JP5129549B2

JP5129549B2 - 光走査測定装置

Info

Publication number: JP5129549B2
Application number: JP2007299105A
Authority: JP
Inventors: 悟田舎片; 宏野毛
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-11-19
Also published as: JP2009119173A

Description

本発明は、被験者の生体成分を測定する光走査測定装置に関する。

従来、被験者の生体成分を測定する方法として、被験者の血液を採取して測定する方法が知られている。しかし、この方法では、血液の採取の際、被験者が苦痛を感じる。また、被験者の血液を採取せず、皮下の血管に近赤外線を照射して非侵襲で血糖値を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この装置では、被験者の皮膚厚に対応する複数の異なる検量式を用意する必要がある。
国際公開ＷＯ０３／０４１５８２号

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、被験者の眼底から非侵襲で生体成分を測定できる光走査測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光走査測定装置は、可視光源と、赤外光源と、前記可視光源からの可視光線及び前記赤外光源からの赤外光線を被験者の眼底に２次元スキャンする光走査ミラーと、前記眼底から反射した可視光線を受光する可視受光部と、赤外光線を受光する赤外受光部と、前記可視受光部と前記赤外受光部とからの信号を処理する信号処理部と、眼底上の測定位置及び前記赤外線の特定波長を入力するための操作入力部を備え、前記赤外光線は、測定対象の生体成分に吸収される吸収度が存在する波長領域の波長を含み、前記信号処理部は、前記可視光受光部からの信号から前記眼底の２次元可視画像を形成し、前記赤外受光部からの信号から前記生体成分の２次元分布を測定し、前記操作入力部から入力された測定位置の前記特定波長に対応した生体成分を測定することを特徴とする。

上記光走査測定装置において、前記信号処理部は、画像処理によって前記２次元可視画像又は前記２次元分布から前記眼底の特定位置を検出し、検出した前記特定位置における特定の生体成分を測定することが好ましい。

また、前記生体成分は、グルコース又はヘモグロビンを含む血液成分であることが好ましい。

または、前記生体成分は、涙又は眼房水の成分であることが好ましい。

また、前記赤外光源からの赤外光線は、複数の波長又は波長を変動可能としたことが好ましい。

また、前記信号処理部は、予め病態の画像情報を記憶しており、画像処理によって前記２次元可視画像又は前記２次元分布から前記病態を検出することが好ましい。

または、前記生体成分は、ヘモグロビンであり、前記信号処理部は、ドップラー効果により、ヘモグロビンの流速を測定することが好ましい。

また、固視させるための可視光線による映像を被験者の眼底に形成することが好ましい。

また、前記２次元可視画像及び前記２次元分布を表示する表示部をさらに備えたことが好ましい。

本発明によれば、眼底の２次元可視画像を確認することができ、生体成分の２次元分布を非侵襲で測定することができる。また、眼底上の測定位置及び赤外線の特定波長を入力するので、その位置の特定の生体成分を精度良く測定することができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る光走査測定装置について図１を参照して説明する。光走査測定装置１は、可視光レーザ光源等の可視光源１０と、赤外光レーザ光源等の赤外光源１１と、可視光源１０からの可視光線と赤外光源１１からの赤外光線とを被験者の眼底３０に２次元スキャンする光走査ミラー１３と、眼底３０から反射した可視光線を受光する可視受光部１６と、赤外光線を受光する赤外受光部１７と、可視受光部１６と赤外受光部１７からの信号を処理するＣＰＵ等からなる信号処理部１８とを備える。

赤外光源１１からの赤外光線は、測定対象の生体成分に吸収される吸収度が存在する波長領域の波長を含む。赤外光源１１は、特定の波長の光線を出力する単一の光源であってもよいし、異なる波長を出力する複数の光源を同一の光路上に光線が放射されるように配置し、波長を選択的に切り換えられる構成にしたものであってもよい。あるいは、赤外光源１１は所定の範囲内の波長を走査して光線を出力する単一の光源であってもよい。その場合、走査する波長に同期して赤外受光部１７の信号を処理することにより、光線の吸収を分光して測定することができる。あるいは、赤外光源１１は一定の波長帯域をもった幅広いスペクトルの光線を出力する単一の光源であってもよい。その場合、赤外受光部１７の直前に分光器を配置することにより、光線の吸収を分光して測定することができる。

また、光走査測定装置１は、可視光源１０からの可視光線と赤外光源１１からの赤外光線とを光走査ミラー１３に合流させるミラー１２と、眼底３０から反射した光線を集光するとともに光走査ミラー１３からの光線を妨げないような形状・サイズの穴１４ａをあけた穴あき凹面ミラー１４と、穴あき凹面ミラー１４からの光線を可視光線と赤外光線に分岐するミラー１５とを備える。ミラー１２とミラー１５は、例えば、コーティング等が施され、可視光線を透過して赤外光線を反射する構成とすることができる。透過と反射の関係を逆にした装置構成も可能である。

信号処理部１８は、可視受光部１６からの信号から眼底３０の２次元可視画像を形成する。２次元とは眼底３０の表面に沿った方向の次元である。また、赤外受光部１７からの信号から眼底３０の生体成分の２次元分布を測定する。ＣＰＵ等からなる制御部１９は、可視光源１０と、赤外光源１１と、信号処理部１８とを制御し、信号処理部からの処理結果が入力される。なお、眼底３０は、光走査測定装置１の測定対象であって、光走査測定装置１の構成要素ではない。

光走査ミラー１３は、例えば、特願２００７−０１５９７０号に記載の２軸型のＭＥＭＳ光走査ミラーを用いることができる。図２に示される２軸型のＭＥＭＳ光走査ミラーにおいて、固定フレーム５０は、第１ヒンジ５１によって可動フレーム５３を軸支し、可動フレーム５３は、第１ヒンジ５１と直交する方向の軸を有する第２ヒンジ５４によってミラー部５６を軸支している。可動フレーム５３は、固定フレーム５０との間の櫛歯電極５２に印加された電圧によって静電駆動され、ミラー部５６は、可動フレーム５３との間の櫛歯電極５５に印加された電圧によって静電駆動される。このように、ミラー部５６を２軸で駆動することによって、ミラー部５６で反射する光を２次元スキャンする。

上記の構成において、可視光源１０からの可視光線は、ミラー１２を透過して、光走査ミラー１３に入射する。赤外光源１１からの赤外光線は、ミラー１２で反射されて、光走査ミラー１３に入射する。制御部１９によって駆動制御される光走査ミラー１３は、可視光線と赤外光線とを、穴あき凹面ミラー１４を経て、被験者の眼底３０に２次元スキャンする。眼底３０で反射された可視光線は、穴あき凹面ミラー１４で反射され、ミラー１５を透過して可視受光部１６に入射する。眼底３０で反射された赤外光線は、ミラー１５で反射されて赤外受光部に入射する。

信号処理部１８は、光走査ミラー１３による２次元スキャンの２次元位置情報と、可視受光部からの信号とによって２次元可視画像を形成する。また、赤外受光部１７からの信号から同様に生体成分の２次元分布を測定する。生体成分の２次元分布とは、生体成分の測定値、例えば濃度の２次元分布である。

生体成分を精度良く測定するために、赤外光源１１からの赤外光線は、近赤外線領域の波長を含むことが好ましい。近赤外線は、血管壁等を透過する能力が高く、水の吸収スペクトルが小さいので血液中の生体成分の測定に適している。生体成分は、例えば、近赤外線が生体成分によって吸収される波長の吸収度から算出される。この場合、測定を行う波長数が多いほど測定精度を向上できる。

上記のように、光走査測定装置１によれば、眼底に露出している血管等の２次元可視画像を確認することができ、生体成分の２次元分布を非侵襲で測定することができる。

光走査測定装置１は、制御部１９が形成した２次元画像を表示するディスプレイ等の表示部２０と生体成分を測定する眼底上の測定位置を入力するためのキーボードやマウス等の操作入力部２１とをさらに備えることが好ましい。光走査測定装置１の操作者は、表示部２０に表示された位置を確認し、測定する測定位置を操作入力部２１から入力する。信号処理部１８は、操作入力部２１から入力された測定位置の生体成分を測定する。生体成分を測定する測定位置を入力するので、その位置の生体成分を精度良く測定することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る光走査測定装置について図１を流用して説明する。本実施形態の光走査測定装置は、第１の実施形態と同様の構成である。信号処理部１８は、画像処理によって２次元可視画像又は生体成分の２次元分布から眼底の特定位置を検出し、その特定位置における特定の生体成分を測定する。特定の生体成分は、操作入力部２１から入力してもよい。複数の生体成分を測定するために、赤外光源１１からの赤外光線は、複数の波長又は波長を変動可能とすることが好ましい。

特定位置として眼底の血管位置を検出してもよい。血管は眼底の他の部分とは色相と明度が違うので、画像処理によって血管位置を検出することができる。信号処理部１８は、検出した血管位置における生体成分を測定する。測定された生体成分は表示部２０に表示される。このように、自動的に血管位置が検出されるので、被験者の皮膚を介さず、眼底に露出している血管から簡便かつ直接に非侵襲で血管位置の生体成分を測定することができる。

信号処理部１８は、予め病態の画像情報を記憶し、画像処理によって２次元可視画像又は生体成分の２次元分布から病態を検出してもよい。画像情報としては、例えば、糖尿病で生じる網膜微細血管障害がある。予め記憶させておいたいろいろの病態について、形態学的に診断の補助をすることができ、例えば、糖尿病以外に動脈硬化や眼底出血等様々な診断に寄与する。

光走査測定装置において、測定する生体成分を血液成分とすることができる。皮膚を介することなく、眼底から非侵襲で血液成分を測定することができる。

測定する血液成分をグルコースとしてもよい。血液成分としてグルコースを測定することで、血糖値が測定でき、健康管理や疾病治療のための有用な情報が得られる。

測定する血液成分をヘモグロビンとしてもよい。血液成分としてヘモグロビンを測定することで、酸素飽和濃度を測定できる。

信号処理部１８は、ドップラー効果により、血液のヘモグロビンの流速を測定してもよい。眼底の血流速度を測定することができ、血液のサラサラ度を把握することができる。

また、本発明の光走査測定装置において、測定対象の涙又は眼房水の成分に対応した赤外光線の波長を用いてもよい。生体成分として涙又は眼房水の成分を測定することができ、健康管理や疾病治療のための有用な情報が得られる。

さらに、光走査測定装置において、固視させるための可視光線による映像を被験者の眼底に形成してもよい。例えば、可視光源１０からの可視光線の強度を変調して光走査ミラー１３で２次元スキャンすることによって、眼底３０に固視のためのマークを形成することができる。これにより、生体成分の測定中に被験者が容易に視線を固定できるので、眼底からの生体成分の測定が容易になる。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、測定対象の生体成分は上記の各実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態に係る光走査測定装置の構成図。上記装置における光走査ミラーの斜視図。

１光走査測定装置
１０可視光源
１１赤外光源
１３光走査ミラー
１６可視受光部
１７赤外受光部
１８信号処理部
２０表示部
２１操作入力部

Claims

可視光源と、
赤外光源と、
前記可視光源からの可視光線及び前記赤外光源からの赤外光線を被験者の眼底に２次元スキャンする光走査ミラーと、
前記眼底から反射した可視光線を受光する可視受光部と、
赤外光線を受光する赤外受光部と、
前記可視受光部と前記赤外受光部とからの信号を処理する信号処理部と、
眼底上の測定位置及び前記赤外線の特定波長を入力するための操作入力部を備え、
前記赤外光線は、測定対象の生体成分に吸収される吸収度が存在する波長領域の波長を含み、
前記信号処理部は、前記可視光受光部からの信号から前記眼底の２次元可視画像を形成し、前記赤外受光部からの信号から前記生体成分の２次元分布を測定し、前記操作入力部から入力された測定位置の前記特定波長に対応した生体成分を測定することを特徴とする光走査測定装置。
前記信号処理部は、画像処理によって前記２次元可視画像又は前記２次元分布から前記眼底の血管位置を検出し、
検出した前記特定位置における特定の生体成分を測定することを特徴とする請求項１に記載の光走査測定装置。
前記生体成分は、グルコース又はヘモグロビンを含む血液成分であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査測定装置。
前記生体成分は、涙又は眼房水の成分であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査測定装置。
前記赤外光源からの赤外光線は、複数の波長又は波長を変動可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光走査測定装置。
前記信号処理部は、予め病態の画像情報を記憶しており、画像処理によって前記２次元可視画像又は前記２次元分布から前記病態を検出することを特徴とする請求項２又は請求項２に従属する請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査測定装置。
前記生体成分は、ヘモグロビンであり、
前記信号処理部は、ドップラー効果により、ヘモグロビンの流速を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査測定装置。
固視させるための可視光線による映像を被験者の眼底に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光走査測定装置。
前記２次元可視画像及び前記２次元分布を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光走査測定装置。