WO2022107723A1

WO2022107723A1 - 近赤外光を利用した撮像システム及び撮像方法

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Publication number: WO2022107723A1
Application number: PCT/JP2021/041938
Authority: WO
Inventors: 譲池原; 早苗池原; 富郎永野; 健一大澤
Original assignee: 国立大学法人千葉大学; ディー・アール・シー株式会社
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2022-05-27
Also published as: JPWO2022107723A1

Abstract

本発明は、厚みのある対象を撮像する場合であっても対象の深部の画像を容易かつ確実に取得可能な撮像システム及び撮像方法を提供することを目的とする。本発明により、近赤外光の透過光を用いて被写体を撮像するシステムであって、近赤外光を被写体に照射可能な近赤外光照射ユニットと、被写体を透過した近赤外光を受光する近赤外カメラと、近赤外カメラによって受光された透過近赤外光の受光結果に基づいて近赤外光を吸収する被写体内の部分が強調された強調画像を生成する画像処理部を有する制御ユニットと、を備えてなる撮像システムであって、近赤外光照射ユニットと近赤外カメラは、撮像する被写体を挟んで対向するように配置されており、近赤外カメラは、隣接する受光素子から電気的に分離されている複数の受光素子が２次元に配置された受光素子アレイを備えた、撮像システムが提供される。

Description

近赤外光を利用した撮像システム及び撮像方法

　本発明は、近赤外光を利用した撮像システム及び撮像方法に関する。

　動物及びヒトの体の一部の組織などを撮像して、その画像を各種診断や検査、観察等に活用する撮像システムが知られている。この撮像システムは、対象領域に所定波長の光を照明して撮像を行うが、その際、組織内の標的を鮮明に撮像できることが望まれている。照明光の波長１μｍ以下においては、高解像度をもつシリコン撮像素子が利用できるため、これを用いて、波長１μｍ以下の近赤外光を活用する検査支援装置や手術支援装置の開発が行われている。生体に含まれるヘムや、投与されたインドシアニン色素などに起因する７００～９００ｎｍ付近の光吸収帯や蛍光を利用するもので、診断治療で必要となる解剖学的情報や、病的状態、そしてその広がりを検出評価する目的で利用法の開拓が試みられている。光吸収の場合で、酸素代謝のモニターや直視下での観察が難しい血管を可視化する装置が、実現されているところである（非特許文献１参照）。

　波長１μｍから２．５μｍまでの近赤外領域には、近赤外光の吸収によって生じる分子の基準振動の倍音や結合音が存在する。これらは３μｍ以上の波長域の中赤外光に表れる基準振動に比べて吸収が弱い反面、物質を透過しやすいため物質の内部まで光が侵入することより、非破壊的計測への応用が期待されている。

　水や脂質、グルコースなどの生体を構成する主な分子の光吸収帯は、波長１μｍ以上、２．５μｍ以下の近赤外波長領域に存在する。例えば、水の吸収帯は波長１５００ｎｍ及び２０００ｎｍ付近にピークがあり、吸収の小さい７００～１４００ｎｍ程度の波長域は、生体の窓と呼ばれている。体の各器官はこれを構成する細胞の種類や病的状態によって、含水量が微妙に異なる。ＭＲＩ画像のＴ２（プロトン）強調は、この違いを利用して検査診断に利用するものであるが、光吸収の効率の大きく変わる波長１μｍ以上、２．５μｍ以下の近赤外波長領域は、ＭＲＩ画像のＴ２（プロトン）強調画像と同様に、各器官の状態を評価できる手段となりうる。

　さらに同波長域では、吸収のピークが異なる脂質やグルコースなどの含有量も反映させることが可能であることから、炎症、がん、変性、再生と言った病理組織像を反映した情報を得ることが期待される。なお、近赤外波長領域を用いた臓器の識別に関しては、分光用グレーティングを内蔵したハイパースペクトラムカメラを用いた例が報告されている（非特許文献２参照）。

　近赤外領域では、複数の物質の吸収が重なり合うため、複数の倍音、結合音によるバンド間の重なりが大きく、スペクトルが複雑であり、解析が困難で物質の同定が難しいという問題がある。解析は、統計的データ処理技術の進展により改善がなされている。一方、近赤外センサは、倍音や結合音などの微弱な吸収を検出するために高感度・低ノイズであり、かつ、定量分析のために光強度に対する感度の直線性が高いことが要求される。また、イメージングを行う場合は、吸収スペクトル測定と空間的な位置測定を同時に行うために２次元アレイ型センサであることが望まれている。

　本発明者により、生体組織の撮像時間や照射光量を低減した、生体内部における組織の画像を取得するための撮像システム及び手術支援システムが提案されている（特許文献１）。そこでは、水と脂質との分光特性に基づく赤外領域の波長を有する赤外光を生体組織に照射した際に取得できる反射光と、可視光を生体組織に照射した際に取得できる反射光とから、水の部分が強調された画像を取得する撮像システムが開示されている。撮像システムでは、赤外線の撮像素子としてＩｎＧａＡｓ半導体を利用した赤外カメラが用いられている。そこではまた、赤外光の透過光で被写体を撮像することも提案されている。しかしながら、透過光を用いる撮像では、被写体の周囲を直接透過する光が強すぎて、赤外カメラによる撮像画像が飽和するという問題があると記載されている（段落００８６）。なお、明細書には透過光で測定した結果は記載されていない。

　また、近赤外光を利用した光学測定装置及び光学測定方法が提案されている（特許文献２）。そこでは、近赤外光の被検体への照射によって、被検体から反射する光の強度分布を示す画像を取得することにより組織の位置を測定している。

　また、近赤外組成イメージングシステムが市販されている（Compovision（登録商標）、住友電工社製）。それは、波長１０００～２３５０ｎｍの近赤外光を受光可能な二次元受光素子と分光器からなるカメラと、ハイパースペクトル分析・イメージングソフトからなる組成イメージングシステムであり、近赤外光を被写体へ照射し、被写体から反射する光を検出することにより、被写体の組成を分析できる。

　がんの外科手術では、リンパ節再発を予防するためにリンパ組織廓清が実施される。外科医や病理医は、術中・術後に手術用グローブ越しの触覚を頼りにリンパ節を回収し、組織診断や遺伝子診断を進めるが、５ｍｍ以下の大きさでは回収自体が不確実となる。そのため、回収した（切除した）組織中に確実にリンパ節が含まれていることを確認する手段が求められている。

　また、術中の蛍光物質等投与は、このようなリンパ節の検出に有効であるが、ｉ）造影剤の使用には毒性・アレルギー反応のリスクが存在し、ｉｉ）造影剤を届けられるリンパ節は限られ、また、ｉｉｉ）厚みのある間質組織の深部にリンパ節が存在する場合は、励起光の到達も難しくなるなどの問題がある。

ＷＯ２０１４／１９２８７６特開２０１７－６４４０５号公報

西村吾朗「脈管学第４９巻」日本脈管学会、２００９年、ｐ.１３９－１４５（J. Jpn. Coll. Angiol, 2009, 49: 139－145） Hamed A. ら、Cancer Sci. (2011), 102(4):852-857

　反射光を受光して撮像する従来の近赤外光の撮像システムを用いて厚みがある被写体（検体）、例えば生体組織の撮像を行うと、ノイズ除去が困難で、十分なＳ／Ｎ比が取れず、感度が十分ではないという問題がある。特には、撮像標的が、被写体（検体）の深部、例えば生体組織中の深部（例えば、深さが５ｍｍを超えた位置）にあると検出が困難である。

　本発明は、厚みのある被写体（検体）、例えば、生体組織を撮像する場合であっても、深部の画像を容易かつ確実に取得可能な撮像システム及び撮像方法を提供することを目的としている。

　本発明の第１の態様によれば、近赤外光の透過光を用いて被写体（検体）を撮像するシステムであって、近赤外光（好ましくは、１０００ｎｍから２０００ｎｍの波長域の近赤外光、より好ましくは、１０００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光、さらに好ましくは、水の吸収度が脂質の吸収度より大きい１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光）を被写体（検体）に照射可能な近赤外光照射ユニットと、被写体（検体）を透過した近赤外光を受光する近赤外カメラと、近赤外カメラによって受光された近赤外光の受光結果から近赤外光を吸収する被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する画像処理部を有する制御ユニットと、を備えてなる撮像システムであって、前記近赤外光照射ユニットと前記近赤外カメラは、撮像する被写体（検体）を挟んでお互いに対向した位置に配置されており、前記近赤外カメラは、隣接する受光素子から電気的に分離されている複数の受光素子が２次元に配置された受光素子アレイを備えた、撮像システムが提供される。ここで、近赤外光照射ユニットと近赤外カメラは、撮像する被写体（検体）を挟んでお互いに対向した位置に配置されるとは、撮像する際に、近赤外光照射ユニット、被写体（検体）、及び近赤外カメラが、その順にて、直線または略直線上に配置されることを意味し、照射ユニットから照射される光を基準に見れば、近赤外光照射ユニットと近赤外カメラは、両者間を結ぶ光軸上に撮像する被写体（検体）が位置するように配置されることを意味する。

　本発明の第２の態様によれば、さらに、前記被写体（検体）から反射した可視光を受光する可視カメラを備え、画像処理部によって、近赤外カメラによって受光された近赤外光の受光結果と可視カメラによって受光された可視光の受光結果とを合成して、近赤外光を吸収する被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する前記撮像システムが提供される。かかるシステムにおいては、被写体（検体）の全体像が可視カメラによって撮像されるので、近赤外光を吸収する被写体（検体）内の部分と被写体全体の位置関係が確認できる。

　本発明の第３の態様によれば、前記近赤外光照射ユニットは、１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光を被写体（検体）に照射可能なＬＥＤ素子を２次元に配置したＬＥＤモジュールを含む前記撮像システムが提供される。

　本発明の第４の態様によれば、前記近赤外光照射ユニットは、さらに光源部近傍から延びる逆円錐状の光反射板を備えている前記撮像システムが提供される。

　本発明の第５の態様によれば、前記近赤外光照射ユニットは、さらにアクリルプレートからなるフィルター部を備えている前記撮像システムが提供される。

　本発明の第６の態様によれば、さらに、近赤外光が透過可能な試料台を備える、前記撮像システムが提供される。

　本発明の第７の態様によれば、近赤外光の透過光を用いて被写体（検体）を撮像する方法であって、近赤外光（好ましくは、１０００ｎｍから２０００ｎｍ、より好ましくは１０００ｎｍから１６００ｎｍ、さらに好ましくは、１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光）を被写体（検体）に照射する工程、前記被写体（検体）を透過した近赤外光を近赤外カメラで受光する工程、前記近赤外カメラによって受光された近赤外光の受光結果に基づいて近赤外光を吸収する前記被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する工程、を含む撮像方法であって、前記近赤外光は、撮像する被写体（検体）を挟んで前記近赤外カメラと対向する位置から照射され、そして、前記近赤外カメラは、隣接する受光素子から電気的に分離されている複数の受光素子が２次元に配置されている受光素子アレイを備えた近赤外カメラである、撮像方法が提供される。

　本発明の第８の態様によれば、さらに、前記被写体（検体）から反射した可視光を可視カメラで受光する工程、及び前記近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と前記可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果とを合成して、前記近赤外光を吸収する前記被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する工程、を含む撮像方法が提供される。かかる方法においては、被写体（検体）の全体像が可視カメラによって撮像されるので、近赤外光を吸収する被写体（検体）内の部分と被写体全体の位置関係が確認できる。

　本発明の第９の態様によれば、近赤外光（好ましくは、１０００ｎｍから２０００ｎｍ、より好ましくは１０００ｎｍから１６００ｎｍ、さらに好ましくは１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光）を照射して撮像される被写体（検体）を入れるための容器（例えば、シャーレ）であって、該容器の少なくとも底面はアクリルプレートで構成されており、撮像は、該被写体（検体）及び容器の底面を透過した近赤外光に基づいて行われる容器が提供される。容器、例えばシャーレは、それ自体がアクリルで作成されていてもよい。

　本発明の態様によれば、厚みのある被写体（検体）であっても、被写体（検体）内に存在する標的部位を容易に撮像又は確認することができる。

本発明の実施形態に係る撮像システムの一例を示す図である。本発明の実施形態に係る撮像システムの他の一例を示す図である。本発明の近赤外光照射ユニットの例を示す図である。本発明の逆円錐状の光反射板及びシールドを備えた近赤外光照射ユニットの一例を示す図である。本発明の逆円錐状の光反射板及びシールドを備えた近赤外光照射ユニットの構成を示す一例の断面図である。本発明の撮像システムにおける、近赤外光の照射を模式的に表した図である。本発明の逆円錐状の反射板及びシールドを備えた近赤外光照射ユニットの使用形態の例を示す図である。本発明の実施形態に係る近赤外光が透過可能な試料台の一例を示す図である。試料台を備えた本発明の実施形態に係る撮像システムの例を示す図である。図２に示す撮像システムを示す機能ブロック図である。Ａは、照射された近赤外光を直接受光するように配置した近赤外カメラで撮像した結果である。上図は、各受光素子間の電気的に分離がない近赤外カメラを用いて撮像した結果であり、下図は、各受光素子間が電気的に分離された近赤外カメラを用いて撮像した結果である。Ｂは、各フォトダイオードセル間が電気的に分離された近赤外カメラを用いて近赤外光の電流値を上げて撮影した結果である。数値は、ＬＥＤモジュールにアプライした電流値を示している。固定液の入ったシャーレにマウス組織（腸間膜）を入れ、本発明の装置を用いて撮像を行った結果である。左図は、可視カメラで撮像した結果であり、解剖した後、各組織（脾臓、膵臓及び腸間膜）を分離した状態を示している。右図は、近赤外光が照射された組織（腸間膜）を、その透過光を近赤外カメラで受光して撮像した結果である。Ａは、可視光で生体組織を撮像した結果である。Ｂ及びＣは、近赤外光を生体組織に照射し、その反射光を近赤外カメラで受光して撮像した結果である。Ｄは、ヘマトキシン・エオジン染色による組織像である。固定液の入ったシャーレにヒト組織（右閉鎖リンパ節）を入れ、本発明の装置を用いて撮像を行った結果である。左図は、可視カメラで撮像した結果であり、右図は、近赤外光が照射されたヒト組織（右閉鎖リンパ節）を、その透過光を近赤外カメラで受光して撮像した結果である。固定液の入ったシャーレにヒト組織（前立腺癌手術にて、左閉鎖リンパ節郭清として切除されたヒト組織）を入れ、本発明の装置を用いて撮像を行った結果である。左上図は、可視カメラで撮像した結果であり、右上図は、近赤外光が照射されたヒト組織を、その透過光を近赤外カメラで受光して撮像した結果である。下図は、ヘマトキシン・エオジン染色による組織像である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表している。

　本明細書において、「被写体」および「検体」なる語は、本発明の装置及び／又は方法を用いて撮像される対象を意味し、互いに置換可能な用語として用いられる。

　本明細書において、被写体を「透過した近赤外光」とは、被写体に近赤外光を照射した場合、被写体を透過して（突き抜けて）、被写体に対して照射側と反対側において受光される光を意味する。ここで、照射側と反対側とは、照射された光が直進する状態での光軸上に位置することを意味する。よって、被写体内に照射した近赤外光を吸収する部分が存在した場合は、その部分の透過光は、吸収の程度に応じて、周りに比べて弱くなる。

　本明細書において、被写体から「反射した可視光」とは、被写体に光が照射された場合に、被写体から出射される光であり、被写体に対して、照射側と同じ側において受光される光を意味する。光の照射は、特定の照射装置を用いて行うこともできるが、特別な照射装置を用いなくとも、室内光などの光を光源としてその反射光を検出（受光）できる。

　本発明の実施形態に係る撮像システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像システムの一例を示す図である。図１に示す撮像システム１０００は、近赤外照射ユニット２０と近赤外カメラ１０とを備える。図１においては、受光結果に基づいて画像を生成するための画像処理ユニットは示していない。近赤外光照射ユニット２０と近赤外カメラ１０は、撮像する被写体Ｐを挟んで対向するように配置されている。そのため、近赤外照射ユニット２０から照射された近赤外光（図中、矢印で示す）は、まっすぐに近赤外カメラ１０に向かい、そしてカメラで受光されるようになっている。本発明のこのような構造においては、被写体Ｐを透過した光のみならず、被写体の周囲を直接通過する光もカメラに受光される。本発明は、隣接する受光素子から電気的に分離されている複数の受光素子が２次元に配置された受光素子アレイを備えた近赤外カメラを用いることにより、照射された近赤外光が被写体の周囲を直接通過する場合であっても、カルバノスキャナなどの他の追加の構造を用いなくとも、被写体を良好に撮像できる。

　近赤外カメラ１０は、受光部に複数の受光素子が２次元に配置され、各受光素子は、それぞれ隣接する受光素子から電気的に分離されている。そのため、光クロストークやブルーミングが抑制でき、照射された近赤外光をカメラが直接受光する場合であっても、被写体の良好な撮像が可能となる。

　受光素子アレイの構造としては、メサ型及びプレーナ型があるが、隣接する受光素子同士が電気的に分離され、光クロストークやブルーミングが十分に抑制できる限り、いずれの構造も用いることができる。

　隣接する素子間の分離特性を改善する方法として、種々の方法が報告されているが、本発明においてはこれらの公知の方法を適宜用いることができる。例えば、各素子の感光層及び窓層の周辺をドープする方法（国際公開ＷＯ２０１１／０８９９４９号）や、光吸収層を、光吸収層の禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅のバリア層と窓層とによって上下から挟む方法（特開２０１９－０９６７５８号公報）などが報告されており、本発明においてもこれらの方法が好ましく用いられる。

　本発明の一つの態様において用いられる、受光素子を隣接するセルから電気的に分離する方法としては、例えば、お互いに隣接する素子間に光生成キャリアの素子間の移動、すなわち横方向の拡散を遮断する層（拡散層）を設け、それにより電気的に分離する方法を挙げることができる。素子間に層を設ける方法は、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、不純物をドープした層（不純物拡散層）に取り囲まれた受光素子のアレイを、公知の受光素子アレイの製造プロセスを参照して作成することができる。不純物拡散層は、受光素子間の十分な分離を提供する限り特に制限がないが、ＰＮ型受光素子を用いた場合は、光吸収層と異なる型（ｐ型またはｎ型）の不純物がドープされた層である。

　本発明の好ましい一つの態様においては、受光素子アレイは、基板上に形成されたバリア層の上に光吸収層が形成され、光吸収層の上に窓層が積層されている構造のＰＮ型受光素子アレイである。光吸収層をバリア層と窓層で挟むことにより、検出限界に影響する暗電流を軽減することができる。

　本発明のより好ましい一つの態様においては、受光素子アレイは、プレーナ型のＰＮ型受光素子アレイであって、各受光素子はバリア層まで伸びる不純物拡散層に取り囲まれて互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている。光吸収層がｎ型の化合物半導体からなる場合は、不純物拡散層はｐ型である。ｐ型の不純物拡散層としては、亜鉛拡散層を例示できるがこれに限定されない。このような構造を採用することにより、ＰＮ接合において電位障壁を形成でき、素子間の横方向において良好な遮断を達成できる。このような構造の受光素子アレイとしては、例えば、国際公開ＷＯ２０１１／０８９９４９号に記載の化合物半導体受光素子アレイを挙げることができる。

　本発明の一つの態様において用いられる受光素子を隣接する受光素子から電気的に分離する方法としては、例えば、お互いに隣接する受光素子間に分離溝を設けることにより電気的に分離する方法を挙げることができる。素子間に分離溝を設ける方法は、当該技術分野において公知の方法を用いることができ、例えば、標準的な半導体選択エッチングプロセスにより作成できる。

　本発明の好ましい態様においては、受光素子アレイは、互いに隣接する各受光素子間に分離溝が設けられ、そして、分離溝中の光吸収層の側面は不純物拡散層が形成されて、各受光素子は互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている、このような構造の受光素子アレイとしては、例えば、特開２０１９－９６７５８に記載の化合物半導体受光素子アレイを挙げることができる。

　受光素子（近赤外光検出素子）として、例えば、少なくとも波長１．６μｍまでの感度を持つＩｎＧａＡｓ素子を挙げることができる。ＩｎＧａＡｓ素子を用いた素子間のクロストークが極めて少ないフォトダイオードアレイが、上記した国際公開ＷＯ２０１１／０８９９４９号及び特開２０１９－０９６７５８号公報に記載されている。

　受光素子において、各受光素子間の分離を用いることにより、好ましくはさらに、光吸収層と異なる型の不純物をドープした層（例えば、亜鉛をドープした層）をバリア層まで到達させて素子を取り囲み、素子間を電気的に分離しているプレーナ型構造を用いることにより、ノイズの抑制や素子分離による容量飽和の閉じ込めが可能となり、十分なＳ／Ｎ比が取得でき、鮮明な撮像が可能となる。本実施形態で用いられる近赤外カメラの画素数は、１０万画素以上、好ましくは２０万画素以上、さらに好ましくは３０万画素以上である。

　近赤外カメラ１０は、受光素子に加えて、不図示の撮像光学系を有している。この撮像光学系は、被写体Ｐの撮像倍率を設定するズームレンズや、被写体Ｐに対してフォーカス合わせを行うフォーカスレンズを含む。近赤外カメラ１０は、これらズームレンズやフォーカスレンズの一つまたは複数を駆動させる不図示のレンズ駆動系を有している。近赤外カメラ１０は、トリガ入力回路かＩＥＥＥ１３９４など同期可能なインターフェイスを備えている。

　本実施形態の好ましい態様では、近赤外カメラ１０は、近赤外光、好ましくは、１０００ｎｍから２０００ｎｍ、より好ましくは、１０００ｎｍから１６００ｎｍ、さらに好ましくは、１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光を受光できるように設定されている。波長１３００ｎｍ～１６００ｎｍの近赤外光は、脂質に比べて水に吸収されやすいので、被写体内の周辺に比べて水分を多く含んだ標的を画像データとして取得できる。その結果、脂質を多く含んだ部分又は水分を多く含んだ部分を、周辺に対して強調した画像として取得できる。被写体として生体組織を用いた場合は、例えば、周囲の間質組織中のリンパ節を画像データとして取得できる。また、波長１０００ｎｍから１６００ｎｍの近赤外光は、水に比べてタンパク質やデンプンでの吸収が大きい。このように、成分に応じ、特定の波長の近赤外光の吸収がことなる。そのため、組織や食品を含む種々の被写体の、吸収に基づく組成を反映した画像を取得できる。

　近赤外光照射ユニット２０は、被写体Ｐを挟んで近赤外カメラ１０に対向する位置から被写体Ｐを照射する。これにより、被写体Ｐを通過したより多くの光量の近赤外光をカメラで受光できる。そのため、カメラは、厚みのある被写体Ｐであっても十分な透過光を検出できる。しかし、被写体Ｐを挟んでカメラ１０に対向する位置から被写体Ｐを照射するため、被写体Ｐを透過した光のみならず、被写体Ｐの周囲を直接透過する光もカメラ１０に受光される。図１では、近赤外光照射ユニット２０は被写体Ｐを真下から照射している。

　本発明の近赤外光照射ユニット２０は、近赤外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２３が２次元に配置されているＬＥＤモジュール２１を備える。複数のＬＥＤ素子２３が２次元に配置されたＬＥＤモジュール２１は、図３の右図に示すように、それぞれ独立した基板２２に配置された一つのＬＥＤ素子２３が複数個２次元に配置されたものでもよく、あるいは、図３の左図に示すように、一つの基板２２の上に複数のＬＥＤモジュール２３が２次元に配置されたものでもよい。このように、単一のメタルパッケージには、一つのＬＥＤ素子が搭載されていても良いが、好ましくは近赤外の発光波長を出射する複数のＬＥＤ素子２３が２次元に搭載されている。本実施形態では、これに限定されないが、例えば、波長１３５０ｎｍ、１４００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１５００ｎｍ又は１５５０ｎｍの波長を出射するＬＥＤ素子２３が搭載される。これらＬＥＤ素子２３は、それぞれメタル端子に電気的に接続され、さらに不図示の駆動回路に接続されている。近赤外光照射ユニットのＬＥＤモジュール２１は、搭載するＬＥＤの個数と、直列又は並列の接続個数とは任意に調整できる。これに限定されないが、例えば、上記近赤外波長を出射できるＬＥＤ素子を、６個以上、８個以上、１０個以上、１６個以上、２０個以上、３０個以上、４０個以上、５０個以上、又は６０個以上、２次元に集積したＬＥＤモジュールであり得、好ましくは１６個以上、より好ましくは３０個以上、さらに好ましくは４０個以上、よりさらに好ましくは５０個以上、最も好ましくは６０個以上のＬＥＤ素子を集積したＬＥＤモジュールである。被写体を透過させることができる光量の近赤外光を発射できものであれば本発明において用いることができるが、集積ＬＥＤを用いることにより、被写体が厚みのある対象であっても十分な量の近赤外光を透過させることができる。被写体Ｐを照射する光の放射照度は、ＬＥＤ素子から被写体Ｐまでの距離、ＬＥＤ素子の種類や素子数、ＬＥＤ素子に与える電流により変化する。よって、被写体Ｐを照射する放射照度は、用いるＬＥＤ素子及びＬＥＤ素子数、被写体Ｐの性質に応じ、電流量を適宜調整すればよい。放射照度は、被写体を透過できる強さであれば特に制限がないが、例えば、３０μＷ／ｃｍ²以上、好ましくは５０μＷ／ｃｍ²以上である。被写体が、熱に対し敏感なものである場合、例えば生体組織である場合は、放射照度は、１０ｍＷ／ｃｍ²以下であることが好ましい。

　なお、本発明の装置においては、近赤外光照射ユニット２０の一部として、あるいは、その他の構成として、近赤外カメラが、近赤外光照射ユニットから照射された近赤外光を直接に受光しないように、すなわち、被写体を透過せず被写体の周囲を直接通過する光をカメラが受光しないように、例えば、カルバノスキャナなどの追加の構成は必須でない。しかし、使用目的や用途に応じ、カルバノスキャナなどの構成を追加してもよい。

　本発明の近赤外光照射ユニット２０は、ＬＥＤモジュール２１に加え、図４に示す、被写体への照射を改善するための光反射板４０及び／又はフィルター４５を備えることができる。光反射板の材質や形状は、近赤外光の吸収が少なく、被写体への光の照射を改善できるものであれば特に制限なく用いられる。材質としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、チタン合金、マグネシウム合金を用いることができる。形状は、被写体への光の集光や指向性を改善できるものであれば特に制限なく、例えば、逆円錐状の形状のものを挙げることができ、光の反射表面は、例えば、鏡面研磨、アルマイト処理等が施されていてもよい。逆円錐状の反射板４０は、ＬＥＤモジュールから延びるように配置される。フィルター４５は、近赤外光の吸収が少なく、透過効率が高いものであれば特に制限なく用いることができるが、例えば、アクリル、ポリカーボネイト、シリコン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの材質のものを用いることができ、好ましくはアクリルである。特に好ましいフィルターは、アクリルプレートである。フィルター４５はまた、被写体への光の照射効率を上げるために、研磨等の表面処理をするのが好ましく、特に好ましいのは、反面研磨したアクリルプレートである。図５に、逆円錐状の反射板４０とアクリルプレート４５を備えた近赤外光照射ユニット２０の側面断面図を示す。

　従来の反射近赤外光を用いるシステムでは、光源と被写体Ｐとの距離の２乗に反比例してカメラが受光できる光強度が減衰する。例えば、光源と被写体の距離が２０ｃｍでは、光の明るさは、１ｃｍの場合に比べて４００分の１となる。一方、本実施形態のように透過近赤外光を用いる場合は、光源と被写体の距離を容易に調整できるため、そのような問題が生じなく、十分な強度の光をカメラが受光できる。また、反射光を用いた撮像に比べ、透過光を用いた場合は、被写体の深部にある対象を撮像することが可能となる。

　本発明のシステム又は方法において撮像する被写体は、特に制限がないが、近赤外光を吸収する物質を一部に含む被写体が好ましい。本発明のシステム及び方法においては、近赤外光の透過光を用いて撮像を行うので、近赤外光を吸収する物質を一部に含む被写体の場合は、近赤外光を吸収する部分又は吸収が少ない部分を強調した画像を取得できる。例えば、被写体として生体組織など生物由来の物を用いた場合、生体組織中に含まれる水、脂質、タンパク質等の吸収帯は異なる。そのため、特定の近赤外波長を用いて撮像を行うことにより、生体組織内の構造が撮像可能となる。同様に、食品も、水、脂肪・タンパク質などから構成されているので、それらの構造や分布や相対量を撮影することができる。被写体としてはこれらに限定されず、近赤外光の波長領域に吸収をもつ、例えば水、脂肪・タンパク質などの成分を含む対象であれば、本発明のシステム及び方法において、撮像が可能である。

　本発明の撮像対象はこれに限定されないが、以下、生体組織について説明する。波長１３００ｎｍ～１６００ｎｍの波長帯域の光は、水がエネルギーを吸収する割合が大きい光である。従って、本発明の実施形態において、これらの波長帯域の近赤外光を用いた場合は、被写体が吸収する光のエネルギーを低減することができ、被写体が加熱されることによって熱損傷等が発生することを防ぐことができる。しかし、生体組織の観察を目的とするため、数十分の連続使用でも高温にならない、例えば４５℃以下に保てる近赤外光照射ユニットであることが好ましい。

　近赤外光の照射及び透過光の受光を、被写体を真下から照射する本実施形態を例に、図６を参照して説明する。近赤外光照射ユニット２０から出射された近赤外光は、被写体Ｐに到達する。波長１３００ｎｍ～１６００ｎｍの光は水に吸収されやすいので、水を多く含む部分（例えば、リンパ節）Ｔが被写体Ｐ中に存在する場合、Ｔに当たった光は吸収され被写体を透過しない。一方、脂質を多く含む部分（例えば、間質組織）に当たった光は吸収されず被写体を透過する。その結果、水を多く含む部分Ｔとその周辺が区別された画像データが近赤外カメラ１０により取得できる。

　図２に示す本発明の第２の態様では、さらに被写体（検体）から反射した可視光を受光する可視カメラ３０を備える。可視カメラ３０は、被写体に対して近赤外カメラ１０と同じ側に配置され、被写体Ｐから反射する可視光を受光できればいずれに位置に配置されてもよい。可視光を受光するために特に専用の可視光照射ユニットを設ける必要はなく、室内光であっても十分な撮影が可能であるが、可視カメラ３０とともに、可視光照射ユニットを配置してもよい。可視カメラ３０は、可視領域の波長の光に感度を有するカメラである。可視領域の光は、被写体Ｐの外形や表面の形状に敏感である。可視カメラ３０としては、外形の形状等の像を取得可能なＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサー等のシリコン撮像素子を用いたＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラが用いられる。

　可視カメラを備えた本発明の第２の態様では、画像処理部によって、近赤外カメラによって受光された近赤外光の受光結果と可視カメラによって受光された可視光の受光結果とを合成して、近赤外光を吸収する被写体内の部分が強調された強調画像を生成する撮像システムが提供される。かかるシステムにおいては、被写体の全体像が可視カメラによって撮像されるので、近赤外光を吸収する被写体内の部分と被写体全体の位置関係が確認可能となる。合成画像や強調画像の生成は、公知の画像処理方法を適宜用いて行うことができるが、例えば、可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果をリファレンスとし、近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と可視光の受光結果との差分を演算して行うことができる。

　可視光照射ユニットは、可視領域の光を照射できればいずれの光源と用いてもよいが、例えば、ＬＥＤ照明、レーザー光源、ハロゲン照明等が用いられ、好ましくはＬＥＤ照明が用いられる。

　近赤外カメラ１０及び可視カメラ３０の撮像タイミングは、別々に撮像する場合と同時に撮像する場合のいずれであってもよい。すなわち、近赤外光照射ユニット２０から近赤外光を照射して近赤外カメラ１０により被写体Ｐを撮像し、これとは別に、可視カメラ３０により被写体Ｐを撮像する場合と、近赤外カメラ１０及び可視カメラ３０で同時に撮像する場合、のいずれであってもよい。

　図５に示されるように、近赤外光照射ユニット２０が逆円錐状の光反射板４０とアクリルプレートからなるシールド４５を備える場合は、被写体Ｐは、アクリルプレートの上に直接配置することも可能である。あるいは、図７Ａに示すように、アクリルプレートの上に、シャーレなどの容器４６に被写体Ｐを入れて配置することも可能である。シャーレなどの容器４６の底がフィルターを兼ねる構造である場合は、図７Ｂに示すように、逆円錐状の反射板４０を備えた近赤外光照射ユニット２０の上に直接、被写体Ｐを入れた容器４６を置いて撮像することも可能である。

　本発明の一つの態様は、近赤外光（好ましくは、１０００ｎｍから２０００ｎｍ、より好ましくは１０００ｎｍから１６００ｎｍ、さらに好ましくは１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光）を用いて撮像される被写体を入れるための容器あって、該容器の少なくとも底面はアクリルプレートで構成されており、撮像は、該被写体及び容器の底面を透過した近赤外光に基づいて行われる容器が提供される。容器は、好ましくはシャーレである。

　被写体Ｐはまた、透過観察用試料台５０の上に置かれて撮像することもできる。透過観察用試料台５０は、近赤外光照射ユニット２０から出射される近赤外光を遮断しないように構成されている。例えば、これに限定されないが、図８に示されるように、透過観察用試料台５０は、少なくとも近赤外光が照射される部分（斜線で示している光透過部分）は、近赤外光の界面反射や吸収が少ない材質で作られている。また、透過観察用試料台５０の光透過部分は、光の界面反射を抑えるコーテイングや散乱加工が施されているのが好ましい。あるいは、被写体を容器に入れて撮像する場合は、光透過部分は穴であってもよい。本発明の第１の態様及び第２の態様のシステムにおいて、容器に入れた被写体Ｐを、試料台５０に配置して撮像する状態を図９に示す。

　被写体として生体組織を用いる場合は、生体組織の種類は特に限定されないが、皮膚又は生体内部器官の組織等を挙げることができ、好ましくは生体から採取又は摘出した生体内部器官の組織を挙げることができる。本発明の撮像システム及び方法は、水と脂質との分光特性に基づいて被写体の撮像を行うことができるので、水及び脂質を実質的に含んだ生体組織が好ましく用いられる。例えば、これに限定されないが、生体内の各種器官や各種臓器を挙げることができる。腹膜、腋下、椎骨周囲組織、後腹膜、胸膜と胸壁、大網、腹壁・胸壁、腸間膜のほか、消化管では胃壁、腸壁組織、胆のう壁を構成する漿膜と周囲間質組織である。実質臓器では、リンパ節、副腎、すい臓、唾液腺、頸部のう胞などを挙げることができ、これら臓器に発生したがんとがんの転移したリンパ節を挙げることができる。循環系の各器官については、例えば、肺、心臓、胸腔と腹腔内の動静脈血管等の外膜における炎症やがんの浸潤などを挙げることができる。

　生体組織である被写体は、シャーレなどに入れられて透過観察用試料台５０に設置されるのが好ましい。例えばこれに限定されないが、摘出された生体組織を近赤外光の吸収が無いか又は少ないプラスチックのシャーレに入れ、シャーレに入った状態で透過観察用試料台５０に設置される。生体組織は、好ましくは、シャーレに入れた固定液の中に置かれる。本発明において用いることができる固定液は、組織の固定に用いることができるものであれば特に制限がないが、例えば、ホルムアルデヒドやグルタルアルデヒドなどのアルデヒド類、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトン、酢酸やピクリン酸などの酸、酸とアルコールとの混合液、エーテルとアルコールの混合液、アルコールとホルマリンの混合液、あるいはブアン固定液やザンボニ固定液などの組織固定液を挙げることができるが、好ましくはアルコール類である。被写体としての生体組織はまた、既に固定され保存されているものも用いることができる。固定液に入れられた状態の生体組織を、好ましくは上記の固定液の入ったシャーレに移し、透過観察用試料台５０において撮像することができる。

　図１０は、本発明の第２の実施形態の撮像システム１０００を示す機能ブロック図である。制御ユニット６０は、画像処理部６１と、照明駆動部６２と、記憶装置６３と、入力装置６４と、表示部６５と、を有している。制御ユニット６０は、近赤外カメラ１０と電気的に接続され、そして照明駆動部６２を介して近赤外照射ユニット２０と電気的に接続される。制御ユニット６０はまた、可視カメラ３０と電気的に接続される。制御ユニット６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理装置を有し、このＣＰＵが不図示のハードディスク等の記憶部に格納された制御プログラムに基づいて、画像処理部６１等を制御する。また、制御ユニット６０は、近赤外カメラ１０や照明駆動部６２に送信するトリガ信号Ａ、及び可視カメラ３０に送信するトリガ信号Ａ’を生成する。

　画像処理部６１は、近赤外カメラ１０から送られた画像信号Ｂ、及び可視カメラ３０から送られた画像信号Ｂ’を処理する。画像処理部６１は、取得した画像の色やコントラスト等を調整する他に、必要に応じ、それぞれのカメラから送られた複数の画像を合成する処理を行う。画像処理部６１はまた、必要な場合は、近赤外カメラ１０からの画像と可視カメラ３０からの画像のオーバーレイを行う。

　照明駆動部６２は、駆動回路を有し、制御ユニット６０から送られたトリガ信号Ａに基づいて、近赤外光照射ユニット２０に搭載されたＬＥＤを点灯させる。

　記憶装置６３は、各種プログラムを格納するとともに、画像処理部６１によって処理された画像を記憶する。記憶装置６３は、ハードディスクや、光ディスクやＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等の記憶媒体に対応可能な入出力（ＩＯ）デバイスを有している。

　入力装置６４は、キーボードやタッチパネル、ジョイスティック、マウス等のポインティングデバイスなどが用いられる。タッチパネルの場合は、後述する表示部６５上に形成され、表示部６５に表示された画像上からタッチ操作を行うものでもよい。使用者は、入力装置６４を操作することにより、近赤外照射ユニット２０からの出射強度や、近赤外カメラ１０又は可視カメラ３０の撮像倍率、フォーカス合わせ、撮像の指示、画像処理部６１によって処理された画像を記憶装置６３に保存する指示などを行う。

　表示部６５は、液晶表示装置や有機ＥＬ装置などが用いられる。表示部６５は、近赤外カメラ１０によって撮像された被写体Ｐの画像、可視カメラ３０によって撮像された被写体Ｐの画像、又はそれらの画像をオーバーレイした画像を表示する。表示部６５は、１つに限定されず、複数の表示部６５に近赤外カメラ１０で撮像した画像、可視カメラ３０で撮像した画像、それらをオーバーレイした画像を別々に表示させることもできる。また、１つの表示画面にオーバーレイした画像を表示させるものでもよい。

　本発明の実施形態により、近赤外カメラ１０及び可視カメラ３０のそれぞれで取得した画像をオーバーレイした画像を表示させることができる。その結果、被写体である対象中に存在する近赤外光を吸収する部分を容易に検出又は確認できる。被写体が生体組織である場合は、生体組織中に存在するリンパ節を容易に検出又は確認でき、また、本発明の実施形態により、生体組織中におけるリンパ節の場所を容易に確認できるので、精度よくリンパ節を回収し、組織診断や遺伝子診断を行うことができる。

　図１０を参照して撮像を説明する。近赤外カメラ１０は、トリガ信号Ａを受けると一画面（１フレーム）分の画像信号Ｂを制御ユニット６０に出力する。この画像信号Ｂは、一本のアナログ信号、または複数の信号ラインからなるデジタル信号のいずれでもよい。同時にトリガ信号Ａは、照明駆動部６２にも伝送される。照明駆動部６２は、トリガ信号Ａを受けると、各画像取り込み（フレーム）毎にＬＥＤ駆動信号を出力する。これにより、制御ユニット６０には、近赤外カメラ１０で撮像した画像が送られる。なお、例えば、照明駆動部６２におけるフォトモスフェットの応答速度が６ｍｓｅｃであり、近赤外カメラ１０のフレームレートが１０ｆｐｓで１フレームが１／１０秒である場合、近赤外カメラ１０は、１秒あたり１０枚の近赤外光画像を取得する。

　一方、可視カメラ３０は、トリガ信号Ａ’を受けると一画面（１フレーム）分の画像信号Ｂ’を制御ユニット６０に出力する。この画像信号Ｂ’は、一本のアナログ信号、または複数の信号ラインからなるデジタル信号のいずれでもよい。これにより、制御ユニット６０には、可視カメラ３０で撮像した画像が送られる。

　本発明の第２の実施形態では、制御ユニット６０が、近赤外カメラ１０によって取得した画像と可視カメラ３０で取得した画とをオーバーレイした画像を生成する画像処理部６１を有し、可視画像の上に近赤外光を吸収する被写体中の部分が強調された強調画像を生成することができる。

　本発明の第１の実施形態では、可視カメラによる撮像は行わず、近赤外カメラによる撮像のみを行い、近赤外光を吸収する被写体中の部分が強調された強調画像を生成することができる。

　また、本発明の実施形態においては、被写体を透過した近赤外光を受光して画像を生成するので、生体組織などの被写体Ｐに光を照射した際に問題となる、生体組織内の光散乱が抑えられ、深部、例えば、５ｍｍを超える深部に存在する標的も検出又は撮像可能となり、厚みがある被写体Ｐの撮像が可能となる。

　このように、本発明の実施形態によれば、被写体Ｐの深部の構造や、特定の成分に対応する近赤外光（好ましくは、波長１０００～１６００ｎｍの近赤外光）を照射して、近赤外カメラ１０により撮像するので、被写体Ｐの組成・成分情報を取得することが可能となる。また、他の本実施形態によれば、被写体Ｐの外形や表面の形状に敏感な可視光（例えば波長８００ｎｍ以下）を利用して可視カメラ３０による撮像を行うこともできるので、被写体Ｐの組成・成分情報に加えて被写体Ｐの輪郭情報も同時に取得することが可能となり、短時間で視認性の良い画像を取得することができる。

　本発明の実施形態によれば、近赤外光を用い、被写体を透過した近赤外光を検出しているので、被写体が生体組織である場合は、厚みのある組織中、例えば、間質組織の深部５ｍｍを超える位置に存在する標的（例えば、リンパ節）の検出が可能となる。よって、本実施形態を用いることにより、１０ｍｍ厚、好ましくは２０ｍｍ厚以上の生体組織中に存在する標的（例えば、リンパ節）の検出が可能となる。

　本発明の実施形態によれば、可視光の画像と近赤外光の画像のオーバーレイ表示が可能であり、また、開放系での撮像が可能となる。その結果、イメージングガイド下で、近赤外光を吸収する生体組織中の部分、例えば、リンパ節の採取が可能となる。

　本発明の実施形態によれば、近赤外カメラの受光部に用いられているＩｎＧａＡｓ受光素子は、手術室や検査室の照明に反応しないため、蛍光を用いる場合のように、室内の照明を暗くする必要がない。そのため、病理検査科や手術室での「リンパ節の探索」の精度と効率改善が可能となる。

　上記した実施形態の撮像システムによる撮像方法は以下の通りである。まず、近赤外カメラ部１０において、近赤外照射ユニット２０からの近赤外光の被写体Ｐへの照射によって前記被写体Ｐを透過する近赤外光を２次元配置された電気的に分離された受光素子によって受光することにより近赤外光による画像データを取得する。近赤外光画像に加えて可視画像が必要な場合は、その前後、あるいは同時に、可視カメラ３０において、前記被写体から出射される光の強度分布を示す画像を可視カメラで取得することにより可視光による画像データを取得する。その後、取得されたそれぞれの画像データに基づいて、画像処理部６１において、前記近赤外光を吸収する前記被写体中の部分が強調された強調画像を生成する。

　図１１Ａは、発光波長１４５０ｎｍのＬＥＤ素子が６０個集積されたＬＥＤモジュールを用い、照射された近赤外光を直接受光するように配置した近赤外カメラで撮像した結果である。上図は、２次元に配置された複数の受光素子を備えているが、各受光素子は隣接する受光素子から電気的に分離されていない近赤外カメラ（ニコン製、型番ＮＩＲ－Ｐ０１Ｓ近赤外標本撮影装置に搭載の近赤外カメラ）を用いて撮像した結果であり、下図は、２次元に配置された複数の受光素子を備え、各受光素子は隣接する受光素子から電気的に分離されている近赤外カメラ（アイアールスペック株式会社製、ＮＶＵ３ＶＬＩ）を用いて撮像した結果である。下に示した数値は、ＬＥＤモジュールにアプライした電流値である。上図においては、ＬＥＤ素子に微量の電流をアプライしたのみで、素子間の光クロストークやブルーミングが抑制できず、撮影ができていないことがわかる。一方、下図においては、集積したＬＥＤの様子が良好に撮影できている。なお、図１１Ｂの通り、図１１Ａ下図の近赤外カメラを用いた場合は、さらに電流量を３０倍以上にしても、素子間の光クロストークやブルーミングは良好に抑制できた。

　図１２は、本発明のシステムを用い、１４５０ｎｍの近赤外線ＬＥＤ照射（ＬＥＤモジュールにアプライした電流値は０．１Ａとした）による透過画像を取得した結果である。マウスを解剖し、組織を摘出し、組織から腸間膜を分離した。分離した腸間膜を固定溶媒が入ったシャーレに入れ、近赤外光を照射して、その透過画像を取得した結果である。左図が、組織から分離した後の腸間膜の写真であり、右図が、近赤外光を用いた透過画像である。黒くなっている部分は、リンパ節である。腸間膜は主に脂肪細胞より構成されておりその組織はリンパ節を含む。水分を多く含むリンパ節を強調した画像が得られた。図中の丸印は、リンパ節の場所を示している。

　図１３は、従来の近赤外光の反射光を用いて撮像した結果である。Ａは可視光で撮影した結果である。矢印の部分にリンパ節が存在する。Ｂ及びＣは、近赤外反射光を用いて撮像した結果である。リンパ節が存在する場所を、点線による丸印で示している。Ｂは全体像を撮れる条件で撮像した結果であるが、リンパ節が不明となっている。一方、Ｃはリンパ節が撮れる条件で撮像した結果であるが、全体像がぼやけており、判らなくなっている。Ｄは、組織の垂直断面をヘマトキシン・エオジン染色した結果である。Ｂ及びＣは、黒矢印の方から撮像したものである。一方、白矢印の方から撮像した場合は、表面から５ｍｍを超える位置に存在するリンパ節を検出できなかった。

　図１４は、本発明のシステムを用い、ヒトの組織（右閉鎖リンパ節）を１４５０ｎｍの近赤外光を照射して（ＬＥＤモジュールにアプライした電流値は０．８Ａとした）、その透過画像を取得した結果である。左図が組織から分離した組織の写真であり、右図が、近赤外光を用いた透過画像である。丸印で示された黒くなっている部分はリンパ節であり、水分を多く含むリンパ節を強調した画像が得られた。

　図１５は、前立腺癌手術にて左閉鎖リンパ節郭清として切除されたヒト組織を、同様にして撮像した結果である。左上図が、切除した組織の写真であり、右上図が、近赤外光を用いた透過画像である。丸印で示された黒くなっている部分はリンパ節であり、水分を多く含むリンパ節を強調した画像が得られた。また、下図は、組織をヘマトキシン・エオジン染色した結果である。

　以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。また、上記実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更または改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

Ｐ…被写体、１０００…撮像システム、１０…近赤外カメラ、２０…近赤外照射ユニット、２１・・・ＬＥＤモジュール、２２・・・メタルパッケージ、２３・・・受光素子、３０・・・可視カメラ、４０・・・反射板、４５・・・シールド、４６・・・シャーレ、５０・・・透過観察用試料台、６０…制御ユニット、６１…画像処理部、６２…照明駆動部
６３…記憶装置、６４…入力装置、６５…表示部

Claims

　近赤外光の透過光を用いて被写体（検体）を撮像するシステムであって、近赤外光を被写体（検体）に照射可能な近赤外光照射ユニットと、被写体（検体）を透過した近赤外光を受光する近赤外カメラと、近赤外カメラによって受光された透過近赤外光の受光結果に基づいて近赤外光を吸収する被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する画像処理部を有する制御ユニットと、を備えてなる撮像システムであって、
前記近赤外光照射ユニットと前記近赤外カメラは、撮像する被写体（検体）を挟んで対向するように配置されており、
前記近赤外カメラは、複数の受光素子が２次元に配置された受光素子アレイを備え、互いに隣接する受光素子は電気的に分離されている、
撮像システム。
　前記複数の受光素子は、光吸収層がバリア層と窓層によって挟まれているＰＮ型受光素子である、請求項１に記載の撮像システム。
　前記受光素子アレイはプレーナ型受光素子アレイであって、各受光素子はバリア層まで伸びる不純物拡散層に取り囲まれて互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている、請求項２に記載の撮像システム。
　前記受光素子アレイは、互いに隣接する各受光素子間に分離溝が設けられそして分離溝中の光吸収層の側面は不純物拡散層が形成されて、各受光素子は互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている、請求項２に記載の撮像システム。
前記近赤外光照射ユニットは、１０００ｎｍから２０００ｎｍの波長域の近赤外光を被写体（検体）に照射可能なＬＥＤ素子を２次元に集積したアレイを含む、請求項１～４のいずれか一つに記載の撮像システム。
　前記近赤外光照射ユニットは、１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光を被写体（検体）に照射可能なＬＥＤ素子を２次元に集積したアレイを含む、請求項５に記載の撮像システム。
　前記近赤外光照射ユニットは、さらに光源部近傍から延びる逆円錐状の光反射板を備えている、請求項１～６のいずれか一つに記載の撮像システム。
　前記近赤外光照射ユニットは、さらにアクリルプレートからなるフィルター部を備えている請求項１～７のいずれか一つに記載の撮像システム。
　さらに、前記被写体（検体）から反射した可視光を受光する可視カメラを備え、
前記画像処理部が、前記近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と前記可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果とを合成して、前記近赤外光を吸収する前記被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する、請求項１～８のいずれか一つに記載の撮像システム。
　前記強調画像は、前記可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果をリファレンスとし、前記近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と前記可視光の受光結果との差分を演算して生成される画像である、請求項９に記載の撮像システム。
　前記被写体（検体）が生体組織である請求項１～１０のいずれか一つに記載の撮像システム。
　前記生体組織は、固定液で固定した生体組織である請求項１１に記載の撮像システム。
　前記強調画像は、膵臓又はリンパ節の画像である請求項１１又は請求項１２に記載の撮像システム。
　近赤外光を用いて撮像される被写体（検体）を入れるためのシャーレであって、該シャーレの少なくとも底面はアクリルプレートで構成されており、撮像は、該被写体（検体）及びシャーレの底面を透過した近赤外光に基づいて行われるシャーレ。
　近赤外光の透過光を用いて被写体（検体）を撮像する方法であって、
近赤外光を被写体（検体）に照射する工程、
前記被写体を透過した近赤外光を近赤外カメラで受光する工程、
前記近赤外カメラによって受光された近赤外光の受光結果に基づいて近赤外光を吸収する前記被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する工程、
を含む撮像方法であって、
前記近赤外光は、撮像する被写体（検体）を挟んで前記近赤外カメラと対向する位置から照射され、そして、
前記近赤外カメラは、互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている複数の受光素子が２次元に配置された受光素子アレイを備えている、
撮像方法。
　前記受光素子アレイは、光吸収層が窓層とバリア層によって挟まれているＰＮ型受光素子を備えたプレーナ型受光素子アレイであって、各受光素子はバリア層まで伸びる不純物拡散層に取り囲まれて互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている、請求項１５に記載の撮像方法。
　前記受光素子アレイは、光吸収層が窓層とバリア層によって挟まれているＰＮ型受光素子を備えた受光素子であって、互いに隣接する各受光素子間に分離溝が設けられそして分離溝中の光吸収層の側面は不純物拡散層が形成されて、各受光素子は互いに隣接する受光素子から電気的に分離されている、請求項１５に記載の撮像方法。
　前記近赤外光は、１０００ｎｍから２０００ｎｍの波長域の近赤外光を照射可能なＬＥＤ素子を２次元に集積したアレイを用いて照射される、請求項１５～１７のいずれか一つに記載の撮像方法。
　前記近赤外光は、１３００ｎｍから１６００ｎｍの波長域の近赤外光を照射可能なＬＥＤ素子を２次元に集積したアレイを用いて照射される、請求項１８に記載の撮像方法。
　前記被写体（検体）に照射される近赤外光は、光源部近傍に配置された円錐状の光反射板のより集光された光である、請求項１５～１９のいずれか一つに記載に撮像方法。
　前記被写体（検体）に照射される近赤外光は、アクリルプレートからなるフィルターを通過した光である、請求項１５～２０のいずれか一つに記載の撮像方法。
　さらに、前記被写体（検体）から反射した可視光を可視カメラで受光する工程、及び
　前記近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と前記可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果とを合成して、前記近赤外光を吸収する前記被写体（検体）内の部分が強調された強調画像を生成する工程、
を含む、請求項１５～２１のいずれか一つに記載の撮像方法。
　前記可視カメラによって受光された前記可視光の受光結果をリファレンスとし、前記近赤外カメラによって受光された前記近赤外光の受光結果と前記可視光の受光結果との差分を演算して前記強調された強調画像を生成する、請求項２２に記載の撮像方法。
　前記被写体（検体）は生体組織である請求項１５～２３のいずれか一つに記載の撮像方法。
　前記生体組織は、固定液で固定した生体組織である請求項２４に記載の撮像方法。
　前記強調画像は、膵臓又はリンパ節の画像である請求項２４又は２５に記載の撮像方法。