WO2015163100A1 - 光学測定装置 - Google Patents

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WO2015163100A1
WO2015163100A1 PCT/JP2015/060237 JP2015060237W WO2015163100A1 WO 2015163100 A1 WO2015163100 A1 WO 2015163100A1 JP 2015060237 W JP2015060237 W JP 2015060237W WO 2015163100 A1 WO2015163100 A1 WO 2015163100A1
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light
measurement
unit
abnormality
optical
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PCT/JP2015/060237
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鳥山　誠記
至峰 小林
誠悟 伊藤
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オリンパス株式会社
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    • A61B2560/0266—Operational features for monitoring or limiting apparatus function
    • A61B2560/0276—Determining malfunction

Definitions

  • the present invention relates to an optical measuring device that measures optical characteristics of a living tissue.
  • an optical measurement device that irradiates a measurement object with light from a measurement probe and measures a characteristic value of the measurement object based on a measurement result of light reflected by the measurement object.
  • the optical measurement apparatus needs to perform a calibration process before starting measurement of the measurement object in order to guarantee the measurement accuracy of the measurement result.
  • measurement is performed with the tip of the measurement probe inserted into an adjustment jig containing a calibration member whose measurement value is known, and an optical measurement device is used based on the measurement result.
  • a technique for performing the calibration process is known (see Patent Document 1).
  • the above-described optical measuring apparatus has a structural defect due to an abnormality due to optical performance deterioration due to a decrease in the transmittance of the measuring probe or a decrease in the amount of light of the light source due to use, or damage to the measuring probe or contamination of the tip.
  • the measurement result alone is abnormal due to the optical performance of the measurement probe and the light source.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical measurement apparatus capable of accurately discriminating between abnormalities due to optical performance and abnormalities due to structural problems.
  • an optical measurement apparatus is detachably connected to a measurement probe having an illumination fiber and a light-receiving fiber, and performs optical measurement on a measurement object.
  • An optical measuring device comprising: a light source that emits illumination light to the measurement object via the illumination fiber; a light receiver that receives light propagating through the light receiving fiber; and the light receiving fiber.
  • a plurality of measured values in the diffused light by the illumination light reflected by the reflection index member to be irradiated with the illumination light received by the light receiving unit, and diffusion that transmits external light incident from the outside as uniform light Based on a plurality of measured values in the diffused light by the external light received by the light receiving unit via the indicator member and the light receiving fiber, the illumination light and the external light respectively
  • a calculator for calculating a characteristic value of the constant history characterized by comprising a.
  • the optical measurement apparatus is estimated in the above invention, when an abnormality due to an optical performance of each of the measurement probe and the light source unit predicted and an abnormality due to a structural defect, and when the abnormality occurs.
  • the abnormality information recording unit that records the abnormality information in which the characteristic values of the measurement history of the illumination light and the external light are associated with each other, the estimated value of the measurement history calculated by the calculation unit, and the abnormality information recording
  • a determination unit that determines whether or not an abnormality has occurred in the measurement probe or the light source unit based on the abnormality information recorded by the unit.
  • the optical measurement device further includes an output unit that outputs a warning when the determination unit determines that an abnormality has occurred in the measurement probe or the light source unit.
  • the optical measurement device is characterized in that, in the above invention, the optical measurement apparatus includes a plurality of the light receiving fibers, and the determination unit determines whether or not an abnormality has occurred for each of the light receiving fibers.
  • the optical measuring device has an effect that it is possible to accurately discriminate between an abnormality caused by optical performance and an abnormality caused by a structural defect.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a calibration module used in the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an outline of a determination method determined by the determination unit of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 shows a determination method used when the determination unit of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention determines whether or not the characteristic value of the measurement history of illumination light calculated by the calculation unit tends to decrease. It is a schematic diagram explaining an outline.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an outline of a threshold value calculation method calculated by the threshold value calculation unit of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an overview of the deterioration abnormality determination process executed by the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of the optical measurement system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the optical measurement system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • An optical measurement system 1 shown in FIGS. 1 and 2 performs an optical measurement on a measurement object such as a biological tissue that is a scatterer to detect the property (characteristic) of the measurement object, and an optical measurement system 2.
  • a measuring probe 3 that is detachably attached to the measuring apparatus 2 and is introduced into the subject.
  • the optical measuring device 2 includes a commercial power connector 20, a power supply unit 21, a light source unit 22, a connection unit 23, a first light receiving unit 24, an input unit 25, a display unit 26, a recording unit 27, and an I / F part 28 and control part 29 are provided.
  • the power supply unit 21 converts the power input via the commercial power connector 20 into a predetermined voltage, and supplies the converted power to each unit of the optical measuring device 2.
  • the light source unit 22 emits illumination light to the measurement probe 3 through the connection unit 23.
  • the light source unit 22 is realized using an incoherent light source such as a white LED (Light Emitting Diode), a tungsten lamp, and a halogen lamp, and one or a plurality of lenses as necessary. Examples of such a lens include a condensing lens and a collimating lens.
  • connection unit 23 detachably connects the measurement probe 3 to the optical measurement device 2.
  • the connection unit 23 emits illumination light emitted from the light source unit 22 to the measurement probe 3 and emits return light of illumination light incident via the measurement probe 3 to the first light receiving unit 24.
  • the connection unit 23 is realized using, for example, an SMA (Sub-Miniature Type A) connector and an optical fiber.
  • the first light receiving unit 24 receives and measures the light propagating through the connection unit 23 and the measurement probe 3. Specifically, the first light receiving unit 24 generates a measurement result of the measurement object by receiving the return light of the illumination light incident from the measurement probe 3 through the connection unit 23 and performing photoelectric conversion. Output to the control unit 29.
  • the first light receiving unit 24 is realized by using an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the first light receiving unit 24 may be provided with a spectroscope capable of receiving the return light of the illumination light incident from the measurement probe 3 and dispersing the spectral component of the received return light of the illumination light.
  • the input unit 25 receives input of various information of the optical measuring device 2, for example, input of a start signal that instructs the start of the measurement object.
  • the input unit 25 is configured using a touch panel, a push button, or the like.
  • the display unit 26 displays various information of the optical measuring device 2 under the control of the control unit 29.
  • the display unit 26 includes a display monitor 26a that displays abnormality information related to the optical measurement system 1, a cleaning lamp 26b that instructs the user to clean, and a communication that instructs the user to contact the serviceman. And a lamp 26c.
  • the display unit 26 outputs measurement results of the measurement object or operation information related to the optical measurement device 2.
  • the display unit 26 is realized by using a display panel such as liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence), a blinking display lamp, and a speaker that outputs sound. In the first embodiment, the display unit 26 functions as an output unit.
  • the recording unit 27 records various programs for operating the optical measuring device 2, various data used for the optical measuring device 2, and the like.
  • the recording unit 27 is based on a history information recording unit 271 that records past measurement results at the time of calibration processing, abnormalities due to the optical performance of each of the predicted measurement probe 3 and the light source unit 22, and structural problems.
  • An abnormality information recording unit 272 that records abnormality information in which an abnormality is associated with a characteristic value of each measurement history of illumination light and external light estimated when the abnormality occurs and the content displayed on the display unit 26. And having.
  • the abnormality due to the optical performance is an abnormality caused by deterioration due to a decrease in the transmittance of the measurement probe 3 or deterioration due to a decrease in the light amount of the light source unit 22.
  • the abnormality due to a structural defect is an abnormality caused by damage to the measurement probe 3, dirt attached to the tip of the measurement probe 3, failure of the first light receiving unit 24, dirt of a calibration module described later, and the like.
  • the recording unit 27 is realized using a volatile memory, a nonvolatile memory, or the like. Details of the abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 272 will be described later.
  • the I / F unit 28 outputs an externally input signal to the control unit 29.
  • the I / F unit 28 is input from a signal input from the endoscope apparatus, for example, a signal indicating the irradiation timing of illumination light emitted from the endoscope apparatus or an operation unit of the endoscope apparatus.
  • An instruction signal or the like is output to the control unit 29.
  • the I / F unit 28 outputs the measurement result measured by the optical measurement device 2 to the endoscope device.
  • the control unit 29 comprehensively controls the processing operation of each unit of the optical measuring device 2.
  • the control unit 29 is configured using a CPU (Central Processing Unit) or the like, and controls the optical measurement device 2 by transferring instruction information and data to each unit of the optical measurement device 2.
  • the control unit 29 includes a calculation unit 291, a determination unit 292, a threshold value calculation unit 293, and a display control unit 294.
  • the computing unit 291 computes characteristics related to the properties of the measurement object based on the measurement data of the return light of the illumination light input from the first light receiving unit 24. Further, the calculation unit 291 records diffused light based on the illumination light recorded by the history information recording unit 271 and reflected by the reflection index member to be irradiated with the illumination light received by the first light receiving unit 24 via the light receiving fiber, and Based on a plurality of measured values of each diffused light based on the light incident from the outside received by the first light receiving unit 24 through the diffusion index member that transmits the light incident from the outside as uniform light and the light receiving fiber. The characteristic values of the measurement history of the illumination light and the external light are calculated.
  • the determination unit 292 determines whether or not an abnormality has occurred in any of the measurement probe 3, the light source unit 22, and the first light receiving unit 24 based on the calculation result of the calculation unit 291 and the abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 272. Determine whether.
  • the threshold value calculation unit 293 has characteristics of measurement history of the measurement values of diffused light based on the illumination light recorded by the history information recording unit 271 by the determination unit 292 and the measurement values of diffused light based on external light incident from the outside ( A threshold value used in determining (trend) is calculated.
  • the display control unit 294 controls the display mode of the display unit 26. Specifically, based on the determination result of the determination unit 292, information related to the abnormality of the optical measurement system 1 is displayed on the display monitor 26a. Further, the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b or the communication lamp 26c based on the determination result of the determination unit 292.
  • the measurement probe 3 is configured using at least two optical fibers.
  • the measurement probe 3 includes an illumination fiber 31 (illumination channel) that emits illumination light to the measurement object, and a first light receiving fiber that receives return light of the illumination light reflected and / or scattered by the measurement object. 32 (first light receiving Ch).
  • the measurement probe 3 receives a base end portion 33 detachably connected to the connection portion 23, a flexible portion 34 having flexibility, and illumination light supplied from the light source portion 22 via the connection portion 23.
  • a tip portion 35 that receives the return light of the illumination light from the measurement object.
  • the front end portion 35 is provided with a lot lens 35 a that maintains a constant distance between the measurement object and the front end portion 35.
  • the optical measurement system 1 configured as described above measures a measurement object after performing a calibration process.
  • a calibration module described later is used.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a calibration module used in the optical measurement system 1.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the calibration module 4 shown in FIGS. 3 and 4 includes a base 41 having a cavity inside, a reflection index calibration unit 42, and a light emission index calibration unit 43.
  • the reflection index calibration unit 42 and the light emission index calibration unit 43 are fixed to the base unit 41.
  • the reflection index calibration unit 42 includes a reflection index main body 421, a reflection index member 422, and a reflection lid 423.
  • the reflection index main body 421 has a cylindrical shape, and a reflection index member 422 is accommodated therein.
  • the reflection indicator main body 421 has a reflective lid 423 attached to the upper surface thereof in a detachable manner.
  • the reflection index member 422 is a member whose white plate or surface has a high reflectance with respect to illumination light.
  • the reflection index member 422 becomes an irradiation target of illumination light irradiated from the tip of the measurement probe 3 when the optical measurement system 1 is calibrated.
  • the reflection lid portion 423 has a substantially cylindrical shape and has an insertion portion 423a into which the measurement probe 3 can be inserted.
  • the reflective lid 423 may be formed using an elastic body such as rubber or silicon rubber.
  • the light emission index calibration unit 43 includes a light emission index main body 431, a diffusion index member 432, a light emission lid 433, a diffusion light source unit 434, a connector unit 435, an optical fiber 436, and a sleeve 437.
  • the luminescent indicator main body 431 has a substantially cylindrical shape.
  • the light emission indicator main body 431 accommodates a diffusion indicator member 432 therein.
  • the diffusion index member 432 alleviates luminance unevenness of light emitted from the diffusion light source unit 434 via the optical fiber 436 and transmits uniform light (uniform light).
  • the light emitting lid portion 433 has a substantially cylindrical shape and has an insertion portion 433a into which the measurement probe 3 can be inserted.
  • the light emitting lid 433 may be formed using an elastic body such as rubber or silicon rubber.
  • the diffusion light source unit 434 emits illumination light to the diffusion index member 432 through the optical fiber 436.
  • the diffused light source unit 434 is configured using a white LED or the like.
  • the connector unit 435 holds the optical fiber 436 therein.
  • One of the connector parts 435 is in contact with the light emitting indicator main body part 431 and screwed, and the other holds an optical fiber 436 that guides light from the diffused light source part 434 by a sleeve 437.
  • the calibration module 4 configured as described above performs the calibration process in a state where the measurement probe 3 is inserted into the insertion unit 423a of the reflection index calibration unit 42 or the insertion unit 433a of the light emission index calibration unit 43, respectively.
  • the control unit 29 causes the light source unit 22 to emit illumination light, thereby allowing the reflection index member to pass through the measurement probe 3. Irradiation light is irradiated to 422. Thereafter, the calculation unit 291 measures the diffused light based on the illumination light reflected by the reflection index member 422 received by the first light receiving unit 24 via the measurement probe 3 (hereinafter simply referred to as “illumination light measurement value”). And the calibration process of the optical measurement system 1 is executed based on the calculation result.
  • the calculation unit 291 receives the diffusion light source unit 434 received by the first light receiving unit 24 via the diffusion index member 432 and the measurement probe 3.
  • the measurement value of the diffused light incident from (hereinafter simply referred to as “external light measurement value”) is calculated, and the calibration process of the optical measurement system 1 is executed based on the calculation result.
  • Each of the measurement value of the illumination light and the measurement value of the external light is sequentially recorded in the history information recording unit 271 every time the calibration process is executed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an outline of a determination method determined by the determination unit 292.
  • the horizontal axis indicates the number of times, and the vertical axis indicates the measured value of the light received by the first light receiving unit 24.
  • the straight line L1 indicates the characteristic value of the measurement history of the illumination light calculated by the calculation unit 291
  • the straight line L2 indicates the characteristic value of the measurement history of the external light (illumination light) calculated by the calculation unit 291. Show.
  • the determination unit 292 shows a downward trend as a characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light calculated by the calculation unit 291 (see the straight line L1), and in the measurement value of the external light.
  • the characteristic value of the measurement history is a slope of a straight line approximated based on a plurality of measurement values in illumination light or a plurality of measurement values in external light.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an outline of a determination method when the determination unit 292 determines whether or not the characteristic value of the measurement history of illumination light calculated by the calculation unit 291 has a downward tendency.
  • the horizontal axis indicates the number of times, and the vertical axis indicates the measured value of the light received by the first light receiving unit 24.
  • the straight line L ⁇ b> 3 indicates a threshold value used when the determination unit 292 determines the downward trend of the measurement value of the illumination light.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an outline of a determination method when the determination unit 292 determines whether or not the characteristic value of the measurement history of illumination light calculated by the calculation unit 291 has a downward tendency.
  • the horizontal axis indicates the number of times
  • the vertical axis indicates the measured value of the light received by the first light receiving unit 24.
  • the straight line L ⁇ b> 3 indicates a threshold value used when the determination unit 292 determines the downward trend of the measurement value of the illumination light.
  • the threshold value calculation unit 293 records the average value C av used when determining the downward trend of the measurement value of the illumination light in order to eliminate accidental elements
  • the history information recording unit 271 records.
  • the average of the measurement results (C 1 to C 10 ) for the first 10 times is calculated.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an outline of a threshold value calculation method calculated by the threshold value calculation unit 293.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the measured value of light received by the first light receiving unit 24.
  • a straight line L3 indicates the average value C av
  • a straight line L4 indicates the threshold value C life in which the aging degradation of the light source unit 22 is added to the average value.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 272.
  • the determination unit 292 determines that the optical measurement system 1 is normal when the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the external light calculated by the calculation unit 291 and the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light are normal. Judge that there is.
  • the determination unit 292 It is determined that an abnormality has occurred in the index member 422.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and displays information indicating the content of the abnormality on the display monitor 26a.
  • “2” in the abnormality information table T1 should be notified to the user because the characteristic value of the illumination light similarly shows an upward trend even if impurities with high reflectance are attached to the tip portion 35 of the measurement probe 3. The matter also states "Please clean the tip of the measurement probe".
  • the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the external light is “normal” and the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light is “downtrend”.
  • the contents of the abnormality are described as “decrease in the amount of illumination light, deterioration or breakage of the illumination fiber, dust on the reflection index due to illumination light”, and the matter to be notified to the user “please clean the index”.
  • the determination unit 292 It is determined that one or more of an abnormality, an abnormality in the illumination fiber 31, and an abnormality in the reflection index member 422 have occurred.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • the index does not improve even after cleaning, maintenance of the light source unit 22 is necessary. Is described.
  • the determination unit 292 is a diffused light source unit 434. It is determined that an abnormality has occurred. In this case, the display control unit 294 turns on the communication lamp 26c of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • the abnormality information table T1 “5” is predicted when the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the external light is “downward trend” and the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light is “normal”.
  • the abnormal contents to be described are “failure of the light source for external light, contamination of the diffusion index for external light”, and the matter to be notified to the user is “please clean the index”. That is, when the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the external light calculated by the calculation unit 291 is in a downward trend and the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light is normal, the determination unit 292 is a diffused light source unit 434. Alternatively, it is determined that an abnormality has occurred in the diffusion index member 432.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • “5” in the abnormality information table T1 if the indicator does not improve even after cleaning, maintenance of the light source unit 22 is necessary. Is described.
  • the determination unit 292 It is determined that any one of the abnormality 422, the abnormality of the diffusion index member 432, and the abnormality of the first light receiving unit 24 has occurred.
  • the display control unit 294 turns on the communication lamp 26c of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • “6” in the abnormality information table T1 includes “serviceman” in the matter to be notified to the user when the characteristic values of the external light measurement value and the illumination light measurement value do not change even after cleaning the index. Please contact me ”.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • the determination unit 292 434 determines that one or more of a failure, an abnormality of the diffusion index member 432, an abnormality of the reflection index member 422, and an abnormality of the optical measurement device 2 have occurred.
  • the display control unit 294 turns on the communication lamp 26c of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating either an abnormality or a failure.
  • the determination unit 292 It is determined that any one of a failure, an abnormality of the diffusion index member 432, an abnormality of the reflection index member 422, and an abnormality of the light source unit 22 has occurred.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the failure.
  • the determination unit 292 determines whether the optical measurement system 1 has deteriorated, abnormal, or failed based on the abnormality information table T1 recorded by the abnormality information recording unit 272 and the characteristic value of the measurement history calculated by the calculation unit 291. Estimate that part.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an outline of the deterioration abnormality determination process executed by the optical measurement system 1.
  • control unit 29 causes the light source unit 22 to emit illumination light in a state where the distal end portion 35 of the measurement probe 3 is inserted into the insertion portion 423 a of the reflection index calibration unit 42, so that the first light reception is performed.
  • the unit 24 is caused to receive and measure the diffused light of the illumination light (step S101).
  • control unit 29 causes the first light receiving unit 24 to receive the diffused light of the external light and measure it in a state where the distal end portion 35 of the measurement probe 3 is inserted into the insertion portion 433a of the light emission index calibration unit 43 ( Step S102).
  • the calculation unit 291 calculates the characteristic value of the measurement history in the measurement values of the illumination light and the external light (step S103).
  • the determination unit 292 determines deterioration or abnormality of the optical measurement system 1 based on the abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 272 and the characteristic value of the measurement history calculated by the calculation unit 291 (step S104). .
  • step S105 when the determination unit 292 determines that the optical measurement system 1 is deteriorated or abnormal (step S105: Yes), the display control unit 294 displays information indicating the content of the abnormality on the display unit 26 to give a warning. (Step S106). Thereby, the user can grasp whether the optical measurement system 1 is abnormal, for example, the measurement probe 3 is deteriorated or abnormal, or the light source unit 22 is deteriorated or abnormal. After step S106, the optical measurement system 1 ends this process.
  • step S105 when it is not determined by the determination unit 292 that the optical measurement system 1 is deteriorated or abnormal (step S105: No), the optical measurement system 1 ends this process.
  • the characteristic value of the measurement history of the measured value of the external light and the measured value of the illumination light calculated by the calculating unit 291 and the abnormality information recording unit 272 are provided. Since the abnormality of the optical measurement system 1 is determined based on the abnormality information to be recorded, it can be reliably determined that an abnormality has occurred in the measurement probe 3 or the light source unit 22.
  • the display control unit 294 warns the display unit 26 based on the determination result of the determination unit 292.
  • the serviceman confirms the calculation result by the calculation unit 291. It is only necessary to record the calculation result of the calculation unit 291 in the recording unit 27. Accordingly, the service person can accurately grasp the abnormal part of the optical measurement system 1 based on the calculation result of the calculation unit 291 recorded by the recording unit 27.
  • the optical measurement system according to the second embodiment is different in configuration from the optical measurement system 1 according to the first embodiment described above. Specifically, the measurement probe has a plurality of light receiving fibers. For this reason, below, the structure of the optical measurement system which concerns on this Embodiment 2 is demonstrated.
  • symbol is attached
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of the optical measurement system 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • An optical measurement system 100 shown in FIG. 10 performs an optical measurement on a measurement object such as a biological tissue that is a scatterer to detect the property (characteristic) of the measurement object, and the optical measurement apparatus 101. And a measurement probe 200 introduced into the subject.
  • a measurement object such as a biological tissue that is a scatterer to detect the property (characteristic) of the measurement object
  • the optical measurement apparatus 101 and the optical measurement apparatus 101.
  • a measurement probe 200 introduced into the subject.
  • the optical measurement apparatus 101 includes a commercial power connector 20, a power source unit 21, a light source unit 22, a connection unit 23, a first light receiving unit 24, an input unit 25, a display unit 26, and an I / F unit 28. , A control unit 29, a second light receiving unit 102, and a recording unit 103.
  • the second light receiving unit 102 receives the return light of the illumination light incident from the measurement probe 200 via the connection unit 23 and performs photoelectric conversion to generate a measurement result of the measurement object and output it to the control unit 29. To do.
  • the second light receiving unit 102 is realized using an image sensor such as a CCD or a CMOS.
  • the first light receiving unit 24 may be provided with a spectroscope capable of receiving the return light of the illumination light incident from the measurement probe 200 and dispersing the spectrum component of the received return light of the illumination light.
  • the recording unit 103 records various programs for operating the optical measurement apparatus 101, various data used for the optical measurement apparatus 101, and the like.
  • the recording unit 103 includes a history information recording unit 271 that records measurement results in past calibration processing, an abnormality caused by the optical performance of each of the predicted measurement probe 200 and the light source unit 22, and an abnormality caused by a structural defect.
  • an abnormality information recording unit 103a that records abnormality information in which the characteristic values of the measurement history of the illumination light and external light estimated when the abnormality occurs and the content displayed by the display unit 26 are associated with each other.
  • the recording unit 103 is realized using a volatile memory, a nonvolatile memory, or the like. Note that the recording unit 103 may be configured using a memory card or the like attached from the outside of the optical measurement apparatus 101.
  • the measurement probe 200 is configured using at least three optical fibers. Specifically, the measurement probe 200 is configured using an illumination fiber 31, a first light receiving fiber 32, and a second light receiving fiber 36.
  • the measurement probe 200 includes a proximal end portion 33, a flexible portion 34, and a distal end portion 35.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 103a.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating another example of an abnormality information table related to abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 103a.
  • the abnormality information table T10 has a total of 81 measurement results for the second light receiving fiber 36 with respect to the nine patterns of the first light receiving fiber 32 described above in the first embodiment. There are street patterns. Therefore, in the following, two typical examples shown in FIGS. 11 and 12 will be described.
  • the abnormality information table T10 shown in FIG. 11 is obtained when the measurement values of the external light in the first light receiving fiber 32 and the measurement values of the illumination light are normal. An example in which the characteristic value of the measurement history of each of the measurement value and the measurement value of the illumination light changes is shown.
  • the abnormality information table T10 is notified to the user of the characteristic values of the measurement history of the measurement values of the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36 by the calculation unit 291 and the predicted abnormality contents.
  • the power matters are recorded in association with each other.
  • the characteristic values of the measurement history in the measurement values of the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36 are different, the presence of impurities that affect only the second light receiving fiber 36 exists. Conceivable.
  • the determination unit 292 determines that an abnormality has occurred in the second light receiving fiber 36 or the second light receiving unit 102.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • “6” to “9” of the abnormality information table T10 describes “Please call a service person” as a matter to be notified to the user when there is no improvement even after cleaning the index.
  • abnormality information table T20 shown in FIG. 12 shows an example when the characteristic value of the measurement history in the measurement value of the illumination light of the first light receiving fiber 32 shows a downward trend.
  • the abnormality information table T20 is notified to the user of the characteristic value of the measurement history of the measurement values of the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36 by the calculation unit 291 and the predicted abnormality content.
  • the power matters are recorded in association with each other. For example, as shown in “3” of the abnormality information table T20, when the measurement value of the external light is normal and the measurement value of the illumination light tends to decrease for both the first and second light receiving fibers, It is determined that an abnormality such as a decrease or breakage in the amount of illumination light, degradation of the illumination fiber, or dust on the diffusion index due to illumination light has occurred.
  • the display control unit 294 turns on the cleaning lamp 26b of the display unit 26 and causes the display monitor 26a to display information indicating the content of the abnormality.
  • the determination unit 292 determines that an abnormality has occurred in the second light receiving fiber 36 when the characteristic value of the measured value of the second light receiving fiber 36 has a downward tendency or an upward tendency.
  • the display control unit 294 turns on the communication lamp 26c of the display unit 26 and displays information indicating the content of the abnormality on the display monitor 26a.
  • the determination unit 292 performs optical measurement based on the characteristic values of the measurement history of the measurement values of the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36 calculated by the calculation unit 291 and the abnormality information recorded by the abnormality information recording unit 103a. Determining whether the system 100 is degraded or abnormal. Thereby, deterioration or abnormality can be determined for each light receiving fiber.
  • the characteristic value of the measurement history of each of the measurement value of the external light and the measurement value of the illumination light calculated by the calculation unit 291 and the abnormality information recording unit 103a are determined. Based on the abnormality information to be recorded, the abnormality of the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36 can be individually determined.
  • the measurement probe 200 includes the first light receiving fiber 32 and the second light receiving fiber 36.
  • the number of light receiving fibers can be changed as appropriate.
  • the number of illumination fibers 31 can be changed as appropriate.
  • the present invention can include various embodiments not described herein, and various design changes and the like can be made within the scope of the technical idea specified by the claims. Is possible.

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Abstract

　光学的な性能による異常と構成上の不具合による異常とを正確に判別することができる光学測定装置を提供する。光学測定装置２は、照明ファイバ３１を介して測定対象物へ照明光を出射する光源部２２と、第１受光ファイバ３２を介して測定対象物で反射した照明光の戻り光を受光する第１受光部２４と、第１受光ファイバ３２を介して第１受光部２４が受光した照明光の照射対象となる反射指標部材で反射した照明光に基づく拡散光、および、外部から入射される光を均一な光として透過させる拡散指標部材と第１受光ファイバ３２とを介して第１受光部２４が受光した外部から入射される光に基づく拡散光それぞれの複数の測定値に基づいて、測定履歴の特性を演算する演算部２９１と、を備える。

Description

光学測定装置
　本発明は、生体組織の光学特性を測定する光学測定装置に関する。
　従来、測定対象物に測定プローブから光を照射し、測定対象物で反射した光の測定結果に基づいて、測定対象物の特性値を測定する光学測定装置が知られている。光学測定装置は、測定結果の測定精度を保証するため、測定対象物の測定を開始する前に、キャリブレーション処理を行う必要がある。このようなキャリブレーション処理を行う技術として、測定値が既知の校正用部材を収容した調整治具に測定プローブの先端部を挿入した状態で測定を行い、この測定結果に基づいて、光学測定装置のキャリブレーション処理を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２０１２－１３９４４６号公報
　ところで、上述した光学測定装置は、使用に伴う測定プローブの透過率や光源の光量の低下等に起因する光学的な性能の劣化による異常または測定プローブの破損や先端部の汚れによる構成上の不具合による異常を回避することができない。このため、従来技術では、キャリブレーション処理を行った際の測定結果に基づいて、ユーザが異常の種別を推定していたが、測定結果のみでは、測定プローブや光源の光学的な性能による異常なのか、測定プローブの破損や測定プローブの先端部の汚れによる構成上の不具合による異常なのかを正確に判別することができなかった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学的な性能による異常と構成上の不具合による異常とを正確に判別することができる光学測定装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学測定装置は、照明ファイバと受光ファイバとを有する測定プローブが着脱自在に接続され、測定対象物に対して光学測定を行う光学測定装置であって、前記照明ファイバを介して前記測定対象物へ照明光を出射する光源部と、前記受光ファイバを介して伝播してくる光を受光する受光部と、前記受光ファイバを介して前記受光部が受光した前記照明光の照射対象となる反射指標部材で反射した前記照明光による拡散光における複数の測定値、および、外部から入射される外部光を均一な光として透過させる拡散指標部材と前記受光ファイバとを介して前記受光部が受光した前記外部光による拡散光における複数の測定値に基づいて、前記照明光および前記外部光それぞれの測定履歴の特性値を演算する演算部と、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学測定装置は、上記発明において、予測される前記測定プローブおよび前記光源部それぞれの光学的な性能による異常および構成上の不具合による異常と、該異常が発生した場合に推定される前記照明光および前記外部光それぞれの測定履歴の特性値と、を対応付けた異常情報を記録する異常情報記録部と、前記演算部が演算した前記測定履歴の推定値と前記異常情報記録部が記録する前記異常情報とに基づいて、前記測定プローブまたは前記光源部に異常が生じているか否かを判定する判定部と、をさらに備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学測定装置は、上記発明において、前記判定部が前記測定プローブまたは前記光源部に異常が生じていると判定した場合、警告を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係る光学測定装置は、上記発明において、前記受光ファイバを複数備え、前記判定部は、前記受光ファイバごとに異常が生じているか否かを判定することを特徴とする。
　本発明に係る光学測定装置によれば、光学的な性能による異常と構成上の不具合による異常とを正確に判別することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの概略構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの機能構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムに用いる校正モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの判定部が判定する判定方法の概要を説明する模式図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの判定部が演算部によって演算された照明光の測定履歴の特性値が下降傾向であるか否かを判定する際の判定方法の概要を説明する模式図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの閾値算出部が算出する閾値の算出方法の概要を説明する模式図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る異常情報記録部が記録する異常情報に関する異常情報テーブルの一例を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムが実行する劣化異常判定処理の概要を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る光学測定システムの機能構成を示すブロック図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る異常情報記録部が記録する異常情報に関する異常情報テーブルの一例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る異常情報記録部が記録する異常情報に関する異常情報テーブルの別の一例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。また、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光学測定システムの機能構成を示すブロック図である。
　図１および図２に示す光学測定システム１は、散乱体である生体組織等の測定対象物に対して光学測定を行って測定対象物の性状（特性）を検出する光学測定装置２と、光学測定装置２に対して着脱自在であり、被検体内に導入される測定プローブ３と、を備える。
　まず、光学測定装置２の構成について説明する。
　光学測定装置２は、商用電源コネクタ２０と、電源部２１と、光源部２２と、接続部２３と、第１受光部２４と、入力部２５と、表示部２６と、記録部２７と、Ｉ／Ｆ部２８と、制御部２９と、を備える。
　電源部２１は、商用電源コネクタ２０を介して入力される電力を所定の電圧に変換し、この変換した電力を光学測定装置２の各部に供給する。
　光源部２２は、接続部２３を介して測定プローブ３へ照明光を出射する。光源部２２は、白色ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）、タングステンランプおよびハロゲンランプのようなインコヒーレント光源と、必要に応じて一または複数のレンズとを用いて実現される。このようなレンズとしては、たとえば集光レンズやコリメートレンズ等をあげることができる。
　接続部２３は、測定プローブ３を光学測定装置２に着脱自在に接続する。接続部２３は、光源部２２から出射された照明光を測定プローブ３へ出射するとともに、測定プローブ３を介して入射される照明光の戻り光を第１受光部２４へ出射する。接続部２３は、たとえばＳＭＡ（Sub-Miniature　Type　A）コネクタおよび光ファイバを用いて実現される。
　第１受光部２４は、接続部２３および測定プローブ３を介して伝播してくる光を受光して測定する。具体的には、第１受光部２４は、接続部２３を介して測定プローブ３から入射される照明光の戻り光を受光して光電変換を行うことによって測定対象物の測定結果を生成して制御部２９へ出力する。第１受光部２４は、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）やＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）等の撮像素子を用いて実現される。なお、第１受光部２４に、測定プローブ３から入射される照明光の戻り光を受光し、受光した照明光の戻り光のスペクトル成分を分光可能な分光器を設けてもよい。
　入力部２５は、光学測定装置２の各種情報の入力、例えば測定対象物の開始を指示する開始信号の入力を受け付ける。入力部２５は、タッチパネルやプッシュ式の釦等を用いて構成される。
　表示部２６は、制御部２９の制御のもと、光学測定装置２の各種情報を表示する。具体的には、表示部２６は、光学測定システム１に関する異常情報を表示する表示モニタ２６ａと、ユーザに対して掃除を指示する掃除ランプ２６ｂと、ユーザに対してサービスマンの連絡を指示する連絡ランプ２６ｃと、を有する。また、表示部２６は、測定対象物の測定結果または光学測定装置２に関する操作情報を出力する。表示部２６は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）等の表示パネル、点滅可能な表示ランプおよび音声を出力するスピーカ等を用いて実現される。なお、本実施の形態１では、表示部２６が出力部として機能する。
　記録部２７は、光学測定装置２を動作させるための各種プログラムおよび光学測定装置２に使用される各種データ等を記録する。また、記録部２７は、キャリブレーション処理時における過去の測定結果を記録する履歴情報記録部２７１と、予測される測定プローブ３および光源部２２それぞれの光学的な性能による異常および構成上の不具合による異常と、この異常が発生した場合に推定される照明光および外部光それぞれの測定履歴の特性値と、表示部２６が表示する内容と、を対応付けた異常情報を記録する異常情報記録部２７２と、を有する。ここで、光学的な性能による異常とは、測定プローブ３の透過率の低下による劣化または光源部２２の光量低下による劣化に起因する異常である。また、構成上の不具合による異常とは、測定プローブ３の破損、測定プローブ３の先端部に付着した汚れ、第１受光部２４の故障および後述する校正モジュールの汚れ等に起因する異常である。記録部２７は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現される。なお、異常情報記録部２７２が記録する異常情報の詳細は後述する。
　I／Ｆ部２８は、外部から入力される信号を制御部２９へ出力する。具体的には、Ｉ／Ｆ部２８は、内視鏡装置から入力される信号、例えば内視鏡装置が出射する照明光の照射タイミングを示す信号や内視鏡装置の操作部から入力される指示信号等を制御部２９へ出力する。また、Ｉ／Ｆ部２８は、光学測定装置２が測定した測定結果を内視鏡装置へ出力する。
　制御部２９は、光学測定装置２の各部の処理動作を統括的に制御する。制御部２９は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等を用いて構成され、光学測定装置２の各部に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、光学測定装置２を制御する。また、制御部２９は、演算部２９１と、判定部２９２と、閾値算出部２９３と、表示制御部２９４と、を有する。
　演算部２９１は、第１受光部２４から入力された照明光の戻り光の測定データに基づいて、測定対象物の性状に関する特性を演算する。また、演算部２９１は、履歴情報記録部２７１が記録する、受光ファイバを介して第１受光部２４が受光した照明光の照射対象となる反射指標部材で反射した照明光に基づく拡散光、および外部から入射される光を均一な光として透過させる拡散指標部材と受光ファイバとを介して第１受光部２４が受光した外部から入射される光に基づく拡散光それぞれの複数の測定値に基づいて、照明光および外部光それぞれの測定履歴の特性値を演算する。
　判定部２９２は、演算部２９１の演算結果と異常情報記録部２７２が記録する異常情報とに基づいて、測定プローブ３、光源部２２および第１受光部２４のいずれかに異常が生じているか否かを判定する。
　閾値算出部２９３は、判定部２９２が履歴情報記録部２７１によって記録された照明光に基づく拡散光の測定値および外部から入射される外部光に基づく拡散光の測定値それぞれの測定履歴の特性（傾向）を判定する際に用いる閾値を算出する。
　表示制御部２９４は、表示部２６の表示態様を制御する。具体的には、判定部２９２の判定結果に基づいて、表示モニタ２６ａに光学測定システム１の異常に関する情報を表示させる。さらに、表示制御部２９４は、判定部２９２の判定結果に基づいて、掃除ランプ２６ｂまたは連絡ランプ２６ｃを点灯する。
　次に、測定プローブ３の構成について説明する。
　測定プローブ３は、少なくとも２本の光ファイバを用いて構成される。具体的には、測定プローブ３は、測定対象物に照明光を出射する照明ファイバ３１（照明チャンネル）と、測定対象物で反射および／または散乱した照明光の戻り光を受光する第１受光ファイバ３２（第１受光Ｃｈ）と、を用いて構成される。また、測定プローブ３は、接続部２３に着脱自在に接続される基端部３３と、可撓性を有する可撓部３４と、接続部２３を介して光源部２２から供給された照明光を出射するとともに、測定対象物からの照明光の戻り光を受光する先端部３５と、を備える。また、先端部３５には、測定対象物と先端部３５との距離を一定に維持するロットレンズ３５ａが設けられている。
　上述のように構成された光学測定システム１は、キャリブレーション処理を行った後に、測定対象物の測定を行う。このキャリブレーション処理においては、後述する校正モジュールが用いられる。
　図３は、光学測定システム１に用いる校正モジュールの概略構成を示す斜視図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。
　図３および図４に示す校正モジュール４は、内部に空洞を有するベース部４１と、反射指標校正部４２と、発光指標校正部４３と、を有する。反射指標校正部４２および発光指標校正部４３は、ベース部４１に固定されて設けられている。
　まず、反射指標校正部４２の構成について説明する。
　反射指標校正部４２は、反射指標本体部４２１と、反射指標部材４２２と、反射蓋部４２３と、を有する。
　反射指標本体部４２１は、円柱状をなし、内部に反射指標部材４２２が収容されている。反射指標本体部４２１は、上面に反射蓋部４２３が着脱自在に取り付けられる。
　反射指標部材４２２は、白色板または表面が照明光に対して高い反射率を有する部材である。反射指標部材４２２は、光学測定システム１のキャリブレーション処理を行う場合に、測定プローブ３の先端から照射される照明光の照射対象となる。
　反射蓋部４２３は、略筒状をなし、測定プローブ３を挿入可能な挿入部４２３ａを有する。反射蓋部４２３は、弾性体、例えばゴムやシリコンゴム等を用いて形成されてもよい。
　次に、発光指標校正部４３の構成について説明する。
　発光指標校正部４３は、発光指標本体部４３１と、拡散指標部材４３２と、発光蓋部４３３と、拡散光源部４３４と、コネクタ部４３５と、光ファイバ４３６と、スリーブ４３７と、を有する。
　発光指標本体部４３１は、略筒状をなす。発光指標本体部４３１は、内部に拡散指標部材４３２が収容されている。
　拡散指標部材４３２は、光ファイバ４３６を介して拡散光源部４３４から出射された光の輝度ムラを緩和させて均一な光（一様な光）を透過させる。
　発光蓋部４３３は、略筒状をなし、測定プローブ３を挿入可能な挿入部４３３ａを有する。発光蓋部４３３は、弾性体、例えばゴムやシリコンゴム等を用いて形成されてもよい。
　拡散光源部４３４は、光ファイバ４３６を介して拡散指標部材４３２へ照明光を出射する。拡散光源部４３４は、白色ＬＥＤ等を用いて構成される。
　コネクタ部４３５は、内部で光ファイバ４３６を保持する。コネクタ部４３５は、一方が発光指標本体部４３１に当接してネジ止めされ、他方がスリーブ４３７によって拡散光源部４３４からの光を導く光ファイバ４３６を保持している。
　このように構成された校正モジュール４は、測定プローブ３が反射指標校正部４２の挿入部４２３ａまたは発光指標校正部４３の挿入部４３３ａそれぞれに挿入された状態でキャリブレーション処理が実行される。
　具体的には、測定プローブ３が反射指標校正部４２の挿入部４２３ａに挿入された場合、制御部２９は、光源部２２に照明光を出射させることによって、測定プローブ３を介して反射指標部材４２２へ照明光を照射する。その後、演算部２９１は、測定プローブ３を介して第１受光部２４が受光した反射指標部材４２２で反射した照明光に基づく拡散光の測定値（以下、単に「照明光の測定値」という）を演算し、この演算結果に基づいて光学測定システム１のキャリブレーション処理を実行する。
　続いて、測定プローブ３が発光指標校正部４３の挿入部４３３ａに挿入された場合、演算部２９１は、拡散指標部材４３２および測定プローブ３を介して第１受光部２４が受光した拡散光源部４３４から入射される拡散光の測定値（以下、単に「外部光の測定値」という）を演算し、この演算結果に基づいて光学測定システム１のキャリブレーション処理を実行する。照明光の測定値および外部光の測定値の各々は、キャリブレーション処理が実行されるごとに、履歴情報記録部２７１に順次記録される。
　次に、光学測定システム１が実行する異常判定処理について説明する。図５は、判定部２９２が判定する判定方法の概要を説明する模式図である。図５において、横軸が回数を示し、縦軸が第１受光部２４によって受光された光の測定値を示す。また、図５において、直線Ｌ１が演算部２９１によって演算された照明光の測定履歴の特性値を示し、直線Ｌ２が演算部２９１によって演算された外部光（照明光）の測定履歴の特性値を示す。
　図５に示すように、判定部２９２は、演算部２９１が演算した照明光の測定値における測定履歴の特性値として下降傾向が見られ（直線Ｌ１を参照）、かつ、外部光の測定値における測定履歴の特性値として増減傾向が見られない場合（直線Ｌ２を参照）、測定プローブ３が正常であると判定するとともに、かつ、光源部２２の光量が低下（光源部２２の劣化）、即ち、光源部２２が異常であると判定する。ここで、測定履歴の特性値とは、照明光における複数の測定値または外部光における複数の測定値に基づいて近似された直線の傾きである。
　ここで、判定部２９２が演算部２９１によって演算された測定履歴の特性値が下降傾向であるか否かを判定する判定方法について説明する。図６は、判定部２９２が演算部２９１によって演算された照明光の測定履歴の特性値が下降傾向であるか否かを判定する際の判定方法の概要を説明する模式図である。図６において、横軸が回数を示し、縦軸が第１受光部２４によって受光された光の測定値を示す。また、図６において、直線Ｌ３が判定部２９２によって照明光の測定値の下降傾向を判定する際に用いる閾値を示す。なお、図６において、照明光の測定履歴の特性値における下降傾向の判定方法について説明するが、外部光の測定履歴の特性値における下降傾向または上昇傾向を判定する際にも同様の処理を用いることができるため、説明を省略する。
　図６に示すように、まず、閾値算出部２９３は、偶然の要素を排除するため、照明光の測定値の下降傾向を判定する際に用いる平均値Ｃavを、履歴情報記録部２７１が記録する最初の１０回分の測定結果（Ｃ1～Ｃ10）の平均値によって算出する。
　また、閾値算出部２９３は、光源部２２の経年劣化を加味して閾値を算出する。図７は、閾値算出部２９３が算出する閾値の算出方法の概要を説明する模式図である。図７において、横軸が時間を示し、縦軸が第１受光部２４によって受光された光の測定値を示す。また、図７において、直線Ｌ３が平均値Ｃavを示し、直線Ｌ４が平均値に光源部２２の経年劣化を加味した閾値Ｃlifeを示す。
　図７に示すように、閾値算出部２９３は、平均値Ｃavに対して、光源部２２の経年劣化を加味した閾値Ｃlifeを算出する。具体的には、閾値算出部２９３は、光源部２２の減衰（劣化）を１０００時間あたり５％とし、経過時間をｔとした場合、以下の式によって閾値Ｃlifeを算出する。
　Ｃlife＝（０.９５／１０００）×ｔ×Ｃav　　　・・・（１）
このように、閾値算出部２９３は、偶然の要素を排除するとともに、光源部２２の経年劣化を加味した閾値Ｃlifeを算出する。なお、判定部２９２は、閾値算出部２９３が算出した平均値Ｃavを閾値として用いてもよい。
　判定部２９２は、図６に示すように、測定値Ｃn（ｎ＝自然数）から順に遡って、測定値Ｃn-10までに対してＣlife－Ｃn＞０であるか否かを判定し、Ｃlife－Ｃn＞０である場合、照明光の測定値が下降傾向であると判定する。即ち、判定部２９２は、照明光の測定値が多少の幅を持って上下に増減した場合であっても、演算部２９１によって演算された照明光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向で、１０回の間で１回も閾値Ｃlifeを超えなければ、光源部２２の照明光の光量に異常が生じていると判定する。なお、上述した閾値Ｃlifeを算出するための回数や減衰の割合および判定に用いる回数は、適宜変更することができる。
　次に、判定部２９２が判定する劣化異常パターンについて説明する。図８は、異常情報記録部２７２が記録する異常情報に関する異常情報テーブルの一例を示す図である。
　図８に示す異常情報テーブルＴ１には、演算部２９１による測定履歴の特性値（外部光の測定値および照明光の測定値）と、予測される異常内容と、ユーザへ報知するべき事柄とが対応付けて記録されている。具体的には、異常情報テーブルＴ１の「１」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値（傾向）が「正常」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「正常」である場合、予測される異常内容が「異常なし」、ユーザへ報知すべき事柄が「なし」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値および照明光の測定値における測定履歴の特性値それぞれが正常である場合、光学測定システム１が正常であると判定する。
　異常情報テーブルＴ１の「２」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「正常」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」である場合、予測される異常内容が「照明光用の反射指標上の高反射率の不純物の存在」、ユーザへ報知すべき事柄が「指標を掃除してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が正常で、照明光の反射光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向である場合、反射指標部材４２２に異常が生じていると判定する。さらに、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１の「２」には、測定プローブ３の先端部３５に高反射率の不純物が付着しても照明光の特性値が同様に上昇傾向を示すので、ユーザへ報知すべき事柄に「測定プローブの先端部を掃除してください」も記載されている。
　異常情報テーブルＴ１の「３」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「正常」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」である場合、予測される異常内容が「照明光量の低下、照明ファイバの劣化または折損、照明光による反射指標上のゴミ」、ユーザへ報知すべき事柄が「指標を掃除してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が正常で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向である場合、光源部２２の異常、照明ファイバ３１の異常および反射指標部材４２２の異常のいずれか１つ以上が発生していると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１の「３」には、指標の掃除を行っても改善しない場合、光源部２２のメンテナンスが必要になるので、ユーザへ報知すべき事柄に「サービスマンに連絡してください」が記載されている。
　異常情報テーブルＴ１の「４」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「正常」である場合、予測される異常内容が「外部光用光源の異常出力」、ユーザへ報知すべき事柄が「サービスマンに連絡してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が正常である場合、拡散光源部４３４に異常が生じていると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の連絡ランプ２６ｃを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。
　異常情報テーブルＴ１の「５」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「正常」である場合、予測される異常内容が「外部光用光源の故障、外部光用の拡散指標の汚損」、ユーザへ報知すべき事柄が「指標を掃除してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が正常である場合、拡散光源部４３４または拡散指標部材４３２に異常が生じていると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１の「５」には、指標の掃除を行っても改善しない場合、光源部２２のメンテナンスが必要になるので、ユーザへ報知すべき事柄に「サービスマンに連絡してください」が記載されている。
　異常情報テーブルＴ１の「６」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」である場合、予測される異常内容が「両指標上の高反射率の不純物の存在、第１受光部の異常」、ユーザへ報知すべき事柄が「指標を掃除してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向である場合、反射指標部材４２２の異常、拡散指標部材４３２の異常および第１受光部２４の異常のいずれか１つが発生していると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の連絡ランプ２６ｃを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１の「６」には、指標の掃除を行っても外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの特性値が変わらない場合、ユーザへ報知すべき事柄に「サービスマンに連絡してください」が記載されている。
　異常情報テーブルＴ１の「７」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」である場合、予測される異常内容が「照明光量の低下、外部光源の異常出力、第１受光部の異常、光学測定装置の暴走」、ユーザへ報知すべき事柄が「サービスマンに連絡してください」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向である場合、光源部２２の異常、拡散光源部４３４の異常、第１受光部２４の異常および光学測定装置２の異常のいずれか１つ以上が発生していると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。
　異常情報テーブルＴ１の「８」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「上昇傾向」である場合、予測される異常内容が「外部光用光源の故障、外部光用の拡散指標の汚損、照明光用の反射指標上の高反射率の不純物の付着、光学測定装置の暴走」、ユーザへ報知すべき事柄が「サービスマンに連絡してください。」と記載されている。即ち、判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が上昇傾向である場合、拡散光源部４３４が故障、拡散指標部材４３２の異常、反射指標部材４２２の異常および光学測定装置２の異常のいずれか１つ以上が発生していると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の連絡ランプ２６ｃを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常または故障のいずれかの内容を示す情報を表示させる。
　異常情報テーブルＴ１の「９」には、外部光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」、かつ、照明光の測定値における測定履歴の特性値が「下降傾向」である場合、予測される異常内容が「両指標上のゴミ、外部光源、照明光源の故障」、ユーザへ報知すべき事柄が「指標を掃除してください」と記載されている。判定部２９２は、演算部２９１が演算した外部光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向で、照明光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向である場合、拡散光源部４３４が故障、拡散指標部材４３２の異常、反射指標部材４２２の異常および光源部２２の異常のいずれか１つが発生していると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに故障の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１の「９」には、指標の掃除を行っても外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値が変わらない場合、ユーザへ報知すべき事柄に「サービスマンに連絡してください」と記載されている。
　このように、判定部２９２は、異常情報記録部２７２が記録する異常情報テーブルＴ１と演算部２９１が演算した測定履歴の特性値とに基づいて、光学測定システム１の劣化、異常または故障のいずれかの箇所を推定する。
　次に、光学測定システム１が実行する劣化異常判定処理について説明する。図９は、光学測定システム１が実行する劣化異常判定処理の概要を示すフローチャートである。
　図９に示すように、まず、制御部２９は、測定プローブ３の先端部３５が反射指標校正部４２の挿入部４２３ａに挿入された状態で光源部２２に照明光を出射させ、第１受光部２４に照明光の拡散光を受光させて測定させる（ステップＳ１０１）。
　続いて、制御部２９は、測定プローブ３の先端部３５が発光指標校正部４３の挿入部４３３ａに挿入された状態で、第１受光部２４に外部光の拡散光を受光させて測定させる（ステップＳ１０２）。
　その後、演算部２９１は、照明光および外部光それぞれの測定値における測定履歴の特性値を演算する（ステップＳ１０３）。
　続いて、判定部２９２は、異常情報記録部２７２が記録する異常情報と演算部２９１が演算した測定履歴の特性値とに基づいて、光学測定システム１の劣化または異常を判定する（ステップＳ１０４）。
　その後、判定部２９２によって光学測定システム１に劣化または異常があると判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、表示制御部２９４は、表示部２６に異常の内容を示す情報を表示させて警告する（ステップＳ１０６）。これにより、ユーザは、光学測定システム１の異常箇所、例えば測定プローブ３の劣化または異常であるのか、光源部２２の劣化または異常であるのかを把握することができる。ステップＳ１０６の後、光学測定システム１は、本処理を終了する。
　ステップＳ１０５において、判定部２９２によって光学測定システム１に劣化または異常があると判定されていない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、光学測定システム１は、本処理を終了する。
　以上説明した本発明の実施の形態１によれば、判定部２９２が演算部２９１によって演算された外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値と異常情報記録部２７２が記録する異常情報とに基づいて、光学測定システム１の異常を判定するので、測定プローブ３または光源部２２に異常が生じていることを確実に判別することができる。
　なお、本発明の実施の形態１では、表示制御部２９４が判定部２９２の判定結果に基づいて、表示部２６に警告を行っていたが、サービスマンが演算部２９１による演算結果を確認することができればよく、演算部２９１の演算結果を記録部２７に記録するだけでもよい。これにより、サービスマンは、記録部２７が記録する演算部２９１の演算結果に基づいて、光学測定システム１の異常箇所を正確に把握することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る光学測定システムは、上述した実施の形態１に係る光学測定システム１と構成が異なる。具体的には、測定プローブは、複数の受光ファイバを有する。このため、以下においては、本実施の形態２に係る光学測定システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態１に係る光学測定システム１の構成と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　図１０は、本発明の実施の形態２に係る光学測定システム１００の機能構成を示すブロック図である。
　図１０に示す光学測定システム１００は、散乱体である生体組織等の測定対象物に対して光学測定を行って測定対象物の性状（特性）を検出する光学測定装置１０１と、光学測定装置１０１に対して着脱自在であり、被検体内に導入される測定プローブ２００と、を備える。
　まず、光学測定装置１０１の構成について説明する。光学測定装置１０１は、商用電源コネクタ２０と、電源部２１と、光源部２２と、接続部２３と、第１受光部２４と、入力部２５と、表示部２６と、Ｉ／Ｆ部２８と、制御部２９と、第２受光部１０２と、記録部１０３と、を備える。
　第２受光部１０２は、接続部２３を介して測定プローブ２００から入射される照明光の戻り光を受光して光電変換を行うことによって測定対象物の測定結果を生成して制御部２９へ出力する。第２受光部１０２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて実現される。なお、第１受光部２４に、測定プローブ２００から入射される照明光の戻り光を受光し、受光した照明光の戻り光のスペクトル成分を分光可能な分光器を設けてもよい。
　記録部１０３は、光学測定装置１０１を動作させるための各種プログラムおよび光学測定装置１０１に使用される各種データ等を記録する。また、記録部１０３は、過去のキャリブレーション処理における測定結果を記録する履歴情報記録部２７１と、予測される測定プローブ２００および光源部２２それぞれの光学的な性能による異常および構成上の不具合による異常と、この異常が発生した場合に推定される照明光および外部光それぞれの測定履歴の特性値と、表示部２６が表示する内容と、を対応付けた異常情報を記録する異常情報記録部１０３ａと、を有する。記録部１０３は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現される。なお、記録部１０３は、光学測定装置１０１の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成してもよい。
　次に、測定プローブ２００の構成について説明する。測定プローブ２００は、少なくとも３本の光ファイバを用いて構成される。具体的には、測定プローブ２００は、照明ファイバ３１と、第１受光ファイバ３２と、第２受光ファイバ３６と、を用いて構成される。また、測定プローブ２００は、基端部３３と、可撓部３４と、先端部３５と、を備える。
　このように構成された光学測定システム１００において、判定部２９２が判定する劣化異常パターンについて説明する。図１１は、異常情報記録部１０３ａが記録する異常情報に関する異常情報テーブルの一例を示す図である。図１２は、異常情報記録部１０３ａが記録する異常情報に関する異常情報テーブルの別の一例を示す図である。
　図１１および図１２に示す異常情報テーブルＴ１０および異常情報テーブルＴ２０には、第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６それぞれの演算部２９１による測定値における測定履歴の特性値（外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値）と、予測される異常内容と、ユーザへ報知すべき事柄とが対応付けて記録されている。具体的には、異常情報テーブルＴ１０は、実施の形態１で上述した第１受光ファイバ３２の９通りのパターンに対して、第２受光ファイバ３６の測定結果が同じだけ存在するため、全部で８１通りのパターンが存在する。このため、以下においては、図１１および図１２に示す代表的な２例について説明する。
　図１１に示す異常情報テーブルＴ１０は、第１受光ファイバ３２における外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値が正常である場合において、第２受光ファイバ３６における外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値が変化するときの例を示す。
　具体的には、異常情報テーブルＴ１０には、演算部２９１による第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６それぞれの測定値における測定履歴の特性値と、予測される異常内容と、ユーザへ報知すべき事柄とが対応付けて記録されている。例えば、異常情報テーブルＴ１０に示すように、第１受光ファイバ３２と第２受光ファイバ３６の測定値における測定履歴の特性値が異なる時点で、第２受光ファイバ３６にだけ影響を与える不純物の存在が考えられる。このため、拡散光源部４３４の光量および光源部２２の光量については、第１受光ファイバ３２の傾向が正常のため、拡散光源部４３４および光源部２２が正常であると考えられるうえ、光学測定装置１０１も正常と考えられる。即ち、判定部２９２は、第２受光ファイバ３６または第２受光部１０２に異常が生じていると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、異常情報テーブルＴ１０の「６」～「９」には、指標の掃除を行っても改善しない場合、ユーザへ報知すべき事柄に「サービスマンを呼んでください」が記載されている。
　また、図１２に示す異常情報テーブルＴ２０は、第１受光ファイバ３２の照明光の測定値における測定履歴の特性値が下降傾向を示しているときの例を示す。
　具体的には、異常情報テーブルＴ２０には、演算部２９１による第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６それぞれの測定値における測定履歴の特性値と、予測される異常内容と、ユーザへ報知すべき事柄とが対応付けて記録されている。例えば、異常情報テーブルＴ２０の「３」に示すように、第１、第２の受光ファイバともに、外部光における測定値が正常で、照明光の測定値が下降傾向にある場合、判定部は、照明光量の低下または折損、照明ファイバの劣化または照明光による拡散指標上のゴミなどの異常が生じていると判定する。この場合において、表示制御部２９４は、表示部２６の掃除ランプ２６ｂを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。なお、判定部２９２は、第２受光ファイバ３６の測定値の特性値が下降傾向または上昇傾向の場合、第２受光ファイバ３６に異常が生じていると判定する。このとき、表示制御部２９４は、表示部２６の連絡ランプ２６ｃを点灯させるとともに、表示モニタ２６ａに異常の内容を示す情報を表示させる。
　このように異常情報記録部１０３ａには、上述したパターンが８１通り記録されている。判定部２９２は、演算部２９１が演算する第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６それぞれの測定値における測定履歴の特性値と異常情報記録部１０３ａが記録する異常情報とに基づいて、光学測定システム１００の劣化または異常を判定する。これにより、受光ファイバ毎に劣化または異常を判定することができる。
　以上説明した本発明の実施の形態２によれば、判定部２９２が演算部２９１によって演算された外部光の測定値および照明光の測定値それぞれの測定履歴の特性値と異常情報記録部１０３ａが記録する異常情報とに基づいて、第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６の異常を個別に判定することができる。
　なお、上述した実施の形態２では、測定プローブ２００が第１受光ファイバ３２および第２受光ファイバ３６を備えていたが、受光ファイバの数は適宜変更することができ、例えば３本以上あってもよい。もちろん、照明ファイバ３１の数も適宜変更することができる。
　このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。
　１，１００　光学測定システム
　２，１０１　光学測定装置
　３, ２００　測定プローブ
　４　校正モジュール
　２０　商用電源コネクタ
　２１　電源部
　２２　光源部
　２３　接続部
　２４　第１受光部
　２５　入力部
　２６　表示部
　２６ａ　表示モニタ
　２６ｂ　掃除ランプ
　２６ｃ　連絡ランプ
　２７，１０３　記録部
　２８　Ｉ／Ｆ部
　２９　制御部
　３１　照明ファイバ
　３２　第１受光ファイバ
　３３　基端部
　３４　可撓部
　３５　先端部
　３５ａ　ロットレンズ
　３６　第２受光ファイバ
　４１　ベース部
　４２　反射指標校正部
　４３　発光指標校正部
　１０２　第２受光部
　１０３ａ，２７２　異常情報記録部
　２７１　履歴情報記録部
　２９１　演算部
　２９２　判定部
　２９３　閾値算出部
　２９４　表示制御部
　４２１　反射指標本体部
　４２２　反射指標部材
　４２３　反射蓋部
　４２３ａ，４３３ａ　挿入部
　４３１　発光指標本体部
　４３２　拡散指標部材
　４３３　発光蓋部
　４３４　拡散光源部
　４３５　コネクタ部
　４３６　光ファイバ
　４３７　スリーブ
　Ｔ１，Ｔ１０，Ｔ２０　異常情報テーブル

Claims (4)

  1. 　照明ファイバと受光ファイバとを有する測定プローブが着脱自在に接続され、測定対象物に対して光学測定を行う光学測定装置であって、
    　前記照明ファイバを介して前記測定対象物へ照明光を出射する光源部と、
    　前記受光ファイバを介して伝播してくる光を受光する受光部と、
    　前記受光ファイバを介して前記受光部が受光した前記照明光の照射対象となる反射指標部材で反射した前記照明光による拡散光における複数の測定値、および、外部から入射される外部光を均一な光として透過させる拡散指標部材と前記受光ファイバとを介して前記受光部が受光した前記外部光による拡散光における複数の測定値に基づいて、前記照明光および前記外部光それぞれの測定履歴の特性値を演算する演算部と、
    　を備えたことを特徴とする光学測定装置。
  2. 　予測される前記測定プローブおよび前記光源部それぞれの光学的な性能による異常および構成上の不具合による異常と、該異常が発生した場合に推定される前記照明光および前記外部光それぞれの測定履歴の特性値と、を対応付けた異常情報を記録する異常情報記録部と、
    　前記演算部が演算した前記測定履歴の推定値と前記異常情報記録部が記録する前記異常情報とに基づいて、前記測定プローブまたは前記光源部に異常が生じているか否かを判定する判定部と、
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  3. 　前記判定部が前記測定プローブまたは前記光源部に異常が生じていると判定した場合、警告を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
  4. 　前記受光ファイバを複数備え、
    　前記判定部は、前記受光ファイバごとに異常が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載の光学測定装置。
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