JPH05115485A - Biological optical measurement device - Google Patents
Biological optical measurement deviceInfo
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- JPH05115485A JPH05115485A JP3279261A JP27926191A JPH05115485A JP H05115485 A JPH05115485 A JP H05115485A JP 3279261 A JP3279261 A JP 3279261A JP 27926191 A JP27926191 A JP 27926191A JP H05115485 A JPH05115485 A JP H05115485A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- living body
- optical
- optical fiber
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (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光
CT装置において、生体の複数検出部位からの測定を時
間的に効率良く行う装置を提供する。
【構成】複数の波長を含む光源部1からの光は、多入力
・多出力光スイッチ3により選択された被検体5の入射
位置を照射する。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、再び、光スイッチ3を
通して光ファイバ6−1から6−mによって検出部7に
導入される。この時、光ファイバ6−1から6−mの光
路長に分布を与えておく。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide an optical CT apparatus for performing function measurement of a living body using light and imaging the same, which efficiently measures from a plurality of detection sites of the living body in time. [Structure] Light from a light source unit 1 including a plurality of wavelengths illuminates an incident position of a subject 5 selected by a multi-input / multi-output optical switch 3. The light that has passed through the subject 5 is captured by the optical fibers from a plurality of parts, and again introduced into the detection unit 7 through the optical switch 3 by the optical fibers 6-1 to 6-m. At this time, a distribution is given to the optical path lengths of the optical fibers 6-1 to 6-m.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は生体内部の情報を光を用
いて計測する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring information inside a living body using light.
【0002】[0002]
【従来の技術】可視から近赤外の光を用いて生体機能を
計測し画像化する光CT装置が近年いくつか考案されて
いる。この波長領域の光は生体透過性が比較的良く、さ
らにこれらの光を用いると生体機能を反映する生体内酸
素分圧を血液中のヘモグロビンもしくは細胞内のチトク
ロームaa3 などによる光吸収量から求めることが可能
である。このような装置は、例えば、特開昭57−115232
号,特開昭60−72542 号公報に記載されている。2. Description of the Related Art In recent years, several optical CT devices have been devised which measure and image a biological function using visible to near infrared light. Light in this wavelength range has relatively good biological permeability, and when these lights are used, the partial pressure of oxygen in the living body that reflects the biological function is obtained from the amount of light absorbed by hemoglobin in blood or cytochrome aa 3 in cells. It is possible. Such an apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-115232.
And JP-A-60-72542.
【0003】ところが生体に照射された光は、生体内で
の多重散乱によって空間的に著しく広がるため、生体を
通過して検出された光は生体内を幅広く通過したものを
含むことになる。そのため、このような検出光を用いて
生体機能に関する画像再生を行った場合、空間分解能と
して十分なものが得にくい。このことについては、数十
ピコ秒のパルス光を生体に照射して、多重散乱により生
体内での光路長が増加し時間的に遅れて生体を通過する
光から、生体の光入射位置と検出位置のほぼ直線上を通
過して時間的な遅れの少ない光のみを非線形光学結晶を
用いて抽出する装置が特開平1−20932号公報に記載され
ている。However, the light applied to the living body spreads spatially remarkably due to multiple scattering in the living body, so that the light detected after passing through the living body includes the light that has widely passed through the living body. Therefore, when image reproduction related to a biological function is performed using such detection light, it is difficult to obtain sufficient spatial resolution. Regarding this, irradiating a living body with pulsed light of tens of picoseconds, the optical path length in the living body increases due to multiple scattering, and the light incident position of the living body is detected from the light passing through the living body with a time delay. Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-20932 discloses an apparatus for extracting only light that passes through a substantially linear position and has a small time delay using a nonlinear optical crystal.
【0004】他方このように光の多重散乱による空間分
解能の低下を防げたとしても、CT画像として再生する
ためには、生体に入射した光に対して生体の複数部位か
ら光を検出して画像再生のためのデータとする必要があ
る。従って、多くのデータを取り込まなければならな
い。そこで、生体を通過した光を複数部位から短時間で
効率良く検出する装置がいくつか考案されている。たと
えば、特開昭60−72542号公報に記載されている装置
は、複数部位からの検出光を時分割によって1つの部位
ごとに一つの光検出器で検出するものである。また、特
開昭62−231625号公報に記載されている装置は、複数部
位からの生体通過光をそれぞれの生体測定部位に対応す
る複数光検出器で検出するものである。On the other hand, even if the reduction of the spatial resolution due to the multiple scattering of light is prevented as described above, in order to reproduce as a CT image, the light incident on the living body is detected by detecting the light from a plurality of parts of the living body. It should be data for playback. Therefore, much data has to be captured. Therefore, some devices have been devised that efficiently detect light that has passed through a living body from a plurality of parts in a short time. For example, the apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-72542 is one in which the detection light from a plurality of parts is detected by one photodetector for each part by time division. Further, the apparatus described in JP-A-62-231625 detects the light passing through the living body from a plurality of parts by a plurality of photodetectors corresponding to the respective living body measurement parts.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】数cmから十数cmの距離
の生体を通過した光は、入射光強度に対して十桁程度減
衰するため、検出される光は著しい微弱光となる。この
ような微弱光から生体機能に関するヘモグロビンもしく
はチトクロームaa3 などの光吸収量を抽出して精度良
い画像を再生するためには、検出光を極めて多数回積算
しなければならない。光CT装置では生体の複数部位か
ら光を検出するため、画像再生のための計測に長時間を
要することになり、このことは被検者に与える精神的な
苦痛や測定効率の点から好ましくない。The light that has passed through the living body at a distance of several cm to ten and several cm is attenuated by about ten orders of magnitude with respect to the intensity of the incident light, so that the detected light becomes extremely weak light. In order to extract the amount of absorbed light such as hemoglobin or cytochrome aa 3 relating to biological functions from such weak light and reproduce an accurate image, it is necessary to integrate the detected light extremely many times. Since the optical CT device detects light from a plurality of parts of a living body, it takes a long time to perform measurement for image reproduction, which is not preferable in terms of mental distress to a subject and measurement efficiency. ..
【0006】特開昭60−72542 号公報に記載の装置で
は、同時に生体の複数部位からの光検出が出来ず、測定
時間の短縮効果には限界がある。また、特開昭62−2316
25号公報に記載の装置では、生体の複数部位からの同時
光検出が可能であるが、おのおのの測定部位に一つずつ
光検出器が対応しているため、検出器が測定部位の個数
必要となる。この場合に用いる微弱光検出器は通常高価
なものであり、複数個用いることは経済的ではない。The device described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-72542 cannot detect light from a plurality of parts of a living body at the same time, and thus there is a limit to the effect of shortening the measurement time. In addition, JP-A-62-1316
The device described in Japanese Patent Publication No. 25 can detect light from multiple parts of a living body at the same time, but since each photodetector corresponds to one photodetection part, the number of detectors required is the number of measurement parts. Becomes The weak light detector used in this case is usually expensive, and it is not economical to use a plurality of weak light detectors.
【0007】以上のことから、できるだけ少ない検出器
で、生体の複数部位から時間的に効率良く光を検出する
装置が望まれている。From the above, there is a demand for an apparatus that can detect light efficiently from a plurality of parts of a living body with a minimum number of detectors.
【0008】そこで、図4に示されるように一個の光検
出器(ここでは時間分解光検出器を用いている)で構成
されている光検出部7で生体の複数部位からの光測定を
行う考えがある。図4では、生体に照射された数十ピコ
秒の光に対する生体の複数部位からの生体通過光をそれ
ぞれ光ファイバ6−1から6−mで取り込み、これら光
ファイバのもう一端を検出部7側に並べて配置したもの
を示している。光ファイバ6−1から6−mによって生
体から導かれた生体通過光は、光検出部7の受光面30
に適当な空間間隔で入射する。これらの光によって受光
面30で光電子が放出され、それらの電子は印加電圧に
よって螢光面32に向って走行する。交流電場発生部3
1は、上述の電子の走行方向を高速に変位させる。この
結果、螢光面32には光ファイバ6−1から6−mによ
って放射される光の時間変化に対応した分布画像が表示
され、これをTVカメラ等で読み出すことにより光強度
の時間変化を高速に測定することができる。Therefore, as shown in FIG. 4, a photodetector 7 composed of one photodetector (here, a time-resolved photodetector is used) measures light from a plurality of parts of a living body. I have an idea. In FIG. 4, light passing through the living body from a plurality of parts of the living body with respect to light of tens of picoseconds applied to the living body is taken in by optical fibers 6-1 to 6-m, respectively, and the other end of these optical fibers is detected by the detection unit 7 It is shown arranged side by side. The living body passing light guided from the living body by the optical fibers 6-1 to 6-m is received by the light receiving surface 30 of the photodetector 7.
Are incident at an appropriate space interval. These lights emit photoelectrons on the light-receiving surface 30, and the electrons travel toward the fluorescent surface 32 due to the applied voltage. AC electric field generator 3
1 displaces the traveling direction of the above-mentioned electrons at high speed. As a result, a distribution image corresponding to the time change of the light emitted by the optical fibers 6-1 to 6-m is displayed on the fluorescent surface 32, and the time change of the light intensity is displayed by reading the distribution image with a TV camera or the like. It can measure at high speed.
【0009】図5に、生体の複数部位からの検出光によ
って螢光面32で形成される時間分布を示す。この分布
のうちY軸方向は時間を、X軸方向は光ファイバ6−1
から6−mに対応する検出強度時間分布22−1から2
2−mの検出位置を示している。数十ピコ秒の時間幅の
生体入射光は、光の散乱体である生体中を多重散乱しな
がら通過することによって検出光の時間幅が数百ピコ秒
から数ナノ秒広がって検出される。FIG. 5 shows the time distribution formed on the fluorescent surface 32 by the detection light from a plurality of parts of the living body. Of this distribution, the Y-axis direction is time and the X-axis direction is the optical fiber 6-1.
Detection intensity time distributions 22-1 to 2 corresponding to 6 to 6-m
The detection position of 2-m is shown. The light incident on a living body having a time width of several tens of picoseconds is detected while the time width of the detection light is expanded from several hundreds of picoseconds to several nanoseconds by passing through the living body which is a light scatterer while undergoing multiple scattering.
【0010】図4に示される方法では、一度に複数部位
からの光検出を行うことができると同時に、生体内での
光の散乱によって空間的に広がり光路長が増加した結果
時間的に遅れた光を適当な時間ゲートによって除去する
時間分解光測定も行うことができる。In the method shown in FIG. 4, it is possible to detect light from a plurality of parts at a time, and at the same time, the light is scattered in the living body to be spatially spread and the optical path length is increased. Time-resolved light measurements can also be performed where the light is removed by a suitable time gate.
【0011】しかし、このような装置では、生体のより
多くの部位からの光を一度に測定しようとして光ファイ
バ6−1から6−mの数、すなわち、mの数を増加させ
ると図4における受光面30での光ファイバ密度が増加
する。その結果、光ファイバ6−1から6−mによって
放射される光の空間的広がりもしくは受光面30から放
出される光電子の空間的な揺らぎなどにより、隣接光フ
ァイバ間の測定信号が螢光面32で交差してしまう。こ
の現象はクロストークと呼ばれ、このために生体のおの
おのの光検出位置に対する正確な計測が困難になる。そ
のため、この装置では一度に捕らえることのできる生体
からの光検出部位の数に制限が設けられる。However, in such an apparatus, if the number of optical fibers 6-1 to 6-m, that is, the number of m is increased in order to measure the light from more parts of the living body at a time, the number in FIG. The optical fiber density on the light receiving surface 30 increases. As a result, due to the spatial spread of the light emitted by the optical fibers 6-1 to 6-m or the spatial fluctuations of the photoelectrons emitted from the light receiving surface 30, the measurement signal between the adjacent optical fibers is changed to the fluorescent surface 32. Will cross at. This phenomenon is called crosstalk, which makes it difficult to accurately measure the light detection position of each living body. Therefore, this device limits the number of photodetection sites from the living body that can be captured at one time.
【0012】そこで、生体内での光の散乱によって空間
的に広がり光路長が増加した結果時間的に遅れた光を適
当な時間ゲートによって除去する時間分解光測定を行う
と同時に、このクロストークの影響を極力軽減してより
多くの生体部位からの光を時間的に効率良く検出するこ
とが、本発明が解決しようとする課題である。Therefore, the time-resolved light measurement is performed in which light delayed in time as a result of spatially expanding the optical path length due to scattering of light in the living body is removed by an appropriate time gate, and at the same time, this crosstalk It is a problem to be solved by the present invention to reduce the influence as much as possible and detect light from a larger number of living body parts in a timely and efficient manner.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】そこで、図4の螢光面3
2における時間軸を有効に用いてこの課題を解決する。
この時間軸を、入射パルス光が生体を通過して時間的に
広がった検出パルス光を複数個収めることのできる適当
な長さに設定し、さらに光ファイバ6−1から6−mの
光路長をおたがいに異なるようにする。[Means for Solving the Problems] Therefore, the fluorescent surface 3 of FIG.
This problem is solved by effectively using the time axis in 2.
This time axis is set to an appropriate length that can accommodate a plurality of detection pulse lights that have spread in time as the incident pulse lights pass through the living body, and the optical path lengths of the optical fibers 6-1 to 6-m are set. Make each one different.
【0014】[0014]
【作用】たとえば、図4における光ファイバ6−1から
6−mの光路長を隣どうし交互に変化させておくことに
よって、隣接光ファイバから照射された光は螢光面32
で時間的に異なった場所に現れる。このため本来の螢光
面32の位置に正確に対応する光ファイバからの信号と
クロストークにより隣接ファイバからの信号との分離を
容易に行うことができる。For example, by changing the optical path lengths of the optical fibers 6-1 to 6-m adjacent to each other in FIG. 4 alternately, the light emitted from the adjacent optical fibers is illuminated by the fluorescent surface 32.
And appear in different places in time. Therefore, it is possible to easily separate the signal from the adjacent fiber from the signal from the optical fiber that exactly corresponds to the original position of the fluorescent surface 32 and the crosstalk.
【0015】[0015]
【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500nmから15
00nmの波長の複数のレーザ光源から構成されてお
り、それぞれパルス幅数十ピコ秒の超短パルス光を順に
放射する。ここから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に導入される。この光
は、被検体5の周囲の複数部位に配置されている光ファ
イバ4−1から4−nのうち任意の一つの光ファイバに
接続される。ここでは仮にそれを光ファイバ4−1とす
る。この光ファイバ4−1により被検体5に光が照射さ
れる。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a biological optical measurement device showing an embodiment of the present invention. The light source unit 1 is from 500 nm to 15
It is composed of a plurality of laser light sources with a wavelength of 00 nm, and emits ultrashort pulsed light with a pulse width of several tens of picoseconds in order. The light emitted from this is introduced into the multi-input / multi-output optical switch 3 by the optical fiber 2. This light is connected to any one of the optical fibers 4-1 to 4-n arranged in a plurality of parts around the subject 5. Here, it is assumed to be the optical fiber 4-1. The subject 5 is irradiated with light by the optical fiber 4-1.
【0016】被検体5の中を散乱によって広がって通過
した光は、光ファイバ4−2から4−nでそれぞれ検出
され、再び光スイッチ3に導入される。これら光ファイ
バ4−2から4−nは、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
の時、光ファイバ4−1から4−n、および光スイッチ
3内の光路長はすべての光経路について同一に設定して
おくが、光ファイバ6−1から6−mはそれぞれのファ
イバの長さが異なるようにする。たとえば光ファイバ6
−1,6−3,6−5…は長さa、他方光ファイバ6−
2,6−4,6−6…は長さa+αとする。これら光フ
ァイバ6−1から6−mの長さは異なっていても、それ
ら光ファイバのもう一方の端は一列にたばねて光検出部
7、たとえば図4における受光面30の前面に配置す
る。この光検出部7として、ここでは時間分解光測定器
を用いている。The light that has spread and passed through the subject 5 is detected by the optical fibers 4-2 to 4-n and introduced into the optical switch 3 again. These optical fibers 4-2 to 4-n are connected to the optical fibers 6-1 to 6-m inside the optical switch 3 in a one-to-one correspondence. At this time, the optical path lengths in the optical fibers 4-1 to 4-n and the optical switch 3 are set to be the same for all the optical paths, but the optical fibers 6-1 to 6-m are set to the respective optical fiber lengths. Make them different. Optical fiber 6
-1, 6-3, 6-5 ... Have a length a, while the optical fiber 6-
The lengths 2, 6-4, 6-6 ... Have a length of a + α. Even if the lengths of the optical fibers 6-1 to 6-m are different, the other ends of the optical fibers are arranged in a row to be arranged in front of the light detecting portion 7, for example, the light receiving surface 30 in FIG. A time-resolved light measuring device is used as the light detecting unit 7 here.
【0017】この時、光ファイバ6−1から6−mによ
って図4の受光面30に放射された光は螢光面32で光
の時間・空間変化に対する強度分布に変換される。それ
を図6に示す。図6の検出強度時間分布20−1から2
0−mはそれぞれ光ファイバ6−1から6−mによって
放射された光に対応している。ここで、たとえば、図6
の検出強度時間分布20−1については、時刻t0から
t1までの検出強度は光ファイバ6−1から放射された
光であり、時刻t1 以降の検出強度は光ファイバ6−2
からのクロストークを示している。このことは検出光強
度の時間分布20−2についても同様で、光ファイバ6
−2の光路長が光ファイバ6−1よりも長いため、光フ
ァイバ6−2からの光は、時刻t1 以降で時間的に遅れ
て検出される。この検出強度時間分布20−2の場合、
時刻t0からt1のあいだの検出強度は、光ファイバ6−
1および6−3からのクロストークである。At this time, the light emitted to the light receiving surface 30 of FIG. 4 by the optical fibers 6-1 to 6-m is converted into the intensity distribution with respect to the temporal / spatial change of the light on the fluorescent surface 32. It is shown in FIG. Detection intensity time distribution 20-1 to 2 in FIG.
0-m corresponds to the light emitted by the optical fibers 6-1 to 6-m, respectively. Here, for example, in FIG.
Regarding the detection intensity time distribution 20-1 of No. 2 , the detection intensity from time t 0 to t 1 is the light emitted from the optical fiber 6-1 and the detection intensity after time t 1 is the optical fiber 6-2.
Shows crosstalk from. This also applies to the time distribution 20-2 of the detected light intensity.
Since the optical path length -2 is longer than the optical fiber 6-1, the light from the optical fiber 6-2 is detected later in time at time t 1 later. In the case of this detection intensity time distribution 20-2,
The detection intensity from the time t 0 to the time t 1 is the optical fiber 6-
Crosstalk from 1 and 6-3.
【0018】従来の、検出光ファイバに光路長差を設け
ない方法ではクロストークと信号光との分離が出来なか
ったが、この方法ではこのように両者の分離が容易に可
能となる。これらの検出強度時間分布は図1においてデ
ータ記憶部8で記憶され、これらのデータはコンピュー
タ9で処理される。ここで、クロストークの除去および
光ファイバ6−1から6−mで設けた光路長による検出
時間の差異は、コンピュータ9で補正処理を行うと共
に、光入射位置と検出位置とを結ぶほぼ直線上を通過し
て時間的に早く検出された信号を適当な時間ゲートによ
って抽出を行う。この一連の測定が一波長の光で終了す
ると、コンピュータ9によって光源部1を制御して測定
波長を変化させる。Crosstalk and signal light could not be separated by the conventional method in which the optical path length difference is not provided in the detection optical fiber, but in this method, both can be easily separated. These detected intensity time distributions are stored in the data storage unit 8 in FIG. 1, and these data are processed by the computer 9. Here, the difference in the detection time due to the removal of the crosstalk and the optical path length provided by the optical fibers 6-1 to 6-m is corrected by the computer 9 and is on a substantially straight line connecting the light incident position and the detection position. Signals which have passed through and are detected earlier in time are extracted by an appropriate time gate. When this series of measurements is completed with light of one wavelength, the computer 9 controls the light source unit 1 to change the measurement wavelength.
【0019】同様な測定を全ての波長に対して終了する
と、次に、コンピュータ9によって光スイッチ3を制御
して、光源部1から光スイッチ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
者5への光照射を前回とは異なった位置から行う。この
時、被検者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で捕らえられ、それぞれコン
ピュータ9によって制御された光スイッチ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、最終的にコンピュータ9で画像処理を行い、
生体機能に関する画像として表示部10で表示する。When the similar measurement is completed for all wavelengths, the optical switch 3 is then controlled by the computer 9 so that the optical fiber 2 introduced from the light source unit 1 into the optical switch 3, for example, the optical fiber By connecting to 4-2, the subject 5 is irradiated with light from a position different from the previous time. At this time, the light passing through the subject 5 is captured by the optical fiber 4-1 and the optical fibers 4-3 to 4-n, and the optical switches 3 controlled by the computer 9 respectively detect the optical fibers 6-1 to 6-. One-to-one connection with m. In this way, the light irradiation position on the subject 5 is sequentially changed to repeat the measurement, and finally the computer 9 performs image processing,
The image is displayed on the display unit 10 as an image relating to the biological function.
【0020】次に図2に、本発明の第二の実施例を示
す。ここでは、光ファイバ6−1から6−m中を伝わる
光を、それぞれの光路長を任意に設定できる光路長可変
器11に導入する。この光路長可変器11では、光ファ
イバ6−1から6−mの光をそれぞれコリメータレンズ
12−1から12−mによって平行光とし、さらに反射
鏡13によって反射させ、プリズム14−1から14−
mに導入する。おのおののプリズム中を二回反射した光
は、再び反射鏡13によって反射され、集光レンズ15
−1から15−mにより光ファイバ18−1から18−
mに入り光検出器7まで導かれる。ここで、光路長可変
器11中のプリズムの位置を連続的に変化させることに
より、光路長の連続的な変化を任意に行うことができ
る。このため、被検体の大きさの変化等により図6にお
けるt1 の設定を変化させる必要がある場合にも、光フ
ァイバ6−1から6−mを測定ごとに交換する必要はな
く、被検体5の大きさの違いによって生じる検出光の時
間幅の変化を考慮しながら、光路長差の最適設定を任意
に行うことが可能となる。この光路長可変器11はコン
ピュータ9で制御することによって効果的な測定が可能
となる。Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. Here, the light propagating through the optical fibers 6-1 to 6-m is introduced into the optical path length varying device 11 in which the respective optical path lengths can be arbitrarily set. In this optical path length variable device 11, the light beams from the optical fibers 6-1 to 6-m are made into parallel light beams by the collimator lenses 12-1 to 12-m, respectively, and further reflected by the reflecting mirror 13 to be reflected by the prisms 14-1 to 14-.
m. The light reflected twice in each prism is reflected by the reflecting mirror 13 again, and the condenser lens 15
Optical fibers 18-1 to 18-by -1 to 15-m
m is introduced to the photodetector 7. Here, by continuously changing the position of the prism in the optical path length varying device 11, it is possible to arbitrarily change the continuous optical path length. Therefore, even when the setting of t 1 in FIG. 6 needs to be changed due to a change in the size of the subject, it is not necessary to replace the optical fibers 6-1 to 6-m for each measurement, and It is possible to arbitrarily set the optimum optical path length difference while taking into consideration the change in the time width of the detection light caused by the difference in size 5. By controlling the optical path length varying device 11 with the computer 9, effective measurement can be performed.
【0021】さらに図3に、本発明の第三の実施例を示
す。ここでは、図4に示されている光検出部7の受光面
30に配置する光ファイバ間隔を、クロストークが生じ
ない程度にし、それでも時間的に効率良く測定を行える
装置を示している。Further, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Here, there is shown an apparatus in which the optical fiber interval arranged on the light receiving surface 30 of the photodetecting section 7 shown in FIG. 4 is set to such an extent that crosstalk does not occur, and yet the measurement can be performed efficiently in time.
【0022】図3で、光路長の異なる光ファイバ6−1
と6−2を光合波器16−1に入力し、光ファイバ17
−1へ出力する。同様に光ファイバ6−3と6−4を光
合波器16−2に入力し、光ファイバ17−2へ出力す
る。同様な操作を光ファイバ6−(m−1)と6−mまで
行う。そして、光ファイバ17−1から17−pを、ク
ロストークが生じない間隔で、図4に示される受光面3
0に配置する。受光面30でのファイバ配置密度は図1
のものよりも小さくなるが、これらの光ファイバ中に
は、ファイバ二本分の情報が時間的に分離された状態で
含まれている。この透過光を時間分解することにより、
これらを分離抽出することが可能となる。この場合の、
図4に示される螢光面32での検出強度時間分布を図7
に示す。ここで、おのおのの検出強度時間分布21−1
から21−pはそれぞれ光ファイバ17−1から17−
pに対応している。検出時間分布21−1で時刻t0か
らt1までの検出強度は光ファイバ6−1を通った光で
あり、時刻t1以降の検出強度は光ファイバ6−2を通
った光である。これらの光はコンピュータ9で分離,補
正される。このようなファイバの配置は、たとえばこの
実施例では二本のファイバを一組にして合波している
が、これを、三本,四本と任意の複数本のファイバを組
にして、このような複数光ファイバ光合波器を用いるこ
とにより一本のファイバに含めることができる。このよ
うにして、一回の測定当たりに取り込める光ファイバ
数、すなわち被検体5の測定部位を増加することが可能
となる。In FIG. 3, optical fibers 6-1 having different optical path lengths are used.
And 6-2 are input to the optical multiplexer 16-1, and the optical fiber 17
Output to -1. Similarly, the optical fibers 6-3 and 6-4 are input to the optical multiplexer 16-2 and output to the optical fiber 17-2. The same operation is performed up to the optical fibers 6- (m-1) and 6-m. Then, the optical fibers 17-1 to 17-p are connected to the light receiving surface 3 shown in FIG. 4 at intervals such that crosstalk does not occur.
Place it at 0. The fiber arrangement density on the light receiving surface 30 is shown in FIG.
Although smaller than the above, these optical fibers contain information for two fibers separated in time. By time-resolving this transmitted light,
It becomes possible to separate and extract these. In this case,
FIG. 7 shows the detection intensity time distribution on the fluorescent surface 32 shown in FIG.
Shown in. Here, each detected intensity time distribution 21-1
To 21-p are optical fibers 17-1 to 17-, respectively.
Corresponds to p. In the detection time distribution 21-1, the detection intensity from time t 0 to t 1 is the light passing through the optical fiber 6-1 and the detection intensity after the time t 1 is the light passing through the optical fiber 6-2. These lights are separated and corrected by the computer 9. In the arrangement of such fibers, for example, in this embodiment, two fibers are combined as one group and are combined, but this is combined with three or four fibers and an arbitrary plurality of fibers as a group, and By using such a multiple optical fiber optical multiplexer, it can be included in one fiber. In this way, it is possible to increase the number of optical fibers that can be taken in per measurement, that is, the measurement site of the subject 5.
【0023】[0023]
【発明の効果】光を用いて生体機能を計測し画像化する
光CT装置において、生体の複数部位からの測定を時間
的に効率良く行うことが可能となる。As described above, in the optical CT apparatus that measures the function of a living body by using light and visualizes it, it is possible to efficiently measure from a plurality of parts of the living body in time.
【図1】本発明による生体光計測装置の一実施例を示す
系統図。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a biological optical measurement device according to the present invention.
【図2】本発明による生体光計測装置の第二の実施例を
示す系統図。FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the biological optical measurement device according to the present invention.
【図3】本発明による生体光計測装置の第三の実施例を
示す系統図。FIG. 3 is a system diagram showing a third embodiment of the biological optical measurement device according to the present invention.
【図4】光検出部への光ファイバ配置と光検出部の動作
を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing the arrangement of optical fibers in the photodetector and the operation of the photodetector.
【図5】計測信号の波形を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a waveform of a measurement signal.
【図6】図1の実施例に対する計測信号の波形を示す説
明図。6 is an explanatory diagram showing waveforms of measurement signals for the embodiment of FIG.
【図7】図3の実施例に対する計測信号の波形を示す説
明図。7 is an explanatory diagram showing waveforms of measurement signals for the embodiment of FIG.
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…光検出部、8…データ
記憶部、9…コンピュータ、10…表示部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source part, 2 ... Optical fiber, 3 ... Multi-input / multi-output optical switch, 4-1 to 4-n ... Optical fiber, 5 ... Subject, 6
-1 to 6-m ... Optical fiber, 7 ... Photodetector, 8 ... Data storage, 9 ... Computer, 10 ... Display.
Claims (6)
長の光を生体に照射し、前記生体を通過した光を前記生
体の複数部位から検出し、それら検出光から前記生体の
内部の形態もしくは機能計測を行う装置において、おの
おのの前記生体の部位の光測定位置から、光を電気信号
に変換する光検出部までの空間に光路長の分布を設ける
ことを特徴とする生体光計測装置。1. A living body is irradiated with light having a plurality of wavelengths in a visible to near-infrared wavelength range, light passing through the living body is detected from a plurality of parts of the living body, and the detected light is used to detect the inside of the living body. In the apparatus for measuring the form or function of the living body, the optical path length distribution is provided in the space from the light measurement position of each part of the living body to the light detection unit for converting light into an electric signal. apparatus.
する光源部から光ファイバによって前記生体に光を照射
し、前記生体を通過した光を生体の複数部位からそれぞ
れ長さに分布を持つ光ファイバによって捕らえ、前記光
ファイバを光検出部に導入する生体光計測装置。2. The light source section for radiating light of a plurality of wavelengths according to claim 1, wherein the living body is irradiated with light by an optical fiber, and the light passing through the living body is distributed in length from a plurality of portions of the living body. A living body optical measurement device that is captured by an optical fiber that it has and that introduces the optical fiber into a light detection unit.
ら捕らえた光の強度をそれぞれ独立に検出できる単一の
光検出器を光検出部として含んでいる生体光計測装置。3. The living body optical measurement system according to claim 2, including a single photodetector capable of independently detecting the intensities of light captured from a plurality of parts of the living body, as a photodetecting section.
源部から繰返し放射し、前記生体を通過した光を検出す
る光検出部が時間分解機能をもつ生体光計測装置。4. The living body light measuring device according to claim 3, wherein a light detecting unit for repeatedly emitting ultrashort pulsed light from the light source unit and detecting light passing through the living body has a time-resolving function.
を捕らえる複数光ファイバと光検出部との間に、光路長
を任意の長さだけ変化する光路長可変器を設けた生体光
計測装置。5. The biological optical measurement according to claim 4, wherein an optical path length varying device that changes the optical path length by an arbitrary length is provided between a plurality of optical fibers that capture the light that has passed through the living body and a light detection unit. apparatus.
を捕らえる複数光ファイバのうち光路長に差を設けた複
数本の光ファイバ束を一組とし、これら光ファイバ束を
光合波器によって一本の光ファイバに導入し、このよう
な光ファイバ束を複数組設ける生体光計測装置。6. The optical fiber bundle according to claim 4, wherein a plurality of optical fiber bundles having different optical path lengths among a plurality of optical fibers for capturing light passing through the living body are set, and these optical fiber bundles are combined by an optical multiplexer. A living body optical measurement device that is introduced into one optical fiber and is provided with a plurality of such optical fiber bundles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279261A JPH05115485A (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Biological optical measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279261A JPH05115485A (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Biological optical measurement device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115485A true JPH05115485A (en) | 1993-05-14 |
Family
ID=17608702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279261A Pending JPH05115485A (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Biological optical measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05115485A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997018755A1 (en) * | 1995-11-17 | 1997-05-29 | Hitachi, Ltd. | Instrument for optical measurement of living body |
| US6947779B2 (en) | 1998-12-07 | 2005-09-20 | Hitachi, Ltd. | Optical measurement device |
| US7507966B2 (en) | 2003-08-22 | 2009-03-24 | Japan Science And Technology Agency | Optical-path-difference compensation mechanism for acquiring wave form signal of time-domain pulsed spectroscopy apparatus |
| JP2010151616A (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Shimadzu Corp | Light measuring device |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP3279261A patent/JPH05115485A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1997018755A1 (en) * | 1995-11-17 | 1997-05-29 | Hitachi, Ltd. | Instrument for optical measurement of living body |
| GB2311854A (en) * | 1995-11-17 | 1997-10-08 | Hitachi Ltd | Instrument for optical measurement of living body |
| GB2311854B (en) * | 1995-11-17 | 2000-03-22 | Hitachi Ltd | Optical measurement instrument for living body |
| US6947779B2 (en) | 1998-12-07 | 2005-09-20 | Hitachi, Ltd. | Optical measurement device |
| US7507966B2 (en) | 2003-08-22 | 2009-03-24 | Japan Science And Technology Agency | Optical-path-difference compensation mechanism for acquiring wave form signal of time-domain pulsed spectroscopy apparatus |
| US7705311B2 (en) | 2003-08-22 | 2010-04-27 | Japan Science And Technology Agency | Optical-path-difference compensation mechanism for acquiring wave from signal of time-domain pulsed spectroscopy apparatus |
| JP2010151616A (en) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Shimadzu Corp | Light measuring device |
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