JPS60199430A - Laser speckle blood flow meter - Google Patents

Laser speckle blood flow meter

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Publication number
JPS60199430A
JPS60199430A JP59056773A JP5677384A JPS60199430A JP S60199430 A JPS60199430 A JP S60199430A JP 59056773 A JP59056773 A JP 59056773A JP 5677384 A JP5677384 A JP 5677384A JP S60199430 A JPS60199430 A JP S60199430A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speckle
light
laser
blood flow
flow meter
Prior art date
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Pending
Application number
JP59056773A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
仁 藤居
朝倉 利光
野平 久仁彦
新富 芳尚
武彦 大浦
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPS60199430A publication Critical patent/JPS60199430A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザースペックル現象を用いて生体組織の
血流状態を測定するためのレーザースペックル血流計に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser speckle blood flow meter for measuring the state of blood flow in living tissue using the laser speckle phenomenon.

一般に、レーザー光を散乱物体に向けて照射すると乱反
射によって波面が乱れ、ランダムな斑点模様のいわゆる
スペックルパターンが得られる。
Generally, when a laser beam is irradiated toward a scattering object, the wavefront is disturbed by diffused reflection, resulting in a so-called speckle pattern.

そして、散乱物体が時間とともに移動する場合に、この
スペックルパターンは時々刻々変化し、スペックルパタ
ーンを受光する側の固定された位置で銭測すると、スペ
ックルの光強度が時間とともに変化することになる6本
発明はこれを生体組織の血球測定に応用したものである
When the scattering object moves over time, this speckle pattern changes from moment to moment, and when the speckle pattern is measured at a fixed position on the receiving side, the light intensity of the speckle changes over time. 6 The present invention applies this to the measurement of blood cells in living tissues.

ところで従来、血流計と17ては特開昭55−6363
4号公報に記載される装置が知られている。これは、移
動している血球からのレーザー散乱光を光検出器で受光
し、光検出器の出力@号の周波数範囲O〜20KHz内
に含まれる多数のうなり周波数成分のうち、高域フィル
タで直流成分を除去し残りの交流成分を増幅して、その
成分を光検出器の全出力信号によってで除算することに
より、血流の状態と相関をもたせることを基本原理とし
ている。
By the way, conventionally, the blood flow meter and the 17th patent were
A device described in Publication No. 4 is known. This is because a photodetector receives laser scattered light from moving blood cells, and a high-pass filter selects among the many beat frequency components included in the frequency range of 0 to 20KHz of the output of the photodetector. The basic principle is to remove the direct current component, amplify the remaining alternating current component, and divide that component by the total output signal of the photodetector, thereby creating a correlation with the state of blood flow.

本発明は上記の従来例と異なる方式で、簡易な構成から
なるレーザースペックル血流計を提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to provide a laser speckle blood flow meter with a simple configuration, which is different from the conventional example described above.

に述の目的を達成するための本発明の要旨は、レーザー
光源と、該レーザー光源からの光を生体組織の血球に照
射する光出射ファイバーと、生体組織の血球からの時間
とともに変動するレーザースペックル信号を伝送する受
光ファイバーと、該受光ファイバーにより伝送されたス
ペックル光強度を検出する光検出器と、該光検出器で検
出されたスペックル光強度を所定レベルと比較して両者
が合致する毎に立ちl−かり、一定の時定数をもって減
衰するパルス列を発生させ、更に低域フィルタを通して
平均化された電圧出力に変換する周波数−電圧変換器と
を有することを#黴とするレーザースペックル信号諷]
である。
The gist of the present invention is to provide a laser light source, a light emitting fiber for irradiating light from the laser light source to blood cells in a living tissue, and a laser beam that changes over time from the blood cells in the living tissue. an optical receiving fiber that transmits the optical signal, a photodetector that detects the speckle light intensity transmitted by the optical receiving fiber, and a speckle optical intensity detected by the optical detector that is compared with a predetermined level to ensure that both match. Laser specifications include a frequency-to-voltage converter that generates a pulse train that decays with a constant time constant every time the pulse is turned on, and then passes through a low-pass filter to convert it into an averaged voltage output. [Signal pronunciation]
It is.

以下、本発明の実施例を添付の図面に従って説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明に係る血流A!の全体概略図である。H
e−Neレーザー光源り、Bからの「+l F 渉レー
ザー光は、1本の光出射用光ファイバーF+を通して皮
膚面Sを照射し、約1mmの深さまで組織に入って、毛
細面管の血球で散乱されて形蔽1されるスペックル光が
、l木の受光用光ファイバーF2を介して光電子増幅管
PMで検出される。そ1゜て、血球の移動に応じて光電
子増幅管PMの出力は時間とともに変化し、この光71
j子増幅管PMの出力は増幅器Aで増幅される。
Figure 1 shows blood flow A according to the present invention! FIG. H
The +l F wafer laser beam from the e-Ne laser light source B irradiates the skin surface S through one light-emitting optical fiber F+, enters the tissue to a depth of about 1 mm, and enters the blood cells in the capillary tube. The speckle light that is scattered and shaped is detected by the photoelectron amplifier PM via the optical fiber F2 for receiving light.Then, the output of the photoelectron amplifier PM changes depending on the movement of the blood cells. This light changes over time71
The output of the J amplifier tube PM is amplified by an amplifier A.

信号の周波数解析法として、本実施例では最も簡便な方
法である周波数−電n:4!換器を用いている。すなわ
ち、増幅器Aからの出力を高域フィルタFLを通して直
流成分を力、 l Lでから周波斂−電圧変換器F/V
に入力する。
As a signal frequency analysis method, in this example, the simplest method is frequency-electronic n: 4! A converter is used. That is, the output from amplifier A is passed through a high-pass filter FL, and then the DC component is input to the frequency contrast-voltage converter F/V.
Enter.

なお本発明においては、高域フィルタFLは単に信号の
夕波成分を得るために用いるだけなので、従来例のよう
な高倉へ度の帯域フィルタである必要は無い。
In the present invention, the high-pass filter FL is used merely to obtain the evening wave component of the signal, so it is not necessary to be a Takakurahe bandpass filter as in the conventional example.

周波数−電圧変換器F/Vは第2図以降に示す如く、ス
ペックルの強瓜を零レベルと比較して両者が合致する毎
に立ち上がり、一定の時定数で減衰するパルス列を発生
させ、更に低域フィルタを通して平均化された電圧出力
に変換する機能を有している。
As shown in Figures 2 onwards, the frequency-voltage converter F/V compares the intensity of the speckle with the zero level, and generates a pulse train that rises every time the two match and attenuates with a constant time constant. It has the function of converting into an averaged voltage output through a low-pass filter.

なお第1図において、増幅器Aの出力はアナログ−ディ
ジタル変換器A/D、マイクロコンピュータ、 COH
に入力するが、これは必要に応じて統計分布をみるため
に用いられ、同様に増幅器Aの出力はスペクトル解析及
び相関器SPC/COHに人力するが、これも必要に応
じて出力が高域まで低下していることの確認をプロット
して行うために用いられる。
In Fig. 1, the output of amplifier A is connected to an analog-to-digital converter A/D, a microcomputer, and a COH.
The output of amplifier A is input to the spectrum analysis and correlator SPC/COH, which is used to check the statistical distribution as necessary. This is used to plot and confirm that the value has decreased.

さて、光電子増幅管PM又は増幅器Aの出力を第2図に
示す。第2図(a)は時間変化に対する受光強度Iの変
化が大きい場合を、第2図(b)は時間変化に対する受
光強度工の変化が小さい場合を示している。第3図(a
)、 (b)は各々第2図(a) 、 (b)の受光出
力を零レベルと比較し、蛍光出力と零レベルが合致する
ときにパルスを発生する状態を示している。
Now, the output of the photoelectron amplifier tube PM or amplifier A is shown in FIG. FIG. 2(a) shows a case where the change in the received light intensity I with respect to time changes is large, and FIG. 2(b) shows a case where the change in the received light intensity I with respect to time changes is small. Figure 3 (a
) and (b) respectively compare the received light outputs in FIGS. 2(a) and 2(b) with the zero level, and show a state in which a pulse is generated when the fluorescence output and the zero level match.

このパルスは所定の時定数をもって減衰するため、第4
図(a) 、 (b)に各々示すように、パルスの繰返
し周波数が高いところで高い電圧(di Vを出力する
。従って、この出力を積分回路によりlllf間積分す
ることにより、その到達イ11つまり精分イー1が所定
時間のパルスの繰返し周波数を表示することになる。こ
のようにして被測定部位の血流状態が速ければ積分値が
高く表示され、逆に血流状態が遅ければ低く表示される
ことになる。
Since this pulse attenuates with a predetermined time constant, the fourth
As shown in Figures (a) and (b), a high voltage (di V) is output when the pulse repetition frequency is high. Therefore, by integrating this output between The integral E1 will display the repetition frequency of the pulse for a predetermined time.In this way, if the blood flow state of the area to be measured is fast, the integral value will be displayed high, and conversely, if the blood flow state is slow, the integral value will be displayed low. will be done.

なお第1図において、光ファイバーF1、F2のコア径
が太きくなると、スペックルの空間積分が行われて直流
分が増加し、かつモータルノイズが影響してくる。そこ
で、光ファイバーF1. F2のコア径としては100
gm以下が適当である。
In FIG. 1, when the core diameters of the optical fibers F1 and F2 become thicker, spatial integration of speckles is performed, the direct current component increases, and mortal noise comes into play. Therefore, the optical fiber F1. The core diameter of F2 is 100
gm or less is appropriate.

このように本発明によれば、零交差法の処理を行うため
、高精度の高域フィルタ、除算器等が不要となり、簡単
な構成で生体組織の血流状態を測定できることになる。
As described above, according to the present invention, since the zero-crossing method processing is performed, a highly accurate high-pass filter, a divider, etc. are not required, and the blood flow state of a living tissue can be measured with a simple configuration.

そして本発明により、内科・外科領域においては末梢循
環不全の診断と病体の評価に用いることかで5、形成外
利領域においては皮膚及び支弁移植後の向流状態を測定
して、移植手術の経過の判断等を簡便に行うことができ
る。
The present invention can be used in the medical and surgical fields to diagnose peripheral circulatory insufficiency and evaluate pathological conditions5, and in the field of plastic surgery to measure the countercurrent state after skin and tributary transplants, and to improve transplant surgery. The progress can be easily judged.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るレーザースペックル血流λ1の全
体概略図、第2図(a) 、 (b)は受光出力の時間
的変化図、第3図(a) 、 (b)は受光出力と零レ
ベルを比較し、受光出力と零レベルが合致するときパル
スを発生する状態の説明図、第4図(a) 、 (b)
は周波数−電圧変換器により時間積分を行った電圧分布
図である。 図中、Flは光出射ファイバー、F2は受光ファイバ−
1LBはレーザー光源、PMは光電子増幅管、Aは増幅
器、FLは高域フィルタ、F/Vは周波数−電圧変換器
である。
Figure 1 is an overall schematic diagram of the laser speckle blood flow λ1 according to the present invention, Figures 2 (a) and (b) are temporal changes in the received light output, and Figures 3 (a) and (b) are the received light. Figure 4 (a), (b) is an explanatory diagram of the state in which the output and zero level are compared and a pulse is generated when the received light output and zero level match.
is a voltage distribution diagram obtained by performing time integration using a frequency-voltage converter. In the figure, Fl is a light emitting fiber and F2 is a light receiving fiber.
1LB is a laser light source, PM is a photoelectron amplifier tube, A is an amplifier, FL is a high-pass filter, and F/V is a frequency-voltage converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 レーザー光源と、該レーザー光源からの光を生体
組織の血球に照射する光出射ファイバーと、生体組織の
血球からの時間とともに変動するレーザースペックル信
号を伝送する受光ファイバーと、該受光ファイバーによ
り伝送されたスペックル光強度を検出する光検出器と、
該光検出器で検出されたスペックル光強度を所定レベル
と比較して両者が合致する毎に立ち上がり、一定の時定
数をもって減衰するパルス列を発生させ、更に低域フィ
ルタを通して平均化された電圧出力に変換する周波数−
電圧変換器とを有することを特徴とするレーザースペッ
クル血流計。 2、前記スペックル光強度を比較する所定レベルを零レ
ベルとした特許請求の範囲t!JJ1項に記載のレーザ
ースペックル血流計。
[Claims] 1. A laser light source, a light-emitting fiber that irradiates light from the laser light source to blood cells in a living tissue, and a light-receiving fiber that transmits a laser speckle signal that changes over time from the blood cells in the living tissue. and a photodetector that detects the speckle light intensity transmitted by the light receiving fiber.
The speckle light intensity detected by the photodetector is compared with a predetermined level, and each time the two match, a pulse train is generated that rises and decays with a certain time constant, and is further passed through a low-pass filter to generate an averaged voltage output. Frequency to convert to -
A laser speckle blood flow meter characterized by having a voltage converter. 2. Claim t! where the predetermined level for comparing the speckle light intensity is zero level! The laser speckle blood flow meter described in Section JJ1.
JP59056773A 1984-03-24 1984-03-24 Laser speckle blood flow meter Pending JPS60199430A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62275431A (en) * 1986-02-25 1987-11-30 興和株式会社 Ophthalmic diagnostic method and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62275431A (en) * 1986-02-25 1987-11-30 興和株式会社 Ophthalmic diagnostic method and apparatus

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