JPH08252246A - 生体計測装置 - Google Patents
生体計測装置Info
- Publication number
- JPH08252246A JPH08252246A JP7083530A JP8353095A JPH08252246A JP H08252246 A JPH08252246 A JP H08252246A JP 7083530 A JP7083530 A JP 7083530A JP 8353095 A JP8353095 A JP 8353095A JP H08252246 A JPH08252246 A JP H08252246A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- light
- tissue
- intensity
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】異なる波長を有するレーザ光を各々異なる周波
数にて強度変調を行うと共に、１つの合成レーザ光とし
て組織に出力し、組織から透過したレーザ光を光検出
し、強度変調信号を用いて位相検波を行うことにより、
同時刻における生体組織の光波長に依存した透過光特性
を検出し、また、明るい中での測定を可能とする。 【構成】 測定生体組織にレーザ光を照射するためのレ
ーザ出力手段、レーザ出力を任意の変調周波数で強度変
調させるためのレーザ駆動手段、測定生体組織からの透
過光を受光する光検出手段、前記受光手段で得られた信
号を入力し、前記変調周波数に従って位相検出を行うた
めの位相検波手段、前記位相検波手段で得られた信号を
演算するための演算手段を有する。
数にて強度変調を行うと共に、１つの合成レーザ光とし
て組織に出力し、組織から透過したレーザ光を光検出
し、強度変調信号を用いて位相検波を行うことにより、
同時刻における生体組織の光波長に依存した透過光特性
を検出し、また、明るい中での測定を可能とする。 【構成】 測定生体組織にレーザ光を照射するためのレ
ーザ出力手段、レーザ出力を任意の変調周波数で強度変
調させるためのレーザ駆動手段、測定生体組織からの透
過光を受光する光検出手段、前記受光手段で得られた信
号を入力し、前記変調周波数に従って位相検出を行うた
めの位相検波手段、前記位相検波手段で得られた信号を
演算するための演算手段を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】生体組織中血液ヘモグロビンの酸
化還元状態などを組織透過性の高い近赤外分光法を用い
て計測を行う生体測定装置に関する。
化還元状態などを組織透過性の高い近赤外分光法を用い
て計測を行う生体測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近赤外光線の組織透過性が光の波長によ
って異なることを利用して、生体組織中血液ヘモグロビ
ンの酸化還元状態、ミトコンドリアのチトクロームオキ
シターゼの酸化還元状態などを計測する生体計測装置と
して、図１に示す生体測定装置が提案されている。動脈
血中の酸素濃度を計る装置はパルスオキシメータと呼ば
れ、６６０ｎｍ，９４０ｎｍの２つの異なる発光ダイオ
ードが広く使われている。この動作は以下のようであ
る。光の発振波長の異なった２つの発光ダイオード光源
からの光を時分割方式により順次測定生体組織に照射す
る。測定生体組織を透過した光は、光検出器により、透
過光強度に比例した電圧信号に変換される。２つの光の
透過光強度に対応した電圧信号はそれぞれ別々のサンプ
ルホールドでサンプリングされ、演算回路により演算処
理を行う。３つの異なった発振波長の半導体レーザ光源
を使用したものも提案されている。具体的な演算の一例
として、７８０ｎｍ，８０５ｎｍ，８３０ｎｍの発振波
長の半導体レーザを用いた、田村ら（人工臓器 18(5),1
573-1580 (1989)）による演算式を示す。 酸化ヘモク゛ロヒ゛ン量の変化：δ［ＨｂＯ2］＝−３Ａ805＋３Ａ830 還元ヘモク゛ロヒ゛ン量の変化：δ［Ｈｂ］＝１．６Ａ780−２．８Ａ805＋１．２Ａ830チトクロームオキシターセ゛ 量の変化：δ［Ｈｂ］t＝１．６Ａ780−５．８Ａ805＋４．２Ａ83 0 ここで、Ａ780：波長７８０ｎｍにおける吸収変化 Ａ805：波長８０５ｎｍにおける吸収変化 Ａ830：波長８３０ｎｍにおける吸収変化
って異なることを利用して、生体組織中血液ヘモグロビ
ンの酸化還元状態、ミトコンドリアのチトクロームオキ
シターゼの酸化還元状態などを計測する生体計測装置と
して、図１に示す生体測定装置が提案されている。動脈
血中の酸素濃度を計る装置はパルスオキシメータと呼ば
れ、６６０ｎｍ，９４０ｎｍの２つの異なる発光ダイオ
ードが広く使われている。この動作は以下のようであ
る。光の発振波長の異なった２つの発光ダイオード光源
からの光を時分割方式により順次測定生体組織に照射す
る。測定生体組織を透過した光は、光検出器により、透
過光強度に比例した電圧信号に変換される。２つの光の
透過光強度に対応した電圧信号はそれぞれ別々のサンプ
ルホールドでサンプリングされ、演算回路により演算処
理を行う。３つの異なった発振波長の半導体レーザ光源
を使用したものも提案されている。具体的な演算の一例
として、７８０ｎｍ，８０５ｎｍ，８３０ｎｍの発振波
長の半導体レーザを用いた、田村ら（人工臓器 18(5),1
573-1580 (1989)）による演算式を示す。 酸化ヘモク゛ロヒ゛ン量の変化：δ［ＨｂＯ2］＝−３Ａ805＋３Ａ830 還元ヘモク゛ロヒ゛ン量の変化：δ［Ｈｂ］＝１．６Ａ780−２．８Ａ805＋１．２Ａ830チトクロームオキシターセ゛ 量の変化：δ［Ｈｂ］t＝１．６Ａ780−５．８Ａ805＋４．２Ａ83 0 ここで、Ａ780：波長７８０ｎｍにおける吸収変化 Ａ805：波長８０５ｎｍにおける吸収変化 Ａ830：波長８３０ｎｍにおける吸収変化
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば上記の従来例で
は、時分割的に順次３つの異なった色の光を測定生体組
織に照射する必要があるために、それぞれの色の光に対
する吸収特性を測定している時刻が異なってしまう問題
があった。さらに、測定生体組織による透過吸収特性の
変化は微少量であり、外乱光の影響を受け易いため、測
定は多くの場合暗室で行われあるいは測定生体組織を遮
光容器により外乱光の影響をなくして行われている。
は、時分割的に順次３つの異なった色の光を測定生体組
織に照射する必要があるために、それぞれの色の光に対
する吸収特性を測定している時刻が異なってしまう問題
があった。さらに、測定生体組織による透過吸収特性の
変化は微少量であり、外乱光の影響を受け易いため、測
定は多くの場合暗室で行われあるいは測定生体組織を遮
光容器により外乱光の影響をなくして行われている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明は、異
なる波長を有するレーザ光を各々異なる周波数にて強度
変調を行うと共に、１つの合成レーザ光として組織に出
力し、組織から透過したレーザ光を光検出し、強度変調
信号を用いて位相検波を行うことにより、同時刻におけ
る組織の光波長に依存した透過光特性を検出し、また、
明るい中での測定を可能とした。
なる波長を有するレーザ光を各々異なる周波数にて強度
変調を行うと共に、１つの合成レーザ光として組織に出
力し、組織から透過したレーザ光を光検出し、強度変調
信号を用いて位相検波を行うことにより、同時刻におけ
る組織の光波長に依存した透過光特性を検出し、また、
明るい中での測定を可能とした。
【０００５】
【実施例】図２に本発明の一例を示し、これに従って説
明する。発振波長７８０ｎｍ，８０５ｎｍ，８３０ｎｍ
の３つの半導体レーザ（２−１）を半導体レーザ駆動器
（２−２）により発振強度が一定になるように、オ−ト
パワーコントロール（ＡＰＣ）する。半導体レーザ駆動
器（２−２）は、それぞれ８０ＫＨｚ，１００ＫＨｚ，
１２０ＫＨｚの発振周波数を持つ発振器（２−３）によ
り、強度変調を行う。３つの半導体レーザから励振され
た光は、光ファイバ（２−４）を通して測定生体組織
（２−５）に照射する。（２−４−１）は照射部であ
る。測定生体組織（２−５）を透過した光は、受光部
（２−６−１）で受光され、光ファイバ（２−６）を経
由して受光器（２−７）及び増幅器（２−８）により検
出され、電気信号に変換される。電気信号は、位相検波
器（２−９）に入力される。一方、３つの発振周波数を
持つ発振器（２−３）の強度変調信号は移相回路（２−
１０）により、位相遅延を行った後、参照信号として位
相検波器（２−９）に入力される。位相検波器（２−
９）は、一種の掛け算器であり、入力信号が参照信号と
同位相のとき出力は整流された形となり、参照信号と９
０度位相のずれた成分、或いは周波数の異なった入力信
号の出力はゼロとなる。従って、位相検出器（２−９−
１）の出力は半導体レーザ（２−１−１）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力し、位相検出器（２−９−
２）の出力は半導体レーザ（２−１−２）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力し、位相検出器（２−９−
３）の出力は半導体レーザ（２−１−３）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力する。３つの位相検波器
（２−９）の出力は演算回路（２−１１）により、任意
の係数を乗せられ、加算されて、酸化ヘモグロビン量に
比例した値として、或いは還元ヘモグロビン量に比例し
た値として、或いはチトクロームオキシターゼ量に比例
した値として演算され、表示器（２−１２）により表示
される。半導体レーザが出力するレーザの波長は、その
他の波長を用いてもよい。例えばＪ．Ｓ．ＷＹＡＴＴら
は７７８ｎｍ、８１３ｎｍ、８６７ｎｍ、９０４ｎｍの
半導体レーザを用いた実験（THE LANCET 2(8515):1063-
1066,1986)を行っていることから本発明に於いてもこれ
ら波長が好適に利用される。発振器の発振周波数は、半
導体レーザを強度変調できる周波数領域であればその他
の周波数を用いてもよい。尚、本発明は、生体測定部位
に、接触あるいは非接触で用いられる他、生体内に挿入
して使用されてもよい。本発明の一例では光ファイバを
使用しているが、半導体レーザ及び受光器を直接測定生
体組織に接触させても本発明の効果に何らかわることが
ないことは容易にわかる。さらにこの様に光ファイバを
使用しない場合においては、半導体レーザのかわりに発
光ダイオードを使用することも容易に可能である。
明する。発振波長７８０ｎｍ，８０５ｎｍ，８３０ｎｍ
の３つの半導体レーザ（２−１）を半導体レーザ駆動器
（２−２）により発振強度が一定になるように、オ−ト
パワーコントロール（ＡＰＣ）する。半導体レーザ駆動
器（２−２）は、それぞれ８０ＫＨｚ，１００ＫＨｚ，
１２０ＫＨｚの発振周波数を持つ発振器（２−３）によ
り、強度変調を行う。３つの半導体レーザから励振され
た光は、光ファイバ（２−４）を通して測定生体組織
（２−５）に照射する。（２−４−１）は照射部であ
る。測定生体組織（２−５）を透過した光は、受光部
（２−６−１）で受光され、光ファイバ（２−６）を経
由して受光器（２−７）及び増幅器（２−８）により検
出され、電気信号に変換される。電気信号は、位相検波
器（２−９）に入力される。一方、３つの発振周波数を
持つ発振器（２−３）の強度変調信号は移相回路（２−
１０）により、位相遅延を行った後、参照信号として位
相検波器（２−９）に入力される。位相検波器（２−
９）は、一種の掛け算器であり、入力信号が参照信号と
同位相のとき出力は整流された形となり、参照信号と９
０度位相のずれた成分、或いは周波数の異なった入力信
号の出力はゼロとなる。従って、位相検出器（２−９−
１）の出力は半導体レーザ（２−１−１）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力し、位相検出器（２−９−
２）の出力は半導体レーザ（２−１−２）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力し、位相検出器（２−９−
３）の出力は半導体レーザ（２−１−３）の透過光量に
比例した信号情報のみを出力する。３つの位相検波器
（２−９）の出力は演算回路（２−１１）により、任意
の係数を乗せられ、加算されて、酸化ヘモグロビン量に
比例した値として、或いは還元ヘモグロビン量に比例し
た値として、或いはチトクロームオキシターゼ量に比例
した値として演算され、表示器（２−１２）により表示
される。半導体レーザが出力するレーザの波長は、その
他の波長を用いてもよい。例えばＪ．Ｓ．ＷＹＡＴＴら
は７７８ｎｍ、８１３ｎｍ、８６７ｎｍ、９０４ｎｍの
半導体レーザを用いた実験（THE LANCET 2(8515):1063-
1066,1986)を行っていることから本発明に於いてもこれ
ら波長が好適に利用される。発振器の発振周波数は、半
導体レーザを強度変調できる周波数領域であればその他
の周波数を用いてもよい。尚、本発明は、生体測定部位
に、接触あるいは非接触で用いられる他、生体内に挿入
して使用されてもよい。本発明の一例では光ファイバを
使用しているが、半導体レーザ及び受光器を直接測定生
体組織に接触させても本発明の効果に何らかわることが
ないことは容易にわかる。さらにこの様に光ファイバを
使用しない場合においては、半導体レーザのかわりに発
光ダイオードを使用することも容易に可能である。
【０００６】
【発明の効果】同時刻における組織の光波長に依存した
透過光特性を検出できるようになった。また、明るい中
での測定が可能となった。
透過光特性を検出できるようになった。また、明るい中
での測定が可能となった。
【図１】 従来技術を示す図。
【図２】 本発明の一実施例を示す図。
2-1-1,2-1-2,2-1-3 半導体レーザ 2-2-1,2-2-2,2-2-3 増幅器 2-3-1,2-3-2,2-3-3 発振器 2-4,2-6 光ファイバ 2-5 測定生体組織 2-7 受光器 2-8 増幅器 2-9-1,2-9-2,2-9-3 位相検波器 2-10 移相回路 2-11 演算回路 2-12 表示
Claims (2)
- 【請求項１】測定生体組織にレーザ光を照射するための
レーザ出力手段、レーザ出力を任意の変調周波数で強度
変調させるためのレーザ駆動手段、測定生体組織からの
透過光を受光する光検出手段、前記受光手段で得られた
信号を入力し、前記変調周波数に従って位相検出を行う
ための位相検波手段、前記位相検波手段で得られた信号
を演算するための演算手段を有する生体計測装置。 - 【請求項２】レーザ出力手段として、異なる発振波長の
半導体レーザを複数個有し、それぞれの半導体レーザを
異なる強度変調周波数で駆動するレーザ駆動手段を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の生体計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7083530A JPH08252246A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 生体計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7083530A JPH08252246A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 生体計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08252246A true JPH08252246A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13805055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7083530A Pending JPH08252246A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 生体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08252246A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100406317B1 (ko) * | 2000-05-23 | 2003-11-22 | 임현수 | 레이저를 이용한 암치료시스템 |
| JP2004041815A (ja) * | 2003-11-25 | 2004-02-12 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
| WO2011040599A1 (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | シャープ株式会社 | 血管状態モニタリング装置およびモニタリング方法 |
| WO2011114578A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | シャープ株式会社 | 測定装置および測定方法、ならびに、測定結果処理装置、測定システム、測定結果処理方法、制御プログラムおよび記録媒体 |
| JP2013040809A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Nikon Corp | エンコーダ装置、及び装置 |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP7083530A patent/JPH08252246A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100406317B1 (ko) * | 2000-05-23 | 2003-11-22 | 임현수 | 레이저를 이용한 암치료시스템 |
| JP2004041815A (ja) * | 2003-11-25 | 2004-02-12 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置 |
| WO2011040599A1 (ja) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | シャープ株式会社 | 血管状態モニタリング装置およびモニタリング方法 |
| JP5394501B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-01-22 | シャープ株式会社 | 血管状態モニタリング方法 |
| US9060687B2 (en) | 2009-10-02 | 2015-06-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Device for monitoring blood vessel conditions and method for monitoring same |
| WO2011114578A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | シャープ株式会社 | 測定装置および測定方法、ならびに、測定結果処理装置、測定システム、測定結果処理方法、制御プログラムおよび記録媒体 |
| JP5386634B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2014-01-15 | シャープ株式会社 | 測定結果処理装置、測定システム、測定結果処理方法、制御プログラムおよび記録媒体 |
| US9173604B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-11-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Measurement device, measurement method, measurement result processing device, measurement system, measurement result processing method, control program, and recording medium |
| JP2013040809A (ja) * | 2011-08-12 | 2013-02-28 | Nikon Corp | エンコーダ装置、及び装置 |
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