JP4957595B2 - 吸光度原点標準器及びその使用方法 - Google Patents
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Description
例えば、波長λが780、805、830nmである3種類の光を生体内に送光して、生体内からの反射光や透過光を受光することにより求められた各波長λでの吸光度変化ΔA(780)、ΔA(805)、ΔA(830)に基づいて、酸化ヘモグロビン変動量と還元ヘモグロビン変動量と全ヘモグロビン変動量とを得る測定方法が開示されている(例えば、非特許文献1参照)。
測定対象が患者等の生体でなく化学物質である場合、測定成分を全く含まない液体(例えば、蒸留水等)を吸光度の原点にすることや、布や印刷物の測定用に、反射率100%の基準として硫酸バリウム粉末を用いることはよく知られている。一方、本発明の測定対象である生体のような光散乱性試料の一部分に測定光を照射し、別の部分から出てくる測定光を検出する光測定装置に適用するのには、吸光度の原点として、生体と同じような散乱透過性を有し、生体と同じような減光率T(λ)(例えば1/107〜1/103、すなわち吸光度A(λ)で3〜7)を有し、さらに経時変化が少ないという条件を満たすことが望ましい。
ここで、「減光率」T(λ)とは、下記式(1)で算出される値のことをいう。
T(λ)=I(λ)/I0(λ)・・・(1)
なお、I0(λ)は、送光する光の光強度であり、I(λ)は、受光する光の光強度である。
また、「吸光度」A(λ)とは、下記式(2)で算出される値のことをいう。
A(λ)=−logT(λ)・・・(2)
このような従来の吸光度原点標準器20は、測定光が内部を散乱透過可能なポリアセタール樹脂板(光散乱板)3と、ポリアセタール樹脂板3の裏面に貼り付けられたネオプレンゴム板4とを備える。
一方、生体用酸素モニタ26は、測定光を送光するための送光用ライトガイド6と、測定光を受光するための受光用ライトガイド8と、生体用酸素モニタ26を操作する操作キー28と、表示用液晶パネル30と、レコーダ32とが設けられている。また、送光用ライトガイド6の先端には、測定対象(生体、吸光度原点標準器)に光照射を行なう送光部(送光端)7が設けられるとともに、受光用ライトガイド8の先端には、測定対象からの測定光を受光する受光部(受光端)9が設けられている。
これにより、図4に示すように、生体用酸素モニタ26を用いて患者の脳の内部の絶対吸光度A(λ)を測定するときには、患者の頭部表面に送光部7と受光部9とを当接し、患者の脳を通過してきた測定光を受光部9で検出することにより、原点「0」からの吸光度変化ΔA(λ)を求める。そして、求められた吸光度変化ΔA(λ)に吸光度a(λ)を加算することで、絶対吸光度A(λ)を算出している。
また、送光部7と受光部9とに付着した汚染物質を完全に除去しきれないまま、吸光度原点標準器20を用いて吸光度の原点を設定したときには、所定の光強度を得ることができないまま吸光度の原点が設定されることになり、その結果、測定結果に誤差が含まれることがあった。
そこで、本発明は、吸光度の原点を設定する際に、光測定装置の送光端と受光端とを容易に洗浄することができる吸光度原点標準器及びその使用方法を提供することを目的とする。
また、受光端で所定の光強度を得ることができないときには、再度、洗浄部によって汚染物質を除去することが容易にできるので、受光端で所定の光強度を得ることができているか否かを確認しながら、吸光度の原点を正確に設定することができる。よって、光測定装置に複数の送光端と受光端との組み合わせがあっても、各送光端と受光端との組み合わせによるバラツキを抑えることができ、各送光端と受光端との組み合わせによるS/Nの違いを最小限に抑えることができる。
また、本発明の吸光度原点標準器は、前記洗浄部は、前記光散乱板の表面を底面とするように側壁が形成された洗浄槽と、前記洗浄槽の内部に満たされた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波振動子とを備えるようにしてもよい。
以上のように、本発明によれば、受光端で所定の光強度を得ることができないときには、送光端と受光端とを移動させる必要もなく、再度、洗浄液を超音波振動させるだけで、送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去することができる。
また、本発明の吸光度原点標準器は、前記布と光散乱板との積層体を、前記布及び光散乱板に垂直となる方向を回転軸とするように、回転させる駆動機構を備えるようにしてもよい。
本発明によれば、布の表面に送光端と受光端とを当接する。布の表面に送光端と受光端とが当接された状態で、積層体を回転させることにより、送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去する。そして、光測定装置の送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去した後、布の表面に送光端と受光端とが当接されたままの状態で、送光端から出射された測定光を、光散乱板の表面から光散乱板の内部に入れ、光散乱板の内部を通過させ、そして光散乱板の表面から光散乱板の外部へ出して、受光端に到達させることができる。
以上のように、本発明によれば、受光端で所定の光強度を得ることができないときには、送光端と受光端とを移動させる必要もなく、再度、積層体を回転させるだけで、送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去することができる。
ここで、上記光散乱板としては、例えば、乳白色樹脂板等を用いることができ、具体例としては、ポリアセタール樹脂板(商品名:ジュラコン)、ポリプロピレン樹脂板、ポリ四フッ化エチレン樹脂板、発泡スチロール樹脂板を用いることができる。
上記光吸収体としては、例えば、黒色板等を用いることができ、具体例としては、黒色に着色されたネオプレンゴム板、黒アルマイト加工されたアルミニウム板を用いることができる。
上記洗浄液としては、例えば、水、アルコール等を用いることができる。
上記超音波振動子としては、例えば、超音波振動の発振源となるもの等を用いることができ、具体例としては、圧電素子の両端部に金属ブロックを裏打ちした構造であり、その圧電素子に対して交流電源を加えることにより超音波振動を発生させるものを用いることができる。
吸光度原点標準器1は、内部を測定光が散乱透過可能なポリアセタール樹脂板(光散乱板)3と、ポリアセタール樹脂板3の裏面に貼り付けられ、測定光を吸収するネオプレンゴム板(光吸収体)4と、上面のみが開口された容器本体13とを備える。
ネオプレンゴム板4は、ポリアセタール樹脂板3の裏面に貼り付けられ、測定光を吸収する。また、ネオプレンゴム板4の大きさは、例えば縦50mm×横80mm×厚さ3mm程度であることが適当である。
そして、詳細は後述することになるが、ポリアセタール樹脂板3の表面に、生体用酸素モニタ(光測定装置)26からの送光部(送光端)7と受光部(受光端)9とが当接されると、送光部7から出射された測定光が、ポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の内部に入り、ポリアセタール樹脂板3の内部を通過して、そしてポリアセタール樹脂板3の表面から受光部9に到達するようになっている。
なお、ネオプレンゴム板4の厚さは、特に限定されない。
このような構成により、容器本体13の内部空間に、ポリアセタール樹脂板3とネオプレンゴム板4とが積層された積層体を、ネオプレンゴム板4が下となるように入れると、ポリアセタール樹脂板3の表面を底面とするように側壁11aが形成された洗浄槽11が形成されることになる。
このように形成された洗浄槽11の内部には、水(洗浄液)Wが底面(ポリアセタール樹脂板3の表面)からの高さが5mmとなるように満たされる。なお、水深(ポリアセタール樹脂板3の表面からの高さ)は、2.5〜7.5mmであることが好ましい。
そして、詳細は後述することになるが、送光部7と受光部9とは、水Wに浸けられる。このとき、送光部7と受光部9との位置は、底面(ポリアセタール樹脂板3の表面)からの高さが2.5mmとなり、かつ、送光部7と受光部9との間隔が44mmとなるように、水Wに浸けられることが好ましい。つまり、送光部7と受光部9との間隔は、患者に送光部7と受光部9とを装着させて測定を行なうときの間隔と同じ間隔に設定されることが好ましい。
超音波振動子12は、発振周波数が数十kHz程度の超音波振動を発生するものである。そして、超音波振動子12における超音波振動の放射面は、容器本体13の底面に接合されており、放射面から上方に進行するように超音波振動が放射されるようになっている。これにより、電源スイッチ5がONにされると、水Wを超音波振動させることにより、水W中でキャビテーションによる気泡の圧壊現象が生じて、この気泡の圧壊に伴う衝撃波によって、水W中に配置された送光部7と受光部9とに付着した汚染物質を剥離・粉砕することができる。
なお、洗浄部2は、洗浄槽11と超音波振動子12とで構成される。
生体用酸素モニタ26は、測定光を送光するための送光用ライトガイド6と、測定光を受光するための受光用ライトガイド8と、生体用酸素モニタ26を操作する操作キー28と、表示用液晶パネル30と、レコーダ32とが設けられている。また、送光用ライトガイド6の先端には、測定対象(生体、吸光度原点標準器1)に光照射を行なう送光部7が設けられるとともに、受光用ライトガイド8の先端には、測定対象からの測定光を受光する受光部9が設けられている。
そして、吸光度の原点を設定する際には、まず、吸光度原点標準器1の洗浄槽11内に水Wが底面(ポリアセタール樹脂板3の表面)からの高さが5mmとなるように水Wを満たし、水Wに送光部7と受光部9とを浸漬する。このとき、送光部7と受光部9との位置は、底面(ポリアセタール樹脂板3の表面)からの高さが2.5mmとなり、かつ、送光部7と受光部9との間隔が44mmとなるように、水Wに浸けられる。
次に、送光部7と受光部9とに付着した汚染物質を除去した後、電源スイッチ5をOFFにして、送光部7と受光部9とが水Wに浸漬されたままの状態で、送光部7から出射された測定光を、ポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の内部に入れ、ポリアセタール樹脂板3の内部を通過させ、そしてポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の外部へ出して、受光部9に到達させる。
このとき、受光部9で所定の光強度を得ることができないときには、再度、水Wを超音波振動させて、送光部7と受光部9とに付着した汚染物質を除去する。そして、生体用酸素モニタ26に異常がないことを確かめることができれば、水W中から送光部7と受光部9とを取り出す。
次に、生体用酸素モニタ26本体で自動ゲイン設定等を行うことで、吸光度a(λ)の出力が「0」(原点)になるように較正を行なう。なお、絶対吸光度A(λ)の測定を複数の波長λで行なう場合は、その複数の各波長λの吸光度a(λ)の出力が「0」(原点)になるように較正をそれぞれ行なう。
まず、測定対象の患者に対して送光部7と受光部9とを装着する。このとき、送光部7と受光部9との間隔が44mmとなるように、装着する。そして、吸光度変化ΔA(λ)の測定を行なう。
次に、このようにして求められた吸光度変化ΔA(λ)の出力に、吸光度a(λ)を加算することで、絶対吸光度A(λ)を算出する。なお、複数の波長λで測定すれば各波長λごとの絶対吸光度A(λ)が得られる。
また、受光部9で所定の光強度を得ることができないときには、再度、洗浄部2によって汚染物質を除去することができ、受光部9で所定の光強度を得ることができているか否かを確認しながら、吸光度の原点を正確に設定することができる。
さらに、受光部9で所定の光強度を得ることができないときには、送光部7と受光部9とを移動させる必要もなく、再度、水Wを超音波振動させるだけで、送光部7と受光部9とに付着した汚染物質を除去することができる。
(1)上述した吸光度原点標準器1では、洗浄部2は、洗浄槽11と超音波振動子12とを備える構成を示したが、ポリアセタール樹脂板3とネオプレンゴム板4とが積層された積層体の側面に、綿が形成されたような構成としてもよい。
(2)また、図6は、本発明の一実施形態である吸光度原点標準器の構成の他の一例を示す斜視図である。なお、上述した吸光度原点標準器1と同様のものについては、同じ符号を付している。図6に示すように、吸光度原点標準器1は、ポリアセタール樹脂板3の表面に布14を装着した構成である。このような構成によれば、布14にアルコール等を滲みこませた上で、布14の表面に送光部7と受光部9とを当接し、布14の表面に押し付けるように手動にて送光部7と受光部9とを水平方向に動かすことによって、汚染物質を除去することができる。そして、汚染物質を除去した後、布14に送光部7と受光部9とが当接されたままの状態で、送光部7から出射された測定光を、ポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の内部に入れポリアセタール樹脂板3の内部を通過させ、そしてポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の外部へ出して、受光部9に到達させることになる。
(3)さらに、図7は、本発明の一実施形態である吸光度原点標準器の構成の他の一例を示す斜視図である。なお、上述した吸光度原点標準器1と同様のものについては、同じ符号を付している。図7に示すように、吸光度原点標準器1は、布14と光散乱板3と光吸収体4との全体(円板形状の積層体)が中心軸を中心として手動もしくは電動で回転可能となる構成である。このような構成によれば、布14の表面に送光部7及び受光部9が当接された後、布14と光散乱板3と光吸収体4との全体が回転することによって、布14の表面と送光部7及び受光部9との間における汚染物質を除去することができる。そして、汚染物質を除去した後、布14に送光部7と受光部9とが当接されたままの状態で、送光部7から出射された測定光を、ポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の内部に入れポリアセタール樹脂板3の内部を通過させ、そしてポリアセタール樹脂板3の表面からポリアセタール樹脂板3の外部へ出して、受光部9に到達させることになる。
2:洗浄部
3:ポリアセタール樹脂板(光散乱板)
7:送光部(送光端)
9:受光部(受光端)
26:生体用酸素モニタ(光測定装置)
Claims (6)
- 光散乱性試料への測定光の入射点と当該光散乱性試料からの測定光の検出点とが離れている状態で、当該光散乱性試料の光吸収特性を測定する光測定装置に用いられる吸光度原点標準器であって、
前記測定光が内部を散乱透過可能な光散乱板と、
前記光測定装置の送光端と受光端とを洗浄する洗浄部とを一体的に備えることを特徴とする吸光度原点標準器。 - 前記洗浄部は、前記光散乱板の表面を底面とするように側壁が形成された洗浄槽と、
前記洗浄槽の内部に満たされた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波振動子とを備えることを特徴とする請求項1に記載の吸光度原点標準器。 - 前記洗浄部は、前記光散乱板の表面に積層された布であることを特徴とする請求項1に記載の吸光度原点標準器。
- 前記布と光散乱板との積層体を、前記布及び光散乱板に垂直となる方向を回転軸とするように、回転させる駆動機構を備えることを特徴とする請求項3に記載の吸光度原点標準器。
- 光散乱性試料への測定光の入射点と当該光散乱性試料からの測定光の検出点とが離れている状態で、当該光散乱性試料の光吸収特性を測定する光測定装置に用いられ、
前記測定光が内部を散乱透過可能な光散乱板と、前記光測定装置の送光端と受光端とを洗浄する洗浄部とを一体的に備え、
前記洗浄部は、前記光散乱板の表面を底面とするように側壁が形成された洗浄槽と、前記洗浄槽の内部に満たされた洗浄液に超音波振動を発生させる超音波振動子とを備える吸光度原点標準器の使用方法であって、
前記洗浄液に送光端と受光端とが浸漬された状態で、前記洗浄液を超音波振動させることにより、前記送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去した後、前記洗浄液に送光端と受光端とが浸漬されたままの状態で、前記送光端から出射された測定光を、前記光散乱板の表面から光散乱板の内部に入れ、前記光散乱板の内部を通過させ、そして光散乱板の表面から光散乱板の外部へ出して、前記受光端に到達させることを特徴とする吸光度原点標準器の使用方法。 - 光散乱性試料への測定光の入射点と当該光散乱性試料からの測定光の検出点とが離れている状態で、当該光散乱性試料の光吸収特性を測定する光測定装置に用いられ、
前記測定光が内部を散乱透過可能な光散乱板と、当該光散乱板の表面に積層された布と、前記布と光散乱板との積層体を、前記布及び光散乱板に垂直となる方向を回転軸とするように、回転させる駆動機構とを備える吸光度原点標準器の使用方法であって、
前記布の表面に送光端と受光端とが当接された状態で、前記積層体を回転させることにより、前記送光端と受光端とに付着した汚染物質を除去した後、前記布の表面に送光端と受光端とが当接されたままの状態で、前記送光端から出射された測定光を、前記光散乱板の表面から光散乱板の内部に入れ、前記光散乱板の内部を通過させ、そして光散乱板の表面から光散乱板の外部へ出して、前記受光端に到達させることを特徴とする吸光度原点標準器の使用方法。
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