(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二波長の光をそれぞれ異なる周波数に変調してなる複数の変調光を出力する光源部と、前記光源部からの光を被検体に照射するための照射用光ファイバと、照射された光が生体を透過した光又は生体から反射した光を受光する受光用光ファイバと、受光用光ファイバが受光した光を照射位置毎の光強度に変換し生体情報を得る光計測部とを備えた生体光計測装置において、
前記光源部及び前記光計測部と、前記照射用光ファイバ及び受光用光ファイバとを連結する単一の多芯光コネクタを備え、
前記多芯光コネクタは、光源部からの二波長の光を結合して前記照射用光ファイバに接続する集光部を有することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
前記光源部及び前記光計測部は、筐体に収納されており、前記多芯光コネクタは、前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
【請求項３】
前記多芯光コネクタは、一方が結合部先端に凸部が形成され、その端面に光ファイバ先端が位置する凸側コネクタであり、他方が結合部に凹部が形成され、前記凹部の底面に光ファイバの先端が位置する凹側コネクタである一対のコネクタから成ることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
【請求項４】
前記多芯光コネクタは、一方がプラグの先端にネジ溝が形成されたコネクタであり、他方が前記ネジ溝と螺合するネジ溝を有する固定部材をプラグの外周に備えたコネクタである一対のコネクタから成り、前記固定部材の端部と前記プラグとの間にスプリングを備えたことを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は生体光計測装置に関し、特に光源からの光を光ファイバを用いて被検体に照射するようにした生体光計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体光計測装置は、光源から特定波長の光を被検体に照射し、被検体を透過した光或いは被検体で反射した光を受光素子で検出し、その光量から血液循環、血行動態、ヘモグロビン変化などの生体情報を得る装置である。近年、光ファイバを利用して、複数の測定点を含む領域を検査し、その領域についての生体情報、具体的にはヘモグロビン動向を画像として表示したり、脳の活性領域などを計測するようにした光トポグラフィ装置が提案され、実用化されている（特開平9-98972号、特開平9-149903号など）。
【０００３】
このような複数の計測点を計測する生体光計測装置の概要を図４に示す。図示するように、生体光計測装置は、所定の波長の光を出力する光源部10と、被検体の透過光を測定する光計測部20とを備え、光源からは測定チャンネルに対応して異なる周波数で変調した変調光が出力される。これら変調光は光コネクタ13を介して光照射用の光ファイバ14に接続され、光ファイバ先端（照射プローブ）15から被検体表面の複数の測定点に照射される。光源として二波長の光を用いる場合には、図示するように、これら二波長の光をカプラー12により混合して１本の光ファイバに集光し、１つの測定点から照射する。
【０００４】
また受光用の光ファイバ先端（受光プローブ）21で受光した透過光は、光ファイバ22、光コネクタ23を介して、光計測部20に接続される。ここでフォトダイオード等の光電変換素子24において電気信号に変換され、ロックインアンプ25において波長及び照射位置に対応する光強度に分離される。
【０００５】
光ファイバ先端15、21を固定する装着具としては、図５に示すようにプラスチック成形品等からなる曲面状のシェル30や、ワイヤ状のものなどが提案されており、これら支持具には光ファイバ先端を脱着するためのソケット31が所定の配列で形成されている。光ファイバ先端15、21側にも、先端を保護するとともに、ソケットに脱着するための保護部材が固定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバの装着具は、光ファイバ先端を被検体の表面に密着させるために、検査対象に応じて種々の形状や大きさのものがあり、検査対象が異なる場合には、装着具を交換する必要がある。また光ファイバの先端の形状も装着具や対象部位に対応して、Ｌ字形状のものや直線状のものなど形状や大きさが異なり、装着具の交換とともに交換しなければならない場合が多い。
【０００７】
しかし上述した生体光計測装置では、光ファイバの本数が少ないものでも、照射用光ファイバと受光用光ファイバの合計で10本程度使用しているため、これらを、支持具における配列と装置の光出力とが一致するように交換することは非常に手間がかかる作業となっていた。特に、複数の装着具を装着して比較的広い領域を計測するような場合には、交換すべき光ファイバの数は多数となり、その交換作業も著しく作業性の悪いものとなる。
【０００８】
また従来の生体光計測装置では、二波長の光源を用いる場合、光は光コネクタ11、カップラ12及び光コネクタ13を経て、光ファイバ14に導入されるために無視できない結合損を生じるという問題もあった。特にカップラ12は、それに結合される２本の光ファイバの屈曲の程度によって光強度が変動するため、測定中に機械の振動などがあると光出力が変動し、しかも変動が全ての測定部位で一様ではないため、正確な計測の妨げになるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、検査対象に応じたプローブの交換作業が容易で、光の損失の少ない生体光計測装置を提供することを目的とする。また本発明は、光ファイバの変形による光源の光出力の変動が抑制され、正確な光計測を行うことが可能な生体光計測装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の生体光計測装置は、異なる周波数に変調された複数の変調光を出力する光源部と、前記光源部からの光を被検体に照射するための照射用光ファイバと、照射された光が生体を透過した光又は生体から反射した光を受光する受光用光ファイバと、受光用光ファイバが受光した光を照射位置毎の光強度に変換し生体情報を得る光計測部とを備えた生体光計測装置において、光源部及び光計測部と、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバとを連結する単一の多芯光コネクタを備えたものである。
【００１１】
この生体光計測装置では、変調周波数によって異なる多数の光出力及び入力を、被検体の複数の計測部位に装着される複数本の光ファイバに単一の多芯光コネクタで接続することができるので、光ファイバ装着具の交換を容易にし、作業性を向上することができるとともに、光結合部を少なくすることができ、光損失とそれによる検査精度の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の生体光計測装置において、好適には、多芯光コネクタは、光源部及び光計測部を収納する筐体に固定されているものである。これにより光ファイバの屈曲による光結合部の光強度の変動を抑えることができる。
【００１３】
また本発明の生体光計測装置において、好適には、多芯光コネクタは、光源部からの二波長の光を結合して照射用光ファイバに接続する集光部を有している。多芯光コネクタに集光機能を持たせることにより、光源部の構造を簡素にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の生体光計測装置を、図面に示す実施形態に基づきさらに説明する。
【００１５】
図１は、本発明の生体光計測装置の全体概要を示す図である。
この生体光計測装置は、所定の波長の光を被検体の検査部位に照射するための光源部1と、被検体の検査部位を透過した光或いは検査部位で反射、散乱した光（以下、まとめて透過光という）を検出する受光素子を備えた光計測部2と、光源部1からの光を被検体の検査部位に誘導する照射用光ファイバ6（61、62）と、検査部位からの透過光を光計測部に誘導する受光用光ファイバ7（71、72）と、これら光ファイバの各先端を被検体の検査部位に当接させるために、各先端を着脱自在に固定する装着具（プローブ）3と、光計測部2で計測した信号をもとに血中ヘモグロビン量などを表す生体信号を作成し、画像化する信号処理部4とを備えている。このうち光源部１と光計測部２は、同じ筐体内に収納されており、照射用光ファイバ6及び受光用光ファイバ7は、多芯光コネクタ５を介して、それぞれ光源部１及び光計測部２に接続される。信号処理部４は、同一筐体内に設けてもよいし、信号ケーブル或いは無線で光計測部２と接続するようにしてもよい。
【００１６】
なお、図中、符号９は光源部１と光ファイバ及び光計測部２と光ファイバとを結合するための光コネクタである。また照射用光ファイバ6のうち、光コネクタ9から多芯光コネクタ5までの光ファイバを61、多芯光コネクタ5からプローブ3までの光ファイバを62で示した。同様に受光用光ファイバ7のうち、光コネクタ9から多芯光コネクタ5までの光ファイバを71、多芯光コネクタ5からプローブ3までの光ファイバを72で示した。
【００１７】
光源部1は、可視光から赤外の波長領域内の所定の波長、例えば780nmや830nmなどの光を放射する半導体レーザ11と、半導体レーザ11からの光に電気的に変調を与える変調器(図示せず)とからなる。
【００１８】
光計測部2は、受光用光ファイバ7に接続され、受光用光ファイバ7が誘導する光を光量に対応する電気信号に変換するフォトダイオード21等の光電変換素子と、フォトダイオード21からの電気信号を入力し、照射位置及び波長に対応した変調信号を選択的に検出するためのロックインアンプ22と、ロックインアンプ22からの信号をA/D変換するＡ/Ｄ変換器23とからなる。Ａ/Ｄ変換器23の出力は、信号処理部4に送られ、ここで処理された後、ヘモグロビン量などの変化や分布を表す画像が作成、表示される。
【００１９】
信号処理部4は、装置全体を制御する制御部、制御や信号処理に必要な条件等を記憶する記憶部、信号処理部、画像を表示する表示装置などを備えている。
【００２０】
さらに多芯光コネクタ５の詳細を図２に示す。図示する多芯光コネクタ５は、８本の照射用光ファイバと８本の受光用光ファイバを、それぞれ光源部１及び光計測部２に接続する１６芯の光コネクタであり、図２（a）は光源部１及び光計測部２側のコネクタ51、図２（b）は光ファイバ側のコネクタ52を示している。
【００２１】
コネクタ51、52は、略円筒状のプラグ内に光ファイバを所定の間隔で配列しフェルールで固定しており、一方のコネクタ51(図示する例では光源部１及び光計測部２側)は、結合部先端が凸部を形成し、その端面に光ファイバ先端が位置する凸側コネクタであり、他方52は結合部が凹部を形成し、凹部の底面に光ファイバの先端が位置する凹側コネクタである。このような結合構造とすることにより光の減衰を最小に抑えている。尚、図とは逆に光源部１及び光計測部２側が凹側コネクタであってもよい。
【００２２】
コネクタ51、52は、ネジロック、プッシュバックロック機構等に連結される。図示する例では、コネクタ51の一方の先端にネジ溝54を形成するとともに、このネジ溝54と螺合するネジ溝を円筒内部に有し、コネクタ52にプラグの外周に円筒軸方向に移動可能な固定部材53が設けられている。固定部材53の端部にはプラグとの間にスプリング（図示せず）が挿入されており、固定部材53を螺合したときに、スプリングの弾発力により、光ファイバ先端どうしが確実且つ端面が傾くことなく結合されるようになっている。またこれらコネクタ51、52には互いに位置合わせのための係合部55（例えば一方が凸片で他方がこの凸片が係合する凹部）が形成されている。
【００２３】
コネクタ51には、光源1に接続された１６本の光ファイバ61、フォトダイオード21に接続された８本の光ファイバ71が接続されている。このうち光ファイバ61は、二波長の光をそれぞれ８つの異なる周波数で変調した１６の変調光に対応し、変調周波数が同じである二波長の変調波をプラグ内で集光して１本のファイバから出力するようにしている。このような構成のコネクタ51は、好適には、光源部１及び光計測部２を収納する筐体10の一部に固定される。これにより光ファイバ61、71の屈曲等による光の減衰を低減することができる。
【００２４】
一方、コネクタ52には、そのまま８本の照射用光ファイバ62と８本の受光用光ファイバ72が接続されている。従って、コネクタ51、52を接続することにより、光源からの二波長の光はコネクタ5で集光されて、照射用光ファイバから照射される。照射用及び受光用光ファイバ62、72の先端、即ちプローブ３に着脱される先端は、図４に示したように、ステンレス等の金属で保護されるとともに装着具30のソケット31に係合する保護具が固定されている。また光ファイバの端部には、それが接続されるプローブ３のソケット位置を識別するためのマーカーが設けられていることが好ましい。
【００２５】
このような構成の生体光計測装置を用いて計測するには、まず被検体の検査部位、例えば頭部に適したプローブ３を装着し、このプローブ３のソケットに、コネクタ52に接続された光ファイバの先端を差し込み固定する。或いは、コネクタ52に接続された光ファイバ先端をプローブに固定した後、プローブを被検体に装着する。光ファイバ先端のプローブのソケットへの固定は、光ファイバ先端に付されたマーカーをガイドとして行うことができる。次いで、光ファイバ先端が確実に被検体表面に接触するように確認し、コネクタ52を装置側のコネクタ51に接続する。これにより計測可能な状態となる。
【００２６】
以後は通常の生体光計測装置と同様に、光源部１からの光を被検体に照射するとともに、被検体からの透過光を光計測部２で計測し、計測点毎の光強度をもとにヘモグロビン濃度等の生体情報を計算し、表示する。
【００２７】
別の検査対象で計測を行う場合には、上述のようにプローブ３とそれに適合するコネクタ52付きの光ファイバを選択して被検体に装着し、コネクタ52をコネクタ51に接続するのみで容易にプローブの交換、計測を行うことができる。
【００２８】
このように本発明の生体光計測装置によれば、光源部及び光計測部と、プローブに接続される照射用光ファイバ及び受光用光ファイバとを単一の多芯光コネクタで接続するととともに、この多芯光コネクタにおいて光源部の複数波長の光を結合することにより、プローブの交換作業が極めて容易で且つ光減衰の少ない生体光計測装置を提供することができる。
【００２９】
なお、以上の実施形態では、多芯光コネクタとして丸型のものを示したが、複数のＶ溝を形成したフラットな基板のＶ溝上に複数の光ファイバを配置し、カバーで固定したフラット型の多芯光コネクタを採用することも可能である。
【００３０】
また上記実施形態では、多芯光コネクタは、装置の筐体に固定されているものとして説明したが、図３に示すように、プローブ3と多芯光コネクタ5までの光路を短くして、即ちプローブ3と多芯光コネクタ5とを接続する光ファイバ62、72として短いものを採用し、光源部1及び光計測部2と多芯光コネクタ5を接続する光ファイバ61、71として長尺のものを使用することも可能である。この場合には、プローブ3とコネクタ52とを一体として扱う際の取り扱い性がよいという利点がある。また筐体10の基盤に光コネクタ9が固定されている既存の装置をそのまま利用することが可能である。この場合、装置側のコネクタ51は、非計測時には、筐体の適当な空所に収納しておき、計測時に筐体から取り出す或いは引き出せるように構成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、プローブの交換が容易で且つ光減衰の少ない生体光計測装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体光計測装置の一実施形態を示す図
【図２】多芯光コネクタの詳細を示す図
【図３】本発明の生体光計測装置の他の実施形態を示す図
【図４】従来の生体光計測装置の全体概要を示す図
【図５】生体光計測装置のプローブの詳細を示す図
【符号の説明】
1・・・光源部、2・・・光計測部、３・・・装着具、５・・・多芯光コネクタ、６・・・照射用光ファイバ、７・・・受光用光ファイバ
【図１】
0003885128.tif 000002
【図２】
0003885128.tif 000003
【図３】
0003885128.tif 000004
【図４】
0003885128.tif 000005
【図５】
0003885128.tif 000006