JP2001120509A - Bloodstream signal extracting apparatus and bloodstream signal extracting method - Google Patents

Bloodstream signal extracting apparatus and bloodstream signal extracting method

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JP2001120509A
JP2001120509A JP30824599A JP30824599A JP2001120509A JP 2001120509 A JP2001120509 A JP 2001120509A JP 30824599 A JP30824599 A JP 30824599A JP 30824599 A JP30824599 A JP 30824599A JP 2001120509 A JP2001120509 A JP 2001120509A
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JP
Japan
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laser light
light source
blood flow
power spectrum
extracting
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JP30824599A
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Japanese (ja)
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Takaaki Miyahara
隆明 宮原
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CYBER FIRM Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove a random mode hop of an oscillating wave length, and to remove the scattered light incident on a photoelectric conversion element in an apparatus for extracting a power spectrum correlating with a bloodstream signal. SOLUTION: An alternating current supplied via an AC power source 3 and an AC coupling capacitor 4 is superimposed on a direct current supplied to a laser diode 1. A laser beam reflected by subject by being oscillated from the laser diode 1 is received via a diffraction means 8. A temperature change in the laser diode 1 is detected by a first photodiode 5, and a Peltier element 6 absorbs heat of the laser diode 1 according to a detecting result.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を生体
組織に照射し、生体組織内で散乱されたレーザー光によ
るドップラーシフトのビート信号を利用することによっ
て、組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する
装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for irradiating a living tissue with a laser beam and using a beat signal of a Doppler shift caused by the laser beam scattered in the living tissue to obtain a power spectrum as a tissue blood flow signal. The present invention relates to an apparatus and a method for extracting.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザーダイオードから発振されたレー
ザー光を生体組織に照射すると、生体組織表面での反
射、生体組織内での拡散及び反射戻り光などにより、ド
ップラー効果が生じる。このドップラー効果を利用し
て、被検体内の血流分布データを求める技術が確立して
いる。
2. Description of the Related Art When a laser beam emitted from a laser diode is applied to a living tissue, a Doppler effect occurs due to reflection on the surface of the living tissue, diffusion in the living tissue and reflected return light. A technique for obtaining blood flow distribution data in a subject using the Doppler effect has been established.

【0003】例えば、特開平5−277111号公報
は、被検体内に超音波ビームを照射し、得られた反射波
信号を用いてドップラー信号を検出し、このドップラー
信号に基づいて被検体内の血流分布データを求める装置
を開示している。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-277111 discloses that an ultrasonic beam is radiated into a subject, a Doppler signal is detected using an obtained reflected wave signal, and a Doppler signal is detected based on the Doppler signal. An apparatus for obtaining blood flow distribution data is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】レーザー光を用いて組
織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する場合
に、レーザー光を発するレーザーダイオードの発振波長
が安定しているとき、すなわち、温度一定、出力一定、
レーザー光の反射による戻り光なしのときには、図2
(A)に示すように、発振波長のモードは単一である。
When extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal using a laser beam, when the oscillation wavelength of a laser diode that emits the laser beam is stable, that is, when the temperature is constant and the output Constant,
When there is no return light due to the reflection of laser light, FIG.
As shown in (A), the mode of the oscillation wavelength is single.

【0005】しかしながら、レーザーダイオードからレ
ーザー光を直接に生体組織表面に照射すると、反射した
戻り光がレーザーダイオードに入射し、光自己結合を生
じたり、あるいは、レーザーダイオードそれ自体が発生
する熱によってレーザーダイオードの共振器長が変化し
たりすると、図2(B)に示すように、発振波長のラン
ダムなモードホップ20が発生する。このため、レーザ
ー光は、異なる大きさのピークで受光されることになる
ため、単一モードでの受光は困難であった。
However, when laser light is directly irradiated on the surface of a living tissue from a laser diode, reflected return light is incident on the laser diode, causing optical self-coupling or heat generated by the laser diode itself. When the resonator length of the diode changes, a mode hop 20 having a random oscillation wavelength occurs, as shown in FIG. For this reason, laser light is received at peaks of different magnitudes, and it has been difficult to receive light in a single mode.

【0006】さらに、生体組織で反射されたレーザー光
は「アップルビーム」と呼ばれる散乱場を形成する。こ
のため、生体組織で反射されたレーザー光は、多方向か
らのランダムな点光源から発せられる光と同様に、光電
変換素子には散乱光として入射する。この結果、迷光成
分が増加する。
[0006] Further, the laser light reflected by the living tissue forms a scattered field called "Apple beam". Therefore, the laser light reflected by the living tissue enters the photoelectric conversion element as scattered light, similarly to the light emitted from a random point light source from multiple directions. As a result, the stray light component increases.

【0007】以上のような理由により、生体組織内で散
乱されたドップラーシフトのビート信号を回折現象とし
て発生させたパワースペクトルは大きく揺らぐため、組
織血流信号に相関した正確なパワースペクトルの抽出が
困難となっていた。
For the above reasons, the power spectrum generated as the diffraction phenomenon of the Doppler-shifted beat signal scattered in the living tissue fluctuates greatly, so that an accurate power spectrum correlated with the tissue blood flow signal can be extracted. It was difficult.

【0008】本発明は、以上のような従来の技術におけ
る問題点に鑑みてなされたものであり、生体組織表面か
らの反射戻り光と光源それ自体が発生する熱とにより生
じる発振波長のランダムなモードホップを除去すること
ができるとともに、光電変換素子の表面に入射される散
乱光すなわち迷光を除去することができるパワースペク
トル抽出装置及びパワースペクトル抽出方法を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and has a random oscillation wavelength generated by reflected light returning from the surface of a living tissue and heat generated by the light source itself. It is an object of the present invention to provide a power spectrum extracting device and a power spectrum extracting method capable of removing mode hops and removing scattered light, that is, stray light incident on the surface of a photoelectric conversion element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項1は、縦単一モードのレーザー光を
発振するレーザー光源と、レーザー光の波長を安定化さ
せる波長安定化手段と、被検体から反射してきたレーザ
ー光を電気信号に変換する光電変換手段と、を備える、
組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する装置
を提供する。
In order to achieve this object, a first aspect of the present invention is a laser light source that oscillates a longitudinal single mode laser beam, and a wavelength stabilizing device that stabilizes the wavelength of the laser beam. And, a photoelectric conversion unit that converts the laser light reflected from the subject into an electric signal,
An apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal is provided.

【0010】請求項2に記載されているように、本装置
は、さらに、レーザー光源から発せられたレーザー光を
生体組織に照射したときの反射レーザー光に回折現象を
発生させる回折手段を備えていることが好ましい。
According to a second aspect of the present invention, the apparatus further comprises diffraction means for generating a diffraction phenomenon in a reflected laser beam when the living tissue is irradiated with a laser beam emitted from a laser light source. Is preferred.

【0011】請求項3に記載されているように、波長安
定化手段は、縦単一モードでレーザー光を発振させるこ
とができる動作電流である直流電流に交流電流を重畳さ
せる手段として構成することができる。
According to a third aspect of the present invention, the wavelength stabilizing means is constituted as a means for superimposing an alternating current on a direct current which is an operating current capable of oscillating laser light in a single longitudinal mode. Can be.

【0012】波長安定化手段により、基本モード(単一
モードで発振している状態)のサイドに小さいモードを
発生させることにより、発振されたレーザー光と反射し
てきたレーザー光との間の干渉性を下げ、戻り光による
レーザー光源内での光自己結合を防止することができ
る。その結果として、発振波長のランダムなモードホッ
プを軽減させることができる。
By generating a small mode on the side of the fundamental mode (state oscillating in a single mode) by the wavelength stabilizing means, the coherence between the oscillated laser light and the reflected laser light is generated. And the optical self-coupling in the laser light source due to the return light can be prevented. As a result, random mode hops of the oscillation wavelength can be reduced.

【0013】また、請求項4に記載されているように、
上述の交流電流は、100乃至200KHzの周波数を
有し、0.4乃至2.5mAの範囲内の交流電流である
ことが好ましい。
Further, as described in claim 4,
Preferably, the alternating current has a frequency of 100 to 200 KHz and is in the range of 0.4 to 2.5 mA.

【0014】請求項5は、縦単一モードのレーザー光を
発振するレーザー光源と、レーザー光源に直流電流を供
給する直流電源と、レーザー光源に交流電流を供給する
交流電源と、被検体から反射してきたレーザー光を回折
させる回折手段と、回折手段を経たレーザー光を電気信
号に変換する光電変換手段と、を備える組織血流信号と
してのパワースペクトルを抽出する装置を提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laser light source that oscillates a laser beam in a longitudinal single mode, a DC power supply for supplying a DC current to the laser light source, an AC power supply for supplying an AC current to the laser light source, and a reflection from the subject. Provided is an apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal, comprising: a diffracting means for diffracting the laser light, and a photoelectric converting means for converting the laser light passing through the diffracting means into an electric signal.

【0015】請求項6に記載されているように、この組
織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する装置
は、交流電源とレーザー光源との間に配置された交流結
合コンデンサーをさらに備えることが好ましく、レーザ
ー光源には、周波数100乃至200KHz、0.4乃
至2.5mAの交流電流が供給される。
[0015] As described in claim 6, the apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal preferably further includes an AC coupling capacitor disposed between an AC power supply and a laser light source. The laser light source is supplied with an alternating current having a frequency of 100 to 200 KHz and 0.4 to 2.5 mA.

【0016】請求項7に記載されているように、上記の
組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する装置
は、レーザー光源の温度変化を検出し、検出した温度変
化に応じた検出信号を発する検温センサーと、その検出
信号に応じて、レーザー光源内の熱を吸熱する吸熱手段
と、をさらに備えることが好ましい。
According to a seventh aspect of the present invention, the apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal detects a temperature change of a laser light source and issues a detection signal corresponding to the detected temperature change. It is preferable to further include a temperature sensor and heat absorbing means for absorbing heat in the laser light source in accordance with the detection signal.

【0017】この検温センサーと吸熱手段とによって、
レーザー光源の発熱を抑制することができ、ひいては、
レーザー光源の発振波長のランダムなモードホップを除
去することができる。
With this temperature sensor and heat absorbing means,
The heat generation of the laser light source can be suppressed, and as a result,
A random mode hop of the oscillation wavelength of the laser light source can be eliminated.

【0018】請求項8に記載されているように、回折手
段としては、直径が50乃至200μmのピンホール、
レンズ及び50乃至200μmのグレーデェッドインデ
ックス光ファイバーの何れかを選択することができる。
As described in claim 8, as the diffraction means, a pinhole having a diameter of 50 to 200 μm,
Either a lens or a 50 to 200 μm graded index optical fiber can be selected.

【0019】請求項9に記載されているように、検温セ
ンサーは、レーザー光源のレーザー出力の変化を検出す
ることにより、レーザー光源の温度変化を検出するもの
として構成することができる。
The temperature sensor may be configured to detect a change in the laser output of the laser light source to detect a change in the temperature of the laser light source.

【0020】請求項10に記載されているように、吸熱
手段としては、例えば、ペルチェ素子を用いることがで
きる。
As described in claim 10, as the heat absorbing means, for example, a Peltier element can be used.

【0021】請求項11に記載されているように、レー
ザー光源が発信するレーザー光は500乃至900nm
の波長を有するものであることが好ましい。
[0021] As described in claim 11, the laser light emitted from the laser light source is 500 to 900 nm.
Preferably, it has a wavelength of

【0022】請求項12は、縦単一モードのレーザー光
を発振する第一の過程と、レーザー光の波長を安定化さ
せる第二の過程と、レーザー光源から発せられたレーザ
ー光を生体組織に照射したときに生体組織内において散
乱されたドップラーシフトのビート信号を回折現象とし
て発生させる第三の過程と、レーザー光を電気信号に変
換する第四の過程と、を備える、組織血流信号としての
パワースペクトルを抽出する方法を提供する。
A twelfth aspect is a first step of oscillating a longitudinal single mode laser beam, a second step of stabilizing the wavelength of the laser beam, and a step of applying a laser beam emitted from a laser light source to a living tissue. A third process of generating a beat signal of Doppler shift scattered in the living tissue when irradiated as a diffraction phenomenon, and a fourth process of converting laser light into an electric signal, as a tissue blood flow signal A method for extracting a power spectrum.

【0023】請求項13に記載されているように、第二
の過程は、例えば、縦単一モードでレーザー光を発振さ
せることができる動作電流に交流電流を重畳させる過程
として構成することができる。
[0023] As described in claim 13, the second step can be constituted, for example, as a step of superimposing an alternating current on an operating current capable of oscillating laser light in the longitudinal single mode. .

【0024】この場合、請求項14に記載されているよ
うに、交流電流は、100乃至200KHzの周波数を
有し、0.4乃至2.5mAの範囲内の交流電流である
ことが好ましい。
In this case, the alternating current preferably has a frequency of 100 to 200 KHz and is in the range of 0.4 to 2.5 mA.

【0025】請求項15に記載されているように、本方
法は、レーザー光を発するレーザー光源の温度変化を検
出する第五の過程と、検出された温度変化に応じて、レ
ーザー光源内の熱を吸熱する第六の過程と、をさらに備
えることが好ましい。
[0025] As described in claim 15, the method includes a fifth step of detecting a temperature change of the laser light source that emits the laser light, and a method of detecting a temperature change in the laser light source according to the detected temperature change. And a sixth step of absorbing heat.

【0026】請求項16に記載されているように、第五
の過程におけるレーザー光源の温度変化の検出は、例え
ば、レーザー光源のレーザー出力の変化を検出すること
により行われる。
The temperature change of the laser light source in the fifth step is detected, for example, by detecting a change in the laser output of the laser light source.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る血流信号抽出装置を説明する。図1は本
発明の一実施形態に係る血流信号抽出装置のブロック図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A blood flow signal extracting apparatus according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a blood flow signal extraction device according to one embodiment of the present invention.

【0028】本実施形態に係る血流信号抽出装置は、波
長が500乃至900nmである縦単一モードのレーザ
ー光1aを発振するレーザー光源としてのレーザーダイ
オード1と、レーザーダイオード1に直流電流を供給す
る直流電源2と、交流電流を供給する交流電源3と、交
流電源3とレーザーダイオード1の間に配置された交流
結合コンデンサー4と、レーザーダイオード1の出射端
の反対側に配置され、レーザーダイオード1の温度変化
を検出し、検出した温度変化に応じた検出信号を発する
検温センサーとしての第一フォトダイオード5と、レー
ザーダイオード1が発生した熱を吸熱する吸熱手段とし
てのペルチェ素子6と、第一フォトダイオード5が発信
した検出信号を受信し、その検出信号に応じて、ペルチ
ェ素子6の吸熱量を制御する制御回路7と、被検体11
から反射してきたレーザー光1bを回折させる回折手段
8と、被検体11から反射してきたレーザー光1bを回
折手段8を介して受光する第二フォトダイオード9と、
第二フォトダイオード9が受光したレーザー光1bを電
気信号に変換する光電変換手段としての光電変換回路1
0と、を備えている。
The blood flow signal extraction device according to the present embodiment supplies a laser diode 1 as a laser light source that oscillates a longitudinal single mode laser beam 1a having a wavelength of 500 to 900 nm, and supplies a direct current to the laser diode 1. A DC power supply 2, an AC power supply 3 for supplying an AC current, an AC coupling capacitor 4 disposed between the AC power supply 3 and the laser diode 1, and a laser diode disposed on the side opposite to the emission end of the laser diode 1. 1, a first photodiode 5 as a temperature sensor for detecting a temperature change and generating a detection signal according to the detected temperature change, a Peltier element 6 as a heat absorbing means for absorbing heat generated by the laser diode 1, and A detection signal transmitted by one photodiode 5 is received, and the amount of heat absorbed by the Peltier element 6 is determined in accordance with the detection signal. A control circuit 7 for controlling the subject 11
Diffraction means 8 for diffracting the laser light 1b reflected from the object, a second photodiode 9 for receiving the laser light 1b reflected from the subject 11 via the diffraction means 8,
A photoelectric conversion circuit 1 as a photoelectric conversion means for converting the laser beam 1b received by the second photodiode 9 into an electric signal
0.

【0029】交流結合コンデンサー4は、交流電源3か
ら交流電流を供給され、周波数100乃至200KH
z、0.4乃至2.5mAの交流電流をレーザーダイオ
ード1に供給する。
The AC coupling capacitor 4 is supplied with AC current from the AC power supply 3 and has a frequency of 100 to 200 KH.
z, an alternating current of 0.4 to 2.5 mA is supplied to the laser diode 1.

【0030】本実施形態における回折手段8としては、
直径が50乃至200μmのピンホールが用いられてい
る。なお、このピンホールに代えて、レンズ又は50乃
至200μmのググレーデェッドインデックス光ファイ
バーを選択することも可能である。
As the diffraction means 8 in the present embodiment,
A pinhole having a diameter of 50 to 200 μm is used. Instead of this pinhole, it is also possible to select a lens or a 50 to 200 μm Ggraded Index optical fiber.

【0031】第一フォトダイオード5は、レーザーダイ
オード1のレーザー出力の変化を検出することにより、
レーザーダイオード1の温度変化を検出する。
The first photodiode 5 detects a change in the laser output of the laser diode 1 to
The temperature change of the laser diode 1 is detected.

【0032】以上のような構成を有する本実施形態に係
る血流信号抽出装置は以下のように作動する。
The blood flow signal extraction device according to the present embodiment having the above configuration operates as follows.

【0033】直流電源2はレーザーダイオード1に直流
電流を供給し、交流電源3は交流結合コンデンサー4を
介して周波数100乃至200KHz、0.4乃至2.
5mAの交流電流をレーザーダイオード1に供給する。
この交流電流はレーザーダイオード1の内部において直
流電流に重畳される。その結果、後述するように、血流
信号の高い周波数帯域において発生するピークを消失さ
せることができる。
The DC power supply 2 supplies a DC current to the laser diode 1, and the AC power supply 3 has a frequency of 100 to 200 KHz, 0.4 to 2.
An alternating current of 5 mA is supplied to the laser diode 1.
This AC current is superimposed on the DC current inside the laser diode 1. As a result, as will be described later, a peak occurring in a high frequency band of the blood flow signal can be eliminated.

【0034】レーザーダイオード1は波長が500乃至
900nmであるレーザー光1aを被検体11に走査す
る。
The laser diode 1 scans the subject 11 with a laser beam 1a having a wavelength of 500 to 900 nm.

【0035】被検体11において反射したレーザー光1
bは回折手段8としての内径50乃至200μmのピン
ホールを通過する。ピンホールを通過する際に、レーザ
ー光1bには回折現象が発生する。次いで、レーザー光
1bは第二フォトダイオード9において受光された後、
光電変換回路10において、レーザー光1bの強度に対
応した電気信号に変換される。
The laser beam 1 reflected on the subject 11
b passes through a pinhole having an inner diameter of 50 to 200 μm as the diffraction means 8. When passing through the pinhole, a diffraction phenomenon occurs in the laser beam 1b. Next, after the laser beam 1b is received by the second photodiode 9,
In the photoelectric conversion circuit 10, the light is converted into an electric signal corresponding to the intensity of the laser light 1b.

【0036】この電気信号に基づいて、生体組織血流信
号としてのパワースペクトルを抽出することができる。
Based on this electric signal, a power spectrum as a living tissue blood flow signal can be extracted.

【0037】第一フォトダイオード5は、レーザーダイ
オード1の温度変化を検出し、検出した温度変化に対応
する検出信号を制御回路7に送信する。制御回路7は、
検出信号に示されたレーザーダイオード1の温度変化に
応じて、ペルチェ素子6の吸熱量を制御する。
The first photodiode 5 detects a temperature change of the laser diode 1 and transmits a detection signal corresponding to the detected temperature change to the control circuit 7. The control circuit 7
The amount of heat absorbed by the Peltier element 6 is controlled according to the temperature change of the laser diode 1 indicated by the detection signal.

【0038】波長安定化手段としての交流電源3と交流
結合コンデンサー4及び吸熱手段としてのペルチェ素子
6の有効性を確認するため、図1に示した血流信号抽出
装置から交流電源3、交流結合コンデンサー4及びペル
チェ素子6を取り除いた場合と、交流電源3、交流結合
コンデンサー4及びペルチェ素子6をそのまま取り付け
た場合の双方において、ポリアセタール樹脂の静止散乱
条件のパワースペクトルを測定した。
In order to confirm the effectiveness of the AC power supply 3 and the AC coupling condenser 4 as the wavelength stabilizing means and the Peltier element 6 as the heat absorbing means, the AC power supply 3 and the AC coupling 3 were obtained from the blood flow signal extracting device shown in FIG. The power spectrum under static scattering conditions of the polyacetal resin was measured both when the capacitor 4 and the Peltier element 6 were removed and when the AC power supply 3, the AC coupling capacitor 4 and the Peltier element 6 were directly attached.

【0039】その結果を図3(A)及び(B)に示す。
図1に示した血流信号抽出装置から交流電源3、交流結
合コンデンサー4及びペルチェ素子6を取り除いた場合
には、図3(A)に示すように、静止散乱条件にもかか
わらず、血流信号としての周波数帯域である高い周波数
においてピーク30が発生している。これに対して、交
流電源3、交流結合コンデンサー4及びペルチェ素子6
をそのまま取り付けた場合においては、図3(B)に示
すように、図3(A)において見られた高い周波数にお
けるピーク30は消失している。
The results are shown in FIGS. 3A and 3B.
When the AC power supply 3, the AC coupling capacitor 4, and the Peltier element 6 are removed from the blood flow signal extraction device shown in FIG. 1, as shown in FIG. A peak 30 occurs at a high frequency, which is a frequency band as a signal. On the other hand, the AC power supply 3, the AC coupling capacitor 4, and the Peltier element 6
In the case where is attached as it is, as shown in FIG. 3B, the peak 30 at a high frequency seen in FIG. 3A has disappeared.

【0040】すなわち、交流電源3、交流結合コンデン
サー4及びペルチェ素子6を設けることにより、図2
(B)に示したようなランダムなモードホップ20を除
去することができることがわかる。
That is, by providing the AC power supply 3, the AC coupling capacitor 4, and the Peltier element 6, the configuration shown in FIG.
It can be seen that the random mode hop 20 as shown in FIG.

【0041】また、回折手段8の有効性を確認するた
め、被検体11から反射してきたレーザー光1bを回折
手段8を介さずに受光した場合と、回折手段8を介して
受光した場合のそれぞれにおいて、ラテックス粒子のブ
ラウン運動であるパワースペクトルを測定した。
Further, in order to confirm the effectiveness of the diffraction means 8, the laser light 1b reflected from the subject 11 is received without passing through the diffraction means 8 and the laser light 1b is received through the diffraction means 8, respectively. , The power spectrum, which is the Brownian motion of the latex particles, was measured.

【0042】被検体11から反射してきたレーザー光を
回折手段8を介さずに受光した場合の結果を図4(A)
に、回折手段8を介して受光した場合の結果を図4
(B)にそれぞれ示す。図4(A)及び(B)の比較か
ら明らかであるように、被検体11から反射してきたレ
ーザー光1bを回折手段8を介さずに受光した場合のパ
ワースペクトルの面積(図4(A))は回折手段8を介
して受光した場合のパワースペクトルの面積(図4
(B))よりも小さい。これは、回折手段8を用いるこ
とにより、回折手段8を用いない場合と比較して、血流
信号に対する相関度がより大きいパワースペクトルを得
ることができるということを示している。
FIG. 4A shows the result when the laser beam reflected from the subject 11 is received without passing through the diffraction means 8.
FIG. 4 shows the result when light is received through the diffraction means 8.
(B) shows each. As is clear from the comparison between FIGS. 4A and 4B, the area of the power spectrum when the laser beam 1b reflected from the subject 11 is received without passing through the diffraction means 8 (FIG. 4A). ) Is the area of the power spectrum when light is received via the diffraction means 8 (FIG. 4).
(B)). This indicates that the use of the diffracting means 8 makes it possible to obtain a power spectrum having a higher degree of correlation with the blood flow signal as compared to the case where the diffracting means 8 is not used.

【0043】以上のように、本実施形態に係る血流信号
抽出装置によれば、被検体11から反射してきた戻り光
に起因して生じる、図2(B)に示したようなランダム
なモードホップ20は、交流電源3と交流結合コンデン
サー4を介して高周波電流をレーザーダイオード1に供
給することにより、除去することができる。
As described above, according to the blood flow signal extraction device of the present embodiment, a random mode as shown in FIG. The hop 20 can be removed by supplying a high-frequency current to the laser diode 1 via the AC power supply 3 and the AC coupling capacitor 4.

【0044】さらに、レーザーダイオード1自体の発熱
に起因して生じるモードホップ20は、検温センサーと
しての第一フォトダイオード5と吸熱手段としてのペル
チェ素子6とにより、除去することができる。
Further, the mode hop 20 caused by the heat generation of the laser diode 1 itself can be removed by the first photodiode 5 as the temperature sensor and the Peltier element 6 as the heat absorbing means.

【0045】また、回折現象を発生させる回折手段8を
用いることにより、一層正確な血流信号のパワースペク
トルを抽出することが可能になる。
Further, by using the diffraction means 8 for generating a diffraction phenomenon, it becomes possible to extract a more accurate power spectrum of a blood flow signal.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0047】レーザー光源から発振されるレーザー光と
生体組織反射面から反射される光との干渉による光自己
結合を防止することができ、より正確な生体組織血流信
号であるパワースペクトルを抽出することができる。
It is possible to prevent optical self-coupling due to interference between laser light oscillated from a laser light source and light reflected from a biological tissue reflecting surface, and to extract a more accurate power spectrum as a biological tissue blood flow signal. be able to.

【0048】また、被検体から反射してきた戻り光又は
レーザー光源自体の発熱に起因して生じるランダムなモ
ードホップを除去することができる。
Further, random mode hops caused by return light reflected from the subject or heat generated by the laser light source itself can be eliminated.

【0049】さらに、被検体から反射してきた反射レー
ザー光に対して回折現象を発生させることにより、一層
正確な血流信号のパワースペクトルを抽出することがで
きる。
Further, by generating a diffraction phenomenon with respect to the reflected laser light reflected from the subject, a more accurate power spectrum of the blood flow signal can be extracted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る血流信号抽出装置の
構造を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a blood flow signal extraction device according to one embodiment of the present invention.

【図2】(A)は、発振したレーザー光と反射してきた
レーザー光との間で干渉が生じていない場合のモード測
定結果を示し、(B)は発振したレーザー光と反射して
きたレーザー光との間で干渉が生じている場合のモード
測定結果を示す。
FIG. 2A shows a mode measurement result when no interference occurs between an oscillated laser beam and a reflected laser beam, and FIG. 2B shows a mode measurement result of the oscillated laser beam and the reflected laser beam. 9 shows a mode measurement result in the case where interference occurs between the mode and the mode.

【図3】(A)及び(B)はそれぞれ条件を変えて測定
したポリアセタール樹脂の静止散乱条件におけるパワー
スペクトルである。
FIGS. 3A and 3B are power spectra under static scattering conditions of a polyacetal resin measured under different conditions, respectively.

【図4】(A)及び(B)はそれぞれ条件を変えて測定
したラテックス粒子のブラウン運動におけるパワースペ
クトルである。
FIGS. 4A and 4B are power spectra in the Brownian motion of latex particles measured under different conditions, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザーダイオード 2 直流電源 3 交流電源 4 交流結合コンデンサー 5 第一フォトダイオード 6 ペルチェ素子 7 制御回路 8 回折手段 9 第二フォトダイオード 10 光電変換回路 11 被検体 20 モードホップ 30 ピーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2 DC power supply 3 AC power supply 4 AC coupling capacitor 5 First photodiode 6 Peltier element 7 Control circuit 8 Diffraction means 9 Second photodiode 10 Photoelectric conversion circuit 11 Subject 20 Mode hop 30 Peak

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 縦単一モードのレーザー光を発振するレ
ーザー光源と、 前記レーザー光の波長を安定化させる波長安定化手段
と、 被検体から反射したレーザー光を電気信号に変換する光
電変換手段と、 を備える、組織血流信号としてのパワースペクトルを抽
出する装置。
1. A laser light source that oscillates a laser beam in a longitudinal single mode, a wavelength stabilizing unit that stabilizes a wavelength of the laser beam, and a photoelectric conversion unit that converts a laser beam reflected from an object into an electric signal. An apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal, comprising:
【請求項2】 前記レーザー光源から発せられたレーザ
ー光を生体組織に照射したときの反射レーザー光に回折
現象を発生させる回折手段をさらに備えることを特徴と
する請求項1に記載の組織血流信号としてのパワースペ
クトルを抽出する装置。
2. The tissue blood flow according to claim 1, further comprising diffraction means for generating a diffraction phenomenon in a reflected laser light when the living tissue is irradiated with the laser light emitted from the laser light source. A device that extracts a power spectrum as a signal.
【請求項3】 前記波長安定化手段は、縦単一モードで
レーザー光を発振させることができる直流電流に交流電
流を重畳させる手段であることを特徴とする請求項1又
は2に記載の組織血流信号としてのパワースペクトルを
抽出する装置。
3. The tissue according to claim 1, wherein said wavelength stabilizing means is means for superimposing an alternating current on a direct current capable of oscillating a laser beam in a longitudinal single mode. A device that extracts a power spectrum as a blood flow signal.
【請求項4】 前記交流電流は、100乃至200KH
zの周波数を有し、0.4乃至2.5mAの範囲内の交
流電流であることを特徴とする請求項3に記載の組織血
流信号としてのパワースペクトルを抽出する装置。
4. The method according to claim 1, wherein the alternating current is 100 to 200 KH.
4. The apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 3, wherein the alternating current has a frequency of z and is in a range of 0.4 to 2.5 mA.
【請求項5】 縦単一モードのレーザー光を発振するレ
ーザー光源と、 前記レーザー光源に直流電流を供給する直流電源と、 前記レーザー光源に交流電流を供給する交流電源と、 被検体から反射してきた前記レーザー光を回折させる回
折手段と、 前記回折手段を経た前記レーザー光を電気信号に変換す
る光電変換手段と、 を備える組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出
する装置。
5. A laser light source that oscillates laser light in a longitudinal single mode; a DC power supply that supplies a DC current to the laser light source; an AC power supply that supplies an AC current to the laser light source; An apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal, comprising: a diffraction unit for diffracting the laser light; and a photoelectric conversion unit for converting the laser light having passed through the diffraction unit into an electric signal.
【請求項6】 前記交流電源と前記レーザー光源との間
に配置された交流結合コンデンサーをさらに備えてお
り、前記レーザー光源には、周波数100乃至200K
Hz、0.4乃至2.5mAの交流電流が供給されるも
のであることを特徴とする請求項5に記載の組織血流信
号としてのパワースペクトルを抽出する装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising an AC coupling capacitor disposed between the AC power supply and the laser light source, wherein the laser light source has a frequency of 100 to 200K.
6. The apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 5, wherein an alternating current of 0.4 to 2.5 mA at Hz is supplied.
【請求項7】 前記レーザー光源の温度変化を検出し、
検出した温度変化に応じた検出信号を発する検温センサ
ーと、 前記検出信号に応じて、前記レーザー光源内の熱を吸熱
する吸熱手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れ
か一項に記載の組織血流信号としてのパワースペクトル
を抽出する装置。
7. Detecting a temperature change of the laser light source,
The temperature sensor according to any of claims 1 to 6, further comprising: a temperature sensor that emits a detection signal according to the detected temperature change; and a heat absorbing unit that absorbs heat in the laser light source according to the detection signal. An apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 1.
【請求項8】 前記回折手段は、直径が50乃至200
μmのピンホール、レンズ及び50乃至200μmのグ
レーデェッドインデックス光ファイバーの何れか一つか
らなるものであることを特徴とする請求項1乃至6の何
れか一項に記載の組織血流信号としてのパワースペクト
ルを抽出する装置。
8. The diffraction means has a diameter of 50 to 200.
The tissue blood flow signal according to any one of claims 1 to 6, wherein the tissue blood flow signal is formed of one of a pinhole, a lens, and a 50 to 200 µm graded index optical fiber. A device that extracts the power spectrum.
【請求項9】 前記検温センサーは、前記レーザー光源
のレーザー出力の変化を検出することにより、前記レー
ザー光源の温度変化を検出するものであることを特徴と
する請求項5乃至8の何れか一項に記載の組織血流信号
としてのパワースペクトルを抽出する装置。
9. The temperature sensor according to claim 5, wherein a temperature change of the laser light source is detected by detecting a change of a laser output of the laser light source. An apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to the paragraph.
【請求項10】 前記吸熱手段はペルチェ素子からなる
ものであることを特徴とする請求項5乃至9の何れか一
項に記載の組織血流信号としてのパワースペクトルを抽
出する装置。
10. The apparatus for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 5, wherein the heat absorbing means comprises a Peltier element.
【請求項11】 前記レーザー光源が発信するレーザー
光は500乃至900nmの波長を有するものであるこ
とを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の
組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する装
置。
11. The power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 1, wherein the laser light emitted from the laser light source has a wavelength of 500 to 900 nm. Equipment to extract.
【請求項12】 縦単一モードのレーザー光を発振する
第一の過程と、 前記レーザー光の波長を安定化させる第二の過程と、 前記レーザー光源から発せられたレーザー光を生体組織
に照射したときに生体組織内において散乱されたドップ
ラーシフトのビート信号を回折現象として発生させる第
三の過程と、 前記レーザー光を電気信号に変換する第四の過程と、 を備える、組織血流信号としてのパワースペクトルを抽
出する方法。
12. A first step of oscillating longitudinal single mode laser light, a second step of stabilizing the wavelength of the laser light, and irradiating a living tissue with laser light emitted from the laser light source. A third process of generating a beat signal of Doppler shift scattered in the living tissue as a diffraction phenomenon when performing, and a fourth process of converting the laser light into an electrical signal, comprising: To extract the power spectrum of
【請求項13】 前記第二の過程は、縦単一モードでレ
ーザー光を発振させることができる動作電流に交流電流
を重畳させる過程であることを特徴とする請求項12に
記載の組織血流信号としてのパワースペクトルを抽出す
る方法。
13. The tissue blood flow according to claim 12, wherein the second step is a step of superimposing an alternating current on an operating current capable of oscillating laser light in a longitudinal single mode. A method of extracting a power spectrum as a signal.
【請求項14】 前記交流電流は、100乃至200K
Hzの周波数を有し、0.4乃至2.5mAの範囲内の
交流電流であることを特徴とする請求項13に記載の組
織血流信号としてのパワースペクトルを抽出する方法。
14. The AC current is 100 to 200K.
The method for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to claim 13, wherein the alternating current has a frequency of Hz and is in a range of 0.4 to 2.5 mA.
【請求項15】 前記レーザー光を発するレーザー光源
の温度変化を検出する第五の過程と、 検出された温度変化に応じて、前記レーザー光源内の熱
を吸熱する第六の過程と、 をさらに備えることを特徴とする請求項12乃至14の
何れか一項に記載の組織血流信号としてのパワースペク
トルを抽出する方法。
15. A fifth step of detecting a temperature change of the laser light source that emits the laser light, and a sixth step of absorbing heat in the laser light source according to the detected temperature change. The method for extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal according to any one of claims 12 to 14, wherein the power spectrum is provided.
【請求項16】 前記第五の過程における前記レーザー
光源の温度変化の検出は、前記レーザー光源のレーザー
出力の変化を検出することにより行われるものであるこ
とを特徴とする請求項15に記載の組織血流信号として
のパワースペクトルを抽出する方法。
16. The method according to claim 15, wherein the detecting of the temperature change of the laser light source in the fifth step is performed by detecting a change in the laser output of the laser light source. A method of extracting a power spectrum as a tissue blood flow signal.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7096058B2 (en) 2003-06-02 2006-08-22 Cyberfirm Inc. Laser blood-flow meter and system for monitoring bio-data
KR101123179B1 (en) * 2004-04-29 2012-03-19 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Apparatus and method for detecting blood flow
WO2015198472A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 パイオニア株式会社 Measurement device and measurement method
WO2016046905A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-31 パイオニア株式会社 Measurement device, measurement method, computer program, and recording medium
JPWO2015198470A1 (en) * 2014-06-27 2017-04-20 パイオニア株式会社 Measuring apparatus and measuring method
JP2019027783A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 株式会社豊田中央研究所 Photodetector
WO2019058482A1 (en) 2017-09-21 2019-03-28 パイオニア株式会社 Optical measurement device, optical measurement method, computer program, and recording medium
CN110573069A (en) * 2017-04-19 2019-12-13 学校法人关西大学 Biological information estimation device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7096058B2 (en) 2003-06-02 2006-08-22 Cyberfirm Inc. Laser blood-flow meter and system for monitoring bio-data
KR101123179B1 (en) * 2004-04-29 2012-03-19 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Apparatus and method for detecting blood flow
WO2015198472A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 パイオニア株式会社 Measurement device and measurement method
JPWO2015198470A1 (en) * 2014-06-27 2017-04-20 パイオニア株式会社 Measuring apparatus and measuring method
JPWO2015198472A1 (en) * 2014-06-27 2017-05-25 パイオニア株式会社 Measuring apparatus and measuring method
WO2016046905A1 (en) * 2014-09-24 2016-03-31 パイオニア株式会社 Measurement device, measurement method, computer program, and recording medium
JPWO2016046905A1 (en) * 2014-09-24 2017-08-10 パイオニア株式会社 Measuring apparatus, measuring method, computer program and recording medium
CN110573069A (en) * 2017-04-19 2019-12-13 学校法人关西大学 Biological information estimation device
JP2019027783A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 株式会社豊田中央研究所 Photodetector
WO2019058482A1 (en) 2017-09-21 2019-03-28 パイオニア株式会社 Optical measurement device, optical measurement method, computer program, and recording medium
US11566927B2 (en) 2017-09-21 2023-01-31 Air Water Biodesign Inc. Optical measurement apparatus, optical measurement method, computer program, and recording medium

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