JPH068858B2

JPH068858B2 - 計測用プローブ

Info

Publication number: JPH068858B2
Application number: JP8759089A
Authority: JP
Inventors: 貴司山下; 裕之岡田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH02266286A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は生体中などの極低レベルのベータ線またはポジ
トロン（陽電子）を計測するための計測用プローブに関
するものである。

「従来の技術」従来、例えばベータ線の生体中の計測用プローブとして
は第14図に示すような半導体検出器が用いられていた。
これは、生体内の放射線の作用により半導体検出器(1)
の半導体素子(2)中に電子ホール対が生成されるのを利
用して検出し、これをすぐに変換器(3)で電気信号に変
換して同軸線路(4)により光検出器（図示せず）へ伝送
するようにしたものである。

「発明が解決しようとする課題」この半導体検出器はベータ線を検出する部分に半導体素
子(2)が使われているため、生体などの温度による特性
変化や、周囲の電磁界の影響を受け易く、極低レベル時
の計測が困難であるという問題があった。また、半導体
検出器の小形化や形状変更が容易でないためベータ線の
検出範囲を自由に変化させることができず、さらにコス
トも高いという問題点があった。

本出願人は、半導体素子を用いた方式に代えて、シンチ
レーションファイバでベータ線またはポジトロンを検出
し、そのとき発生するせん光を導光部を介してそのまま
光検出器に送るようにしたものをすでに提案した。これ
は温度の変化や周囲の電磁器の影響を受けにくいという
特徴を有するが、極低レベル時の検出にやや問題があっ
た。

本発明は、極低レベルのベータ線またはポジトロンを計
測できるものを得ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」本発明はシンチレーションファイバから形成されたプロ
ーブ部と、このプローブ部に結合されて検出された光信
号をそのまま伝送する複数の導光用ファイバからなる導
光部と、この導光部の複数の導光ファイバ毎に結合され
た複数の光検出器とからなるものである。

「作用」生体などの被計測体中に注射針を差込み、固定し、その
注射針の中を通してブローブ部を差込む。すると、プロ
ーブ部の先端のシンチレータにベータ線またはポジトロ
ンが当ることによってせん光を発生し、これがシンチレ
ーションファイバで検出され、さらに導光部の複数の導
光ファイバを通りそれぞれ独立した光検出器へ伝送され
る。複数の光検出部の出力は同時計測回路を含む信号処
理回路で処理される。単一の光検出部の出力を用いる場
合に比し、ノイズが極端に低減し、極低レベルのβ線ま
たはポジトロンが検出される。なお、シンチレーション
ファイバは可視光の入射を阻止するためのアルミ蒸着膜
などの遮光膜が設けられる。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図において、(10)は被計測体である生体(19)に挿入
されるプローブ部、(11)は光信号を伝送する導光部、(1
2)は光検出器である。

前記プローブ部(10)の先端部(22)は、例えば直径が約0.
5mmの２本のシンチレーションファイバ(13)(13)の先端
をそれぞれ斜めに切断した後第２図に示すように互いに
その端面を接合し、また、先端部(22)だけが露出するよ
うにして他は第３図(a)のような長円形または(b)のよう
な円形の金属管(17)で被覆されている。なお、前記先端
部(22)の周囲に、必要に応じて測定可能なベータ線また
は陽電子エネルギーの最小値を考慮した上で、可視光を
阻止するためのアルミ蒸着膜のような遮光膜を形成して
もよい。

前記導光部(11)は前記シンチレーションファイバ(13)(1
3)に連結した導光用ファイバ(16)(16)からなり、この第
１図の例では導光用ファイバ(16)(16)は前記シンチレー
ションファイバ(13)(13)を一体に延長して形成する。ま
た、この導光用ファイバ(16)(16)の他端にはそれぞれ独
立した前記光検出器(12)(12)が結合されている。

前記シンチレーションファイバ(13)(13)の直径は一例で
あって、この直径や長さはベータ線またはポジトロンの
検出範囲、分解能等を考慮して最適となるように決定さ
れる。

以上のようにして構成されたプローブ(18)を用い生体(1
9)でベータ線を検出するには、第４図に示すように、直
径約１mmの注射針のような中空の案内針(20)を生体(19)
に差込み、接着剤(21)で固定し、この案内針(20)の中空
部分にプローブ(18)を差込む。そしてプローブ部(10)の
先端部(22)にベータ線が当ることによってせん光を発生
する。すなわち、ベータ線のエネルギは一般に数10〜数
メガｅｖ（エレクトロンボルト）と高いので、シンチレ
ーションファイバ(13)(13)からなる先端部(22)中で多数
個の光子を一度に生成し、等方的に発生する。これらの
発生した光は導光部(11)の２本の導光ファイバ(16)(16)
に分割して伝送されてそれぞれ独立した光検出器(12)(1
2)に送られ、同時に受光される。

この２個の光検出器(12)(12)は第10図に示すように、そ
れぞれアンプ(23)(23)、タイミング識別回路(24)(24)に
導びかれる。ここでは信号レベルより小さいノイズ成分
を除去すると同時に、それぞれの電気パルスの到達時間
に対応したディジタルパルスを生成する。これらのパル
スは同時計数回路(25)にそれぞれ導びかれ、予め設定さ
れたある一定時間内に２つのパルスが生じたときのみを
信号イベントとして出力する。この出力頻度をカウンタ
(26)で計数し、コンピュータ(27)により記録、処理す
る。

前記同時計数回路(25)における同時計数時間幅をτ、各
光検出器(12)(12)からのノイズをそれぞれＮ₁、Ｎ₂の計
数率とすると、これらのノイズは時間的に相関がないの
で、Ｎ＝２τＮ₁Ｎ₂ で支えられる同時計数ノイズＮとなる。

例えばτ＝５ｎｓ、Ｎ₁＝Ｎ₂＝１kcpsとすると、Ｎ＝１０^-2 となり、単一の検出器出力のみを用いる場合に比較して
ノイズは1/10⁵に低減する。

これにより生体内での極低レベルのベータ線検出が可能
となる。

なお、ポジトロン検出の場合、ポジトロン消滅により生
ずるガンマ線でバックグラウンドを減少するため、ポジ
トロンの飛散に対して充分阻止能力があり、ガンマ線に
対して断面積が小さいように先端のシンチレーションフ
ァイバ(13)(13)の体積と材質が設定される。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。

前記第１図に示した実施例では、プローブ部(10)の先端
部(22)にて、シンチレーションファイバ(13)(13)を２本
に分岐したが、第５図に示すように、先端部(22)は１本
のシンチレーションファイバ(13)とし金属管(17)の内部
で２本の導光用ファイバ(16)(16)に分岐結合するように
してもよい。

また、第６図に示すように、先端部(22)だけをシンチレ
ーションファイバ(13)とし、金属管(17)内は１本の導光
用ファイバ(16)として、金属管(17)の外部で２本に分岐
結合するようにしてもよい。

さらに、第７図に示すように、先端部(22)から金属管(1
7)内までを１本のシンチレーションファイバ(13)で構成
し、金属管(17)の外部で２本の導光用ファイバ(16)(16)
にて分岐結合するようにしてもよい。

さらにまた、第８図に示すように、１本のシンチレーシ
ョンファイバ(13)を180度屈曲させ、その先端部(22)を
露出させ、かつ導光部(11)もすべてシンチレーションフ
ァイバ(13)で構成するようにしてもよい。

第９図はプローブ部(10)の先端部(22)から金属管(17)の
内部、導光部(11)とすべて導光ファイバ(16)を用いて構
成し、露出した先端部(22)のみ螢光体(28)を塗布したも
のとすることもできる。

第11図はプローブ部(10)を、第１、第２、第３の３本の
シンチレーションファイバ(13a)(13b)(13c)で構成し、
第１(13a)と第２(13b)、第２(13b)と第３(13c)、第３(1
3c)と第１(13a)の各２本を対として光検出器(12a)(12b)
(12c)に結合し、さらにオア回路(29)、カウンタ(26)を
経てコンピュータ(27)に結合する。このような構成とす
ることにより、さらに効率が向上する。

つぎに、第12図はプローブ部(10)を２本のシンチレーシ
ョンファイバ(13a)(13b)が略接するように構成し、これ
にβ線が入射したとき、散乱により２本ともせん光を起
こした例を示すものである。この第12図の光検出器(12)
(12)を第10図の回路に結合すると、β線の散乱を利用し
て同時計数による低ノイズのβ線が検出できる。

つぎに、第13図はプローブ部(10)を４本のシンチレーシ
ョンファイバ(13a)(13b)(13c)(13d)で構成し、２本ずつ
の組合せ(13a)と（13b)、(13a)と(13c)、(13a)と(13
d)、(13b)と(13c)、(13b)と(13d)、(13c)と(13d)のそれ
ぞれアンド回路(30a)(30b)(30c)(30d)(30e)(30f)をと
り、全体をオア回路(31)で結合することによって同時計
数すると、β線を散乱の利用による検出効率がより一層
上昇する。

「発明の効果」本発明は上述のように構成したので、ベータ線またはポ
ジトロンを検出するプローブ部を極めて小型にでき、生
体等の微小領域のベータ線やポジトロンを検出すること
ができる。また、プローブ部、導光部とも電気的な信号
を伝送する部分がなく、光で信号を伝送するので、電磁
ノイズの影響を受けず、また途中でノイズを増加させる
要因となる部分がない。さらに、本発明の最も特徴とす
るところは、極低レベルのベータ線をＳ／Ｎ良く検出で
きるというすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプローブの一部切欠いた正面図、
第２図はＡ−Ａ線断面図、第３図(a)(b)はＢ−Ｂ線の異
なる例の断面図、第４図は生体などの被計測体へ差込ん
だ状態の断面図、第５図、第６図、第７図、第８図およ
び第９図は本発明によるプローブの２本に分岐した他の
実施例の断面図、第10図は処理回路のブロック図、第11
図は本発明によるプローブの３本に分岐した実施例の説
明図、第12図および第13図は本発明のさらに異なる例の
説明図、第14図は従来のプローブの断面図である。 (10)…プローブ部、(11)…導光部、(12)(12a)(12b)(12
c)(12d)…光検出器、(13)(13a)(13b)(13c)…シンチレー
ションファイバ、(16)…導光ファイバ、(17)…金属管、
(18)…プローブ、(19)…生体などの被計測体、(20)…案
内針、(21)…接着剤、(22)…先端部、(23)…アンプ、(2
4)…タイミング識別回路、(25)…同時計数回路、(26)…
カウンタ、(27)…コンピュータ、(28)…螢光体、(29)…
オア回路、(30a)〜(30f)…アンド回路、(31)…オア回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シンチレーションファイバから形成された
プローブ部と、このプローブ部に結合されて検出された
光信号をそのまま伝送する複数の導光用ファイバからな
る導光部と、この導光部の複数の導光ファイバ毎に結合
された複数の光検出器とからなることを特徴とする計測
用プローブ。
【請求項２】プローブ部は、先端部のみ露出せしめ、他
は金属管で被覆してなる請求項(1)記載の計測用プロー
ブ。
【請求項３】プローブ部の先端は２本のシンチレーショ
ンファイバを斜めに切断して互いに結合してなる請求項
(1)または(2)記載の計測用プローブ。
【請求項４】プローブ部の先端部は１本のシンチレーシ
ョンファイバを１８０度屈曲せしめてなる請求項(1)ま
たは(2)記載の計測用プローブ。
【請求項５】プローブ部と導光部はともにシンチレーシ
ョンファイバからなる請求項(1),(2),(3)または(4)記載
の計測用プローブ。
【請求項６】プローブ部はシンチレーションファイバか
らなり、導光部は導光ファイバからなる請求項(1),(2),
(3)または(4)記載の計測用プローブ。
【請求項７】プローブ部の先端部のみシンチレーション
ファイバからなり、プローブ部の金属管内と導光部は導
光ファイバからなる請求項(1),(2),(3)または(4)記載の
計測用プローブ。
【請求項８】プローブ部の先端で分岐してなる請求項
(1),(2),(3),(4),(5),(6)または(7)記載の計測用プロー
ブ。
【請求項９】プローブ部の金属管内で分岐してなる請求
項(2),(5),(6)または(7)記載の計測用プローブ。
【請求項１０】プローブ部と導光部の結合点で分岐して
なる請求項(1),(2),(5),(6)または(7)記載の計測用プロ
ーブ。
【請求項１１】プローブ部は３本以上のシンチレーショ
ンファイバを結合してなる請求項(1),(2),(5),(6),(7),
(8),(9)または(10)記載の計測用プローブ。
【請求項１２】プローブ部の先端は２本以上のシンチレ
ーションファイバを略接してなり、これらのシンチレー
ションファイバのうち少なくとも２本が放射線の散乱に
よりせん光を起こしたとき、このせん光による信号を同
時計数により検出する同時計数回路を具備してなる請求
項(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7)または(11)記載の計測
用プローブ。
【請求項１３】導光ファイバの先端外周に螢光体を塗布
してなるプローブ部と、このプローブ部に結合されて検
出された光信号をそのまま伝送する複数の導光用ファイ
バからなる導光部と、この導光部の複数の導光ファイバ
毎に結合された複数の光検出器とからなることを特徴と
する計測用プローブ。