JP2009061084A

JP2009061084A - 生体光計測装置

Info

Publication number: JP2009061084A
Application number: JP2007231215A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishizuka; 孝石塚; Yoshinori Hirano; 好教平野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP5171169B2

Abstract

【課題】
プローブホルダにプローブを容易に設置することができる生体光計測装置を提供する。
【解決手段】
近赤外光を照射する照射用プローブと、被検体の複数の測定点における通過光強度を計測し、測定点毎の通過光強度に対応する信号を測定チャンネル毎の測定データとして出力する計測用プローブと、前記計測用プローブからの測定データを処理して画像化する信号処理部と、前記信号処理部の計測結果を表示する表示部と、これらの構成要素を制御する制御部とを備えた生体光計測装置において、
前記照射用プローブと前記計測用プローブを固定する複数の空隙部を有したプローブホルダを備え、前記複数の空隙部の周縁には、前記照射用プローブと前記計測用プローブのグループに対応した模様(若しくは色)が付与されている。
【選択図】図2

Description

本発明は近赤外光を生体に照射し、生体内部を通過或いは生体内部で反射した光を計測し生体内部の血液循環、血行動態及びヘモグロビン量変化を計測する生体光計測装置に関するものである。

生体光計測装置は、生体内部の血液循環、血行動態及びヘモグロビン量変化を、簡便に被検体に対し低拘束で且つ害を与えずに計測できる装置であり、近年、多チャンネル装置による測定データの画像化が実現され、臨床への応用が期待されている。(例えば特許文献1)この公知文献に開示されている光照射器と光受光器の配置方法では、これら光照射器と光受光器を2次元的な平面上に互い違いに配置していた。

特開2001-178708号公報

しかしながら、上記公知文献では、プローブを設置するプローブホルダにはマークが記されていないため、プローブホルダの空隙部にプローブを設置すればいいのか把握することが難しかった。

そこで本発明は、プローブホルダとプローブの配置関係に基づいて、プローブホルダとプローブに所定のマークを施すことにより、プローブホルダにプローブを容易に設置することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の様に構成される。近赤外光を照射する照射用プローブと、被検体の複数の測定点における通過光強度を計測し、測定点毎の通過光強度に対応する信号を測定チャンネル毎の測定データとして出力する計測用プローブと、前記計測用プローブからの測定データを処理して画像化する信号処理部と、前記信号処理部の計測結果を表示する表示部と、これらの構成要素を制御する制御部とを備えた生体光計測装置において、前記照射用プローブと前記計測用プローブを固定する複数の空隙部を有したプローブホルダを備え、前記複数の空隙部の周縁には、前記照射用プローブと前記計測用プローブのグループに対応した識別情報が付与されている。

前記識別情報は模様若しくは色である。前記複数の空隙部の周縁には、前記照射用プローブと前記計測用プローブのプローブ番号が付与されている。前記表示部には、前記照射用プローブと前記計測用プローブの第1のグループの計測位置を示す領域マークと、前記照射用プローブと前記計測用プローブの第2のグループの計測位置を示す領域マークとが表示される。

前記制御部は、前記照射用プローブと前記計測用プローブの計測位置に対応させ、前記計測結果を前記表示部に表示させる。

本発明によれば、プローブホルダにプローブを容易に設置することができる。

生体光計測装置は、近赤外光を生体内に照射し、生体の表面近傍から反射或いは生体内を通過した光(以下、単に通過光という)を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置である。この生体光計測装置は、図1に示すように、近赤外光を照射する光源部10と、通過光を計測し、電気信号に変換する光計測部12と、光源部10及び光計測部12の駆動を制御する制御部14とを備えている。

光源部10は、所定の波長の光を放射する半導体レーザ16と、半導体レーザ16が発生する光を複数の異なる周波数で変調するための変調器を備えた複数の光モジュール18とを備え、各光モジュール18の出力光はそれぞれ光ファイバ20を介して被検体22の所定の計測領域、例えば頭部の複数箇所から照射される。なお、プローブホルダ23は被検体22に取り付けられており、光ファイバ20はプローブホルダ23に固定されている。

光源部18は、n個(nは自然数)の光モジュールを備える。光の波長は生体内の注目物質の分光特性によるが、HbとHbO₂の濃度から酸素飽和度や血液量を計測する場合には600nｍ〜1400nｍの波長範囲の光の中から1あるいは複数波長選択して用いる。

光計測部12は、計測領域の複数の計測箇所から検出用光ファイバ26を介して誘導された通過光をそれぞれ光量に対応する電気量に変換するフォトダイオード等の光電変換素子28と、光電変換素子28からの電気信号を入力し、光照射位置に対応した変調信号を選択的に検出するロックインアンプ30と、ロックインアンプ30の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換器32とからなる。

光源部10は酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの2種類の測定対象に対応して2種類の波長、例えば780nm及び830nmの光を発生するように構成され、これら二波長の光は合成され一つの照射位置から照射される。ロックインアンプ30は光照射位置とこれら二波長に対応した変調信号を選択的に検出する。光照射位置と検出位置との間の点(計測点)の数の2倍のチャンネル数のヘモグロビン量変化信号が得られる。

また、デジタル信号に変換されたヘモグロビン量変化信号を処理し、酸素化ヘモグロビン濃度変化、脱酸素化ヘモグロビン濃度変化、全ヘモグロビン濃度変化などをチャンネル毎に示すグラフやそれを被検体の二次元画像上にプロットした画像を作成する信号処理部34と、信号処理部34の処理結果を表示する表示部36と、信号処理部34の処理に必要なデータや処理結果を記憶するための記憶部38と、装置の動作に必要な種々の指令を入力するための入出力部40を備えている。

ここで第1の実施形態について図2、図3を用いて説明する。図2には、プローブホルダ23を示し、図3には、照射用プローブ60と計測用プローブ66を示す。

図2に示すプローブホルダ23は、複数の円筒状の空隙部52が縦4個、横8個マトリクス状に配置されている。隣接する空隙部52の距離は、縦方向3ｃｍ、横方向1．5ｃｍである。照射用プローブ60と計測用プローブ66を空隙部52によって締め付け固定できるよう、空隙部52の径は照射用プローブ60と計測用プローブ66の径より若干短い。穴部50は、プローブホルダ23の両端に設けられている。穴部50に紐などを挿入し、この紐などを介して被検体22の頭部にプローブホルダ23を固定する。このプローブホルダ23は一体成型されている。

プローブホルダ23の空隙部52の周縁部54は、照射用プローブ60と計測用プローブ66が容易に設置できるように、照射用プローブ60と計測用プローブ66のグループに対応して模様(若しくは色)とプローブ番号56とが付与されている。本実施形態では、無地とチェックのグループ1と、薄い縦ハッチングと濃い縦ハッチングのグループ2に分けられている。なお、本実施形態では、図面の記載上、白黒であるが、無地とチェックは同系色(例えば、淡い色)、薄い縦ハッチングと濃い縦ハッチングを他の同系色(例えば、濃い色)としてもよい。

周縁部54が無地の空隙部52には、照射用プローブ60が挿入され固定される。また、無地の空隙部52に固定された照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66が、周縁部54がチェックの空隙部52に挿入されて固定される。

例えば、周縁部54が無地の11番には、照射用プローブ60が挿入され固定される。無地の11番の照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66は、チェックの11番と、チェックの12番と、チェックの13番に挿入され固定される。また、周縁部54が無地の14番には、照射用プローブ60が挿入され固定される。無地の14番の照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66は、チェックの12番と、チェックの13番と、チェックの14番と、チェックの16番に挿入され固定される。同様にして、照射用プローブ60と計測用プローブ66が無地とチェックの周縁部54の空隙部52にマトリクス状に挿入され固定される。このようにして、無地とチェックの空隙部52に配置された照射用プローブ60と計測用プローブ66でグループ1が形成される。

また、無地の空隙部52とチェックの空隙部52の略中点位置に配置された薄い縦ハッチングの空隙部52には、照射用プローブ60が挿入され固定される。また、薄い縦ハッチングの空隙部52に固定された照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66が、無地の空隙部52とチェックの空隙部52の略中点位置に配置された濃い縦ハッチングの空隙部52に挿入されて固定される。

例えば、周縁部54が薄い縦ハッチングの21番には、照射用プローブ60が挿入され固定される。薄い縦ハッチングの21番の照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66は、濃い縦ハッチングの21番と、濃い縦ハッチングの22番と、濃い縦ハッチングの23番に挿入され固定される。また、周縁部54が薄い縦ハッチングの25番には、照射用プローブ60が挿入され固定される。薄い縦ハッチングの25番の照射用プローブ60に対応する計測用プローブ66は、濃い縦ハッチングの23番と、濃い縦ハッチングの25番と、濃い縦ハッチングの26番と、濃い縦ハッチングの27番に挿入され固定される。同様にして、照射用プローブ60と計測用プローブ66が薄い縦ハッチングと濃い縦ハッチングの周縁部54の空隙部52にマトリクス状に挿入され固定される。このように、薄い縦ハッチングと濃い縦ハッチングの空隙部52に配置された照射用プローブ60と計測用プローブ66でグループ2が形成される。

このように、グループ1で形成された照射用プローブ60と計測用プローブ66の略中点位置(計測点)にグループ2で形成された照射用プローブ60と計測用プローブ66が配置される。

図3には、照射用プローブ60と計測用プローブ66の詳細を示す。照射用プローブ60は、光ファイバ20を有しており、光ファイバ20は先端から突出されている。照射用プローブ60の枠体には、グループに対応して模様(若しくは色)62とプローブ番号64とが付与されている。照射用プローブ60の枠体に付与されている模様(若しくは色)62とプローブ番号64は、プローブホルダ23の空隙部52の周縁部54に付与された模様(若しくは色)62とプローブ番号64と対応している。そのため、検者は照射用プローブ60とプローブホルダ23の模様(若しくは色)62とプローブ番号64を合わせ、容易に照射用プローブ60を設置することができる。

計測用プローブ66も同様に、光ファイバ20を有しており、光ファイバ20は先端から突出されている。計測用プローブ66の枠体には、グループに対応して模様(若しくはて色)62とプローブ番号64とが付与されている。計測用プローブ66の枠体に付与されている模様(若しくは色)62とプローブ番号64は、プローブホルダ23の空隙部52の周縁部54に付与された模様(若しくは色)62とプローブ番号64と対応している。そのため、検者は計測用プローブ66とプローブホルダ23の模様若しくは色とプローブ番号64を合わせ、容易に照射用プローブ60を設置することができる。

グループ1又はグループ2のいずれか一方の照射用プローブ60と計測用プローブ66を用いて計測を行なう通常モードと、グループ1及びグループ2の照射用プローブ60と計測用プローブ66を用いて計測を行なう高精細モードを切り替えることがある。

通常モードは、スクリーニングする際に用いるモードであり、高精細モードは精検する際に用いるモードである。例えば、グループ1のみの照射用プローブ60と計測用プローブ66を用いて計測している通常モードから高精細モードに変換するとき、グループ2の照射用プローブ60と計測用プローブ66を追加する必要がある。そのとき、照射用プローブ60若しくは計測用プローブ66の枠体には、グループに対応して模様(若しくは色)62とプローブ番号64と、プローブホルダ23の模様(若しくは色)54とプローブ番号56とが一致しているため、グループ1とグループ2とを混同せず、容易に照射用プローブ60と計測用プローブ66を装着することができる。照射用プローブ60と計測用プローブ66を取り外す際も同様である。

なお、本実施形態では、プローブホルダ23の空隙部52の周縁部54に模様(若しくは色)とプローブ番号を付与したが、周縁部54の形状(球状、矩形状、三角状)を変えたりしてもよい。

ここで第2の実施形態について図4を用いて説明する。第1の実施形態と異なる点は、表示部36に表示する形態である。

表示部36には、被検体1の頭部形状を示すボディマーク71が表示されている。ボディマーク71内には、被検体1に対するプローブホルダ23の概略の配置領域を示す領域マーク72が表示されている。領域マーク72には、模様(若しくは色)とプローブ番号74が表示されている。

制御部14は、計測位置を複数のグループに分けグループ毎に異なる形状で表示部36に表示する。第1の実施形態で示したグループに分けて、グループ1の計測位置を示す領域マーク72が小さい楕円形で表示され、グループ2の計測位置を示す領域マーク72が小さい四角形で表示されている。グループ1とグループ2の領域マーク72は、縦方向及び横方向に整列され、かつ左右両端の縦列を除いて交互に配置されている。

第1の実施形態に示すように、プローブホルダ23の空隙部52の周縁部54に模様(若しくは色)が付与され、照射用プローブ60と計測用プローブ66に模様(若しくは色)とプローブ番号64が付与されている。表示部36の領域マーク72においても同様の配置であるため、検者は表示部36において照射用プローブ60と計測用プローブ66の装着状況を確認することができる。

ここで第3の実施形態について説明する。第1の実施形態および第2の実施形態と異なる点は、照射用プローブ60と計測用プローブ66のモード切替時に信号制御する点である。

本実施形態は、例えば、グループ1の照射用プローブ60と計測用プローブ66が配置され、通常モードが実行されており、グループ2の照射用プローブ60と計測用プローブ66は保有していなかった場合を想定している。

グループ1とグループ2の照射用プローブ60と計測用プローブ66を用いて高精細モードで計測したいが、照射用プローブ60と計測用プローブ66の数が足りない場合、グループ1で使用している照射用プローブ60と計測用プローブ66をグループ2に代用して計測を行なう。

具体的には、無地の12番に挿入されている照射用プローブ60を薄い縦ハッチングの21番に挿入して固定する。無地の14番に挿入されている照射用プローブ60を薄い縦ハッチングの23番に挿入して固定する。無地の16番に挿入されている照射用プローブ60を薄い縦ハッチングの25番に挿入して固定する。無地の18番に挿入されている照射用プローブ60を薄い縦ハッチングの27番に挿入して固定する。また、チェックの12番に挿入されている計測用プローブ66を濃い縦ハッチングの21番に挿入して固定する。チェックの14番に挿入されている計測用プローブ66を濃い縦ハッチングの23番に挿入して固定する。チェックの16番に挿入されている計測用プローブ66を濃い縦ハッチングの25番に挿入して固定する。チェックの18番に挿入されている計測用プローブ66を濃い縦ハッチングの27番に挿入して固定する。このように配置することにより、左側の領域を高精細モードで計測することができる。

その際、制御部14は、上記のように変更して挿入された照射用プローブ60と計測用プローブ66の位置情報をプローブ自体に設けられた位置センサや入出力部40の入力情報から把握する。

そして、制御部14は、位置情報に基づいて、変更して挿入された照射用プローブ60と計測用プローブ66に対応するように計測位置を変更し、計測結果を表示部36に表示させる。また、制御部14は、変更して挿入された照射用プローブ60と計測用プローブ66とそのまま挿入されている照射用プローブ60と計測用プローブ66との計測タイミングをずらして計測することができる。

本発明の全体構成を説明するための図。第1の実施形態の構成を説明する図。第1の実施形態の構成を説明する図。第2の実施形態の構成を説明する図。

符号の説明

10 光源部、12 光計測部、14 制御部、16 半導体レーザ、18 光モジュール、20 光ファイバ、22 被検体、26 検出用光ファイバ、28 光電変換素子、30 ロックインアンプ、32 A/D変換器、34 信号処理部、36 表示部、38 記憶部、40 入出力部

Claims

近赤外光を照射する照射用プローブと、被検体の複数の測定点における通過光強度を計測し、測定点毎の通過光強度に対応する信号を測定チャンネル毎の測定データとして出力する計測用プローブと、前記計測用プローブからの測定データを処理して画像化する信号処理部と、前記信号処理部の計測結果を表示する表示部と、これらの構成要素を制御する制御部とを備えた生体光計測装置において、
前記照射用プローブと前記計測用プローブを固定する複数の空隙部を有したプローブホルダを備え、前記複数の空隙部の周縁には、前記照射用プローブと前記計測用プローブのグループに対応した識別情報が付与されていることを特徴とする生体光計測装置。
前記識別情報は模様若しくは色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。
前記複数の空隙部の周縁には、前記照射用プローブと前記計測用プローブのプローブ番号が付与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。
前記表示部には、前記照射用プローブと前記計測用プローブの第1のグループの計測位置を示す領域マークと、前記照射用プローブと前記計測用プローブの第2のグループの計測位置を示す領域マークとが表示されることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
前記制御部は、前記照射用プローブと前記計測用プローブの計測位置に対応させ、前記計測結果を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。