(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳の診断及び／又は治療のためのプローブであって、特に脳の血行動態と酸素処理の特性を光学的反射率により測定するためのものであり、
照明手段と、
受光手段と、
前記照明手段と受光手段とを封入する皮膜部と
を具備し、前記皮膜部が、細長い形状を持ち、頭蓋骨のバーホールを通って適合するようにされており、
更に、前記皮膜部が、頭蓋骨と脳脊髄硬膜との間をスライドすること、脳室系内に挿入されること、脳組織に挿入されること、の少なくともいずれか１つに適しており、
前記照明手段と受光手段は離隔されており、かつ、該プローブの長手方向を横切る向きに光を放射し、該プローブの長手方向を横切る向きから光を受光するように配置されていることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
脳の診断及び／又は治療のためのプローブであって、特に脳の血行動態と酸素処理の特性を光学的反射率により測定するためのものであり、
照明手段と、
受光手段と、
前記照明手段と受光手段とを封入する皮膜部と
を具備し、前記皮膜部が、細長い形状を持ち、頭蓋骨のバーホールを通って適合するようにされており、
更に、前記皮膜部が、頭蓋骨と脳脊髄硬膜との間をスライドすること、脳室系内に挿入されること、脳組織に挿入されること、の少なくともいずれか１つに適しており、
前記照明手段と受光手段は離隔されており、かつ、該プローブの長手方向を横切る向きに光を放射し、該プローブの長手方向を横切る向きから光を受光するように配置されており、かつ、
前記皮膜部は、シリコンゴム又はポリウレタン製であることを特徴とするプローブ。
【請求項３】
脳の診断及び／又は治療のためのプローブであって、特に脳の血行動態と酸素処理の特性を光学的反射率により測定するためのものであり、
照明手段と、
受光手段と、
前記照明手段と受光手段とを封入する皮膜部と
を具備し、前記皮膜部が、細長い形状を持ち、頭蓋骨のバーホールを通って適合するようにされており、
更に、前記皮膜部が、頭蓋骨と脳脊髄硬膜との間をスライドすること、脳室系内に挿入されること、脳組織に挿入されること、の少なくともいずれか１つに適しており、
前記照明手段と受光手段は離隔されており、かつ、該プローブの長手方向を横切る向きに光を放射し、該プローブの長手方向を横切る向きから光を受光するように配置されており、
更に、脳組織及び／又は脳室系内への物質の送入と放出のための手段を具えることを特徴とするプローブ。
【請求項４】
前記照明手段は、少なくとも１つの第１の光ファイバー（４）を含む第１の光学的伝達手段（２，３７）と、伝達される光（３０）を該第１の光学的伝達手段（２，３７）内での光伝達方向とは異なる方向に偏向するために該第１の光学的伝達手段（２，３７）に結合された第１の偏向手段（６，３９）とを具備し、
前記受光手段は、少なくとも１つの第２の光ファイバー（５）を含む第２の光学的伝達手段（３，３８）と、該第２の光学的伝達手段（３，３８）内での光伝達方向とは異なる方向から入射する光（３１）を該第２の光学的伝達手段（３，３８）内へと偏向するために該第２の光学的伝達手段（３，３８）に結合された第２の偏向手段（７，４０）とを具備する請求項１乃至３のいずれかに記載のプローブ。
【請求項５】
前記第１及び第２の偏向手段（６，３９；７，４０）は、伝達手段（２，３７；３，３８）内の光伝播方向（Ａ）からそれに実質的に垂直な方向（Ｂ）へと又はその逆にそれぞれ偏向する請求項４に記載のプローブ。
【請求項６】
前記第１及び第２の偏向手段（６，３９；７，４０）は、互いに２０乃至５０ミリメートル好ましくは３０乃至４０ミリメートルの距離（Ｄ１）だけ離隔して配置される請求項４又は５に記載のプローブ。
【請求項７】
前記第１及び第２の偏向手段（６，３９；７，４０）は、第１及び第２の伝達手段（２，３７；３，３８）の各方向に対して略４５度の向きをなした鏡（１０，１１）を含む請求項４乃至６のいずれかに記載のプローブ。
【請求項８】
前記鏡（１０，１１）はプリズム（８，９）である請求項７に記載のプローブ。
【請求項９】
前記第１及び第２の伝達手段（２，３７；３，３８）の各々の遠位端にある少なくとも１つの第１又は第２の光ファイバー（４１）の表面（４２）が、該第１及び第２の伝達手段（２，３７；３，３８）の各々の内部での光伝播方向（Ａ）に対して略４５度の向きを成している請求項４乃至８のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１０】
前記第１及び第２の伝達手段（２，３７；３，３８）の各々が、それぞれ複数の第１及び第２の光ファイバー（４，５）を含み、このファイバー（４，５）は共通平面（５３）に配置されている請求項４乃至９のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１１】
前記皮膜部（１２，１２'）は、前記第１及び第２の偏向手段（６，３９；７，４０）の領域に光学的窓（１３，１４）を含む請求項４乃至１０のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１２】
前記第１及び第２の光ファイバー（４，５）は、７００乃至１３００ナノミリメートル好ましくは７５０乃至９５０ナノミリメートルのスペクトル範囲の近赤外領域内の光を伝達するのに適する請求項４乃至１１のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１３】
前記照明手段は少なくとも１つの発光装置を具備し、前記受光手段は少なくとも１つの光検出装置を具備する請求項１に記載のプローブ。
【請求項１４】
前記発光装置は第１の電気配線を介して電源供給され、前記光検出装置は電気信号を発生して第２の電気配線を介して伝送する請求項１３に記載のプローブ。
【請求項１５】
前記発光装置は、好ましくは７００乃至１３００ナノミリメートルのスペクトル範囲の近赤外領域での発光を行う発光ダイオードまたはダイオードレーザからなり、前記光検出装置は受光ダイオードからなる請求項１３又は１４に記載のプローブ。
【請求項１６】
前記照明手段は複数の発光装置を具備する請求項１３乃至１５のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１７】
幅（Ｗ）が約２０ミリメートルよりも小さく、好ましくは５乃至１０ミリメートルであり、厚さ（Ｔ）が約５ミリメートルよりも小さく、好ましくは約２ミリメートルである請求項１乃至１６のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１８】
圧力センサ（４３）と、それに接続されて圧力情報を含む信号を伝送する信号伝送手段（４４）とを更に具える請求項１乃至１７のいずれかに記載のプローブ。
【請求項１９】
脳の診断及び／又は治療のための装置であって、特に、頭蓋骨（４６）のバーホール（４７）を通って光学的反射率により脳の血行動態と酸素処理の特性を測定するためのものであり、
上記請求項１乃至１８のいずれかに記載のプローブ（１，３２）と、
検出された信号の評価のための評価手段（２８）と
を具備することを特徴とする装置。
【請求項２０】
脳の診断及び／又は治療のための装置であって、特に、頭蓋骨（４６）のバーホール（４７）を通って光学的反射率により脳の血行動態と酸素処理の特性を測定するためのものであり、
上記請求項４乃至１２のいずれかに記載のプローブ（１，３２）と、
前記第１の伝達手段（２，３７）の近位端（２１）に結合される発光手段（２４）と、
前記第２の伝達手段（３，３８）の近位端（２２）に結合される光検出手段（２５）と、
検出された信号の評価のための評価手段（２８）と
を具備することを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記発光手段（２４）は、７００乃至１３００ナノミリメートル好ましくは７５０乃至９５０ナノミリメートルのスペクトル範囲の近赤外領域における発光を行うものである請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記発光手段（２４）は、３つの波長、好ましくは約７８２ナノミリメートル、約８５７ナノミリメートル及び約９０８ナノミリメートルでの発光が可能なものである請求項２０又は２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、脳の診断と療法のためのプローブ及び装置に関し、特に、脳の血行動態（hemodynamics）と酸素処理（oxygenation）の特性を測定するための、請求項１及び請求項１９に従うプローブ及び装置に関する。
【０００２】
発明の背景
重大な脳傷害を持つ患者における更なる神経損傷を防ぐために、脳の局所貧血の早期発見と治療は、神経クリティカル・ケア（Neurocritical Care: 神経危機管理）における最も重要な課題に属している。更に、神経学の及び神経学に関連した外科処置の最中に、脳に供給される血液の酸素処理を継続的にモニターすることがしばしば望まれる。近赤外線分光（ＮＩＲＳ）が、脳血流（ＣＢＦ）及び酸素処理パターン、すなわち脳の血液と血流の各々についての静的及び動的特性、を侵入式及び非侵入式にモニターすることを含む多様な用途のために、使用される。血液パラメータのＮＩＲＳ測定は、近赤外線領域の光が生体組織を透過し、脱酸素化された状態と酸素化された状態の各々において、ヘモグロビン発色団によって異なって吸収され拡散される、という知見に基づいている。更に、血液内に注入されたインドシアニングリーン（ＩＣＧ）染料のようなトレーサ（追跡子）の流れ及びその集まりが、ＮＩＲＳによって測定され、脳の血行動態（特に、脳血流（ＣＢＦ）、ＩＣＧの平均通過時間、酸素の新陳代謝）のパラメータについての情報を得ることができる。パルス酸素測定法において、動脈血液における酸素化されたヘモグロビンの断片についての情報を得るために、ＮＩＲＳ信号の時間的な振る舞いが評価される。その他のパラメータは、脱酸素化された及び酸素化されたヘモグロビンの集中、平均通過時間、脳血液量（ＣＢＶ）、脳血流（ＣＢＦ）、及び組織酸素指標（ＴＯＩ）である。ＮＩＲＳについての上述のパラメータ群の測定と評価は、ジョビス・エフエフ（Jobis, F.F.）による「脳及び心筋の酸素充足と循環系のパラメータの非侵入式赤外線モニタリング」（サイエンス１９８；１２６４−１２６７）、及び、アイ・ロバーツ（I. Roberts）、ピー・フォーロン（P. Fallon）その他による「近赤外線分光とインドシアニングリーンによる脳血流の判断」（ランセット３４２；１４２５）において述べられている。
【０００３】
例えば米国特許第４２２３６８０号若しくは第５２１８９６２号に示されたような非侵入式の技術は、頭に配置されるＮＩＲＳオプトード（optode; 光検出型化学センサ）を使用する。脳血管内の酸素ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの発色団についての情報を得るために、非侵入式技術によって得られる検出されたＮＩＲＳ信号は、脳外組織すなわち皮膚と骨とで散乱する光反射作用分を修正しなければならない。そのために、米国特許第４２２３６８０号に示された装置は、発光オプトードの場所に戻って来る反射若しくは散乱光を検出する参照用検出器を具備する。その参照用信号は脳外組織作用のために測定された強度を修正するために使用される。米国特許第５２１８９６２号に示された装置は、組織の異なる領域を通過するように配置された２つの発光エレメントと、両領域を通り過ぎる光を検出する光検出器とを具備する。測定された強度の差は第１の領域と第２の領域の酸素飽和がどのくらいであるかを示しており、すなわち、相対的な血液パラメータだけを得ることができる。脳外組織作用のための修正を必要とするので、非侵入式技術は血液パラメータのみについての非直接的情報を提供できるものである。
【０００４】
侵入式技術で、脳に直接アクセスし脳外組織の混入を排除することは、頭蓋骨に穿ったバーホール（burr hole; 穿頭孔）を通して達成され、皮膚と骨によって引き起こされる人工的妨害なしに酸素処理を光学的に測定するセンサが、そのようなバーホールを通して挿入される。いくつかのパラメータを瞬時にモニターし得るセンサが米国特許第５９１６１７１号に示されている。電気信号をガイドするためのいくつかの信号ガイドと１つの光ガイドがハウジング内に配置され、該ハウジングはそれと大体同じ直径を持つバーホールに挿入される。光ガイドと電極は脳組織に垂直になって終端する。紫外線と赤色光が１つの光ガイド内に入り、レーザ・ドップラー式の流れ測定法を使用して同じ光ガイド内に戻る反射光を分析することにより、血流速度の相対的変化を測定する。これにより、流れる血液の相対的パラメータだけが、レーザ・ドップラー式の流れ測定法では検出できない静的組織成分からやって来る信号として、分析される。更には、レーザ・ドップラー式の流れ測定法では、非常に狭い領域（約１平方ミリメートル）の値のみが得られる。更に、プローブは単にバーホール内に挿入されて頭蓋骨で静止されるだけであるから、患者が動くと、測定誤差や脳損傷につながるおそれがある。よって、長い期間での測定に適していない。バーホールの領域以外での組織領域をモニターすることはできない。プローブは複数のセンサの複雑な配置からなるので、その製造コストが高くなり、よって使い捨てには適していない。しかし、脳に接触する部品は、潜在的な感染リスクを排除するためには、しばしば殺菌が十分になされるとは限らないので、使い捨て品とされるべきである。
【０００５】
脳の酸素利用可能性を硬膜外で、すなわち脳脊髄硬膜と頭蓋骨との間で、光学的反射率によって測定するためのセンサは、米国特許第５０２４２２６号に開示されている。１対の発光ダイオード（ＬＥＤ）と光検出器が、外皮でカプセル封入され、柔軟な配線を介して電源と信号分析器に夫々電気的に接続される。ダイオードと光検出器を含むセンサの先端は、頭蓋骨のバーホールを通して挿入され、脳脊髄硬膜と頭蓋骨との間で、測定のために選定された領域へと移動される。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、頭蓋骨のバーホールを通して光学的反射率により脳の領域全体の血流と酸素処理の絶対値を測定するためのプローブ及び装置を、比較的低コストで製造でき、従って使い捨て商品に適するものとして、提供することを目的とする。
【０００７】
発明の概要
本発明に係る上述の及び他の目的は、請求項１で特定されたプローブ及び請求項１９で特定された装置によって達成される。好ましい実施態様は従属請求項及び明細書及び図面において述べられている。
【０００８】
本発明に係るプローブは脳の診断と治療のためのどのような侵入方式のためにも使用できる。硬膜下測定用のプローブとして使用でき、また、脳室内プローブとしても、実質組織内プローブとしても使用できる。よって、皮膜部は、頭蓋骨と脳脊髄硬膜との間をスライドすることに適し、そして／あるいは脳室系内に挿入されることに適し、そして／あるいは脳組織に挿入されることに適している。
【０００９】
照明手段は能動的なものであってよく、すなわち、ダイオード及び／又はレーザのような発光手段で構成されてよく、もしくは受動的なものであってよく、すなわち、外部の光源から測定場所まで光を伝達するようなものであってもよい。照明手段が、光を能動的に発生するものであれば、電源が供給される。受光手段も能動又は受動のどちらでもよい。能動タイプの場合、測定場所で光を検出し、電気信号を発生して評価手段に該信号を伝送する。受動タイプの場合、受光手段は、測定場所で受けた光を外部の検出器に伝達するように構成される。
【００１０】
本発明のプローブの特に好ましい実施形態は請求項６で述べた特徴を持ち、また、本発明の装置の特に好ましい実施形態は請求項２０で述べた特徴を持つ。このプローブは、受動的な照明手段と受光手段を使用し、プローブ内の電気部品を持たないようにしている。例えば米国特許第５０２４２２６号のように、光を発する本来の場所で発光ダイオードを使用することはいくらか問題がある。ＬＥＤの発光スペクトルは固定されているので、所与のプローブが特定の波長を持つことで、それとは異なるパラメータをモニタするのに適合させることができないものとなる。複数の異なるパラメータをモニタするには、それと同数のＬＥＤをプローブ内に設けなければならず、スペースが必要となり、プローブの寸法を増大させてしまう。ＬＥＤは広い波長スペクトルで発光するが、鋭く動作する波長を使用することができない。ＬＥＤは電気的に電源供給されねばならず、よって、頭蓋骨内に電線を持ち込まねばならない。電線の絶縁不良は電気的短絡を引き起こし、脳に損傷を与えかねない。更に、分析器に伝送される信号が他の電気機器の影響を受け、悪い結果につながる。ＬＥＤの発光特性と光ダイオードの検出性能は温度変化に影響されるが、その配置場所での温度ドリフト補償又は温度安定化は不可能である。これらの問題は本発明のプローブの好ましい実施形態により解消できる。特に、頭蓋骨領域内での電気信号を無しにできる。さらに、このプローブは、異なる波長に容易に適合させることができる。さらなる利点は、プローブ内に電気部品が存在しないことで低コストでプローブを製造できるということである。
【００１１】
本発明に係る好ましいプローブは、夫々が１又は複数の光ファイバーで構成される少なくとも２つの光学的伝達手段を使用し、この伝達手段は好ましくはファイバー束からなる。第１の伝達手段は、好ましくは近赤外領域での光を近位端から遠位端へ、つまり光源から患者の頭へと、伝達する。第２の伝達手段は、遠位端から近位端へ、つまり患者の頭から検出ユニットへと、光を伝達する。伝達手段は、好ましくは、互いに実質的に平行に配置される。それらは、皮膜部によって封入され、細長い平坦な構造を形成する。各光学的伝達手段の遠位端は同じ皮膜部内に封入された偏向手段に結合しており、この偏向手段は伝達手段により伝達される光を、その伝達方向とは違う方向に、好ましくは６０度乃至１２０度の或る角度だけ、偏向する。好ましくは、光は伝達方向に対して略９０度だけ偏向され、脳脊髄硬膜に平行に伝播する方向から垂直に脳組織内へと光を向かせる。各伝達手段で発光及び受光オプトードとして振る舞う偏向手段の離隔距離は、探査深度、すなわちどの深さまで光子が組織を貫き散乱して戻ってくるのかという深度、従ってモニタすべき組織領域の深さ、を決定する。光ファイバーは小径であり、また、偏向手段は、例えば鏡、好ましくはファイバー端に接続された数ミリメートルの縁部長を持つプリズムによって、又は傾斜されたファイバー端によって、小型化して製造されることができるので、最小化した侵入式測定のために好ましくは約２０ミリメートルより小さい幅と約５ミリメートルより小さい厚みを持つプローブが提供される。皮膜部は、好ましくはシリコンゴム又はポリウレタン製であり、伝達及び偏向手段の空間的配置を固定し、或る堅さによって、頭内でこのプローブを少なくともその軸方向に移動させることができるようにする。皮膜部は、また、湿気やその他の周辺環境要因から部品を密封する。さらに、皮膜部は、プローブの端部及び角を滑らかに丸くし、硬膜と脳組織との間又は硬膜と骨との間をスライドするときに脳の損傷を防ぐ。皮膜部は、少なくとも偏向手段の各々の入口又は出口の領域において、使用する波長での光を光学的に透過される。
【００１２】
使用に際して、第１の伝達手段の近位端が１又は複数の波長で発光する光源に接続され、その光は第１の伝達手段と偏向手段を通って脳組織内に向かい、脳組織内にて組織成分によって反射及び／又は散乱される。光ファイバーは一般に広いスペクトル範囲で伝達できるので、血液中の特定の発色団、例えば酸素ヘモグロビンや脱酸素ヘモグロビンやＩＣＧ、に関連した赤外領域内の異なる波長での照明光のために、同じファイバーが使用できる。好ましくは、約５０乃至１００ミクロンの直径を持つグラスファイバー又は水晶ファイバーが使用される。好ましくは、各伝達手段は、それぞれ３００乃至６００本のファイバーからなる１束で構成される。例えば、７８２ナノミリメートルの波長がＩＣＧの集中をモニタするために使用され、一方、ヘモグロビンの酸素化は９０８ナノミリメートル及び／又は８５７ナノミリメートルでモニタされる。
【００１３】
使用時には、第２の伝達手段の近位端が光検出器に接続され、その出力信号が評価手段例えばコンピュータによって分析される。脳組織で反射及び／又は散乱された光は、ファイバー内の伝達方向に略直角な方向から入って来る光をピックアップする第２の偏向手段によって第２の伝達手段内に方向付けられる。第１及び第２の偏向手段は略同じ方向に向けられている。身体の外に有る光検出器は温度ドリフトに対して安定化できるので有利である。更に、恒久的な分析システムの一部であり、また、低コスト化しなければならないわけではないので、高検出性能の検出器例えば光電子増倍管やアバランシダイオードを使用できる。従って、発光強度を減少させて所望の信号対ノイズ比を維持できる。例えば、１ｋＨｚの繰返し比、５０ナノ秒のパルス間隔、１ミリワットの実効レーザパワーで照明する。
【００１４】
この光学プローブは、頭蓋内圧力測定用の圧力センサと、圧力情報を内容とする信号を圧力信号分析器に伝送するために該センサに接続された信号伝送手段とを組み合わせることができる。これにより、頭蓋骨の単一のバーホールを通して脳脊髄硬膜下に１つのプローブを挿入することにより、次のパラメータをモニタできるようになる。酸素ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン、平均脳動脈酸素飽和ＳａＯ２cerebral、ＩＣＧの平均通過時間ｍｔｔICG、脳血流ＣＢＦ、脳血量ＣＢＶ。
【００１５】
本発明に係る装置は、本発明に係るプローブと、発光手段と、光検出手段と、評価手段とを具備する。例えば、非侵入式の酸素測定法で使用される標準的なＮＩＲＳシステムを、本発明に係るプローブに組み合わせることができる。発光手段は、好ましくは１又は複数のダイオードレーザ又は波長可変レーザ例えば色素レーザであり、第１の伝達手段の近位端に結合され、１又は複数の波長で発光した光を脳組織まで伝達する。ビームスプリッタ又はバンドバスフィルタのアセンブリを使用して、異なる光源からの光を第１の伝達手段の共通のファイバーに結合させることができる。各光源の動作波長は血液中の染色団の測定に必要な波長に依存して変更される。変更例として、好ましくは３つの波長の各々についての個別のファイバー束を設けてもよく、そうすると、動作波長を変更することが容易であるという利点を持つが、所与の照明強度のために必要なファイバー数を増すという不利があり、プローブの幅と厚みを増してしまう結果になる。
【００１６】
光検出手段は、好ましくは光電子増倍管であり、第２の伝達手段の近位端に結合される。不所望の信号成分を抑圧するためにバンドバス又はその他の光フィルタが伝達経路に配置されてよい。
検出された信号の評価のための評価手段は、好ましくは評価ルーチンを備えたコンピュータで構成する。
【００１７】
本発明のいくつかの目的と利点は上述されたが、その他は以下図面とともに説明する実施例の説明により明らかになる。
図１及び２は、第１の伝達手段２としての第１の光ファイバー４の束と第２の伝達手段３としての第２の光ファイバー５の束とで構成されるプローブ１を示す。ファイバー４，５は実質的に互いに平行に並んでいる。第１の伝達手段２の末端（遠位端）１５は、プリズム８の一面に接続されている第１の光ファイバー４によって、第１の偏向手段６、プリズム８に結合される。これにより、入射光ビーム３０が、第１及び第２のファイバー４，５の方向に対応する方向Ａから、各ファイバー４，５の第１及び第２の伝達手段２，３によって定まる平面５３に略垂直な方向Ｂへと偏向される。同様に、第２の伝達手段３の末端（遠位端）１６は、プリズム９の一面に接続されている第２の光ファイバー５によって、第２の偏向手段７、プリズム９に結合される。これにより、外部から入射する光ビーム３１が、方向Ｂから方向Ａに偏向されて、第２のファイバー５に入り込む。プリズム８，９の面はファイバー４，５に対して４５度の向きを持ち、鏡面１０，１１として作用する。この鏡面１０，１１での反射作用は、反射膜によって増強されるようにしてもよい。第１及び第２の偏向手段８，９の離隔距離Ｄ１は固定されており、その量は３５ミリメートル、大体において１０乃至５０ミリメートル、である。上述の部品要素は柔らかいコーティング（coating; 皮膜部）１２によって封入（encapsulate; カプセル収納）され、大体７ミリメートルの、大まかには２０ミリメートルよりも小さい、幅Ｗと、２ミリメートルの、大まかには約５ミリメートルよりも小さい、厚みＴを持つ、角が丸くなっている本体部を形成する。この本体部は、図８及び９に示すように、脳を圧迫したり損傷したりすることなく、脳脊髄硬膜と脳組織の間で、プローブ１がスライドすることを可能にする。このコーティング（皮膜部）は、偏向手段６，７の出口の領域において光の窓１３，１４を持ち、発光された及び反射された光子を通過させる。
【００１８】
図３は、例えば図１及び２に示されたような本発明に係るプローブの伝達経路を示している。断面積で約１．５平方ミリメートルの光ファイバー４の束からなる第１の伝達手段２の近位端２１は、約０．５平方ミリメートルの３つの分岐路に分かれており、各分岐路が３つの異なる波長の外部光源（図示せず）に結合するためのプラグ１８，１９，２０で終端される。断面積で約１．５平方ミリメートルの光ファイバー５の束からなる第２の伝達手段３の近位端２２は、光検出器に結合するためのプラグ２３で終端される。第１及び第２の伝達手段は１乃至２メートルの長さＬ２の共通ケーブルでガイドされる。患者の頭蓋骨内に導入されるのに適した部分としてのプローブ１は、約２０乃至３０センチメートルの長さＬ１を持つ。第１及び第２の伝達手段２，３の遠位端１５，１６は、上述したように３５ミリメートルの距離Ｄ１で隔たった偏向手段６，７に結合されている。
【００１９】
図４は、例えば図１及び２に示されたような本発明に係るプローブと、ＮＩＲＳと酸素測定を夫々行うシステム２６と、制御及び評価ユニット２７，２８としてのコンピュータ２９とを具える本発明に係る装置を示している。第１の伝達手段２を介してプローブはシステム２６の光源２４の出口に接続される。発光（波長、パルス幅、繰返し周波数、パワー）は、制御ユニット２７で制御される。散乱された光が第２の伝達手段３により光検出器２５までガイドされ、その出力信号が評価ユニット２８で評価される。
【００２０】
図５及び図６は、脳室カテーテルに組み込まれた本発明に係るプローブを示す平面図及び軸方向断面図である。このカテーテルは１乃至２ミリメートルの直径を持つチャンネル３６を形成する柔軟なチューブ３３で構成され、このチューブ３３の壁には開口３４があり、脳組織へのアクセスが該開口３４を通して該チャンネル３６を経由して実現される。第１及び第２の伝達手段３７，３８と偏向手段３９，４０は、カテーテル先端まで約１５乃至３０ミリメートルの距離のところで開口に最も近いチューブ壁内に組み込まれている。第１及び第２の偏向手段３９，４０の離隔距離Ｄ２は約１５ミリメートルであり、探査深度はほぼ１５ミリメートルとなる。チューブ壁は１ミリメートル未満好ましくは約０．５ミリメートルの厚みであるから、偏向手段３９，４０は、伝達手段３７，３８を構成する光ファイバー４１の終端面をファイバー方向に対して略４５度の傾きで切断することにより実現される。その傾斜面４２は、該ファイバーに出入りする光を約９０度偏向するミラーとして機能する。このプローブでＮＩＲＳによるパラメータをモニタする技術は、脳の深い領域特に脳室への直接アクセスが要求される分析的な若しくは治療上の技術、例えば脳脊髄液分析及び排液、に組み合わせて適用することができる。
【００２１】
図７Ａ及び７Ｂは、付加的な圧力センサ４３を具備する本発明のプローブ１を示す。柔らかいコーティング１２内に封入されて第１及び第２の伝達手段２，３と偏向手段６，７とを具備するプローブ１は、上述と同様の構成からなる。コーティング１２’に封入された信号ガイド４４を持つ圧力センサ４３は、プローブ１に付加されるか又は一体的に作られる。例えば図７Ａに示すように、標準的な圧力センサを本発明のプローブに装備することで、各コーティング１２，１２’が鋭い縁部を形成することなく互いに取り付けられるようにする。あるいは、図７Ｂに示すように、圧力センサが、共通のコーティング１２，１２’で封入されて本発明のプローブの一部に組み込まれていてもよい。従って、このプローブは、１つのプローブと頭蓋骨の１つのバーホール（burr hole; 穿頭孔）とを通して、脳の血行動態（hemodynamics）及び酸素処理（oxygenation）に加えて圧力をも同時にモニターすることが可能である。
【００２２】
図８及び９は、図７に示されたような光学的プローブと圧力センサ４３とを具えた本発明に係る脳脊髄硬膜下のプローブ１を異なる見方で示す図であって、プローブ１は頭蓋骨４６のバーホール４７を通って脳脊髄硬膜４８と脳組織４９との間に挿入されている。図示のように、プローブは、まず、頭皮４５の切り込み５４を通して導入され、それから、切り込み５４から離れたパーホール４７を通り、これにより、長期にわたるモニタリング（観察）の間、脳組織に外気が直接触れることを抑止して感染の危険性を最小限化する。光３０は第１の偏向手段６によって脳組織４９内へと偏向され、脳脊髄硬膜４８又は脳表面に実質的に垂直に進み、そこで緩衝され、反射され、散乱される。反射と散乱により光３０の一部３１が第２の偏向手段７の方に偏位され、第２の伝達手段に結合される。発光オプトード（optode）によって発射された光が到達し受光オプトードに受光される、距離Ｄにわたる領域５５は、点線で描いたようである。３５ミリメートルの距離Ｄで、脳白質が調査できる。光学的伝達手段と圧力信号ガイドの近位端２１，２２は、酸素測定と圧力モニターのための各システム（図示せず）に接続されるべく、異なるプラグ５０，５１で終端している。
【００２３】
図１０は、光の能動的な発生手段と検出手段を備えた他の本発明のプローブ１０１の平面図をその上部に、その側面断面図をその下部に、それぞれ示す。好ましくはダイオードレーザからなる発光手段１０２と、好ましくは受光ダイオードからなる光検出手段１０６とが、好ましくはシリコンで出来たコーティング１０３によって封入されている。発光手段１０２は電気配線１０４を介して外部の電源供給部及び／又は制御ユニットに接続される。光検出手段１０６は電気配線１０５を介して該検出手段１０６で発生した信号を評価するための外部の評価システムに接続される。このプローブ１０１は、脳脊髄硬膜下での測定に適しており、全長Ｌが約２５０ミリメートル、幅Ｗが約７ミリメートル、高さＴが約２ミリメートル、である。発光及び光検出手段１０２，１０６の間の距離Ｄ１は約３５ミリメートルである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るプローブの平面図。
【図２】  図１に示す本発明のプローブの側面図。
【図３】  本発明のプローブの伝達経路を示す図。
【図４】  本発明に係る装置を示す図。
【図５】  脳室カテーテルに組み込まれた本発明に係るプローブを示す平面図。
【図６】  図５のプローブの軸方向断面図。
【図７Ａ】  付加的な圧力センサを具備する本発明のプローブを示す図。
【図７Ｂ】  付加的な圧力センサを具備する本発明のプローブの別の例を示す図。
【図８】  脳脊髄硬膜下のスペースに挿入された本発明に係るプローブの矢状縫合に沿う図。
【図９】  脳脊髄硬膜下のスペースに挿入された本発明に係るプローブの冠状縫合に沿う図。
【図１０】  他の本発明のプローブの平面図及び側面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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