JP2003227791A - 生体光計測装置 - Google Patents

生体光計測装置

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JP2003227791A JP2002027777A JP2002027777A JP2003227791A JP 2003227791 A JP2003227791 A JP 2003227791A JP 2002027777 A JP2002027777 A JP 2002027777A JP 2002027777 A JP2002027777 A JP 2002027777A JP 2003227791 A JP2003227791 A JP 2003227791A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プローブの交換が容易で且つ光減衰の少ない
生体光計測装置を提供する。 【解決手段】 異なる周波数に変調された複数の変調光
を出力する光源部と、前記光源部からの光を被検体に照
射するための照射用光ファイバと、照射された光が生体
を透過した光又は生体から反射した光を受光する受光用
光ファイバと、受光用光ファイバが受光した光を照射位
置毎の光強度に変換し生体情報を得る光計測部とを備え
た生体光計測装置において、光源部及び光計測部と、照
射用光ファイバ及び受光用光ファイバとを連結する単一
の多芯光コネクタを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は生体光計測装置に
関し、特に光源からの光を光ファイバを用いて被検体に
照射するようにした生体光計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生体光計測装置は、光源から特定波長の
光を被検体に照射し、被検体を透過した光或いは被検体
で反射した光を受光素子で検出し、その光量から血液循
環、血行動態、ヘモグロビン変化などの生体情報を得る
装置である。近年、光ファイバを利用して、複数の測定
点を含む領域を検査し、その領域についての生体情報、
具体的にはヘモグロビン動向を画像として表示したり、
脳の活性領域などを計測するようにした光トポグラフィ
装置が提案され、実用化されている(特開平9-98972
号、特開平9-149903号など)。
【0003】このような複数の計測点を計測する生体光
計測装置の概要を図4に示す。図示するように、生体光
計測装置は、所定の波長の光を出力する光源部10と、被
検体の透過光を測定する光計測部20とを備え、光源から
は測定チャンネルに対応して異なる周波数で変調した変
調光が出力される。これら変調光は光コネクタ13を介し
て光照射用の光ファイバ14に接続され、光ファイバ先端
(照射プローブ)15から被検体表面の複数の測定点に照
射される。光源として二波長の光を用いる場合には、図
示するように、これら二波長の光をカプラー12により混
合して1本の光ファイバに集光し、1つの測定点から照
射する。
【0004】また受光用の光ファイバ先端(受光プロー
ブ)21で受光した透過光は、光ファイバ22、光コネクタ
23を介して、光計測部20に接続される。ここでフォトダ
イオード等の光電変換素子24において電気信号に変換さ
れ、ロックインアンプ25において波長及び照射位置に対
応する光強度に分離される。
【0005】光ファイバ先端15、21を固定する装着具と
しては、図5に示すようにプラスチック成形品等からな
る曲面状のシェル30や、ワイヤ状のものなどが提案され
ており、これら支持具には光ファイバ先端を脱着するた
めのソケット31が所定の配列で形成されている。光ファ
イバ先端15、21側にも、先端を保護するとともに、ソケ
ットに脱着するための保護部材が固定されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
の装着具は、光ファイバ先端を被検体の表面に密着させ
るために、検査対象に応じて種々の形状や大きさのもの
があり、検査対象が異なる場合には、装着具を交換する
必要がある。また光ファイバの先端の形状も装着具や対
象部位に対応して、L字形状のものや直線状のものなど
形状や大きさが異なり、装着具の交換とともに交換しな
ければならない場合が多い。
【0007】しかし上述した生体光計測装置では、光フ
ァイバの本数が少ないものでも、照射用光ファイバと受
光用光ファイバの合計で10本程度使用しているため、こ
れらを、支持具における配列と装置の光出力とが一致す
るように交換することは非常に手間がかかる作業となっ
ていた。特に、複数の装着具を装着して比較的広い領域
を計測するような場合には、交換すべき光ファイバの数
は多数となり、その交換作業も著しく作業性の悪いもの
となる。
【0008】また従来の生体光計測装置では、二波長の
光源を用いる場合、光は光コネクタ11、カップラ12及び
光コネクタ13を経て、光ファイバ14に導入されるために
無視できない結合損を生じるという問題もあった。特に
カップラ12は、それに結合される2本の光ファイバの屈
曲の程度によって光強度が変動するため、測定中に機械
の振動などがあると光出力が変動し、しかも変動が全て
の測定部位で一様ではないため、正確な計測の妨げにな
るという問題があった。
【0009】そこで本発明は、検査対象に応じたプロー
ブの交換作業が容易で、光の損失の少ない生体光計測装
置を提供することを目的とする。また本発明は、光ファ
イバの変形による光源の光出力の変動が抑制され、正確
な光計測を行うことが可能な生体光計測装置を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の生体光計測装置
は、異なる周波数に変調された複数の変調光を出力する
光源部と、前記光源部からの光を被検体に照射するため
の照射用光ファイバと、照射された光が生体を透過した
光又は生体から反射した光を受光する受光用光ファイバ
と、受光用光ファイバが受光した光を照射位置毎の光強
度に変換し生体情報を得る光計測部とを備えた生体光計
測装置において、光源部及び光計測部と、照射用光ファ
イバ及び受光用光ファイバとを連結する単一の多芯光コ
ネクタを備えたものである。
【0011】この生体光計測装置では、変調周波数によ
って異なる多数の光出力及び入力を、被検体の複数の計
測部位に装着される複数本の光ファイバに単一の多芯光
コネクタで接続することができるので、光ファイバ装着
具の交換を容易にし、作業性を向上することができると
ともに、光結合部を少なくすることができ、光損失とそ
れによる検査精度の低下を防止することができる。
【0012】本発明の生体光計測装置において、好適に
は、多芯光コネクタは、光源部及び光計測部を収納する
筐体に固定されているものである。これにより光ファイ
バの屈曲による光結合部の光強度の変動を抑えることが
できる。
【0013】また本発明の生体光計測装置において、好
適には、多芯光コネクタは、光源部からの二波長の光を
結合して照射用光ファイバに接続する集光部を有してい
る。多芯光コネクタに集光機能を持たせることにより、
光源部の構造を簡素にすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の生体光計測装置
を、図面に示す実施形態に基づきさらに説明する。
【0015】図1は、本発明の生体光計測装置の全体概
要を示す図である。この生体光計測装置は、所定の波長
の光を被検体の検査部位に照射するための光源部1と、
被検体の検査部位を透過した光或いは検査部位で反射、
散乱した光(以下、まとめて透過光という)を検出する
受光素子を備えた光計測部2と、光源部1からの光を被検
体の検査部位に誘導する照射用光ファイバ6(61、62)
と、検査部位からの透過光を光計測部に誘導する受光用
光ファイバ7(71、72)と、これら光ファイバの各先端
を被検体の検査部位に当接させるために、各先端を着脱
自在に固定する装着具(プローブ)3と、光計測部2で計
測した信号をもとに血中ヘモグロビン量などを表す生体
信号を作成し、画像化する信号処理部4とを備えてい
る。このうち光源部1と光計測部2は、同じ筐体内に収
納されており、照射用光ファイバ6及び受光用光ファイ
バ7は、多芯光コネクタ5を介して、それぞれ光源部1
及び光計測部2に接続される。信号処理部4は、同一筐
体内に設けてもよいし、信号ケーブル或いは無線で光計
測部2と接続するようにしてもよい。
【0016】なお、図中、符号9は光源部1と光ファイ
バ及び光計測部2と光ファイバとを結合するための光コ
ネクタである。また照射用光ファイバ6のうち、光コネ
クタ9から多芯光コネクタ5までの光ファイバを61、多芯
光コネクタ5からプローブ3までの光ファイバを62で示し
た。同様に受光用光ファイバ7のうち、光コネクタ9から
多芯光コネクタ5までの光ファイバを71、多芯光コネク
タ5からプローブ3までの光ファイバを72で示した。
【0017】光源部1は、可視光から赤外の波長領域内
の所定の波長、例えば780nmや830nmなどの光を放射する
半導体レーザ11と、半導体レーザ11からの光に電気的に
変調を与える変調器(図示せず)とからなる。
【0018】光計測部2は、受光用光ファイバ7に接続さ
れ、受光用光ファイバ7が誘導する光を光量に対応する
電気信号に変換するフォトダイオード21等の光電変換素
子と、フォトダイオード21からの電気信号を入力し、照
射位置及び波長に対応した変調信号を選択的に検出する
ためのロックインアンプ22と、ロックインアンプ22から
の信号をA/D変換するA/D変換器23とからなる。A/D
変換器23の出力は、信号処理部4に送られ、ここで処理
された後、ヘモグロビン量などの変化や分布を表す画像
が作成、表示される。
【0019】信号処理部4は、装置全体を制御する制御
部、制御や信号処理に必要な条件等を記憶する記憶部、
信号処理部、画像を表示する表示装置などを備えてい
る。
【0020】さらに多芯光コネクタ5の詳細を図2に示
す。図示する多芯光コネクタ5は、8本の照射用光ファ
イバと8本の受光用光ファイバを、それぞれ光源部1及
び光計測部2に接続する16芯の光コネクタであり、図
2(a)は光源部1及び光計測部2側のコネクタ51、図
2(b)は光ファイバ側のコネクタ52を示している。
【0021】コネクタ51、52は、略円筒状のプラグ内に
光ファイバを所定の間隔で配列しフェルールで固定して
おり、一方のコネクタ51(図示する例では光源部1及び
光計測部2側)は、結合部先端が凸部を形成し、その端
面に光ファイバ先端が位置する凸側コネクタであり、他
方52は結合部が凹部を形成し、凹部の底面に光ファイバ
の先端が位置する凹側コネクタである。このような結合
構造とすることにより光の減衰を最小に抑えている。
尚、図とは逆に光源部1及び光計測部2側が凹側コネク
タであってもよい。
【0022】コネクタ51、52は、ネジロック、プッシュ
バックロック機構等に連結される。図示する例では、コ
ネクタ51の一方の先端にネジ溝54を形成するとともに、
このネジ溝54と螺合するネジ溝を円筒内部に有し、コネ
クタ52にプラグの外周に円筒軸方向に移動可能な固定部
材53が設けられている。固定部材53の端部にはプラグと
の間にスプリング(図示せず)が挿入されており、固定
部材53を螺合したときに、スプリングの弾発力により、
光ファイバ先端どうしが確実且つ端面が傾くことなく結
合されるようになっている。またこれらコネクタ51、52
には互いに位置合わせのための係合部55(例えば一方が
凸片で他方がこの凸片が係合する凹部)が形成されてい
る。
【0023】コネクタ51には、光源1に接続された16
本の光ファイバ61、フォトダイオード21に接続された8
本の光ファイバ71が接続されている。このうち光ファイ
バ61は、二波長の光をそれぞれ8つの異なる周波数で変
調した16の変調光に対応し、変調周波数が同じである
二波長の変調波をプラグ内で集光して1本のファイバか
ら出力するようにしている。このような構成のコネクタ
51は、好適には、光源部1及び光計測部2を収納する筐
体10の一部に固定される。これにより光ファイバ61、71
の屈曲等による光の減衰を低減することができる。
【0024】一方、コネクタ52には、そのまま8本の照
射用光ファイバ62と8本の受光用光ファイバ72が接続さ
れている。従って、コネクタ51、52を接続することによ
り、光源からの二波長の光はコネクタ5で集光されて、
照射用光ファイバから照射される。照射用及び受光用光
ファイバ62、72の先端、即ちプローブ3に着脱される先
端は、図4に示したように、ステンレス等の金属で保護
されるとともに装着具30のソケット31に係合する保護具
が固定されている。また光ファイバの端部には、それが
接続されるプローブ3のソケット位置を識別するための
マーカーが設けられていることが好ましい。
【0025】このような構成の生体光計測装置を用いて
計測するには、まず被検体の検査部位、例えば頭部に適
したプローブ3を装着し、このプローブ3のソケット
に、コネクタ52に接続された光ファイバの先端を差し込
み固定する。或いは、コネクタ52に接続された光ファイ
バ先端をプローブに固定した後、プローブを被検体に装
着する。光ファイバ先端のプローブのソケットへの固定
は、光ファイバ先端に付されたマーカーをガイドとして
行うことができる。次いで、光ファイバ先端が確実に被
検体表面に接触するように確認し、コネクタ52を装置側
のコネクタ51に接続する。これにより計測可能な状態と
なる。
【0026】以後は通常の生体光計測装置と同様に、光
源部1からの光を被検体に照射するとともに、被検体か
らの透過光を光計測部2で計測し、計測点毎の光強度を
もとにヘモグロビン濃度等の生体情報を計算し、表示す
る。
【0027】別の検査対象で計測を行う場合には、上述
のようにプローブ3とそれに適合するコネクタ52付きの
光ファイバを選択して被検体に装着し、コネクタ52をコ
ネクタ51に接続するのみで容易にプローブの交換、計測
を行うことができる。
【0028】このように本発明の生体光計測装置によれ
ば、光源部及び光計測部と、プローブに接続される照射
用光ファイバ及び受光用光ファイバとを単一の多芯光コ
ネクタで接続するととともに、この多芯光コネクタにお
いて光源部の複数波長の光を結合することにより、プロ
ーブの交換作業が極めて容易で且つ光減衰の少ない生体
光計測装置を提供することができる。
【0029】なお、以上の実施形態では、多芯光コネク
タとして丸型のものを示したが、複数のV溝を形成した
フラットな基板のV溝上に複数の光ファイバを配置し、
カバーで固定したフラット型の多芯光コネクタを採用す
ることも可能である。
【0030】また上記実施形態では、多芯光コネクタ
は、装置の筐体に固定されているものとして説明した
が、図3に示すように、プローブ3と多芯光コネクタ5ま
での光路を短くして、即ちプローブ3と多芯光コネクタ5
とを接続する光ファイバ62、72として短いものを採用
し、光源部1及び光計測部2と多芯光コネクタ5を接続す
る光ファイバ61、71として長尺のものを使用することも
可能である。この場合には、プローブ3とコネクタ52と
を一体として扱う際の取り扱い性がよいという利点があ
る。また筐体10の基盤に光コネクタ9が固定されている
既存の装置をそのまま利用することが可能である。この
場合、装置側のコネクタ51は、非計測時には、筐体の適
当な空所に収納しておき、計測時に筐体から取り出す或
いは引き出せるように構成することも可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、プローブの交換が容易
で且つ光減衰の少ない生体光計測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の生体光計測装置の一実施形態を示す図
【図2】多芯光コネクタの詳細を示す図
【図3】本発明の生体光計測装置の他の実施形態を示す
【図4】従来の生体光計測装置の全体概要を示す図
【図5】生体光計測装置のプローブの詳細を示す図
【符号の説明】
1・・・光源部、2・・・光計測部、3・・・装着具、5
・・・多芯光コネクタ、6・・・照射用光ファイバ、7
・・・受光用光ファイバ
フロントページの続き Fターム(参考) 2G059 AA05 BB12 CC16 EE01 EE02 EE11 FF01 GG01 GG03 GG06 HH01 HH06 JJ17 KK01 KK04 MM09 MM10 PP04 4C038 KK01 KL05 KL07 KM00 KM01 KY02 KY03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる周波数に変調された複数の変調光
    を出力する光源部と、前記光源部からの光を被検体に照
    射するための照射用光ファイバと、照射された光が生体
    を透過した光又は生体から反射した光を受光する受光用
    光ファイバと、受光用光ファイバが受光した光を照射位
    置毎の光強度に変換し生体情報を得る光計測部とを備え
    た生体光計測装置において、 前記光源部及び前記光計測部と、前記照射用光ファイバ
    及び受光用光ファイバとを連結する単一の多芯光コネク
    タを備えたことを特徴とする生体光計測装置。
  2. 【請求項2】 前記光源部及び前記光計測部は、筐体に
    収納されており、前記多芯光コネクタは、前記筐体に固
    定されていることを特徴とする請求項1記載の生体光計
    測装置。
  3. 【請求項3】 多芯光コネクタは、光源部からの二波長
    の光を結合して前記照射用光ファイバに接続することを
    特徴とする請求項1又は2に記載の生体光計測装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016035361A1 (ja) * 2014-09-01 2016-03-10 株式会社島津製作所 光計測装置
JP2019130070A (ja) * 2018-01-31 2019-08-08 フクダ電子株式会社 生体情報測定装置

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