JPWO2017010465A1 - Blood vessel determination system - Google Patents
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Abstract
生体組織の表面を隠すことなく生体組織内の血流等の動的成分を測定する。生体組織(A)に対して照射するレーザ光Pを伝送し射出端(8a)から射出する第1の伝送路(8)と、生体組織(A)における動的成分の情報を含む生体組織(A)からの散乱光(R)を入射端(9a)において受光して伝送する第2の伝送路(9)と、射出端(8a)から射出されたレーザ光(P)を屈折させて生体組織(A)に照射するとともに、生体組織(A)からの散乱光(R)を集光して入射端に受光させる、全体として正のパワーを有する光学素子(10)とを備える医療用プローブ(2)と、入射端(9a)で受光した散乱光(R)を検出する光検出部と、動的成分の情報に基づいて血管の有無を判定するプロセッサ(6)とを備える血管判定システムを提供する。A dynamic component such as blood flow in the living tissue is measured without hiding the surface of the living tissue. A first transmission path (8) that transmits a laser beam P irradiated to the living tissue (A) and emits the laser beam P from the emitting end (8a), and a living tissue that includes information on dynamic components in the living tissue (A) ( A second transmission path (9) for receiving and transmitting the scattered light (R) from A) at the incident end (9a) and the laser beam (P) emitted from the emission end (8a) to refract the living body. A medical probe comprising an optical element (10) having a positive power as a whole, which irradiates the tissue (A) and collects the scattered light (R) from the living tissue (A) and receives it at the incident end. (2) A blood vessel determination system comprising: a light detection unit that detects scattered light (R) received at the incident end (9a); and a processor (6) that determines the presence or absence of a blood vessel based on dynamic component information. I will provide a.
Description
本発明は、血管判定システムに関する。 The present invention relates to a blood vessel determination system.
従来、射出光伝播ファイバを通して生体にレーザ光を照射し、生体からの散乱光を散乱光伝播ファイバを通してフォトダイオードで検出し、ドップラシフトによる散乱光の干渉成分の周波数解析によって血流を測定するレーザ血流計が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a laser that irradiates a living body with laser light through an emitted light propagation fiber, detects scattered light from the living body with a photodiode through the scattered light propagation fiber, and measures blood flow by frequency analysis of interference components of scattered light by Doppler shift A blood flow meter is known (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のレーザ血流計は、センサヘッドを生体の表面に密着させる方式のものであり、血流の測定中には、生体がセンサヘッドに隠れてしまい、血流の大きな血管が発見されても、操作者が血管の位置を視認することができないという不都合がある。
However, the laser blood flow meter of
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体組織の表面を隠すことなく生体組織内の血流等の動的成分を測定し、血管の有無を判定することができる血管判定システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can measure a dynamic component such as blood flow in a living tissue without hiding the surface of the living tissue, and determine whether or not a blood vessel is present. The purpose is to provide a judgment system.
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、生体組織に対して照射するレーザ光を伝送し射出端から射出する第1の伝送路と、前記生体組織における動的成分の情報を含む該生体組織からの散乱光を入射端において受光して伝送する第2の伝送路と、前記射出端から射出されたレーザ光を屈折させて前記生体組織に照射するとともに、該生体組織からの散乱光を集光して前記入射端に受光させる、全体として正のパワーを有する光学素子とを備える医療用プローブと、前記入射端で受光した前記散乱光を検出する光検出部と、前記動的成分の情報に基づいて血管の有無を判定するプロセッサとを備える血管判定システムである。In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
According to one embodiment of the present invention, a first transmission path that transmits laser light to be irradiated onto a living tissue and emits the laser light from an emission end, and scattered light from the living tissue that includes information on dynamic components in the living tissue. A second transmission path that receives light at the incident end and transmits it, and refracts the laser light emitted from the emission end to irradiate the living tissue, and collects scattered light from the living tissue to collect the incident light. A medical probe including an optical element having a positive power as a whole, which is received at the end, a light detection unit that detects the scattered light received at the incident end, and a blood vessel based on information of the dynamic component A blood vessel determination system including a processor for determining presence or absence.
本態様によれば、第1の伝送路の射出端から射出されたレーザ光が正のパワーを有する光学素子により屈折されることにより、射出端から射出された状態よりも小さな拡散角度の光束となって生体組織に照射される。生体組織に入射されたレーザ光は生体組織表面および内部において散乱され、散乱光となって正のパワーを有する光学素子により集光され、第2の伝送路の入射端により受光される。受光された散乱光は、生体組織における動的成分の情報を含んでいるので、ドップラシフトによる散乱光の干渉成分の周波数解析によって生体内における変動を測定することが可能となる。 According to this aspect, the laser beam emitted from the exit end of the first transmission path is refracted by the optical element having positive power, so that the light flux having a smaller diffusion angle than the state emitted from the exit end It is irradiated to the living tissue. The laser light incident on the living tissue is scattered on the surface and inside of the living tissue, becomes scattered light, is collected by an optical element having a positive power, and is received by the incident end of the second transmission path. Since the received scattered light includes information on the dynamic component in the living tissue, it is possible to measure fluctuations in the living body by frequency analysis of the interference component of the scattered light due to Doppler shift.
この場合において、正のパワーを有する光学素子によりレーザ光の拡散角度を低減しているので、光学素子を生体組織から離間させても、光密度の高いレーザ光を生体組織に照射することができ、入射端により受光される散乱光の強度を向上してSN比を向上し、生体組織における動的成分を精度よく測定することができる。したがって、医療用プローブ自体によって生体組織の表面を覆わずに済むので、操作者が生体組織の表面を視認しながら、その位置における血流等の動的成分を測定することができる。 In this case, since the diffusion angle of the laser beam is reduced by the optical element having a positive power, it is possible to irradiate the living tissue with the laser light having a high light density even if the optical element is separated from the living tissue. The intensity of the scattered light received by the incident end can be improved to improve the SN ratio, and the dynamic component in the living tissue can be accurately measured. Therefore, since it is not necessary to cover the surface of the living tissue with the medical probe itself, the operator can measure dynamic components such as blood flow at the position while visually recognizing the surface of the living tissue.
上記態様においては、前記射出端と前記入射端とが隣接して配置されていることが好ましい。
第1の伝送路および第2の伝送路は十分に小径に構成し得るので、射出端と入射端とを隣接させることにより、両者を十分に近接させることができる。例えば、第1の伝送路および第2の伝送路が光ファイバである場合には、クラッドを含む光ファイバの直径まで、射出端と入射端とを近接させることができる。In the said aspect, it is preferable that the said output end and the said incident end are arrange | positioned adjacently.
Since the first transmission path and the second transmission path can be configured to have a sufficiently small diameter, the exit end and the entrance end can be made adjacent to each other to make them sufficiently close to each other. For example, when the first transmission path and the second transmission path are optical fibers, the exit end and the entrance end can be brought close to the diameter of the optical fiber including the cladding.
これにより、入射端と射出端とを近接させればさせるほど、光学素子より生体組織側において、射出端から射出されたレーザ光の光束と、入射端に入射される散乱光の光束との主光線の角度を浅くすることができる。これにより、光束径が低減された光束どうしが重なり合う領域、すなわち、血流等の動的成分を測定可能な医療用プローブと生体組織との距離範囲を大きく確保することができ、使い勝手を向上することができる。 As a result, the closer the incident end and the exit end are, the more the main beam of the laser beam emitted from the exit end and the scattered light incident on the entrance end closer to the living tissue side than the optical element. The angle of light can be reduced. As a result, a region where light beams with reduced light beam diameters overlap each other, that is, a distance range between a medical probe capable of measuring a dynamic component such as a blood flow and a living tissue can be secured, thereby improving usability. be able to.
また、前記第1の伝送路および前記第2の伝送路が、マルチコア光ファイバの別個のコアであってもよい。
マルチコア光ファイバは、クラッドを共通化してコアどうしが近接しているので、別個の光ファイバを用いる場合と比較して、射出端と入射端とをより近接させることができ、光学素子よりも生体組織側において、レーザ光の光束と散乱光の光束とが重なり合う領域をより大きく確保することができる。The first transmission path and the second transmission path may be separate cores of a multi-core optical fiber.
In multi-core optical fibers, the clads are shared and the cores are close to each other. Therefore, compared to the case where separate optical fibers are used, the exit end and the entrance end can be brought closer to each other, and the living body can be compared to the optical element. On the tissue side, it is possible to secure a larger region where the laser light beam and the scattered light beam overlap.
また、上記態様においては、前記射出端から射出されたレーザ光の光束と、前記入射端により受光される前記散乱光の光束とが前記光学素子に向かって互いに離れる方向に、前記レーザ光および前記散乱光の少なくとも一方を偏向する光偏向部を備えていてもよい。
光学素子のパワーが大きい場合、射出端に光学素子を近接して配置でき、射出端から射出されたレーザ光の広がりが比較的小さい状態に屈折されるので、生体組織に照射されるレーザ光の光束径を抑え、光密度を高めてSN比を改善できる反面、光学素子の瞳位置も光学素子に近接するため、光学素子から離れた位置に生体組織が配置されたときのレーザ光の光束と散乱光の光束との重なりは小さくなる。In the above aspect, the laser beam and the laser beam emitted from the exit end and the scattered light received by the entrance end are separated from each other toward the optical element. An optical deflecting unit that deflects at least one of the scattered light may be provided.
When the power of the optical element is high, the optical element can be disposed close to the exit end, and the spread of the laser light emitted from the exit end is refracted to a relatively small state, so that Although the light beam diameter can be reduced and the light density can be increased to improve the S / N ratio, the pupil position of the optical element is also close to the optical element, so that the light beam of the laser light when the living tissue is arranged at a position away from the optical element The overlap with the light flux of the scattered light is reduced.
一方、光学素子のパワーが小さい場合、射出端から光学素子を離す必要があり、光学素子の瞳位置も光学素子から離れた位置に配置されるため、生体組織の位置におけるレーザ光の光束と散乱光の光束との重なりを大きく確保できる反面、射出端から射出されたレーザ光が大きく広がった位置で屈折するので、生体組織に照射されるレーザ光の光束径が大きくなり、SN比が低下する。 On the other hand, when the power of the optical element is small, it is necessary to move the optical element away from the exit end, and the pupil position of the optical element is also located away from the optical element. While it is possible to ensure a large overlap with the light beam, the laser beam emitted from the exit end is refracted at a large spread position, so that the beam diameter of the laser beam applied to the living tissue increases and the SN ratio decreases. .
本態様によれば、射出端および入射端と光学素子との間のレーザ光の光束と散乱光の光束とが、光学素子に向かって離れる方向に、レーザ光および散乱光の少なくとも一方が光偏向部により偏向され、各光束が光学素子を通過する位置が軸外方向に移動するので、光学素子のパワーを大きくして、生体組織に照射されるレーザ光の光束径を抑えつつ、光学素子の瞳位置を生体組織側にずらして、光学素子から離れた位置に生体組織が配置されたときのレーザ光の光束と散乱光の光束との重なりを大きく確保することができる。これにより、検出感度を向上することができる。 According to this aspect, at least one of the laser light and the scattered light is deflected in a direction in which the light flux of the laser light and the light flux of the scattered light between the emission end and the incident end and the optical element are separated toward the optical element. Since the position where each light beam passes through the optical element moves in the off-axis direction, the power of the optical element is increased, and the diameter of the laser beam irradiated to the living tissue is suppressed while the optical element is deflected. By shifting the pupil position to the living tissue side, it is possible to ensure a large overlap between the luminous flux of the laser beam and the luminous flux of the scattered light when the biological tissue is arranged at a position away from the optical element. Thereby, detection sensitivity can be improved.
また、上記態様においては、前記光偏向部が、前記射出端および前記入射端の少なくとも一方と前記光学素子との間に配置された負のパワーを有するフィールドレンズであってもよい。
このようにすることで、フィールドレンズによって簡易に光束を偏向し、生体組織に照射されるレーザ光の光束径を抑えつつ、光学素子から離れた位置に生体組織が配置されたときのレーザ光の光束と散乱光の光束との重なりを大きく確保し、測定感度を向上することができる。Moreover, in the said aspect, the said optical deflection | deviation part may be a field lens which has the negative power arrange | positioned between at least one of the said output end and the said incident end, and the said optical element.
By doing so, the light beam is simply deflected by the field lens, and the diameter of the laser beam irradiated to the living tissue is suppressed, and the laser beam when the living tissue is arranged at a position away from the optical element. A large overlap between the luminous flux and the scattered luminous flux can be ensured, and the measurement sensitivity can be improved.
また、上記態様においては、前記光偏向部が、前記射出端および前記入射端の少なくとも一方と前記光学素子との間に配置されたプリズムであってもよい。
このようにすることで、プリズムによって簡易に光束を偏向し、生体組織に照射されるレーザ光の光束径を抑えつつ、光学素子から離れた位置に生体組織が配置されたときのレーザ光の光束と散乱光の光束との重なりを大きく確保し、測定感度を向上することができる。In the above aspect, the light deflecting unit may be a prism disposed between at least one of the exit end and the entrance end and the optical element.
By doing so, the light beam of the laser light when the biological tissue is arranged at a position away from the optical element while the light beam is simply deflected by the prism and the diameter of the laser light irradiated to the biological tissue is suppressed. And a large overlap between the scattered light flux and the measurement sensitivity can be improved.
また、上記態様においては、前記射出端および前記入射端の少なくとも一方が、先端に向かって他方から離れる方向に傾斜するように、斜めに研磨されていてもよい。
このようにすることで、射出端から射出されるレーザ光の光束および入射端に入射される散乱光の光束が、光学素子に向かって互いに離れる方向に向かうように、射出端から射出時にレーザ光を偏向し、あるいは、入射端への入射時に散乱光を偏向させることができる。これにより、光学素子から離れた位置に配置された生体組織に対しても測定感度を向上することができる。Moreover, in the said aspect, you may grind | polish diagonally so that at least one of the said output end and the said incident end may incline in the direction away from the other toward the front-end | tip.
By doing this, the laser beam from the exit end is emitted so that the laser beam emitted from the exit end and the scattered light incident on the entrance end are directed away from each other toward the optical element. Or the scattered light can be deflected when entering the incident end. Thereby, it is possible to improve the measurement sensitivity even for a living tissue arranged at a position away from the optical element.
また、上記態様においては、前記射出端および前記入射端の少なくとも一方が、他方とは反対側に向かうように前記第1の伝送路または前記第2の伝送路が湾曲させられていてもよい。
このようにすることで、射出端からのレーザ光の射出方向自体あるいは入射端への散乱光の入射方向自体によって、射出端から射出されるレーザ光の光束および入射端に入射される散乱光の光束を、光学素子に向かって互いに離れる方向に指向させることができる。In the above aspect, the first transmission path or the second transmission path may be curved so that at least one of the exit end and the entrance end is directed to the opposite side.
By doing so, the laser light flux emitted from the exit end and the scattered light incident on the entrance end can be changed depending on the exit direction of the laser light from the exit end itself or the incident direction of the scattered light incident on the entrance end itself. Light beams can be directed away from each other toward the optical element.
本発明によれば、生体組織の表面を隠すことなく生体組織内の血流等の動的成分を測定し、血管の有無を判定することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to measure a dynamic component such as a blood flow in a living tissue without hiding the surface of the living tissue and determine the presence or absence of a blood vessel.
本発明の一実施形態に係る医療用プローブ2について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る医療用プローブ2は、図1に示される測定システム(血管判定システム)1に備えられている。
この測定システム1は、本実施形態に係る医療用プローブ2と、該医療用プローブ2に供給する第1のレーザ光Pを発生する測定用光源3および第2のレーザ光Qを発生する表示用光源4と、医療用プローブ2により受光された散乱光Rを検出する光検出器(光検出部)5と、該光検出器5により検出された散乱光Rの強度情報を処理して血管Bの有無を判定するプロセッサ6とを備えている。A
A
The
第1のレーザ光Pは、生体組織A内部への進達度の高い近赤外または赤外の波長を有するレーザ光である。
第2のレーザ光Qは、可視の波長帯域を有するレーザ光である。生体組織Aは赤色であるため、視認性を向上するため、第2のレーザ光Qとしては緑色あるいは青色の波長帯域を有するレーザ光であることが好ましい。The first laser beam P is a laser beam having a near-infrared or infrared wavelength with a high degree of advancement into the living tissue A.
The second laser light Q is a laser light having a visible wavelength band. Since the biological tissue A is red, in order to improve visibility, the second laser light Q is preferably a laser light having a green or blue wavelength band.
光検出器5は、例えば、フォトダイオードであり、散乱光Rの光量に応じた強度の信号を出力するようになっている。
プロセッサ6は、光検出器5から出力された信号を高速フーリエ変換処理して周波数特性を求め、該周波数特性を解析することによって、太い血管Bの有無を判定し、太い血管Bが存在すると判定された場合には、表示用光源4を作動させて第2のレーザ光Qを医療用プローブ2に供給するようになっている。図中、符号7は、第1のレーザ光Pを伝播する照明用光ファイバ8に、表示用光源4からの第2のレーザ光Qを入射させる光カプラである。The
The
本実施形態に係る医療用プローブ2は、図2に示されるように、測定用光源3に接続され第1のレーザ光Pを伝播する照明用光ファイバ(第1の伝送路)8と、光検出器5に接続され生体組織Aからの散乱光Rを伝播する検出用光ファイバ(第2の伝送路)9と、照明用光ファイバ8の射出端8aおよび検出用光ファイバ9の入射端9aに対して間隔をあけて配置された正のパワーを有する集光レンズ(光学素子)10とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
照明用光ファイバ8は、その長手軸に直交する射出端8aを備えている。測定用光源3または表示用光源4から伝送されてきた第1のレーザ光Pまたは第2のレーザ光Qは、射出端8aから所定の開口数の拡散角度をなして射出されるようになっている。
The illumination
また、検出用光ファイバ9は、その長手軸に直交する入射端9aを備えている。生体組織Aからの散乱光Rのうち、集光レンズ10によって集光された散乱光Rが、所定の開口数の収斂角度をなして入射端9aに入射され、検出用光ファイバ9によって光検出器5まで伝播されるようになっている。
Further, the detection
照明用光ファイバ8と検出用光ファイバ9とは、図2および図3に示されるように、少なくとも射出端8aおよび入射端9aの近傍の領域においてその側面を密着させることにより、射出端8aと入射端9aとを同一平面内に隣接させて配置している。これにより、射出端8aから射出されるレーザ光P,Qと入射端9aに入射する散乱光Rとは、射出端8aおよび入射端9aが配置された平面と集光レンズ10との間において、光ファイバ8,9の直径d程度の間隔をあけて近接した略平行な中心軸に沿う光束となる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the illumination
本実施形態においては、集光レンズ10は、照明用光ファイバ8の射出端8aおよび検出用光ファイバ9の入射端9aが配置された平面から集光レンズ10の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。これにより、照明用光ファイバ8の射出端8aから射出されたレーザ光P,Qは集光レンズ10によって屈折されることにより略平行光束となって生体組織Aに照射されるようになっている。
一方、生体組織Aからの散乱光Rは、所定の中心軸に沿って略平行光束をなして集光レンズ10に入射するもののみが、検出用光ファイバ9の入射端9aに入射されるようになっている。In the present embodiment, the
On the other hand, only the scattered light R from the living tissue A forms a substantially parallel light beam along a predetermined central axis and enters the
このように構成された本実施形態に係る医療用プローブ2の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る医療用プローブ2を用いて生体組織Aの内部に存在する血管Bの測定を行うには、図1に示されるように、医療用プローブ2を患者の体内に挿入し、先端部を測定したい生体組織Aの表面に対して、間隔をあけて対向させて配置する。
このとき、別途体内に挿入した内視鏡(図示略)によって、医療用プローブ2が対向している領域近傍の生体組織Aの表面を撮影し、モニタ(図示略)に表示しておく。The operation of the
In order to measure the blood vessel B existing in the living tissue A using the
At this time, the surface of the living tissue A in the vicinity of the region facing the
この状態で、測定用光源3を作動させて第1のレーザ光Pを発生させる。測定用光源3において発生した第1のレーザ光Pは、該測定用光源3に接続する照明用光ファイバ8内を医療用プローブ2の先端部近傍まで伝播される。照明用光ファイバ8により伝播されてきた第1のレーザ光Pは照明用光ファイバ8の射出端8aから射出され、正のパワーを有する集光レンズ10によって屈折されて略平行光となった状態で生体組織Aに照射される。
In this state, the
生体組織Aに照射された第1のレーザ光Pは、生体組織Aの表面および内部において散乱し、集光レンズ10によって集光された散乱光Rが検出用光ファイバ9の入射端9aに入射され、検出用光ファイバ9によって伝播されて光検出器5により検出される。光検出器5からは、検出された散乱光Rの強度に応じた信号が出力される。出力された信号はプロセッサ6において高速フーリエ変換されることにより、周波数特性が求められる。
The first laser light P applied to the living tissue A is scattered on the surface and inside of the living tissue A, and the scattered light R collected by the
生体組織A内に大きな血管Bが存在する場合には、散乱光Rには血管B内における血流の動的成分の情報が含まれているので、ドップラシフトにより、散乱光Rに含まれる平均周波数が高くなるように周波数特性が変化する。プロセッサ6においては、この平均周波数が所定の閾値より高い場合に、大きな血管Bが存在すると判定して、表示用光源4から第2のレーザ光Qを射出させる。
When the large blood vessel B exists in the living tissue A, the scattered light R includes information on the dynamic component of the blood flow in the blood vessel B. Therefore, the average included in the scattered light R due to Doppler shift. The frequency characteristics change so as to increase the frequency. The
表示用光源4から射出された第2のレーザ光Qは、光カプラ7によって照明用光ファイバ8に入射され、射出端8aから生体組織Aに向けて照射される。第2のレーザ光Qは操作者により視認可能な可視のレーザ光であるため、操作者はモニタ表示されている生体組織Aの表面における色の変化によって内部の血管Bの存在を認識することができる。
The second laser light Q emitted from the display
この場合において、本実施形態に係る医療用プローブ2によれば、照明用光ファイバ8の射出端8aから所定の開口数で拡散する第1のレーザ光Pを正のパワーを有する集光レンズ10によって略平行光に屈折するので、医療用プローブ2から生体組織Aまでの間隔が大きく開いても、第1のレーザ光Pの光密度を低下させることなく、生体組織Aに照射することができ、大きな強度の散乱光Rを発生させることができる。
In this case, according to the
第1のレーザ光Pが生体組織Aに照射されることにより、生体組織Aにおいて散乱する散乱光R、特に生体組織Aの内部まで進達して散乱する散乱光Rは、第1のレーザ光Pの照射領域近傍において最も強度が高くなる。検出用光ファイバ9の入射端9aは、照明用光ファイバ8の射出端8aに可能な限り近接させて配置されているので、生体組織Aからの散乱光Rのうち、第1のレーザ光Pの光束とほぼ同等の経路を辿って戻る散乱光Rが入射端9aに入射する。
By irradiating the biological tissue A with the first laser light P, the scattered light R scattered in the biological tissue A, in particular, the scattered light R that travels to the inside of the biological tissue A and scatters the first laser light P. The intensity is highest in the vicinity of the irradiation region. Since the
すなわち、本実施形態に係る医療用プローブ2によれば、入射端9aと射出端8aとを近接させることで、集光レンズ10より生体組織A側において、射出端8aから射出された第1のレーザ光Pの光束の主光線と、入射端9aに入射される散乱光Rの光束の主光線との角度を浅くすることができる。これにより、第1のレーザ光Pの生体組織Aにおける照射領域と、入射端9aに入射させることができる強度の高い散乱光Rの発生領域とを光軸方向の各位置において、広い範囲にわたって重複させることができる。
That is, according to the
その結果、生体組織Aと医療用プローブ2との間隔を変えても、比較的大きな強度の散乱光Rを検出し続けることができ、SN比を向上して高精度の測定を行うことができるという利点がある。生体組織Aに対する医療用プローブ2の距離を厳密に設定せずに済むので、使い勝手を向上することができる。
As a result, even if the interval between the living tissue A and the
なお、本実施形態においては、2本の光ファイバ8,9を側面を密着させて隣接させることで、照明用光ファイバ8の射出端8aと検出用光ファイバ9の入射端9aとを最大限に近接させることとしたが、これに代えて、図4に示されるように、共通のクラッド内に複数のコア11,12を有するマルチコア光ファイバ13の隣接するコア11,12によって第1の伝送路および第2の伝送路を構成してもよい。これにより、独立の光ファイバ8,9を隣接させる場合と比較して射出端8aと入射端9aとをさらに近接させることができ、第1のレーザ光Pの光束の主光線と散乱光Rの光束の主光線との角度をさらに浅くすることができる。
In the present embodiment, the two
また、本実施形態においては、正のパワーを有する光学素子として単一の集光レンズ10を採用した例を示したが、これに代えて、複数のレンズを備えて、全体として正のパワーを有することとなるレンズ群を採用してもよい。
Moreover, in this embodiment, although the example which employ | adopted the
また、図5に示されるように、第1の伝送路の射出端8aと第2の伝送路の入射端9aとの中心間距離Yは、以下の条件式を満たすことが好ましい。
Y<(NAi+NAd)×Fp2/(Xn−Fp) (1)
ここで、
Fpは集光レンズ10の焦点距離、
NAiは照明用光ファイバ8の開口数(NA)、
NAdは検出用光ファイバ9の開口数(NA)、
Xnは血管検出に必要なプローブ先端から物体までの最大距離
である。Further, as shown in FIG. 5, it is preferable that the center-to-center distance Y between the
Y <(NAi + NAd) × Fp2 / (Xn−Fp) (1)
here,
Fp is the focal length of the
NAi is the numerical aperture (NA) of the illumination
NAd is the numerical aperture (NA) of the detection
Xn is the maximum distance from the probe tip to the object necessary for blood vessel detection.
条件式(1)は以下の条件式から求められる。
まず、集光レンズ10の位置で第1のレーザ光Pの光束と散乱光Rの光束とが重なる条件は、
0.5(Dif+Ddf)<Y<(NAi+NAd)・Fp (2)
である。
ここで、
Difは照明用光ファイバ8の直径、
Ddfは検出用光ファイバ9の直径
である。Conditional expression (1) is obtained from the following conditional expression.
First, the condition that the light flux of the first laser light P and the light flux of the scattered light R overlap at the position of the
0.5 (Dif + Ddf) <Y <(NAi + NAd) · Fp (2)
It is.
here,
Dif is the diameter of the
Ddf is the diameter of the detection
また、両光束が重ならなくなる位置Xと光ファイバ8,9の中心間距離Yとの関係は、
Y=(Di+Dd)・Fp/(2X)=(NAi+NAd)・Fp2/X (3)
である。
ここで、
Xは集光レンズ10の生体組織A側の瞳位置から両光束が重ならなくなる位置までの距離、
Diは第1のレーザ光Pの光束径、
Ddは散乱光Rの光束径
である。Further, the relationship between the position X where the two light beams do not overlap and the distance Y between the centers of the
Y = (Di + Dd) .Fp / (2X) = (NAi + NAd) .Fp2 / X (3)
It is.
here,
X is the distance from the pupil position on the living tissue A side of the
Di is the beam diameter of the first laser beam P,
Dd is the beam diameter of the scattered light R.
両光束が重なる領域の長さをXwとすると、
Xw=X+Fp (4)
である。
ここで、Xwは集光レンズ10から両光束が重ならなくなる位置までの距離である。If the length of the region where both light beams overlap is Xw,
Xw = X + Fp (4)
It is.
Here, Xw is a distance from the
条件式(3)、(4)から、
Y=(NAi+NAd)×Fp2/(Xw−Fp)
となり、長さXwを最大距離Xnに置き換えることで条件式(1)が導かれる。From conditional expressions (3) and (4),
Y = (NAi + NAd) × Fp2 / (Xw−Fp)
Thus, conditional expression (1) is derived by replacing the length Xw with the maximum distance Xn.
また、本実施形態においては、射出端8aから射出された第1のレーザ光Pを集光レンズ10によって略平行光に屈折させることとしたが、これに代えて、射出端8aから射出された第1のレーザ光Pの拡散角度より小さい拡散角度で拡散する光、あるいは、平行光に近い収斂光に屈折させることにしてもよい。
また、照明用光ファイバ8と検出用光ファイバ9とは同じ光ファイバによって構成してもよいが、散乱光Rをより広い範囲から検出するために、検出用光ファイバ9としては照明用光ファイバ8より大きな開口数を有する光ファイバを採用してもよい。In the present embodiment, the first laser beam P emitted from the
In addition, the illumination
また、本実施形態に係る医療用プローブ2では、射出端8aから射出された第1のレーザ光Pを直接、集光レンズ10によって屈折させ、集光レンズ10によって集光された散乱光Rを直接、入射端9aに入射させることとしたが、これに代えて、図6に示されるように、射出端8aおよび入射端9aと集光レンズ10との間に、負のパワーを有するフィールドレンズ(光偏向部)14を配置してもよい。
In the
このようにすることで、射出端8aから射出される第1のレーザ光Pの光束の主光線と集光レンズ10により屈折されてフィールドレンズ14に入射される散乱光Rの光束の主光線とが、フィールドレンズ14から集光レンズ10に向かって広がるように角度をなして配置される。その結果、集光レンズ10の瞳位置は集光レンズ10の焦点位置よりも生体組織A側に移動する。
By doing so, the principal ray of the first laser beam P emitted from the
すなわち、集光レンズ10から、より離れた位置で両光束が交差するように配置されるので、集光レンズ10の正のパワーを大きくして光束径を小さくして生体組織Aに照射される第1のレーザ光Pの光束径を抑えることにより光密度を高めてSN比を改善する場合にも、集光レンズ10の瞳位置が集光レンズ10に近接して第1のレーザ光Pの光束と散乱光Rの光束との重なる範囲が狭くなることを防止することができる。これにより、散乱光Rの検出感度を向上しかつ使い勝手を向上することができるという利点がある。
In other words, since the two light beams intersect with each other at a position farther from the condensing
射出端8aおよび入射端9aと集光レンズ10との間に負のパワーを有するフィールドレンズ14を配置した場合には、図7に示されるように、条件式(2)は以下の通りとなる。
0.5(Dif+Ddf)<Y<(NAi+NAd−α)・Fp (2)′
である。
ここで、
αは照明用光ファイバ8から射出される第1のレーザ光Pの主光線と、検出用光ファイバ9に入射する散乱光Rの主光線との角度であり、
α=|Y/Ff|
である。
ここで、Ffは、フィールドレンズ14の焦点距離である。When the
0.5 (Dif + Ddf) <Y <(NAi + NAd−α) · Fp (2) ′
It is.
here,
α is an angle between the principal ray of the first laser light P emitted from the illumination
α = | Y / Ff |
It is.
Here, Ff is the focal length of the
両光束が重なる領域の長さXwは、
Xw=X1+X2+Fp
である。
ここで、
X1は集光レンズ10の生体組織A側の焦点から瞳位置までの距離であり、
X1=|α・Fp2/Y|=|Fp2/Ff|
X2は集光レンズ10の生体組織A側の瞳位置から両光束が重ならなくなる位置までの距離である。図中、βは集光レンズ10を透過した第1のレーザ光Pの主光線と、検出用光ファイバ9に入射する散乱光Rの主光線との角度である。
したがって、負のパワーを有するフィールドレンズ14によって光束が重なる領域の長さをX1だけ広げることができる。The length Xw of the region where both light beams overlap is
Xw = X1 + X2 + Fp
It is.
here,
X1 is the distance from the focal point of the
X1 = | α · Fp2 / Y | = | Fp2 / Ff |
X2 is the distance from the pupil position on the living tissue A side of the
Therefore, the length of the region where the light beams overlap by the
フィールドレンズ14は、第1のレーザ光Pおよび散乱光Rの両方を通過させる位置に配置したが、これに限定されるものではなく、第1のレーザ光Pまたは散乱光Rの少なくとも一方を通過させる位置に配置してもよい。
The
また、負のパワーを有するフィールドレンズ14に代えて、図8および図9に示されるようなプリズム15を採用してもよい。プリズム15の斜面15aを光ファイバ8,9からの射出方向に対して傾斜して配置することにより、該斜面15aを透過する際の光の屈折により第1のレーザ光Pおよび散乱光Rを、両光束の主光線が集光レンズ10に向かって広がるように偏向することができ、負のパワーを有するフィールドレンズ14と同等の効果を達成することができる。
Further, instead of the
また、フィールドレンズ14やプリズム15を配置することに代えて、図10に示されるように、光ファイバ8,9の射出端8aおよび入射端9aを光ファイバ8,9の長手軸に対して斜めに研磨することにしてもよい。これにより、図8のプリズム15の斜面15aと同様に、光ファイバ8,9の射出端8aおよび入射端9aを形成することができる。
Further, instead of arranging the
また、図11に示されるように、光ファイバ8,9の先端を湾曲させて、射出端8aおよび入射端9aを光ファイバ8,9の長手軸に対して斜めに相反する方向に向けることにしてもよい。
これらの方法によっても、フィールドレンズ14やプリズム15を配置した場合と同等の効果を達成することができる。
プリズム15の配置、射出端8aまたは入射端9aの研磨あるいは光ファイバ8,9の先端の湾曲は、第1のレーザ光Pおよび散乱光Rの少なくとも一方を通過させる位置に行ってもよい。Further, as shown in FIG. 11, the tips of the
Also by these methods, the same effect as the case where the
The arrangement of the
1 測定システム(血管判定システム)
2 医療用プローブ
5 光検出器(光検出部)
6 プロセッサ
8 照明用光ファイバ(第1の伝送路)
8a 射出端
9 検出用光ファイバ(第2の伝送路)
9a 入射端
10 集光レンズ(光学素子)
11,12 コア
13 マルチコア光ファイバ
14 フィールドレンズ(光偏向部)
15 プリズム(光偏向部)
A 生体組織
P 第1のレーザ光(レーザ光)
R 散乱光1 Measurement system (blood vessel determination system)
2
6
11, 12
15 Prism (light deflector)
A biological tissue P first laser beam (laser beam)
R scattered light
Claims (8)
前記生体組織における動的成分の情報を含む該生体組織からの散乱光を入射端において受光して伝送する第2の伝送路と、
前記射出端から射出されたレーザ光を屈折させて前記生体組織に照射するとともに、該生体組織からの散乱光を集光して前記入射端に受光させる、全体として正のパワーを有する光学素子とを備える医療用プローブと、
前記入射端で受光した前記散乱光を検出する光検出部と、
前記動的成分の情報に基づいて血管の有無を判定するプロセッサとを備える血管判定システム。A first transmission path for transmitting a laser beam for irradiating a living tissue and emitting it from the exit end;
A second transmission path for receiving and transmitting scattered light from the living tissue including information on dynamic components in the living tissue at an incident end;
An optical element having a positive power as a whole, which refracts the laser light emitted from the exit end and irradiates the living tissue, collects scattered light from the living tissue and causes the incident end to receive the light. A medical probe comprising:
A light detection unit for detecting the scattered light received at the incident end;
A blood vessel determination system comprising: a processor that determines the presence or absence of a blood vessel based on the information of the dynamic component.
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