(57)【要約】      （修正有）【課題】指先の爪上皮部分の毛細血管及び指先の爪上皮に適した波長範囲で適量の光りを照射して、指先の爪上皮部分を素早く的確に判定することができる毛細血管血流観測装置を提供する。【解決手段】指先の爪上皮の毛細血管の血流の動きを拡大して観測する装置において、指先の爪上皮を照射する光ファイバー指先照射部Ｄを設け、該光ファイバー指先照射部の光源には主光源としての水銀ランプ６４と、副光源としてのハロゲンランプ６５を設け、両ランプの光を合波して光ファイバー指先照射部に供給する指先の毛細血管血流観測装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指先の爪上皮の毛細血管の血流の動きを拡大して観測する装置において、指先の爪上皮を照射する光ファイバー指先照射部を設け、該光ファイバー指先照射部の光源には主光源としての水銀ランプと、副光源としてのハロゲンランプを設け、両ランプの光を合波して光ファイバー指先照射部に供給することを特徴とする指先の毛細血管血流観測装置。
【請求項２】
前記主光源としての水銀ランプの主波長が540nm及び576nmを含む波長範囲であることを特徴とする請求項１に記載の指先の毛細血管血流観測装置。
【請求項３】
前記副光源としてのハロゲンランプの主波長が700nm乃至950nmを含む波長範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の指先の毛細血管血流観測装置。
【請求項４】
前記副光源としてのハロゲンランプは、合波する際に光量を調整する光量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の指先の毛細血管血流観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指先の爪上皮の毛細血管の血流の動きを観測する毛細血管血流観測装置、特にその光源装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指先の爪上皮の毛細血管の血流の動き拡大して観測することによって、毛細血管の直径,血液速度,流量,血管密度などの連続的で動的な測定をすることができる。これは、図１に示すように、指先Ａの爪Ａ１と肉皮との境目の爪上皮部分Ａ２を顕微鏡で拡大して見ると皮部分は薄く毛細血管Ａ３が透けてみえ、血液中、特に赤血球（ヘモグロビン)の移動が観測できる。この測定結果に基づいて、多くの疾患の発見、治療に役立てることができ、例えば、心臓疾患,火傷,肝炎,白血病,貧血,気管支ぜんそく,糖尿病,リュウマチ,肺炎,妊娠中毒症等の多くの疾患の発見、治療に役立てることができる。
【０００３】
このため、指先の爪上皮部分の毛細血管の血流の動きを拡大して観察するために、毛細血管の血流を観察する顕微鏡が開発されており、既に、本発明者も特許文献１、特許文献２を提案している。
従来技術である特許文献１、及び特許文献２の発明の概略は、指先の爪上皮の毛細血管の血流の動きを拡大して観測する装置において、観測対象物である指先に対応する対物レンズの近傍に、波長410nmから580nmまでの光を観測対象物に照射するように複数の小さな光源、例えば、発光ダイオードを環状に近接して配置して、血液中のヘモグロビンに反応する波長の光を、指先の爪上皮に照射し、毛細血管の血流の動きを的確に把握できるようにし、かつ、対物レンズの周囲近傍に配置して小型で取り扱い簡易な毛細血管血流観測装置としたものである。
【特許文献１】特許第３０２５６７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１の指先の毛細血管血流観測装置では、光源の光量が少なかったり、特許文献２の装置では光源が指先の近傍にあるため、高熱を発生して取り扱いが厄介であり、また、近時、顕微鏡による画像のカラー化が普及しているが、必ずしも、通常の光源波長が指先の毛細血管のカラー動画像に最適とはいえないといった問題点があった。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、その課題は、指先の爪上皮部分の毛細血管に的確な波長範囲の光りが照射でき、対応した指先の爪上皮部分の血管や血流が明瞭に確認でき、また、爪上皮部分の生体組織も明瞭に確認できる毛細血管血流観測装置の光源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、指先の爪上皮の毛細血管の血流の動きを拡大して観測する装置において、指先の爪上皮を照射する光ファイバー指先照射部を設け、該光ファイバー指先照射部の光源には主光源としての水銀ランプと、副光源としてのハロゲンランプを設け、両ランプの光を合波して光ファイバー指先照射部に供給することを特徴とする指先の毛細血管血流観測装置である。
請求項２の発明は、前記主光源としての水銀ランプの主波長が540nm及び576nmを含む波長範囲であることを特徴とする請求項１に記載の指先の毛細血管血流観測装置である。
請求項３の発明は、前記副光源としてのハロゲンランプの主波長が700nm乃至950nmを含む波長範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の指先の毛細血管血流観測装置である。
請求項４の発明は、前記副光源としてのハロゲンランプは、合波する際に光量を調整する光量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の指先の毛細血管血流観測装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の指先の毛細血管血流観測装置によれば、指先の爪上皮部分の毛細血管に的確な波長範囲の光りで照射でき、かつ、対応した指先の爪上皮部分の血管や血流が明瞭に確認でき、また、爪上皮部分の生体組織も明瞭に確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者らの研究によって、指先の爪上皮部分の係蹄毛細血管のヘモグロビンに強く反応する波長は540nm及び576nmであり、指先の爪上皮部分の生体組織に比較的良く透過し、へログロビンの酸素化状態に応じて吸収特性が変化し、その生体組織や上記吸収特性の変化に反応する波長範囲が700nmから950nm程度であることを知見に基づくものである。
そして、波長が540nm及び576nmの光源としては、この波長の光量を多く含む水銀ランプを使用し、波長範囲が700nmから950nm程度の光源としはハロゲンランプを使用したことを特徴の一つとしたものである。
【０００８】
次に、本発明の指先の毛細血管血流観測装置に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図２は、指先の爪上皮部分A2を観察する毛細血管血流観測装置全体の概略を示す図であるが、概略は、主に観察対象である指先の爪上皮部分A2を光学的に拡大した画像を作成する光学処理機構Ｂが設けられ、この光学処理機構Ｂの対物レンズの最適位置に対応するように、指先を固定する指先固定機構Ｃが基台２に設けられ、この指先固定機構Ｃに固定された爪上皮部分A2の最適位置に光りを照射する指先照射機構Ｄが対物レンズ近傍に設けられ、この指先照射機構Ｄには光ファイバーにより接続された光源機構Ｅが接続されている。
一方、光学処理機構Ｂによって拡大画像を電気的に画像処理する撮像機構Ｆが光学処理機構Ｂの上部に設けられ、撮像機構Ｆは撮影された動画を含む画像を解析するパソコン等の解析機構Ｇが接続されている。
【０００９】
[光学処理機構Ｂ]
前記光学処理機構Ｂは、下端には対物レンズ11が設けられ、上端には指先A2の像を電気的に処理する撮像機構Ｆが設けられ、所定の対物レンズに対応して焦点を合わせる対物距離調整ツマミ12によって、指先A2の爪上皮A2(図１)上の係蹄細血管A3(図１)の鮮明な像を結ぶように、上下移動機構13で調節(図２の矢印Z方向)するようにしてある。
上下移動機構13は、公知の機構でよく、観察装置の基台２に設けられた歯付ロッド(図示せず)に対して調整ツマミ12に連動した歯車(図示せず)を回すことによって光学処理機構Ｂの全体がスライドするように構成され、対物レンズ11と毛細血管A3(図１)の鮮明な像を結ぶように調整する。
【００１０】
[指先固定機構Ｃ]
前記指先固定機構Ｃは、光学処理機構Ｂの対物レンズ11の最適位置に対応して指先を固定するもので、光学処理機構Ｂの対物レンズの下の基台２に設けられており、この基台２の上面には、指先を載せて動かないように固定する指先固定部材３と、この固定部材３は回転自在(図３(a)の矢印)で水平面の位置を自由に移動する移動上盤41を操作する水平移動機構４とが設けられている。
この指先固定部材３は、図３、図４に示されているように、直径３〜４cm程度で厚さ１cm程度の円板31で、その円板31の中心を含んだ断面約半円状の溝32が設けられており、図３(ｂ)に示されるように、この溝32に指先がすっぽり入り、指先を固定するように構成されている。また、円板31の底面33の中心には回動軸34が設けられ、水平移動機構４の移動上盤41のほぼ中央部に回動自在に支持されている。
【００１１】
また、水平移動機構４(41〜48)は、図４、図５に示すように、基台２と移動上盤41との間に設けられ、移動上盤41を左右(Ｘ)方向の移動機構として、移動上盤41の下面には歯付ロッド42が設けられ、これに噛み合う歯車43と歯車軸431上に左右(Ｘ)方向の移動調整用の左右動調整ツマミ44が連結され、歯車軸431の下端は基台２側の軸受432に支持されている。
同様に、左右(Ｘ)方向の移動機構の上面で移動上盤41との間に前後(Ｙ)方向の移動機構が設置されるが、この機構は、移動上盤41の下面には歯付ロッド45が設けられ、これに噛み合う歯車46が設けられているが、この歯車46は中空歯車軸461上に前後(Ｙ)方向の移動調整用の前後動調整ツマミ47が連結され、同時に、前記軸431を中空歯車軸461内に同軸的に回動自在に支持し、且つ、中空歯車軸461の中間部分を軸受48で支持し、この軸受48は基台２側に固定されている。
そして、図５に示すように、左右方向を調整する歯車軸431と、前後方向を調整する中空歯車軸461とは同軸的に設けられ、調整ツマミ部分も一体的になり、上端部に左右動調整ツマミ44が、その下に前後動調整ツマミ47が一体的に設けられている。
したがって、操作者が、移動上盤41を移動操作する際には、一箇所の調整ツマミ部分に手を置き、指先の移動だけで、左右動調整ツマミ44と前後動調整ツマミ47を操作できる。
【００１２】
指先の爪上皮部分A2を観察するうえで重要なのは、拡大倍率が非常に大きいことから、少しの移動でも対物レンズ11の対象範囲からズレ、このズレを少しでも少なくすることであり、また、指先の爪上皮部分A2を探し出すことである。このため、[指先固定機構Ｃ]が必須の構成であり、また、次に述べる強力で血管と皮膚組織に反応する[指先照射機構Ｄ]が必須の構成である。
【００１３】
[指先照射機構Ｄ]
指先固定機構Ｃに指先を固定し、爪上皮部分A2を左右動調整ツマミ44と前後動調整ツマミ47を調整することによって、指先の爪上皮部分A2を対物レンズ11に対応した最適な位置に固定する。ここで、指先の爪上皮部分A2の血液中のヘモグロビンに反応する波長の光を指先照射機構Ｄによって最適状態で照射する必要があるが、この指先照射機構Ｄの光ファイバー指先照射部５は、図６、図７に示すように、ビニール被覆材511で外周を被覆された光ファイバー51に連結され、この光ファイバー51の末端(先端)の照射部52は金属の中空支持部材53が嵌合固定されている。
この中空支持部材53は、対物レンズ11を中心として回動し、中心に中空孔551を有する円筒の照射部支持部材55によって上下摺動自在に支持され、中空支持部材53の他端には操作用の操作ツマミ531が設けられ、この操作ツマミ531を操作して所望の位置で、固定ネジ553によって中空支持部材53の位置に固定される。
【００１４】
この照射部支持部材55の側部552には水平面に所定の角度を有する斜行支持板56に固着されているが、この斜行支持板56は水平に位置する水平支持板57が連なっており、この水平支持板57には対物レンズ11に取付ける回動支持孔571が設けられており、この回動支持孔571は対物レンズ11の近傍外周に設けられた嵌合溝部111に適度の押圧力が与えられて回動自在に取付けられている。
したがって、中空支持部材53が対物レンズ11を中心として回動自在となり、指先の爪上皮A2の垂直に対して所定の角度を有し、且つ、360度の斜め側面方向から照射可能にするとともに、光ファイバー先端の照射部52と指先の爪上皮A2との距離を調節することができる。
ここで、次の光源機構Ｅと指先照射機構Ｄとを光ファイバー51,51a,51bで連繋して両機構を離したのは、光源機構Ｅの光量を大きくすると、水銀ランプ64とハロゲンランプ65の発熱で光源近傍が非常に高温になり、手や指先を火傷する恐れがあるので、指先照射機構Ｄでは高熱が伝わらないように遮断するためであり、遮断しても十分な光量が得られるからである。
【００１５】
[光源機構Ｅ]
光源機構Ｅは、図２、図８に示すように、光ファイバー51,51a,51bにより上記照射機構Ｄに接続して光を供給するが、この光源機構Ｅの光源６は、光源枠体61内には光源電源制御部62と光源室63とが設けられ、光源室63には水銀ランプ64とハロゲンランプ65の二種類の光源が設けられ、各ランプの光を一旦集光ミラー66,67によって各光ファイバー51a,51bに供給し、光ファイバー51a,51bを接合して光合波器68で二種類の光を合波して、前記光ファイバー51に供給し、先端照射部52から合成光を指先の爪上皮A2上に照射する。
上記光ファイバー51a,51bの光源室63側の先端部は、金属の中空支持部材58a,58bで覆われており、光源室63側の固定部材59a,59bの嵌合孔591a,591bにそれぞれ、固定ネジ592等で固定されている。ここで、二本の光ファイバー51a,51bの特性はそれぞれの光源に合うように設定されているので、中空支持部材58aと中空支持部材58bとでは、その外径を異ならせるように設定し、これに対応した嵌合孔591aと嵌合孔591bの内径も異なるようにして、光ファイバー51a,51bを光源室63の固定部材59a,59bに再装着する際に、取り違えた場合にはどちらか一方が嵌合孔に挿入できなくなり、間違いのないようにしている。
ここで、二種類の水銀ランプ64とハロゲンランプ65を使用するのは、540nm、576nm近傍の波長の光が、血液中のヘモグロビンに対して最適に反応する波長の光であるため、水銀ランプ64の主波長が540nm、576nmの近傍であって、血液中のヘモグロビンの状態をより明瞭に判別できるからであり、また、700nm〜950nm程度の波長の光が皮膚等の生体組織を比較的良く透過して、爪上皮A2の組織状態を判別可能に照射するものであり、このハロゲンランプ65の波長が780nmであるからである。
【００１６】
ここで、前記光源電源制御部62の電源装置の詳細を図８に沿って説明すると、この電源装置は商用電源621からＡＣ100Ｖ等の電源が供給され、先ず、主電源スイッチ622を介して、水銀ランプ(主光源)64へ主光源電源回路623により電源が供給される。
また、主電源スイッチ622を介してハロゲンランプ(副光源)65に電源が供給されるが、先ず、副光源電源スイッチ624を介して副光源電源回路625と光量調整回路626によりハロゲンランプ(副光源)65の光量が適量に調整可能となっている。この光量調整回路626の調整は電源装置の前面パネルに設けられる光量調整ツマミ627によって簡単操作できるようにしてある。
ここで、従来の水銀ランプ(主光源)64で照射した指先の爪上皮の顕微鏡のモノクロ写真を図９に、本実施例の水銀ランプ(主光源)64とハロゲンランプ(副光源)65とを合波して照射した顕微鏡のモノクロ写真を図１０に示すが、ハロゲンランプ(副光源)65を兼用した方が明らかに血管や血流や皮膚が明瞭であることが判る。
ただし、図９、図１０はモノクロ写真であるが、図１０は実際にはカラー写真をモノクロ写真に変換したもので、カラー写真ではより一層明瞭であり、爪上皮の色の変化も判別できる。
【００１７】
[撮像機構Ｆ・解析機構Ｇ]
前記光学処理機構Ｂによって拡大画像を電気的に画像処理する撮像機構Ｆが、図２に示すように、光学処理機構Ｂの上部に回動自在に設けられている。ここで、撮像機構Ｆを回動自在としたのは、次のパソコン画面の画面を検査者が血管状態を見やすい角度にするために回転させるものである。勿論、パソコン画面の画像処理手段で画像自体を回転させてもよい。
この撮像機構Ｆと解析機構Ｇの作動を図１１のブロック図を参照して説明すると、撮像機構ＦにはＣＣＤ等の画素数が500万画素程度の高細密撮像部71と画像処理部72が設けられ、光学的に処理した指先の爪上皮A2の血管、血流状態や皮膚組織の画像を電気的に処理して、次のパソコン等の解析機構Ｇに接続する。
なお、解像度が高ければ、カラー動画像を拡大しても明瞭であるので、画素数がより多ければ良いことは勿論である。
この解析機構Ｇでは、取込まれた画像を、一旦、解析機構Ｇの表示端末であるモニター81で表示し、この表示された画面から、爪上皮の皮膚の下にある毛細血管やその中を流れている血液の状態を操作端末である測定操作部82で計測して、測定データ取込部／演算手段(撮影データ取込部)83で測定値を自動的、或いは、手動で取込み、取り込んだデータに基づいて解析部84の総合評価判定手段で被検者の健康状態等を解析し、その結果を再びモニター81に表示する。
【００１８】
以上詳述したように、本実施例によれば、指先の爪上皮部分の毛細血管に的確な波長範囲の光りで照射でき、かつ、対応した指先の爪上皮部分の血管や血流が明瞭に確認でき、また、爪上皮部分の生体組織も明瞭に確認できる。
また、指先の爪上皮部分の係蹄毛細血管に的確に適量の光りを照射でき、かつ、顕微鏡の対物レンズに対応した指先の爪上皮部分の最適位置に素早く的確に固定することができ、結果として、素早く的確に爪上皮の皮膚の下にある毛細血管やその中を流れている血液の状態のデータを取り込むことができる。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論であり、光波長が水銀ランプやハロゲンランプと同等のものであればこれを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】爪上皮部分A2を顕微鏡で拡大して表示端末画面に表れた図である。
【図２】本発明の実施例の毛細血管血流観測装置の全体の概略図である。
【図３】図３(a)は図２の指先固定機構の指先固定部材の斜視図、図３(ｂ)は同部材に指先を固定した斜視図、図３(ｃ)は同材の断面図である。
【図４】図２の指先固定部機構の水平移動機構の上面図である。
【図５】図４の(5)−(5)線での指先固定部機構の水平移動機構の主要部の断面である。
【図６】図２の対物レンズ近傍の指先照射機構Ｄの斜視面である。
【図７】図６の指先照射機構Ｄの断面図である。
【図８】図２の光源電源制御部62のブロック図である。
【図９】従来の水銀ランプだけで照射した指先爪上皮の顕微鏡のモノクロ写真図である。
【図１０】水銀ランプとハロゲンランプを合成して照射した指先爪上皮の顕微鏡のカラー写真を、モノクロにした写真図である。
【図１１】本発明の実施例の撮像機構Ｆと解析機構Ｇの作動を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】
Ａ…指先、A1…爪、A2…爪上皮部分、A3…毛細血管
Ｂ…光学処理機構、Ｃ…指先固定機構、Ｄ…指先照射機構、
Ｅ…光源機構、Ｆ…撮像機構、Ｇ…解析機構、
11…対物レンズ、111…嵌合溝部、12…対物レンズ距離調整ツマミ、
13…上下移動機構、
２…基台、
３…指先固定部材、31…円板、32…溝、33…底面、34…回動軸
４…水平移動機構、41…移動上盤、42,45…歯付ロッド、43,46…歯車、
431…歯車軸、432…軸受、44…左右動調整ツマミ、461…中空歯車軸、
47…前後動調整ツマミ、48…軸受、
５…光ファイバー指先照射部、51,51a,51b…光ファイバー、
511…ビニール被腹部、52…先端照射部、53,58a,58b…中空支持部材、
531…操作ツマミ、55…照射部支持部材、551…中空孔、552…側部、
553,592…固定ネジ、56…斜行支持板、57…水平支持板、571…回動支持孔、
59a,59b…固定部材、591a,591b…嵌合孔、
６…光源、61…光源枠体、
62…光源電源制御部、621…商用電源、622…主電源スイッチ、
623…主光源電源回路、624…副光源電源スイッチ、625…副光源電源回路、
626…光量調整回路、627…光量調整ツマミ、63…光源室、
64…水銀ランプ、65…ハロゲンランプ、66,67…集光ミラー、68…光合波器、
71…高細密撮像部、72…画像処理部、
81…モニター(表示端末)、82…測定操作部(操作端末)、
83…測定データ取込部／演算手段(撮影データ取込部)、84…解析部、
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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