JPH0788101A - 電子スピン共鳴装置の内視用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多様な内径の中空部位内へ良好に挿入するこ
とができ、かつ挿入後の測定時に高感度で電子スピン共
鳴信号を受信することができる電子スピン共鳴装置の内
視用プローブを提供すること。 【構成】 電子スピン共鳴を起こさせるマイクロ波を発
振し且つこのマイクロ波の発振後に得られる電子スピン
共鳴信号を受信する形状記憶合金からなるアンテナ３
を、内部に中空部２ａを有し且つこの中空部２ａ内への
流体の供給ならびに中空部２ａ内からの流体の排出によ
って屈曲変形可能な電気的絶縁体からなるアンテナ支持
体２に取り付けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体物質その他の試料
構造を非破壊的に検査する電子スピン共鳴法に用いられ
る電子スピン共鳴装置の内視用プローブに係り、さらに
詳しくは、形状を適宜変形させることができ、特に内視
用プローブを体腔内等に挿入して検査する際に使用して
好適な電子スピン共鳴装置の内視用プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療その他の分野において、物質
の構造を非破壊的に検査する場合、電子スピン共鳴（Ｅ
ＳＲ）法が広く適用されている。この電子スピン共鳴法
は、電子のスピンが示す共鳴現象；つまり、磁気モーメ
ント及びスピンをもつ不対電子が静磁界中にある場合、
これに電磁波等のマイクロ波を照射すると、この電子が
電磁波のエネルギを吸収して活性化し、基底状態から励
起状態に移る現象に基づき、この共鳴現象によって得ら
れる吸収スペクトルから電子スピン共鳴信号を計測し、
例えば生体内に存在する常磁性イオン，活性酸素あるい
は各種フリーラジカル等を直接検出するものである。

【０００３】このような電子スピン共鳴法を適用して検
査を行うに当たっては、その検査方式あるいは被検物質
の構造によって種々の装置を使用するが、特に被検物質
が人体であって、この人体における体腔又は中空器官内
に装置を挿入して検査する場合、例えば以下のような構
成からなる電子スピン共鳴装置を使用している。すなわ
ち、このような電子スピン共鳴装置は、例えば導体をル
ープ状に形成したアンテナパターンを、電気的絶縁体か
らなるアンテナ支持体に固着してなる内視用プローブ
を、屈曲運動可能なアングル部と、このアングル部に連
設した可撓管体からなる挿入部と、この挿入部に連設さ
れて前記アングル部を操作する操作部とからなる内視用
装置の先端に取り付け、さらに前記アンテナパターン
に、電磁波等マイクロ波を発振する発振器と、この電磁
波の発振後に得られる電子スピン共鳴信号を受信する受
信機とを電気的に接続し、さらに人体等被検物質の外部
に、磁界を発生させる磁界発生装置を配設して構成され
る。

【０００４】そして、内視用プローブを体腔又は中空器
官内に挿入した状態で、前記発振器によってアンテナパ
ターンから電磁波を照射するとともに、磁界発生装置に
よって人体の外側から磁界を印加し、これによって得ら
れる吸収スペクトルから電子スピン共鳴信号を得てこれ
を信号処理することにより、人体内に存在する常磁性イ
オン，活性酸素あるいは各種フリーラジカル等を検出し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な電子スピン共鳴装置の内視用プローブは、体腔又は中
空器官といった極めて小径の部位に挿入する必要上、そ
の大きさには制限があり、挿入する部位の内径より小さ
く構成しなければならない。しかしながら、これに相反
して、一般に電子スピン共鳴プローブのアンテナパター
ンは、電子スピン共鳴信号を良好に受信するために例え
ばループ状に形成されており、このループの大きさは、
例えば使用周波数等の測定時の諸条件によって左右さ
れ、一般には体腔又は中空器官内に挿入される内視用装
置の挿入部の外径よりも大きくなる。このため、小径の
部位に挿入可能であってかつ電子スピン共鳴信号の良好
な受信度を確保した内視用プローブが強く要請されてい
るが、現在のところこのような装置は提供されていない
のが実情である。

【０００６】本発明は、上記の問題を解決し得るもので
あって、その目的は、多様な内径の中空部位内へ良好に
挿入することができ、かつ挿入後の測定時に高感度で電
子スピン共鳴信号を受信することができる電子スピン共
鳴装置の内視用プローブを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子スピン共鳴
装置の内視用プローブのうち、請求項１に記載のもの
は、電子スピン共鳴を起こさせるマイクロ波を発振し且
つこのマイクロ波の発振後に得られる電子スピン共鳴信
号を受信する屈曲可能なアンテナを、内部に中空部を有
し且つこの中空部内への流体の供給ならびに中空部内か
らの流体の排出によって屈曲変形可能な電気的絶縁体か
らなるアンテナ支持体に取り付けたことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載のものは、電子スピ
ン共鳴を起こさせるマイクロ波を発振し且つこのマイク
ロ波の発振後に得られる電子スピン共鳴信号を受信する
形状記憶合金からなるアンテナを、前記アンテナの変形
に伴って追従変形可能な電気的絶縁体からなるアンテナ
支持体に取り付けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の電子スピン共鳴装置の内視用プローブ
のうち、請求項１に記載のものによれば、中空部位内へ
挿入する時点での内視用プローブは、例えばアンテナ支
持体が板状のものであれば、折り畳むあるいは筒状に曲
がる等のように、小径の部位に挿入可能な形態になって
いる。この状態の内視用プローブを、被検物質，例えば
人体における体腔又は中空器官内の所定位置に挿入した
後、外部から前記アンテナ支持体の中空部内に例えば生
理食塩水あるいは空気等の流体を供給する。流体を供給
すると、前記挿入可能な形態であった内視用プローブ
は、この流体の圧力によって板状の形態に変形する。

【００１０】この後、アンテナからマイクロ波を照射す
るとともに、人体に磁界を印加して前記マイクロ波の共
鳴現象を生じさせ、これによって得られる電子スピン共
鳴信号を前記アンテナで受信し、被検物質の検査を行
う。そして、検査終了後は、アンテナ支持体の中空部内
にある流体を吸引する等をして排出させると、この流体
による圧力の作用がなくなり、内視用プローブは前記挿
入可能な形態に屈曲変形する。このように、被検物質内
への挿入時及び引き抜き時には、折り畳むあるいは筒状
に曲がる等で挿入可能な形態にあるため、小径の部位内
に良好に挿入することが可能であり、また、挿入後は流
体の供給によって板状の形態にあるため、電子スピン共
鳴信号を高感度で受信することが可能である。

【００１１】請求項２に記載のものによれば、形状記憶
合金からなるアンテナが、常温では棒状のものであれば
折り畳み、ループ状のものであれば曲がる等のように、
小径の部位に挿入可能な形態になっており、これを加温
するとアンテナが延びる又は広がる等の変形をなすとす
る。そこで、挿入可能な形態にある内視用プローブを、
体腔又は中空器官内の所定位置に挿入すると、例えば外
部での常温と人体の体温との温度変化によって、前記ア
ンテナが延びる又は広がる等の変形をし、このアンテナ
の変形に伴って、アンテナを取り付けたアンテナ支持体
も、前記アンテナの変形に追従して変形する。

【００１２】この後、アンテナからマイクロ波を照射す
るとともに、人体に磁界を印加して前記マイクロ波の共
鳴現象を生じさせ、これによって得られる電子スピン共
鳴信号を前記アンテナで受信して、被検物質の検査を行
う。そして、検査終了後は、前記アンテナに向けて例え
ば冷却した生理食塩水あるいは空気を供給する等をし
て、前記挿入可能な形態に復元変形させ、内視用プロー
ブを外部に引き出す。このように、被検物質内への挿入
時及び引き出し時には、折り畳むあるいは曲がる等で挿
入可能な形態にあるため、小径の部位内に良好に挿入す
ることが可能であり、また、挿入後はアンテナの形状記
憶効果によって延びる又は広がる等の形態をなしている
ため、電子スピン共鳴信号を受信する際の感度を向上さ
せることが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の電子スピン共鳴装置の内視用
プローブの実施例を図面を参照して詳細に説明する。図
１ないし図５は、本発明の一実施例を示す図であり、こ
れらの図において、符号１で示すものは内視用プローブ
である。

【００１４】内視用プローブ１は、例えば軟質ゴムその
他の電気的絶縁体を円盤状に形成した上、この円盤の内
部（図３及び図４に点線で示す部分）に中空部２ａを形
成したアンテナ支持体２に、ループ状のコイル部３ａ
と、このコイル部３ａの両端に繋がれた互いに平行なス
トレート部３ｂとを有し、Ｎｉ−Ｔｉ系あるいはＣｕ系
の形状記憶合金からなるアンテナ３を固着し、さらに図
示しないがこれらアンテナ支持体２及びアンテナ３を絶
縁シート等で被覆して構成されている。そして、通常の
状態での内視用プローブ１は、図１及び図２に示すよう
に、アンテナ支持体２とアンテナ３のコイル部３ａと
が、円筒状をなすように曲がっており、以下このような
場合を挿入時の状態，また図３及び図４に示すように、
アンテナ支持体２とアンテナ３のコイル部３ａとが開い
て板状をなす場合を検査時の状態と呼称する。

【００１５】このような内視用プローブ１は、例えば図
５にその構成を示すような内視用装置１１の先端に取り
付けられている。内視用装置１１は、操作部１２に可撓
管体からなる挿入部１３を連設するとともに、前記挿入
部１３に、内視用プローブ１を所望の方向に湾曲させる
アングル部１４を連設し、さらに操作部１２にアングル
部１４操作用の操作つまみ１５を設けてなるものであ
る。また、挿入部１３内には、アングル部１４と操作つ
まみ１５とに接続した図示しない操作ワイヤが配設され
るとともに、前記アンテナ支持体２の中空部２ａと圧力
源１６とに接続した図示しない流体用管体が配設されて
いる。このような内視用装置１１は、挿入部１３を例え
ば人体における体腔又は中空器官等の内部に挿入し、操
作つまみ１５によってアングル部１４を湾曲させ、内視
用プローブ１を上下，左右の所望の方向に向けることが
できるようになっている。

【００１６】さらに、この内視用装置１１には、発振器
２１及び受信機２２からなる電子スピン共鳴装置本体２
３が繋がれ、この電子スピン共鳴装置本体２３にモニタ
装置２４が接続されている。前記発振器２１は、内部に
図示しない電源及び発振回路その他を備えており、電源
からのエネルギを、発振回路において電気エネルギに変
換し、アンテナ３へと送るものである。一方、受信機２
２は、内部に図示しない増幅器及び変換器その他を備え
ており、前記アンテナ３から送られた電子スピン共鳴信
号を信号処理し、これを増幅してモニタ装置２４に送る
ものである。また、モニタ装置２４は、この例では単に
受信機２２から送られた信号を吸収波形で表示するもの
であるが、必要に応じて画像用ディスプレイ等に置き換
えたり、あるいはこれを増設したものでもよい。

【００１７】なお、前記内視用プローブ１のアンテナ３
と、電子スピン共鳴装置本体２３とは、例えば両者をケ
ーブル等によって物理的に接続させてもよいし、これと
は別の形態で、電子スピン共鳴装置本体２３の発振器２
１及び受信機２２に、前記アンテナ３とは別にアンテナ
を設け、このアンテナによって発振器２１から内視用プ
ローブ１のアンテナ３へ電波的にエネルギを与え、かつ
アンテナ３から受信機２２へ電波的に電子スピン共鳴信
号を送るようにしてもよい。また、上記いずれの図にも
図示しないが、検査時には、被検物質に磁界を印加する
磁界発生装置を備えるものとする。

【００１８】次に、上記の構成からなる電子スピン共鳴
装置の内視用プローブ１の使用例について説明する。こ
の使用例においては、特に人体における体腔又は中空器
官に内視用プローブ１を挿入し、人体内に存在する常磁
性イオン，活性酸素あるいは各種フリーラジカル等を検
出する場合について説明する。先ず、操作者等が内視用
装置１１の操作部１２を把持する等をして、挿入部１３
及びアングル部１４と、このアングル部１４に取り付け
た内視用プローブ１とを、体腔，例えば胃や腸の内部に
挿入する。この際、内視用プローブ１は、図１及び図２
に示すような挿入時の状態にあり、アンテナ支持体２と
アンテナ３のコイル部３ａとが、円筒状をなすように曲
がっているため、体腔内への挿入をスムーズに行うこと
ができる。

【００１９】挿入が完了すると、挿入部１３内の流体用
管体を介して、圧力源１６からアンテナ支持体２の中空
部２ａ内に前記流体を送り込む。この流体が送り込まれ
ると、アンテナ支持体２は、中空部２ａ内における流体
の圧力によって徐々に板状に広がるとともに、アンテナ
３のコイル部３ａは、流体用管体の通過時に人体から熱
を与えられた流体の温度によって加温され、形状記憶合
金固有の性質から元の形状（図３及び図４に示すループ
状）へ変形しようとし、この変形の際の弾性によって広
がる。したがって、内視用プローブ１は、流体を送り込
むことによって、図１及び図２に示した挿入時の状態か
ら図３及び図４に示した検査時の状態へと変形すること
になる。

【００２０】この後、上述のように検査時の状態となっ
た内視用プローブ１により、常磁性イオン，活性酸素あ
るいは各種フリーラジカルを検出する。すなわち、人体
に前記磁界発生装置によって磁界を印加するとともに、
電子スピン共鳴装置本体２３の発振器２１に備えた電源
を起動させ、発振回路からアンテナ３へ電気エネルギを
送る。電気エネルギを受けたアンテナ３は、コイル部３
ａから体腔内へ向けて、前記エネルギに対応した周波数
の電磁波を照射する。この電磁波の照射と、前記磁界の
印加とによって、体腔内においては電磁波の共鳴現象が
生じる。さらに詳しくは、磁界が印加された体腔内の測
定部位に、アンテナ３からの電磁波が照射されると、こ
の電磁波が常磁性イオン，活性酸素あるいは各種フリー
ラジカル等を照射した際には共鳴し、これによって得ら
れる吸収スペクトルから電子スピン共鳴信号が計測でき
る。そして、この電子スピン共鳴信号は、アンテナ３の
コイル部３ａによって受信される。この際、操作者は、
操作つまみ１５によってアングル部１４を湾曲させ、内
視用プローブ１を所望の方向へ向けつつ操作を行うよう
にする。

【００２１】受信後の電子スピン共鳴信号は、受信機２
２において信号処理されかつ増幅されて、モニタ装置２
４へと送られ、モニタ装置２４は、この信号に基づいて
画面に例えば吸収波形を表示する。したがって、検査者
は、モニタ装置２４に表示された吸収波形を目視するこ
とで、人体内の常磁性イオン，活性酸素あるいは各種フ
リーラジカルを検出することができる。

【００２２】そして、検査終了後は、アンテナ支持体２
の中空部２ａ内に送り込んだ流体を、吸引その他の手段
によって排出させる。これによって、アンテナ支持体２
に作用していた圧力を解除し、アンテナ３を冷却するこ
とにより、内視用プローブ１は、検査時の状態から挿入
時の状態へと変形する。この変形をした時点で、操作者
は、体腔内から内視用プローブ１を引き抜くとよい。

【００２３】このように、体腔内への挿入時には、円筒
状に曲がった挿入時の状態をなしているため、小径の部
位にも挿入することができ、さらに挿入後は流体の圧力
及び温度によって挿入時の状態から板状の検査時の状態
に変形し、電子スピン共鳴信号を受信する際の感度を向
上させることができる。したがって被検物質内の多様な
内径に対応して内視用プローブを使用することができ
る。

【００２４】なお、本実施例においては、内視用プロー
ブ１を、内部に中空部２ａを形成したアンテナ支持体２
に、形状記憶合金からなるアンテナ３を固着したものと
したが、例えばアンテナ３は、単に屈曲可能な導体から
なるものでも同様の効果を得ることができる。一方、こ
れとは別に、中空部２ａを形成していないアンテナ支持
体２に、形状記憶合金からなるアンテナ３を固着したも
のでもよく、この場合は、アンテナ３に形状記憶変形の
ための温度を与える手段を備えるとよい。また、前記ア
ンテナ支持体２は、外形円盤状をなすものとしたが、小
径の部位内に挿入可能であって、挿入後はアンテナ３が
高感度で信号を受信できるものであれば、その他の形状
であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子スピン共鳴装置の内視用プローブによれば、以下
の効果を得ることができる。請求項１に記載のものによ
れば、被検物質内への挿入時には、円筒状に曲がる等の
形態をなしているため、小径の部位にも挿入することが
でき、また、挿入後は流体の圧力によって板状に開く等
の形態をなしているため、電子スピン共鳴信号を受信す
る際の感度を向上させることができ、したがって被検物
質内の多様な内径に対応して内視用プローブを使用する
ことができる。

【００２６】請求項２に記載のものによれば、被検物質
内への挿入時には、円筒状に曲がる等の形態をなしてい
るため、小径の部位にも挿入することができ、また、挿
入後は形状記憶合金からなるアンテナの形状記憶効果に
よって板状に開く等の形態をなしているため、電子スピ
ン共鳴信号を受信する際の感度を向上させることがで
き、したがって被検物質内の多様な内径に対応して内視
用プローブを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例で説明した電子スピン共鳴装置の内視
用プローブの挿入時の形態を示す正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】同検査時の形態を示す正面図である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】本実施例で説明した内視用装置及び電子スピン
共鳴装置本体の構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 内視用プローブ ２ アンテナ支持体 ２ａ 中空部 ３ アンテナ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8105−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/04 ５２０ Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子スピン共鳴を起こさせるマイクロ波
   を発振し且つこのマイクロ波の発振後に得られる電子ス
   ピン共鳴信号を受信する屈曲可能なアンテナを、内部に
   中空部を有し且つこの中空部内への流体の供給ならびに
   中空部内からの流体の排出によって屈曲変形可能な電気
   的絶縁体からなるアンテナ支持体に取り付けたことを特
   徴とする電子スピン共鳴装置の内視用プローブ。
2. 【請求項２】 電子スピン共鳴を起こさせるマイクロ波
   を発振し且つこのマイクロ波の発振後に得られる電子ス
   ピン共鳴信号を受信する形状記憶合金からなるアンテナ
   を、このアンテナの変形に伴って追従変形可能な電気的
   絶縁体からなるアンテナ支持体に取り付けたことを特徴
   とする電子スピン共鳴装置の内視用プローブ。