JPS62127033A - 生体計測装置 - Google Patents
生体計測装置Info
- Publication number
- JPS62127033A JPS62127033A JP60265444A JP26544485A JPS62127033A JP S62127033 A JPS62127033 A JP S62127033A JP 60265444 A JP60265444 A JP 60265444A JP 26544485 A JP26544485 A JP 26544485A JP S62127033 A JPS62127033 A JP S62127033A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- photomultiplier tube
- output
- photoelectrons
- 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)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
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）
本発明は生体計測装置に関し、より特別には可視或は近
赤外レーザ光を用いて生体内の代謝動態を示すパラメー
タを非侵襲的に計測する生体計測装置に関する。
赤外レーザ光を用いて生体内の代謝動態を示すパラメー
タを非侵襲的に計測する生体計測装置に関する。
（従来技術）
医療分野において、人体または動物体の悩での酸素利用
度が脳機能を評価するために基本的に重要なパラメータ
であることは周知である。例えば、１０数秒間脳内に酸
素がなげれば機能障害を起し、また数分間以上酸素がな
い場合には回復不能な障害を引起す。このため、上記パ
ラメータを測定する方法の研究が長年に亘って行われて
きたが、最近、上記パラメータを計迎１する方法として
、これ迄一般的であった脳波形を用いる方法や、Ｘｅ１
３３のような放射性ガスを溶かして頚動脈に注入し、脳
血中のガス濃度を外部より計測する′ことによりパラメ
ータを間接的に求める方法に代って、可視或は近赤外領
域のレーザ光を頭部に照射して上記パラメータをｌＴｆ
接的かつ非侵襲的に計測する方法が掃案されている。例
えば、特開昭６０−７２５４２号に開示された該方法は
、第３図に示すように、被測定物体１を間にはさんで可
視或は近赤外領域の異なる波長のレーザ光源３，３Ｉと
光電子増倍管を含む光検出手段５とを対向させ、レーザ
光源３，３１より被測定物体１内の測定附加に対し異な
る吸光度を示す上記波長の異なるレーザビームをセクタ
ーミラー７の回転により交互に切換入射せしめ、光検出
手段５からの各波長に対応する出力信号をコンビーータ
処理することにより被小１１定物体内の測定対象、例え
ば脳血内の酸素濃度の２次元分布を映像表示し、酸素濃
度の変化を映像表示手段上にて＠際する方法を提案して
いる。
度が脳機能を評価するために基本的に重要なパラメータ
であることは周知である。例えば、１０数秒間脳内に酸
素がなげれば機能障害を起し、また数分間以上酸素がな
い場合には回復不能な障害を引起す。このため、上記パ
ラメータを測定する方法の研究が長年に亘って行われて
きたが、最近、上記パラメータを計迎１する方法として
、これ迄一般的であった脳波形を用いる方法や、Ｘｅ１
３３のような放射性ガスを溶かして頚動脈に注入し、脳
血中のガス濃度を外部より計測する′ことによりパラメ
ータを間接的に求める方法に代って、可視或は近赤外領
域のレーザ光を頭部に照射して上記パラメータをｌＴｆ
接的かつ非侵襲的に計測する方法が掃案されている。例
えば、特開昭６０−７２５４２号に開示された該方法は
、第３図に示すように、被測定物体１を間にはさんで可
視或は近赤外領域の異なる波長のレーザ光源３，３Ｉと
光電子増倍管を含む光検出手段５とを対向させ、レーザ
光源３，３１より被測定物体１内の測定附加に対し異な
る吸光度を示す上記波長の異なるレーザビームをセクタ
ーミラー７の回転により交互に切換入射せしめ、光検出
手段５からの各波長に対応する出力信号をコンビーータ
処理することにより被小１１定物体内の測定対象、例え
ば脳血内の酸素濃度の２次元分布を映像表示し、酸素濃
度の変化を映像表示手段上にて＠際する方法を提案して
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記従来の技術では１．レーザ光源より
出射されたビームを直接被測定物体に入射せしめる構成
となっているため、ビームの拡がりによって測定スポッ
ト全体に平均した強度の入射光を投与することができず
、精度より測定を行うことができない。例えば、レーザ
ダイオードより出射されるビームは約２１）°のビーム
拡がりをもつため、光軸中心上の光強度とその周囲の光
強度とには大きな差があり、測定スポット全体に均一な
入射光強度を付与することができない。また、上記のよ
うにビームに拡がりがあると、光源〜被測定物体間の距
離の違いによって測定スポットの大きさが変動するため
、測定部位ごとによっても入射光強度が変化する。
出射されたビームを直接被測定物体に入射せしめる構成
となっているため、ビームの拡がりによって測定スポッ
ト全体に平均した強度の入射光を投与することができず
、精度より測定を行うことができない。例えば、レーザ
ダイオードより出射されるビームは約２１）°のビーム
拡がりをもつため、光軸中心上の光強度とその周囲の光
強度とには大きな差があり、測定スポット全体に均一な
入射光強度を付与することができない。また、上記のよ
うにビームに拡がりがあると、光源〜被測定物体間の距
離の違いによって測定スポットの大きさが変動するため
、測定部位ごとによっても入射光強度が変化する。
また、上記従来のものは、被測定物体を透過した光を光
電子増倍管にて検出するものであるが、上記ビームの拡
がりにより透過光のパワーが弱められること、および光
電子増倍管の光検出能力には限度があるため、透過光量
が小さい場合には測定が極めて困難乃至不可能となる場
合がある。
電子増倍管にて検出するものであるが、上記ビームの拡
がりにより透過光のパワーが弱められること、および光
電子増倍管の光検出能力には限度があるため、透過光量
が小さい場合には測定が極めて困難乃至不可能となる場
合がある。
（問題点を解決するための手段）
不発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたもので、
このため本発明による生体計測装置は、可視或は近赤外
域に波長をもつレーザダイオードよりなる光源と、該光
源からのビームを平行光束に形成する集光レンズと、被
測定生体部分を間にはさんで光源と対向配會され該被測
定生体部分を透過した光を検出する光電子増倍管と、該
光電子増倍管の出力より光電子数を計数するフォトンカ
ウンティングシステムと、該フォトンカウンティングシ
ステムの出力より袖測定生体部分内の代諌呻態を示すパ
ラメータを算出するデータ処理装置とを備えたことを特
徴とする。
このため本発明による生体計測装置は、可視或は近赤外
域に波長をもつレーザダイオードよりなる光源と、該光
源からのビームを平行光束に形成する集光レンズと、被
測定生体部分を間にはさんで光源と対向配會され該被測
定生体部分を透過した光を検出する光電子増倍管と、該
光電子増倍管の出力より光電子数を計数するフォトンカ
ウンティングシステムと、該フォトンカウンティングシ
ステムの出力より袖測定生体部分内の代諌呻態を示すパ
ラメータを算出するデータ処理装置とを備えたことを特
徴とする。
（作 用）
本発明においては、光源からのビームが直接被が１１定
生体部分に入射されるのではなく、一旦集光レンズにて
平行光束に形成された後、被測定生体部分に入射される
。それ故、測定スポット全体に均一な入射光パワーを付
与することができ、また測定部位が変ってもつねに一定
した入射光パワーを与えることができる。該光源からの
ビームは、データ処理装置で算出すべきパラメータに応
じて選択された波長の異なる複数のレーザダイオードを
交互に切替えて生体部分に入射せしめる。生体部分を透
過した光は光電子増倍管により検出され、その出力光電
子数が７オトンカウンテイングシステムにより計数され
る。このため、生体部分を透過した光量が微弱であって
も、光電子増倍管の陽極から得られる透過光光量に比例
したパルス数をカウントすることにより、透過光光量を
精度よく検出することができる。フォトンカランティグ
システムからパルス数の形で得られた各波長に対応する
透過光パワーはデータ処理装置にて既知の算式に従って
演算処坤され、求めるべきパラメータが得られる。
生体部分に入射されるのではなく、一旦集光レンズにて
平行光束に形成された後、被測定生体部分に入射される
。それ故、測定スポット全体に均一な入射光パワーを付
与することができ、また測定部位が変ってもつねに一定
した入射光パワーを与えることができる。該光源からの
ビームは、データ処理装置で算出すべきパラメータに応
じて選択された波長の異なる複数のレーザダイオードを
交互に切替えて生体部分に入射せしめる。生体部分を透
過した光は光電子増倍管により検出され、その出力光電
子数が７オトンカウンテイングシステムにより計数され
る。このため、生体部分を透過した光量が微弱であって
も、光電子増倍管の陽極から得られる透過光光量に比例
したパルス数をカウントすることにより、透過光光量を
精度よく検出することができる。フォトンカランティグ
システムからパルス数の形で得られた各波長に対応する
透過光パワーはデータ処理装置にて既知の算式に従って
演算処坤され、求めるべきパラメータが得られる。
（実施例）
以下、本発明の好適な実施例を添附図に沿ってＲ９明す
る。
る。
第１図は本発明を脳の代謝機能計測装賞として具現化し
たもので、図において、１１はレーザダイオード、１３
は該レーザダイオードの前に塊付けられレーザ光を平行
光線に形成するための集光用レンズ、１５は被検体すな
わち頭部、１７は被検体１５を間にはさんでレーザダイ
オード１１と対向せしめられた光電子増倍管、１９は熱
雑音を低減させるべく光電子増倍管１７を収容する冷却
装置、２１は光電子増倍管１７の出力光電子数を計数す
るフォトンカウンティングシステム、２３はレーザダイ
オード１１の駆動回路、２５は該レーザダイオードの駆
動出力を検出する出力モニタ回路、２７は該出力モニタ
回路により検出された駆動出力をへｔ変換するＡ／Ｄ変
換器、２９はインターフェイス、３１は該インターフェ
イスを介して取込まれたフォトンカウンティングシステ
ム２１およびＡ／Ｄ変換器２７からの出力信号より被検
体１５の代謝機能を示すパラメータである脳血液の酸素
飽和度を頁出し、該算出結果および各種データを表示袋
［３３、プリンタ３５に出力させかつ磁気ディスク３７
に記憶させるようプログラミングされたマイクロコンピ
ュータ、３９は該マイクロコンピュータ３１およびレー
ザダイオード駆動回路２３の動作を制御するシステム制
御部、４１は操作部をそれぞれ示す。なお、被検体１５
を間にはさんで対向せしめられた光源部（し−ザダイオ
ード１１および集光用レンズ１３）と受光、部（光電子
増倍管１７および冷却装置１９）とは専用の測定台４３
上に固定され、この測定台４３は遮光のため全体をカバ
ー４５に今われている。被検体１５は測定台４３に設け
られた開口部（図示せず）を通して光源〜受光部間に位
置決めされる。
たもので、図において、１１はレーザダイオード、１３
は該レーザダイオードの前に塊付けられレーザ光を平行
光線に形成するための集光用レンズ、１５は被検体すな
わち頭部、１７は被検体１５を間にはさんでレーザダイ
オード１１と対向せしめられた光電子増倍管、１９は熱
雑音を低減させるべく光電子増倍管１７を収容する冷却
装置、２１は光電子増倍管１７の出力光電子数を計数す
るフォトンカウンティングシステム、２３はレーザダイ
オード１１の駆動回路、２５は該レーザダイオードの駆
動出力を検出する出力モニタ回路、２７は該出力モニタ
回路により検出された駆動出力をへｔ変換するＡ／Ｄ変
換器、２９はインターフェイス、３１は該インターフェ
イスを介して取込まれたフォトンカウンティングシステ
ム２１およびＡ／Ｄ変換器２７からの出力信号より被検
体１５の代謝機能を示すパラメータである脳血液の酸素
飽和度を頁出し、該算出結果および各種データを表示袋
［３３、プリンタ３５に出力させかつ磁気ディスク３７
に記憶させるようプログラミングされたマイクロコンピ
ュータ、３９は該マイクロコンピュータ３１およびレー
ザダイオード駆動回路２３の動作を制御するシステム制
御部、４１は操作部をそれぞれ示す。なお、被検体１５
を間にはさんで対向せしめられた光源部（し−ザダイオ
ード１１および集光用レンズ１３）と受光、部（光電子
増倍管１７および冷却装置１９）とは専用の測定台４３
上に固定され、この測定台４３は遮光のため全体をカバ
ー４５に今われている。被検体１５は測定台４３に設け
られた開口部（図示せず）を通して光源〜受光部間に位
置決めされる。
このように構成されたものは、操作部４１からの起動命
令により、システム制御部３９を介してレーザダイオー
ド駆動回路３９が駆動され、レーザダイオード１１はレ
ーザ光を発する。この場合、レーザダイオード１１は異
なる２波長（例えば人、＝７６０ｎｍ、入ｔ ＝ ８０
０ ｎｍ）のレーザ光を交互に発するよう対応するレー
ザダイオードを切換駆動される。
令により、システム制御部３９を介してレーザダイオー
ド駆動回路３９が駆動され、レーザダイオード１１はレ
ーザ光を発する。この場合、レーザダイオード１１は異
なる２波長（例えば人、＝７６０ｎｍ、入ｔ ＝ ８０
０ ｎｍ）のレーザ光を交互に発するよう対応するレー
ザダイオードを切換駆動される。
レーザ光は集光用レンズ１３により平行光線とされた状
態で被検体である頭部１５に入射される。頭部（頭皮、
頭蓋骨、脳実質）を透過伝播された検出光は、近赤外光
に対して比較的透過性の高い冷却装置１９０石英窓材１
９αを通過して光電子増倍管１７の受光面に入る。光電
子増倍管１７は入射光量に比例した数の光電子を出力し
、該光電子数に対応すルハルスがフォトンカウンティン
グシステム２１により計数される。一方、前述のレーザ
ダイオードの駆動出力は出力モニタ回路２５で計測され
、〜を変換される。これら検出された光電子数およびデ
ィジタル化されたレーザダイオードの出力はインターフ
ェイス２９を介してマイクロコンピュータ３１へ入力さ
れる。マイクロコンピュータ３１は異なる２波長のレー
ザ光にそれぞれ対応するフォトンカウンティングシステ
ムの出力、およびレーザダイオードの出力を入力データ
として、専用のアルゴリズムに従ってデータ処理し、脳
の代謝機能を示すパラメータである酸素飽和度を求める
。
態で被検体である頭部１５に入射される。頭部（頭皮、
頭蓋骨、脳実質）を透過伝播された検出光は、近赤外光
に対して比較的透過性の高い冷却装置１９０石英窓材１
９αを通過して光電子増倍管１７の受光面に入る。光電
子増倍管１７は入射光量に比例した数の光電子を出力し
、該光電子数に対応すルハルスがフォトンカウンティン
グシステム２１により計数される。一方、前述のレーザ
ダイオードの駆動出力は出力モニタ回路２５で計測され
、〜を変換される。これら検出された光電子数およびデ
ィジタル化されたレーザダイオードの出力はインターフ
ェイス２９を介してマイクロコンピュータ３１へ入力さ
れる。マイクロコンピュータ３１は異なる２波長のレー
ザ光にそれぞれ対応するフォトンカウンティングシステ
ムの出力、およびレーザダイオードの出力を入力データ
として、専用のアルゴリズムに従ってデータ処理し、脳
の代謝機能を示すパラメータである酸素飽和度を求める
。
第２図は、入＋＝７６０ｙＬｍ１人＊＝８００ｎｍの２
種のレーザ光を用いて脳血液内の酸素飽和度ｘｐ４Ｊを
求める場合の処理フローチャートを示す。この例におい
て、レーザダイオードの出力Ｐ。は検出器の出力Ｐ７６
０１Ｐ８００の基準を定めるもので、最終的には消去さ
れる。このようにして、求められたパラメータは表示袋
＠３３に２次元分布映偉として写し出されるか、または
プリンタ３５に出力される。もし必要ならば上記パラメ
ータを含む各種データは磁気ディスク３７に記憶される
。
種のレーザ光を用いて脳血液内の酸素飽和度ｘｐ４Ｊを
求める場合の処理フローチャートを示す。この例におい
て、レーザダイオードの出力Ｐ。は検出器の出力Ｐ７６
０１Ｐ８００の基準を定めるもので、最終的には消去さ
れる。このようにして、求められたパラメータは表示袋
＠３３に２次元分布映偉として写し出されるか、または
プリンタ３５に出力される。もし必要ならば上記パラメ
ータを含む各種データは磁気ディスク３７に記憶される
。
なお、上記実施例はとくに特定２波長のレーザ光を用い
て脳血液内の酸素飽和度を求める場合について述べたが
、本発明装置により測定し得る生体内部の代謝機能を示
すパラメータは上記のものに限定されることはな（、ま
たレーザ光の波長および数も測定すべきパラメータによ
り適宜選択することができる。
て脳血液内の酸素飽和度を求める場合について述べたが
、本発明装置により測定し得る生体内部の代謝機能を示
すパラメータは上記のものに限定されることはな（、ま
たレーザ光の波長および数も測定すべきパラメータによ
り適宜選択することができる。
（発明の効果）
以上のように、本発明によれば可視或は近赤外レーザ光
を用いて生体内部の代謝動態を示すパラメータを非侵襲
的に計測するに、レーザ光を集光レンズにより平行光束
にした状態で生体に照射するようにしたので、測定スポ
ット全体に均一な入射光パワーを付与することができ、
また測定部位が変ってもつねに一定した入射光パワーを
与えることができ、精度よい測定が可能である。また、
生体部分を透過した光を光電子増倍管より出力される光
電子数を計数することにより検出するようにしたので、
透過光量が微弱であっても正確な測定をなし得る。
を用いて生体内部の代謝動態を示すパラメータを非侵襲
的に計測するに、レーザ光を集光レンズにより平行光束
にした状態で生体に照射するようにしたので、測定スポ
ット全体に均一な入射光パワーを付与することができ、
また測定部位が変ってもつねに一定した入射光パワーを
与えることができ、精度よい測定が可能である。また、
生体部分を透過した光を光電子増倍管より出力される光
電子数を計数することにより検出するようにしたので、
透過光量が微弱であっても正確な測定をなし得る。
第１図は本発明装置の一例を示すシステム構成図、第２
図はマイクロコンピュータの処理例を示すフローチャー
ト、第３図は従来装置の構成例を示す図である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 （外５名） 尾１７Ｊ 基３図 、７１
図はマイクロコンピュータの処理例を示すフローチャー
ト、第３図は従来装置の構成例を示す図である。 特許出願人 住友電気工業株式会社 （外５名） 尾１７Ｊ 基３図 、７１
Claims (3)
- （１）可視或は近赤外域に波長をもつレーザダイオード
よりなる光源と、該光源からのビームを平行光束に形成
する集光レンズと、被測定生体部分を間にはさんで光源
と対向配置され該被測定生体部分を透過した光を検出す
る光電子増倍管と、該光電子増倍管の出力より光電子数
を計数するフォトンカウンティングシステムと、該フォ
トンカウンティングシステムの出力より被測定生体部分
内の代謝動態を示すパラメータを算出するデータ処理装
置とを備えてなる生体計測装置。 - （２）前記光源が異なる２波長の光ビームを交互に放射
可能であり、前記フォトンカウンティングシステムが該
異なる波長の光ビームに対応する光電子数を別個に計数
可能である特許請求の範囲第１項記載の生体計測装置。 - （３）前記代謝動態を示すパラメータが脳血液の局部的
酸素飽和度の変化である特許請求の範囲第２項記載の生
体計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60265444A JPS62127033A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 生体計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60265444A JPS62127033A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 生体計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127033A true JPS62127033A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17417234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60265444A Pending JPS62127033A (ja) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | 生体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127033A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01299442A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Horiba Ltd | 光沢測定装置 |
| JPH02234048A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-09-17 | Britton Chance | 位相変調分光 |
-
1985
- 1985-11-26 JP JP60265444A patent/JPS62127033A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01299442A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-04 | Horiba Ltd | 光沢測定装置 |
| JPH02234048A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-09-17 | Britton Chance | 位相変調分光 |
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