JP2001286456A - Organism optical measurement device - Google Patents
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて生体の
代謝物質濃度またはその濃度変化を計測する生体光計測
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological light measuring device for measuring the concentration of metabolites in a living body or a change in the concentration using light.
【0002】[0002]
【従来の技術】生体組織透過性が高い近赤外光に代表さ
れる光を用いて、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビ
ン、ミオグロビンに代表される生体内代謝物質の濃度も
しくはその濃度変化を計測し、その濃度変化を画像化す
る生体光計測装置が、特開平9−98972号公報に記
載されている。2. Description of the Related Art The concentration of metabolites in a living body represented by oxidized hemoglobin, reduced hemoglobin, and myoglobin or a change in the concentration is measured using light represented by near-infrared light having high permeability to living tissue. A biological light measurement device for imaging a change in density is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972.
【0003】このような生体光計測装置には、生体へ光
を照射したり光を検出するために、光ファイバに代表さ
れる光導波路を用いて生体へ光を照射したり、光を検出
したりする必要がある。In order to irradiate a living body with light or to detect light, such a living body optical measuring device irradiates a living body with light using an optical waveguide represented by an optical fiber, or detects and detects light. Need to be
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この課題を解決するた
めに、特開平11−4830号公報に記載されている提
案においては、光ファイバに代表される光照射もしくは
光検出に使用する光導波路の先端を被検査体の頭皮上に
垂直に接触させている。このため、例えば、仰向けの状
態にある被験者の後頭部の脳機能(例えば、視覚機能)
を計測するのは必ずしも容易ではなかった。In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-4830 proposes an optical waveguide used for light irradiation or light detection typified by an optical fiber. The tip is in vertical contact with the scalp of the subject. Thus, for example, the brain function (eg, visual function) of the occipital region of the subject in a supine position
Was not always easy to measure.
【0005】この問題を解決することが可能な提案とし
て、特開平8−184593号公報が挙げられる。この
提案においては、被験者の頭皮と平行に光ファイバを配
置し、その先端に直角プリズムを配置することで光路を
曲げ、被験者へ光を照射することが可能であるとしてい
る。しかし、この提案に記載された実施例では、光部品
点数が増加する。また、頭の下に硬いプリズムが置いて
ある状態で脳機能を計測することになるため、被験者は
違和感を覚える可能性がある。[0005] As a proposal which can solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-184593 can be mentioned. In this proposal, an optical fiber is arranged in parallel with the subject's scalp, and a right-angle prism is arranged at the tip of the optical fiber to bend the optical path and irradiate the subject with light. However, in the embodiment described in this proposal, the number of optical components increases. In addition, since the brain function is measured with the hard prism placed under the head, the subject may feel uncomfortable.
【0006】そこで、本発明の目的は、被験者の頭皮と
平行に光ファイバを配置し、被験者へ光を照射したり検
出することをより少ない光デバイス数で実現することが
可能な生体光計測装置を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a living body light measuring device in which an optical fiber is arranged in parallel with the scalp of a subject, and irradiation and detection of light on the subject can be realized with a smaller number of optical devices. Is to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明では、被検査体へ略平行に配した光ファイバ
の側面を直接被検査体へ接触させ、この光ファイバから
生体へ光を照射したり、生体内を伝播した光を検出する
よう構成した。In order to solve the above-mentioned object, according to the present invention, the side of an optical fiber arranged substantially in parallel with an object to be inspected is brought into direct contact with the object to be inspected, and the light is transmitted from the optical fiber to a living body. Or to detect light that has propagated in the living body.
【0008】また、本発明によれば、被検査体へプロー
ブを介して光照射せしめ、被検査体内を伝播した光を検
出することにより、生体内の代謝物質濃度もしくはその
濃度変化を計測する生体光計測装置において、上記プロ
ーブは、上記被検査体への光照射に使用する第一の光導
波路もしくは上記被検査体内を伝播した光の検出に使用
する第二の光導波路の側面が、上記被検査体へ接触し得
るよう構成した。Further, according to the present invention, an object to be inspected is irradiated with light via a probe, and the light transmitted through the object to be inspected is detected, whereby a metabolite concentration in the organism or a change in the concentration is measured. In the optical measurement device, the probe may be configured such that a side surface of the first optical waveguide used for irradiating the test object with light or a second optical waveguide used for detecting light propagated in the test object is formed on the side surface of the probe. It was configured to be able to contact the test object.
【0009】また、本発明によれば、被検査体へプロー
ブを介して光照射せしめ、被検査体内を伝播した光を検
出することにより、生体内の代謝物質濃度もしくはその
濃度変化を計測する生体光計測装置において、上記プロ
ーブは、被検査体への光照射に使用する第一の光導波路
および被検査体内を伝播した光の検出に使用する第二の
光導波路の各々の側面が、被検査体へ接触し得るよう構
成した。Further, according to the present invention, an object to be inspected is irradiated with light via a probe, and the light transmitted through the object to be inspected is detected, whereby the concentration of a metabolite in the organism or a change in the concentration is measured. In the optical measurement device, each of the side surfaces of the first optical waveguide used for irradiating the object to be inspected with light and the second optical waveguide used for detecting light propagated in the object to be inspected, It was configured to allow contact with the body.
【0010】また、本発明は、上記構成において、上記
プローブは、その内部を貫通して、上記第一の光導波路
もしくは上記第二の光導波路、又は上記第一の光導波路
および上記第二の光導波路をそれぞれ1つ以上挿入する
ことが可能な穴部を具備する構成とした。Further, according to the present invention, in the above configuration, the probe penetrates the inside thereof, and the first optical waveguide or the second optical waveguide, or the first optical waveguide and the second optical waveguide are connected to each other. It was configured to have a hole into which one or more optical waveguides could be inserted.
【0011】さらに、本発明は、被検査体へプローブを
介して光照射せしめ、被検査体内を伝播した光を検出す
ることにより、生体内の代謝物質濃度もしくはその濃度
変化を計測する生体光計測装置において、上記プローブ
は、被検査体への光照射に使用する第一の光導波路と被
検査体内を伝播した光の検出に使用する第二の光導波路
とを各々固定する固定具と、該固定具の各々に接続さ
れ、該プローブを貫通してプローブ底面へと導く中空管
とを具備してなり、かつ、上記第一の光導波路と上記第
二の光導波路とが、各々の該中空管の側面を介して被検
査体へ接続されるよう構成したことを特徴とする生体光
計測装置を提供する。Further, the present invention provides a biological light measurement for measuring a metabolite concentration or a change in the concentration in a living body by irradiating the test object with light through a probe and detecting light propagated in the test body. In the apparatus, the probe includes a fixture for fixing a first optical waveguide used for irradiating light to the object to be inspected and a second optical waveguide used for detection of light propagated in the object to be inspected, and A hollow tube connected to each of the fixtures and penetrating the probe to the probe bottom surface, and wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are each Provided is a biological light measurement device, which is configured to be connected to a test object via a side surface of a hollow tube.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の光計測装置につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0013】図1に、本発明に基づく典型的な一実施例
を示す。101は生体光計測装置の光源である。ここで
いう光源とは、レーザに限定されるものではなく、発光
ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、ラン
プなど光を発する素子一般を示す。この光源から発せら
れた光は、102に示したアダプタを介して、光導波路
103へ接続される。ここでいう光導波路は、光ファイ
バ、スラブ型光導波路などその形状は問わない。但し、
以下の実施例においては、光導波路の中で最も利用可能
性が高い、光ファイバを例にとって説明する。光ファイ
バは、コアと、このコアより光屈折率が高いクラッドと
から構成され、コア周囲にクラッドが存在する。FIG. 1 shows an exemplary embodiment according to the present invention. 101 is a light source of the biological light measurement device. The light source here is not limited to a laser, but generally means a device that emits light, such as a light emitting diode, a super luminescent diode, and a lamp. The light emitted from this light source is connected to the optical waveguide 103 via the adapter shown at 102. The shape of the optical waveguide here is not limited, such as an optical fiber and a slab type optical waveguide. However,
In the following embodiments, an optical fiber, which has the highest availability among optical waveguides, will be described as an example. The optical fiber includes a core and a clad having a higher light refractive index than the core, and the clad exists around the core.
【0014】この光ファイバのもう一端は、104に示
したプローブを介して、105に示した被検査体と接触
している。この被検査体は、頭、腕、胸など生体上の任
意の場所を示す。更に、肺、気管、胃、子宮など、内視
鏡的に生体外から光を導くことが可能な器官であっても
構わない。本実施例では、一実施例として、被検査体の
部位は頭とする。The other end of the optical fiber is in contact with the device under test shown at 105 via the probe shown at 104. This test subject indicates an arbitrary place on the living body such as the head, arm, and chest. Furthermore, an organ such as a lung, a trachea, a stomach, and a uterus that can guide light from outside the body in an endoscopic manner may be used. In the present embodiment, as an example, the part of the subject is the head.
【0015】図1に示した通り、光導波路103の側面
の一部は、被検査体と接触している。また、光導波路1
06は、光導波路103から照射した光を検出するため
に配置した検出用の光ファイバであり、光導波路103
と同様に、その側面の一部が被検査体と接触している。
この光導波路106は、アダプタ107を介して、検出
器108へ接続されている。ここで、生体組織は、その
細胞組織が光を散乱するため、光導波路103の先端か
ら照射された光の一部は、光導波路106の先端へ到達
する。As shown in FIG. 1, a part of the side surface of the optical waveguide 103 is in contact with the object to be inspected. Also, the optical waveguide 1
Reference numeral 06 denotes a detection optical fiber arranged to detect light emitted from the optical waveguide 103.
Similarly, a part of the side surface is in contact with the test object.
This optical waveguide 106 is connected to a detector 108 via an adapter 107. Here, in the living tissue, since the cell tissue scatters light, a part of the light emitted from the tip of the optical waveguide 103 reaches the tip of the optical waveguide 106.
【0016】また、実際の生体は、生体組織以外に、酸
化ヘモグロビン、還元ヘモグロビンから構成される血液
も含む。例えば、これらのヘモグロビンは、波長700
ナノメートルから900ナノメートル付近に吸収を有す
るため、この波長帯の光源を使用すると、例えば、脳の
活動に伴う生体内の血液量変化(吸収係数の変化)を計
測することが可能になる。尚、本実施例を含めて、本発
明において使用する光導波路は、石英に代表されるガラ
ス製であっても、アクリル樹脂、フッ素製樹脂に代表さ
れる有機高分子製であっても構わない。また、これらガ
ラス材料と高分子材料を用いた複合材料であっても何等
問題は無い。Further, the actual living body includes blood composed of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin in addition to the living tissue. For example, these hemoglobins have a wavelength of 700
Since light is absorbed in the wavelength range from nanometers to around 900 nanometers, using a light source in this wavelength band makes it possible to measure, for example, a change in blood volume (change in absorption coefficient) in a living body due to brain activity. In addition, including the present embodiment, the optical waveguide used in the present invention may be made of glass represented by quartz, acrylic resin, or organic polymer represented by fluorine resin. . Also, there is no problem even with a composite material using these glass material and polymer material.
【0017】図1に示した実施例を用いて、実際に生体
内の吸収係数を検出ことができることを図2以下の実施
例を用いて示す。201は生体組織の光散乱特性を模擬
したファントム(生体模擬試料)である。このファント
ム201のサイズは、200mm×200mm×20m
mであり、その中心部に直径10mmの円柱状の穴をあ
けた。また、この上部に、照射用光ファイバ202と検
出用光ファイバ203を配置した。これらの配置間隔は
30mmである。更に、各光ファイバは、ジャケットを
用いてシールドされているが、その先端約5mmのみ
は、ジャケットが無くクラッドを剥き出しにして、ファ
ントム表面に接触させている。この状況は、頭皮などの
生体上に光ファイバの側面を接触させた状況を模擬して
いる。The fact that the absorption coefficient in a living body can be actually detected by using the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the embodiments shown in FIGS. Reference numeral 201 denotes a phantom (a biological sample) that simulates the light scattering characteristics of a biological tissue. The size of this phantom 201 is 200 mm x 200 mm x 20 m
m, and a cylindrical hole having a diameter of 10 mm was formed in the center thereof. In addition, an irradiation optical fiber 202 and a detection optical fiber 203 are arranged on the upper part. These arrangement intervals are 30 mm. Further, each optical fiber is shielded by using a jacket, but only about 5 mm of the tip has no jacket and the cladding is exposed, and is brought into contact with the phantom surface. This situation simulates a situation where the side surface of the optical fiber is brought into contact with a living body such as the scalp.
【0018】次に、生体内部の吸収係数の増加を模擬す
る方法を説明する。まず、吸収係数の増加を模擬する前
は、ファントム201の中心に、光散乱体A204を挿
入した。一方、吸収係数の増加後を模擬するためには、
同じファントムの中心に、光散乱体B205を挿入し
た。この光散乱体Bは三層構造であり、中心層の吸収係
数が大きい。光散乱体Aを挿入した状態と光散乱体Bを
挿入した状態を比較すると、光散乱体Bを挿入した状態
では、ファントム内部の吸収係数が局所的に増加してい
る。この血液量の増加状況は、例えば、脳が活動する事
による血液量の局所的な増加を模擬している。Next, a method for simulating an increase in the absorption coefficient inside a living body will be described. First, before simulating an increase in the absorption coefficient, the light scatterer A204 was inserted into the center of the phantom 201. On the other hand, to simulate after the absorption coefficient increases,
Light scatterer B205 was inserted into the center of the same phantom. This light scatterer B has a three-layer structure, and the central layer has a large absorption coefficient. Comparing the state where the light scatterer A is inserted and the state where the light scatterer B is inserted, the absorption coefficient inside the phantom is locally increased in the state where the light scatterer B is inserted. This increase in blood volume simulates, for example, a local increase in blood volume due to brain activity.
【0019】次に、図3を用いて、このファントム内部
での吸収係数の増加を光計測した実験結果を示す。図3
は、この実験結果を示すグラフである。グラフ中の
(A)および(B)は、それぞれ光散乱体Aおよび光散
乱体Bを挿入した期間(時刻)を示している。ファント
ム内部の吸収係数が増加すると、ファントムへ照射され
た光は吸収され、この結果検出される光強度は減少す
る。Next, with reference to FIG. 3, an experimental result obtained by optically measuring the increase in the absorption coefficient inside the phantom will be described. FIG.
Is a graph showing the results of this experiment. (A) and (B) in the graph indicate periods (time) during which the light scatterers A and B were inserted, respectively. When the absorption coefficient inside the phantom increases, the light applied to the phantom is absorbed, and as a result, the detected light intensity decreases.
【0020】図3によれば、光散乱体Bを挿入した状態
では、透過光強度(検出光強度に相当する)が光散乱体
Aを挿入した時と比較して小さい。この実験結果から、
図1に示した生体光計測装置用光ファイバは、生体内の
吸収係数の変化を検出することが可能であることが明ら
かになった。According to FIG. 3, when the light scatterer B is inserted, the transmitted light intensity (corresponding to the detected light intensity) is smaller than when the light scatterer A is inserted. From this experimental result,
It has been clarified that the optical fiber for a biological optical measurement device shown in FIG. 1 can detect a change in an absorption coefficient in a living body.
【0021】更に、図4(a)、(b)は、それぞれ、
図1に示した光ファイバの構造の変形例を示す。光ファ
イバ401の先端の一部を切除し、切除した部分を被検
査体402の皮膚上へ接触させることで、生体へ光を照
射したり、生体内を伝播した光を検出する例を示してい
る。図4(a)に示すように、生体と光ファイバの光波
結合係数を増加させるために、光ファイバ401の先端
に、金、銀、銅に代表される金属403を塗布もしくは
蒸着しても構わない。また、図4(b)に示すように、
クラッド層405を全て除去し、コア層406を被検査
体へ接触させる光ファイバ404であっても構わない。Further, FIGS. 4A and 4B respectively show
2 shows a modification of the structure of the optical fiber shown in FIG. 1. An example is shown in which a part of the tip of the optical fiber 401 is cut off, and the cut off part is brought into contact with the skin of the inspected body 402 to irradiate light to a living body or to detect light propagated in the living body. I have. As shown in FIG. 4A, a metal 403 typified by gold, silver, or copper may be applied or vapor-deposited on the tip of the optical fiber 401 to increase the light-wave coupling coefficient between the living body and the optical fiber. Absent. Also, as shown in FIG.
An optical fiber 404 that removes the entire cladding layer 405 and brings the core layer 406 into contact with the device under test may be used.
【0022】次に、上記した光ファイバを生体へ接触さ
せる際に使用するプローブの構造の一実施例を、図5に
示す。図5(a)において、501はプローブ本体であ
り、その本体には、光ファイバを挿入するための穴部5
03が開けられている。更に、プローブ本体には、ゴム
バンド、紐などの可とう性に富む固定具502が装着し
てある。この固定具は、本実施例では2本示している。
この実施例では、これら2本を結ぶことで、プローブ本
体501の下部を被検査体へ接続する。FIG. 5 shows an embodiment of the structure of a probe used when the optical fiber is brought into contact with a living body. In FIG. 5A, reference numeral 501 denotes a probe main body, which has a hole 5 for inserting an optical fiber.
03 is open. Further, a flexible fixture 502 such as a rubber band or a string is attached to the probe body. In this embodiment, two fixing devices are shown.
In this embodiment, the lower part of the probe body 501 is connected to the device to be inspected by connecting these two wires.
【0023】更に、プローブ本体501の構造を説明す
る。このプローブ本体は、黒色など光を通しにくい色
(光を吸収する色)で着色されている。プローブ本体5
01の側面に開けた穴部503は、図5(b)(図5
(a)のA−A断面図)に示すように、プローブの下部
へ向けて、緩やかなカーブを描きながら貫通している。
この方法を用いることで、光ファイバが被検査体の皮膚
へ接触する領域(場所)は、光ファイバの先端の計測領
域に限定される。この結果、光ファイバの先端以外で、
生体へ光が照射されたり、生体内を伝播した光を検出す
ることが無くなるので、光を照射したり光を検出したり
する場所の位置精度は高くなる。また、この穴は緩やか
な曲線構造であるため、直線である場合と比較して、光
ファイバはプローブから抜けがたく、装着の信頼性が向
上する。Further, the structure of the probe body 501 will be described. The probe main body is colored with a color that hardly transmits light such as black (a color that absorbs light). Probe body 5
The hole 503 formed in the side surface of FIG.
As shown in (A), a cross-sectional view taken along the line AA), it penetrates toward the lower part of the probe while drawing a gentle curve.
By using this method, the area (place) where the optical fiber contacts the skin of the test object is limited to the measurement area at the tip of the optical fiber. As a result, except at the end of the optical fiber,
Since there is no need to irradiate the living body with light or detect light that has propagated inside the living body, the position accuracy of the place where the light is radiated or the light is detected increases. In addition, since this hole has a gentle curved structure, the optical fiber is harder to drop out of the probe than in the case of a straight line, and the reliability of mounting is improved.
【0024】更に、プローブ内部に光ファイバを固定す
ることを目的として、ネジを用いて、プローブの側面か
ら光ファイバを固定することも必要となる。そこで、図
5の例では、プローブ501の側面から光ファイバを固
定するために、一例として、ネジ穴等の固定部504を
設けたプローブの構造を示している。この図5に示した
プローブの構造は、プローブ501の側面から光ファイ
バが出ていく構造である。このため、寝ている状態で後
頭部に存在する視覚野に代表される脳機能を計測するこ
とも可能になる。Furthermore, for the purpose of fixing the optical fiber inside the probe, it is necessary to fix the optical fiber from the side of the probe using a screw. Therefore, the example of FIG. 5 shows a structure of a probe provided with a fixing portion 504 such as a screw hole for fixing an optical fiber from the side surface of the probe 501 as an example. The structure of the probe shown in FIG. 5 is a structure in which the optical fiber exits from the side surface of the probe 501. For this reason, it is also possible to measure a brain function represented by the visual cortex existing in the occiput while sleeping.
【0025】次に、図5に示した実施例に加えて、照射
用光ファイバと検出用光ファイバを一つのホルダーへ挿
入することが可能なプローブの構造を、図6に示す。図
6(a)中の601は、プローブのホルダーである。本
図では、照射用光ファイバ602と検出用光ファイバ6
03をそれぞれ2本ずつ挿入することが可能なホルダー
の構造の一実施例を示す。ホルダー601の側面には、
照射用光ファイバ602と検出用光ファイバ603を挿
入することが可能な穴部が4箇所に開けられている。さ
らに、これら照射用光ファイバ位置と検出用光ファイバ
位置は、ある間隔で配置されている。Next, in addition to the embodiment shown in FIG. 5, the structure of a probe capable of inserting an irradiation optical fiber and a detection optical fiber into one holder is shown in FIG. Reference numeral 601 in FIG. 6A indicates a probe holder. In this figure, the irradiation optical fiber 602 and the detection optical fiber 6 are shown.
3 shows an embodiment of the structure of a holder into which two pieces of No. 03 can be inserted respectively. On the side of the holder 601,
There are four holes into which the irradiation optical fiber 602 and the detection optical fiber 603 can be inserted. Further, the position of the optical fiber for irradiation and the position of the optical fiber for detection are arranged at a certain interval.
【0026】次に、図6(b)は、図6(a)のB−B
断面で切り離した状態を示し、このホルダーの内部構造
を示す。ホルダー601の下部へ光ファイバを導くこと
を目的として、図5に示した構造と同様に、穴部がホル
ダーの側面を起点として、ホルダーの底面へ緩やかな形
状を特徴として貫通している。図では、手前側に開けた
2つの穴に関する構造を示しているが、奥側に開けた2
つの穴に関しても、同様な構造をしている。Next, FIG. 6B is a sectional view taken along line BB of FIG.
The cross-section shows a cut-off state, showing the internal structure of the holder. For the purpose of guiding the optical fiber to the lower portion of the holder 601, similarly to the structure shown in FIG. 5, the hole portion starts from the side surface of the holder and penetrates the bottom surface of the holder with a gentle shape. In the figure, the structure related to the two holes opened on the front side is shown, but the structure opened on the back side is shown.
The same structure is applied to the three holes.
【0027】図6(c)は、このホルダーを底面から見
たときの、被検査体と接触する面における穴の配置位置
を示している。ホルダーの側面に開けた4つの穴に対応
して、底面にも4つの穴が存在する。これらの穴の配置
間隔は、一例として、大人の頭部にて脳活動に伴う血液
量の変化を計測する場合、30mm間隔で配置する。FIG. 6C shows the positions of the holes on the surface in contact with the object to be inspected when the holder is viewed from the bottom. Corresponding to the four holes drilled on the side of the holder, there are also four holes on the bottom. As an example, these holes are arranged at intervals of 30 mm when measuring a change in blood volume accompanying brain activity in the head of an adult.
【0028】この結果、この図に示したプローブの構造
では、照射用光ファイバと検出用光ファイバが、各々3
0mm間隔で配置される。特開平9−98972号公報
に記載された方法で光を照射し検出すると、このプロー
ブが配置された領域内部における血液量の変化を画像化
することが可能になる。As a result, in the probe structure shown in this figure, the irradiation optical fiber and the detection optical fiber
They are arranged at 0 mm intervals. When light is irradiated and detected by the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972, it becomes possible to image the change in blood volume inside the region where the probe is arranged.
【0029】これら図1、図5、図6に示した実施例で
は、計測に使用する光ファイバに代表される光導波路を
プローブへ挿入し、かつこれらを被検査体へ接触するこ
とが可能な構造を有するプローブの構造を示した。In the embodiments shown in FIGS. 1, 5 and 6, it is possible to insert an optical waveguide typified by an optical fiber used for measurement into a probe and to contact them with an object to be inspected. The structure of the probe having the structure is shown.
【0030】更に、これら実施例の変形例として、光照
射もしくは光検出に使用する光ファイバに代表される光
導波路を被検査体へ接触させることなく光照射や光検出
を実施することが可能なプローブの実施例を、図7に示
す。図7(a)中に示した701は、生体光計測装置用
プローブであり、このプローブ上に、このプローブ70
1は、光照射用アダプタ702、光検出用アダプタ70
3を具備している。Further, as a modified example of these embodiments, light irradiation and light detection can be performed without bringing an optical waveguide typified by an optical fiber used for light irradiation or light detection into contact with an object to be inspected. An example of the probe is shown in FIG. Reference numeral 701 shown in FIG. 7A is a probe for a biological optical measurement device.
1 is a light irradiation adapter 702 and a light detection adapter 70
3 is provided.
【0031】次に、これらアダプタの具体的な構造の例
を図7(b)に示す。このアダプタは、光ファイバに代
表される光導波路705を固定することが可能なアダプ
タ704である。更に、アダプタ704上には、ネジ等
に代表される固定具706も具備している。(b)図面
に向かって右に示す図は、アダプタ704の縦方向(D
−D)の一部断面図である。その図の左側は、光導波路
705を挿入する方向に相当し、一方、その図の右側
は、プローブ本体へと接続している。この構造は、光フ
ァイバの挿入位置を固定するために、右側にアルファベ
ットのエル字「L」の形状をした突起707を有するこ
とが特徴である。この突起707を有するために、図面
左側から挿入した光ファイバは奥の一定位置で固定する
ことが可能になる。Next, an example of a specific structure of these adapters is shown in FIG. This adapter is an adapter 704 capable of fixing an optical waveguide 705 represented by an optical fiber. Further, a fixing tool 706 typified by a screw or the like is provided on the adapter 704. (B) The figure shown on the right in the drawing is the vertical direction (D
FIG. 4D is a partial cross-sectional view of FIG. The left side of the figure corresponds to the direction in which the optical waveguide 705 is inserted, while the right side of the figure is connected to the probe body. This structure is characterized in that a projection 707 in the shape of the letter "L" of the alphabet is provided on the right side to fix the insertion position of the optical fiber. Due to the provision of the protrusion 707, the optical fiber inserted from the left side of the drawing can be fixed at a fixed position at the back.
【0032】図7(c)は、図7(a)のC−C断面で
切り離した状態を示す図で、このプローブ701内を貫
通している中空管708を示す。この中空管708の内
壁面は、金、銀、銅に代表される光を反射する物質でコ
ーティングされている。このコーティング手段として
は、蒸着、ペースト状の金属の塗布などが挙げられる。FIG. 7C is a view showing a cut-away state taken along the line CC of FIG. 7A, and shows a hollow tube 708 penetrating inside the probe 701. The inner wall surface of the hollow tube 708 is coated with a material that reflects light, such as gold, silver, and copper. Examples of the coating means include vapor deposition and application of a paste-like metal.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光ファ
イバに代表される光導波路の側面を用いて、被験者の頭
皮等のような被検査体に略平行に配置することにより、
被験者が違和感を覚えずに、より少ない光学部品数で、
被験者へ光を照射したり検出することを可能ならしめる
生体光計測装置が実現できる。As described above, according to the present invention, by using the side surface of an optical waveguide typified by an optical fiber, the optical waveguide is arranged substantially parallel to a test object such as the scalp of a subject.
With less number of optical components without subject feeling uncomfortable,
It is possible to realize a living body light measurement device that can irradiate and detect light to a subject.
【図1】本発明で提供する生体光計測装置および光導波
路の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a biological optical measurement device and an optical waveguide provided by the present invention.
【図2】本発明による生体光計測装置および光導波路に
おいて、その動作原理を確認するために用いた光学系を
説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating an optical system used for confirming the operation principle of the biological optical measurement device and the optical waveguide according to the present invention.
【図3】図2に示した光学系を用いて得られた実験結果
を示す図。FIG. 3 is a view showing experimental results obtained using the optical system shown in FIG. 2;
【図4】本発明による光導波路の構造の一実施例を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing one embodiment of the structure of the optical waveguide according to the present invention.
【図5】本発明による生体光計測装置およびその光導波
路で使用するホルダーの一例を示す構造図。FIG. 5 is a structural view showing an example of a biological optical measurement device according to the present invention and a holder used in the optical waveguide.
【図6】本発明による生体光計測装置およびその光導波
路で使用するホルダーの他の例を示す構造図。FIG. 6 is a structural view showing another example of a biological optical measurement device according to the present invention and a holder used in the optical waveguide thereof.
【図7】本発明による生体光計測装置およびその光導波
路で使用するホルダーのさらに他の例を示す構造図。FIG. 7 is a structural view showing still another example of a biological optical measurement device according to the present invention and a holder used in the optical waveguide.
101:生体光計測装置用光源、102:光照射用アダ
プタ、103:照射用光導波路、104:プローブ、1
05:被検査体、106:検出用光導波路、107:検
出用アダプタ、201:生体組織の光散乱特性を模擬し
たファントム(生体模擬試料)、202:照射用光ファ
イバ、203:検出用光ファイバ、204:光散乱体
A、205:光散乱体B、401:生体光計測装置用光
ファイバ、402:被検査体、403:金、銀、銅に代
表される光を反射する材料、404:光ファイバ、50
1:プローブ本体、502:可とう性に富む固定具、5
03:穴、504:ネジ穴等の固定部、601:プロー
ブのホルダー、602:照射用光ファイバ、603:検
出用光ファイバ、701:生体光計測装置用プローブ、
702:光照射用アダプタ、703:光検出用アダプ
タ、704:アダプタ、705:光ファイバに代表され
る光導波路、706:ネジに代表される固定具、70
7:「L」形状突起、708:中空管。101: light source for biological light measuring device, 102: light irradiation adapter, 103: irradiation optical waveguide, 104: probe, 1
05: object to be inspected, 106: optical waveguide for detection, 107: adapter for detection, 201: phantom (biological simulation sample) simulating light scattering characteristics of living tissue, 202: optical fiber for irradiation, 203: optical fiber for detection , 204: light scatterer A, 205: light scatterer B, 401: optical fiber for biological optical measurement device, 402: test object, 403: material reflecting light represented by gold, silver, copper, 404: Optical fiber, 50
1: probe body, 502: flexible fixture, 5
03: hole, 504: fixing part such as screw hole, 601: probe holder, 602: irradiation optical fiber, 603: detection optical fiber, 701: probe for biological optical measurement device,
702: light irradiation adapter, 703: light detection adapter, 704: adapter, 705: optical waveguide typified by an optical fiber, 706: fixing tool typified by a screw, 70
7: “L” shaped protrusion, 708: hollow tube.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G059 AA01 BB12 CC16 CC18 EE02 GG01 GG02 GG10 HH01 HH06 JJ17 KK01 4C038 KK01 KL05 KL07 KM00 KY01 KY04 KY11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G059 AA01 BB12 CC16 CC18 EE02 GG01 GG02 GG10 HH01 HH06 JJ17 KK01 4C038 KK01 KL05 KL07 KM00 KY01 KY04 KY11
Claims (8)
め、該被検査体内を伝播した光を検出することにより、
生体内の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する
生体光計測装置において、該プローブを、該被検査体へ
の光照射に使用する第一の光導波路もしくは該被検査体
内を伝播した光の検出に使用する第二の光導波路の側面
が、該被検査体へ接触し得るよう構成したことを特徴と
する生体光計測装置。An object to be inspected is irradiated with light through a probe, and by detecting light propagating in the object to be inspected,
In a living body optical measurement device for measuring a metabolite concentration or a change in the concentration in a living body, a probe is used to detect a first optical waveguide used for irradiating the test object with light or light transmitted through the test subject. A side surface of a second optical waveguide used in the above-mentioned method is configured to be able to contact the object to be inspected.
記第一の光導波路もしくは上記第二の光導波路をプロー
ブ底面へ導く穴部を有してなり、かつ、上記第一の光導
波路もしくは第二の光導波路の側面が、該プローブ底面
において上記被検査体へ接触し得るよう構成したことを
特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。2. The probe according to claim 1, wherein the probe has a hole penetrating therethrough for guiding the first optical waveguide or the second optical waveguide to a bottom surface of the probe, and the first optical waveguide is provided. 2. The biological optical measurement device according to claim 1, wherein a side surface of the second optical waveguide is configured to be able to contact the object to be inspected on the bottom surface of the probe.
くは上記第二の光導波路を上記プローブに固定するため
の固定部と、上記被検査体へ固定するための可とう性を
有する固定具とを具備してなることを特徴とする請求項
2記載の生体光計測装置。3. The probe according to claim 1, wherein the probe has a fixing part for fixing the first optical waveguide or the second optical waveguide to the probe, and a flexible fixture for fixing the probe to the device under test. The biological optical measurement device according to claim 2, comprising:
くは上記第二の光導波路をそれぞれ1つ以上挿入するこ
とが可能な上記穴部を具備してなることを特徴とする請
求項1記載の生体光計測装置。4. The probe according to claim 1, wherein the probe has the hole into which at least one of the first optical waveguide and the second optical waveguide can be inserted. Biological light measurement device.
波路は、ガラス性もしくは高分子製もしくはフッ素樹脂
製、又はこれらの材料を複数種類用いた複合材料である
ことを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。5. The method according to claim 1, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are made of glass, a polymer, a fluororesin, or a composite material using a plurality of these materials. Item 2. The biological light measurement device according to Item 1.
とは、上記被検査体と接触する面において30mm間隔
で配置構成されてなることを特徴とする請求項1記載の
生体光計測装置。6. The living body light according to claim 1, wherein said first optical waveguide and said second optical waveguide are arranged at intervals of 30 mm on a surface in contact with said object to be inspected. Measuring device.
め、該被検査体内を伝播した光を検出することにより、
生体内の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する
生体光計測装置において、該プローブを、該被検査体へ
の光照射に使用する第一の光導波路および該被検査体内
を伝播した光の検出に使用する第二の光導波路の各々の
側面が、該被検査体へ接触し得るよう構成したことを特
徴とする生体光計測装置。7. An object to be inspected is irradiated with light through a probe, and light transmitted through the object to be inspected is detected.
In a biological optical measurement device for measuring a metabolite concentration in a living body or a change in the concentration, a first optical waveguide used for irradiating the probe with light to the test object and detection of light propagated in the test object A biological light measurement device characterized in that each side surface of a second optical waveguide used in the method is configured to be able to come into contact with the object to be inspected.
め、該被検査体内を伝播した光を検出することにより、
生体内の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する
生体光計測装置において、該プローブは、該被検査体へ
の光照射に使用する第一の光導波路と該被検査体内を伝
播した光の検出に使用する第二の光導波路とを各々固定
する固定具と、該固定具の各々に接続され、該プローブ
内部を貫通してプローブ底面へと導く中空管とを具備し
てなり、かつ、該第一の光導波路と該第二の光導波路と
が、各々の該中空管の側面を介して該被検査体へ接続さ
れるよう構成したことを特徴とする生体光計測装置。8. An object to be inspected is irradiated with light through a probe, and light transmitted through the object to be inspected is detected.
In a biological optical measurement device for measuring a metabolite concentration or a change in the concentration of a metabolite in a living body, the probe includes a first optical waveguide used for irradiating the test object with light and detection of light propagated in the test object. A fixture for fixing the second optical waveguide used for each, and a hollow tube connected to each of the fixtures, penetrating the inside of the probe and leading to the bottom of the probe, and The biological light measurement device, wherein the first optical waveguide and the second optical waveguide are configured to be connected to the object to be inspected through side surfaces of the hollow tubes.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000106711A JP2001286456A (en) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | Organism optical measurement device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004344668A (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Asulab Sa | Portable measuring instrument measuring physiological numerical value and including device irradiating surface of organic tissue |
US10617392B2 (en) | 2013-02-04 | 2020-04-14 | Hitachi, Ltd. | Ultrasound imaging device and ultrasound imaging method |
-
2000
- 2000-04-04 JP JP2000106711A patent/JP2001286456A/en active Pending
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JP2004344668A (en) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Asulab Sa | Portable measuring instrument measuring physiological numerical value and including device irradiating surface of organic tissue |
JP4580684B2 (en) * | 2003-05-21 | 2010-11-17 | アスラブ・エス アー | Portable instrument for measuring physiological values including devices that illuminate the surface of organic tissue |
US10617392B2 (en) | 2013-02-04 | 2020-04-14 | Hitachi, Ltd. | Ultrasound imaging device and ultrasound imaging method |
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