JP6492107B2 - 測定プローブおよび生体光学測定システム - Google Patents

測定プローブおよび生体光学測定システム Download PDF

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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測定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。
従来、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戻り光の測定値に基づいて、生体組織の性状（特性）を推定する生体光学測定システムが知られている。このような生体光学測定システムは、生体組織に照明光を照射する光源、および測定対象物からの戻り光を検出する検出部を有する光学測定装置と、この光学測定装置に対して着脱可能であり、生体組織に対する照射光の照射および生体組織からの戻り光を受光する測定プローブとを用いて構成される。
測定プローブは、一端が光源に接続され、他端から照明光を生体組織に照射する照明ファイバと、一端が検出部に接続され、他端で照明ファイバによる照射によって生体組織からの戻り光を受光する受光ファイバと、からなるファイバユニットを有する。
このような生体光学測定システムでは、空間コヒーレンス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受光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）が用いられている（特許文献１参照）。
ここで、上述したＬＥＢＳでは、測定プローブの先端面を生体組織（接触対象）に接触させた状態で生体組織の性状の検出を行う。このため、測定プローブの先端面を生体組織に確実に接触させる技術が求められていた。
測定プローブの先端面を生体組織に確実に接触させるものとして、測定プローブの先端に蛇腹状の弾性部材を設けることによって、生体組織に先端を強く押し当てることが可能な測定プローブが開示されている（特許文献２を参照）。
特表２００９−５３７０１４号公報 特開平５-１０３７７３号公報
しかしながら、上述した特許文献２では、生体組織が弾性部材からの押圧に耐えられる部位のみしか測定できないという問題点があった。特に、消化器系の生体表層は、絨毛構造でできており、強い力で押し付けてしまうと、絨毛構造を変位してしまい、所望の性状を得ることができないという問題点があった。このため、測定プローブの先端面が生体組織に確実に接触しているか否かを判定することができる技術が求められていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、先端面が生体組織に確実に接触しているか否かを判定することができる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、本発明に係る測定プローブは、生体組織に対して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受光する複数の受光ファイバと、前記照明光および前記戻り光を透過するとともに、前記照明ファイバおよび前記複数の受光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光学素子と、前記戻り光を受光することによって前記光学素子の先端面と前記生体組織との接触を検出し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な前記先端面において前記戻り光を検出する検出領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触検出ファイバと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、前記先端面に沿う方向の前記接触検出ファイバの先端から前記照明ファイバの先端までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端から前記照明ファイバの先端までの距離より大きいことを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、前記接触検出ファイバの先端から前記先端面までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端から前記先端面までの距離より小さいことを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、前記接触検出ファイバの先端から前記先端面までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端から前記先端面までの距離と等しいことを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、前記先端面と前記生体組織との接触を検出するための接触用照明光を照射し、前記先端面において前記接触用照明光の接触用照明領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触用照明ファイバをさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、前記接触検出ファイバは、前記照明領域の周囲に複数配置されていることを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、複数の前記接触検出ファイバは、当該測定プローブに沿う長手方向と直交する面の径方向に所定の間隔で配置されていることを特徴とする。
また、本発明に係る測定プローブは、上記発明において、複数の前記接触検出ファイバは、当該測定プローブの中心を軸に回転対称な位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明に係る生体光学測定システムは、生体組織に対して光学測定を行う光学測定装置と、該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と、を備えた生体光学測定システムであって、前記測定プローブは、前記生体組織に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受光する複数の受光ファイバと、前記照明光および前記戻り光を透過するとともに、前記照明ファイバおよび前記複数の受光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光学素子と、前記戻り光を受光することによって前記光学素子の先端面と前記生体組織との接触を検出し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な前記光学素子の先端面において前記戻り光を検出する検出領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触検出ファイバと、を備え、前記生体光学測定装置は、前記接触検出ファイバが受光した前記戻り光の強度を検出する検出部と、前記検出部が検出した前記戻り光の強度の減少が所定の閾値以上である場合、前記先端面が前記生体組織に接触したと判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る生体光学測定システムは、上記発明において、前記測定プローブは、前記先端面と前記生体組織との接触を検出するための接触用照明光を照射し、前記先端面において前記接触用照明光の接触用照明領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触用照明ファイバをさらに備え、前記生体光学測定装置は、前記照明ファイバに照明光を照射する光源部と、前記接触用照明ファイバに前記接触用照明光を照射する接触用光源部と、前記判定部によって前記先端面が前記生体組織に接触したと判定された場合、前記接触用光源部が照射する前記接触用照明光を停止させる一方、前記光源部に前記照明光を照射させる照明制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明に係る生体光学測定システムは、上記発明において、前記接触検出ファイバは、前記照明領域の周囲に複数配置され、前記判定部は、複数の前記接触検出ファイバの各々を介して前記検出部が検出した複数の前記戻り光の強度それぞれの減少が所定の閾値以上である場合、前記先端面が前記生体組織に接触したと判定することを特徴とする。
本発明によれば、先端面が生体組織に確実に接触しているか否かを判定することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る生体光学測定システムの構成を示す概略図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係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３は、本発明の実施の形態１に係る測定プローブの断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係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６は、本発明の実施の形態１に係る生体光学測定システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図７Ａは、本発明の実施の形態１に係る測定プローブを用いて測定対象物を測定する際の状況を模式的に示す図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態１に係る測定プローブを用いて測定対象物を測定する際の状況を模式的に示す図である。 図７Ｃは、本発明の実施の形態１に係る測定プローブを用いて測定対象物を測定する際の状況を模式的に示す図である。 図７Ｄは、本発明の実施の形態１に係る測定プローブを用いて測定対象物を測定する際の状況を模式的に示す図である。 図８は、図７Ａ〜図７Ｄに示す状況下で第１検出部および第４検出部それぞれが検出する戻り光の強度と測定プローブの先端から測定対象物までの距離との関係を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る測定プローブの断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る測定プローブの断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る測定プローブの断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る生体光学測定システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態２に係る第１受光ファイバ、第２受光ファイバ、第３受光ファイバおよび接触検出ファイバそれぞれが検出する戻り光の強度と測定プローブの先端から測定対象物までの距離との関係を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る測定プローブの断面図である。 図１５は、本発明の実施の形態２の変形例１に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。 図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。 図１７は、本発明の実施の形態２の変形例３に係る測定プローブの断面図である。 図１８は、本発明の実施の形態２の変形例４に係る測定プローブの断面図である。 図１９は、本発明の実施の形態２の変形例５に係る測定プローブの断面図である。 図２０は、本発明の実施の形態３に係る生体光学測定システムの機能構成を示すブロック図である。 図２１は、本発明の実施の形態３に係る測定プローブの断面図である。 図２２は、本発明の実施の形態３に係る生体光学測定システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図２３は、本発明の実施の形態３の変形例１に係る測定プローブの断面図である。 図２４は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る測定プローブの断面図である。 図２５は、本発明の実施の形態３の変形例２に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。 図２６は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る測定プローブの断面図である。 図２７は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。
以下、図面を参照して、本発明に係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）
〔生体光学測定システムの構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る生体光学測定システムの構成を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態１に係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である。
図１および図２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に対して着脱自在に接続され、先端側が被検体内に挿入される測定プローブ３と、を備える。
〔生体光学測定装置の構成〕
まず、生体光学測定装置２の構成について説明する。図１および図２に示す生体光学測定装置２は、電源２０１と、光源部２０２と、コネクタ部２０３と、第１検出部２０４と、第２検出部２０５と、第３検出部２０６と、第４検出部２０７と、入力部２０８と、出力部２０９と、記録部２１０と、制御部２１１と、を備える。電源２０１は、外部から入力される電力を生体光学測定装置２の各部に供給する。
光源部２０２は、コネクタ部２０３および測定プローブ３を介して生体組織等の測定対象物へ照明光を照射する。光源部２０２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２０３は、測定プローブ３が着脱自在に接続される。コネクタ部２０３は、光源部２０２が照射した照明光を測定プローブ３へ伝搬するとともに、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２０４、第２検出部２０５、第３検出部２０６および第４検出部２０７へ伝搬する。
第１検出部２０４は、測定プローブ３から照射された照明光が測定対象物で反射および／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２１１へ出力する。具体的には、第１検出部２０４は、測定プローブ３から入射された散乱光の強度（分光）を検出し、この検出結果を制御部２１１へ出力する。第１検出部２０４は、分光測定器または受光センサおよび集光レンズ等を用いて構成される。
第２検出部２０５は、第１検出部２０４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２１１へ出力する。
第３検出部２０６は、第１検出部２０４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２１１へ出力する。
第４検出部２０７は、第１検出部２０４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２１１へ出力する。
入力部２０８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２１１へ出力する。入力部２０８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２０９は、制御部２１１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の測定結果を出力する。出力部２０９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２１０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ータ等を記録する。記録部２１０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２１０は、生体光学測定装置２による測定対象物の測定結果を記録する。記録部２１０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２１０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２１１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２１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。制御部２１１は、判定部２１１ａと、演算部２１１ｂと、を有する。
判定部２１１ａは、第４検出部２０７が検出した検出結果が所定の閾値以上であるか否かを判定し、第４検出部２０７が検出した検出結果の減少が所定の閾値以上である場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物に接触したと判定する一方、第４検出部２０７が検出した検出結果の減少が所定の閾値以上でない場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物に接触していないと判定する。
演算部２１１ｂは、第１検出部２０４、第２検出部２０５および第３検出部２０６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、測定対象物の性状に関する特性値を算出する。
〔測定プローブの構成〕
次に、測定プローブ３の構成について説明する。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説明するが、さらに複数の検出ファイバがある場合も同様である。図３は、測定プローブ３の断面図を示す。図４は、測定プローブ３の先端側から見た正面図である。
図２〜図４に示す測定プローブ３は、照明ファイバ３１と、第１受光ファイバ３２（第１受光チャンネル）と、第２受光ファイバ３３（第２受光チャンネル）と、第３受光ファイバ３４（第３受光チャンネル）と、生体組織に対する測定プローブ３の先端面の接触を検出する接触検出ファイバ３５と、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２０３に着脱自在に接続し、可撓性を有する可撓部３６と、可撓部３６の他端に接続され、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５を保持するファイバ保持部３７と、ファイバ保持部３７の先端に設けられ、接触検出ファイバ３５が挿通されて露出されたロッドレンズ３８（光学素子）と、を備える。照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５は、可撓部３６がコネクタ部２０３に接続されると、光源部２０２、第１検出部２０４、第２検出部２０５、第３検出部２０６および第４検出部２０７それぞれと接続する。また、可撓部３６の一端には、コネクタ部２０３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２０３を介して光源部２０２から入射された照明光を、ロッドレンズ３８を介して測定対象物に照射する。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受光ファイバ３２は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３８を介して測定対象物で反射および／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２０４へ伝搬する。
第２受光ファイバ３３は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３８を介して測定対象物で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第２検出部２０５へ伝搬する。
第３受光ファイバ３４は、光ファイバを用いて実現され、ロッドレンズ３８を介して測定対象物で反射および／または散乱した照明光の戻り光を検出して第３検出部２０６へ伝搬する。
接触検出ファイバ３５は、光ファイバを用いて実現され、照明光の戻り光を受光して第４検出部２０７へ伝搬する。また、接触検出ファイバ３５は、照明光の戻り光を受光することによって、測定プローブ３の先端面と測定対象物（生体組織）との接触を検出する。接触検出ファイバ３５は、ロッドレンズ３８に予め設けられた孔に挿入されてロッドレンズ３８の先端側に設けられる。なお、接触検出ファイバ３５は、一端側がＤカットされたロッドレンズ３８に載置された後に、樹脂等で一体的に液密に形成されてもよい。
また、図３および図４に示すように、接触検出ファイバ３５は、照明ファイバ３１が照射される照明光および測定対象物で反射した戻り光が通過可能なロッドレンズ３８の先端面における接触検出ファイバ３５の検出領域ｄ５が照明ファイバ３１によって照射される照明領域ｄ１の外側となる位置に配置される。さらに、接触検出ファイバ３５は、接触検出ファイバ３５の検出領域ｄ５が第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれの検出領域ｄ２〜ｄ４の外側となる位置に配置される。さらにまた、接触検出ファイバ３５は、ロッドレンズ３８の先端面に沿う方向の接触検出ファイバ３５の先端から照明ファイバ３１の先端までの距離が第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれの先端から照明ファイバ３１の先端までの距離より大きくなるように配置される。また、接触検出ファイバ３５の先端からロッドレンズ３８の先端面までの距離は、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれの先端からロッドレンズ３８の先端面までの距離より小さくなるように配置される。
ファイバ保持部３７は、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ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受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４を一直線上に並べた場合を示す。また、ファイバ保持部３７は、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４の光軸が互いに平行になるように保持する。さらに、ファイバ保持部３７は、接触検出ファイバ３５を保持する。ファイバ保持部３７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３８は、ファイバ保持部３７の先端に設けられる。ロッドレンズ３８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３８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３８でレンズを用いる場合は、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ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３８は、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４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。ロッドレンズ３８の先端面は、照明ファイバ３１から照明光がロッドレンズ３８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。
以上のように構成された生体光学測定システム１は、図５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が測定対象物に照明光を照射し、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４がそれぞれ測定対象物で反射および／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２０４、第２検出部２０５および第３検出部２０６に伝搬する。その後、演算部２１１ｂは、第１検出部２０４、第２検出部２０５および第３検出部２０６がそれぞれ検出した検出結果に基づいて、測定対象物の性状の特性値を演算する。
〔生体光学測定システムの処理〕
次に、上述した生体光学測定システム１が実行する処理について説明する。図６は、生体光学測定システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図６に示すように、まず、判定部２１１ａは、接触検出ファイバ３５を介して第４検出部２０７が検出した照明光の戻り光の強度を取得し（ステップＳ１０１）、第４検出部２０７から取得した照明光の戻り光の強度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。判定部２１１ａが第４検出部２０７から取得した照明光の戻り光の強度が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、生体光学測定システム１は、後述するステップＳ１０３へ移行する。これに対して、判定部２１１ａが第４検出部２０７から取得した照明光の戻り光の強度が所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、生体光学測定システム１は、ステップＳ１０１へ戻る。
図７Ａ〜図７Ｄは、測定プローブ３を用いて測定対象物を測定する際の状況を模式的に示す図である。図８は、図７Ａ〜図７Ｄに示す状況下で第１検出部２０４および第４検出部２０７それぞれが検出する戻り光の強度と測定プローブ３の先端から測定対象物までの距離との関係を示す図である。また、図７Ａ〜図７Ｄにおいては、照明ファイバ３１から照明光を照射した場合、測定対象物の表面で反射する戻り光のみでなく、測定対象物の内部での反射または散乱を含んだ戻り光となるが、説明の簡略化のため、測定対象物の表面のみで反射および散乱した戻り光のみを模式的に示す。図８においては、縦軸が強度（値）を示し、横軸が測定プローブ３の先端から測定対象物までの距離を示す。さらに、図８においては、曲線Ｌ１が第１検出部２０４の検出結果を示し、曲線Ｌ２が第４検出部２０７の検出結果を示す。
図７Ａ〜図７Ｄおよび図８に示すように、測定プローブ３が測定対象物ＳＰ１に徐々に近づくにつれて（図７Ａ→図７Ｂ→図７Ｃ）、第１検出部２０４および第４検出部２０７それぞれが検出する値も徐々に大きくなる。具体的には、第１受光ファイバ３２および接触検出ファイバ３５それぞれが検出する戻り光は、照明ファイバ３１によって照射された照明光が所定の角度を持って広がった光であるとともに、測定対象物ＳＰ１の表面で散乱が起こるため、照明ファイバ３１から照射された照射時よりも大きく拡散されて広がった光となる。
即ち、第１受光ファイバ３２および接触検出ファイバ３５それぞれが検出する戻り光の強度は、測定プローブ３と測定対象物ＳＰ１との距離に大きく依存する。このため、第１受光ファイバ３２が検出する戻り光の強度は、測定プローブ３が測定対象物ＳＰ１に近づくにつれて（距離Ｄ１→距離Ｄ２→距離Ｄ３）、徐々に大きくなる。これに対して、接触検出ファイバ３５が検出する戻り光の強度は、測定プローブ３が測定対象物ＳＰ１に接触する直前に急激に低下する。この現象は、上述した図４に示すように、接触検出ファイバ３５は、戻り光を検出する検出領域ｄ５が照明ファイバ３１の照明領域ｄ１と重なっていないことによって生じる。さらに、接触検出ファイバ３５が検出する戻り光の強度と第１受光ファイバ３２が検出する戻り光の強度とを比較した場合、戻り光の強度が低下する順は、接触検出ファイバ３５の方が先に減少する。この現象は、接触検出ファイバ３５の検出領域と照明ファイバ３１の照明領域との距離の違いによって生じる。
このように、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５を介して第４検出部２０７が検出した戻り光の強度の減少が所定値以上である場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定する一方、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５を介して第４検出部２０７が検出した戻り光の強度の減少が所定値以上でない場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触していないと判定する。具体的には、判定部２１１ａは、第４検出部２０７が検出した時間的に前後する２つの戻り光の強度を比較し、戻り光の強度が減少した場合、この減少した値または傾きが所定値以上であるか否かを判定することによって、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを判定する。なお、判定部２１１ａは、第４検出部２０７が検出した照明光の戻り光の強度が一定時間上昇した後に、一定時間下がり続けた場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定してもよい。
図６に戻り、ステップＳ１０３以降の説明を続ける。
ステップＳ１０３において、制御部２１１は、測定プローブ３の先端が測定対象物ＳＰ１に接触したことを示す情報を出力部２０９に出力させる。具体的には、制御部２１１は、測定プローブ３の先端が生体組織に接触したことを示すアイコンや情報を出力部２０９に出力させる。なお、制御部２１１は、測定プローブ３の先端が生体組織に接触したことを音声等で出力部２０９に出力させてもよい。
続いて、演算部２１１ｂは、第１検出部２０４、第２検出部２０５および第３検出部２０６の各々が検出した測定対象物ＳＰ１からの戻り光の値に基づいて、測定対象物ＳＰ１の性状を演算する（ステップＳ１０４）。この場合、出力部２０９は、演算部２１１ｂの演算結果を出力してもよい。ステップＳ１０４の後、生体光学測定システム１は、本処理を終了する。
以上説明した本実施の形態１によれば、接触検出ファイバ３５の検出領域ｄ５が照明ファイバ３１の照明領域ｄ１の外側に配置されるように接触検出ファイバ３５が配置されるので、測定プローブ３の先端面が生体組織に確実に接触しているか否かを判定することができる。
また、本実施の形態１によれば、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５を介して第４検出部２０７が検出した戻り光の強度の減少が所定値以上である場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定する一方、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５を介して第４検出部２０７が検出した戻り光の強度の減少が所定値以上でない場合、測定プローブ３の先端面が測定対象物ＳＰ１に接触していないと判定するので、測定プローブ３の先端面が生体組織に確実に接触しているか否かを判定することができる。
なお、本実施の形態１では、接触検出ファイバ３５の先端面が露出していたが、例えば接触検出ファイバ３５の先端面およびロッドレンズ３８に対して、異なる光学部材、例えばカバーガラス等を設けてもよい。
（実施の形態１の変形例１）
次に、本実施の形態１の変形例１について説明する。図９は、本実施の形態１の変形例１に係る測定プローブの断面図である。
図９に示す測定プローブ３ａは、接触検出ファイバ３５が第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれと同列にファイバ保持部３７によって保持されている。具体的には、接触検出ファイバ３５は、先端からロッドレンズ３８の先端面までの距離と第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれの先端からロッドレンズ３８の先端面までの距離とを同じになるようにファイバ保持部３７によって保持される。さらに、接触検出ファイバ３５は、ロッドレンズ３８を介して照明ファイバ３１が照射した照明光の戻り光を検出する。さらにまた、接触検出ファイバ３５は、測定プローブ３ａの先端面における接触検出ファイバ３５の検出領域ｄ５（開口数θ3）が測定プローブ３ａの先端面における照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１（開口数θ1）の外側になるようにファイバ保持部３７に保持される。
以上説明した本実施の形態１の変形例１によれば、測定プローブ３ａを簡易な構成によって作製することができる。さらに、測定プローブ３ａの照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５を一つのファイババンドルを用いて一体的に形成して作製することもできる。
（実施の形態１の変形例２）
次に、本実施の形態１の変形例２について説明する。図１０は、本実施の形態１の変形例２に係る測定プローブの断面図である。
図１０に示す測定プローブ３ｂは、上述した実施の形態１の構成に加えて、照明ファイバ３１が照射する照明光の一部を遮蔽する絞り３９をさらに備える。
絞り３９は、円環状をなし、遮光部材を用いて構成される。絞り３９は、照明ファイバ３１が照射する照明光の一部のみを測定対象物ＳＰ１に照射させる開口部３９ａを有する。絞り３９は、照明ファイバ３１が照射する照明光の照明領域と接触検出ファイバ３５の検出領域とを隔離する。具体的には、絞り３９は、照明ファイバ３１が照射する照明光の一部（大部分）が接触検出ファイバ３５に入射しないように遮光する。
以上説明した本実施の形態１の変形例２によれば、絞り３９が照明ファイバ３１によって照射された照明光の照明領域と接触検出ファイバ３５によって検出される検出領域とを隔離するので、測定プローブ３ｂを小型化することができるうえ、照明ファイバ３１による照明領域の大きさを照明ファイバ３１の開口数に依らず、自由に設定することができる。
（実施の形態２）
次に、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に係る生体光学測定システムは、上述した実施の形態１に係る測定プローブの構成が異なる。具体的には、本実施の形態２に係る測定プローブは、複数の接触検出ファイバを備える。このため、以下においては、本実施の形態２に係る測定プローブの構成について説明後、本実施の形態２に係る生体光学測定システムが実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る生体光学測定システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔測定プローブの構成〕
図１１は、本実施の形態２に係る測定プローブの断面図である。図１１に示す測定プローブ３ｃは、上述した実施の形態１に係る測定プローブ３の構成に加えて、複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを備える。
複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃは、光ファイバを用いて実現され、照明光の戻り光を検出して第４検出部２０７へ伝搬する。複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃは、ロッドレンズ３８に予め設けられた孔に挿入されてロッドレンズ３８の先端側に設けられる。なお、複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃは、一端側がＤカットされたロッドレンズ３８に載置された後に、樹脂等で一体的に形成されてもよい。
また、複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃの各々は、ロッドレンズ３８の先端面における検出領域ｄ１０〜ｄ１２が照明ファイバ３１によって照射される照明領域ｄ１の外側となる位置に配置されるようにファイバ保持部３７によって保持される。なお、第４検出部２０７は、複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃに対応する複数の受光素子をそれぞれ設けも良いし、一つの受光素子で複数の接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが受光した照明光の戻り光の強度を周期的に切り替えて検出してもよい。
〔生体光学測定システムの処理〕
次に、本実施の形態２に係る生体光学測定システム１が実行する処理について説明する。図１２は、生体光学測定システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図１２に示すように、まず、判定部２１１ａは、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを介して第４検出部２０７が検出した照明光の戻り光の強度を取得し（ステップＳ２０１）、第４検出部２０７から取得した複数の強度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。判定部２１１ａが第４検出部２０７から取得した複数の強度が所定値以上であると判定した場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、生体光学測定システム１は、後述するステップＳ２０３へ移行する。これに対して、判定部２１１ａが第４検出部２０７から取得した複数の強度が所定値以上でないと判定した場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、生体光学測定システム１は、ステップＳ２０１へ移行する。
図１３は、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度と測定プローブ３ｃの先端から測定対象物ＳＰ１までの距離との関係を示す図である。図１３において、縦軸が強度（値）を示し、横軸が測定プローブ３ｃの先端から測定対象物ＳＰ１までの距離を示す。さらに、図１３において、曲線Ｌ１１が第１受光ファイバ３２によって検出される戻り光の強度を示し、曲線Ｌ１２が第２受光ファイバ３３によって検出される戻り光の強度を示し、曲線Ｌ１３が第３受光ファイバ３４によって検出される戻り光の強度を示し、曲線Ｌ２１が接触検出ファイバ３５ａによって検出される戻り光の強度を示し、曲線Ｌ２２が接触検出ファイバ３５ｂによって検出される戻り光の強度を示し、曲線Ｌ２３が接触検出ファイバ３５ｃによって検出される戻り光の強度を示す。
図１３に示すように、測定プローブ３ｃが測定対象物ＳＰ１に徐々に近づくにつれて、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度も徐々に大きくなる。具体的には、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光は、照明ファイバ３１によって照射された照明光が所定の角度を持って広がった光であるとともに、測定対象物ＳＰ１の表面で散乱が起こるため、照明ファイバ３１から照射された照射時よりも大きく拡散されて広がった光となる。
即ち、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度は、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との距離に大きく依存する。このため、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれが検出する戻り光の強度は、測定プローブ３ｃが測定対象物ＳＰ１に近づくにつれて徐々に大きくなる。これに対して、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃが検出する戻り光の強度は、測定プローブ３ｃが測定対象物ＳＰ１に接触する直前に急激に低下する。この現象は、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれの検出領域ｄ１０〜ｄ１２が照明ファイバ３１の照明領域ｄ１と重なっていないことによって生じる。
さらに、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃが検出する戻り光の強度を比較した場合、戻り光の強度が低下する位置は、照明ファイバ３１から距離が大きい順に発生している。この現象は、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃの検出領域ｄ１０〜ｄ１２と照明ファイバ３１の照明領域ｄ１との距離の違いによって生じる。即ち、照明光の戻り光の強度が急激に低下する位置は、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃの検出領域ｄ１０〜ｄ１２と照明ファイバ３１の照明領域ｄ１との距離が大きいほど、戻り光の強度が低下する順も早くなる。
このように、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれの検出領域ｄ１０〜ｄ１２と照明ファイバ３１の照明領域ｄ１とが重ならないように配置し、かつ、照明ファイバ３１からの距離がそれぞれ異なる接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを配置することによって、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１の接触を正確に検出することができる。例えば、従来の方法では、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４を用いる場合、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１の接触状態を検出する場合、戻り光の強度に対して閾値を設けて検出するしかない。しかしながら、戻り光の強度は、測定対象物ＳＰ１の状態や測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との角度、照明ファイバ３１の状態（例えば光源の光量低下、ファイバ接続状態、ファイバの透過率）および検出ファイバの状態（例えば検出器の感度、ファイバ接続状態、ファイバの透過率）によってバラつきが大きくなる。即ち、従来の方法では、戻り光の強度の閾値も、上述したバラつきを考慮した値に設定しなければならず、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１の接触状態を正確に検出することができなかった。
これに対して、本実施の形態２では、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを介して第４検出部２０７がそれぞれ検出した複数の戻り光の強度の減少が所定値以上である場合、測定プローブ３ｃの先端が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定する一方、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを介して第４検出部２０７がそれぞれ検出した複数の戻り光の強度の減少が所定値以上でない場合、測定プローブ３ｃの先端が測定対象物ＳＰ１に接触していないと判定する。この結果、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度のバラつきに依存することなく、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との接触を確実に検出することができる。
また、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との距離は、一定間隔で変化するとは限らない。例えば、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との距離が近い所から急激に遠い所へ移動した場合、あたかも戻り光の強度が急激に低下する位置が発生するときがある。しかしながら、本実施の形態３によれば、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との距離が近い所から急激に遠い所へ移動した場合、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれの戻り光の強度を比較すると、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度が同じように変化する一方、測定対象物ＳＰ１に接触した状態では接触検出ファイバ３５ｃ、接触検出ファイバ３５ｂおよび接触検出ファイバ３５ａの順に減少する。
このように、判定部２１１ａは、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度の変化を判定することによって、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との接触状態を判定する。即ち、判定部２１１ａは、接触検出ファイバ３５ｃ、接触検出ファイバ３５ｂおよび接触検出ファイバ３５ａの順で戻り光の強度が減少した場合、測定プローブ３ｃの先端が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定する一方、接触検出ファイバ３５ｃ、接触検出ファイバ３５ｂおよび接触検出ファイバ３５ａそれぞれの戻り光の強度が同じように減少または変化した場合、測定プローブ３ｃの先端が測定対象物ＳＰ１に接触していないと判定する。
図１２に戻り、ステップＳ２０３以降の説明を続ける。
ステップＳ２０３およびステップＳ２０４は、上述した図６のステップＳ１０３およびステップＳ１０４それぞれに対応する。ステップＳ２０４の後、生体光学測定システム１は、本処理を終了する。
以上説明した本実施の形態２によれば、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれの検出領域ｄ１０〜ｄ１２が照明ファイバ３１の照明領域ｄ１の外側となる位置に配置したので、測定プローブ３ｃの先端面が測定対象物ＳＰ１に確実に接触しているか否かを判定することができる。
また、本実施の形態２によれば、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを介して第４検出部２０７がそれぞれ検出した複数の戻り光の強度の減少が所定値以上である場合、測定プローブ３ｃの先端面が測定対象物ＳＰ１に接触したと判定する一方、判定部２１１ａが接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを介して第４検出部２０７がそれぞれ検出した複数の戻り光の強度の減少が所定値以上でない場合、測定プローブ３ｃの先端面が測定対象物ＳＰ１に接触していないと判定する。この結果、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれが検出する戻り光の強度のバラつきに依存することなく、測定プローブ３ｃと測定対象物ＳＰ１との接触を確実に検出することができる。
さらに、本実施の形態２によれば、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを用いることによって、測定プローブ３ｃの先端面にゴミ等の異物が付着した場合であっても、戻り光の強度が急激に低下したか否かを判定することによって、測定対象物ＳＰ１に接触したか否か、また異物が付着したか否かを判定することができる。
（実施の形態２の変形例１）
次に、本実施の形態２の変形例１について説明する。図１４は、本実施の形態２の変形例１に係る測定プローブの断面図である。図１５は、本実施の形態２の変形例１に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。
図１４および図１５に示す測定プローブ３ｄは、上述した実施の形態２に係る測定プローブ３ｃの構成に加えて、複数の接触検出ファイバ３５ｄ〜３５ｉ（検出領域ｄ１４〜ｄ１６）をさらに備える。接触検出ファイバ３５ｄ〜３５ｉは、上述した接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃと同様に、光ファイバを用いて実現され、照明光の戻り光を検出して第４検出部２０７へ伝搬する。また、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｉは、照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１の周囲に配置される。具体的には、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｉは、測定プローブ３ｄに沿う長手方向と直交する面の径方向に所定の間隔、例えば３本ずつ並べて配置されるとともに、所定の間隔（角度）、例えば１２０度の間隔で配置される。
以上説明した本実施の形態２の変形例１によれば、測定プローブ３ｄの先端の一方にゴミや異物等で戻り光の強度が急激に低下した場合であっても、判定部２１１ａが全ての接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｉによって検出された戻り光の強度に基づいて、測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを判定するので、測定対象物ＳＰ１の接触を正確に判定することができる。
（実施の形態２の変形例２）
次に、本実施の形態２の変形例２について説明する。図１６は、本実施の形態２の変形例２に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。
図１６に示す測定プローブ３ｅは、上述した実施の形態２に係る測定プローブ３ｃの構成に加えて、複数の接触検出ファイバ３５ｄ〜３５ｌをさらに備える。接触検出ファイバ３５ｄ〜３５ｌは、上述した接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃと同様に、光ファイバを用いて実現され、照明光の戻り光を検出して第４検出部２０７へ伝搬する。また、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｌは、測定プローブ３ｅの径方向に３本ずつ並べて配置されるとともに、測定プローブ３ｅの中心を軸に回転対称な位置にそれぞれ配置される。具体的には、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｌは、所定の間隔、例えば９０度の間隔で３本ずつ配置される。
以上説明した本実施の形態２の変形例２によれば、測定プローブ３ｅの先端の一方にゴミや異物等で戻り光の強度が急激に低下した場合であっても、判定部２１１ａが全ての接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｌによって検出された戻り光の強度に基づいて、測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを判定するので、測定対象物ＳＰ１の接触を正確に判定することができる。
（実施の形態２の変形例３）
次に、本実施の形態２の変形例３について説明する。図１７は、本実施の形態２の変形例３に係る測定プローブの断面図である。
図１７に示す測定プローブ３ｆは、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃが第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれと同列にファイバ保持部３７によって保持されている。さらに、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃは、ロッドレンズ３８を介して照明ファイバ３１が照射した照明光の戻り光を検出する。さらにまた、測定プローブ３ｆの先端面における接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃそれぞれの検出領域ｄ１０〜ｄ１２は、測定プローブ３ｆの先端面における照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１の外側になるようにファイバ保持部３７によって保持される。
以上説明した本実施の形態２の変形例３によれば、測定プローブ３ｆを簡易な構成によって作成することができる。さらに、測定プローブ３ｆの照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３、第３受光ファイバ３４および接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃを一つのファイババンドルを用いて一体的に形成して作成することもできる。
（実施の形態２の変形例４）
次に、本実施の形態２の変形例４について説明する。図１８は、本実施の形態２の変形例４に係る測定プローブの断面図である。
図１８に示す測定プローブ３ｇは、上述した実施の形態２に係る測定プローブ３ｃの構成に加えて接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃの先端面およびロッドレンズ３８の先端面を保護する光学部材３８ａをさらに備える。
光学部材３８ａ（第２ロットレンズ）は、ロッドレンズ３８と同様の部材を用いて構成され、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。光学部材３８ａは、円盤状をなし、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃとロッドレンズ３８の隙間に液体等が浸入することを防止する。なお、光学部材３８ａの先端面を測定プローブ３ｇの長手方向に対して斜めに切り欠いた形状であってもよい。さらに、光学部材３８ａは、ロッドレンズ３８と光学部材３８ａの接合部分で測定対象物ＳＰ１に照明光が到達する前にロッドレンズ３８の先端面で反射した不要光が第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４それぞれに到達しないようにロッドレンズ３８と光学部材３８ａの材料の屈折率の差をなくすように構成してもよい。さらにまた、ロッドレンズ３８を光学部材３８ａと同様に測定プローブ３ｇの長手方向に対して斜めに形成してもよい。
以上説明した本実施の形態２の変形例４によれば、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｃとロッドレンズ３８との隙間に浸入する液体を確実に防止することができる。これにより、測定プローブ３ｇを洗浄した際または被検体に使用した場合であっても、水等の不純物が浸入することを確実に防止することができる。
（実施の形態２の変形例５）
次に、本実施の形態２の変形例５について説明する。図１９は、本実施の形態２の変形例５に係る測定プローブの断面図である。
図１９に示す測定プローブ３ｈは、上述した実施の形態２に係る測定プローブ３ｃの構成に加えて、接触検出ファイバ３５ｄをさらに備える。さらに、測定プローブ３ｈは、ロッドレンズ３８に換えて、ロッドレンズ４１と、上述した実施の形態２の変形例４の光学部材３８ａと、備える。
ロッドレンズ４１は、ファイバ保持部３７の先端に設けられ、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。ロッドレンズ４１は、照明ファイバ３１、第１受光ファイバ３２、第２受光ファイバ３３および第３受光ファイバ３４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。また、ロッドレンズ４１は、接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｄが先端で露出するように保持する。ロッドレンズ４１は、円盤状をなす底部４１ａと、底部４１ａの周縁から測定プローブ３ｈの長手方向に向けて形成された壁部４１ｂと、円柱状をなす先端部４１ｃと、を有する。底部４１ａ、壁部４１ｂおよび先端部４１ｃは、例えば接着材により接着して一体的に形成される。これにより、内部に空間が形成される。さらに、ロッドレンズ４１の先端側には、光学部材３８ａが設けられている。
以上説明した本実施の形態２の変形例５によれば、ロッドレンズ４１の内部に空間Ｋ１を形成することにより、ロッドレンズ４１の先端に接触検出ファイバ３５ａ〜３５ｄを容易に取り付けることができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３に係る生体光学測定システムは、上述した実施の形態１に係る生体光学測定システム１と構成が異なる。具体的には、本実施の形態３に係る生体光学測定システムは、測定プローブと測定対象物の接触を検出するための照明光を照射する光源部および照明ファイバをさらに備える。このため、以下においては、本実施の形態３に係る生体光学測定システムの構成について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る生体光学測定システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
〔生体光学測定システムの構成〕
図２０は、本発明の実施の形態３に係る生体光学測定システムの機能構成を示すブロック図である。図２０に示す生体光学測定システム１ａ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２ａと、生体光学測定装置２ａに対して着脱自在に接続され、先端側が被検体内に挿入される測定プローブ３ｉと、を備える。
〔生体光学測定装置の構成〕
まず、生体光学測定装置２ａの構成について説明する。図２０に示す生体光学測定装置２ａは、上述した実施の形態１の生体光学測定装置２の構成に加えて、接触用光源部２１２を備える。さらに、上述した実施の形態１の生体光学測定装置２の制御部２１１に換えて、制御部２１３を備える。
接触用光源部２１２は、制御部２１３の制御のもと、コネクタ部２０３および測定プローブ３ｉを介して生体組織等の測定対象物へ照明光（接触用照明光）を照射する。接触用光源部２１２は、白色ＬＥＤ、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３ｉ内の光ファイバへの導光効率を向上させられる。
制御部２１３は、生体光学測定装置２ａの各部に対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２ａを統括的に制御する。制御部２１３は、ＣＰＵ等を用いて構成される。制御部２１３は、判定部２１１ａと、演算部２１１ｂと、照明制御部２１１ｃと、を備える。
照明制御部２１１ｃは、判定部２１１ａの判定結果に基づいて、接触用光源部２１２および光源部２０２を制御する。具体的には、照明制御部２１１ｃは、判定部２１１ａによって測定対象物に測定プローブ３ｉの先端が接触していないと判定された場合、接触用光源部２１２に接触検出用の照明光を照射させる一方、判定部２１１ａによって測定対象物に測定プローブ３ｉの先端が接触していると判定された場合、接触用光源部２１２が照射する接触検出用の照明光を停止させ、かつ、光源部２０２に照明光を照射させる。
〔測定プローブの構成〕
次に、測定プローブ３ｉの構成について説明する。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説明するが、さらに複数の検出ファイバがある場合も同様である。図２１は、測定プローブ３ｉの断面図を示す。
図２１に示す測定プローブ３ｉは、上述した実施の形態１に係る測定プローブ３の構成に加えて、接触用光源部２１２が照射した照明光を伝搬して測定プローブ３ｉの先端から照射する接触用照明ファイバ５０をさらに備える。測定プローブ３ｉの先端面における接触用照明ファイバ５０が照射する照明領域ｄ２０（接触用照明領域）は、照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１の外側となる位置になるようにファイバ保持部３７によって保持されて配置される。
このように構成された生体光学測定システム１ａは、上述した実施の形態１と同様に、図５に示す内視鏡システム１００を用いて使用される。
〔生体光学測定システムの処理〕
次に、上述した生体光学測定システム１ａが実行する処理について説明する。図２２は、生体光学測定システム１ａが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
図２２に示すように、まず、照明制御部２１１ｃは、接触用光源部２１２に接触用の照明光を照射させる（ステップＳ３０１）。
ステップＳ３０２およびステップＳ３０３は、上述した図６のステップＳ１０１およびステップＳ１０２それぞれに対応する。
続いて、照明制御部２１１ｃは、接触用光源部２１２による接触用の照明光の照射を停止させ（ステップＳ３０４）、光源部２０２に照明光を照射させる（ステップＳ３０５）。
ステップＳ３０６およびステップＳ３０７は、上述した図６のステップＳ１０３およびステップＳ１０４にそれぞれ対応する。
以上説明した本実施の形態３によれば、照明ファイバ３１と別に、測定プローブ３ｉの先端が測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを検出するための照明光を照射する接触用照明ファイバ５０を設けることによって、照明ファイバ３１の開口数の制限を受けることなく、測定対象物ＳＰ１の接触を検出することができる。
また、本実施の形態３によれば、照明制御部２１１ｃが判定部２１１ａの判定結果に基づいて、接触用光源部２１２および光源部２０２それぞれの照射を制御するので、他の照明光の影響を受けず、測定対象物ＳＰ１の接触を検出することができるとともに、測定対象物ＳＰ１の性状を取得することができる。
なお、本実施の形態３では、接触検出ファイバ３５が１本であったが、複数の接触検出ファイバを用いてもよい。
さらに、本実施の形態３では、ロッドレンズ３８の先端に、上述した実施の形態２の変形例４の光学部材３８ａを設けてもよい。
（実施の形態３の変形例１）
次に、本実施の形態３の変形例１について説明する。図２３は、本実施の形態３の変形例１に係る測定プローブ３ｊの断面図である。
図２３に示す測定プローブ３ｊは、上述した実施の形態３に係る測定プローブ３ｉと同様の構成を有し、測定プローブ３ｊの先端面における接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０と照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１の一部が重なるようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されている。さらに、測定プローブ３ｊは、測定プローブ３ｊの先端面における接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０と接触検出ファイバ３５の検出領域ｄ５とが重ならないようにファイバ保持部３７によって保持されて配置される。
以上説明した本実施の形態３の変形例１によれば、測定プローブ３ｊの先端面における接触用照明ファイバ５０の照明領域（照射領域）と照明ファイバ３１が照射する照明領域の一部が重なるようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されるので、測定プローブ３ｊを細径化することができる。
（実施の形態３の変形例２）
次に、本実施の形態３の変形例２について説明する。図２４は、本実施の形態３の変形例２に係る測定プローブ３ｋの断面図である。図２５は、本実施の形態３の変形例２に係る測定プローブ３ｋの先端側から見た正面図である。
図２４および図２５に示す測定プローブ３ｋは、上述した実施の形態３に係る測定プローブ３ｉと同様の構成を有し、接触検出ファイバ３５ａ,３５ｂと、接触用照明ファイバ５０と、を備える。測定プローブ３ｋは、測定プローブ３ｋの先端面における接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０と照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１が重ならないようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されている。さらにまた、測定プローブ３ｋは、測定プローブ３ｋの先端面における接触検出ファイバ３５ａ,３５ｂそれぞれの検出領域ｄ１０,ｄ１１が接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０および照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１それぞれに重ならないようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されている。
以上説明した本実施の形態３の変形例２によれば、照明ファイバ３１と別に、測定プローブ３ｋの先端が測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを検出するための照明光を照射する接触用照明ファイバ５０を設けることによって、照明ファイバ３１の開口数の制限を受けることなく、測定対象物ＳＰ１の接触を検出することができる。
（実施の形態３の変形例３）
次に、本実施の形態３の変形例３について説明する。図２６は、本実施の形態３の変形例３に係る測定プローブの断面図である。図２７は、本実施の形態３の変形例３に係る測定プローブの先端側から見た正面図である。
図２６および図２７に示す測定プローブ３ｌは、上述した実施の形態３に係る測定プローブ３ｉと同様の構成を有し、接触検出ファイバ３５ａ,３５ｂと、接触用照明ファイバ５０と、を備える。測定プローブ３ｌは、測定プローブ３ｌの先端面における接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０と照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１が重ならないようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されている。さらにまた、測定プローブ３ｌは、測定プローブ３ｌの先端面における接触検出ファイバ３５ａ,３５ｂそれぞれの検出領域ｄ１０,ｄ１１が接触用照明ファイバ５０の照明領域ｄ２０および照明ファイバ３１が照射する照明領域ｄ１それぞれに重ならないようにファイバ保持部３７によって保持されて配置されている。
以上説明した本実施の形態３の変形例３によれば、照明ファイバ３１と別に、測定プローブ３ｌの先端が測定対象物ＳＰ１に接触したか否かを検出するための照明光を照射する接触用照明ファイバ５０を設けることによって、照明ファイバ３１の開口数の制限を受けることなく、測定対象物ＳＰ１の接触を検出することができる。
なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。
１，１ａ 生体光学測定システム
２，２ａ 生体光学測定装置
３，３ａ〜３ｌ 測定プローブ
３１ 照明ファイバ
３２ 第１受光ファイバ
３３ 第２受光ファイバ
３４ 第３受光ファイバ
３５,３５ａ〜３５ｌ 接触検出ファイバ
３６ 可撓部
３７ ファイバ保持部
３８,４１ ロッドレンズ
３８ａ 光学部材
３９ 絞り
３９ａ 開口部
５０ 接触用照明ファイバ
１００ 内視鏡システム
１０１ 内視鏡装置
１０１ａ 処置具チャンネル
２０１ 電源
２０２ 光源部
２０３ コネクタ部
２０４ 第１検出部
２０５ 第２検出部
２０６ 第３検出部
２０７ 第４検出部
２０８ 入力部
２０９ 出力部
２１０ 記録部
２１１,２１３ 制御部
２１１ａ 判定部
２１１ｂ 演算部
２１１ｃ 照明制御部
２１２ 接触用光源部

Claims (11)

  1. 生体組織に対して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受光する複数の受光ファイバと、
    前記照明光および前記戻り光を透過するとともに、前記照明ファイバおよび前記複数の受光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光学素子と、
    前記戻り光を受光することによって前記光学素子の先端面と前記生体組織との接触を検出し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な前記先端面において前記戻り光を検出する検出領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触検出ファイバと、
    を備えたことを特徴とする測定プローブ。
  2. 前記先端面に沿う方向の前記接触検出ファイバの先端の前記先端面へ垂直に射影した位置から前記照明ファイバの先端の前記先端面へ垂直に射影した位置までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端の前記先端面へ垂直に射影した位置から前記照明ファイバの先端の前記先端面へ垂直に射影した位置までの距離より大きいことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  3. 前記接触検出ファイバの先端から前記先端面までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端から前記先端面までの距離より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の測定プローブ。
  4. 前記接触検出ファイバの先端から前記先端面までの距離は、前記複数の受光ファイバそれぞれの先端から前記先端面までの距離と等しいことを特徴とする請求項１に記載の測定プローブ。
  5. 前記先端面と前記生体組織との接触を検出するための接触用照明光を照射し、前記先端面において前記接触用照明光の接触用照明領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触用照明ファイバをさらに備え、
    前記接触検出ファイバは、前記先端面において前記接触用照明光の戻り光を用いて接触を検出し、前記先端面にて前記接触検出ファイバの検出領域が前記接触用領域の外側となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の測定プローブ。
  6. 前記接触検出ファイバは、前記照明領域の周囲に複数配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の測定プローブ。
  7. 複数の前記接触検出ファイバは、当該測定プローブに沿う長手方向と直交する面の径方向に所定の間隔で配置されていることを特徴とする請求項６に記載の測定プローブ。
  8. 複数の前記接触検出ファイバは、当該測定プローブの中心を軸に回転対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の測定プローブ。
  9. 生体組織に対して光学測定を行う生体光学測定装置と、該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と、を備えた生体光学測定システムであって、
    前記測定プローブは、
    前記生体組織に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受光する複数の受光ファイバと、
    前記照明光および前記戻り光を透過するとともに、前記照明ファイバおよび前記複数の受光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光学素子と、
    前記戻り光を受光することによって前記光学素子の先端面と前記生体組織との接触を検出し、前記照明光および前記戻り光が通過可能な前記光学素子の先端面において前記戻り光を検出する検出領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触検出ファイバと、
    を備え、
    前記生体光学測定装置は、
    前記接触検出ファイバが受光した前記戻り光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部が検出した前記戻り光の強度の減少が所定の閾値以上である場合、前記先端面が前記生体組織に接触したと判定する判定部と、
    を備えたことを特徴とする生体光学測定システム。
  10. 前記測定プローブは、
    前記先端面と前記生体組織との接触を検出するための接触用照明光を照射し、前記先端面において前記接触用照明光の接触用照明領域が前記照明ファイバの照明領域の外側となる位置に配置された接触用照明ファイバをさらに備え、
    前記接触検出ファイバは、前記先端面において前記接触用照明光の戻り光を用いて接触を検出し、前記先端面にて前記接触検出ファイバの検出領域が前記接触用領域の外側となり、
    前記生体光学測定装置は、
    前記照明ファイバに照明光を照射する光源部と、
    前記接触用照明ファイバに前記接触用照明光を照射する接触用光源部と、
    前記判定部によって前記先端面が前記生体組織に接触したと判定された場合、前記接触用光源部が照射する前記接触用照明光を停止させる一方、前記光源部に前記照明光を照射させる照明制御部と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の生体光学測定システム。
  11. 前記接触検出ファイバは、
    前記照明領域の周囲に複数配置され、
    前記判定部は、
    複数の前記接触検出ファイバの各々を介して前記検出部が検出した複数の前記戻り光の強度それぞれの減少が所定の閾値以上である場合、前記先端面が前記生体組織に接触したと判定することを特徴とする請求項９または１０に記載の生体光学測定システム。
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