JPH0686780A - 生体光計測装置 - Google Patents
生体光計測装置Info
- Publication number
- JPH0686780A JPH0686780A JP4240340A JP24034092A JPH0686780A JP H0686780 A JPH0686780 A JP H0686780A JP 4240340 A JP4240340 A JP 4240340A JP 24034092 A JP24034092 A JP 24034092A JP H0686780 A JPH0686780 A JP H0686780A
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- JP
- Japan
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- light
- measurement
- living body
- measuring
- optical
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】生体の機能計測を光を用いて行い画像化する生
体光計測装置において、光検出器の利得値調整および計
測の積算回数調整を測定者により容易に制御する。 【構成】複数の波長を含む光源部１からの光は、被検体
５に入射され、さらに被検体５を通過した光は複数部位
から光ファイバによって捕らえられ、マルチチャンネル
光検出部７に導入される。このとき光検出部７での検出
器の利得値および計測の積算回数はあらかじめ入力部１
１により測定者によって入力される。 【効果】計測状況に応じた条件を設定した計測が可能と
なる。
体光計測装置において、光検出器の利得値調整および計
測の積算回数調整を測定者により容易に制御する。 【構成】複数の波長を含む光源部１からの光は、被検体
５に入射され、さらに被検体５を通過した光は複数部位
から光ファイバによって捕らえられ、マルチチャンネル
光検出部７に導入される。このとき光検出部７での検出
器の利得値および計測の積算回数はあらかじめ入力部１
１により測定者によって入力される。 【効果】計測状況に応じた条件を設定した計測が可能と
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は生体内部の情報を光を用
いて計測する生体光計測装置に関する。
いて計測する生体光計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可視から近赤外領域の波長の光を用いて
生体機能に関する計測を行い画像化する生体光計測装
置、いわゆる光ＣＴ装置が例えば特開昭５７−１１５２
３２号もしくは特開昭６０−７２５４２号に記載されて
いる。この可視から近赤外の波長領域の光は、生体透過
性が比較的良いことが知られている。さらにこれらの光
を用いることにより生体機能を反映する生体内酸素分圧
値を血液中のヘモグロビンもしくは細胞内のチトクロ−
ムａａ3もしくは筋肉中ミオグロビンなどによる光吸収
量から求めることが可能であることが知られている。と
ころが光ＣＴ装置の場合、生体は光の強い散乱体のため
に生体を透過した光の経路は生体中を広がったものとな
るため、ＣＴ画像を得るためにはそのような光を除去
し、直進光を抽出する必要がある。特願平０２−０３１
５６７号に記載の光ＣＴ装置では、入射光として超短パ
ルス光（パルス幅１０〜１００ｐｓ）を生体に照射し、
生体を透過した光強度を時間分解計測する。これによ
り、生体中を広がり時間的に遅れた光を除去し、生体内
を直進した光を抽出している。
生体機能に関する計測を行い画像化する生体光計測装
置、いわゆる光ＣＴ装置が例えば特開昭５７−１１５２
３２号もしくは特開昭６０−７２５４２号に記載されて
いる。この可視から近赤外の波長領域の光は、生体透過
性が比較的良いことが知られている。さらにこれらの光
を用いることにより生体機能を反映する生体内酸素分圧
値を血液中のヘモグロビンもしくは細胞内のチトクロ−
ムａａ3もしくは筋肉中ミオグロビンなどによる光吸収
量から求めることが可能であることが知られている。と
ころが光ＣＴ装置の場合、生体は光の強い散乱体のため
に生体を透過した光の経路は生体中を広がったものとな
るため、ＣＴ画像を得るためにはそのような光を除去
し、直進光を抽出する必要がある。特願平０２−０３１
５６７号に記載の光ＣＴ装置では、入射光として超短パ
ルス光（パルス幅１０〜１００ｐｓ）を生体に照射し、
生体を透過した光強度を時間分解計測する。これによ
り、生体中を広がり時間的に遅れた光を除去し、生体内
を直進した光を抽出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】生体光計測装置では、
数ｃｍから十数ｃｍの生体を通過して著しく強度が低下
した光を検出しなければならないという問題が従来から
あった。そこで測定光のＳ／Ｎ比を向上させるために
は、計測時間を長くして測定の積算回数を増加させる
か、もしくは高感度の光検出器を用いる必要がある。し
かし、計測時間の増加は、被検者に苦痛を与えるので好
ましくない。また、高感度の光検出器を用いることに関
しては、生体光計測装置では次のような問題があった。
検出器が高感度であれば、微弱な迷光の影響を受け、そ
の結果測定光のＳ／Ｎ比の低下を引き起こす。この微弱
な迷光の影響を除去するためには、測定環境を極力完全
暗室化にしなければならないが、完全な暗室では被検者
に心理的な恐怖心を与えてしまい、その結果正確な生体
機能計測が困難となる問題を生じる。また、完全な暗室
状態であれば、非常時において被検者は避難する方向を
認識できないため危険である。このため出口を示す非常
灯は必要最低限の光度で設置する必要がある。
数ｃｍから十数ｃｍの生体を通過して著しく強度が低下
した光を検出しなければならないという問題が従来から
あった。そこで測定光のＳ／Ｎ比を向上させるために
は、計測時間を長くして測定の積算回数を増加させる
か、もしくは高感度の光検出器を用いる必要がある。し
かし、計測時間の増加は、被検者に苦痛を与えるので好
ましくない。また、高感度の光検出器を用いることに関
しては、生体光計測装置では次のような問題があった。
検出器が高感度であれば、微弱な迷光の影響を受け、そ
の結果測定光のＳ／Ｎ比の低下を引き起こす。この微弱
な迷光の影響を除去するためには、測定環境を極力完全
暗室化にしなければならないが、完全な暗室では被検者
に心理的な恐怖心を与えてしまい、その結果正確な生体
機能計測が困難となる問題を生じる。また、完全な暗室
状態であれば、非常時において被検者は避難する方向を
認識できないため危険である。このため出口を示す非常
灯は必要最低限の光度で設置する必要がある。
【０００４】一方、検出感度を低下させると、このよう
な迷光の影響を除去することは可能であるが、この場合
には測定光のＳ／Ｎ比の向上を図るために測定時間を増
加させなければならないという問題を生じる。理想的な
計測は、短時間で高Ｓ／Ｎ比を保持した測定であるが、
生体光計測装置では上記の理由によりこれらを両立させ
ることには本質的な困難が伴う。そこで実用的な測定を
効率良く行うためには、高Ｓ／Ｎ比もしくは短時間測定
のどちらかを優先させた測定を状況に応じて選択する必
要がある。たとえば、集団検診等での短時間で多数の計
測が必要な場合、高Ｓ／Ｎ比測定よりも短時間測定を優
先させて高感度短時間測定を行ない、精密検診などの場
合においては、測定の高Ｓ／Ｎ比を優先させる必要があ
るため、低感度長時間測定を行うことが望ましい。本発
明の目的は、計測条件を計測の状況、目的に応じて容易
に設定できる生体光計測装置を提供することにある。
な迷光の影響を除去することは可能であるが、この場合
には測定光のＳ／Ｎ比の向上を図るために測定時間を増
加させなければならないという問題を生じる。理想的な
計測は、短時間で高Ｓ／Ｎ比を保持した測定であるが、
生体光計測装置では上記の理由によりこれらを両立させ
ることには本質的な困難が伴う。そこで実用的な測定を
効率良く行うためには、高Ｓ／Ｎ比もしくは短時間測定
のどちらかを優先させた測定を状況に応じて選択する必
要がある。たとえば、集団検診等での短時間で多数の計
測が必要な場合、高Ｓ／Ｎ比測定よりも短時間測定を優
先させて高感度短時間測定を行ない、精密検診などの場
合においては、測定の高Ｓ／Ｎ比を優先させる必要があ
るため、低感度長時間測定を行うことが望ましい。本発
明の目的は、計測条件を計測の状況、目的に応じて容易
に設定できる生体光計測装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】光源部で発生した、可視
から近赤外の波長領域にある少なくとも１つ以上の波長
の光を光伝達手段により生体に導き照射し、生体の複数
部位で生体を通過した光を少なくとも１つ以上の光伝達
手段により光検出部に導き検出し、この検出された光か
ら生体の形態もしくは機能の計測を行う生体光計測装置
において、光検出器の感度および計測の積算回数を外部
から任意に制御し、測定が終了するたびに検出器の感度
を自動的に減少させ、測定が終了するたびに光源部から
の出射光量を自動的に減少させる。
から近赤外の波長領域にある少なくとも１つ以上の波長
の光を光伝達手段により生体に導き照射し、生体の複数
部位で生体を通過した光を少なくとも１つ以上の光伝達
手段により光検出部に導き検出し、この検出された光か
ら生体の形態もしくは機能の計測を行う生体光計測装置
において、光検出器の感度および計測の積算回数を外部
から任意に制御し、測定が終了するたびに検出器の感度
を自動的に減少させ、測定が終了するたびに光源部から
の出射光量を自動的に減少させる。
【０００６】
【作用】測定条件の入力部に相当する操作パネル上で、
検出器の利得値および計測の積算回数を同時に設定でき
る可変スイッチを設定する。これにより、測定者が測定
時の状況、目的に応じてこれらの測定条件を任意にかつ
容易に制御することが可能となる。
検出器の利得値および計測の積算回数を同時に設定でき
る可変スイッチを設定する。これにより、測定者が測定
時の状況、目的に応じてこれらの測定条件を任意にかつ
容易に制御することが可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す生体光計測
装置の構成図である。光源部１は波長５００ｎｍから１
５００ｎｍ間の複数の波長の光を順に放射する。放射さ
れた光は光ファイバ２によって、多入力・多出力光スイ
ッチ３に導入され、被検体５の周囲の複数部位に接触し
ている光ファイバ４−１から４−ｎの中の任意の１つの
光ファイバに接続される。光ファイバ２と接続している
光ファイバを、ここでは仮に光ファイバ４−１とする
と、この光ファイバ４−１によって被検体５に光が照射
される。被検体５は遮光された検査室１２で安静状態に
ある。被検体５の中を通過した光は、光ファイバ４−２
から４−ｎでそれぞれ捉えられ再び光スイッチ３に導入
される。さらに、これら光ファイバ４−２から４−ｎは
多入力・多出力光スイッチ３の内部で光ファイバ６−１
から６−ｍにそれぞれ一対一に接続される。これら光フ
ァイバ６−１から６−ｍの他の一端はマルチチャンネル
光検出部７に導入され、それぞれの光ファイバについて
独立に光強度が計測される。これらの光検出強度は図１
においてデ−タ記憶部８で記憶され、これらのデ−タは
コンピュ−タ９で処理される。
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す生体光計測
装置の構成図である。光源部１は波長５００ｎｍから１
５００ｎｍ間の複数の波長の光を順に放射する。放射さ
れた光は光ファイバ２によって、多入力・多出力光スイ
ッチ３に導入され、被検体５の周囲の複数部位に接触し
ている光ファイバ４−１から４−ｎの中の任意の１つの
光ファイバに接続される。光ファイバ２と接続している
光ファイバを、ここでは仮に光ファイバ４−１とする
と、この光ファイバ４−１によって被検体５に光が照射
される。被検体５は遮光された検査室１２で安静状態に
ある。被検体５の中を通過した光は、光ファイバ４−２
から４−ｎでそれぞれ捉えられ再び光スイッチ３に導入
される。さらに、これら光ファイバ４−２から４−ｎは
多入力・多出力光スイッチ３の内部で光ファイバ６−１
から６−ｍにそれぞれ一対一に接続される。これら光フ
ァイバ６−１から６−ｍの他の一端はマルチチャンネル
光検出部７に導入され、それぞれの光ファイバについて
独立に光強度が計測される。これらの光検出強度は図１
においてデ−タ記憶部８で記憶され、これらのデ−タは
コンピュ−タ９で処理される。
【０００８】この一連の測定が一つの波長の光で終了す
ると、コンピュ−タ−９によって光源部１を制御して測
定波長を変化させる。同様な測定を全ての波長に対して
終了すると、次に、コンピュ−タ−９によって多入力・
多出力光スイッチ３を制御して、光源部１から多入力・
多出力光スイッチ３に導入している光ファイバ２をたと
えば光ファイバ４−２に接続して、被検体５への光照射
を前回とは異なった位置から行う。この時、被検体５を
通過した光は光ファイバ４−１および光ファイバ４−３
から４−ｎで捉え、それぞれコンピュ−タ−１０によっ
て制御された多入力・多出力光スイッチ３により光ファ
イバ６−１から６−ｍに一対一に接続される。このよう
にして順次被検体５への光照射位置を変化させて測定を
繰返し、最終的にコンピュ−タ−９で各波長における測
定結果の演算処理および画像処理が行われ、生体機能に
関する画像として表示部１０で表示される。この一連の
測定を、測定状況に応じてより効果的におこなうため
に、測定者はあらかじめ測定モ−ド、たとえば低感度多
積算回数モ−ドおよび高感度低積算回数モ−ドを測定の
状況に応じて選択し、入力部１１から入力する。この測
定モ−ドの数は、必要に応じて２個以上設定可能であ
る。
ると、コンピュ−タ−９によって光源部１を制御して測
定波長を変化させる。同様な測定を全ての波長に対して
終了すると、次に、コンピュ−タ−９によって多入力・
多出力光スイッチ３を制御して、光源部１から多入力・
多出力光スイッチ３に導入している光ファイバ２をたと
えば光ファイバ４−２に接続して、被検体５への光照射
を前回とは異なった位置から行う。この時、被検体５を
通過した光は光ファイバ４−１および光ファイバ４−３
から４−ｎで捉え、それぞれコンピュ−タ−１０によっ
て制御された多入力・多出力光スイッチ３により光ファ
イバ６−１から６−ｍに一対一に接続される。このよう
にして順次被検体５への光照射位置を変化させて測定を
繰返し、最終的にコンピュ−タ−９で各波長における測
定結果の演算処理および画像処理が行われ、生体機能に
関する画像として表示部１０で表示される。この一連の
測定を、測定状況に応じてより効果的におこなうため
に、測定者はあらかじめ測定モ−ド、たとえば低感度多
積算回数モ−ドおよび高感度低積算回数モ−ドを測定の
状況に応じて選択し、入力部１１から入力する。この測
定モ−ドの数は、必要に応じて２個以上設定可能であ
る。
【０００９】ここで、検査室１２の内部にはランブ１５
が設置してあり、被検体が検査室に入室する際および測
定終了後に検査室から退出する際にこのランプを点灯す
る。もちろんこのランプ１５は測定中は消灯する。また
検査室１２の出入口１３は、非常時の際に被検者が容易
に脱出できるように内側から押すだけで簡単に開くよう
になっている。さらに、この出入口１３の内側には、出
口を示す電源内臓型の非常灯１４が必要最低限の明るさ
で設置され、これは測定中も点灯する。一連の測定が終
了すると、自動的に検出器の利得値を最低レベルに、ま
た光源部の出力を最低レベルにおのおの設定し、光検出
部および光源部の長寿命化を図る。このように測定条件
の入力部に相当する操作パネル上で、検出器の利得値お
よび計測の積算回数を同時に設定できる可変スイッチを
設定することにより、測定者が測定時の状況、目的に応
じてこれらの測定条件を任意にかつ容易に制御すること
が可能となる。
が設置してあり、被検体が検査室に入室する際および測
定終了後に検査室から退出する際にこのランプを点灯す
る。もちろんこのランプ１５は測定中は消灯する。また
検査室１２の出入口１３は、非常時の際に被検者が容易
に脱出できるように内側から押すだけで簡単に開くよう
になっている。さらに、この出入口１３の内側には、出
口を示す電源内臓型の非常灯１４が必要最低限の明るさ
で設置され、これは測定中も点灯する。一連の測定が終
了すると、自動的に検出器の利得値を最低レベルに、ま
た光源部の出力を最低レベルにおのおの設定し、光検出
部および光源部の長寿命化を図る。このように測定条件
の入力部に相当する操作パネル上で、検出器の利得値お
よび計測の積算回数を同時に設定できる可変スイッチを
設定することにより、測定者が測定時の状況、目的に応
じてこれらの測定条件を任意にかつ容易に制御すること
が可能となる。
【００１０】本発明では、検出器の感度（利得値）およ
び計測の積算回数を測定者が任意に制御することによっ
て、測定状況に応じた効率のよい計測を行うが、この効
果をモデル実験で確認した。この実験は図２に示される
装置構成で行った。波長８１２ｎｍ、パルス幅８０ｐｓ
の光を半導体レ−ザ２１から、光ファイバ２２によって
散乱体試料２３に照射する。この散乱体試料２３はセル
光路長３０ｍｍの光学容器中に生体光散乱特性を模擬し
た稀釈牛乳を入れたものである。この試料を透過した光
は、光ファイバ２４で捕らえられて、最終的に光強度時
間分解計測器２５で検出する。図３に、検出器のある利
得値（これをＧとする）、および計測のある積算回数
（Ｎ回とする）における検出光量の時間依存性を示す。
横軸は、入射パルス光のピ−クが試料に入射した時刻を
原点とした時の試料透過時刻を示している。また縦軸は
透過光量の相対値を示している。次に図４に、検出器の
利得値を１０Ｇとして図３に比べて感度を１０倍向上
し、計測の積算回数をＮ／１０回として測定時間を図３
に比べて０．１倍に短縮した場合の結果を示している。
図３および図４から明らかであるが、図３の結果は計測
時間が１０倍になるが計測光のＳ／Ｎ比が図４に比べて
良いことが判る。また今回のモデル実験では、利得値１
０Ｇ、積算回数Ｎ回の計測は、検出器の記憶容量の不足
から計測不可であった。この観点からも、有限の検出器
の記憶容量の下では、このような利得値および積算回数
の制御は有効であることが判る。
び計測の積算回数を測定者が任意に制御することによっ
て、測定状況に応じた効率のよい計測を行うが、この効
果をモデル実験で確認した。この実験は図２に示される
装置構成で行った。波長８１２ｎｍ、パルス幅８０ｐｓ
の光を半導体レ−ザ２１から、光ファイバ２２によって
散乱体試料２３に照射する。この散乱体試料２３はセル
光路長３０ｍｍの光学容器中に生体光散乱特性を模擬し
た稀釈牛乳を入れたものである。この試料を透過した光
は、光ファイバ２４で捕らえられて、最終的に光強度時
間分解計測器２５で検出する。図３に、検出器のある利
得値（これをＧとする）、および計測のある積算回数
（Ｎ回とする）における検出光量の時間依存性を示す。
横軸は、入射パルス光のピ−クが試料に入射した時刻を
原点とした時の試料透過時刻を示している。また縦軸は
透過光量の相対値を示している。次に図４に、検出器の
利得値を１０Ｇとして図３に比べて感度を１０倍向上
し、計測の積算回数をＮ／１０回として測定時間を図３
に比べて０．１倍に短縮した場合の結果を示している。
図３および図４から明らかであるが、図３の結果は計測
時間が１０倍になるが計測光のＳ／Ｎ比が図４に比べて
良いことが判る。また今回のモデル実験では、利得値１
０Ｇ、積算回数Ｎ回の計測は、検出器の記憶容量の不足
から計測不可であった。この観点からも、有限の検出器
の記憶容量の下では、このような利得値および積算回数
の制御は有効であることが判る。
【００１１】
【発明の効果】生体の機能計測を光を用いて行い画像化
する生体光計測装置において、光検出器の利得値調整お
よび計測の積算回数調整を測定者によって容易に制御で
き、このことにより状況に応じた計測が可能となる。
する生体光計測装置において、光検出器の利得値調整お
よび計測の積算回数調整を測定者によって容易に制御で
き、このことにより状況に応じた計測が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】本発明の効果を確認するモデル実験構成図。
【図３】モデル実験結果を示す図。
【図４】モデル実験結果を示す図。
１…光源部、２…光ファイバ、３…多入力・多出力光ス
イッチ、４−１〜４−ｎ…光ファイバ、５…被検体、６
−１〜６−ｍ…光ファイバ、７…マルチチャンネル光検
出部、８…デ−タ記憶部、９…コンピュ−タ−、１０…
表示部、１１…入力部、１２…検査室、１３…出入口、
１４…非常灯、１５…ランプ、２１…半導体レ−ザ、２
２…光ファイバ、２３…試料、２４…光ファイバ、２５
…光強度時間分解計測器。
イッチ、４−１〜４−ｎ…光ファイバ、５…被検体、６
−１〜６−ｍ…光ファイバ、７…マルチチャンネル光検
出部、８…デ−タ記憶部、９…コンピュ−タ−、１０…
表示部、１１…入力部、１２…検査室、１３…出入口、
１４…非常灯、１５…ランプ、２１…半導体レ−ザ、２
２…光ファイバ、２３…試料、２４…光ファイバ、２５
…光強度時間分解計測器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 文男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 篠原 幸人 神奈川県伊勢原市下粕屋143番地 学校法 人東海大学医学部内 (72)発明者 高木 繁治 神奈川県伊勢原市下粕屋143番地 学校法 人東海大学医学部内 (72)発明者 篠原 伸顕 神奈川県伊勢原市下粕屋143番地 学校法 人東海大学医学部内
Claims (3)
- 【請求項１】光源部で発生した、可視から近赤外の波長
領域にある少なくとも１つ以上の波長の光を光伝達手段
により生体に導き照射し、生体の複数部位で生体を通過
した光を少なくとも１つ以上の光伝達手段により光検出
部に導き検出し、この検出された光から生体の形態もし
くは機能の計測を行う生体光計測装置において、前記光
検出器の感度および計測の積算回数を外部から制御する
ことを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項２】測定が終了するたびに前記検出器の感度を
自動的に減少させることを特徴とする請求項１に記載の
生体光計測装置。 - 【請求項３】測定が終了するたびに前記光源部からの出
射光量を自動的に減少させることを特徴とする請求項１
に記載の生体光計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240340A JPH0686780A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 生体光計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240340A JPH0686780A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 生体光計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686780A true JPH0686780A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17058033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4240340A Pending JPH0686780A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 生体光計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686780A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151616A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Shimadzu Corp | 光測定装置 |
| JP2011530351A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-12-22 | ユニバーシティ オブ マサチューセッツ | 分光センサ |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4240340A patent/JPH0686780A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011530351A (ja) * | 2008-08-07 | 2011-12-22 | ユニバーシティ オブ マサチューセッツ | 分光センサ |
| JP2010151616A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Shimadzu Corp | 光測定装置 |
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