JP4789974B2 - Near-infrared probe holder that can be placed on the surface of an in vivo organ or tissue - Google Patents
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Description
本発明は、生体内器官または組織表面に留置可能な近赤外光プローブホルダおよび当該プローブホルダを備える近赤外光モニタ装置に関する。 The present invention relates to a near-infrared light probe holder that can be placed on the surface of an in vivo organ or tissue, and a near-infrared light monitor device including the probe holder.
波長600〜1000nmの近赤外光は、酸素化および還元化ヘモグロビンに吸収されやすく、生体組織を透過しやすいという性質を持っている。この性質を利用して、組織を流れている血液中のヘモグロビンの酸素化状態を解析し、脳や筋肉などの活動状態を非侵襲的に調べる研究が進められている。この方法では、頭部や筋肉などの生体組織表面に固定した近赤外光プローブより近赤外光を当該組織に照射し、生体内部で吸収または散乱した後、生体内部から出てくる光を受光し解析することによって、生体内の脳や筋肉などの酸素状態を非侵襲的にモニタする。 Near-infrared light having a wavelength of 600 to 1000 nm is easily absorbed by oxygenated and reduced hemoglobin and has a property of being easily transmitted through living tissue. Utilizing this property, research is being conducted to analyze the oxygenated state of hemoglobin in the blood flowing through the tissue and non-invasively investigate the activity state of the brain and muscles. In this method, near-infrared light is irradiated to the tissue from a near-infrared light probe fixed on the surface of a living tissue such as the head or muscle, and the light that is absorbed or scattered inside the living body is then emitted from the living body. By receiving light and analyzing it, non-invasive monitoring of the oxygen state of the brain and muscles in the living body is performed.
従来的に、この方法にて用いられている近赤外光を照射および受光するための近赤外光プローブは、体外表面に固定して用いられるように設計されている(特許文献1)。 Conventionally, a near-infrared light probe for irradiating and receiving near-infrared light used in this method is designed to be used by being fixed to an external surface (Patent Document 1).
そのため、深部(すなわち表層より2〜3cmを超える深部)の生体内器官または組織の酸素状態をモニタすることは困難であった(非特許文献1)。また、横隔膜下の器官/組織を対象とする場合、呼吸性変動が加わるために、体外表面に固定した近赤外光プローブでは正確に酸素状態をモニタすることは困難であった。さらに、酸素状態を正確にモニタするためには、近赤外光プローブを対象器官/組織の表面に密着させて固定することを必要とするが、体外表面に固定して用いられるように設計されている従来の近赤外光プローブは、生体内環境下において対象器官/組織の表面に密着させて安定して固定することは困難であった。 For this reason, it has been difficult to monitor the oxygen state of an in vivo organ or tissue in the deep part (that is, a deep part exceeding 2 to 3 cm from the surface layer) (Non-patent Document 1). Also, when organs / tissues below the diaphragm are targeted, since respiratory fluctuations are added, it is difficult to accurately monitor the oxygen state with a near-infrared light probe fixed to the external surface. Furthermore, in order to accurately monitor the oxygen state, it is necessary to fix the near-infrared light probe in close contact with the surface of the target organ / tissue, but it is designed to be used by being fixed to the external surface. However, it has been difficult to stably fix the conventional near-infrared light probe in close contact with the surface of the target organ / tissue under the in vivo environment.
本発明は、生体内に挿入し生体内器官または組織の酸素状態をモニタすることを可能とする近赤外光プローブホルダおよび近赤外光モニタ装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a near-infrared light probe holder and a near-infrared light monitor device that can be inserted into a living body and monitor the oxygen state of an in-vivo organ or tissue.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、近赤外光を照射する送光プローブと散乱・反射した近赤外光の一部を受光する受光プローブを、生体内の器官または組織に近接して固定することが可能であり、生体内の湿潤環境に長時間留置することを可能とする、近赤外光プローブホルダを開発し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has determined that a light-transmitting probe that irradiates near-infrared light and a light-receiving probe that receives a part of scattered / reflected near-infrared light can be used as an organ in vivo A near-infrared probe holder that can be fixed in close proximity to a tissue and can be placed in a humid environment in a living body for a long time has been developed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1] 近赤外光を被験体の生体内器官または組織に照射する送光プローブと該器官または組織から散乱・反射した近赤外光の一部を受光する受光プローブとを収容し、被験体の生体内器官または組織に前記送光プローブおよび受光プローブを近接して配置することを可能とするプローブホルダであって、以下の構造を有するプローブホルダ:
(a) プローブホルダは、外側面の少なくとも一部分が長手方向に延長した平坦部を有する柱状である;
(b)プローブホルダは、送光プローブおよび受光プローブおよびそれらに連結される光ファイバーケーブルを収容するための凹部を平坦部に備える;
;ならびに
(c) 長手方向に沿った中央部から先端部および基端部に向かって先細の構造となっている。
That is, the present invention is as follows.
[1] A light-transmitting probe that irradiates an in vivo organ or tissue of a subject with near-infrared light and a light-receiving probe that receives a part of the near-infrared light scattered or reflected from the organ or tissue. A probe holder that enables the light transmitting probe and the light receiving probe to be disposed close to a body organ or tissue of a body, and having the following structure:
(a) The probe holder has a columnar shape having a flat portion in which at least a part of the outer surface extends in the longitudinal direction;
(b) The probe holder includes a concave portion for accommodating the light transmitting probe and the light receiving probe and the optical fiber cable connected thereto, in the flat portion;
And
(c) It has a tapered structure from the central portion along the longitudinal direction toward the distal end portion and the proximal end portion.
[2] さらに、透明シリコーン樹脂からなる保護チューブで内包されており、該保護チューブは透光性を有し、プローブホルダを被験体体内の湿潤環境から隔離することができる、[1]のプローブホルダ。
[3] 保護チューブの先端部には凸状の曲面が形成されていることを特徴とする、[2]のプローブホルダ。
[2] The probe according to [1], further comprising a protective tube made of a transparent silicone resin, the protective tube having translucency, and being able to isolate the probe holder from the wet environment in the subject. holder.
[3] The probe holder according to [2], wherein a convex curved surface is formed at the tip of the protective tube.
[4] [1]〜[3]のいずれかのプローブホルダと近赤外光を照射する送光プローブおよび散乱・反射した近赤外光の一部を受光する受光プローブとを備えた、近赤外光組織酸素モニタ装置。
[5] プローブホルダより伸長する、送光プローブおよび受光プローブに連結される光ファイバーケーブルがプローブホルダと一体化されている、[4]の近赤外光組織酸素モニタ装置。
[4] A near-field comprising the probe holder according to any one of [1] to [3], a light-transmitting probe that irradiates near-infrared light, and a light-receiving probe that receives a part of scattered / reflected near-infrared light. Infrared light tissue oxygen monitor device.
[5] The near-infrared light tissue oxygen monitoring device according to [4], wherein an optical fiber cable extending from the probe holder and connected to the light transmitting probe and the light receiving probe is integrated with the probe holder.
本発明のプローブホルダは、外側面の一部分に平坦部を有する。この平坦部において近赤外光を照射し、かつ受光できるように近赤外光送光プローブおよび受光プローブをプローブホルダ内に配置している当該プローブホルダの平坦部を器官または組織表面に置くだけで、当該送光プローブおよび受光プローブを生体内器官または組織表面に安定して近接させることができ、生体内という空間的に限定された場においても容易に、かつ安定して組織酸素状態のモニタを行うことができる。 The probe holder of the present invention has a flat portion at a part of the outer surface. The near infrared light transmitting probe and the light receiving probe are arranged in the probe holder so that near infrared light can be irradiated and received at the flat portion. The flat portion of the probe holder is simply placed on the surface of the organ or tissue. Thus, the light transmitting probe and the light receiving probe can be stably brought close to the organ or tissue surface in the living body, and the tissue oxygen state can be easily and stably monitored even in a spatially limited place in the living body. It can be performed.
また、生体内安定性が高く、かつ近赤外光透過率の高いシリコーン樹脂で当該プローブホルダを覆うことによって生体内の湿潤環境から送光プローブおよび受光プローブを隔離することができるために、当該プローブホルダを備える近赤外光プローブは生体内の湿潤環境において、組織酸素状態を長時間モニタすることができる。 In addition, since the probe holder is covered with a silicone resin having high in-vivo stability and high near-infrared light transmittance, the light-transmitting probe and the light-receiving probe can be isolated from the wet environment in the living body. A near-infrared light probe provided with a probe holder can monitor a tissue oxygen state for a long time in a wet environment in a living body.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、近赤外光を照射する送光プローブと該送光プローブより照射され、生体内器官または組織に当たり散乱・反射した近赤外光の一部を受光する受光プローブとを収容するプローブホルダであり、被験体の生体内器官または組織に、プローブホルダ内に収容された送光プローブおよび受光プローブを近接して配置することを可能とするプローブホルダである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention relates to a probe that houses a light-transmitting probe that irradiates near-infrared light and a light-receiving probe that receives a part of the near-infrared light that is irradiated from the light-transmitting probe and is scattered and reflected by an internal organ or tissue. The probe holder is a probe holder that allows a light-transmitting probe and a light-receiving probe housed in a probe holder to be placed close to an in vivo organ or tissue of a subject.
本発明のプローブホルダは、柱状の形状を有しており、その外側面は少なくとも一部分が長手方向に延長した平坦部を有していることを特徴とする。 The probe holder of the present invention has a columnar shape, and an outer surface thereof has a flat portion at least partially extended in the longitudinal direction.
通常、近赤外光を用いて組織の酸素状態をモニタする際には、送光プローブと受光プローブとを対象の器官または組織表面に近接させる必要がある。また、得られたデータの再現性を得るためには、送光プローブと受光プローブとの間隔が一定に保たれていることを必要とする。 Usually, when monitoring the oxygen state of tissue using near-infrared light, it is necessary to bring the light-transmitting probe and the light-receiving probe close to the target organ or tissue surface. Further, in order to obtain the reproducibility of the obtained data, it is necessary that the distance between the light transmitting probe and the light receiving probe is kept constant.
当該プローブホルダは、送光プローブと受光プローブとの間隔を一定に保ちながら、送光プローブおよび受光プローブを対象の器官または組織表面に近接して配置することを可能とする構造を有する。 The probe holder has a structure that makes it possible to place the light transmitting probe and the light receiving probe close to the target organ or tissue surface while keeping the distance between the light transmitting probe and the light receiving probe constant.
本発明において「近接」とは、送光プローブおよび受光プローブが対象の器官または組織表面に近赤外光を照射し、または当該器官または組織表面から散乱・反射した近赤外光の一部を受光できる程度に、送光および受光プローブと器官または組織表面が接近して位置することをいう。送光プローブおよび/または受光プローブと対象の器官または組織表面との間に、当該ホルダの一部が存在している場合もいう。 In the present invention, “proximity” means that the light transmitting probe and the light receiving probe irradiate the target organ or tissue surface with near infrared light, or a part of the near infrared light scattered or reflected from the organ or tissue surface. This means that the light transmission and light reception probe and the organ or tissue surface are located close enough to receive light. It also refers to the case where a part of the holder exists between the light transmitting probe and / or the light receiving probe and the target organ or tissue surface.
当該プローブホルダは、適当な剛性、硬度を有していることが好ましく、適当な剛性、硬度を有する部材(特に限定されないが、樹脂、プラスチック、アルミ、木材など)より構成される。当該プローブホルダは自体は、遮光可能な部材によって構成されていることが好ましい。好ましくは、ABS樹脂より構成される。 The probe holder preferably has appropriate rigidity and hardness, and is composed of a member (not particularly limited, such as resin, plastic, aluminum, or wood) having appropriate rigidity and hardness. The probe holder itself is preferably composed of a light-shielding member. Preferably, it is comprised from ABS resin.
当該プローブホルダは、その外側面の少なくとも一部に長手方向に延長した平坦部を有していることを特徴とする。この平坦部を対象の生体内器官または組織表面に密着させる。この結果、送光プローブと受光プローブを対象の生体内器官または組織表面に近接させることができる。この平坦部の大きさは、測定対象の器官または組織によって変更し得るが、長さが31〜36mm、幅が8〜12mmである。 The probe holder has a flat portion extending in the longitudinal direction on at least a part of the outer surface thereof. The flat portion is brought into close contact with the target in vivo organ or tissue surface. As a result, the light transmitting probe and the light receiving probe can be brought close to the target in vivo organ or tissue surface. The size of the flat portion may vary depending on the organ or tissue to be measured, but is 31 to 36 mm in length and 8 to 12 mm in width.
当該平坦部は、送光プローブおよび受光プローブおよびそれらに連結される光ファイバーケーブルを収容するための凹部を有していることを特徴とする。当該凹部は、少なくともプローブホルダの基部側からプローブホルダの最も先端部側に存在する送光プローブまたは受光プローブの固定位置に及ぶ範囲に渡って存在し得、31〜36mmの長さであり得る。また凹部の幅は約4.5 mm以下であり得る。さらに、凹部の深さは、少なくとも光ファイバーケーブル二本を収容できる深さがあればよく、9〜12mmの深さであり得る。 The flat portion has a concave portion for accommodating a light transmitting probe, a light receiving probe, and an optical fiber cable connected to them. The concave portion may exist at least over a range from the base side of the probe holder to the fixed position of the light transmitting probe or the light receiving probe existing on the most distal end side of the probe holder, and may have a length of 31 to 36 mm. The width of the recess may be about 4.5 mm or less. Furthermore, the depth of the concave portion only needs to be deep enough to accommodate at least two optical fiber cables, and may be 9 to 12 mm deep.
当該凹部内に送光プローブおよび受光プローブおよびそれらに連結される光ファイバーケーブルが収容される。送光プローブおよび受光プローブは、凹部の特定の位置に設けられたプローブの固定位置において、近赤外光の照射面および受光面がプローブホルダの平坦部と平行になるように凹部内に収容および固定される。送光プローブおよび受光プローブの固定位置への固定方法は、どのような形態であってもよく、例えば、送光プローブおよび受光プローブを凹部に嵌め込んでもよく、またナット、ソケット、ネジ、接着剤などを用いて固定することが可能である。固定方法に応じて、送光プローブおよび受光プローブを固定する位置の凹部および固定位置の大きさや形状は適宜変更することが可能である。送光プローブおよび受光プローブの固定位置の数は、少なくとも一対の送光プローブおよび受光プローブが取り付けられるように、少なくとも2個あればよいが、複数の送光プローブおよび/または受光プローブが取り付けられるように2個以上備えてもよい。送光プローブおよび受光プローブを固定するための各固定位置の間隔は、10〜20mmである。 The light transmitting probe and the light receiving probe and the optical fiber cable connected to them are accommodated in the recess. The light transmitting probe and the light receiving probe are housed in the recess so that the near infrared light irradiation surface and the light receiving surface are parallel to the flat portion of the probe holder at the fixed position of the probe provided at a specific position of the recess. Fixed. The light transmitting probe and the light receiving probe may be fixed to the fixing position in any form, for example, the light transmitting probe and the light receiving probe may be fitted in the recess, and the nut, socket, screw, adhesive It is possible to fix using etc. Depending on the fixing method, it is possible to appropriately change the size and shape of the concave portion and the fixing position where the light transmitting probe and the light receiving probe are fixed. The number of fixed positions of the light transmitting probe and the light receiving probe may be at least two so that at least a pair of light transmitting probes and light receiving probes can be attached, but a plurality of light transmitting probes and / or light receiving probes can be attached. Two or more may be provided in each. The interval between the fixing positions for fixing the light transmitting probe and the light receiving probe is 10 to 20 mm.
本発明のプローブホルダの形状は、その外側面に少なくとも一部分に上記平坦部を有する円柱状、あるいは三角形、四角形、五角形等の多角形柱状であり得る。 The shape of the probe holder of the present invention may be a cylindrical shape having the flat portion at least partially on the outer surface thereof, or a polygonal column shape such as a triangle, a quadrangle, or a pentagon.
本発明のプローブホルダの外側面の角部は被験体の体内器官および組織を損傷することがないよう丸味を帯びていることが好ましい。例えば、プローブホルダの長手方向に沿った軸に対する垂直断面において、平坦部以外の外側面の輪郭が少なくともU字状の部分を有する。 The corners on the outer surface of the probe holder of the present invention are preferably rounded so as not to damage the internal organs and tissues of the subject. For example, in the cross section perpendicular to the axis along the longitudinal direction of the probe holder, the contour of the outer surface other than the flat portion has at least a U-shaped portion.
さらに本発明のプローブホルダは、長手方向に沿った中央部から先端部および基端部に向かって先細の構造となっていることを特徴とする。先細構造を有しているので、本発明のプローブホルダを生体内の器官または組織へ挿入し、留置し、および当該器官または組織から除去することが容易となる。 Furthermore, the probe holder of the present invention is characterized by having a tapered structure from the central portion along the longitudinal direction toward the distal end portion and the proximal end portion. Since it has a tapered structure, it becomes easy to insert, indwell, and remove the probe holder of the present invention from an organ or tissue in the living body.
ここで、プローブホルダの中央部とは、プローブホルダの先端部および基端部以外の部分をいう。中央部は、必ずしも当該ホルダ本体の中央に限定することを意図せず、当該ホルダ本体の中央よりも先端部側および/または基端部側の位置であっても良い。先細の程度は、中央部から先端部および中央部から基端部にかけて同等であっても良いし、異なっていても良い。ただし、先端部および基端部は、生体内の器官または組織を損傷する程尖鋭であってはならない。例えば、先端部および基端部は丸味を帯びていることが好ましい。当該ホルダ本体の先端部または基端部と中央部の幅および高さの差が、それぞれ10〜13mmの範囲にあることが好ましい。 Here, the center portion of the probe holder refers to a portion other than the distal end portion and the proximal end portion of the probe holder. The center portion is not necessarily intended to be limited to the center of the holder body, and may be a position closer to the distal end side and / or the proximal end side than the center of the holder body. The degree of taper may be the same or different from the center to the tip and from the center to the base. However, the distal end portion and the proximal end portion must not be so sharp as to damage an organ or tissue in the living body. For example, the distal end portion and the proximal end portion are preferably rounded. It is preferable that the difference between the width and height of the distal end portion or the base end portion and the central portion of the holder main body is in the range of 10 to 13 mm.
さらに、本発明のプローブホルダは、弾性体からなる保護チューブに覆われていてもよい。保護チューブは先端部が閉じたチューブ状の形状であり、当該ホルダ本体を全て覆うことが可能である。さらに好ましくは、保護チューブは、生体内の湿潤環境に曝露し得る全ての部分(下記近赤外光プローブにおいて、プローブホルダから送光光源および光検出部へと延びる光ファイバー部分も含む)を覆うのに十分な長さを有する。保護チューブを通して、近赤外光が送光プローブから照射され、受光プローブで受光されるため、保護チューブは透光性を有している必要がある。「透光性」とは、送光プローブより照射された近赤外光ならびに生体内の器官または組織から散乱・反射した近赤外光の一部が透過する性質、すなわちこれらの光を吸収しない性質をいう。保護チューブが透光性を有することにより、送光プローブから生体内の対象器官または組織に対して保護チューブを通して近赤外光を照射することができ、さらに受光プローブにより生体内器官または組織から散乱・反射した近赤外光を保護チューブを通して受光することが可能となる。保護チューブの平坦部を有する側面全てが透光性を有していることが好ましいが、送光プローブから外部に近赤外光が照射され、受光プローブが散乱・反射光を受光できるように、保護チューブの平坦部の一部のみ、すなわち送光プローブおよび受光プローブの固定位置のみが透光性を有していても良い。 Furthermore, the probe holder of the present invention may be covered with a protective tube made of an elastic body. The protective tube has a tubular shape with a closed tip, and can cover the entire holder body. More preferably, the protective tube covers all parts (including the optical fiber part extending from the probe holder to the light transmission light source and the light detection part in the following near-infrared light probe) that can be exposed to the humid environment in the living body. Has a sufficient length. Since the near infrared light is irradiated from the light transmitting probe through the protective tube and received by the light receiving probe, the protective tube needs to have translucency. “Translucent” means the property of transmitting near-infrared light irradiated from a light-transmitting probe and part of near-infrared light scattered or reflected from an organ or tissue in the living body, that is, does not absorb these lights. Refers to nature. Since the protective tube has translucency, it is possible to irradiate the target organ or tissue in the living body from the light transmitting probe through the protective tube, and to scatter from the in vivo organ or tissue by the light receiving probe.・ The reflected near infrared light can be received through the protective tube. It is preferable that all the side surfaces having the flat part of the protective tube have translucency, but near infrared light is irradiated from the light transmitting probe to the outside, so that the light receiving probe can receive scattered / reflected light. Only a part of the flat portion of the protective tube, that is, only the fixing position of the light transmitting probe and the light receiving probe may have translucency.
さらに、保護チューブは、プローブホルダを生体内の器官または組織へ挿入し、留置し、および当該器官または組織より除去する際に当該器官または組織を損傷させない素材でできており、かつ当該器官または組織を損傷させない形状を有している必要がある。 Furthermore, the protective tube is made of a material that does not damage the organ or tissue when the probe holder is inserted into an organ or tissue in the living body, placed, and removed from the organ or tissue, and the organ or tissue. It is necessary to have a shape that does not damage.
保護チューブを形成する弾性体としては、生体内安定性が高く、透光性も高い透明シリコーン樹脂を用いるのが好ましい。好ましくは、保護チューブの厚さは、0.2mm以下であり得る。 As the elastic body forming the protective tube, it is preferable to use a transparent silicone resin having high in-vivo stability and high translucency. Preferably, the thickness of the protective tube can be 0.2 mm or less.
さらに、保護チューブの先端部には凸状の曲面が形成されていることが好ましい。このような構造を有することにより、当該保護チューブを備えるプローブホルダを生体内へ挿入し、留置し、および当該器官または組織より除去することが容易となると共に、その際に生体内の器官または組織が損傷することを防ぐことができる。当該凸状の曲面は、生体内へ挿入等した際にその形状が大きく変化することがない程度の強度を維持すべく、6〜12mmの肥厚構造を有していることが好ましい。当該構造は弾性を有する部材で構成することができるが、生体内安定性の高いシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。好ましくは、保護チューブとその先端部の凸状の曲面部分は、一体で成形される。 Furthermore, it is preferable that a convex curved surface is formed at the tip of the protective tube. By having such a structure, the probe holder including the protective tube can be easily inserted into the living body, placed, and removed from the organ or tissue. At that time, the organ or tissue in the living body Can be prevented from being damaged. The convex curved surface preferably has a thickening structure of 6 to 12 mm so as to maintain a strength such that the shape does not change greatly when inserted into a living body. Although the structure can be constituted by a member having elasticity, it is preferable to use a silicone resin having high in vivo stability. Preferably, the protective tube and the convex curved portion at the tip thereof are integrally formed.
また、保護チューブは、内包する当該ホルダ本体を被験体体内の湿潤環境から隔離することができる。 Moreover, the protective tube can isolate the holder body contained therein from the moist environment in the subject body.
本発明においては、前記保護チューブを備えていないプローブホルダも、保護チューブを備えているプローブホルダもプローブホルダという。また、保護チューブを備えていないプローブホルダをプローブホルダ本体ということがある。 In the present invention, a probe holder that does not include the protective tube and a probe holder that includes the protective tube are also referred to as a probe holder. In addition, a probe holder that does not include a protective tube may be referred to as a probe holder body.
本発明は、上記プローブホルダと近赤外光を照射する送光プローブおよび散乱・反射した近赤外光の一部を受光する受光プローブとを備え、送光プローブおよび受光プローブがプローブホルダ内に収容された、近赤外光組織酸素モニタ装置を包含する。 The present invention includes the probe holder, a light-transmitting probe that irradiates near-infrared light, and a light-receiving probe that receives a portion of the scattered / reflected near-infrared light. A contained near infrared light tissue oxygen monitoring device is included.
送光プローブは、近赤外光を照射する部分である。例えば、光ファイバーケーブルの終端を主要構成要素とし、光源から発生し当該光ファイバーケーブルによって伝送された近赤外光を被験体の生体内の器官または組織に照射する。光ファイバーケーブルの終端そのものを送光プローブとして利用することもできる。 The light transmission probe is a portion that irradiates near infrared light. For example, the end of the optical fiber cable is used as a main component, and near-infrared light generated from a light source and transmitted by the optical fiber cable is irradiated to an in vivo organ or tissue of the subject. The end of the optical fiber cable itself can be used as a light transmission probe.
一方、受光プローブは、送光プローブより生体内の器官または組織に照射され生体内の器官または組織にて散乱・反射した光を受光する部分である。例えば、光ファイバーケーブルの終端を主要構成要素とし、当該ケーブルにより受光した光が光検出部へと伝送される。光ファイバーケーブルの終端そのものを受光プローブとして利用することもできる。 On the other hand, the light receiving probe is a portion that receives light scattered and reflected by the organ or tissue in the living body irradiated from the light transmitting probe. For example, the end of the optical fiber cable is a main component, and light received by the cable is transmitted to the light detection unit. The end of the optical fiber cable itself can also be used as a light receiving probe.
送光プローブおよび受光プローブは交互に位置することが好ましく、プローブホルダの凹部部分にある上記固定位置に、近赤外光の照射面および受光面がプローブホルダの平坦部と平行になるように上記固定方法を用いて固定されている。 It is preferable that the light transmitting probe and the light receiving probe are alternately positioned, and the above-mentioned fixed position in the concave portion of the probe holder is arranged so that the near infrared light irradiation surface and the light receiving surface are parallel to the flat portion of the probe holder. It is fixed using a fixing method.
送光プローブおよび受光プローブは、少なくとも1対備えれば良いが、複数の送光プローブおよび/または受光プローブを備えることも可能である。 The light transmitting probe and the light receiving probe may be provided in at least one pair, but a plurality of light transmitting probes and / or light receiving probes may be provided.
送光プローブおよび受光プローブに連結される光ファイバーケーブルの他端は、プローブホルダ外部の光源または光検出部に連結される。 The other end of the optical fiber cable connected to the light transmitting probe and the light receiving probe is connected to a light source or a light detection unit outside the probe holder.
本発明の近赤外光組織酸素モニタ装置は、プローブホルダより伸長する、送光プローブおよび受光プローブに連結される光ファイバーケーブルがプローブホルダに一体化されていても良い。送光プローブおよび受光プローブに連結される光ファイバーケーブルを相互に密接させてプローブホルダに一体化させて維持することによって、2本またはそれ以上の光ファイバーケーブルの間から液体(例えば、水、血液など)が浸入するのを防ぐことができる。光ファイバーケーブルは接着剤などによって、光ファイバーケーブルを相互に接着して密接させても良い。あるいは、光ファイバーケーブルを相互に密接して固定して維持するための固定支持体を用いて、光ファイバーケーブルを相互に密接させても良い。光ファイバーケーブルとプローブホルダの一体化は、少なくとも生体内に曝露される光ファイバーケーブルとプローブホルダとを上記保護チューブによって覆うことによって行うことができる。 In the near-infrared light tissue oxygen monitoring device of the present invention, an optical fiber cable extending from the probe holder and connected to the light transmitting probe and the light receiving probe may be integrated with the probe holder. Liquid (eg, water, blood, etc.) from between two or more fiber optic cables by keeping the fiber optic cables connected to the transmitter and receiver probes in close contact with each other and integrated into the probe holder Can be prevented from entering. The optical fiber cables may be brought into close contact with each other by an adhesive or the like. Alternatively, the optical fiber cables may be brought into close contact with each other using a fixed support for fixing and maintaining the optical fiber cables in close contact with each other. The integration of the optical fiber cable and the probe holder can be performed by covering at least the optical fiber cable exposed to the living body and the probe holder with the protective tube.
光ファイバーケーブルは、透光性を有し近赤外光を伝送することができる限り特に限定されないが、ガラス、石英、またはプラスチックからなるものが、透光性が高く好ましい。 The optical fiber cable is not particularly limited as long as it has translucency and can transmit near-infrared light, but is preferably made of glass, quartz, or plastic because of its high translucency.
光源としては、LEDなどを用いることが可能である。 As the light source, an LED or the like can be used.
代替的な実施形態として、光ファイバーケーブルを用いずに、光源を上記プローブの固定手段にて固定し、被験体の生体内器官または組織に当該光源より直接近赤外光を照射しても良い。 As an alternative embodiment, a light source may be fixed by the probe fixing means without using an optical fiber cable, and the in vivo organ or tissue of the subject may be directly irradiated with near infrared light from the light source.
光検出部は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子を含み、検出した光信号を電気信号に変換し解析装置へと送ることができる。 The light detection unit includes a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor, and can convert the detected optical signal into an electrical signal and send it to the analysis device.
本発明の近赤外光プローブは、さらに分光器、反射板、フィルターなどを備えていても良い。 The near infrared light probe of the present invention may further include a spectroscope, a reflector, a filter, and the like.
本発明の近赤外光組織酸素モニタ装置を用いることができる被験体としては、哺乳動物が挙げられ、好ましくはヒトである。 Examples of the subject that can use the near-infrared light tissue oxygen monitoring apparatus of the present invention include mammals, preferably humans.
また、本発明の近赤外光組織酸素モニタ装置を用いて酸素状態をモニタすることが可能な器官または組織としては限定されないが、心臓、肝臓、腎臓、肺、腸管、膵臓などが挙げられる。 The organ or tissue capable of monitoring the oxygen state using the near-infrared light tissue oxygen monitoring device of the present invention is not limited, and examples include the heart, liver, kidney, lung, intestinal tract, and pancreas.
生体内の組織または器官の酸素状態をモニタする場合、体壁を外科的に切開し、該切開部から本発明の装置のプローブ部分を生体内に挿入し、特定の組織または器官に密着させ留置すればよい。 When monitoring the oxygen state of a tissue or organ in a living body, a body wall is surgically incised, and the probe portion of the device of the present invention is inserted into the living body through the incision, and placed in close contact with a specific tissue or organ. do it.
本発明の近赤外光組織モニタ装置により、ホルダ生体内の器官または組織における安定した酸素状態のモニタが可能になる。 The near-infrared light tissue monitoring apparatus of the present invention makes it possible to monitor a stable oxygen state in an organ or tissue in the holder living body.
以下に実施例を示して本願発明を具体的に説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものでない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
図1に本願発明のプローブホルダ1の一実施例を示す。当該プローブホルダ1はABS樹脂より構成される。 FIG. 1 shows an embodiment of a probe holder 1 of the present invention. The probe holder 1 is made of ABS resin.
当該プローブホルダ1は、外側面に平坦部2を有し、またその長手方向に沿った軸に対する垂直断面において、外側面の輪郭が丸みを帯びた部分3を有する。また、長手方向に沿った中央部から先端部および基端部に向かって先細の構造4となっている。当該プローブホルダ1は長さ36mmであり、先端部および基端部の幅が8mmであり、中央部の幅が12mmであり、先端部および基端部の高さが9mmであり、中央部の高さが12mmである。
The probe holder 1 has a
図2は、プローブホルダ1の平坦部2に存在する凹部5ならびに送光プローブおよび受光プローブを固定するための固定位置6および6’を示す。凹部5は、平坦部2に幅4.5mm、深さ9mm)で、プローブホルダ1の基部側からプローブホルダ1の先端側に存在するプローブ固定位置6に至るまで存在する。固定位置6および6’は凹部5の正中心線上に中心を有する半径4mmの円状に深さ4mmでくり抜かれた構造を有する。固定位置6および6’の中心間の距離は20mmである。
FIG. 2 shows the
図3は、プローブホルダ1を覆う保護チューブ7を示す。保護チューブ7は透光性を有する透明シリコーンにより形成される。先端部には、生体内への挿入を容易にするためのシリコーンで形成された凸状の曲面構造8が存在する。下記近赤外光プローブにおいて生体内の湿潤環境に曝露され得るプローブホルダ1を覆うことができるように、チューブ内空洞部の長さは388mm、内径9mmである。厚さは側面部9が0.2mm、凸状の曲面構造8が12mmである。
FIG. 3 shows a
図4は、本願発明のプローブホルダ1、送光プローブ10および受光プローブ11、ならびに透光性を有する保護チューブ7を備えた、被験体の生体内の器官または組織に密着して配置することが可能な近赤外光組織酸素モニタ装置を示す。送光プローブ10および受光プローブ11は固定位置6および6’において当該プローブホルダ1の平坦部2に備えられた凹部5に、近赤外光の照射面および受光面がプローブホルダの平坦部2と平行になるように接着剤を用いて固定される。なお、送光プローブ10および受光プローブ11の位置は、相互に交換可能である。位置交換に際しては、送光プローブ10および受光プローブ11を互いに移動させて行っても良いし、送光プローブ10および受光プローブ11に連結される光ファイバーケーブル12および12’の他端を、それぞれ光検出部または光源に連結することによって行っても良い。送光プローブ10および受光プローブ11を配置した当該プローブホルダ1は透光性を有するシリコーンからなる保護チューブ7によって覆われており、生体内の湿潤環境から隔離される。保護チューブ7に形成される平坦部2’を生体内の器官または組織に直接密着することによって、対象器官または組織に対して送光プローブ10および受光プローブ11を近接して保持することができる。
FIG. 4 shows that the probe holder 1, the
本発明により、従来技術では困難であった生体内の器官または組織における酸素状態のモニタを容易かつ安定して行うことが可能である。例えば臓器移植後の臓器について、近赤外光を用いて酸素状態をモニタすることができれば、血栓症などの発症を早期に発見することが可能である。それによって、移植後早期臓器不全を回避する可能性を高めることができる。その他にも臨床において様々な疾患の早期発見に重要な貢献をすることが期待できる。 According to the present invention, it is possible to easily and stably monitor an oxygen state in an in vivo organ or tissue, which has been difficult with the prior art. For example, if the oxygen state of an organ after organ transplantation can be monitored using near-infrared light, the onset of thrombosis and the like can be detected early. Thereby, the possibility of avoiding early organ failure after transplantation can be increased. In addition, it can be expected to make an important contribution to the early detection of various diseases in clinical practice.
1 プローブホルダ
2 プローブホルダ平坦部
3 U字状の部分
4 先細の構造
5 凹部
6 固定位置
6’固定位置
7 保護チューブ
8 凸状の曲面構造
9 保護チューブ側面部
10 送光プローブ
11 受光プローブ
12 光ファイバーケーブル
12’光ファイバーケーブル
2’ 近赤外光プローブホルダ平坦部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
該プローブホルダは、外側面の少なくとも一部分が長手方向に延長した平坦部を有する柱状であり、かつ該送光プローブおよび該受光プローブおよびそれらに連結される光ファイバーケーブルを収容するための凹部を平坦部に備え、かつ長手方向に沿った中央部から先端部および基端部に向かって先細の構造となっており、
生体内に曝露される、該プローブホルダ、該送光プローブおよび該受光プローブならびに該送光プローブおよび該受光プローブに連結される該光ファイバーケーブルが透明シリコーン樹脂からなる保護チューブで内包されており、該保護チューブは透光性を有する、プローブホルダを被験体体内の湿潤環境から隔離することができる、および先端部には凸状の曲面が形成されていることを特徴とする、上記近赤外光組織酸素モニタ装置。
A light-transmitting probe that irradiates an in vivo organ or tissue of a subject with near-infrared light, a light-receiving probe that receives a portion of near-infrared light scattered or reflected from the organ or tissue, the light-transmitting probe, and the light reception accommodating the probe, and a probe holder that allows placing in close proximity to the light transmitting probe and receiving probe vivo organ or tissue of a subject, a near-infrared light tissue oxygen monitoring device ,
The probe holder has a columnar shape in which at least a part of the outer surface has a flat portion extending in the longitudinal direction, and a concave portion for accommodating the light transmitting probe, the light receiving probe, and an optical fiber cable connected thereto. And has a tapered structure from the central portion along the longitudinal direction toward the distal end portion and the proximal end portion,
The probe holder, the light-transmitting probe and the light-receiving probe, and the optical fiber cable connected to the light-transmitting probe and the light-receiving probe, which are exposed in a living body, are enclosed in a protective tube made of a transparent silicone resin, The near-infrared light, characterized in that the protective tube has translucency, the probe holder can be isolated from the moist environment in the body of the subject, and a convex curved surface is formed at the tip. Tissue oxygen monitor device .
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