JPS6258735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生体組織内の血液の流速を測定する生
体組織内の血流測定装置に関する。

従来、生体組織内の血流を測定する方式には、
(イ)交差型熱電対を使用する方法、(ロ)電磁カラーテ
ル法、(ハ)干渉性放射線のドツプラー効果を利用す
る方法、(ニ)水素クリアランス法などの方法が知ら
れている。これらの方法に共通する欠点として
は、測定に際して何らかの形で危険を伴うことで
ある。すなわち、(イ)と(ロ)の方法は血流中にセンサ
ー部分を留置しなければならないので、その血管
内にセンサーを挿入し、または穿刺させる必要が
あり、出血等の危険があり、しかも被検者の苦痛
は避けられない。また、(ハ)の方法はたとえ微量で
あつても放射線を用いる以上、生体組織に与える
悪影響を考えれば望ましいものではない。(ニ)の方
法は被検者に水素を吸引させて毛細血管から出て
くる水素の量を測定するものであるが、その水素
が爆発をしないように厳重な火気の管理を必要と
する。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは光音響効果とドツプラー
効果を利用して生体組織内の血流の速度を安全に
測定することができる生体組織内の血流測定装置
を提供することにある。

まず、本発明の利用する光音響効果について説
明しておく。一般に、物質（生体）に光を照射す
ると、反射、散乱および透過する光以外の光エネ
ルギは何らかの形態でその物質に透過吸収され
る。一旦吸収された光エネルギの一部は発光、螢
光およびりん光などの光エネルギとして放出され
るが、それ以外の光エネルギは物質内の分子の並
進、回転あるいは振動となり、また固体では格子
振動などに転化され、最終的には局所的なエネル
ギとなつて散逸する。この場合、局所的エネルギ
は物質中で局所的な熱膨張を引き起し圧て力波あ
るいは音波となつて伝搬する。これが光音響効果
である。

以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明
する。

第１図中１は血流測定装置のプローブ本体であ
り、このプローブ本体１の先端には検出先端部２
が設けられている。検出先端部２の先端面３には
その中央に位置して光出射端４が形成されてい
る。この光出射端４には、プローブ本体１および
検出先端部２内に挿入配置された、たとえば光学
繊維束からなる導光系５の先端が光学的に接続さ
れていて、後述する光源装置部６からの強力なパ
ルス光をその導光系５によつて導びき、光出射端
４から出射するようになつている。さらに、検出
先端部２の先端面３には、上記光出射端４の周囲
に複数、たとえば６個の受信素子７…が配置され
ている。また、各受信素子７…は光出射端４から
それぞれ等距離に配置され、かつ、互いにも等間
隔で配置されている。さらに、各受信素子７…は
光音響効果によつて発生する圧力波あるいは音波
を検出し、これを電気信号に変換できる、たとえ
ばマイクロホン、ピエヅ圧電素子あるいは圧力ト
ランスジユーサなどによつて構成されている。

また、上記検出先端部２には光出射端４および
受信素子７…を含む先端面３全体を覆う状態で柔
軟で透光性のある袋８が密に被着されている。そ
して、密閉された袋８の内部にはたとえば水など
の音響インピーダンスの良好な物質（図示しな
い）が充填されている。また、この物質には光透
過性のよいものが選ばれている。

一方、上記各受信素子７…はそれぞれ個別的に
信号線９…を介して外部の電気装置部１０に接続
されるようになつている。なお、この信号線９…
はプローブ本体１内に挿入配置することが望まし
い。そして、上記電気装置部１０には各受信素子
７…で受けたそれぞれの検出信号を処理する信号
処理装置部１１と、上述した光源装置部６が設け
られている。上記光源装置部６は単色光を出射す
る光源１２と、この光源１２からの単色光を数＋
Hz程度のパルス光にするチヨツパ１３からなり、
上記パルス光を上述した導光系５に送り込むよう
になつている。なお、上記光源１２は発振光の波
長を可変できる色素レーザやキセノンランプなど
が用いられ、特にキセノンランプなどを用いる場
合にはこれに分光器を組み込み、出射する光の波
長を選択できるようにする。

また、信号処理装置部１１は上記チヨツパ１３
と同期をとつて動作するロツクインアンプなどの
増幅器１４と、信号処理回路１５とからなり、受
信素子７…から信号線９…を介して送られてくる
検出信号のうち、増幅器１４においてチヨツパ１
３と同期したもののみを増幅して取り出し、さら
に信号処理回路１５において周波数の差の最大の
ものを選び出し、血液の流速を演算するようにな
つている。そして、この結果は記録装置１６にお
いて記録されるようになつている。

なお、上記血流測定装置を生体腔内の被検部位
１７についての測定を行なう場合には、上記プロ
ーブ本体１および検出先端部２を生体腔内に導入
できるように構成する。たとえば内視鏡の挿通チ
ヤンネルに挿入できるようにして、その内視鏡に
よる観察および操作によつて生体腔内の被検部位
１７にその検出先端部２を誘導できるように構成
する。

次に、上記血流測定装置の使用方法とその動作
について説明をする。

まず、検出先端部２を被検者の被検部位１７に
導びき、その先端面３を被検部位１７に対向させ
るとともに、袋８をその被検部位１７の表面に押
し当てる。しかして、検出先端部２の光出射端４
および受信素子７…は、その袋８内の物質、たと
えば水を介して被検部位１７に対向する。つま
り、空気層などを介することなく対向させること
ができる。

そこで、外部の電気装置部１０を作動させる。
すなわち、光源装置部６からは強力なパルス光が
発振し、これは導光系５を通じて上記光出射端４
に導びかれ、その出射端４から被検部位１７に向
けて出射し、その被検部位１７に照射する。この
ようにしてパルス光を照射された被検部位１７内
の血流では、その波長における光吸収係数に応
じ、光音響効果によつて圧力波あるいは音波を発
する。そして、この圧力波あるいは音波は袋８お
よびその内部に入つた物質を介して各受信素子７
…に受信される。なお、袋８およびその内部に入
つた物質を介して伝達するため、インピーダンス
結合の整合がよく、減衰がきわめて少ない。

また、圧力波あるいは音波を発する血流部分を
その源とすると、その源の進む側にある受信素子
７…と、遠ざかる側にある受信素子７…とではド
ツプラー効果により血流の速度に応じてその受け
る圧力波あるいは音波の周波数が異なる。そし
て、これら各受信素子７…での検出信号は信号線
９を介して外部の電気装置部１０における増幅器
１４に入り、上記チヨツパ１３と同期する信号成
分のみを増幅して取り出す。このためSN比を向
上させることができる。また、信号処理回路１５
においては増幅器１４を通して入つてくる信号の
周波数の差のうち最大のものを選び出し、これを
利用して血流の流速を演算するそして、この結果
を記録装置１６に入れるものである。

以上説明したように本発明は、被検部位にパル
ス光を照射してその被検部位の血流に光音響効果
による圧力波あるいは音波を発生させるととも
に、その血流中から発生する圧力波あるいは音波
を光出射端を対称としてその周囲に複数の対から
なる受信素子で検出し、上記血流の速度に応じて
起るドツプラー効果を測定してその血流の速度を
測定するものである。したがつて、本発明によれ
ば生体組織を傷付けることなく、安全に血流の速
度を測定できる。特に、複数の受信素子を光出射
端の周囲に設けたから、その光出射端を通る多く
の方向についての血液の流れも高精度に測定でき
る。また、これに伴い被検者に苦痛を与えること
ない。さらに、測定のための前処置も特別必要で
なく、簡単に測定することができる。しかも、光
音響効果とドツプラー効果を利用する測定方式で
あるため、放射線などを利用するものとは異な
り、生体に悪い影響を与えない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
はその血流測定装置の概略的な構成を示す図、第
２図は同じすそのシステムを概略的に示す図であ
る。 １…プローブ本体、２…検出先端部、４…光出
射端、５…導光系、６…光源装置部、７…受信素
子、９…信号線、１１…信号処理装置部、１２…
光源、１３…チヨツパ、１５…信号処理回路、１
７…被検部位。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルス光を発振する光源装置部と、この光源
   装置部で発振するパルス光を検出先端部に導びく
   導光系と、上記検出先端部に設けられ上記導光系
   によつて導びかれたパルス光を被検部位に出射す
   る光出射端と、この光出射端を対称としてその周
   囲に設けられ被検部位の血液中から光音響効果に
   よつて生じる圧力波あるいは音波のドツプラー効
   果を受けものをそれぞれ検出する複数の対からな
   る受信素子と、少なくとも一対の受信素子で受け
   たそれぞれの検出信号を利用して血液の流速を演
   算するための信号処理装置部とからなる生体組織
   内の血流測定装置。