JPH02266286A

JPH02266286A - 計測用プローブ

Info

Publication number: JPH02266286A
Application number: JP8759089A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamashita; 貴司山下; Hiroyuki Okada; 裕之岡田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1990-10-31
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH068858B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は生体中の極低レベルのベータ線またはポジトロ
ン（陽電子）を計測するための生体内計測用プローブに
関するものである。

「従来の技術」従来、ベータ線の生体中の計測用プローブとしては、第
１４図に示すような半導体検出器が用いられていた。こ
れは、生体内の放射線の作用により半導体検出器（１）
の半導体素子（２）中に電子ホール対が生成されるのを
利用して検出し、これをすぐに変換器（３）で電気信号
に変換して同軸線路（４）により光検出器（図示せず）
へ伝送するようにしたものである。

「発明が解決しようとする課題」この半導体検出器はベータ線を検出する部分に半導体素
子（２）が使われているため、生体の温度による特性変
化や、周囲の電磁界の影響を受は易く、極低レベル時の
計測が困難であるという問題があった。また、半導体検
出器の小形化や形状変更が容易でないためベータ線の検
出範囲を自由に変化させることができず、さらにコスト
も高いという問題があった。

本出願人は、半導体素子を用いた方式に代えて、シンチ
レーションファイバでベータ線またはポジトロンを検出
し、そのとき発生するせん光を導光部を介してそのまま
光検出器に送るようにしたものをすでに提案した。これ
は温度の変化や周囲の電磁器の影響を受けにくいという
特徴を有するが、極低レベル時の検出にやや問題があっ
た。

本発明は、生体内の極低レベルのベータ線またはポジト
ロンを計測できるものを得ることを目的とするものであ
る。

「課題を解決するための手段」本発明はシンチレーションファイバから形成されたプロ
ーブ部と、このプローブ部に結合されて検出された光信
号をそのまま伝送する複数の導光用ファイバからなる導
光部と、この導光部の複数の導光ファイバ毎に結合され
た複数の光検出器とからなるものである。

［作用」生体に注射針を差込み、固定し、その注射針の中を通し
てプローブ部を差込む、すると、プローブ部の先端のシ
ンチレータにベータ線またはポジトロンが当ることによ
ってせん光を発生し、これがシンチレーションファイバ
で検出され、さらに導光部の複数の導光ファイバを通り
それぞれ独立した光検出器へ伝送される。複数の光検出
部の出力は同時計測回路を含む信号処理回路で処理され
る。単一の光検出部の出力を用いる場合に比し、ノイズ
が極端に低減し、極低レベルのβ線またはポジトロンが
検出される。なお、シンチレーションファイバは可視光
の入射を阻止するためのアルミ蒸着膜などの遮光膜が設
けられる。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図において、（１０）は生体（１９）に挿入される
プローブ部、　（１１）は光信号を伝送する導光部、（
１２）は光検出器である。

前記プローブ部（１０）の先端部（２２）は、例えば直
径が約０．５ｍｍの２本のシンチレーションファイバ（
１３）（１３）の先端をそれぞれ斜めに切断した後第２
図に示すように互いにその端面を接合し、また、先端部
（２２）だけが露出するようにして他は第３図（ａ）の
ような長円形または（ｂ）のような円形の金属管（１７
）で被覆されている。なお、前記先端部（２２）の周囲
に、必要に応じて測定可能なベータ線または陽電子エネ
ルギーの最小値を考慮した上で、可視光を阻止するため
のアルミ蒸着膜のような遮光膜を形成してもよい。

前記導光部（１１）は前記シンチレーションファイバ（
１３）　（１３）に連結した導光用ファイバ（１６）　
（１６）からなり、この第１図の例では導光用ファイバ
（１６）（１６）は前記シンチレーションファイバ（１
３）　（１３）を一体に延長して形成する。また、この
導光用ファイバ（２６）　（１６）の他端にはそれぞれ
独立した前記光検出器（１２）　（１２）が結合されて
いる。

前記シンチレーションファイバ（１３）　（１３）の直
径は一例であって、この直径や長さはベータ線またはポ
ジトロンの検出範囲、分解能等を考慮して最適となるよ
うに決定される。

以上のようにして構成されたプローブ（１８）を用い生
体（１９）でベータ線を検出するには、第４図に示すよ
うに、直径的１ｍｍの注射針のような中空の案内針（２
０）を生体（１９）に差込み、接着剤（２１）で固定し
、この案内針（２０）の中空部分にプローブ（１８）を
差込む、そしてプローブ部（１０）の先端部（２２）に
ベータ線が当ることによってせん光を発生する。

すなわち、ベータ線のエネルギは一般に数１０〜数メガ
ｅｖ（エレクトロンボルト）と高いので、シンチレーシ
ョンファイバ（１３）　（１３）からなる先端部（２２
）中で多数個の光子を一度に生成し、等方的に発生する
。これらの発生した光は導光部（１１）の２本の導光フ
ァイバ（１６）　（１６）に分割して伝送されてそれぞ
れ独立した光検出器（Ｂ）（１２）に送られ、同時に受
光さ５れる。

この２個の光検出器（１２）（１２）は第１０図に示す
ように、それぞれアンプ（２３）　（２３）　、タイミ
ング識別回路（２４）　（２４）に導びかれる。ここで
は信号レベルより小さいノイズ成分を除去すると同時に
、それぞれの電気パルスの到達時間に対応したディジタ
ルパルスを生成する。これらのパルスは同時計数回路（
２５）にそれぞれ導びかれ、予め設定されたある一定時
間内に２つのパルスが生じたときのみを信号イベントと
して出力する。この出力頻度をカウンタ（２６）で計数
し、コンピュータ（２７）により記録、処理する。

前記同時計数回路（２５）における同時計数時間幅をτ
、各光検出器（１２）　（１２）からのノイズをそれぞ
れＮ工、Ｎ２の計数率とすると、これらのノイズは時間
的に相関がないので。

Ｎ＝２τＮ、　Ｎ２で支えられる同時計数ノイズＮとなる。

例えばｔ＝５ｎｓ、Ｎ、＝Ｎ、＝１ｋｃｐｓとすると、
Ｎ＝１０−” となり、単一の検出器出力のみを用いる場合に比較して
ノイズは１　／１０’に低減する。

これにより生体内での極低レベルのベータ線検出が可能
となる。

なお、ポジトロン検出の場合、ポジトロン消滅により生
ずるガンマ線でバックグラウンドを減少するため、ポジ
トロンの飛散に対して充分阻止能力があり、ガンマ線に
対しては断面積が小さいように先端のシンチレーション
ファイバ（１３）　（１３）の体積と材質が設定される
。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。

前記第１図に示した実施例では、プローブ部（］Ｏ）の
先端部（２２）にて、シンチレーションファイバ（１３
）　（１３）を２本に分岐したが、第５図に示すように
、先端部（２２）は１本のシンチレーションファイバ（
１３）とし、金属管（１７）の内部で２本の導光用ファ
イバ（１６）　（１６）に分岐結合するようにしてもよ
い。

また、第６図に示すように、先端部（２２）だけをシン
チレーションファイバ（１３）とし、金属’！？　（１
７）内は１本の導光用ファイバ（１６）として、金属管
（１７）の外部で２本に分岐結合するようにしてもよい
。

さらに、第７図に示すように、先端部（２２）から金属
管（１７）内までを１本のシンチレーションファイバ（
１３）で構成し、金属管（１７）の外部で２本の導光用
ファイバ（１６）　（１６）にて分岐結合するようにし
てもよい。

さらにまた、第８図に示すように、１本のシンチレーシ
ョンファイバ（１３）を１８０度屈白させ、その先端部
（２２）を露出させ、かつ導光部（１１）もすべてシン
チレーションファイバ（１３）で構成するようにしても
よい。

第９図はプローブ部（１０）の先端部（２２）から金属
管（１７）の内部、導光部（１１）とすべて導光ファイ
バ（１６）を用いて構成し、露出した先端部（２２）の
み螢光体（２８）を塗布したものとすることもできる。

第１１図はプローブ部（１０）を、第１、第２．第３の
３本のシンチレーションファイバ（１３ａ）　（１３ｂ
）　（１３ｃ）で構成し、第１　（１３ａ）と第２　（
１３ｂ）、第２　（１３ｂ）と第３　（１３ｃ）　、第
３　（１３ｃ）と第１　（１３ａ）の各２本を対として
光検出器（１２ａ）（１２ｂ０１２ｃ）に結合し、さら
にオア回路（２９）、カウンタ（２６）を経てコンピュ
ータ（２７）に結合する。このような構成とすることに
より、さらに効率が向上する。

つぎに、第１２図はプローブ部（１０）を２本のシンチ
レーションファイバ（１３ａ）　（１３ｂ）が略接する
ように構成し、これにβ線が入射したとき、散乱により
２本ともせん光を起こした例を示すものである。

この第１２図の光検出器（１２）　（１２）を第１０図
の回路に結合すると、β線の散乱を利用して同時計数に
よる低ノイズのβ線が検出できる。

つぎに、第１３図はプローブ部（ｌＯ）を４本のシンチ
レーションファイバ（１３ａ）　（１３ｂ）　（１３ｃ
）　（１３ｄ）で構成し、２本ずつの組合せ（ｆ３ａ）
と（１３ｂ）、（１３ａ）と（１３ｃ）、（１３ａ）と
（１３ｄ）、（１３ｂ）と（１３ｃ）、（１３ｂ）と（
１３ｄ）、（１３ｃ）と（１３ｄ）のそれぞれアンド回
路（３０ａ）　（３０ｂ）　（３０ｃ）　（３０ｄ）　
（３０ｅ）　（３０ｆ）をとり、全体をオア回路（３１
）で結合することによって同時７ｇｆ数すると、β線の
散乱の利用による検出効率がより一層上昇する。

「発明の効果」本発明は、上述のように構成したので、ベータ線または
ポジトロンを検出するプローブ部を極めて小型にでき、
生体等の微小領域のベータ線やポジトロンを検出するこ
とができる。また、プローブ部、導光部とも電気的な信
号を伝送する部分がなく、光で信号を伝送するので、電
磁ノイズの影響を受けず、また途中でノイズを増加させ
る要因となる部分がない、さらに５本発明の最も特徴と
するところは、極低レベルのベータ線をＳ／Ｎ良く検出
できるというすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプローブの一部切欠いた正面図、
第２図はＡ−Ａｍ！断面図、第３図（ａ）　（ｂ）はＢ
−Ｂ線の異なる例の断面図、第４図は生体へ差込んだ状
態の断面図、第５図、第６図、第７図、第８図および第
９図は本発明によるプローブの２本に分岐した他の実施
例の断面図、第１０図は処理回路のブロック図、第１１
図は本発明によるプローブの３本に分岐した実施例の説
明図、第１２図および第１３図は本発明のさらに異なる
例の説明図、第１４図は従来のプローブの断面図である
。（１０）・・・プローブ部、（１１）・・・導光部、（
１２）　（１２ａ）（１２ｂ）　（１２ｃ）　（１２ｄ
）−光検出器、（１３）　（１３ａ）　（１３ｂ）　（
１３Ｃ）・・・シンチレーションファイバ、（１６）・
・・導光ファイ／＜、（１７）・・・金属管、（１８）
・・・プローブ、　（１９）・・・生体、（２０）・・
・案内針、（２１）・・・接着剤、　（２２）・・・先
端部、（２３）・・・アンプ、　（２４）・・・タイミ
ング識別回路、（２５）・・同時計数回路、　（２６）
・・・カウンタ、（２７）・・・コンピュータ、　（２
ｇ）・・・螢光体、（２９）・・・オア＠路、（３０ａ
）〜（３０ｆ）・・・アンド回路、（３１）・・・オア
回路。第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シンチレーションファイバから形成されたプロー
ブ部と、このプローブ部に結合されて検出された光信号
をそのまま伝送する複数の導光用ファイバからなる導光
部と、この導光部の複数の導光ファイバ毎に結合された
複数の光検出器とからなることを特徴とする生体内計測
用プローブ。
（２）プローブ部は、先端部のみ露出せしめ、他は金属
管で被覆してなる請求項（１）記載の生体内計測用プロ
ーブ。
（３）プローブ部の先端は２本のシンチレーションファ
イバを斜めに切断して互いに結合してなる請求項（１）
または（２）記載の生体内計測用プローブ。
（４）プローブ部の先端部は１本のシンチレーションフ
ァイバを１８０度屈曲せしめてなる請求項（１）または
（２）記載の生体内計測用プローブ。
（５）プローブ部と導光部はともにシンチレーションフ
ァイバからなる請求項（１）、（２）、（３）または（
４）記載の生体内計測用プローブ。
（６）プローブ部はシンチレーションファイバからなり
、導光部は導光ファイバからなる請求項（１）、（２）
、（３）または（４）記載の生体内計測用プローブ。
（７）プローブ部の先端部のみシンチレーションファイ
バからなり、プローブ部の金属管内と導光部は導光ファ
イバからなる請求項（１）、（２）、（３）または（４
）記載の生体内計測用プローブ。
（８）プローブ部の先端で分岐してなる請求項（１）、
（２）、（３）、（４）、（５）、（６）または（７）
記載の生体内計測用プローブ。
（９）プローブ部の金属管内で分岐してなる請求項（２
）、（５）、（６）または（７）記載の生体内計測用プ
ローブ。
（１０）プローブ部と導光部の結合点で分岐してなる請
求項（１）、（２）、（５）、（６）または（７）記載
の生体内計測用プローブ。
（１１）プローブ部は３本以上のシンチレーションファ
イバを結合してなる請求項（１）、（２）、（５）、（
６）、（７）、（８）、（９）または（１０）記載の生
体内計測用プローブ。
（１２）プローブ部の先端は２本以上のシンチレーショ
ンファイバを略接してなり、これらのシンチレーション
ファイバのうち少なくとも２本が放射線の散乱によりせ
ん光を起こしたとき、このせん光による信号を同時計数
により検出する同時計数回路を具備してなる請求項（１
）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）
または（１１）記載の生体内計測用プローブ。
（１３）導光ファイバの先端外周に螢光体を塗布してな
るプローブ部と、このプローブ部に結合されて検出され
た光信号をそのまま伝送する複数の導光用ファイバから
なる導光部と、この導光部の複数の導光ファイバ毎に結
合された複数の光検出器とからなることを特徴とする生
体内計測用プローブ。