JPH114830A - 光計測装置 - Google Patents
光計測装置Info
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- JPH114830A JPH114830A JP9159494A JP15949497A JPH114830A JP H114830 A JPH114830 A JP H114830A JP 9159494 A JP9159494 A JP 9159494A JP 15949497 A JP15949497 A JP 15949497A JP H114830 A JPH114830 A JP H114830A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- optical
- light
- subject
- fiber bundle
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- Pending
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光を用いた生体計測において、検出光量の損失
を最小限にとどめた効率的な検出、かつ、計測の安定性
及び計測装置の被検体装着性の高い計測装置を提供す
る。 【解決手段】光源部１から放射された光を照射用光ファ
イバ束５に導入し、この光ファイバ束５を光ファイバ束
ホルダー８により曲率半径を小さくさせて曲げて被検体
７に光を照射する。被検体内部を通過した光を、光ファ
イバ束ホルダー８により屈曲させた検出用光ファイバ束
１１により捉え、アバランシェフォトダイオード１２で
検出する。 【効果】計測の安定性及び計測装置の被検体への装着性
が高まる。更に、光ファイバの端面を被検体表面に密着
させた状態に維持するため、検出光量の損失を最小限に
とどめ検出光量を高くすなわち効率的な計測も同時に行
うことができる。
を最小限にとどめた効率的な検出、かつ、計測の安定性
及び計測装置の被検体装着性の高い計測装置を提供す
る。 【解決手段】光源部１から放射された光を照射用光ファ
イバ束５に導入し、この光ファイバ束５を光ファイバ束
ホルダー８により曲率半径を小さくさせて曲げて被検体
７に光を照射する。被検体内部を通過した光を、光ファ
イバ束ホルダー８により屈曲させた検出用光ファイバ束
１１により捉え、アバランシェフォトダイオード１２で
検出する。 【効果】計測の安定性及び計測装置の被検体への装着性
が高まる。更に、光ファイバの端面を被検体表面に密着
させた状態に維持するため、検出光量の損失を最小限に
とどめ検出光量を高くすなわち効率的な計測も同時に行
うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光計測装置、特に被
計測物体（被検体）の表面に光を照射し上記被検体内を
通過した光を検出して被検体内部の情報を計測する装
置、特に被検体と光源又は光電変換部間の光導波部の構
成に関する。
計測物体（被検体）の表面に光を照射し上記被検体内を
通過した光を検出して被検体内部の情報を計測する装
置、特に被検体と光源又は光電変換部間の光導波部の構
成に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体内部の状態を簡便にかつ生体に害を
与えずに計測する装置が臨床医学及び脳科学などの分野
で要望されている。例えば、頭部を計測対象と考える
と、脳梗塞・脳内出血などの脳疾患及び思考・言語・運
動・感覚などの高次脳機能の計測などが挙げられる。ま
た、このような計測対象は頭部に限らず、胸部では心筋
梗塞などの心臓疾患、腹部では腎臓・肝臓などの内臓疾
患に対する予防診断等も挙げられる。
与えずに計測する装置が臨床医学及び脳科学などの分野
で要望されている。例えば、頭部を計測対象と考える
と、脳梗塞・脳内出血などの脳疾患及び思考・言語・運
動・感覚などの高次脳機能の計測などが挙げられる。ま
た、このような計測対象は頭部に限らず、胸部では心筋
梗塞などの心臓疾患、腹部では腎臓・肝臓などの内臓疾
患に対する予防診断等も挙げられる。
【０００３】これらの要望に対して、光を用いた計測は
非常に有効である。その第１の理由は、生体内器官の正
常及び異常、さらには高次脳機能に関する脳の活性化
は、生体内部の酸素代謝及び血液循環と密接に関係して
いる。この酸素代謝と血液循環は、生体中の特定色素
（ヘモグロビン、チトクローム、ミオグロビン等）の濃
度に対応し、この色素濃度は可視から赤外領域の波長の
光吸収量から求められるからである。また、第２の理由
は、光は光ファイバによって扱いが簡便であり、さらに
安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えないこ
とが挙げれる。
非常に有効である。その第１の理由は、生体内器官の正
常及び異常、さらには高次脳機能に関する脳の活性化
は、生体内部の酸素代謝及び血液循環と密接に関係して
いる。この酸素代謝と血液循環は、生体中の特定色素
（ヘモグロビン、チトクローム、ミオグロビン等）の濃
度に対応し、この色素濃度は可視から赤外領域の波長の
光吸収量から求められるからである。また、第２の理由
は、光は光ファイバによって扱いが簡便であり、さらに
安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えないこ
とが挙げれる。
【０００４】このような光を用いた計測の利点を利用し
て、可視から赤外の波長の光を生体に照射し、生体から
反射された光を検出することで生体内部を計測する生体
光計測装置が、例えば、公開特許公報、特開昭５７−１
１５２３２号、特開昭６３−２７５３２８号、特開平７
−１９４０８等に記載されている。
て、可視から赤外の波長の光を生体に照射し、生体から
反射された光を検出することで生体内部を計測する生体
光計測装置が、例えば、公開特許公報、特開昭５７−１
１５２３２号、特開昭６３−２７５３２８号、特開平７
−１９４０８等に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】生体光計測において
は、通常、被検体すなわち測定対象への光照射及び被検
体からの光検出部に光ファイバを用るが、検出光量の損
失を最小限にとどめた効率的な検出のために、光ファイ
バの端面を被検体表面に密着させる必要がある。そのた
め、図２に示すように、光ファイバ３１の先端を被検体
７の表面に直接装着した場合、被検体から光ファイバが
突き出た外観となる。この場合、被検体の複数の部位に
おける計測では、照射及び検出光ファイバを複数本配置
する必要があり、その際には、多くの光ファイバが生体
から放射状に突き出た放射状となってしまう。特に光伝
送損失の少ない石英の光ファイバを用いた場合、この傾
向は強い。
は、通常、被検体すなわち測定対象への光照射及び被検
体からの光検出部に光ファイバを用るが、検出光量の損
失を最小限にとどめた効率的な検出のために、光ファイ
バの端面を被検体表面に密着させる必要がある。そのた
め、図２に示すように、光ファイバ３１の先端を被検体
７の表面に直接装着した場合、被検体から光ファイバが
突き出た外観となる。この場合、被検体の複数の部位に
おける計測では、照射及び検出光ファイバを複数本配置
する必要があり、その際には、多くの光ファイバが生体
から放射状に突き出た放射状となってしまう。特に光伝
送損失の少ない石英の光ファイバを用いた場合、この傾
向は強い。
【０００６】そのため、突き出た複数の光ファイバの振
動などにより、複数の光ファイバを被検体に密着した状
態で安定して保持することは容易ではない。その結果、
この振動などにより被検体に密着した状態が変化して正
確な光検出が妨げられると共に、検出光量も生体情報以
外の要因で変動してしまうため正確な計測が難しくな
る。さらに、被検者が仰臥状態で計測する場合、背中及
び後頭部などへの光ファイバの設定が困難になると同時
に光ファイバを装着した状態での計測自体が非常に困難
になるという光ファイバと被検体との間の装着の容易性
の問題がある。また、被検体が人対であるとき、光ファ
イバの装着時に、装着を確実にしようとすると、光ファ
イバは放射状に装着されている場合、被検者が苦痛を感
じることがしばしば生じた。
動などにより、複数の光ファイバを被検体に密着した状
態で安定して保持することは容易ではない。その結果、
この振動などにより被検体に密着した状態が変化して正
確な光検出が妨げられると共に、検出光量も生体情報以
外の要因で変動してしまうため正確な計測が難しくな
る。さらに、被検者が仰臥状態で計測する場合、背中及
び後頭部などへの光ファイバの設定が困難になると同時
に光ファイバを装着した状態での計測自体が非常に困難
になるという光ファイバと被検体との間の装着の容易性
の問題がある。また、被検体が人対であるとき、光ファ
イバの装着時に、装着を確実にしようとすると、光ファ
イバは放射状に装着されている場合、被検者が苦痛を感
じることがしばしば生じた。
【０００７】このような問題に対して、公開特許公報
（特開昭５７−１１５２３２号）で提示されている方法
では、図３に示すように光ファイバ３１から被検体７に
光を照射・検出する際に、光ファイバ先端にプリズム３
２等の取付具を用いることで解決を試みている。このプ
リズムを用いること、被検体に光を照射する直前及び被
検体から光を検出した直後に、光路をプリズムによって
光の進路を直角に変更させている。この場合、光ファイ
バを被検体から突き出さないため、計測の安定性及び光
ファイバの設定・装着が容易になる。しかし、プリズム
を介して光を照射及び光を検出しているため、光学的に
は、光ファイバの端面を被検体の表面から数ｍｍから数
ｃｍ離して光照射及び光検出することと等価となり、そ
の結果、光照射及び検出の密着性が低下し、光検出の効
率が非常に低下する。
（特開昭５７−１１５２３２号）で提示されている方法
では、図３に示すように光ファイバ３１から被検体７に
光を照射・検出する際に、光ファイバ先端にプリズム３
２等の取付具を用いることで解決を試みている。このプ
リズムを用いること、被検体に光を照射する直前及び被
検体から光を検出した直後に、光路をプリズムによって
光の進路を直角に変更させている。この場合、光ファイ
バを被検体から突き出さないため、計測の安定性及び光
ファイバの設定・装着が容易になる。しかし、プリズム
を介して光を照射及び光を検出しているため、光学的に
は、光ファイバの端面を被検体の表面から数ｍｍから数
ｃｍ離して光照射及び光検出することと等価となり、そ
の結果、光照射及び検出の密着性が低下し、光検出の効
率が非常に低下する。
【０００８】従って、本発明の目的は、検出光量の効率
が高く、かつ、計測の安定性及び被検体との装着性が高
い光計測装置を提供することである。
が高く、かつ、計測の安定性及び被検体との装着性が高
い光計測装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、被検体と光源又は光検出器の間の光導
波部に光ファイバ使用する光計測装置において、上記光
ファイバの先端部、すなわち被検体と接する側の先端部
に湾曲部を設けて構成した。上記湾曲部は光ファイバの
機械的強度、曲げによる損失、及び被検体への装着の容
易性から曲率半径が１０ｍｍ以下で、光を伝播できる曲
率半径とする。
め、本発明では、被検体と光源又は光検出器の間の光導
波部に光ファイバ使用する光計測装置において、上記光
ファイバの先端部、すなわち被検体と接する側の先端部
に湾曲部を設けて構成した。上記湾曲部は光ファイバの
機械的強度、曲げによる損失、及び被検体への装着の容
易性から曲率半径が１０ｍｍ以下で、光を伝播できる曲
率半径とする。
【００１０】上記光ファイバは、単一の光ファイバで構
成してもよいが、好ましくは、上記光ファイバを複数の
細い径（コア径が５μｍ以下）の光ファイバを束にした
光ファイバ束で構成し、その光ファイバの先端部の屈曲
部の屈曲を保持し、光ファイバの先端の断面と同一平面
を形成する面をもつ取付け具（ホルダー）を設ける。本
発明の光計測装置は、光ファイバの先端部を直接被検体
に接する状態で、かつ光ファイバを被検体の測定部近傍
の面にほぼ並行に配置できるため、光の結合損失を少な
くすると同時に、光ファイバ先端部を被検体に安定した
状態で装着できる。光ファイバを束にし、先端部にホル
ダーを設けた場合、先端部に所定の屈曲を設けることが
容易であり、生体の光計測に使用する場合、被検者に苦
痛を与えることが軽減される。
成してもよいが、好ましくは、上記光ファイバを複数の
細い径（コア径が５μｍ以下）の光ファイバを束にした
光ファイバ束で構成し、その光ファイバの先端部の屈曲
部の屈曲を保持し、光ファイバの先端の断面と同一平面
を形成する面をもつ取付け具（ホルダー）を設ける。本
発明の光計測装置は、光ファイバの先端部を直接被検体
に接する状態で、かつ光ファイバを被検体の測定部近傍
の面にほぼ並行に配置できるため、光の結合損失を少な
くすると同時に、光ファイバ先端部を被検体に安定した
状態で装着できる。光ファイバを束にし、先端部にホル
ダーを設けた場合、先端部に所定の屈曲を設けることが
容易であり、生体の光計測に使用する場合、被検者に苦
痛を与えることが軽減される。
【００１１】また、通常、光ファイバからの光照射量を
多くしたり、外部からの検出光量を高くするためには光
ファイバの直径を増加させる必要があるが、光ファイバ
の直径が増加するに従い光ファイバの可塑性が低下す
る。単体の光ファイバでは可塑性の高いので、製造上特
別に先端を曲げる工程を必要とするが、直径の小さな光
ファイバを複数本束にした場合、実効的に光ファイバ
（束）の直径を増加させることができる。
多くしたり、外部からの検出光量を高くするためには光
ファイバの直径を増加させる必要があるが、光ファイバ
の直径が増加するに従い光ファイバの可塑性が低下す
る。単体の光ファイバでは可塑性の高いので、製造上特
別に先端を曲げる工程を必要とするが、直径の小さな光
ファイバを複数本束にした場合、実効的に光ファイバ
（束）の直径を増加させることができる。
【００１２】
＜実施形態１＞図１は、本発明による光計測装置の第１
の実施形態を示すブロック図である。光源部１は、例え
ば波長７７０、８０５及び８３０ｎｍの３波長を放射す
る３個の半導体レーザから構成されている。これらの半
導体レーザは、発振部２によりそれぞれ異なった周波数
で強度変調されている。この変調周波数としては、例え
ば７７０，８０５，８３０ｎｍそれぞれの波長に対し
て、１.０，２.３，３.５ｋＨｚを与える。これら変調
された光は、レンズ３によって平行光とした後、ハーフ
ミラー４により同一光路上に重ね合わせて照射用光ファ
イバ束５に導入する。光ファイバ束５の断面を図４に示
す。光ファイバ束５は、例えば、直径１０μｍから１０
０μｍのガラスもしくは石英もしくはプラスチックの光
ファイバ６の複数本で構成されており、ファイバ束５の
径はは０．５ｍｍから５ｍｍの直径を有している。照射
用光ファイバ束５の被検体７への端部は、光ファイバ束
ホルダー８で保持され、光ファイバ束５の端部の断面
は、光ファイバの光軸が被検体７の光照射面と垂直とな
り、他の部分すなわち導波部は光照射面と並行となるよ
うに湾曲部が形成されている。光ファイバ束ホルダー８
及び光ファイバ束先端部の構成については後で述べる。
の実施形態を示すブロック図である。光源部１は、例え
ば波長７７０、８０５及び８３０ｎｍの３波長を放射す
る３個の半導体レーザから構成されている。これらの半
導体レーザは、発振部２によりそれぞれ異なった周波数
で強度変調されている。この変調周波数としては、例え
ば７７０，８０５，８３０ｎｍそれぞれの波長に対し
て、１.０，２.３，３.５ｋＨｚを与える。これら変調
された光は、レンズ３によって平行光とした後、ハーフ
ミラー４により同一光路上に重ね合わせて照射用光ファ
イバ束５に導入する。光ファイバ束５の断面を図４に示
す。光ファイバ束５は、例えば、直径１０μｍから１０
０μｍのガラスもしくは石英もしくはプラスチックの光
ファイバ６の複数本で構成されており、ファイバ束５の
径はは０．５ｍｍから５ｍｍの直径を有している。照射
用光ファイバ束５の被検体７への端部は、光ファイバ束
ホルダー８で保持され、光ファイバ束５の端部の断面
は、光ファイバの光軸が被検体７の光照射面と垂直とな
り、他の部分すなわち導波部は光照射面と並行となるよ
うに湾曲部が形成されている。光ファイバ束ホルダー８
及び光ファイバ束先端部の構成については後で述べる。
【００１３】照射用光ファイバ束５で被検体７に照射さ
れた光は後述のような被検体内の情報によって影響を受
けた生体内通過光となり、光ファイバ束ホルダー８を持
つ検出用光ファイバ束１１で捉えられ、高感度の光検出
器、例えばアバランシェフォトダイオード１２で検出す
る。アバランシェフォトダイオード１２で生体内通過光
信号が電気信号に変換された後、三台のロックインアン
プ１３によりそれぞれの変調周波数信号（１.０，２.
３，３.５ｋＨｚ）、すなわち実質的にはこれら変調周
波数信号に対応する照射波長７７０，８０５，８３０ｎ
ｍに対応する検出光量をそれぞれ分離して計測する。こ
れらの検出光量の信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりそれ
ぞれデジタル信号に変換されてデータ記憶部１５で記録
される。また、これら記録された信号はデータ処理部１
６において、三波長の検出光量を用いて、酸素化ヘモグ
ロビン濃度、脱酸素化ヘモグロビン濃度及びこれらヘモ
グロビン濃度総量としての全ヘモグロビン濃度を、例え
ば、講談社、１９７９年発行の柴田正三等編集による著
書「二波長分光光度法とその応用」記載の方法で求め
る。求められた酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘモ
グロビン濃度、及び全ヘモグロビン濃度を表示部１７に
おいて表示する。以上の計測は、制御部１８により制御
されている。
れた光は後述のような被検体内の情報によって影響を受
けた生体内通過光となり、光ファイバ束ホルダー８を持
つ検出用光ファイバ束１１で捉えられ、高感度の光検出
器、例えばアバランシェフォトダイオード１２で検出す
る。アバランシェフォトダイオード１２で生体内通過光
信号が電気信号に変換された後、三台のロックインアン
プ１３によりそれぞれの変調周波数信号（１.０，２.
３，３.５ｋＨｚ）、すなわち実質的にはこれら変調周
波数信号に対応する照射波長７７０，８０５，８３０ｎ
ｍに対応する検出光量をそれぞれ分離して計測する。こ
れらの検出光量の信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりそれ
ぞれデジタル信号に変換されてデータ記憶部１５で記録
される。また、これら記録された信号はデータ処理部１
６において、三波長の検出光量を用いて、酸素化ヘモグ
ロビン濃度、脱酸素化ヘモグロビン濃度及びこれらヘモ
グロビン濃度総量としての全ヘモグロビン濃度を、例え
ば、講談社、１９７９年発行の柴田正三等編集による著
書「二波長分光光度法とその応用」記載の方法で求め
る。求められた酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘモ
グロビン濃度、及び全ヘモグロビン濃度を表示部１７に
おいて表示する。以上の計測は、制御部１８により制御
されている。
【００１４】図５は、光ファイバ束ホルダー８及び光フ
ァイバ束５の先端部の構成を示す図である。光ファイバ
束ホルダー８は、光ファイバ束５を通す中空穴が設けら
れ、中空穴は光ファイバがそれ自体で、機械的かつ光学
的に湾曲できる曲率半径を持つ。光ファイバ束ホルダー
８の光ファイバ５の先端側は、光ファイバの光軸と直交
する面を持つように、中心部に穴の開いた円盤９が設け
えられている。光ファイバ束５は、上記中空穴を通り、
先端の断面が円盤の面とほぼ一致するように取り付けら
れる。従って、光ファイバ束ホルダー８によって、光フ
ァイバ束５は、先端部が被検体の面にほぼ垂直に、先端
部以外の部分は被検体の面の面にほぼ並行に配置され
る。生体の光計測を行う場合は、光ファイバ束５の先端
面及び円盤９面を被検体７の表面に密着させる。さら
に、円盤９の被検体装着側には、生体用の粘着性テープ
１０が取り付けられており、円盤９を被検体の光照射部
位に配置することで、照射用光ファイバ束５を被検体に
容易に固定することができる。検出用光ファイバ束１１
についても、照射用光ファイバ束５と同様にして、光フ
ァイバ束ホルダー８、円盤９、粘着性テープ１０により
被検体の光検出位置に装着し固定する。この固定は、光
ファイバ束ホルダー８及び円盤９全体を、さらにバン
ド、布、帽子、ネット等のホルダーを被検体に装着する
機構をもうけることによって確実なものとすることも可
能である。
ァイバ束５の先端部の構成を示す図である。光ファイバ
束ホルダー８は、光ファイバ束５を通す中空穴が設けら
れ、中空穴は光ファイバがそれ自体で、機械的かつ光学
的に湾曲できる曲率半径を持つ。光ファイバ束ホルダー
８の光ファイバ５の先端側は、光ファイバの光軸と直交
する面を持つように、中心部に穴の開いた円盤９が設け
えられている。光ファイバ束５は、上記中空穴を通り、
先端の断面が円盤の面とほぼ一致するように取り付けら
れる。従って、光ファイバ束ホルダー８によって、光フ
ァイバ束５は、先端部が被検体の面にほぼ垂直に、先端
部以外の部分は被検体の面の面にほぼ並行に配置され
る。生体の光計測を行う場合は、光ファイバ束５の先端
面及び円盤９面を被検体７の表面に密着させる。さら
に、円盤９の被検体装着側には、生体用の粘着性テープ
１０が取り付けられており、円盤９を被検体の光照射部
位に配置することで、照射用光ファイバ束５を被検体に
容易に固定することができる。検出用光ファイバ束１１
についても、照射用光ファイバ束５と同様にして、光フ
ァイバ束ホルダー８、円盤９、粘着性テープ１０により
被検体の光検出位置に装着し固定する。この固定は、光
ファイバ束ホルダー８及び円盤９全体を、さらにバン
ド、布、帽子、ネット等のホルダーを被検体に装着する
機構をもうけることによって確実なものとすることも可
能である。
【００１５】このように、計測に光ファイバ束５を用い
ることで、従来の直径０．５ｍｍから５ｍｍの単一光フ
ァイバでは困難であった、非常に小さい曲率半径すなわ
ち１ｃｍ以下の屈曲が可能となる。その結果、光ファイ
バ束ホルダー８によって、光ファイバ束が生体等の被検
体から放射状に突き出た状態にならないため、計測の安
定化され、さらには被検体の仰臥状態における背中、後
頭部での計測が実現できる。また、光ファイバの端面が
被検体表面に密着するため、光結合損失を軽減し、検出
光量のを増大することが出来る。
ることで、従来の直径０．５ｍｍから５ｍｍの単一光フ
ァイバでは困難であった、非常に小さい曲率半径すなわ
ち１ｃｍ以下の屈曲が可能となる。その結果、光ファイ
バ束ホルダー８によって、光ファイバ束が生体等の被検
体から放射状に突き出た状態にならないため、計測の安
定化され、さらには被検体の仰臥状態における背中、後
頭部での計測が実現できる。また、光ファイバの端面が
被検体表面に密着するため、光結合損失を軽減し、検出
光量のを増大することが出来る。
【００１６】＜実施形態２＞図２は、発明による光計測
装置の第２の実施形態を示すブロック図である。第２の
実施形態においては、光源部１及び発振部２は実施例１
と同様な構成である。それぞれ異なった周波数で強度変
調されている波長７７０、８０５、８３０ｎｍの三個の
半導体レーザからの光を、照射用光ファイバ束２１に導
入する。光ファイバ束２１は複数（Ｎ本）の光ファイバ
から構成されており、光源部１側に対する他端側はそれ
ぞれＮ／Ｍ本の光ファイバから構成されるＭ本の光ファ
イバ束２２−１．．．２２−Ｍとなっている。Ｍ本の光
ファイバ束２２−１から２２−Ｍの端面は、図５で示し
た光ファイバ束ホルダー８、円盤９、粘着性テープ１０
によって被検体７の複数の光照射位置に装着し、被検体
の異なる部位に光を照射する。各照射位置近傍に配置し
たＭ本の検出用光ファイバ束２３−１から２３−Ｍで捉
えられた生体内通過光は、それぞれ高感度の光検出器、
例えばＭ個のアバランシェフォトダイオード２４−１か
ら２４−Ｍで検出する。これらのアバランシェフォトダ
イオードで光信号が電気信号に変換された後、それぞれ
のアバランシェフォトダイオードについてＭ台のロック
インアンプ２５−１から２５−Ｍによりそれぞれの変調
周波数信号（１.０，２.３，３.５ｋＨｚ）、すなわち
実質的にはこれら変調周波数信号に対応する照射波長７
７０，８０５，８３０ｎｍに対応する検出光量をそれぞ
れ分離し、かつ各検出位置ごとに計測する。これらの検
出信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりそれぞれデジタル信
号に変換されてデータ記憶部１５で記録される。また、
これら記録された信号は各検出位置ごとに、データ処理
部１６において、酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘ
モグロビン濃度、及び全ヘモグロビン濃度を三波長の検
出光量を用いて求める。求められた各種ヘモグロビン濃
度は、表示部１７において各検出位置ごとの値として表
示、もしくは各検出位置における値から、従来しられて
いる（例えば、公開特許公報、特開平７−１９４０８号
に記載の方法によりトポグラフィ画像として表示する。
以上の計測は、制御部１８により制御されている。
装置の第２の実施形態を示すブロック図である。第２の
実施形態においては、光源部１及び発振部２は実施例１
と同様な構成である。それぞれ異なった周波数で強度変
調されている波長７７０、８０５、８３０ｎｍの三個の
半導体レーザからの光を、照射用光ファイバ束２１に導
入する。光ファイバ束２１は複数（Ｎ本）の光ファイバ
から構成されており、光源部１側に対する他端側はそれ
ぞれＮ／Ｍ本の光ファイバから構成されるＭ本の光ファ
イバ束２２−１．．．２２−Ｍとなっている。Ｍ本の光
ファイバ束２２−１から２２−Ｍの端面は、図５で示し
た光ファイバ束ホルダー８、円盤９、粘着性テープ１０
によって被検体７の複数の光照射位置に装着し、被検体
の異なる部位に光を照射する。各照射位置近傍に配置し
たＭ本の検出用光ファイバ束２３−１から２３−Ｍで捉
えられた生体内通過光は、それぞれ高感度の光検出器、
例えばＭ個のアバランシェフォトダイオード２４−１か
ら２４−Ｍで検出する。これらのアバランシェフォトダ
イオードで光信号が電気信号に変換された後、それぞれ
のアバランシェフォトダイオードについてＭ台のロック
インアンプ２５−１から２５−Ｍによりそれぞれの変調
周波数信号（１.０，２.３，３.５ｋＨｚ）、すなわち
実質的にはこれら変調周波数信号に対応する照射波長７
７０，８０５，８３０ｎｍに対応する検出光量をそれぞ
れ分離し、かつ各検出位置ごとに計測する。これらの検
出信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりそれぞれデジタル信
号に変換されてデータ記憶部１５で記録される。また、
これら記録された信号は各検出位置ごとに、データ処理
部１６において、酸素化ヘモグロビン濃度、脱酸素化ヘ
モグロビン濃度、及び全ヘモグロビン濃度を三波長の検
出光量を用いて求める。求められた各種ヘモグロビン濃
度は、表示部１７において各検出位置ごとの値として表
示、もしくは各検出位置における値から、従来しられて
いる（例えば、公開特許公報、特開平７−１９４０８号
に記載の方法によりトポグラフィ画像として表示する。
以上の計測は、制御部１８により制御されている。
【００１７】以上本発明の実施形態にいて説明したが、
本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では生体の光計測の場合について
述べたが、生体外の被検体に適用できる。また、光ファ
イバ束を用いいたが、単一の光ファイバを用いてもよ
い。その場合、先端部の湾曲を作るために加熱して先端
部を加工すればよい。更に、光ファイバ束ホルダー８の
形状も円盤１０でなくて、任意の形状の平面部を持つ構
成でもよい。
本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では生体の光計測の場合について
述べたが、生体外の被検体に適用できる。また、光ファ
イバ束を用いいたが、単一の光ファイバを用いてもよ
い。その場合、先端部の湾曲を作るために加熱して先端
部を加工すればよい。更に、光ファイバ束ホルダー８の
形状も円盤１０でなくて、任意の形状の平面部を持つ構
成でもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、光を用いた生体計測等に
おいて、検出光量の損失を最小限にとどめた効率的な検
出、かつ、計測の安定性及び計測装置の被検体装着性の
高い計測装置が可能となる。
おいて、検出光量の損失を最小限にとどめた効率的な検
出、かつ、計測の安定性及び計測装置の被検体装着性の
高い計測装置が可能となる。
【図１】本発明による光計測装置の第１の実施形態を示
すブロック図
すブロック図
【図２】光ファイバを用いた従来の光計測装置の部分構
成図
成図
【図３】光ファイバ及びプリズムを用いた従来の光計測
装置の部分構成図
装置の部分構成図
【図４】光ファイバ束断面図
【図５】図１の光ファイバ束ホルダ８の構成図
【図６】本発明による光計測装置の第１の実施形態を示
すブロック図
すブロック図
１：光源部、２：発振部、３：レンズ、４：ハーフミラ
ー、５：照射用光ファイバ束、６：光ファイバ、７：被
検体、８：光ファイバ束ホルダー、９：円盤、１０：粘
着テープ、１１：検出用光ファイバ束、１２：アバラン
シェフォトダイオード、１３：ロックインアンプ、１
４： Ａ／Ｄ変換器、１５：データ記憶部、１６：デー
タ処理部、１７：表示部、１８：制御部、２１：照射用
光ファイバ束、２２−１〜２２−Ｍ：光ファイバ束、２
３−１〜２３−Ｍ：検出用光ファイバ束、２４−１〜２
４−Ｍ：アバランシェフォトダイオード、２５−１〜２
５−Ｍ：ロックインアンプ
ー、５：照射用光ファイバ束、６：光ファイバ、７：被
検体、８：光ファイバ束ホルダー、９：円盤、１０：粘
着テープ、１１：検出用光ファイバ束、１２：アバラン
シェフォトダイオード、１３：ロックインアンプ、１
４： Ａ／Ｄ変換器、１５：データ記憶部、１６：デー
タ処理部、１７：表示部、１８：制御部、２１：照射用
光ファイバ束、２２−１〜２２−Ｍ：光ファイバ束、２
３−１〜２３−Ｍ：検出用光ファイバ束、２４−１〜２
４−Ｍ：アバランシェフォトダイオード、２５−１〜２
５−Ｍ：ロックインアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 嘉敏 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 牧 敦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】被検体に光ファイバで光を照射し、その検
出光から被検体内部の情報を計測する装置において、上
記光ファイバの被検体に接する側の先端部に屈曲部を設
けたことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項２】請求項１において、上記光ファイバは複数
の光ファイバを束ねた光ファイバ束で構成されているこ
とを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、上記光ファイバ
の先端部は屈曲部の屈曲を保持し、光ファイバの先端の
断面と同一平面を形成する面をもつホルダーに保持され
ていることを特徴とする光計測装置。 - 【請求項４】請求項３において、上記ホルダーの光ファ
イバの先端の断面と同一平面に被検体と付着性を持つ材
質を設けたことを特徴とする光計測装置。 - 【請求項５】請求項３又４において、上記ホルダーを被
検体に保持もしくは固定する機構を有することを特徴と
する光計測装置。 - 【請求項６】請求項３から５のいずれか一の記載におい
て、上記光源部から光を導入する光ファイバ束が他端で
は複数の光ファイバ束に分岐することを特徴とする光計
測装置。 - 【請求項７】請求項６において、分岐された複数の光フ
ァイバ束を被検体の複数の照射部位に配置して照射し、
各照射部位近傍の複数の検出位置から光を検出し、各検
出部位に対応する位置における被検体内の情報を計測す
ることを特徴とする光計測装置。 - 【請求項８】上記光ファイバが石英ガラスで構成された
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一に記載の
光計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159494A JPH114830A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 光計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159494A JPH114830A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 光計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH114830A true JPH114830A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15695001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9159494A Pending JPH114830A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 光計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH114830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004052211A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Hitachi Medical Corporation | 計測プローブ及び生体光計測装置 |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP9159494A patent/JPH114830A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004052211A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Hitachi Medical Corporation | 計測プローブ及び生体光計測装置 |
| US7702374B2 (en) | 2002-12-12 | 2010-04-20 | Hitachi Medical Corporation | Measuring probe and living body optical measuring device |
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