JP6173325B2 - 測定プローブおよび生体光学測定システム - Google Patents

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Description

本発明は、生体組織の光学特性を測定する生体光学装置に着脱自在な測定プローブおよび生体光学測定システムに関する。
近年、生体組織に照明光を照射し、生体組織から反射または散乱された検出光の測定値に基づいて、生体組織の性状を推定する生体光学測定装置が知られている。生体光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせて使用される。このような生体光学測定装置として、空間コヒーレント長の短い低コヒーレントの白色光を測定プローブの照明ファイバ先端から生体組織に照射し、複数の角度の散乱光の強度分布を複数の検出ファイバを用いて測定することによって、生体組織の性状を検出するＬＥＢＳ（Low-Coherence Enhanced Backscattering Spectroscopy）を用いた生体光学測定装置が提案されている（特許文献１参照）。
測定プローブは、口金等の保持部材によって複数の光ファイバの端面を直線状に並べて保持し、この保持部材の先端にロッドレンズを接続した後、枠部材で保持部材およびロッドレンズを覆って形成される。
米国特許出願公開第２００９／０００９７５９号明細書
ところで、上述した測定プローブは、各検出ファイバの検出効率を補正するために、先端外側から一様な強度を有する光を入射させることによって、検出効率キャリブレーション処理を行う。しかしながら、上述した測定プローブは、照明ファイバおよび各検出ファイバの光軸が互いに平行に配置されているため、キャリブレーションデータ取得時に各検出ファイバが光を検出する検出領域と、生体組織測定時に各検出ファイバが光を検出する検出領域とが異なっていた。このため、従来の測定プローブでは正確な検出効率のキャリブレーションができていなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正確な検出効率のキャリブレーションが実施可能な測定プローブおよび生体光学測定システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる測定プローブは、生体組織の光学測定を行う生体光学測定装置に着脱自在に接続される測定プローブであって、前記生体組織に対して照明光を照射する照明ファイバと、前記生体組織で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出する複数の検出ファイバと、を備え、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端から離間し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な面において、前記複数の検出ファイバそれぞれの前記戻り光の検出領域が前記照明ファイバの照明領域の全てまたは内部に包含されることを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、円柱状をなし、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にするための光学素子と、前記光学素子の先端に設けられ、前記照明領域全てまたは前記照明領域の内側の領域のみを透過させ、それ以外の領域を遮蔽する絞りと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、円柱状をなし、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にするための光学素子をさらに備え、前記光学素子は、該光学素子の外径が前記照明領域の外径と一致または前記照明領域の内側に設置されることを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバを保持し、前記照明領域と前記複数の検出ファイバそれぞれの前記検出領域とが略一致するように先端が球面状をなすファイバ保持部をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバを保持し、前記照明領域と前記複数の検出ファイバそれぞれの前記検出領域とが略一致するように先端が球面状をなすファイバ保持部をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記複数の検出ファイバの開口数は、前記照明ファイバの開口数より大きいことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記複数の検出ファイバの開口数は、前記照明ファイバの開口数より大きいことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバの開口数が、前記検出ファイバの開口数よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記複数の検出ファイバに対して応力を加える応力印加手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記応力印加手段は、前記検出ファイバの許容曲げ半径よりも小さい径からなる外側面を有する１または複数の部材からなることを特徴とする。
また、本発明にかかる測定プローブは、上記発明において、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバを保持し、前記複数の検出ファイバのそれぞれの前記検出領域が前記照明領域と一致するように先端が球面状をなすファイバ保持部をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる生体光学測定システムは、上述した測定プローブと、前記測定プローブが着脱自在に接続され、前記測定プローブに照明光を供給するとともに、前記測定プローブから出射された前記戻り光を受光して前記生体組織の光学測定を行う光学測定装置と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、照明ファイバおよび複数の検出ファイバそれぞれの先端から離間し、照明ファイバが照射する照明光および生体組織で反射および／散乱した照明光の戻り光が通過可能な面における複数の検出ファイバそれぞれの照明光の戻り光の検出領域が、照明ファイバが照射する照明光および生体組織で反射および／散乱した照明光の戻り光が通過可能な面における照明ファイバの照明領域の全てまたは内部に包含されるので、正確な検出効率のキャリブレーションが実施可能になるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムの絞りを含む測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図３は、図１の矢視Ａ方向からの正面図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムを内視鏡システムで使用する際の状況を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムの測定プローブのキャリブレーション用データ取得の様子を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムの測定プローブの測定時の概要を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる生体光学測定システムの絞りを含む測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる生体光学測定システムの絞りを含む測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる生体光学測定システムの絞りを含む測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２にかかる生体光学測定システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態２にかかる生体光学測定システムの測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。 図１２は、図１０の矢視Ａ方向からの正面図である。 図１３は、本発明の実施の形態２にかかる生体光学測定システムの測定プローブによる照明領域および検出領域を説明するための図である。 図１４は、本発明の実施の形態３にかかる生体光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態３の変形例１にかかる生体光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態４にかかる生体光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる測定プローブおよび生体光学測定システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。また、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる生体光学測定システムの構成を模式的に示すブロック図である。
図１に示す生体光学測定システム１は、散乱体である生体組織等の測定対象物に対して光学測定を行って測定対象物の性状（特性）を検出する生体光学測定装置２と、生体光学測定装置２に対して着脱自在である測定プローブ３と、を備える。
まず、生体光学測定装置２について説明する。生体光学測定装置２は、電源２０と、光源部２１と、コネクタ部２２と、第１検出部２３と、第２検出部２４と、第３検出部２５と、入力部２６と、出力部２７と、記録部２８と、制御部２９と、を備える。電源２０は、生体光学測定装置２の各部に電力を供給する。
光源部２１は、コネクタ部２２および測定プローブ３を介して測定対象物Ｓ１へ照明光を射出する。光源部２１は、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、キセノンランプ、タングステンランプおよびハロゲンランプのようなインコヒーレント光源やレーザーなどのコヒーレント光源より構成され、さらに光学レンズと組み合わせて構成することで測定プローブ３内の光ファイバへの導光効率を向上させられる。
コネクタ部２２は、測定プローブ３が着脱自在に接続される。コネクタ部２２は、光源部２１が出射した照明光を測定プローブ３へ伝播するとともに、測定プローブ３から入射した複数の光をそれぞれ第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５へ伝播する。
第１検出部２３は、測定プローブ３から照射された照明光が測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出し、この検出結果を制御部２９へ出力する。具体的には、第１検出部２３は、測定プローブ３から入射された散乱光の（分光）強度を検出し、この検出結果を制御部２９へ出力する。第１検出部２３は、分光測定器または受光センサ等を用いて実現される。
第２検出部２４は、第１検出部２３と同一の構成によって実現され、測定プローブ３から照射された照明光が測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光強度を検出し、この検出結果を制御部２９へ出力する。
第３検出部２５は、第１検出部２３と同一の構成によって実現され、測定プローブ３から照射された照明光が測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光強度を検出し、この検出結果を制御部２９へ出力する。
入力部２６は、生体光学測定装置２の起動を指示する指示信号、生体光学測定装置２による測定対象物Ｓ１の測定の開始を指示する指示信号およびキャリブレーション処理を指示する指示信号等の入力を受け付けて制御部２９へ出力する。入力部２６は、プッシュ式のスイッチやタッチパネル等を用いて実現される。
出力部２７は、制御部２９の制御のもと、生体光学測定装置２における各種情報、たとえば測定対象物Ｓ１の測定結果を出力する。出力部２７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示ディスプレイおよびスピーカ等を用いて実現される。
記録部２８は、生体光学測定装置２を動作させるための各種プログラムおよび光学測定処理に使用される各種データや各種パラ-メタ等を記録する。記録部２８は、生体光学測定装置２の処理中の情報を一時的に記録する。また、記録部２８は、生体光学測定装置２による測定対象物Ｓ１の測定結果を記録する。記録部２８は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現される。なお、記録部２８は、生体光学測定装置２の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成してもよい。
制御部２９は、生体光学測定装置２の各部に対応する指示情報やデータの転送等を行うことによって、生体光学測定装置２を統括的に制御する。制御部２９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。制御部２９は、演算部２９１を有する。
演算部２９１は、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５それぞれが検出した検出結果に基づいて、複数の演算処理を行い、測定対象物Ｓ１の性状に関する特性値を算出する。
つぎに、測定プローブ３について説明する。なお、以下においては、検出ファイバが３本の場合を例としてあげるが、さらに複数の検出ファイバがある場合も同様である。図１〜図３に示す測定プローブ３は、照明ファイバ３１と、第１検出ファイバ３２（第１受光チャンネル）と、第２検出ファイバ３３（第２受光チャンネル）と、第３検出ファイバ３４（第３受光チャンネル）を内部で挿通するとともに、一端で生体光学測定装置２のコネクタ部２２に着脱自在に接続し、可撓性を有する管状をなす可撓部３７と、可撓部３７の他端に接続され、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４を保持するファイバ保持部３５と、ファイバ保持部３５の先端に設けられるロッドレンズ３６（光学素子）と、を備える。照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４は、可撓部３７がコネクタ部２２に接続されると、光源部２１、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５とそれぞれ接続する。また、可撓部３７の一端には、コネクタ部２２と接続する図示しない接続機構が設けられている。
照明ファイバ３１は、光ファイバを用いて実現され、コネクタ部２２を介して光源部２１から入射された照明光を、ロッドレンズ３６を介して測定対象物Ｓ１に照射する。照明ファイバ３１は、一本または複数の光学ファイバが束ねられて構成される。
第１検出ファイバ３２は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３６を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出（受光）して第１検出部２３へ伝播する。
第２検出ファイバ３３は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３６を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第２検出部２４へ伝播する。
第３検出ファイバ３４は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３６を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第３検出部２５へ伝播する。
ファイバ保持部３５は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端を任意の配列に並べて保持する。図３においては、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４を一直線上に並べた場合を示す。また、ファイバ保持部３５は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の光軸が互いに平行になるように保持する。ファイバ保持部３５は、ガラス、樹脂または金属等を用いて実現される。
ロッドレンズ３６は、ファイバ保持部３５の先端に設けられる。ロッドレンズ３６は、所定の透過性を有するガラスやプラスチック等を用いて実現される。具体的には、ロッドレンズ３６は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。ロッドレンズ３６でレンズを用いる場合は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ３６は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端と測定対象物Ｓ１との距離が一定となるように円柱状をなす。ロッドレンズ３６の先端面は、照明ファイバ３１から照明光がロッドレンズ３６の先端面でフレネル反射して返る光が全ての検出ファイバへ直接入らないように、照明ファイバ３１の光軸に対し斜めになるように構成するのが適切である。図面では説明のため、照明ファイバ３１の光軸に垂直な面で表現している。また、ロッドレンズ側壁は光が十分吸収されるような、例えば黒色塗料のような素材で覆われているのが適した構成である。これらロッドレンズ３６に好適な特性は、以降の発明においても共通して適した構成である。また、ロッドレンズ３６の先端には、絞り３６１が設けられている。
ここで、絞り３６１を含む測定プローブ３の先端の構成について詳細に説明する。図２は、絞り３６１を含む測定プローブ３の先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。図３は、図１の矢視Ａ方向からの正面図である。
図２および図３に示すように、絞り３６１は、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1以外を遮蔽する。なお、照明領域Ｄ1は、照明ファイバ３１の照らす領域よりも内側に設定されても良いが、照明効率、迷光発生の観点から照明ファイバ３１の照らす領域と絞り３６１とが一致していることが望ましい。絞り３６１は、光を遮蔽する遮蔽部材、たとえば合成樹脂等を用いて形成される。なお、絞り３６１は、ロッドレンズ３６と一体的に形成してもよい。また、絞り３６１は、照明光のスポットが円であれば円環状が好適である。また、耐久性を増すためや構造的な段差をなくすために、絞りを透明な保護部材で覆っても良い。
つぎに、照明ファイバ３１および第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端から離間し、照明光および照明光の戻り光が通過可能な面（つまり絞り３６１が設置される面）における、照明領域と検出領域の関係について説明する。
図２に示すように、第３検出ファイバ３４の開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）で決まる受光可能角度がθ0であっても、絞り３６１によって第３検出ファイバ３４が受光する角度は、θ1に制限されるので、第３検出ファイバ３４の検出領域が検出領域Ｄ2に制限される。これによって、第３検出ファイバ３４の検出領域Ｄ2は、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1に内包される。第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３についても同様に、検出領域は、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1に内包される。照明領域Ｄ1は、照明ファイバ３１の照らす領域よりも十分内側に設定される場合に、各検出ファイバの検出領域すべてと照明領域をすべて一致させて設定させることもできる。
以上のように構成された生体光学測定システム１は、図４に示すように、内視鏡システム１００の内視鏡装置１０１（内視鏡スコープ）に設けられた処置具チャンネル１０１ａを介して測定プローブ３が被検体内に挿入され、照明ファイバ３１が測定対象物Ｓ１に照明光を照射し、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４がそれぞれ測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を異なる散乱角度で検出して第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５に伝播する。その後、演算部２９１は、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５がそれぞれ検出した検出結果に基づいて、測定対象物Ｓ１の性状の特性値を演算する。
つぎに、上述した生体光学測定システム１のキャリブレーション処理を含む演算処理の一例について説明する。図５は、キャリブレーション用データ取得の様子を模式的に示す図である。
図５に示すように、生体光学測定システム１は、測定プローブ３を生体光学測定装置２に接続した際に、キャリブレーション処理として測定プローブ３の先端から一様の強度の照明Ｐ１が照射される。この場合、制御部２９は、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５がそれぞれ検出した検出結果を記録部２８に記録する。
続いて、キャリブレーション処理時の第１検出部２３の検出結果をＣ1、第２検出部２４の検出結果をＣ2および第３検出部２５の検出結果をＣ3とし、測定対象物Ｓ１の第１検出部２３の検出結果をＲ1、第２検出部２４の検出結果をＲ2および第３検出部２５の検出結果をＲ3、補正後の第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５の値をＩ1〜Ｉ3としたとき、演算部２９１は、以下の式（１）〜（３）によって測定対象物Ｓ１の測定値を算出する。
Ｉ1＝Ｒ1（Ｃ1＋Ｃ2＋Ｃ3）／３Ｃ1 ・・・（１）
Ｉ2＝Ｒ2（Ｃ1＋Ｃ2＋Ｃ3）／３Ｃ2 ・・・（２）
Ｉ3＝Ｒ3（Ｃ1＋Ｃ2＋Ｃ3）／３Ｃ3 ・・・（３）
このように、演算部２９１は、キャリブレーション処理の検出結果と実測定時の検出結果とに基づいて、補正後の第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５の値を演算し、この補正後の値に応じて測定対象物Ｓ１の測定値を演算する。さらに、図６に示すように、絞り３６１は、ＬＥＢＳ測定に用いる照明光の戻り光Ｙ１のみをロッドレンズ３６内に入射させ、ＬＥＢＳ測定に関係のない拡散光成分Ｙ２をロッドレンズ３６内に入射することを防止する。
以上説明した本発明の実施の形態１では、ロッドレンズ３６の先端に照明ファイバ３１が照射する照明範囲外を覆う絞り３６１を設けたので、キャリブレーション処理時と測定対象物Ｓ１の測定時で検出領域が変化することを防止できるので、正確な検出効率のキャリブレーションに基づく測定を行うことができる。
さらに、本発明の実施の形態１では、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれに対して同じ検出領域でキャリブレーション処理を実行することができるので、正確なキャリブレーション処理を実行することができる。
つまり、本発明の実施の形態１では、キャリブレーション処理時に第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれに入射する光束の角度と、測定対象物Ｓ１の実測時に第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれに入射する光束の角度とを一致させている。この結果、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４、生体光学測定装置２内の中継ファイバまたは第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５における角度依存の個体間のばらつきをキャリブレーション処理によって確実に校正することができる。
（実施の形態１の変形例１）
本発明の実施の形態１では、ロッドレンズの側壁により照明光を遮蔽することによっても実現できる。図７は、本発明の一実施の形態の変形例１にかかる測定プローブを長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。なお、上述した実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図７に示す測定プローブ４は、照明ファイバ３１と、第１検出ファイバ３２と、第２検出ファイバ３３と、第３検出ファイバ３４と、ファイバ保持部３５と、ロッドレンズ４０と、を備える。
ロッドレンズ４０は、ファイバ保持部３５の先端に設けられる。具体的には、ロッドレンズ４０は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。レンズを用いる場合は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ４０は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端と測定対象物Ｓ１との距離が一定となるように円柱状をなす。また、ロッドレンズ４０の外径は、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1と一致または照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1の内側に相当する大きさに形成される。
以上説明した本発明の実施の形態１の変形例１によれば、ロッドレンズ４０の外径は、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1と一致もしくは照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1の内側に相当する大きさ有する。この結果、キャリブレーション処理時と測定対象物Ｓ１の測定時との検出領域のずれを防止することができるので、精度の高い測定を行うことができる。
（実施の形態１の変形例２）
本発明の実施の形態１では、上述の絞りやロッドレンズ外壁によって照明領域を制限した構成において、ＮＡの大きな検出ファイバを用いてもよい。図８は、本発明の一実施の形態の変形例２にかかる測定プローブを長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。なお、上述した実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図８に示す測定プローブ５は、照明ファイバ３１と、第１検出ファイバ３２と、第２検出ファイバ３３と、第３検出ファイバ３４と、ファイバ保持部３５と、ロッドレンズ３６と、絞り３６１と、を備える。
図８に示すように、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの開口数（ＮＡ）が大きいことにより、照明ファイバ３１が照射する照明領域Ｄ1より受光可能領域が大きい。これにより、検出ファイバの検出領域Ｄ2は照明領域Ｄ1と等しくなる。
以上説明した本発明の実施の形態１の変形例２によれば、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの開口数が大きいことにより、検出ファイバの検出領域Ｄ2は照明領域Ｄ1と等しくなる。この結果、キャリブレーション処理時と測定対象物Ｓ１の測定時との検出領域のずれを防止することができるので、精度の高い検出効率のキャリブレーションに基づいた測定を行うことができる。さらに、生体組織で反射および／散乱した照明光の戻り光を効率良く検出できる。
（実施の形態１の変形例３）
本発明の実施の形態１では、ファイバ保持部およびロッドレンズの形状を変更してもよい。図９は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる測定プローブを長手方向に沿って切断した断面図を模式的に示す図である。なお、上述した実施の形態と同一の構成には同一の符号を付して説明する。
図９に示す測定プローブ６は、照明ファイバ３１と、第１検出ファイバ３２と、第２検出ファイバ３３と、第３検出ファイバ３４と、ファイバ保持部６１と、ロッドレンズ６２と、絞り３６１と、を備える。
ファイバ保持部６１は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれ先端を任意の配列に並べて保持する。ファイバ保持部３５は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の光軸が互いに平行になるように保持する。また、ファイバ保持部６１は、ガラス、樹脂または金属等を用いて実現される。また、ファイバ保持部６１の先端は、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の出射光軸を斜めにして照明ファイバ３１による照明領域Ｄ1と第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの検出領域とが略一致するように先端がロッドレンズ６２に向けて球面に形成されている。
ロッドレンズ６２は、ファイバ保持部６１の先端に設けられる。ロッドレンズ６２は、所定の透過性を有するガラスやプラスチック等を用いて実現される。具体的には、ロッドレンズ３６は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。ロッドレンズ３６でレンズを用いる場合は、照明ファイバ３１の先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ６２は、ファイバ保持部６１と接続する接続面が球状に形成されている。ここで、ファイバのコア屈折率がロッドレンズ６２の屈折率よりも大きい場合に、ファイバ保持部６１は、ロッドレンズ６２と接触する側の端面が外部に向けて凸となるように球面状をなしている。換言すれば、ファイバ保持部６１は、ファイバ保持部６１を略円柱としてみたとき、この円柱の中心軸を通過する平面を切断面とする断面において、端面が照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の配列方向に沿って弧状をなす。また、ロッドレンズ６２においても、ファイバ保持部６１と接触する側の端面が、ファイバ保持部６１に応じた凹形状をなしている。ファイバのコア屈折率がロッドレンズ６２の屈折率よりも小さい場合は、ファイバ保持部６１は、ロッドレンズ６２と接触する側の端面が外部に向けて凹となるように球面状をなし、ロッドレンズ６２の、ファイバ保持部６１と接触する側の端面が、ファイバ保持部６１に応じた凸形状をなしている。
以上説明した本発明の実施の形態１の変形例３によれば、ファイバ保持部６１の先端は、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の出射光軸を斜めにして照明ファイバ３１による照明領域Ｄ1と第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの検出領域とが略一致するように先端がロッドレンズ６２に向けて球面をなす。さらに、ロッドレンズ６２の先端に絞りまたはロッドレンズ外壁で検出領域を照明領域内に制限することで、キャリブレーション処理時と測定対象物Ｓ１の測定時との検出領域のずれを防止し、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４の余計な受光可能範囲をなくすことによりロッドレンズ６２内で発生する乱反射による迷光の影響を軽減させることができるので、精度の高い検出効率のキャリブレーションに基づく測定を行うことができる。さらに、生体組織で反射および／散乱した照明光の戻り光を効率良く検出できる。
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる光学測定システムは、上述した実施の形態１にかかる生体光学測定システムの測定プローブの構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる生体光学測定システムの測定プローブの構成を説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる生体光学測定システム１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図１０は、本実施の形態２にかかる生体光学測定システムの構成を模式的に示すブロック図である。図１１は、本実施の形態２にかかる生体光学測定システムの測定プローブの先端を長手方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。図１２は、図１０の矢視Ａ方向からの正面図である。
図１０に示す生体光学測定システム１００は、散乱体である生体組織等の測定対象物に対して光学測定を行って測定対象物の性状（特性）を検出する生体光学測定装置２と、生体光学測定装置２に対して着脱自在である測定プローブ１０３と、を備える。
つぎに、測定プローブ１０３について説明する。なお、以下においては、検出ファイバが３本の場合を例としてあげるが、さらに複数の検出ファイバがある場合も同様である。図１０〜図１２に示す測定プローブ１０３は、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２（第１受光チャンネル）、第２検出ファイバ１３３（第２受光チャンネル）および第３検出ファイバ１３４（第３受光チャンネル）を内部で挿通するとともに、一端で生体光学測定装置２のコネクタ部２２に着脱自在に接続し、可撓性を有する管状をなす可撓部１３５と、可撓部１３５の他端に接続され、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４を保持するファイバ保持部１３６と、ファイバ保持部１３６の先端に設けられるロッドレンズ１３７（光学素子）と、を備える。照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４は、可撓部１３５がコネクタ部２２に接続されると、光源部２１、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５とそれぞれ接続する。また、可撓部１３５の一端には、コネクタ部２２と接続する図示しない接続機構が設けられている。
照明ファイバ１３１は、光ファイバを用いて実現され、コネクタ部２２を介して光源部２１から入射された照明光を、ロッドレンズ１３７を介して測定対象物Ｓ１に照射する。照明ファイバ１３１は、一本または複数の光学ファイバが束ねられて構成される。
第１検出ファイバ１３２は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ１３７を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出（受光）して第１検出部２３へ伝播する。
第２検出ファイバ１３３は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ１３７を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第２検出部２４へ伝播する。
第３検出ファイバ１３４は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ１３７を介して測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第３検出部２５へ伝播する。
ファイバ保持部１３６は、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの先端を任意の配列に並べて保持する。図１２においては、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４を一直線上に並べた場合を示す。また、ファイバ保持部１３６は、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４の光軸が互いに平行になるように保持する。ファイバ保持部１３６は、ガラス、樹脂または金属等を用いて実現される。
ロッドレンズ１３７は、ファイバ保持部１３６の先端に設けられる。ロッドレンズ１３７は、所定の透過性を有するガラスやプラスチック等を用いて実現される。具体的には、ロッドレンズ１３７は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。ロッドレンズ３６でレンズを用いる場合は、照明ファイバ３１、第１検出ファイバ３２、第２検出ファイバ３３および第３検出ファイバ３４それぞれの先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ１３７は、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの先端と測定対象物Ｓ１との距離が一定となるように円柱状をなす。
図１３は、本実施の形態２にかかる生体光学測定システム１００の測定プローブ１０３による照明領域および検出領域を説明するための図である。なお、図１３は、ロッドレンズ１３７の測定対象物Ｓ１との接触側の端面における照明領域および検出領域を示している。
図１３に示すように、照明ファイバ１３１の照明領域Ｅ１３１は、照明ファイバ１３１、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの先端から離間し、照明光および戻り光が通過可能な面（ロッドレンズ１３７の測定対象物Ｓ１との接触側の端面）において、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの戻り光の検出領域Ｅ１３２，Ｅ１３３，Ｅ１３４をそれぞれ内包する。具体的には、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの開口数（ＮＡ）は、照明ファイバ１３１が照射する照明領域Ｅ１３１に包含されるように照明ファイバ１３１の開口数よりも小さい。また、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４それぞれの照明光の戻り光を検出する検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４は、照明ファイバ１３１が照射する照明領域Ｅ１３１内に制限される。
ここで、上述した照明領域Ｅ１３１と検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４との関係を満たすため、少なくとも照明ファイバ１３１の開口数が、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの開口数より大きい。このとき、照明ファイバ１３１は、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４を形成する材料と異なる材料を用いて形成される。具体的には、ファイバーのコア素材とクラッド素材で屈折率比の異なる材料や材質により各ファイバを形成する。
この際、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの開口数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４は、それぞれの検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４が、照明領域Ｅ１３１に内包されていれば適用可能である。
以上のように構成された生体光学測定システム１００は、上述した図４に示すように、内視鏡システム１００の内視鏡装置１０１（内視鏡スコープ）に設けられた処置具チャンネル１０１ａを介して測定プローブ１０３が被検体内に挿入され、照明ファイバ１３１が測定対象物Ｓ１に照明光を照射し、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４がそれぞれ測定対象物Ｓ１で反射および／または散乱した照明光の戻り光を異なる散乱角度で検出して第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５に伝播する。その後、演算部２９１は、第１検出部２３、第２検出部２４および第３検出部２５がそれぞれ検出した検出結果に基づいて、測定対象物Ｓ１の性状の特性値を演算する。
以上説明した本実施の形態２によれば、ロッドレンズ１３７の端面において、照明ファイバ１３１が照射する照明領域Ｅ１３１が、第１検出ファイバ１３２、第２検出ファイバ１３３および第３検出ファイバ１３４のそれぞれの戻り光の検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４をそれぞれ内包するようにしたので、キャリブレーション処理時と測定対象物の測定時との検出領域のずれを防止し、正確な検出効率のキャリブレーションに基づく測定を行うことができる。
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。図１４は、本実施の形態３にかかる光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。なお、上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。上述した実施の形態２では、ファイバの材料や比率を変えて開口数を調整するものとして説明したが、本実施の形態３では、ファイバに応力を加えてファイバー内を大きな角度で伝播する光をファイバー外へ開放することにより、実質の開口数を小さく調整する。
図１４に示す測定プローブ１０４は、照明ファイバ１３１ａ、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａを内部で挿通するとともに、一端で生体光学測定装置２のコネクタ部２２に着脱自在に接続し、可撓性を有する管状をなす可撓部１４１と、可撓部１４１の他端に接続され、照明ファイバ１３１ａ、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａを保持するファイバ保持部１４２と、ファイバ保持部１４２の先端に設けられるロッドレンズ１４３（光学素子）と、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａに対して応力を加えるためのモードフィルター１４４（応力印加手段）と、を備える。
照明ファイバ１３１ａ、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、ファイバーの元の開口数は互いに等しい。
ロッドレンズ１４３は、ファイバ保持部１４２の先端に設けられる。具体的には、ロッドレンズ１４３は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。レンズを用いる場合は、照明ファイバ１３１a、第１検出ファイバ１３２a、第２検出ファイバ１３３aおよび第３検出ファイバ１３４aそれぞれの先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ１４３は、照明ファイバ１３１a、第１検出ファイバ１３２a、第２検出ファイバ１３３aおよび第３検出ファイバ１３４aそれぞれの先端と測定対象物との距離が一定となるように円柱状をなす。
モードフィルター１４４は、略円柱状をなし、外周面に第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａが巻回される。第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、モードフィルター１４４の外周に沿って巻き付くことで、曲げ応力が加えられた状態となる。ここで、モードフィルター１４４の長手方向と直交する方向の径（外側面の半径）は、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａにおける許容曲げ半径よりも小さい。これにより、モードフィルター１４４に巻き付いた第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、自身の許容曲げ半径よりも小さい曲率となるように曲げられて応力が加わった状態となっている。
第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、応力が加わることによって、ファイバ内部に取り込まれる光の角度範囲が狭くなる。具体的には、ファイバの屈曲部分において、所定の入射角度の光が外部に漏れることによって、検出器に到達する光の角度範囲が狭くなる。これにより、例えば図１３に示す検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４が縮小する。
第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａのモードフィルター１４４に対する巻き付け態様（巻回数や締め付け強度など）を調節することで、照明ファイバ１３１ａの照明領域（例えば照明領域Ｅ１３１）に各検出領域（例えば検出領域Ｅ１３２〜Ｅ１３４）を内包させることができる。
以上説明した本実施の形態３によれば、ロッドレンズ１４３の端面において、照明ファイバ１３１ａが照射する照明領域が、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａのそれぞれの戻り光の各検出領域をそれぞれ内包するようにしたので、キャリブレーション処理時と測定対象物の測定時との検出領域のずれを防止し、正確な検出効率のキャリブレーションに基づく測定を行うことができる。
（実施の形態３の変形例）
図１５は、本実施の形態３の変形例にかかる光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。
図１５に示す測定プローブ１０５は、上述した照明ファイバ１３１ａ、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａを内部で挿通するとともに、一端で生体光学測定装置２のコネクタ部２２に着脱自在に接続し、可撓性を有する管状をなす可撓部１５１と、可撓部１５１の他端に接続され、照明ファイバ１３１ａ、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａを保持するファイバ保持部１５２と、ファイバ保持部１５２の先端に設けられるロッドレンズ１５３（光学素子）と、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａに対して応力を加えるためのモードフィルター１５４と、を備える。
モードフィルター１５４は、略円柱状をなす三つの第１柱状部材１５４ａと、略円柱状をなす二つの第２柱状部材１５４ｂと、を有する。三つの第１柱状部材１５４ａは、それぞれの中心軸方向が平行となるように配列されてなる。二つの第２柱状部材１５４ｂは、それぞれの中心軸方向が平行となるように配列されてなる。また、二つの第２柱状部材１５４ｂは、三つの第１柱状部材１５４ａの間に位置するように配設されている。ここで、第１柱状部材１５４ａの半径をＲ１、第２柱状部材５４ｂの半径をＲ２、三つの第１柱状部材１５４ａのそれぞれの中心軸を通過する平面と二つの第２柱状部材１５４ｂのそれぞれの中心軸を通過する平面との間の距離をＤとしたとき、Ｄ＜Ｒ１＋Ｒ２の関係を満たしている。
第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、三つの第１柱状部材１５４ａと二つの第２柱状部材１５４ｂとの間を通過する。このとき、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａは、第１柱状部材１５４ａおよび第２柱状部材１５４ｂの側面の一部と接触し、第１柱状部材１５４ａおよび第２柱状部材１５４ｂの外周の曲率に合わせて屈曲された状態となる。第１柱状部材１５４ａおよび第２柱状部材１５４ｂの外周の曲率を各ファイバの許容曲げ半径よりも小さくすることにより、ファイバ内部に取り込まれる光の角度範囲を狭くすることができる。
本実施の形態３の変形例１では、第１柱状部材１５４ａおよび第２柱状部材１５４ｂの外周の曲率や、三つの第１柱状部材１５４ａのそれぞれの中心軸を通過する平面と二つの第２柱状部材１５４ｂのそれぞれの中心軸を通過する平面との間の距離（Ｄ）を調整することにより、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａの各検出領域の大きさを調整することが可能となる。
なお、第１柱状部材１５４ａおよび第２柱状部材１５４ｂに限らず、櫛状をなす二つの部材によって、第１検出ファイバ１３２ａ、第２検出ファイバ１３３ａおよび第３検出ファイバ１３４ａを挟み込んで応力を加えるものであっても適用可能である。
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。図１６は、本実施の形態４にかかる光学測定システムの測定プローブを模式的に示す図である。なお、上述したものと同じ構成要素には同じ符号を付してある。上述した実施の形態２では、ファイバの材料や比率を変えて開口数を調整するものとして説明したが、本実施の形態４では、ファイバの端面を傾斜させて照射領域および検出領域を調整する。
図１６に示す測定プローブ１０６の先端は、照明ファイバ１３１b、第１検出ファイバ１３２b、第２検出ファイバ１３３bおよび第３検出ファイバ１３４bを内部で挿通するとともに、一端で生体光学測定装置２のコネクタ部２２に着脱自在に接続し、可撓性を有する管状をなす可撓部１６１と、可撓部１６１の他端に接続され、照明ファイバ１３１ｂ、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂを保持するファイバ保持部１６２と、ファイバ保持部１６２の先端に設けられるロッドレンズ１６３（光学素子）と、を備える。
照明ファイバ１３１ｂ、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂは、開口数（ＮＡ）が互いに等しい。
ロッドレンズ１６３は、ファイバ保持部１４２の先端に設けられる。ロッドレンズ１６３は、所定の透過性を有するガラスやプラスチック等を用いて実現される。具体的には、ロッドレンズ１６３は、光の透過性のみ持ちレンズのような光路曲げ効果を持たないガラスロッドまたはプラスチックロッド、あるいは曲率を持つ光学レンズまたは屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）が用いられる。ロッドレンズ１６３でレンズを用いる場合は、照明ファイバ１３１bの先端にレンズの焦点面が来るように設置する。ロッドレンズ１６３は、照明ファイバ１３１ｂ、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂのそれぞれの先端と測定対象物Ｓ１との距離が一定となるように略円柱状をなす。
ここで、ファイバのコア屈折率がロッドレンズ１６３の屈折率よりも大きい場合に、ファイバ保持部１６２は、ロッドレンズ１６３と接触する側の端面が外部に向けて凸となるように球面状をなしている。換言すれば、ファイバ保持部１６２は、ファイバ保持部１６２を略円柱としてみたとき、この円柱の中心軸を通過する平面を切断面とする断面において、端面が照明ファイバ１３１ｂ、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂの配列方向に沿って弧状をなす。また、ロッドレンズ１６３においても、ファイバ保持部１６２と接触する側の端面が、ファイバ保持部１６２に応じた凹形状をなしている。ファイバーのコア屈折率がロッドレンズ１６３の屈折率よりも小さい場合は、ファイバ保持部１６２は、ロッドレンズ１６３と接触する側の端面が外部に向けて凹となるように球面状をなし、ロッドレンズ１６３の、ファイバ保持部１６２と接触する側の端面が、ファイバ保持部１６２に応じた凸形状をなしている。
このとき、ファイバ保持部１６２の端面の球面状の頭頂部に照明ファイバ１３１ｂが位置している。すなわち、照明ファイバ１３１ｂの配設位置において、ファイバ保持部１６２の断面における端面の接線方向は、ファイバ保持部１６２によって直線状に保持された照明ファイバ１３１ｂの中心軸と直交している。
ファイバ保持部１６２の端面が球面状をなすことによって、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂの出射光軸を斜めにして、照明ファイバ１３１b、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂの各検出領域を一致させることができる。
以上説明した本実施の形態４によれば、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂの出射光軸を斜めにすることによって、照明ファイバ１３１ｂが照射する照明領域が、第１検出ファイバ１３２ｂ、第２検出ファイバ１３３ｂおよび第３検出ファイバ１３４ｂのそれぞれの戻り光の各検出領域をそれぞれ内包するようにしたので、キャリブレーション処理時と測定対象物の測定時との検出領域のずれを防止し、正確な測定を行うことができる。
１，１００ 生体光学測定システム
２ 生体光学測定装置
３，４，５，６，１０３，１０４，１０５，１０６ 測定プローブ
２０ 電源
２１ 光源部
２２ コネクタ部
２３ 第１検出部
２４ 第２検出部
２５ 第３検出部
２６ 入力部
２７ 出力部
２８ 記録部
２９ 制御部
３１，１３１，１３１ａ，１３１ｂ 照明ファイバ
３２，１３２，１３２ａ，１３２ｂ 第１検出ファイバ
３３，１３３，１３３ａ，１３３ｂ 第２検出ファイバ
３４，１３４，１３４ａ，１３４ｂ 第３検出ファイバ
３５，６１，１３６，１４２，１５２，１６２ ファイバ保持部
３６，４０，６２，１３７，１４３，１５３，１６３ ロッドレンズ
１４４，１５４ モードフィルター
１３５，１４１，１５１，１６１ 可撓部
２９１ 演算部

Claims (10)

  1. 生体組織の光学測定を行う生体光学測定装置に着脱自在に接続される測定プローブであって、
    前記生体組織に対して照明光を照射する照明ファイバと、
    前記生体組織で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出する複数の検出ファイバであって、前記照明ファイバと同一平面上に前記照明ファイバからの距離を異ならせて配置した複数の検出ファイバと、
    を備え、
    前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端から離間し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な面において、前記複数の検出ファイバそれぞれの前記戻り光の検出領域が前記照明ファイバの照明領域と一致することを特徴とする測定プローブ。
  2. 円柱状をなし、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にするための光学素子と、
    前記光学素子の先端に設けられ、前記照明領域全てまたは前記照明領域の内側の領域のみを透過させ、それ以外の領域を遮蔽する絞りと、
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  3. 円柱状をなし、前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバそれぞれの先端と前記生体組織との距離を一定にするための光学素子をさらに備え、
    前記光学素子は、該光学素子の外径が前記照明領域の外径と一致または前記照明領域の内側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  4. 前記複数の検出ファイバの開口数は、前記照明ファイバの開口数より大きいことを特徴とする請求項２に記載の測定プローブ。
  5. 前記複数の検出ファイバの開口数は、前記照明ファイバの開口数より大きいことを特徴とする請求項３に記載の測定プローブ。
  6. 前記照明ファイバの開口数が、前記検出ファイバの開口数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  7. 前記複数の検出ファイバに対して応力を加える応力印加手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  8. 前記応力印加手段は、前記検出ファイバの許容曲げ半径よりも小さい径からなる外側面を有する１または複数の部材からなることを特徴とする請求項７に記載の測定プローブ。
  9. 前記照明ファイバおよび前記複数の検出ファイバを保持し、前記複数の検出ファイバのそれぞれの前記検出領域が前記照明領域と一致するように先端が球面状をなすファイバ保持部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の測定プローブと、
    前記測定プローブが着脱自在に接続され、前記測定プローブに照明光を供給するとともに、前記測定プローブから出射された前記戻り光を受光して前記生体組織の光学測定を行う光学測定装置と、
    を備えたことを特徴とする生体光学測定システム。
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