】
さらに別の実施形態においては、ＭＴ４５２はまた、他のユーザーデータを取得、処理、および／または送信することができる。例えば、ＭＴ４５２は、ユーザーの心臓の鼓動、体温、血中酸素レベルなどを要求に応じて取得することができる。
【００４５】
発光器および検出器の可能な組み合わせは、気道・消化管組織に関する従来の研究において獲得および分析された蛍光スペクトルに基づくことができる。その従来の研究は、インビボで実行されるもの（すなわち、［非特許文献１］）およびエクスビボで実行されるもの（すなわち、［非特許文献２］；ならびに［非特許文献３］）である。上記の両方の文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【非特許文献１】Ｓｃｈａｎｔｚ，Ｓ．Ｐ．．Ｋｏｌｌｉ，Ｖ．，Ｓａｖａｇｅ，Ｈ．Ｅ．，Ｙｕ，Ｇ．，Ｓｈａｈ，Ｊ．Ｐ．，Ｈａｒｒｉｓ，Ｄ．，Ｋａｔｚ，Ａ．Ａｌｆａｎｏ，Ｒ．Ｒ．およびＧ．，Ｈ．Ａ．による「Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｎａｔｉｖｅ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｏｆ Ｈｅａｄ Ａｎｄ Ｎｅｃｋ Ｃａｎｃｅｒ，」Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．４：１１７７，１９９８
【非特許文献２】Ｋａｔｚ，Ａ．，Ｓａｖａｇｅ，Ｈ．Ｅ．，Ｃｈｕ，Ｍ．，Ｂｕｓｕｋ，Ｐ．Ｍ．，Ａｌｔｏｒｋｉ，Ｎ．，Ｇｏｄｗｉｎ，Ｔ．，ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ，Ｓ．Ａ．，およびＡｌｆａｎｏ，Ｒ．Ｒ．による「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｂａｒｒｅｔｔ’ｓ Ｅｓｏｐｈａｇｕｓ Ｂｙ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ａｎｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ａｎｄ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ Ｔｉｓｓｕｅ ＩＩＩ，ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌ．３５９７，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，１９９９
【非特許文献３】Ｙ．Ｙａｎｇ，Ｙ．，Ｅ．Ｊ．Ｃｅｌｍｅｒ，Ｍ．Ｚｕｒａｗｓｋａ−Ｓｚｃｚｅｐａｎｉａｋ，およびＲ．Ｒ．Ａｌｆａｎｏによる「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｆ Ｍａｌｉｇｎａｎｔ Ａｎｄ Ｂｅｎｉｇｎ Ｂｒｅａｓｔ Ｔｉｓｓｕｅｓ：Ａ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｉｏｐｓｙ Ａｐｐｒｏａｃｈ，」Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｔｈｅ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，７，（４）：２４９−６５，１９９７
【００４６】
本発明の別の実施形態を使った、正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均発光スペクトルを説明するグラフが、図６に示される。現行の実施形態は、３２０ｎｍにおける１つのみの励起光源およびそれぞれ３８０ｎｍおよび４６０ｎｍの異なった波長のためのフィルターを有する２つの検出器を含む。本発明の発光器／検出器の組み合わせは、発光を測るのに、そしてコラーゲンおよびＮＡＤＨから強度比率を計算するために理想的である。グラフは、正常、前ガン性およびガン性のエクスビボ食道組織からの正規化された発光スペクトルを示し、そしてこれらのバンドの強度における相対差を示す。
【００４７】
本発明の別の実施形態を使って得られた、正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均励起スペクトルを説明するグラフが、図７に示される。蛍光スペクトルの分析から決定した発光器および検出器の波長を選択するための方法は、正常、ガン性および前ガン性の食道組織からの正規化平均励起スペクトルを調べることによって理解することができる。これらの測定結果を得るために、励起スペクトルを、３８０ｎｍにおける発光強度が測られている間に、２５０〜３６０ｎｍで走査した。２９０ｎｍにおいて励起したバンドは、トリプトファン由来であり、そして３３５ｎｍにおいて励起し、通常組織にのみ存在するバンドは、コラーゲン由来である。コラーゲンに対するトリプトファンの発光強度比は、３３５ｎｍ励起による３８０ｎｍ発光に対する２９０ｎｍ励起による３８０ｎｍ発光の比率によって計算することができる。ガン組織および前ガン組織に関しては、この比率は、弱いコラーゲン発光のために高くなる。通常組織に関しては、この比は、強いコラーゲン発光が存在するために低くなる。この比は、３９０ｎｍおよび３３５ｎｍにおける２つの発光器および３８０ｎｍにおける１つの検出器の使用により、ＣＰＥ内で決定することができる。トリプトファン信号およびコラーゲン信号は、様々な時間において励起光源をパルスとし、検出器をゲートすることにより、分離することができる。
【００４８】
蛍光強度比（ＦＩＲ）を得るために使われる２つの方法は、発光比率法および励起比率法として知られている。どちらか１つが、悪性度についての診断情報を与える。発光比率法は、一つの励起波長（例えば、単一のＵＶ光ＬＥＤ由来）を使い、（少なくとも２つのＵＶ−可視光検出器を使って）２つの異なった波長における蛍光発光強度を検出し、そして検出された蛍光発光強度を使って検出された発光強度の比率を計算する。励起比率は、少なくとも２つの励起波長（例えば、異なった波長を有する２つのＵＶ光ＬＥＤ由来）を使って、そして（例えば、単一の検出器を使って）励起波長のそれぞれに対する蛍光発光強度を検出する。次いで、蛍光発光強度比率を、２つの蛍光発光強度を使って計算する。
【００４９】
別の実施形態においては、ＵＶ染料を使って、組織が固有周波数以外の周波数において蛍光を発することを可能とする。
本発明の実施形態に従ったＣＰＥを含むシステムの構成図が、図８に示される。そのシステムは、オペレーティングシステム（例えば、必要に応じてウインドウズ（商標）、ユニックス、リナックス）を使っているＰＣ８００のようなコンピューターを含む。ＰＣは、キーボード８０６およびマウス８０４のような１つ以上の入力デバイス、メモリ８０８、ハードドライブ８１０のような必要に応じたディスク記憶手段、ネットワーク８１４を含めた外部デバイスと接続する必要に応じたネットワークインタフェース８１２、ならびにＣＰＥ２００からの／への伝達を送信するための必要に応じたＣＰＥ受信器８０８および必要に応じた送信器８１６を含む。さらに、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０を使うことができる。使用に際して、ＣＰＥ２００は、（ヒトに限定されない）患者８１８に挿入され、そしてＰＣのオペレーターが制御し、および／またはＣＰＥ２００からの情報を受信する。例えば、静止画、グラフおよび他のデータを、ディスプレイ８２２ＰＣおよび／またはモバイルＣＰＥ受信器ベーススクリーン８２２ＭＴ上に表示することができる。ＰＣ８００が患者８１８の隣りに示されているが、別の実施形態においては、オペレーターは、ネットワークコミュニケーションを使って技術的に実行可能であるように、世界中のどこにでもいることができる。さらに別の実施形態においては、データは、ＣＰＥ２００から、世界中の任意の場所に位置しているコンピュータに選択されたデータを次に伝えるＰＣ８００に送信することができる。例えば、南極大陸にいる患者が、ＣＰＥ２００を飲み込むことも可能である。ＣＰＥは、ＣＰＥとのＲＦ通信状態にある近接のコンピュータにより、位置的に制御される。第一のコンピュータは、１人以上のオペレーターと通信し、その内の一人は、ニューヨーク（Ｕ．Ｓ．Ａ．）にいることができ、そしてＣＰＥから受け取られたデータを受け取った静止画を解釈する。別のオペレーターは、ニューデリー（インド）にいることができ、そしてＣＰＥから受け取った蛍光データを解釈する。そして、画像データおよびＣＰＥからの他のデータもまた、後の使用のためにデータベースに保存することができる。いくつかの使用において、ＣＰＥ２００は、ＰＣに必要に応じてデータを次に送信するモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０にデータを送る。ＣＰＥ２００はまた、ＣＰＥ送信器８０８を介してＰＣにデータを直接伝えることもできる。
【００５０】
ＣＰＥの実施形態の操作を説明するフローチャートが、図９に示される。ＣＰＥは、初期化された後、ボディーに挿入される。工程９００において、制御器２１２は、（制御器２１２が、画像取り込みルーチンを始動させるのに適切な時であるとすでに決定したと想定して）可視光線発光器２０６（この例では、白色光ＬＥＤである。）を生体組織に照射させる。次いで、制御器２１２は、工程９０２に進み、そこで可視光画像を光学式画像センサー２２４によって取り込む。次に、画像を工程９０４においてメモリ２１８に保存する。それから、ＵＶ発光器を始動させ、ＵＶ光を照射し、生体組織が工程９０６において蛍光を発するようにする。ＵＶ発光器は、波長およびとノイズ特性に依存して、連続的またはすべて一緒に始動させることができる。工程９０８において、蛍光データが、ＵＶ検出器２２２−１、２２２−２および２２２−３の内の少なくとも１つによって獲得される。別の実施形態においては、光学式画像センサー２２４が蛍光データを取り込む。工程９１０において、所定の閾値に工程９１２で合致するまで、捉えられた蛍光データは、統合される。すなわち、多数のＵＶ画像データが統合される。例えば、所定の閾値としては、既定の数のデータサンプルＮ、信号閾値、信号／ノイズ比、捉える波長の既定の数、所望の蛍光強度比などを挙げることができる。蛍光データが統合され、そして新しい蛍光データが必要とされなくなった後、蛍光データは、工程９１４において必要に応じて画像データに融合される。蛍光データは、実際の画像データに蛍光データを加えることによって、画像データにデータを連続的に加えることによって、または蛍光データがその対応する視覚画像と関連付けられ得る他の任意の適切な方法によって、画像に融合することができる。別の実施形態おいては、蛍光データは、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０またはＰＣ８００のような外部コンピューターによって融合される。
【００５１】
工程９１６において、視覚画像データおよび各蛍光データのいずれかまたは両方が、工程９１８におけるＲＦ信号または送信のための他の任意の適切な信号と混ぜられる。工程９２０において、ＣＰＥ２００は、別の位置に移動され、そして画像／蛍光データ獲得プロセスが繰り返される。上述のように、ＣＰＥ２００を移動させるための適切な方法としては、受動的移動手段および能動的移動手段（例えば、ガスの圧力、磁力など）を挙げることができる。前述の画像／蛍光データ獲得プロセスが行なわれた後、必要に応じたタイマーを稼動させることができ、それにより、画像／蛍光データプロセスが工程９００で繰り返される前に、ＣＰＥは、新たな位置に移動する時間を有する。
【００５２】
データ受信のプロセスは、工程９２２から９３０で説明される。説明のみのために、受信器は、上述のようにモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０であると想定される。工程９２２において、ＣＰＥ２００から送信されたデータを受信する。次いで、受信されたデータは、例えば、疾病診断、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ルーチンのためのアルゴリズムなどを使って工程９２４において処理される。工程９２６において、受信されたデータは、必要に応じてメモリに保存される。工程９２８において、受信されたデータは、データベースに保存された他のデータと比較される。工程９３０において、受信されたデータ上で行なわれた操作の結果は、医師による使用のために必要に応じて表示される。
【００５３】
画像獲得プロセスの間に、外部のシステムは、ＣＰＥの位置に関するデータを提供することができる。このデータは、さらに実際の視覚画像データおよび蛍光データと関連づけることができ、そのため、医療提供者は、画像および他のデータを場所と関係付けることができる。
【００５４】
ＣＰＥの位置は、とりわけ他の方法の中でも、ＣＰＥの送信信号での移相を検出することによって決定することができる。これは、患者の上または患者の周囲に取り付けられるいくつかの受信器を必要とするであろう。例えば、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０は、ユーザーの体の上の種々の場所において、取り外し可能でユーザーに付けられるいくつかの受信器（図示せず）に接続することができる。次いで、受信器は、ＣＰＥ２００からの信号を受け取って、そして必要に応じて、ＲＦリンク、光学リンク、ハードワイヤーリンクなどを経由して、この信号をモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０に分析のために転送するであろう。次いで、位置データは、受信されたデータとリンクすることができる。
【００５５】
発光器は、連続的なサイクル稼動を行い、ＵＶ発光（すなわち、発せられた光）がお互いを妨げないようにすることができることは注目すべきである。
【００５６】
本発明の実施形態による使用中のＭＴ４５２を含めたＣＰＥ２００およびモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０の図解図が、図１０に示される。使用に際して、ＣＰＥ２００は、プログラムされ、そして所望の場所に挿入されるかまたはユーザー８１８によって飲み込まれる。ユーザー８１８は、ユーザーに対して所望の位置にＭＴ４５２を持ってくるためのベルトもしくは他の適切なデバイスを使って、所望の位置でＭＴ４５２を身につける。ＣＰＥ２００は、ユーザーの体内からデータを送信し、そしてＭＴ４５２は、そのデータを受け取る。次いで、ＭＴ４５２は、要求に応じて、データを再送信し、データを保存し、データを処理し、および／またはデータを表示することができる。例えば、ＭＴ４５２は、携帯電話コミュニケーションシステム４６０を使って、いくらかのデータを医療提供者４６２に送ることができ、そして他のデータは、医療提供者によるその後の使用のために、無線ネットワーキングシステム４６８およびインターネット４７０を介してサーバー４６４に送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態による小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）の透視図である。
【図２】可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含む小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）を説明する本発明の実施形態の構成図である。
【図３】可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含む小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）を説明する本発明の別の実施形態の構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるＣＰＥ受信器ベースの構成図である。
【図５】本発明の実施形態によるベルト上のコンピュータシステムを有するモバイルＣＰＥ受信器ベースを説明する構成図である。
【図６】正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均発光スペクトルを説明するグラフである。
【図７】正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均励起スペクトルを説明するグラフである。
【図８】本発明の実施形態によるデスクトップコンピュータを備える受信／制御装置の構成図である。
【図９】本発明の実施形態によるＣＰＥの操作を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による使用中のＣＰＥおよびモバイルＣＰＥベース受信器の図解図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０４ 画像化装置
２０８ 送信器
２０９ 送信モジュール
２１０ 電池
２１１ 調節器
２１２ マイクロ制御器
２１３ ミキサー
２１５ アンプ
２１８ メモリー
２２０ 光線操作
２２２ ＵＶ検出器
２２４ 光学画像センサー
２２６ フィルター
２３０ 発光器
４０２ ＲＦチューナー
４０４ 電池電力
４０６ ビデオ信号取込器
４０８ ハードドライブ
４１２ 無線ネットワーク
４５２ ハンドヘルドコンピューター／ポケットコンピューター
４５４ ＲＦ受信器
４５６ 電池
４６０ ベースステーション
４６４ サーバー
８０８ メモリ
８１０ 記憶装置
８１２ ネットワークインターフェース
８１４ ネットワーク
８１６ ＣＰＥイニシャライザー
８２８ ＣＰＥ受信器
９０２ 画像取得
９０４ 画像保存
９０６ ＵＶ蛍光ＬＥＤ
９０８ 蛍光データ取得
９１０ 蛍光データ統合
９１２ 新たな波長
９１４ データ融合
９１６ データとＲＦとの混合
９１８ ＲＦとしてデータ発信
９２０ 新たな部位へのＣＰＥの移動
９２２ データ受信
９２４ 疾病診断のためのアルゴリズムの実行
９２６ データ保存
９２８ データベースとの得られた結果の比較
９３０ 医師への診断結果の提示
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、生体組織の視覚化および評価のための医療画像化装置に関し、特に、動脈疾患の発見のために、動脈のガン細胞領域および前ガン細胞領域を含めた異常生体組織を発見するための医療画像化装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のガンの広播性に関して、悪性腫瘍に対する気道・消火器、婦人科（ＧＹＮ）トラクトおよび胸を検査することが一般的になった。Ｘ線画像化、ＭＲＩ（磁気共鳴画像化）、ＣＴ（コンピュータトモグラフィー）スキャンおよび内視鏡検査を含めて、これらの部位を検査する多くの方法がある。Ｘ線画像化、ＭＲＩおよびＣＴスキャンの欠点としては、時間を消費すること、コストが高いこと、および有害な放射線被曝が挙げられる。さらに、Ｘ線画像化、ＭＲＩおよびＣＴスキャンは、望まれる場合に、サンプリングされた組織表面の詳細な写真画像を提供することができない。
【０００３】
内視鏡検査は、悪性腫瘍を検査する周知の方法であり、そして埋め込まれた光ファイバー（またはファイバー束）による内視鏡を使用する。光源からの光は、ファイバーまたはファイバー束の中とつながり、そして内視鏡の遠端に位置している組織を照らすために内視鏡を通して送られる。組織から散乱された光は、１つ以上のレンズによって集められ、そして内視鏡の遠位端に取り付けられた検出器の中に映し出されるか、または撮像ファイバーの束の中に連結される。次いで、その画像は、医師による検査のために、および要求に応じて保存、印刷、送信などのために、コンピューターまたはビデオシステムのような画像化手段に内視鏡を通して転送される。その手順の間に、異常な組織が視覚的に発見された場合、医師は、生体組織検査および処置のための組織試料を得ることができる。さらに、組織サンプルは、通常、悪性腫瘍の視覚的証拠を有する部位のみにおいて採取されるので、前ガン性または早期段階のガン組織の発見が遅れ、そしてそのことは、最悪の結果をもたらす可能性がある。
【０００４】
現在、内視鏡検査は、患者に麻酔をかけることを必要とし、そして、手順の後に患者に不快または痛みを起こすことがあり得る画像化の観血法である。さらに、内視鏡検査は、高価であり、時間がかかり、そしてガン細胞または前ガン性の細胞の存在を即座に確認することができない。その上、生体検査のための組織試料の採取は、手順の後にさらなる不快または痛みを患者に起こすことがあり得る。
【０００５】
最近、内視鏡検査の分野において内視鏡検査の欠点のいくつかを解決することを目的とした数例の進展があった。例えば、光源（例えば、レーザー、ＬＥＤ、ランプなど）からのＵＶおよび／または可視光で組織を励起させ、そして光検出器によって発光を検出することにより、ガンおよび前ガン状態の細胞を検出するための固有組織蛍光を使った技術が開発された。発ガン現象は、細胞および組織の分子および構造特性の改変を起こし、その結果、細胞および組織の光学特性の変化をもたらすので、異常な細胞（例えば、前ガン細胞およびガン細胞）を光学的に検出することができる。例えば、芳香族アミノ酸、コラーゲン、エラスチン、還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）およびフラビンのような鍵となる組織フルオロフォアからの蛍光信号は、正確および即座に正常組織を悪性組織および前悪性組織から区別することができる。この光学式検出方法は、組織の採取およびその後のインビトロ生体組織検査を必要とせず、そのことは、大いに患者の不快感を減らし、そしてガンの検出を即座に行うことができる。ガンを即座に検出することは、生命を救うことを可能にする。というのは、どのようなガン診断の時間短縮であっても、特に非常に悪性のガンを取り扱う場合、ガンの進行の可能性を減らすことができるからである。この技術は、本発明の発明者によって発明され、以下に記載されている：［特許文献１］、［特許文献２］、および［特許文献３］。全てＲ．Ｒ．Ａｌｆａｎｏらによる。これらの特許文献の全ては、本明細書において参照により組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第４，９３０，５１６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１３１，３９８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０９１，９８５号明細書
【０００６】
ガンの発見のための点光源蛍光の使用は、婦人科（ＧＹＮ）トラクト、気道・消化管、結腸、胸および食道の領域のような内視鏡の使用を必要としない体の領域において実証されてきたが、内視鏡を通したインビボでの蛍光画像形成は、以下のような困難な問題を提示する：現在利用可能な画像形成内視鏡は、ガラスから製造された画像形成ファイバーを使っており、したがって必要とされるＵＶおよび青色光を伝送することができない；内視鏡の遠位端に位置する検出器は、程度の低いＵＶスペクトル反応しか有しない；そして、ＵＶおよび青色光における蛍光信号は、散乱光より弱く、そのため電子増幅を必要とする。
【０００７】
気道・消化管の検査を改良するための別の技術は、内視鏡検査の代わりに、遠隔制御可能なマイクロスケール画像形成装置を使用する。この技術は、大いに内視鏡検査の侵襲性を減らし、そして小腸のようないっそう到達しにくい臓器へのアクセスを可能性とする。この技術は、本発明の発明者によって発明され、そして［特許文献４］に開示される。この特許の内容は、本明細書において参照により組み込まれる。
【特許文献４】米国特許第６，２４０，３１２ Ｂ１号明細書
【０００８】
残念ながら、視覚的画像形成および組織評価の両方が可能である蛍光分光法および単一のマイクロスケールデバイスにおける画像形成を使用することは、改良が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の技術で存在する前述の問題を改善すること、および前ガン状態、ガン動脈硬化などを含めた組織および細胞の正常性および異常性を、適時に、非侵襲性で正確に検出するための装置および方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、上記の目的を達成するために、少なくとも１点の蛍光源を使って、気道・消化管の全体に機能することができる蛍光分光法および画像形成システムを使用した組織悪性腫瘍（そのような前ガン状態、ガンなど）を検出するための装置および方法を提供する。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、現存のＣＣＤ（電荷結合素子）内視鏡の診断能力は、ＵＶ−可視光の発光ダイオード（ＬＥＤ）およびフィルター付きフォトダイオードを内視鏡チップ（すなわち、遠位端）に付け加えることにより改良され、リアルタイムの分光法情報が得られ、そしてあるがままの組織を診断することを可能にする。
【００１２】
本発明のさらなる別の実施形態においては、光学式画像形成システム、ＵＶおよび可視光の発光ダイオード（ＬＥＤ）および／またはＵＶ発光レーザー、およびフィルター付きフォトダイオードを含めた小型フォトニクス探索器（ＣＰＥ）を提供し、分光法情報を含めたリアルタイム画像を提供し、そしてあるがままの組織を診断することを可能とする。
【００１３】
本発明の別の実施形態においては、インビボでの応用に適した小型フォトニクス探索（ＣＰＥ）装置および方法、画像化光検出器を有する小型プリント回路ボード（ＰＣＢ）、１つ以上のポイント光源光検出器、１つ以上の光源、送信器、およびＰＣＢ上にプリントされたマイクロプロセッサベースの制御器を含むデバイスが提供される。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態においては、電力消費を節約し、そしてパルスモード操作における画像を獲得することにより電池寿命を延長するシステムおよび方法が提供される。ここで、光源ならびにデータ伝送速度および／または画像伝送速度の負荷サイクルは、電池寿命を延長し、そして所望の量のデータを提供するように調節することができる。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態においては、異常組織を標的とする蛍光および異常な組織の可視光画像形成を組み合わせることで、優れた画像形成および医療目的の評価が提供される。
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の画像形成装置は、要求に応じて内視鏡を含むことができる。
【００１６】
したがって、本発明の第一の態様によれば、インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するためのマイクロスケール装置であり、以下のものを含む装置を提供する：可視光スペクトルにおける照射を提供するための照射源；可視光画像形成のための光学画像センサー；生体組織が発光波長において固有蛍光を発するのに適した励起波長を有する光線を発する発光器；固有蛍光を検出するための１つの光検出器；発光器および光検出器を制御するための処理回路；光学式検出器から、および光学画像センサーから遠隔の受信器に受け取られるデータを送るための送信器であり、上記処理回路で制御される送信器；および少なくとも光学式光源および／または光検出器を含むための輸送カプセル。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための方法であり、以下の工程を含む方法が提供される：照射を行い、そして可視光線発光器を使い、少なくとも１つの発光器を使った生体組織に特有の発光波長における固有蛍光をその生体組織が発するのに適した励起波長を有する光線を発して、生体組織の視覚的画像を得る工程；少なくとも１つの検出器を使って、生体組織のからの固有蛍光を検出する工程；および検出された固有蛍光に関連するデータを遠隔の受信器に送信する工程。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、ガンおよび前ガン状態を検出するための方法であり、以下の工程を含む方法が提供される：可視光線を生体組織に照射し、生体組織の可視光画像を得る工程；生体組織が少なくとも２つの励起波長に対応している所定の発光波長における固有蛍光を発するように、上記少なくとも２つの励起波長を使って生体組織を励起させる工程；発光波長の内の少なくとも２つに対する発光波長における固有蛍光の強度を検出する工程；およびガンまたは前ガン状態の内の少なくとも１つの存在を決定するための所定の閾値に対する検出された強度の比率を比較する工程。
【００１９】
本発明の上記もしくは他の目的、特徴および利点は、次の添付の図面と合わせた場合に、後記の詳細な説明からいっそう明確になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施形態が、より詳細に記述される。
本発明は、ＣＭＯＳもしくはＣＣＤセンサー、ＵＶ光源、ＵＶ／可視ポイントセンサー、可視光源、少なくとも１つの可視光画像化検出器、分散選別部材および光線操作部材（例えば、レンズ、格子、鏡、プリズム、光ファイバー、光線分離器、これらの組み合わせなど）を含むものであり、異常領域（例えば、前ガン性細胞およびガン性細胞などを有する領域）から正常領域を画像化および検出して区別する目的で、その領域のポイント蛍光分光法を組み合わせた組織領域を画像化するための医療画像化および評価装置および方法の使用に関する。さらに、本発明は、生体組織における前ガンおよびガンのような異常をリアルタイムで診断および検出するために、データ（画像、および蛍光強度を含めた蛍光情報）をオペレーター（例えば、外科医または他の医療提供者）にリアルタイムで提供する。さらに、本発明は、組織サンプルの採取およびその後の組織評価のための生体検査を必要としない。そのため、時間を節約し、コストを減らし、そして転移の可能性のある非常に悪性の細胞を扱う場合に特に、生命を助けることが可能である。
【００２１】
組織から得られた蛍光情報が検出され、蛍光情報の比率（例えば、蛍光強度比（ＦＩＲ））が計算され、ラジオ周波数（ＲＦ）または他の適切な手段（例えば、電線、光学的手段、マイクロ波など）使って、評価のために所望の受信器（例えば、ＰＤＡ、モバイル端末、コンピューター、ＰａｌｍＯｎｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｔ５（商標）、ミニＰＣなど）に送信される。その評価は、データを送ることができる任意の場所、例えば、患者側に位置している（例えば．患者が身につけている）コンピューター端末において、または全世界の別の地域において行うことができる。さらに、視覚画像もまた、要望に応じて、所望の受信器（例えば、コンピューター、デスプレイなど）に送信することができる。その上、蛍光情報（または画像および／または蛍光情報を含む他の任意の指示物）の比率を、必要に応じて視覚画像と（送信の前または後のいずれかで）関連付けることができる。別の実施形態において、蛍光情報の比率は、データが送られる遠隔コンピュータによって計算される。
【００２２】
可視光源としては、白色光照明を提供するために同時に発光するか、または（スペクトル画像を提供するために）連続的に発光するかのいずれかの赤色、緑色、および青色のＬＥＤを挙げることができる。さらに、可視光線源としては、白色光を作り出すためのリン光物質によるＵＶ発光ＬＥＤを挙げることができる。可視光画像形成検出器としては、ＣＭＯＳ検出器アレイまたはＣＣＤ検出器アレイを挙げることができる。分散選択部材としては、吸収フィルター、干渉フィルターまたはホログラフィックフィルターを挙げることができる。光線操作光学部材としては、レンズ、格子、鏡、プリズム、光ファイバー、光線分離器、他の回折部材、これらの組み合わせなどを挙げることができる。
【００２３】
本発明のＵＶ−可視光線源としては、固有組織フルオロフォアを励起させるように発光するＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮまたはＺｎＭＯの合金（または他の適切な材料）に基づいたレーザーまたはＬＥＤを挙げることができる。ＵＶ−可視光ポイントセンサーとしては、フォトトランジスターもしくはフォトダイオード（例えば、ＰＩＮ、ＰＮまたはアバランシェ）または他の適切な装置（例えば、光エネルギーが統合され、領域または組織から１つ以上の信号を得て、所望の画像を取り込むＣＭＯＳ画像センサー、ＣＣＤ画像センサー）を挙げることができる。
【００２４】
本発明の実施形態による小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）の透視図が、図１に示される。ＣＰＥ２００は、下に記述されるように、画像化装置２０４および送信器２３６を含む。ＣＰＥ２００は、蠕動運動によって推進させることができるが、別の実施形態では、必要に応じた推進システム（例えば、プロペラ、またはトラックなどのような他の移動手段）を使うことができる。ＣＰＥに包まれた画像化装置２０４が示されているが、画像化装置２０４の光学素子およびＲＦ素子は、（下で示され、そして記述されるように）必要とされ得るＣＰＥの外部と連絡を取ることができることは注意すべきである。送られる光線および入射する光線は、それぞれ線２４０および線２３８で示される。
【００２５】
さらに別の実施形態において、ＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）系デバイスは、光学式システムの制御（例えば、フィルター調節、光線操作など）を行うために、そしてＣＰＥを移動させるために、ＣＰＥまたはその中に取り付けることができる。
【００２６】
可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含むＣＰＥを説明している本発明の実施形態の構成図が、図２に示される。ＣＰＥ２００は、インビボにおいて画像化および評価される組織サンプル２０２に隣接して位置している。ＣＰＥ２００は、リン光情報および必要に応じた静止画およびビデオ画像を得るため、そして所望のデバイス（例えば、コンピューター、画像化装置など）にこの情報を伝達するために使われる画像化装置２０４を含む。画像化装置２０４は、（照射源としても知られている）可視光発光器２０６、ＵＶ−可視光発光器２３０、ＲＦ送信器および制御機能のための必要に応じた光学受信器２０８、電源２１０、制御器２１２、メモリ２１８、ＵＶ検出器２２２、フィルター２２６、および光学式画像センサー２２４を含む。レンズ（図示せず）は、それぞれの光源に必要であり得、その例としては、多素子レンズ、ならびに焦点を合わせ、そして所望の波長を通過させることができる他の適切なレンズを挙げることができる。
【００２７】
可視光線発光器２０６は、それぞれ赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを使って製造することができる赤色発光器２０６Ｒ、緑色発光器２０６Ｇ、青色発光器２０６Ｂを含めた、可視光線を提供するための複数の発光器を含む。組合せたＬＥＤは、カラー画像形成のために白色光を発することができる。しかし、別の実施形態においては、可視光線発光器として、白色ＬＥＤのような単一光源または他の適切な光源を挙げることができる。ＵＶ光発光器２３０は、第一ＵＶ発光器２３０ＵＶ１、第二ＵＶ発光器２３０ＵＶ２、および第三ＵＶ発光器２３０ＵＶ３を含む、ＵＶ照射を提供するための複数のＵＶ発光器を含み、任意の適切な技術を使って製造することができる。光学式画像センサー２２４は、光学式画像センサー（例えば、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ、ダイオードアレイ、フォトトランジスター、ＰＩＮダイオード、フォトダイオードなど）およびＵＶ／可視ポイント検出器または他の適切な光検出器を含む。ポイント写真検出器は、可視光およびＵＶの蛍光が組織２０２から発光されるのを検出するのに適している。格子（図示せず）およびフィルター２２６のような波長選択部材は、要求に応じて、そして下に記述されるように、光にフィルターをかけるために使われる。光線操作部材（例えば、レンズ、格子など）２２０は、所望の光線の位置を正確に決め、および／または焦点を合わせるために使われる。
【００２８】
電源２１０は、画像化装置２０４の種々の部材に電力を供給するために使われ、好ましくは、電池および／またはコンデンサーならびに他の公知の電源のような蓄電源が例として挙げられる。電力を節約するために、可視光線発光器２０６、ＵＶ−可視光線発光器２３０、ＲＦ送信器２０８、制御器２１２、メモリ２１８、ＵＶ検出器２２２、フィルター２２６、および光学式画像センサー２２４を含む画像化装置２０４の負荷サイクルは、所望の間隔に設定することができることは注目すべきである。
【００２９】
制御器２１２は、発光器の時間を調節し、それに電力を供給するために、そして検出器をサンプリングする（例えば、検出器をゲートする）ために使われる必要に応じたタイミング回路（図示せず）を含めた画像化装置２０４の種々の機能を制御する。例えば、制御器２１２は、それぞれ可視光発光器２０６およびＵＶ発光器２３０の時間調節、および検出器（２２２−１、２２２−２および２２２−３）のゲートを制御する。さらに、制御器２１２はＲＦ送信器２０８を制御し、データを画像化装置２０４から他の場所まで送信することができるようにする。そのデータは、アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器（図示せず）が使われる場合には、アナログフォームまたはデジタルフォームのいずれかで送ることができる。
【００３０】
必要に応じたメモリ２１８（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭなど）は、制御器と接続し、そして必要なデータ（例えば、要求に応じた画像化装置２０４を制御するためのコード、画像データなど）を保存し、読み出すために使われる。
【００３１】
本発明の現在の実施形態において、好ましくは１から３つの間のＵＶ発光器２３０ＵＶ１、２３０ＵＶ２および２３０ＵＶ３、ならびに３つのＵＶ検出器２２２−１、２２２−２および２２２−３がある。それらは、画像化装置２０４の診断能力および電力使用を最適化するように組織特異性を有し得る。しかし、別の実施形態においては、異なった発光器（例えば、異なった波長を有する発光器）および対応する検出器を、用途（例えば、必要に応じたＧＹＮトラクト、気道・消化管、ＧＩトラクトなど）に依存して使用することができる。フィルター（または他の分散素子）のバンドパスは、目的の波長に合うように選択することができる。別の実施形態においては、要求に応じて、任意の数のＵＶ発光器を使用することができる。
【００３２】
それぞれのＵＶ発光器の波長は選択することができ、組織の構造および分子組成を詮索するために異なった組織フルオロフォアを励起させ、そして詮索された組織の健康状態についての情報を得ることができる。例えば、２６０〜３００ｎｍの範囲の波長は、トリプトファンに対して組織を詮索するのに理想的である；３２５〜３５０ｎｍの範囲の波長は、コラーゲンに対して組織を詮索するのに理想的である；そして２５０〜４００ｎｍの範囲の波長は、ＮＡＤＨに対して組織を詮索するのに理想的である。ＵＶ検出器２２２は、ＵＶ領域および青色光領域におけるスペクトル情報の検出のために最適化される。好ましくは、ＵＶ検出器２２２の数は、診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択される。光学フィルター２２６および／または透過格子もしくは反射格子（図示せず）は、ＵＶ検出器２２２上で特定のフルオロフォアに入射する波長を限定するために、必要に応じて使用される。例えば、検出器の波長は、トリプトファンに対して３２０〜３６０ｎｍ；コラーゲンに対して３７０〜４００ｎｍおよびＮＡＤＨに対して４３０〜４７０ｎｍであり得る。同様に、検出器の数は、診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択することができる。
【００３３】
可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含むＣＰＥを説明する本発明の別の実施形態の構成図が図３に示される。ＣＰＥ２００は、それに取り付けられた相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）光学画像センサー２２４を含む。ＵＶポイント検出器２２２は、ＵＶ−可視光ポイントソースデータを取り込むために使われる。光学画像センサー２２４は、（電源制約が許容される場合）、静止画像および／またはビデオ画像を捉え、そして所望の装置（例えば、ＰＤＡ、コンピュータ、画像化装置など）にこの情報を送信するために使われる。ＣＰＥ２００は、発光器２０５（ＵＶ発光器２３０および可視光線発光器２０６を使うことによるＵＶ光および可視光）、ＲＦ送信器モジュール２０９、必要に応じた受信器（図示せず）、電源２１０、電力調節器２１１、制御器２１２、必要に応じたメモリ（図示せず）、およびフィルター２２６を含む。さらに、別の実施形態においては、レンズ（図示せず）は各光源および／または各検出器に対し必要であり得、その例としては、多素子レンズ、ならびに焦点を合わせ、そして所望の波長を通過させることができる他の適切なレンズを挙げることができる。
【００３４】
光検出器としては、ＣＭＯＳ画像化装置２２４およびＵＶ／可視ポイント検出器、または照射された生体組織から返ってくる可視光およびＵＶ光（蛍光）を検出するのに適した他の適切なフォトニック検出器が挙げられる。格子およびフィルターのような必要に応じた波長選択部材は、要求に応じて、光にフィルターをかけるために使われる。それらは、本明細書の他の部分で記述されているので、これ以上の記述はしない。同様に、必要に応じた光線操作部材は、所望の光線の位置を正確に決め、および／または焦点を合わせるために使用することができる（そして、それらは、本明細書の他の部分で記述されているので、これ以上の記述はしない）。
【００３５】
電源２１０は、ＣＰＥ２００の種々の部材に電力を供給するために使われ、そして例としては、電池、燃料電池および／またはコンデンサーなどのような蓄電源を挙げることができる。必要に応じた調節器２１１は、ＣＰＥ２００の種々の部材を要求に応じて調節および制御する。
【００３６】
ＲＦ送信器モジュール２０９は、遠隔コンピューターまたはユーザー装着のコンピューター、ＰＤＡなどのような所望の受信器にＣＰＥ２００からのデータを送るために使われる。ＲＦ送信器モジュール２０９は、ミキサー２１３、発振器（例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ））、および基底帯域信号をＲＦまたはマイクロ波信号に変換するためのミキサー（例えば、ＲＦミキサーまたはマイクロ波ミキサー）を含む。発振器は、好ましくは少なくともＲＦ送信またはマイクロ波送信に適した１つ以上の所望の周波数を発することができる低出力の発振器である。
【００３７】
別の実施形態においては、第一発振器および第二発振器を含めた複数の発振器が提供される。第一発振器は、ＲＦミキシングまたはマイクロ波ミキシングに適した高周波信号を作り出し、そしてずっと低い周波の信号を作り出す第二発振器は、（下に記述されるような）基本操作のために使われる。使用に際して、発振器の一方または両方に電源が入れられ、必要に応じて操作される。例えば、より高い周波数が必要または望ましい場合（例えば、送信のためにＲＦと基底帯域信号とを混ぜる場合）、第一発振器に電源が入り、少なくともミキサー２１３によって使用される。第二発振器もまた、要求に応じてＣＰＥ２００の任意の素子で使用することができる。発振器を制御することによって、パワードローを下げることができ、そしてＣＰＥの電池寿命の持続時間を延長することができる。例えば、ＣＰＥに必要に応じたタイマーを装備することにより、ＣＰＥは、第一発振器がスイッチを切られ、第二発振器が内蔵タイマー（および／または他の電気回路）により使用されるスリープ状態に入ることができる。スリープ状態は、クロックサイクルを低くすることによって、電力を節約する（そのため、クロックされたトランジスタの電力消費を減らす）ことができる。ＣＰＥがスリープ状態から目覚めたとき（例えば、タイマーが、１枚以上の写真の撮影、データ送信、蛍光データの処理／取得にかかる時間を決定したとき）、ＣＰＥは、第一発振器を作動させること（そして必要に応じて、第二発振器への電力供給をカットし、電力を節約すること）ができる。
【００３８】
制御器２１２は、マイクロプロセッサを含み、そして発光器の時間調節をし、発光器に電力を供給するため、および検出器をサンプリングする（例えば、検出器をゲートする）ために使われる必要に応じたタイミング回路（図示せず）を含むＣＰＥ２００の種々の機能を制御する目的で使用される。例えば、制御器２１２は、それぞれ可視光発光器２０６およびＵＶ発光器２３０の時間調節、ならびにＣＭＯＳ光学的画像センサー２２４のゲーティングを制御する。さらに、制御器２１２はＲＦ送信器モジュール２０９を制御し、データをＣＰＥ２００から他の場所まで送信することを可能とする。アナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換機（図示せず）が使われる場合、データは、アナログフォームまたはデジタルフォームのいずれかで送ることができる。
【００３９】
ＲＡＭ、ＲＯＭなどのような必要に応じたメモリ（図示せず）は、制御器と接続し、そして必要なデータ（例えば、要求に応じた画像化装置２０４を制御するためのコード、画像データなど）を保存し、読み出すために使われる。
【００４０】
本発明の実施形態によるＣＰＥ受信器ベースの構成図が、図４に示される。ＣＰＥ受信器ベース４００は、ＲＦチューナー４０２、電源４０４（例えば、電池、コンデンサー、燃料電池、太陽電池など）、ビデオ信号取込器（ｇｒａｂｂｅｒ）４０６、メモリ（例えば、ハードドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの内の１つ以上）４０８、必要に応じた無線ネットワークインタフェース４１２、および必要に応じたバス（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ））４１０を含む。操作に際して、ＲＦチューナー４０２は、蛍光データ（そして必要に応じた画像データ）を含んだＣＰＥ２００からの送信（例えば、ＲＦ、マイクロ波など）を受け取り、そして受け取ったＲＦ信号を基底帯域信号に変換する。次いで、その基底帯域信号は、基底帯域信号から所望のデータを抽出するビデオ信号取込器４０６によって処理される。次に、データは、メモリ４０８に保存することができ、および／または必要に応じてＵＳＢ、イーサネットもしくはファイヤーワイヤーまたは無線ネットワークインタフェース４１２を介して他の装置に送信することができる。
【００４１】
本発明の実施形態によるモバイルＣＰＥベースを説明する構成図が、図５に示される。モバイルＣＰＥベース４５０は、モバイルターミナル（ＭＴ）４５２（例えば、ＰａｌｍＯｎｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｔ５ Ｈａｎｄｈｅｌｄ（商標）、アップル（商標）Ｉ−Ｐｏｄ（商標）、ポケットＰＣＬａｂＶｉｅｗ、デルＡｘｉｍ（商標）Ｘ５０ｖ、ＯＱＯ−μＰＣミニコンピュータのようなパーム（商標）型デバイス、Ｐａｌｍ（商標）ＯＳもしくはウインドウズ系オペレーティングシステムなどのような他の適切なオペレーティングシステムを使う他のパーム型デバイス、携帯電話など）を含む。ＭＴ４５２は、ＣＰＥ２００からの送信を受け取るために、ＣＰＥ２００に同調させた受信器を含み、組織評価の間は人体内部に位置させることができる。ＭＴ４５２はまた、ＣＰＥ２００からの所望のデータを受け取り、処理し、分析し、保存し、表示し、そして送信するためのソフトウェアを含むことができる。例えば、ＣＰＥ２００から受信したデジタルデータを処理するためのソフトウェアは、ＣＰＥ２００から受信した画像の鮮明度を改善することができるデジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を含むことができる。さらに、ソフトウェアは、ＭＴ４５２にＦＩＲを計算することができるようにするためのアルゴリズムを含むことができる。
【００４２】
ＭＴ４５２は、ＭＴ４５２にユーザーの体内にＣＰＥ２００を位置させることが可能であろう外部受信器（取り外し可能でＣＰＥ２００のユーザーに付けることができる）を含むことができる。次いで、この位置データは、画像、蛍光、またはＦＩＲデータのいずれかとでも関連付けられうる。用途に依存して、必要に応じた電源が、受信器および／またはＭＴに電力を供給することを必要とする。
【００４３】
別の実施形態においては、ＭＴ４５２が、ＣＰＥ２００から受信する画像およびデータを処理および分析のためのサーバーまたは他のコンピューターデバイスに転送するための既存の無線ネットワークを使うことができることが想定される。例えば、ＭＴは、医師によるリアルタイム分析のために、画像を医療提供者のオフィスコンピューターに直接転送することができる。これは医療提供者へのユーザーの訪問を不必要とするか、または少なくすることができる。
【００４４】
さらに別の実施形態においては、ＭＴ４５２はまた、他のユーザーデータを取得、処理、および／または送信することができる。例えば、ＭＴ４５２は、ユーザーの心臓の鼓動、体温、血中酸素レベルなどを要求に応じて取得することができる。
【００４５】
発光器および検出器の可能な組み合わせは、気道・消化管組織に関する従来の研究において獲得および分析された蛍光スペクトルに基づくことができる。その従来の研究は、インビボで実行されるもの（すなわち、［非特許文献１］）およびエクスビボで実行されるもの（すなわち、［非特許文献２］；ならびに［非特許文献３］）である。上記の両方の文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【非特許文献１】Ｓｃｈａｎｔｚ，Ｓ．Ｐ．．Ｋｏｌｌｉ，Ｖ．，Ｓａｖａｇｅ，Ｈ．Ｅ．，Ｙｕ，Ｇ．，Ｓｈａｈ，Ｊ．Ｐ．，Ｈａｒｒｉｓ，Ｄ．，Ｋａｔｚ，Ａ．Ａｌｆａｎｏ，Ｒ．Ｒ．およびＧ．，Ｈ．Ａ．による「Ｉｎ Ｖｉｖｏ Ｎａｔｉｖｅ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ａｎｄ Ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｏｆ Ｈｅａｄ Ａｎｄ Ｎｅｃｋ Ｃａｎｃｅｒ，」Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．４：１１７７，１９９８
【非特許文献２】Ｋａｔｚ，Ａ．，Ｓａｖａｇｅ，Ｈ．Ｅ．，Ｃｈｕ，Ｍ．，Ｂｕｓｕｋ，Ｐ．Ｍ．，Ａｌｔｏｒｋｉ，Ｎ．，Ｇｏｄｗｉｎ，Ｔ．，ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ，Ｓ．Ａ．，およびＡｌｆａｎｏ，Ｒ．Ｒ．による「Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｂａｒｒｅｔｔ’ｓ Ｅｓｏｐｈａｇｕｓ Ｂｙ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ａｎｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ａｎｄ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｏｆ Ｔｉｓｓｕｅ ＩＩＩ，ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌ．３５９７，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，１９９９
【非特許文献３】Ｙ．Ｙａｎｇ，Ｙ．，Ｅ．Ｊ．Ｃｅｌｍｅｒ，Ｍ．Ｚｕｒａｗｓｋａ−Ｓｚｃｚｅｐａｎｉａｋ，およびＲ．Ｒ．Ａｌｆａｎｏによる「Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｆ Ｍａｌｉｇｎａｎｔ Ａｎｄ Ｂｅｎｉｇｎ Ｂｒｅａｓｔ Ｔｉｓｓｕｅｓ：Ａ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｉｏｐｓｙ Ａｐｐｒｏａｃｈ，」Ｌａｓｅｒｓ Ｉｎ Ｔｈｅ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，７，（４）：２４９−６５，１９９７
【００４６】
本発明の別の実施形態を使った、正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均発光スペクトルを説明するグラフが、図６に示される。現行の実施形態は、３２０ｎｍにおける１つのみの励起光源およびそれぞれ３８０ｎｍおよび４６０ｎｍの異なった波長のためのフィルターを有する２つの検出器を含む。本発明の発光器／検出器の組み合わせは、発光を測るのに、そしてコラーゲンおよびＮＡＤＨから強度比率を計算するために理想的である。グラフは、正常、前ガン性およびガン性のエクスビボ食道組織からの正規化された発光スペクトルを示し、そしてこれらのバンドの強度における相対差を示す。
【００４７】
本発明の別の実施形態を使って得られた、正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均励起スペクトルを説明するグラフが、図７に示される。蛍光スペクトルの分析から決定した発光器および検出器の波長を選択するための方法は、正常、ガン性および前ガン性の食道組織からの正規化平均励起スペクトルを調べることによって理解することができる。これらの測定結果を得るために、励起スペクトルを、３８０ｎｍにおける発光強度が測られている間に、２５０〜３６０ｎｍで走査した。２９０ｎｍにおいて励起したバンドは、トリプトファン由来であり、そして３３５ｎｍにおいて励起し、通常組織にのみ存在するバンドは、コラーゲン由来である。コラーゲンに対するトリプトファンの発光強度比は、３３５ｎｍ励起による３８０ｎｍ発光に対する２９０ｎｍ励起による３８０ｎｍ発光の比率によって計算することができる。ガン組織および前ガン組織に関しては、この比率は、弱いコラーゲン発光のために高くなる。通常組織に関しては、この比は、強いコラーゲン発光が存在するために低くなる。この比は、３９０ｎｍおよび３３５ｎｍにおける２つの発光器および３８０ｎｍにおける１つの検出器の使用により、ＣＰＥ内で決定することができる。トリプトファン信号およびコラーゲン信号は、様々な時間において励起光源をパルスとし、検出器をゲートすることにより、分離することができる。
【００４８】
蛍光強度比（ＦＩＲ）を得るために使われる２つの方法は、発光比率法および励起比率法として知られている。どちらか１つが、悪性度についての診断情報を与える。発光比率法は、一つの励起波長（例えば、単一のＵＶ光ＬＥＤ由来）を使い、（少なくとも２つのＵＶ−可視光検出器を使って）２つの異なった波長における蛍光発光強度を検出し、そして検出された蛍光発光強度を使って検出された発光強度の比率を計算する。励起比率は、少なくとも２つの励起波長（例えば、異なった波長を有する２つのＵＶ光ＬＥＤ由来）を使って、そして（例えば、単一の検出器を使って）励起波長のそれぞれに対する蛍光発光強度を検出する。次いで、蛍光発光強度比率を、２つの蛍光発光強度を使って計算する。
【００４９】
別の実施形態においては、ＵＶ染料を使って、組織が固有周波数以外の周波数において蛍光を発することを可能とする。
本発明の実施形態に従ったＣＰＥを含むシステムの構成図が、図８に示される。そのシステムは、オペレーティングシステム（例えば、必要に応じてウインドウズ（商標）、ユニックス、リナックス）を使っているＰＣ８００のようなコンピューターを含む。ＰＣは、キーボード８０６およびマウス８０４のような１つ以上の入力デバイス、メモリ８０８、ハードドライブ８１０のような必要に応じたディスク記憶手段、ネットワーク８１４を含めた外部デバイスと接続する必要に応じたネットワークインタフェース８１２、ならびにＣＰＥ２００からの／への伝達を送信するための必要に応じたＣＰＥ受信器８０８および必要に応じた送信器８１６を含む。さらに、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０を使うことができる。使用に際して、ＣＰＥ２００は、（ヒトに限定されない）患者８１８に挿入され、そしてＰＣのオペレーターが制御し、および／またはＣＰＥ２００からの情報を受信する。例えば、静止画、グラフおよび他のデータを、ディスプレイ８２２ＰＣおよび／またはモバイルＣＰＥ受信器ベーススクリーン８２２ＭＴ上に表示することができる。ＰＣ８００が患者８１８の隣りに示されているが、別の実施形態においては、オペレーターは、ネットワークコミュニケーションを使って技術的に実行可能であるように、世界中のどこにでもいることができる。さらに別の実施形態においては、データは、ＣＰＥ２００から、世界中の任意の場所に位置しているコンピュータに選択されたデータを次に伝えるＰＣ８００に送信することができる。例えば、南極大陸にいる患者が、ＣＰＥ２００を飲み込むことも可能である。ＣＰＥは、ＣＰＥとのＲＦ通信状態にある近接のコンピュータにより、位置的に制御される。第一のコンピュータは、１人以上のオペレーターと通信し、その内の一人は、ニューヨーク（Ｕ．Ｓ．Ａ．）にいることができ、そしてＣＰＥから受け取られたデータを受け取った静止画を解釈する。別のオペレーターは、ニューデリー（インド）にいることができ、そしてＣＰＥから受け取った蛍光データを解釈する。そして、画像データおよびＣＰＥからの他のデータもまた、後の使用のためにデータベースに保存することができる。いくつかの使用において、ＣＰＥ２００は、ＰＣに必要に応じてデータを次に送信するモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０にデータを送る。ＣＰＥ２００はまた、ＣＰＥ送信器８０８を介してＰＣにデータを直接伝えることもできる。
【００５０】
ＣＰＥの実施形態の操作を説明するフローチャートが、図９に示される。ＣＰＥは、初期化された後、ボディーに挿入される。工程９００において、制御器２１２は、（制御器２１２が、画像取り込みルーチンを始動させるのに適切な時であるとすでに決定したと想定して）可視光線発光器２０６（この例では、白色光ＬＥＤである。）を生体組織に照射させる。次いで、制御器２１２は、工程９０２に進み、そこで可視光画像を光学式画像センサー２２４によって取り込む。次に、画像を工程９０４においてメモリ２１８に保存する。それから、ＵＶ発光器を始動させ、ＵＶ光を照射し、生体組織が工程９０６において蛍光を発するようにする。ＵＶ発光器は、波長およびとノイズ特性に依存して、連続的またはすべて一緒に始動させることができる。工程９０８において、蛍光データが、ＵＶ検出器２２２−１、２２２−２および２２２−３の内の少なくとも１つによって獲得される。別の実施形態においては、光学式画像センサー２２４が蛍光データを取り込む。工程９１０において、所定の閾値に工程９１２で合致するまで、捉えられた蛍光データは、統合される。すなわち、多数のＵＶ画像データが統合される。例えば、所定の閾値としては、既定の数のデータサンプルＮ、信号閾値、信号／ノイズ比、捉える波長の既定の数、所望の蛍光強度比などを挙げることができる。蛍光データが統合され、そして新しい蛍光データが必要とされなくなった後、蛍光データは、工程９１４において必要に応じて画像データに融合される。蛍光データは、実際の画像データに蛍光データを加えることによって、画像データにデータを連続的に加えることによって、または蛍光データがその対応する視覚画像と関連付けられ得る他の任意の適切な方法によって、画像に融合することができる。別の実施形態おいては、蛍光データは、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０またはＰＣ８００のような外部コンピューターによって融合される。
【００５１】
工程９１６において、視覚画像データおよび各蛍光データのいずれかまたは両方が、工程９１８におけるＲＦ信号または送信のための他の任意の適切な信号と混ぜられる。工程９２０において、ＣＰＥ２００は、別の位置に移動され、そして画像／蛍光データ獲得プロセスが繰り返される。上述のように、ＣＰＥ２００を移動させるための適切な方法としては、受動的移動手段および能動的移動手段（例えば、ガスの圧力、磁力など）を挙げることができる。前述の画像／蛍光データ獲得プロセスが行なわれた後、必要に応じたタイマーを稼動させることができ、それにより、画像／蛍光データプロセスが工程９００で繰り返される前に、ＣＰＥは、新たな位置に移動する時間を有する。
【００５２】
データ受信のプロセスは、工程９２２から９３０で説明される。説明のみのために、受信器は、上述のようにモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０であると想定される。工程９２２において、ＣＰＥ２００から送信されたデータを受信する。次いで、受信されたデータは、例えば、疾病診断、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ルーチンのためのアルゴリズムなどを使って工程９２４において処理される。工程９２６において、受信されたデータは、必要に応じてメモリに保存される。工程９２８において、受信されたデータは、データベースに保存された他のデータと比較される。工程９３０において、受信されたデータ上で行なわれた操作の結果は、医師による使用のために必要に応じて表示される。
【００５３】
画像獲得プロセスの間に、外部のシステムは、ＣＰＥの位置に関するデータを提供することができる。このデータは、さらに実際の視覚画像データおよび蛍光データと関連づけることができ、そのため、医療提供者は、画像および他のデータを場所と関係付けることができる。
【００５４】
ＣＰＥの位置は、とりわけ他の方法の中でも、ＣＰＥの送信信号での移相を検出することによって決定することができる。これは、患者の上または患者の周囲に取り付けられるいくつかの受信器を必要とするであろう。例えば、モバイルＣＰＥ受信器ベース４５０は、ユーザーの体の上の種々の場所において、取り外し可能でユーザーに付けられるいくつかの受信器（図示せず）に接続することができる。次いで、受信器は、ＣＰＥ２００からの信号を受け取って、そして必要に応じて、ＲＦリンク、光学リンク、ハードワイヤーリンクなどを経由して、この信号をモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０に分析のために転送するであろう。次いで、位置データは、受信されたデータとリンクすることができる。
【００５５】
発光器は、連続的なサイクル稼動を行い、ＵＶ発光（すなわち、発せられた光）がお互いを妨げないようにすることができることは注目すべきである。
【００５６】
本発明の実施形態による使用中のＭＴ４５２を含めたＣＰＥ２００およびモバイルＣＰＥ受信器ベース４５０の図解図が、図１０に示される。使用に際して、ＣＰＥ２００は、プログラムされ、そして所望の場所に挿入されるかまたはユーザー８１８によって飲み込まれる。ユーザー８１８は、ユーザーに対して所望の位置にＭＴ４５２を持ってくるためのベルトもしくは他の適切なデバイスを使って、所望の位置でＭＴ４５２を身につける。ＣＰＥ２００は、ユーザーの体内からデータを送信し、そしてＭＴ４５２は、そのデータを受け取る。次いで、ＭＴ４５２は、要求に応じて、データを再送信し、データを保存し、データを処理し、および／またはデータを表示することができる。例えば、ＭＴ４５２は、携帯電話コミュニケーションシステム４６０を使って、いくらかのデータを医療提供者４６２に送ることができ、そして他のデータは、医療提供者によるその後の使用のために、無線ネットワーキングシステム４６８およびインターネット４７０を介してサーバー４６４に送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態による小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）の透視図である。
【図２】可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含む小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）を説明する本発明の実施形態の構成図である。
【図３】可視光画像形成およびＵＶ−可視光ポイント検出器を含む小型フォトニック探索器（ＣＰＥ）を説明する本発明の別の実施形態の構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるＣＰＥ受信器ベースの構成図である。
【図５】本発明の実施形態によるベルト上のコンピュータシステムを有するモバイルＣＰＥ受信器ベースを説明する構成図である。
【図６】正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均発光スペクトルを説明するグラフである。
【図７】正常、前ガン性（形成異常）およびガン性（腺ガン）のエクスビボ食道組織からの平均励起スペクトルを説明するグラフである。
【図８】本発明の実施形態によるデスクトップコンピュータを備える受信／制御装置の構成図である。
【図９】本発明の実施形態によるＣＰＥの操作を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による使用中のＣＰＥおよびモバイルＣＰＥベース受信器の図解図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０４ 画像化装置
２０８ 送信器
２０９ 送信モジュール
２１０ 電池
２１１ 調節器
２１２ マイクロ制御器
２１３ ミキサー
２１５ アンプ
２１８ メモリー
２２０ 光線操作
２２２ ＵＶ検出器
２２４ 光学画像センサー
２２６ フィルター
２３０ 発光器
４０２ ＲＦチューナー
４０４ 電池電力
４０６ ビデオ信号取込器
４０８ ハードドライブ
４１２ 無線ネットワーク
４５２ ハンドヘルドコンピューター／ポケットコンピューター
４５４ ＲＦ受信器
４５６ 電池
４６０ ベースステーション
４６４ サーバー
８０８ メモリ
８１０ 記憶装置
８１２ ネットワークインターフェース
８１４ ネットワーク
８１６ ＣＰＥイニシャライザー
８２８ ＣＰＥ受信器
９０２ 画像取得
９０４ 画像保存
９０６ ＵＶ蛍光ＬＥＤ
９０８ 蛍光データ取得
９１０ 蛍光データ統合
９１２ 新たな波長
９１４ データ融合
９１６ データとＲＦとの混合
９１８ ＲＦとしてデータ発信
９２０ 新たな部位へのＣＰＥの移動
９２２ データ受信
９２４ 疾病診断のためのアルゴリズムの実行
９２６ データ保存
９２８ データベースとの得られた結果の比較
９３０ 医師への診断結果の提示
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための装置であり、
生体組織が発光波長において蛍光を発するのに適した励起波長を有する光線を発するための発光器、
前記蛍光を検出するための検出器、
前記発光器および前記検出器を制御するための制御器、
前記検出器から遠隔の受信器に受け取られるデータを送るための送信器であり、前記制御器で制御される送信器、および
少なくとも前記発光器、前記検出器、前記制御器および前記送信器を収容するための輸送カプセル、
を含む装置。
【請求項２】
前記発光器が複数の発光ダイオードを含み、前記発光器が複数の既定の波長において発光することができ、それにより様々な組織フルオロフォアを励起することができる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤのそれぞれが、異なる波長において発光する、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤのそれぞれが、他のＬＥＤの内の少なくとも１つを除いて、任意の所定の時間で稼動し、光の波長の間のクロストークを減らすようにする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
可視光画像形成のための可視光（ＶＬ）発光器および光学画像センサーをさらに含み、前記ＶＬ発光器が複数のＬＥＤを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
ＶＬ発光器が、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを含む、請求項５記載の装置。
【請求項７】
可視光画像形成のための可視光（ＶＬ）発光器および光学画像センサーをさらに含み、前記ＶＬ発光器が白色ＬＥＤを含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記検出器が複数の光検出器を含み、前記複数の光検出器のそれぞれが少なくとも様々な既定の波長を検出することができ、それにより、前記検出器が複数の発光波長を検出することができる、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記発光器が少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記検出器が少なくとも１つの光検出器を含み、前記ＬＥＤの数および前記光検出器の数が所望の診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択される、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記発光器が少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記検出器が少なくとも１つの光検出器を含み、前記ＬＥＤの数および前記光検出器の数が、多数の組織フルオロフォアを励起し、そして対応する蛍光を検出することができるように選択される、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記組織フルオロフォアが、トリプトファン、チロシン、コラーゲン、エラスチンおよびＮＡＤＨの内の少なくとも１つを含む、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記発光波長にフィルターをかけるための少なくとも１つの光学フィルターをさらに含み、そして１つ以上の所望の発光波長のみが前記検出器により検出が可能となる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための方法であり、
発光波長における固有蛍光を前記生体組織が発するのに適した励起波長を有するカプセルから光線を発する工程であり、前記光線が前記生体組織に向けられ、少なくとも１つの発光器により形成される工程、
少なくとも１つの検出器を使って、生体組織のからの蛍光を検出する工程、および
検出された蛍光に関連するデータを遠隔の受信器に送信する工程、
を含む方法。
【請求項１４】
既定の波長をそれぞれ有する複数の光線を使って、多数の組織フルオロフォアを励起することにより蛍光を作り出す工程をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記光線を発する工程が複数の光線を発することを含み、それぞれの光線が異なる既定の波長を有して、複数の組織フルオロフォアを励起することができるようにする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、様々な波長における光を発するために備えられる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記光線が、複数のＬＥＤを使って作り出された可視光（ＶＬ）であり、可視光画像が光学画像センサーを使って捉えられる、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記光線が、単一の白色光ＬＥＤを使って作り出された可視光（ＶＬ）であり、可視光画像が光学画像センサーを使って捉えられる、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記発光波長が複数の波長を含み、発光器の数および検出器の数が所望の診断情報を有する波長の数と一致するように選択される、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記生体組織の視覚画像が得られ、前記生体組織のガンおよび前ガンの内の少なくとも１つの存在が、
可視光線を前記生体組織に照射し、前記生体組織の可視光画像を得る工程、
前記生体組織が少なくとも２つの励起波長に対応している所定の発光波長における固有蛍光を発するように、少なくとも２つの励起波長を使って前記生体組織を励起させる工程、
それぞれの前記励起波長に対する発光波長における前記蛍光の強度を検出する工程、および
ガンまたは前ガン状態の内の少なくとも１つの存在を決定するための既定の閾値に対する前記検出された強度の比率を比較する工程、
により決定することができる、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
インビボでの生体組織から得られる画像および蛍光データを受信するための方法であり、
カプセルから検出された蛍光に関連するデータを受信する工程、
蛍光強度比（ＦＩＲ）を決定するために、前記受信したデータを処理する工程、
を含む方法。
【請求項２２】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するために、蛍光データを含めた画像データを受信するためのモバイル端末（ＭＴ）装置であり、
前記カプセルデバイスから送信された前記画像および蛍光データを受信するための受信器、
カプセルデバイスから受信した画像および蛍光データを処理するためのプロセッサ、および
前記受信した画像および蛍光データを送信するための送信器、
を含む装置。
【請求項１】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための装置であり、
生体組織が発光波長において蛍光を発するのに適した励起波長を有する光線を発するための発光器、
前記蛍光を検出するための検出器、
前記発光器および前記検出器を制御するための制御器、
前記検出器から遠隔の受信器に受け取られるデータを送るための送信器であり、前記制御器で制御される送信器、および
少なくとも前記発光器、前記検出器、前記制御器および前記送信器を収容するための輸送カプセル、
を含む装置。
【請求項２】
前記発光器が複数の発光ダイオードを含み、前記発光器が複数の既定の波長において発光することができ、それにより様々な組織フルオロフォアを励起することができる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤのそれぞれが、異なる波長において発光する、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤのそれぞれが、他のＬＥＤの内の少なくとも１つを除いて、任意の所定の時間で稼動し、光の波長の間のクロストークを減らすようにする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
可視光画像形成のための可視光（ＶＬ）発光器および光学画像センサーをさらに含み、前記ＶＬ発光器が複数のＬＥＤを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
ＶＬ発光器が、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを含む、請求項５記載の装置。
【請求項７】
可視光画像形成のための可視光（ＶＬ）発光器および光学画像センサーをさらに含み、前記ＶＬ発光器が白色ＬＥＤを含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記検出器が複数の光検出器を含み、前記複数の光検出器のそれぞれが少なくとも様々な既定の波長を検出することができ、それにより、前記検出器が複数の発光波長を検出することができる、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記発光器が少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記検出器が少なくとも１つの光検出器を含み、前記ＬＥＤの数および前記光検出器の数が所望の診断情報を有する蛍光波長の数と一致するように選択される、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記発光器が少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記検出器が少なくとも１つの光検出器を含み、前記ＬＥＤの数および前記光検出器の数が、多数の組織フルオロフォアを励起し、そして対応する蛍光を検出することができるように選択される、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記組織フルオロフォアが、トリプトファン、チロシン、コラーゲン、エラスチンおよびＮＡＤＨの内の少なくとも１つを含む、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記発光波長にフィルターをかけるための少なくとも１つの光学フィルターをさらに含み、そして１つ以上の所望の発光波長のみが前記検出器により検出が可能となる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するための方法であり、
発光波長における固有蛍光を前記生体組織が発するのに適した励起波長を有するカプセルから光線を発する工程であり、前記光線が前記生体組織に向けられ、少なくとも１つの発光器により形成される工程、
少なくとも１つの検出器を使って、生体組織のからの蛍光を検出する工程、および
検出された蛍光に関連するデータを遠隔の受信器に送信する工程、
を含む方法。
【請求項１４】
既定の波長をそれぞれ有する複数の光線を使って、多数の組織フルオロフォアを励起することにより蛍光を作り出す工程をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記光線を発する工程が複数の光線を発することを含み、それぞれの光線が異なる既定の波長を有して、複数の組織フルオロフォアを励起することができるようにする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、様々な波長における光を発するために備えられる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記光線が、複数のＬＥＤを使って作り出された可視光（ＶＬ）であり、可視光画像が光学画像センサーを使って捉えられる、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記光線が、単一の白色光ＬＥＤを使って作り出された可視光（ＶＬ）であり、可視光画像が光学画像センサーを使って捉えられる、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記発光波長が複数の波長を含み、発光器の数および検出器の数が所望の診断情報を有する波長の数と一致するように選択される、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記生体組織の視覚画像が得られ、前記生体組織のガンおよび前ガンの内の少なくとも１つの存在が、
可視光線を前記生体組織に照射し、前記生体組織の可視光画像を得る工程、
前記生体組織が少なくとも２つの励起波長に対応している所定の発光波長における固有蛍光を発するように、少なくとも２つの励起波長を使って前記生体組織を励起させる工程、
それぞれの前記励起波長に対する発光波長における前記蛍光の強度を検出する工程、および
ガンまたは前ガン状態の内の少なくとも１つの存在を決定するための既定の閾値に対する前記検出された強度の比率を比較する工程、
により決定することができる、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
インビボでの生体組織から得られる画像および蛍光データを受信するための方法であり、
カプセルから検出された蛍光に関連するデータを受信する工程、
蛍光強度比（ＦＩＲ）を決定するために、前記受信したデータを処理する工程、
を含む方法。
【請求項２２】
インビボでの生体組織における異常を視覚的に評価および検出するために、蛍光データを含めた画像データを受信するためのモバイル端末（ＭＴ）装置であり、
前記カプセルデバイスから送信された前記画像および蛍光データを受信するための受信器、
カプセルデバイスから受信した画像および蛍光データを処理するためのプロセッサ、および
前記受信した画像および蛍光データを送信するための送信器、
を含む装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００７−５２５２６１（Ｐ２００７−５２５２６１Ａ）
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４９６５２（Ｐ２００６−５４９６５２）
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００１３５６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６９８８７
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．リナックス
【出願人】（５０６２４５０９５）ザ シティ カレッジ オブ ザ シティ ユニバーシティ オブ ニューヨーク (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００１３５６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６９８８７
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
２．リナックス
【出願人】（５０６２４５０９５）ザ シティ カレッジ オブ ザ シティ ユニバーシティ オブ ニューヨーク (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]