发光装置以及使用了该发光装置的医疗系统、电子设备及检验方法与流程

1.本发明涉及发光装置以及使用了该发光装置的医疗系统、电子设备及检验方法。


背景技术：

2.近年，在医疗领域被称为荧光成像法的病灶的观察方法受到瞩目。荧光成像法是如下方法：向被检体施用与肿瘤之类的病灶选择性结合的荧光药剂，然后通过特定的光来激发荧光药剂，以图像感测器对由荧光药剂发出的荧光进行检测及图像化，由此对病灶进行观察。根据荧光成像法，能够对以目视难以观察的病灶进行观察。
3.作为代表性的荧光成像法，已知存在利用吲哚菁绿(icg)作为荧光药剂的荧光成像法(icg荧光法)。icg被容易从生物体透过的近红外光(例如荧光峰波长为770nm)激发，放射波长比其长的近红外光(例如荧光峰波长为810nm)。因此，通过对由icg发出的荧光进行检测，能够观察生物体内部的病灶。icg荧光法可以说是能够在不会使生物体受伤的情况下对生物体内部的病灶进行观察的低侵入的医疗技术。
4.为了利用像icg荧光法这样的荧光成像法，需要至少放出近红外光的装置。作为放出近红外荧光的光电子元件，专利文献1公开了一种包含放射初级射束的半导体芯片和转换材料的光电子元件，该转换材料包含cr
3
离子和/或ni
2
离子。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：特表2018
‑
518046号公报


技术实现要素：

8.如上所述，为了利用像icg荧光法这样的荧光成像法，需要至少放出近红外光的装置。另一方面，为了通过经由可见光用图像感测器映出的图像或透镜以目视对粘膜表层的状态进行通常观察，优选也放出可见光。因此，如果存在同时放出可见光和近红外光的装置，则能够兼顾利用了可见光的通常观察和利用了近红外光的特殊观察。
9.然而，例如在放出可见光与近红外光的混合光的情况下，可见光内的接近近红外区域的光成分容易被近红外光用图像感测器检测。因此，存在例如下述问题：由荧光药剂发出的除了近红外荧光以外的光成分也被近红外光用图像感测器检测而产生噪音从而难以以高对比度对病灶进行观察。
10.本发明是鉴于这样的现有技术所具有的问题而完成的。而且，本发明的目的在于：提供以能够取得高对比度的观察结果的方式放出近红外光及可见光的发光装置以及使用了该发光装置的医疗系统、电子设备及检验方法。
11.为了解决上述问题，本发明的第一方式的发光装置具备光源、第一荧光体和第二荧光体，上述光源放出初级光，上述第一荧光体吸收初级光并转换成波长比初级光长的第一波长转换光，吸收初级光并转换成波长比初级光长的第二波长转换光。第一波长转换光
是在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光。第二波长转换光是在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光强度显示出最大值的峰的荧光。第一波长转换光的1/10余辉时间比第二波长转换光长。
12.本发明的第二方式的医疗系统具备第一方式的发光装置。
13.本发明的第三方式的电子设备具备第一方式的发光装置。
14.本发明的第四方式的检验方法利用第一方式的发光装置。
附图说明
15.图1是示意性地表示本实施方式的发光装置的一个例子的图。
16.图2是就初级光、第一波长转换光及第二波长转换光表示照射时间与发光强度的关系的图像的图表。
17.图3是示意性地表示波长转换体的其它例子的剖视图。
18.图4是示意性地表示波长转换体的其它例子的剖视图。
19.图5是示意性地表示波长转换体的其它例子的剖视图。
20.图6是示意性地表示本实施方式的发光装置的其它例子的剖视图。
21.图7是示意性地表示本实施方式的内窥镜的构成的图。
22.图8是示意性地表示本实施方式的内窥镜系统的构成的图。
23.图9是实施例的第一荧光体所放出的荧光的荧光光谱。
24.图10是实施例的第二荧光体所放出的荧光的荧光光谱。
具体实施方式
25.以下，参照附图对本实施方式的发光装置以及使用了该发光装置的医疗系统、电子设备及检验方法进行说明。此外，为了便于进行说明，夸张了附图的尺寸比率，有时与实际的比率不同。
26.[发光装置]
[0027]
以下，使用图1～图6对本实施方式的发光装置10进行说明。
[0028]
如图1所示，本实施方式的发光装置10具备光源5和波长转换体1。波长转换体1包含第一荧光体2和第二荧光体3。即，发光装置10具备光源5、第一荧光体2及第二荧光体3。光源5放出初级光6。第一荧光体2吸收初级光6并转换成波长比初级光6长的第一波长转换光7。第二荧光体3吸收初级光6并转换成波长比初级光6长的第二波长转换光8。
[0029]
第一波长转换光7是在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光。第二波长转换光8是在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光强度显示出最大值的峰的荧光。第一波长转换光7的1/10余辉时间比第二波长转换光8长。此外，1/10余辉时间是指从显示出最大发光强度的时间起至成为最大发光强度的1/10的强度为止所需的时间τ
1/10
。
[0030]
图2是就初级光6、第一波长转换光7及第二波长转换光8表示照射时间与发光强度的关系的图像的图表。此外，图2所示的各光的发光强度以最高发光强度的值相同的方式进行了图表化。如图2所示，如果接通光源5的电源，则光源5点亮，由光源5放射初级光6。由光源5放射的初级光6如果放射至波长转换体1，则在刚放射初级光6之后立即由第二荧光体3放射包含可见光的第二波长转换光8。包含近红外荧光的第一波长转换光7在放射第二波长
转换光8之后放射。另一方面，切断光源5的电源，光源5熄灯而变得不由光源5放射初级光6时，第二波长转换光8的发光强度成为最大发光强度的1/10的强度。第一波长转换光7一边衰减一边持续维持规定的发光强度，在第二波长转换光8的发光强度成为最大发光强度的1/10的强度之后，第一波长转换光7的发光强度成为最大发光强度的1/10的强度。
[0031]
因此，在初级光6刚被放射至第一荧光体2及第二荧光体3之后，相对优先地放射第二波长转换光8，在变得不由光源5放射初级光6之后的规定期间，第一波长转换光7相对优先地放射。其结果是，发光装置10在时间上交替地放出长余辉性的近红外的荧光成分和短余辉性的可见的荧光成分，该长余辉性的近红外的荧光成分的生物体透过性优异并且荧光光谱宽度宽，该短余辉性的可见的荧光成分的目视确认性优异的光成分的比例多。
[0032]
近红外的荧光成分例如激发用于荧光成像法的荧光药剂，荧光药剂放出波长比所激发的近红外长的近红外荧光。就被荧光药剂放出的近红外荧光来说，通过以近红外光用图像感测器进行检测及图像化，能够进行特殊观察。另一方面，发光装置10所放出的可见的荧光成分对于以目视对生物体的患部进行通常观察来说是有用的。
[0033]
根据本实施方式的发光装置10，在时间上交替放出近红外的荧光成分和可见的荧光成分。因此，就近红外荧光用图像感测器来说，在噪音成分的强度相对地变小期间，能够对强度比相对地变高后的近红外的荧光成分进行检测。因此，发光装置10利用余辉时间差能够以可以取得高对比度的观察结果的方式放出近红外光及可见光。
[0034]
如上所述，第一荧光体2吸收初级光6并转换成波长比初级光6长的第一波长转换光7。然而，第一荧光体2也可以是不仅吸收初级光6还吸收第二波长转换光8并放出第一波长转换光7的荧光体。即，可以是第二荧光体3被初级光6激发而放射第二波长转换光8并且第一荧光体2被第二波长转换光8激发而放射第一波长转换光7。在该情况下，第一荧光体2即使是几乎不被初级光6激发的荧光体，也可能通过第二荧光体3所发出的荧光激发第一荧光体2。由此，能够选择吸收可见光的荧光体作为第一荧光体2，因此第一荧光体2的选项宽，发光装置10的工业生产变得容易。另外，在第一荧光体2吸收第二波长转换光8并放出第一波长转换光的情况下，发光装置10能够放出近红外的光成分强度大的第一波长转换光7。
[0035]
初级光6优选为激光。激光为指向性强的高输出的点光源，因此不仅能够实现光学系的小型化、导光部的细径化，而且激光对于光纤的结合效率等也提高。因此，可得到容易进行高输出化的发光装置10。从发光装置10的小型化的观点考虑，激光优选由半导体发光元件放出。
[0036]
初级光6优选为连续脉冲光。这样一来，在刚将脉冲光关闭(off)之后，与比成为可见光的第二波长转换光8相比，具有近红外的荧光成分的第一波长转换光7更长地放出磷光。通过将该磷光成分用作上述药剂的激发光，仅药剂所放出的近红外的荧光成分射入图像感测器，第二波长转换光8变得不易射入图像感测器。因此，能够得到有利于提高药剂所放出的近红外的荧光成分的s/n比的发光装置10。此外，脉冲光的脉冲波优选为矩形波。这样一来，图像感测器容易仅检测药剂所放出的近红外荧光，因此能够提高药剂所放出的近红外荧光的s/n比。
[0037]
在初级光6为连续脉冲光的情况下，连续脉冲光的熄灯时间优选比第二波长转换光8的1/10余辉时间长。由此，第二波长转换光8的强度相对较小并且药剂所放出的近红外荧光的强度相对高的时间变长。其结果是，图像感测器容易仅检测药剂所放出的近红外荧
光，因此能够提高药剂所放出的近红外荧光的s/n比。
[0038]
连续脉冲光的占空比优选为0.01％～50％，更优选为0.1％～20％。通过将占空比设定为如上所述的范围，能够缩短同时照射可见光和近红外光的时间并加长可见光或近红外光的强度相对高的时间。因此，根据本实施方式的发光装置10，能够获得对比度更高的观察结果。
[0039]
连续脉冲光的点亮时间(即脉冲宽度)优选为0.1μs～0.1s，更优选为1μs～50ms。通过将点亮时间设定为这样的范围，能够充分确保可见光的强度相对高的时间。另一方面，连续脉冲光的熄灯时间优选为0.1μs～0.5s，更优选为0.5μs～0.3s，进一步优选为10μs～0.1s。通过将熄灯时间设定为这样的范围，能够充分地确保近红外光的强度相对高的时间。
[0040]
由光源5放出的光的光谱优选在400nm以上且小于500nm具有强度显示出最大值的峰。由光源5放出的光的光谱优选在420nm以上且小于480nm的波长区域内具有强度显示出最大值的峰并且由光源5放出的光为蓝色光。由光源5放出的光的光谱更优选在430nm以上且小于480nm，进一步优选在440nm以上且小于470nm的波长区域内具有强度显示出最大值的峰。由此，以高效率激发第一荧光体2及第二荧光体3，因此发光装置10能够放射高输出的近红外光。
[0041]
被波长转换体1波长转换红色激光元件，也可以具备蓝色激光元件。红色激光元件与近红外的光成分的能量差小，伴随着波长转换的能量损失小，因此在实现发光装置10的高效率化的方面是优选的。另一方面，就蓝色激光元件来说，由于高效率且高输出的激光元件的获取容易，因此在实现发光装置10的高输出化的方面是优选的。此外，光源5优选具备作为激发源的蓝色激光元件并放射蓝色的激光。由此，以高效率并且高输出激发第一荧光体2及第二荧光体3，因此发光装置10能够放射高输出的近红外光。
[0042]
优选光源5包含固体发光元件并且上述蓝色光被固体发光元件放出。这样一来，可以将可靠性高的小型的发光元件用作上述蓝色光的发光源，因此能够得到可靠性高的小型发光装置10。
[0043]
固体发光元件是放射初级光6的发光元件。固体发光元件只要能够放出具有高能量密度的初级光6，就可以使用所有发光元件。此外，固体发光元件优选为激光元件及发光二极管(led)中的至少一者，更优选为激光元件。光源5例如也可以是面发光激光二极管等。
[0044]
固体发光元件的额定光输出优选为1w以上，更优选为3w以上。由此，光源5能够放出高输出的初级光6，因此能够得到容易进行高输出化的发光装置10。
[0045]
额定光输出的上限没有特别限定，通过使光源5具有多个固体发光元，能够提高额定光输出。然而，如果考虑实用可能性，则额定光输出优选小于10kw，更优选小于3kw。
[0046]
初级光6的光密度优选超过0.5w/mm2，更优选超过3w/mm2，进一步优选超过10w/mm2。光密度也可以超过30w/mm2。这样一来，第一荧光体2及第二荧光体3以高密度被光激发，因此发光装置10能够放出高输出的荧光成分。
[0047]
第二波长转换光8的相关色温优选为2500k以上且小于7000k。相关色温更优选为2700k以上且小于5500k，进一步优选为2800k以上且小于3200k或4500k以上且小于5500k。相关色温在上述范围内的输出光为白色系的输出光，使能够通过图像显示装置或光学设备进行目视确认的患部看起来与在自然光下观察的患部接近。因此，能够得到作为医生容易充分运用其所具有的医疗经验的医疗用装置而优选的发光装置10。
[0048]
第二波长转换光8优选在500nm以上且小于580nm的整个波长范围具有光成分。通过使第二波长转换光8具有这样的光成分，发光装置10能够有效地放出有利于目视观察的荧光成分。第二波长转换光8也可以在500nm以上且小于600nm的整个波长范围具有光成分。
[0049]
第一波长转换光7在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分。第一波长转换光7更优选在750nm～800nm的整个波长范围具有光成分。这样一来，即使利用近红外线的光吸收特性容易产生偏差的药剂，发光装置10也可以放出能够以良好的效率激发药剂的近红外的激发光。因此，发光装置10可以增多由荧光药剂放射的近红外光的光量或者由光敏性药剂放出的热线。
[0050]
第一荧光体2优选被过渡金属离子激活，更优选被cr
3
激活。由此，作为第一波长转换光7，容易得到荧光光谱宽度宽并且100μs以上的长余辉性的近红外荧光。
[0051]
第一波长转换光7优选包含基于cr
3
的电子能量跃迁的荧光。而且，第一波长转换光7的荧光光谱优选在波长超过720nm的波长区域具有荧光强度显示出最大值的峰。这样一来，第一荧光体2能够放出与长余辉性的线状光谱成分相比短余辉性宽的光谱成分更占优势的荧光。其结果是发光装置10能够放出大量包含近红外成分的光。此外，线状光谱成分是基于cr
3
的2e
→4a2(t
23
)的电子能量跃迁(自旋禁阻跃迁)的荧光成分，并且在680nm～720nm的波长区域内具有荧光强度显示出最大值的峰。宽的光谱成分是基于cr
3
的4t2(t
22
e)
→4a2(t
23
)的电子能量跃迁(自旋允许跃迁)的荧光成分，并且在超过720nm的波长区域具有荧光强度显示出最大值的峰。
[0052]
第一波长转换光7的荧光光谱也可以在710nm～900nm的波长区域具有荧光强度显示出最大值的峰。第一波长转换光7的荧光光谱更优选在超过730nm的波长区域具有荧光强度显示出最大值的峰，进一步优选在超过750nm的波长区域具有荧光强度显示出最大值的峰。
[0053]
第一波长转换光7的1/10余辉时间优选小于1ms，更优选小于300μs，进一步优选小于100μs的短余辉性。由此，即使在激发第一荧光体2的激发光的光密度高的情况下，第一波长转换光7的输出也变得不易饱和。因此，可以得到能够放出高输出的近红外光的发光装置10。
[0054]
第一波长转换光7的1/10余辉时间优选比第二波长转换光8的1/10余辉时间长。具体来说，第一波长转换光7的1/10余辉时间优选为10μs以上。此外，被cr
3
激活的第一波长转换光7的1/10余辉时间比基于ce
3
、eu
2
等的宇称允许跃迁的短余辉性(小于10μs)的荧光的1/10余辉时间长。这是因为：第一波长转换光7是余辉时间比较长的基于cr
3
的自旋允许型的电子能量跃迁的荧光。
[0055]
第一波长转换光7与第二波长转换光8的1/10余辉时间差优选超过50μs，更优选超过100μs。此外，1/10余辉时间差是第一波长转换光7的1/10余辉时间与第二波长转换光8的1/10余辉时间之差。由此，即使在光源5熄灯时，第二荧光体3作为主成分所放出的可见光的荧光成分的强度大幅降低，第一荧光体2作为主成分所放出的近红外的荧光成分也保持比较大的强度。因此，能够兼顾利用了药剂所放出的近红外光的特殊观察和利用了可见光的通常观察。此外，1/10余辉时间差优选小于1ms。
[0056]
在第一波长转换光7的荧光光谱中，荧光强度最大值的80％的强度下的光谱宽度优选为20nm以上且小于80nm。这样一来，第一波长转换光7的主成分成为宽的光谱成分。因

、ca3sc2(geo4)3:cr
3
、beal2o4:cr
3
、lial5o8:cr
3
、liga5o8:cr
3
、mg2sio4:cr
3
,li

、la3ga5geo
14
:cr
3
及la3ga
5.5
nb
0.5
o
14
:cr
3
等中的至少一种荧光体,
[0066]
如上所述，第一波长转换光7具有近红外的荧光成分。由此，根据发光装置10，能够高效地激发例如icg之类的荧光药剂、例如酞菁之类的光敏性药剂(也是荧光药剂)。
[0067]
第二荧光体3优选被ce
3
及eu
2
中的至少一者激活。由此，容易得到大量包含小于10μs的短余辉性的可见光的第二波长转换光8。此外，第二荧光体3优选为被ce
3
激活的荧光体。
[0068]
第二荧光体3例如可以为氧化物及卤素氧化物之类的氧化物系的荧光体以及氮化物及氮氧化物之类的氮化物系的荧光体中的至少一者。
[0069]
第二荧光体3优选为将以选自由石榴石型、铁酸钙型及镧硅氮(la3si6n
11
)型的晶体结构组成的化合物组中的至少一种为主成分的化合物作为母体而成的ce
3
激活荧光体。或者，第二荧光体3优选为将选自由石榴石型、铁酸钙型及镧硅氮(la3si6n
11
)型的晶体结构组成的化合物组中的至少一种化合物作为母体而成的ce
3
激活荧光体。通过使用这样的第二荧光体3，能够得到大量具有绿色系至黄色系的光成分的输出光。
[0070]
具体来说，第二荧光体3优选为将以选自m3re2(sio4)3、re3al2(alo4)3、mre2o4及re3si6n
11
中的至少一种为主成分的化合物作为母体而成的ce
3
激活荧光体。或者，第二荧光体3优选为将选自m3re2(sio4)3、re3al2(alo4)3、mre2o4及re3si6n
11
中的至少一种作为母体而成的ce
3
激活荧光体。或者，第二荧光体3优选为将以该化合物为端成分的固溶体作为母体而成的ce
3
激活荧光体。此外，m为碱土金属，re为稀土元素。
[0071]
这样的第二荧光体3良好地吸收430nm～480nm的波长范围内的光，并高效地转换成在540nm以上且小于590nm的波长范围内具有荧光强度显示出最大值的峰的绿色至黄色系的光。因此，通过在制成放出430nm～480nm的波长范围内的冷色光作为初级光6的光源5的基础上使用这样的荧光体作为第二荧光体3，能够容易地得到可见光成分。
[0072]
波长转换体1优选由无机材料形成。在此，无机材料是指除了有机材料以外的材料，是包含陶瓷、金属的概念。通过使波长转换体1由无机材料形成，与包含密封树脂之类的有机材料的波长转换体相比导热性变高，因此高散热设计变得容易。故而，即使在通过由光源5放射的初级光6以高密度激发了荧光体的情况下，也能够有效地抑制波长转换体1的温度上升。其结果是，波长转换体1中的荧光体的温度猝灭得以抑制而能够进行发光的高输出化。由此，荧光体的散热性提高，因此由温度猝灭导致的荧光体的输出降低得以抑制而能够放出高输出的近红外光。
[0073]
优选波长转换体1全部由无机材料形成。由此，第一荧光体2及第二荧光体3的散热性提高，因此由温度猝灭导致的荧光体的输出降低得以抑制而能够得到放出高输出的近红外光的发光装置10，
[0074]
第一荧光体2及第二荧光体3中的至少一者可以为陶瓷。由此，波长转换体1的导热系数变高，因此能够提供发热少的高输出的发光装置10。此外，陶瓷在此是指颗粒彼此接合而成的状态的烧结体。
[0075]
如图1所示，波长转换体1优选除了第一荧光体2及第二荧光体3以外进一步具有使第一荧光体2及第二荧光体3分散的密封材料4。而且，在波长转换体1中，第一荧光体2及第二荧光体3优选分散于密封材料4中。通过使第一荧光体2及第二荧光体3分散于密封材料4
中，能够高效地吸收放出至波长转换体1的光并波长转换成近红外光。另外，能够容易地使波长转换体1成型为片状、膜状。
[0076]
密封材料4优选为有机材料及无机材料中的至少一者，特别是透明(透光性)有机材料及透明(透光性)无机材料中的至少一者。作为有机材料的密封材料，例如可以列举出硅树脂之类的透明有机材料。作为无机材料的密封材料，例如可以列举出低熔点玻璃之类的透明无机材料。
[0077]
如上所述，波长转换体1优选由无机材料形成，因此密封材料4优选由无机材料形成。另外，作为无机材料，优选使用氧化锌(zno)。由此，荧光体的散热性进一步提高，因此由温度猝灭而导致的荧光体的输出降低得以抑制而能够获得放出高输出的近红外光的发光装置。
[0078]
此外，在图1中，对第一荧光体2及第二荧光体3均匀地混合分散于一层的密封材料4的例子进行了说明。然而，波长转换体1不限于这样的方式。例如，如图3所示，波长转换体1可以具有第一密封材料4a和第二密封材料4b。可以在第一密封材料4a中分散有第一荧光体2并且在第二密封材料4b中分散有第二荧光体3。如图3所示，第一密封材料4a及第二密封材料4b可以分别形成层并且各层以重合的方式层叠在一起。第一密封材料4a与第二密封材料4b可以由相同的材料形成，也可以由不同的材料形成。
[0079]
如图4及图5所示，波长转换体1也可以不使用密封材料4。具体来说，如图4所示，波长转换体1可以不具有密封材料4并且第一荧光体2与第二荧光体3均匀地混合并分散。另外，如图5所示，波长转换体1可以在不具有密封材料4的情况下形成第一荧光体2及第二荧光体3分别集合而成的层并且各层以重合的方式层叠。在该情况下，只要利用有机或无机的粘结剂来使荧光体彼此固着即可。另外，也可以利用荧光体的加热反应来使荧光体彼此固着。作为粘结剂，可以使用通常利用的树脂系的粘接剂或陶瓷微粒、低熔点玻璃等。不利用密封材料4的波长转换体1由于可以减薄厚度，因此可以适用于发光装置10。
[0080]
接下来，对本实施方式的发光装置10的作用进行说明。在图1所示的发光装置10中，首先由光源5放射的初级光6向波长转换体1的正面1a照射。所照射的初级光6中的大部分从波长转换体1的正面1a进入波长转换体1内并从波长转换体1透过，所照射的初级光6的一部分在波长转换体1的表面被反射。第二荧光体3吸收初级光6的一部分并转换成第二波长转换光8，第一荧光体2吸收初级光6和/或第二波长转换光8的一部分并转换成第一波长转换光7。这样一来，发光装置10由波长转换体1的背面1b放射包含初级光6、第一波长转换光7及第二波长转换光8的光作为输出光。
[0081]
此外，发光装置10不限于图1所示的方式，也可以是如图6所示的方式。在图6所示的发光装置10中，首先，由光源5放射的初级光6向波长转换体1的正面1a照射。所照射的初级光6的大部分由波长转换体1的正面1a进入波长转换体1内，所照射的初级光6的一部分被波长转换体1的表面反射。第二荧光体3吸收初级光6的一部分并转换成第二波长转换光8，第一荧光体2吸收初级光6和/或第二波长转换光8的一部分并转换成第一波长转换光7。这样一来，发光装置10由波长转换体1的正面1a放射包含初级光6、第一波长转换光7及第二波长转换光8的光作为输出光。
[0082]
而且，在本实施方式的发光装置10中，第一波长转换光7的1/10余辉时间比第二波长转换光8长。因此，发光装置10能够在时间上交替地照射大量包含长余辉性的近红外的荧
光成分的第一波长转换光7和大量包含短余辉性的可见光成分的第二波长转换光8。因此，如上所述，发光装置10可以以能够获得高对比度的观察结果的方式放出近红外光及可见光。
[0083]
这样的发光装置10可以用于医疗。即，发光装置10也可以是医疗用发光装置。换言之，发光装置10可以是医疗用照明装置。这样的发光装置10能够兼顾如上面进行了说明的那样的通常观察和特殊观察而有利于病状诊断。
[0084]
发光装置10也可以用于光学相干断层法(oct)等。然而，发光装置10优选用于荧光成像法或光动力疗法中的任意方法。用于这些方法的发光装置10是利用荧光药剂、光敏性药剂之类的药剂的医疗系统用发光装置。这些方法是期待具有广泛的应用的医疗技术并且实用性高。这些发光装置10通过“生物窗”以近红外的宽的高输出光向生物体内部照射，能够使导入生物体内之后的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能，因此能够期待大的治疗效果。
[0085]
荧光成像法是如下所述的方法：将与肿瘤之类的病灶选择性地结合的荧光药剂对被检体施用，然后通过特定的光激发荧光药剂，以图像感测器对由荧光药剂发出的荧光进行检测及图像化，由此对病灶进行观察。根据荧光成像法，仅以通常的照明就能够对难以观察的病灶进行观察。作为荧光药剂，可使用吸收近红外光区域的激发光并进一步放射波长比该激发光长并且近红外光区域的荧光的药剂。作为荧光药剂，例如可以使用选自吲哚菁绿(icg)、酞菁系化合物、他拉泊芬钠系化合物及二甲基吡啶花青(dipicolylcyanine；dipcy)系的化合物中的至少一者。
[0086]
光动力疗法是如下所述的治疗方法：将与成为目标的生物体组织选择性地结合的光敏性药剂对被检体施用，然后向光敏性药剂照射近红外线。如果向光敏性药剂照射近红外线，则由光敏性药剂产生活性氧，由此能够对肿瘤、感染症之类的病灶进行治疗。作为光敏性药剂，例如可使用选自酞菁系化合物、他拉泊芬钠系化合物及卟吩姆钠系化合物中的至少一种。
[0087]
本实施方式的发光装置10也可以制成感测系统用光源或感测系统用照明系统。在发光装置10中，可以使用在近红外的波长区域具有受光灵敏度的传统受光元件来构成高灵敏度的感测系统。因此，能够得到容易进行感测系统小型化、感测范围扩大化的发光装置。
[0088]
[医疗系统]
[0089]
接下来，对具备上述的发光装置10的医疗系统进行说明。具体来说，作为医疗系统的一个例子，使用图7及图8对使用了具备发光装置10的内窥镜11及该内窥镜11的内窥镜系统100进行说明。
[0090]
(内窥镜)
[0091]
如图7所示，本实施方式的内窥镜11具备上述的发光装置10。内窥镜11具备镜110、光源连接器111、安装适配器112、中继透镜113、摄像头114及操作开关115。
[0092]
镜110是可将光由末端导入前端的细长的导光构件，使用时插入体内。镜110在前端具备成像窗110z，在成像窗110z中使用光学玻璃、光学塑料之类的光学材料。镜110具有将由光源连接器111导入的光引导至前端的光纤和传输由成像窗110z射入的光学图像的光纤。
[0093]
光源连接器111从发光装置10导入向体内的患部等照射的照明光。本实施方式中，
照明光包含可见光及近红外光。导入光源连接器111的光介由光纤被引导至镜110的前端，由成像窗110z向体内的患部等照射。此外，如图7所示，在光源连接器111上连接有用于由发光装置10向镜110引导照明光的传输缆线111z。传输缆线111z中也可以包含光纤。
[0094]
安装适配器112是用于将镜110安装于摄像头114的构件。安装适配器112上以自由拆装的方式装有各种镜110。
[0095]
中继透镜113将从镜110通过并传达的光学图像聚束于图像感测器的成像面。此外，中继透镜113可以根据操作开关115的操作量而使透镜移动来进行焦点调整及倍率调整。
[0096]
摄像头114在内部具有分色棱镜。分色棱镜将被中继透镜113聚束的光分解成r光(红色光)、g光(绿色光)、b光(蓝色光)及ir光(近红外光)这四色。分色棱镜例如由玻璃之类的透光性构件构成。
[0097]
进而，摄像头114在内部具有作为检测器的图像感测器。图像感测器例如具备四个，四个图像感测器将在各个成像面成像的光学图像转换成电信号。图像感测器没有特别限定，可以使用ccd(电荷耦合器件；charge coupled device)及cmos(互补金属氧化物半导体；complementarymetal oxide semiconductor)中的至少一者。而且，四个图像感测器是分别接受ir成分(近红外成分)、b成分(蓝色成分)、r成分(红色成分)及g成分(绿色成分)的光的专用的感测器。
[0098]
摄像头114也可以在内部具有滤色器来代替分色棱镜。在图像感测器的成像面具备滤色器。滤色器例如具备四个，四个滤色器接受被中继透镜113聚束的光并分别选择性地使r光(红色光)、g光(绿色光)、b光(蓝色光)及ir光(近红外光)透过。
[0099]
选择性地透过ir光的滤色器中优选具备对照明光所包含的近红外光(ir光)的反射成分进行截止的阻挡膜。由此，例如仅由icg之类的荧光药剂发出的包含ir光的荧光在ir光用图像感测器的成像面成像。因此，变得容易清楚地观察通过荧光药剂发光的患部。
[0100]
此外，如图7所示，摄像头114连接有用于将来源于图像感测器的电信号传输至后述的ccu12的信号电缆114z。
[0101]
在这样构成的内窥镜11中，来源于被检体的光从镜110通过而被引导至中继透镜113，进而从摄像头114内的分色棱镜通过而在四个图像感测器成像。
[0102]
(内窥镜系统)
[0103]
如图8所示，内窥镜系统100具备对被检体内进行摄像的内窥镜11、ccu(摄影机控制单元；camera control unit)12及显示器之类的显示装置13。
[0104]
ccu12至少具备rgb信号处理部、ir信号处理部及输出部。而且，ccu12通过执行ccu12的内部或外部的存储器所保持的程序来实现rgb信号处理部、ir信号处理部及输出部的各功能。
[0105]
rgb信号处理部将来源于图像感测器的r成分、g成分及b成分的电信号转换成能够在显示装置13显示的影像信号并在输出部输出。另外，ir信号处理部将来源于图像感测器的ir成分的电信号转换成影像信号并在输出部输出。
[0106]
输出部将rgb各色成分的影像信号及ir成分的影像信号中的至少一者输出至显示装置13。例如，输出部基于同步输出模式及重叠输出模式中的任意模式来输出影像信号。
[0107]
就同步输出模式来说，输出部将rgb图像和ir图像通过不同屏幕同步输出。通过同
步输出模式，将rgb图像和ir图像在不同屏幕进行比较而能够观察患部。就重叠输出模式来说，输出部输出rgb图像与ir图像重叠而成的合成图像。通过重叠输出模式，例如在rgb图像内清楚地观察通过icg发光的患部。
[0108]
显示装置13基于来源于ccu12的影像信号将患部之类的对象物的图像显示于屏幕。在同步输出模式的情况下，显示装置13将屏幕分割成多个，在各屏幕中并列显示出rgb图像及ir图像。在重叠输出模式的情况下，显示装置13将rgb图像与ir图像重叠而成的合成图像显示于一屏幕。
[0109]
接下来，对本实施方式的内窥镜11及内窥镜系统100的功能进行说明。在使用内窥镜系统100来观察被检体的情况下，首先将作为荧光物质的吲哚菁绿(icg)向被检体施用。由此，icg聚集于淋巴、肿瘤等部位(患部)。
[0110]
接着，通过传输缆线111z将可见光及近红外光从发光装置10导入光源连接器111。导入光源连接器111的光被引导至镜110的前端侧，从成像窗110z投射，由此照射患部及患部周囲。被患部等反射的光及由icg发出的荧光从成像窗110z及光纤通过而被引导至镜110的后端侧，被中继透镜113聚束，射入摄像头114内部的分色棱镜。
[0111]
就分色棱镜来说，将所射入的光之中通过ir分解棱镜分解的ir成分的光通过ir光用图像感测器以红外光成分的光学图像的形式成像。通过红分色棱镜分解的r成分的光通过r光用图像感测器而作为红色成分的光学图像被摄像。由绿分色棱镜分解的g成分的光通过g光用图像感测器以绿色成分的光学图像的形式成像。通过蓝分色棱镜分解的b成分的光通过b光用图像感测器以蓝色成分的光学图像的形式成像。
[0112]
通过ir光用图像感测器转换后的ir成分的电信号被ccu12内部的ir信号处理部转换成影像信号。通过rgb光用图像感测器分别转换的r成分、g成分、b成分的各电信号被ccu12内部的rgb信号处理部转换成各影像信号。ir成分的影像信号及r成分、g成分、b成分的各影像信号同步地输出至显示装置13。
[0113]
在ccu12内部设定同步输出模式的情况下，就显示装置13来说，rgb图像和ir图像同步在两个屏幕显示。另外，在ccu12内部设定了重叠输出模式的情况下，在显示装置13显示出rgb图像与ir图像重叠而成的合成图像。
[0114]
这样一来，本实施方式的内窥镜11具备发光装置10。因此，通过使用内窥镜11来高效地激发荧光药剂而使之发光，能够清楚地观察患部。
[0115]
本实施方式的内窥镜11优选进一步具备检测由吸收了第一波长转换光7的荧光药剂发出的荧光的检测器。内窥镜11除了发光装置10以外进一步具备检测由荧光药剂发出的荧光的检测器，由此仅以内窥镜11就能够对患部进行特定。因此，不需要像以往那样大地进行开腹而对患部进行特定，因而能够进行患者的负担少的诊察及治疗。另外，使用内窥镜11的医生能够准确地把握患部，因此能够提高治疗效率。
[0116]
如上所述，医疗系统优选用于荧光成像法或光动力疗法中的任意方法。这些方法所利用的医疗系统是期待具有广泛的应用的医疗技术并且实用性高。这些医疗系统从“生物窗”通过并以近红外的宽的高输出光向生物体内部照射而能够使导入生物体内之后的荧光药剂、光敏性药剂充分地发挥功能，因此能够期待大的治疗效果。另外，由于这样的医疗系统利用比较简单的构成的发光装置10，因此有利于实现小型化、低价格化。
[0117]
[电子设备]
[0118]
接下来，对本实施方式的电子设备进行说明。本实施方式的电子设备具备发光装置10。如上所述，发光装置10可以期待大治疗效果，容易实现感测系统的小型化等。本实施方式的电子设备使用发光装置10，因此如果用于医疗设备、感测设备用，则可以期待大治疗效果、感测系统的小型化等。
[0119]
电子设备例如具备发光装置10和受光元件。受光元件例如是检测近红外的波长区域的光的红外线感测器之类的感测器。电子设备可以是信息识别装置、辨别装置、检测装置或检验装置中的任意装置。这些装置如上所述，也能够容易地实现感测系统的小型化、感测范围的扩大化。
[0120]
信息识别装置例如为检测所放射的红外线的反射成分并识别周围状况的驱动支援系统。
[0121]
辨别装置例如是利用照射光与被照射物体反射的反射光的红外光成分的不同而对预先确定被照射物体的区分进行辨别的装置。
[0122]
检测装置例如是对液体进行检测的装置。作为液体，可以列举出水分以及禁止飞行器之类的运送的起火性液体等。具体来说，检测装置可以是对附着于玻璃的水分以及被海绵及微粉之类的物体吸水的水分进行检测的装置。检测装置可以将检测到的液体可视化。具体来说，检测装置可以将被检测到的液体的分布信息可视化。
[0123]
检验装置可以是医疗用检验装置、农牧业用检验装置、渔业用检验装置或工业用检验装置中的任意装置。这些装置对于在各产业中对检验对象物进行检验来说是有用的。
[0124]
医疗用检验装置例如是对人或除了人以外的动物的健康状态进行检验的检验装置。除了人以外的动物例如为家畜。医疗用检验装置例如为用于眼底检验及血氧饱和度检验之类的生物体检验的装置以及用于对血管及脏器之类器官进行检验的装置。医疗用检验装置可以是对生物体的内部进行检验的装置，也可以是对生物体的外部进行检验的装置。
[0125]
农牧业用检验装置例如是对包含农产品及畜产品的农畜产品进行检验的装置。农产品例如可以是蔬果及谷物类这样的用作食品的产品，也可以用于油之类的燃料。畜产品例如为食用肉及乳产品等。农牧业用检验装置可以是非破坏地对农畜产品的内部或外部进行检验的装置。农牧业用检验装置例如是对蔬果物的糖度进行检验的装置、对蔬果物的酸味进行检验的装置、通过叶脉等的可视化对蔬果物的鲜度进行检验的装置、通过伤痕及内部缺损的可视化对蔬果物的品质进行检验的装置、对食用肉的品质进行检验的装置、对将奶及食用肉等作为原料加工而得到的加工食品的品质进行检验的装置等。
[0126]
渔业用检验装置例如为对鲔之类的鱼类的肉质进行检验的装置或对贝类的贝壳内有无贝肉进行检验的装置等。
[0127]
工业用检验装置例如为异物检验装置、内容量检验装置、状态检验装置或结构物的检验装置等。
[0128]
异物检验装置例如是对放入饮料及液体药剂等的容器的液体中的异物进行检验的装置、对包装材料中的异物进行检验的装置、对印刷图像中的异物进行检验的装置、对半导体及电子部件中的异物进行检验的装置、对食品中的残骨、垃圾及机油之类的异物进行检验的装置、对容器内的加工食品的异物进行检验的装置以及对膏药之类的医疗设备、药品及准药品的内部的异物进行检验的装置等。
[0129]
内容量检验装置例如为对放入饮料及液体药剂等的容器的液体的内容量进行检
验的装置、对放入容器中的加工食品的内容量进行检验的装置以及对建材中的石棉的含量进行检验的装置等。
[0130]
状态检验装置例如是对包装材料的包装状态进行检验的装置及对包装材料的印刷状态进行检验的装置等。
[0131]
结构物的检验装置例如是树脂产品之类的复合构件或复合部件的内部非破坏检验装置及外部非破坏检验装置等。作为树脂产品等的具体例子，例如是在树脂中埋设有金属线的一部分的金属刷，能够通过检验装置对树脂与金属的接合状态进行检验。
[0132]
电子设备可以利用彩色夜视技术。彩色夜视技术是利用可见光与红外线的反射强度的相关关系对红外线的每个波长分配rgb信号而对图像进行彩色化的技术。根据彩色夜视技术，能够仅以红外线得到彩色图像，因此特别适于防止犯罪装置等。
[0133]
如上所述，电子设备具备发光装置10。发光装置10可以具备电源、光源5、第一荧光体2以及第二荧光体3，并且不需要将它们全部收纳于一个框体内。因此，本实施方式的电子设备也能够提供操作性优异、高精度并且紧凑的检验方法等。
[0134]
[检验方法]
[0135]
接下来，对本实施方式的检验方法进行说明。如上所述，具备发光装置10的电子设备可以用作检验装置。即，本实施方式的检验方法可以利用发光装置10。由此，能够提供操作性优异、高精度并且且紧凑的检验方法。
[0136]
实施例
[0137]
以下，通过实施例对本实施方式的发光装置进一步地进行详细说明，但本实施方式不受它们的限定。
[0138]
[荧光体的制备]
[0139]
(第一荧光体)
[0140]
使用利用固相反应的制备方法合成了第一荧光体。第一荧光体中使用的被cr
3
激活的荧光体是由gd3(ga
0.97
cr
0.03
)2ga3o
12
的组成式表示的氧化物荧光体。合成第一荧光体时，使用了以下的化合物粉末作为主原料。
[0141]
氧化钆(gd2o3)：纯度为3n，和光纯药工业株式会社
[0142]
氧化镓(ga2o3)：纯度为4n，和光纯药工业株式会社
[0143]
氧化铬(cr2o3)：纯度为3n，株式会社高纯度化学研究所
[0144]
首先，以成为化学计量组成的化合物gd3(ga
0.97
cr
0.03
)2ga3o
12
的方式称量了上述原料。接着，将所称量的原料投入装有纯水的烧杯中，使用磁力搅拌器进行了1小时搅拌。由此，得到了包含纯水和原料的浆料状的混合原料。之后，使用干燥机对浆料状的混合原料进行了全量干燥。然后，使用研钵和研棒将干燥后的混合原料粉碎，制得了烧成原料。
[0145]
将上述烧成原料移至小型氧化铝坩埚，利用箱型电炉在1400℃～1500℃的大气中进行1小时的烧成，由此得到了本例的荧光体。此外，升降温速度设定为400℃/小时。所得到的荧光体的体色为浅绿色。
[0146]
使用氧化铝制的研钵和研棒对进行烧成而得到的荧光体进行了数分钟的破碎。然后，使用筛(网眼为25μm)进行分级，得到了第一荧光体的粉末。
[0147]
(第二荧光体)
[0148]
获取了市售的yag荧光体(y3al2al3o
12
:ce
3
)并作为第二荧光体。此外，如果考虑到
荧光峰波长等，则该yag荧光体的化学组成推定为(y
0.995
ce
0.005
)3al2al3o
12
。
[0149]
[评价]
[0150]
(晶体结构解析)
[0151]
使用x射线衍射装置(x
‘
pertpro；思百吉株式会社、panalytical公司制)对第一荧光体及第二荧光体的晶体结构进行了评价。
[0152]
省略详细情况，但评价的结果是可知：第一荧光体及第二荧光体是以具有石榴石的晶体结构的化合物为主体而成的。即，可知：第一荧光体及第二荧光体均为石榴石荧光体、
[0153]
(荧光光谱)
[0154]
接下来，制作包含第一荧光体及第二荧光体的波长转换体并对荧光特性进行了评价。具体来说，以荧光体的填充率成为40体积％的方式使用研钵及研棒将第一荧光体的粉末、第二荧光体的粉末及密封材料(小西化学工业株式会社制polysilsesquioxane)混合，制得了荧光体糊。将该荧光体糊丝网印刷(网眼为74μm；200目，尺寸7.8mm)于蓝宝石基板(9mm
×
9mm
×
5mm厚)的分色镜的表面上，该蓝宝石基板的一面施与分色镜，在另一面实施了ar涂布。然后，通过200℃、2小时的热处理使密封材料固化，制得了波长转换体。
[0155]
接下来，在积分球的中心设置波长转换体，向荧光体照射峰波长为450nm的蓝色激光，通过多通道分光器测得了荧光光谱。此外，蓝色ld光转换成频率为100hz、占空比为1％的脉冲光。
[0156]
图9示出第一荧光体的荧光光谱。在450nm附近的尖锐的光谱为激发光的反射成分。第一荧光体的荧光光谱由可视为由cr
3
的d
‑
d跃迁引起的宽的光谱形成。而且，第一荧光体的荧光光谱在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分。另外，第一荧光体的荧光光谱的峰波长为718nm。
[0157]
图10示出第二荧光体的荧光光谱。在450nm附近的尖锐的光谱为激发光的反射成分。第二荧光体的荧光光谱由可视为由ce
3
的5d1→
4f1跃迁引起的宽的光谱形成。而且，第二荧光体的荧光光谱在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光峰。具体来说，第二荧光体的荧光光谱的峰波长为535nm。
[0158]
(余辉时间)
[0159]
使用quantaurus
‑
tau小型荧光寿命测定装置(hamamatsu photonics株式会社制c11367)测得了第一荧光体及第二荧光体的1/10余辉时间。
[0160]
表1分别示出第一荧光体及第二荧光体的1/10余辉时间。第一荧光体及第二荧光体的1/10余辉时间分别为383μs、135ns。
[0161]
表1
[0162] 第一荧光体第二荧光体余辉时间383μs135ns
[0163]
由以上的结果分别得到了在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光光谱和在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光峰的荧光光谱。而且，如果考虑第一荧光体及第二荧光体的余辉时间，则可以认为在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光和在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光峰的荧光在时间上交替地放射。
[0164]
例如通过频率为1000hz、占空比为60％的脉冲激光源(在1000μs之中600μs放射激
光，400μs不放射激光的光源)对将第一荧光体和第二荧光体混合而成的波长转换体进行了激发。这样一来，第二荧光体立即放出荧光，约100ns(0.1μs)后发光强度成为约1/10。另一方面，第一荧光体在第二荧光体之后放出荧光并且成为在约400μs之后发光强度变为约1/10的光源。即，就上述光源来说，可以认为在1000μs之中，放射激光的600μs期间主要放射在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光峰的荧光。另一方面，可以认为在未放射激光的400μs期间主要放射在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光。
[0165]
此外，主要放射在380nm以上且小于700nm的波长范围内具有荧光峰的荧光的时间和主要放射在700nm～800nm的整个波长范围具有光成分的荧光的时间可调节为任意的值。具体来说，这些时间可以通过控制脉冲激光的频率、占空比、荧光体的余辉时间来调节为任意的值。
[0166]
将日本特愿2019
‑
082916号(申请日：2019年4月24日)的全部内容援引于此。
[0167]
以上，按照实施例对本实施方式的内容进行了说明，但本领域技术人员可以明确本实施方式不限于这些记载内容而可以进行各种变形及改良。
[0168]
产业上的可利用性
[0169]
根据本技术，可以提供以能够获得高对比度的观察结果的方式放出近红外光及可见光的发光装置以及使用了该发光装置的医疗系统、电子设备及检验方法。
[0170]
符号说明
[0171]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
波长转换体
[0172]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一荧光体
[0173]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二荧光体
[0174]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
光源
[0175]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
初级光
[0176]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一波长转换光
[0177]8ꢀꢀꢀꢀ
第二波长转换光
[0178]
10
ꢀꢀꢀꢀ
发光装置