JPH07380A - 酸素代謝測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送受両方の光ファイバを含む単独スコープ
を、心臓内のサイトから光学情報を得るために用い、心
臓、脳、肝臓、腎臓などを内部身体器官あるいは選択さ
れた身体組織で組織の酸素取り入れと利用を測定するこ
とができる酸素代謝測定装置を得る。 【構成】 酸素代謝測定装置１０の照射用光ファイバ１
４は、例えば、均等かつ任意に、１つ以上の光結合コネ
クタ１６に配分されている。コネクタの１つ１６は基準
反射検出器２４ｂに接続され、残りの１つないしそれ以
上の光コネクタ１６は１つ以上の異なる波長の近赤外
（ＮＩＲ）光源２４ａから近赤外光を送るために用いら
れている。受光用光ファイバ１８は、受光した光を酸素
代謝測定装置１０の全長に沿って伝送し、光結合コネク
タ２０と光検出器２６に送っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、身体器官あるいは生体
内組織の新陳代謝を計測する酸素代謝測定装置、特に皮
ふを通して血管内に入る方法を用いて対象とする心臓内
領域からの反射近赤外（ＮＩＲ）光を送受する酸素代謝
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冠状脈閉塞症の治療の特長は、心臓病患
者の領域的な酸化新陳代謝を評価する非進入手段の必要
があることである。現在、この技術分野では、人体の領
域的な組織の酸素の取り入れと利用を正確に早く測定す
る方法がない。

【０００３】標準的な臨床表示器は、冠状脈の不足によ
る心筋の環流代謝の非均一なドロップアウトに対して敏
感ではない。また、放射性核種や血管造影法によって、
心筋の環流や心室壁の動きを評価することはできるが、
これらの方法では、特に末端環流および／または異常な
心室壁の動きをもつ患者の心筋の新陳代謝状態の予測
は、必ずしも信頼できない。

【０００４】核磁気共鳴イメージングや分光・陽電子放
出断層撮影法のような、他の心筋新陳代謝を測定する方
法は経費が高く、また、ほとんどの病院や医院にある心
臓カテーテル挿入室で用いることのない、やっかいな部
品（例えば、磁石やサイクロトロン）が必要となる。

【０００５】特に、異常に収縮する心筋部の中では、人
の心拍に関する新陳代謝の状態をすばやく識別する能力
は、凝血分解剤、バルーン血管形成、冠状動脈バイパス
移植のような治療に必要にな臨床上の決断に有利に影響
する。

【０００６】循環呼吸機能、動脈血液酸素添加および血
液サンプルを測定する先行技術の分光測光法に関して
は、ヨブシス（Ｊｏｂｓｉｓ）氏の米国特許４，２２
３，６８０と４，２８１，６４５に述べられている。こ
の特許では、近赤外光を用いた微分分光法による血液分
散した身体器官の応用が詳しく述べてある。

【０００７】両特許において、近赤外外光は、比較的長
い光路（たとえば数ｃｍ）にまたがるものでなければな
らない。この長い光路は、光の光子が対象の組織に深く
浸透し、受光した光信号に組織の実質体積からの情報が
含まれるために重要である。また、より長い光路によ
り、対象の組織領域の外面構造での光散乱効果を少なく
する。米国特許４，２２３，６８０の図２でわかるよう
に、外面構造からの後方散乱には、対象の新陳代謝情報
が含まれておらず、任意の新陳代謝情報の検出がはっき
りしない。この方法は、ヨブシス氏が、この生物物理的
効果を最少にするために求めたものである。従って、ヨ
ブシス氏の両特許では、近赤外光を試験する器官（対象
となる本来の場所）に送り、光の入った点から間隔をあ
けた点で、放射強度を検出、測定しなければならないこ
とを教示している。米国特許４，２２３，６８０の図１
と図２に示されるように、近赤外光の入口と出口間の物
理的な距離は、数ｃｍと定められている。

【０００８】このように、光検出器のファイバ束は外面
組織域からの光散乱を最少にするために、光源ファイバ
束から間隔をあけていなければならない。さらに、アベ
（Ａｂｅ）氏による米国特許４，５１３，７５１に提示
させているように、たとえ、光源ファイバ束と光検出器
のファイバ束が互いに平行に向けれられていても、光源
ファイバ束と光検出器のファイバ束の間隔が必要であ
る。すなわち、可視光波長用にアベ氏が提案しているよ
うに、近赤外光を第１の光ファイバにおくり、この第１
の光ファイバと平行し隣接している第二の光ファイバで
反射光を受光するだけでは、実質的な組織体積内におけ
る任意の正確な近赤外による酸素添加新陳代謝を測定す
ることはできない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】要訳すると、赤から近
赤外の光を送受する装置の血管内の応用として、心臓内
のサイトから光学情報を得るために、送受両方の光ファ
イバを含む単独スコープを用いることが非常に望まし
い。皮ふ通過式血管内法により２つの別個の送受スコー
プを心臓内に導入するのは、心筋壁をたたく器具と、対
象の組織域で２つのスコープを光学的に一直線にすると
いう不安定さとのために防げられてしまう。

【００１０】本出願人は、ヨブシス、アベ両氏の特許に
公開された先行技術の短所を克服し、下記に述べる操縦
可能な光ファイバ装置を開発した。この装置は、心臓内
表面に置かれた１つの小径スコープ（直径 ３．３ｍｍ
以下）を通して近赤外光を、標準的な臨床カテーテル挿
入室で用いられる皮ふ通過血管内接近法により送受する
ものであり、定期診断カテーテル挿入研究の一部として
実施でき、動いている心臓内で領域的な心筋酸素添加を
測定できる装置である。

【００１１】すなわち、本発明は、上記事情に鑑みてな
されたものであり、赤から近赤外の光を送受する装置の
血管内の応用として、送受両方の光ファイバを含む単独
スコープを、心臓内のサイトから光学情報を得るために
用い、心臓、脳、肝臓、腎臓などを内部身体器官あるい
は選択された身体組織で組織の酸素取り入れと利用を測
定する酸素代謝測定装置を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】 本発明の酸素代謝測定
装置は、可撓性の挿入部と、前記挿入部先端より前方に
光を出射する出射端面が該挿入部先端面に設けられた出
射手段と、前記出射手段より出射された光による観察体
の光学情報を受光する受光端面が前記挿入部先端面に設
けられた受光手段と、を備え、前記出射端面及び前記受
光端面が互いに反対方向に、外方に向け傾斜している。

【００１３】

【作 用】本発明は、複数の光ファイバを含んでチュー
ブを少なくとも身体導管、例えば、血管等の一部を通し
て対象の器官あるいは組織と接触させるように挿入する
ことを目的としたもので、この中でチューブは、前記出
射手段である少なくともひとつの照射用光ファイバと、
前記受光手段である少なくともひとつの受光用光ファイ
バから成っている。

【００１４】光は、受光用光ファイバからみて発散する
方向に、かつ、照射用光ファイバを通りぬけて対象の器
官あるいは組織に送られるように向けられる。対象の器
官あるいは組織の一部を横切る反射光は受光用光ファイ
バで受光される。反射光は組織の酸素取り入れの測定お
よび、あるいは対象の器官あるいは組織の関連データを
入手するために分析される。照射用光ファイバは多重波
長の分光器に光接続され、受光用光ファイバは光検出器
に光接続される。照射用光ファイバから対象の組織を通
って受光用光ファイバに戻る赤および近赤外光の発散径
路により、実質体積の組織からの光学情報を得て外表面
組織層からの光の不要な後方散乱を最少にするために、
対象の組織を通して光路を増やす。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。

【００１６】図１ないし図１１は本発明の第１実施例に
係わり、図１は酸素代謝測定装置の構成を示す構成図、
図２は伸長チューブの遠方先端部の構成を示す構成図、
図３は伸長チューブの遠方先端部変形例の構成を示す構
成図、図４は伸長チューブの先端部における所定の光軸
角を有する第１の変形例の構成を示す構成図、図５は伸
長チューブの先端部における所定の光軸角を有する第２
の変形例の構成を示す構成図、図６は伸長チューブの先
端部における所定の光軸角を有する第３の変形例の構成
を示す構成図、図７は伸長チューブの先端部における所
定の光軸角を有する第４の変形例の構成を示す構成図、
図８は照射用光ファイバと受光用光ファイバのＬＧ比率
を説明する説明図、図９は酸素代謝測定装置の作用を説
明する説明図、図１０は図９の作用の結果を説明する説
明図である。

【００１７】図１に示すように、本発明の酸素代謝測定
装置１０は、研磨された光結合コネクタ１６に基端部が
接続された多数のファイバからなる照射用光ファイバ１
４と、研磨された光結合コネクタ２０に基端部が接続さ
れた多数のファイバからなる受光用光ファイバ１８と、
この照射用光ファイバ１４を挿通する導管あるいはケー
シングとしての、例えば、フレキシブルプラスチックシ
ースからなる伸長チューブ１２とから構成されている。

【００１８】また、伸長チューブ１２中間部には操縦器
具２２が置かれ、この操縦器具２２により伸長フレシキ
ブルチューブ１２の操縦先端１２′を操作することがで
きるようになっている。さらに、操縦器具２２の中間部
では、滅菌状態で、操縦器具２２と操縦先端１２′を操
作できるようになっている。例えば、２センチの長さの
操縦先端１２′は、操縦器具２２によって１２０度の弧
で湾曲できる（図１参照）。

【００１９】酸素代謝測定装置１０の照射用光ファイバ
１４は、例えば、均等かつ任意に、１つ以上の光結合コ
ネクタ１６に配分されている。コネクタのひとつ１６は
基準反射光検出器２４ｂに接続され、残りの１つないし
それ以上の光コネクタ１６は、１つ以上の異なる波長の
近赤外（ＮＩＲ）光源２４ａから近赤外光を送るために
用いられている。受光用光ファイバ１８は、受光した光
を酸素代謝測定装置１０の全長に沿って伝送し、光結合
コネクタ２０と光検出器２６に送っている。全ての光フ
ァイバ１４、１８の基端部は、近赤外光源２４ａ、基準
反射光検出器２４ｂ、光検出器２６に最適に光結合する
ため、それぞれの光コネクタ１６と２０のところで研磨
されている。

【００２０】ここで、例えば、最も好ましくは、操縦器
具から操縦先端へ延びている装置１０の伸長チューブ１
２の外径は、本発明の酸素代謝測定装置１０が皮ふ通過
血管内で便用できるように、３．３ｍｍ（１０ Ｆｒｅ
ｎｃｈ）を越えない。また、操縦器具から操縦先端まで
の区間の伸長チューブ１２の長さは、大たい部動脈ある
いは静脈の血管内接近法により心室へ近づけるように、
少なくとも１５０ｃｍとし、各光結合コネクタから操縦
器具２２への伸長チューブ１２の長さは、滅菌状態で操
縦器具を操作するために、少なくとも２メートルとす
る。

【００２１】図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）と図３（Ａ）
ないし図３（Ｃ）は、伸長チューブ１２の遠方先端部の
２つの別個の実施例を概略的に示したものである。

【００２２】図２（Ａ）ないし図２（Ｃ）においては、
伸長チューブ１２の先端部は、鈍い先端をもつ円錐形を
つくることがわかる。照射用光ファイバ１４の束は、伸
長チューブ１２の先端部の一部１２Ａ内に含まれ、受光
用光ファイバ１８の束は、伸長チューブ１２の末端の一
部１２Ｂ内に含まれる。また、不透明あるいは送光しな
いデバイダ１２Ｃが、（できれば、２つの光ファイバ束
の中に配列されて）照射用と受光用光ファイバの間に入
っている。

【００２３】図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）は、伸長チュ
ーブ１２の先端部の変形例を描いたもので、その中で、
照射用光ファイバ１４は同心外部１２Ａの中にあり、受
光用光ファイバ１８は伸長チューブ１２の中心部１２Ｂ
にあり、不透明デバイダ１２Ｃは送光、受光用光ファイ
バを分離するようになっている。

【００２４】両方の先端部の実施例に共通しているの
は、伸長チューブ１２の先端部が、図面の図２（Ａ）、
３（Ａ）に描かれた光子通路を参考にして良くわかるよ
うに、受光用光ファイバ１８から離れている照射用光フ
ァイバ１４からの光子が発散するために円錐形になって
いることである。発散反射形状での光の原理は、より実
質的な体積の組織からの光学情報を得て、外表組織層か
らの光の後方散乱を平坦なチューブ先端に比べを減少さ
せるために、対象の器官あるいは組織を通る光子の光路
を増すことである。ここで送光及び受光用光ファイバ束
は、隣接し、平行関係にある。また、伸長チューブ１２
の末端によって定められた円錐の角度は、心臓内表面の
深い組織層からの優先信号を取りだすように調整されて
いる。

【００２５】尚、図示しない適切なレンズを伸長チュー
ブ１２の円錐端の送光及び受光部分に用いて、同様の調
整を行なってサンプルとなる組織の体積を最適にするよ
うにしてもよく、円錐角度もしくレンズ形状を調節する
ことにより光子の光路を変えることで、異なる組織の深
さから光学新陳代謝情報を得ることができる。また、同
様に、時間領域多重化を利用して、異なる組織深さを横
断してきた光子を選択的に受けられるようにするように
してもよい。

【００２６】このような伸長チューブ１２の先端部にお
いて、所定の光軸角を有する変形例について説明する。

【００２７】図４（Ａ）に示すように、伸長チューブ１
２の先端部の所定の光軸角を有する第１の変形例は、上
述したように先端が円錐形状になっていて、図４（Ｂ）
に示すように、照射用光ファイバＬＧ１４ａと受光用光
ファイバＬＧ１８ａは、不透明あるいは送光しないデバ
イダ１５ａにより分離され伸長チューブ１２内に配設さ
れている。前記デバイダ１５ａが円錐形状の先端部内で
この円錐と同軸で形状が逆円錐状に形成され、ＬＧ１４
ａとＬＧ１８ａは、この逆円錐状のデバイダ１５ａに沿
って分離され、ＬＧ１４ａとＬＧ１８ａの端面は、伸長
チューブ１２の中心軸を対称にして先端部円錐側面に弓
状に配置される。このとき逆円錐状のデバイダ１５ａの
側面の角度は、例えば、伸長チューブ１２の中心軸に対
して、３０°であり、従って、ＬＧ１４ａとＬＧ１８ａ
の伸長チューブ１２の中心軸側の側面も伸長チューブ１
２の中心軸に対して、３０°に角度を有している。ＬＧ
１４ａとＬＧ１８ａの伸長チューブ１２の中心軸側の側
面に対向した側面は、上述したようにＬＧ１４ａとＬＧ
１８ａの端面が弓状になるように、例えば、２２°の角
度を有している。

【００２８】このように構成された伸長チューブ１２の
先端部では、照射用光ファイバＬＧ１４ａから照射され
る近赤外光は、伸長チューブ１２の中心軸に対して、３
０°に角度を有した外側に放射され、対称の位置にあっ
て伸長チューブ１２の中心軸に対して、外側に３０°に
角度を有した受光用光ファイバＬＧ１８ａで受光するこ
とにより、対象の器官あるいは組織を通る光子の光路を
増すことができ、より実質的な体積の組織からの光学情
報を得て、外表組織層からの光の後方散乱を平坦なチュ
ーブ先端に比べを減少させるとともに、照射用光ファイ
バＬＧ１４ａからの近赤外光が、受光用光ファイバＬＧ
１８ａに直接受光されることを防止できる。

【００２９】図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、伸長
チューブ１２の先端部の所定の光軸角を有する第２の変
形例は、伸長チューブ１２の先端部の形状をくさび型に
したものであり、所定の光軸角を有する第１の変形例に
おいて、デバイダ１５ａの先端形状を逆円錐状の代わり
に屋根状にしたものである。その他の構成、作用、効果
は所定の光軸角を有する第１の変形例と同じである。

【００３０】図６（Ａ）に示すように、伸長チューブ１
２の先端部の所定の光軸角を有する第３の変形例は、伸
長チューブ１２の先端部の形状を円筒形にしたものであ
り、図６（Ｂ）に示すように、照射用光ファイバＬＧ１
４ａと受光用光ファイバＬＧ１８ａは、不透明あるいは
送光しないデバイダ１５ｂにより分離され伸長チューブ
１２内に配設されている。前記デバイダ１５ｂが円筒形
状の先端部内でこの円筒と同軸で形状が屋根状に形成さ
れ、ＬＧ１４ａとＬＧ１８ａは、この屋根状のデバイダ
１５ｂ沿って分離され、ＬＧ１４ａとＬＧ１８ａの端面
は、伸長チューブ１２の中心軸を対称にして先端部先端
面に弓状に配置される。このとき屋根状のデバイダ１５
ｂの側面の角度は、例えば、伸長チューブ１２の中心軸
に対して、２４°であり、従って、ＬＧ１４ａとＬＧ１
８ａの伸長チューブ１２の中心軸側の側面も伸長チュー
ブ１２の中心軸に対して、２４°に角度を有している。
ＬＧ１４ａとＬＧ１８ａの伸長チューブ１２の中心軸側
の側面に対向した側面は、上述したようにＬＧ１４ａと
ＬＧ１８ａの端面が弓状になるように、例えば、１６°
の角度を有している。

【００３１】このようにすることにより、平らなチュー
ブ先端であっても、対象の器官あるいは組織を通る光子
の光路を増すことができ、より実質的な体積の組織から
の光学情報を得て、外表組織層からの光の後方散乱を減
少させるとともに、照射用光ファイバＬＧ１４ａからの
近赤外光が、受光用光ファイバＬＧ１８ａに直接受光さ
れることを防止できる。

【００３２】図７に示すように、伸長チューブ１２の先
端部の所定の光軸角を有する第４の変形例は、伸長チュ
ーブ１２の先端部の形状を円形にしたものであり、その
他の構成、作用、効果は所定の光軸角を有する第１の変
形例と同じである。

【００３３】尚、上述した伸長チューブ１２の先端部の
所定の光軸角を有する第１の変形例ないし第４の変形例
において、図８に示すように、受光用光ファイバＬＧ１
８ａのＬＧ比率を照射用光ファイバＬＧ１４ａに対して
増やしても良い。こうすることにより、Ｓ／Ｎ比を向上
させることができる。図９での破線は、受光用光ファイ
バＬＧ１８ａと照射用光ファイバＬＧ１４ａとが同じＬ
Ｇ比率を有した場合を示している。

【００３４】上述した本発明の酸素代謝測定装置１０
を、図９に示す手段で、実験的に試験を行なった。ここ
では、２つの平行するファイバ束は、発散関係で方向づ
けられている先端部を除いて接触している。照射用光フ
ァイバ束Ａは、受光用光ファイバ束Ｂから離れて外側に
向かって方位している。

【００３５】図１０に示すデータを参考にしてわかるよ
うに、光ファイバ束が数センチの間隔をもって離れ平行
に向けられ、あるいは、互いの関係に関しては発散して
いく場合、心臓の組織から得られる光応答に全く類似し
た光応答を得ることができる。

【００３６】この試験は、対象の心臓内領域からの反射
近赤外光を送受し、内在する領域的な酸化新陳代謝に関
する重要な情報を顕出させるという本発明の装置の効能
を証明している。この内在する領域的な酸化新陳代謝に
関する重要な情報とは、例えば、サイトクロームａ、ａ
3 銅のような酸化還元中央の酸化レベルの変化、組織ヘ
モングロビンおよびミオグロビンの酸素添加であるが、
これだけには限らない。組織のヘモングロビン体積はヘ
モングロビンにミオグロビン信号を加えることで、ミオ
グロビン濃度が一定（すなわち、酸化あるいは還元のい
ずれかの形で光フィールドに残る）と仮定して評価がで
きる。これらの全ては、皮ふ通過血管内器具およびその
方法により生体内で連続して観察できる。

【００３７】使用する際は、酸素代謝測定装置１０の操
縦先端１２′は、蛍光スコープの案内で皮ふ通過法で心
室に運ばれ、人ないし動物の心臓内に光結合ができるよ
うに接触する。近赤外光源２４からの連続あるいはパル
スになった光は、照射用光ファイバ１４内を伝送し心臓
内に配給される。この光は対象の組織を横断し受光用光
ファイバ１８によって受光され、伸長チューブ１２を通
して分析のために光検出器２６に送りもどされる。反射
光によって送られたデータを適切に分析するために、例
えば、適切なプログラムが組まれた図示しないコンピュ
ータを光検出器２６と電気的に接続している。

【００３８】上述の発散反射形状を利用する酸素代謝測
定装置１０により、１本のファイバ光スコープ（カテー
テル）を通して心臓酸化新陳代謝の重要なパラメータ
を、近赤外光の送受で可能にすることができる。すなわ
ち、反射率測定を行なうために、第二のカテーテルを必
要としないということで、本発明は先行技術より実質的
に利点がある。その利点には下記が含まれる。

【００３９】１．スコープを血管内スペースに入れて対
象の心臓内サイトに前進させるために皮ふを通す（血管
アクセス）サイトはひとつだけでよい。

【００４０】２．光源と受光器は対象の心臓内の１点に
直接運ばれていくので、近赤外光が通らなければならな
い外表構造（例えば、皮ふ、骨、骨格筋など）がない。

【００４１】３．光源と受光器は対象の心臓内の１点に
直接運ばれていくので、本発明の装置により、病気と正
常サイトからの新陳代謝情報を得ることができ、従って
このような領域を生体で区別するのに利点がある。領域
的な生存力と異常収縮する心臓部分内での有効血流の新
陳代謝効果を識別する潜在能力は、血栓溶解、バルーン
血管形成、冠状動脈バイパスつなぎなどの治療に必要な
臨床上の決断に影響を与える。

【００４２】４．本発明の酸素代謝測定装置は、標準的
な臨床心臓カテーテル挿入室で用いることができ、人の
体での定期的な診断カテーテル挿入研究の一部として使
用することができる。

【００４３】５．本発明の酸素代謝測定装置による方法
は、ＰＥＴ（陽電子放出断層写真）あるいはＮＭＲ（核
磁気共鳴）分光のような、人間における領域的な心臓新
陳代謝を評価する非光学法より実質的に経費が少ない。

【００４４】図１１は第２実施例に係る酸素代謝測定装
置の構成を示す構成図である。

【００４５】第１実施例の酸素代謝測定装置１０は、近
赤外光源２４から、例えば、４つの異なる近赤外光の送
光をしているが、図１１に示すように、本発明の第２実
施例の酸素代謝測定装置１０’は、異なる近赤外光の送
光が時分割ベースで、伸長チューブ１２内の照射用光フ
ァイバ１４’に伝送している。これにより、照射用光フ
ァイバ１４’の数は、図２を参照して分かるように、第
１実施例の酸素代謝測定装置１０に比べ大きく減らすこ
とができる。

【００４６】ここでは、照射用光ファイバ１４’は、２
つの光結合コネクタ１６’に接続されている。一方の光
結合コネクタ１６’は、ＮＩＲ光源２４ａ’に光結合さ
れ、時分割ベースで異なる波長のパルス光を伝送し、他
方の光結合コネクタ１６’は、基準反射光検出器２４
ｂ’を接続され光結合されている。また、酸素代謝測定
装置１０’の伸長チューブ１２は、内部に受光用光ファ
イバ１８を含んでいて、この受光用光ファイバ１８の基
端部は、光検出器２６に光学的に結合された光結合コネ
クタ２０に接続されている。操縦器具２２は、図１に示
した酸素代謝測定装置１０と同様に、操縦先端２２′を
操作するのに利用される。

【００４７】ここで、第１実施例と同様に、例えば、最
も好ましくは、操縦器具から操縦先端へ延びている酸素
代謝測定装置１０’の伸長チューブ１２の外径は、本発
明の酸素代謝測定装置１０’が皮ふ通過血管内で便用で
きるように、３．３ｍｍ（１０ Ｆｒｅｎｃｈ）を越え
ない。また、操縦器具から操縦先端までの区間の伸長チ
ューブ１２の長さは、大たい部動脈あるいは静脈の血管
内接近法により心室へ近づけるように、少なくとも１５
０ｃｍとし、各光結合コネクタから操縦器具２２への伸
長チューブ１２の長さは、滅菌状態で操縦器具を操作す
るために、少なくとも２メートルとする。

【００４８】尚、第１実施例と同様に、適切な図示しな
いレンズを伸長チューブ先端部の円錐端の送光及び受光
部分に用いて、円錐角度の調整を行なってサンプルとな
る組織の体積を最適にするようにしてもよく、円錐角度
もしくレンズ形状を調節することにより光子の光路を変
えることで、異なる組織の深さから光学新陳代謝情報を
得ることができる。また、同様に、時間領域多重化を利
用して、異なる組織深さを横断してきた光子を選択的に
受けられるようにするようにしてもよい。

【００４９】さらに、第２実施例の酸素代謝測定装置に
おいても、前述の伸長チューブ先端部の第２の実施例及
び所定の光軸角を有する伸長チューブ先端部の第１ない
し第４の変形例が使用できることはいうまでもない。

【００５０】その他の構成、作用、効果は第１実施例と
同じである。

【００５１】尚、上述したようにここでは心筋の新陳代
謝の血管内測定について詳しく述べたが、本発明の酸素
代謝測定装置は他の測定に用いることができ、心筋の新
陳代謝の血管内測定だけに限定されるものではない。例
えば、本発明の酸素代謝測定装置は、食道に進ませてそ
の円錐状先端は食道壁に対して隣接する心臓筋に向けら
れる。酸素代謝測定装置は上述の寸法のチューブやスコ
ープを入れられる充分な大きさの人体内で生理学的導管
を通して前進させることができる。このようなものに、
血管、尿管、胆汁樹内、胃腸内の管などが含まれ、心
臓、脳、肝臓、腎臓、、骨格筋のような対象の器官と組
織内の酸化新陳代謝や血液体積を同じように測定するこ
とができる。

【００５２】さらに、本発明の酸素代謝測定装置は、新
陳代謝情報を得るために近赤外光を用いることに同して
述べてきているが、これに限らず、本発明は可視あるい
は近紫外波長光を用いることもでき、これらの使用も本
発明の範囲内にある。また、本発明の酸素代謝測定装置
は、送受の機能に関して多数のファイバからなる光ファ
イバの利用を述べているが、１本のファイバからなる光
ファイバを使うこともできる。

【００５３】さらにまた、本発明に実施対様は以下の通
りである。

【００５４】１．複数の光ファイバからなる少なくとも
１つの照射用光ファイバと受光用光ファイバを備えたチ
ューブを、身体導管の長さ部分の少なくとも一部を通し
て挿入し対象の器官あるいは組織と接触させる手順と、
上記、少なくとも１つの照射用光ファイバに光を向けて
このファイバを通して対象の器官あるいは組織に上記光
を上記少なくとも１つの受光用光ファイバから発散する
方向で送る手順と、上記少なくとも１つの受光用光ファ
イバである対象の器官あるいは組織の一部を横断した反
射光を受けて上記反射光をこのファイバを通してこのも
う１つの近端にもどす手順と、上記反射光を分析して対
象の器官あるいは組織用に酸化新陳代謝の測定および、
あるいは関連データを入手する手順と、からなる、心
臓、脳、肝臓、腎臓のような身体内器官あるいは選択さ
れた身体の組織の中での酸素の取り入れと利用を測定す
る方法。

【００５５】２．項目１の方法で、上記光が近赤外（Ｎ
ＩＲ）光であるもの。

【００５６】３．項目１の方法で、上記光が可視光であ
るもの。

【００５７】４．項目１の方法で、上記光が近紫外光で
あるもの。

【００５８】５．項目１の方法で、上記チューブが皮ふ
を血管内へ入るルートを通して心臓内にある心臓内の一
点へ挿入されるもの。

【００５９】６．項目５の寸法で、上記酸化新陳代謝の
測定および、あるいは関連データにサイトクロムａ、ａ
3 銅の酸化レベルの変化、組織ヘモングロビンおよびマ
イオグロビンの酸素添加、組織の血液体積が含まれるも
の。

【００６０】７．項目１の方法で、上記チューブが上記
少なくとも１つの照射用光ファイバと上記少なくとも１
つの受光用光ファイバとの間にある不透明バリヤからな
るもの。

【００６１】８．項目１の方法で、上記少なくとも１つ
の照射用光ファイバが複数のコネクタと操作的に関連す
る複数の光ファイバからなるもので、上記コネクタが複
数の異なる波長光源と基準反射光信号検出器と操作的に
関連しているもの。

【００６２】９．項目１の方法で、上記少なくとも１つ
の照射用光ファイバが２つのコネクタと操作的に関連す
る複数の光ファイバからなるもので、１つのコネクタが
上記光ファイバを通して時分割ベースで複数の異なる波
長の光信号を順次送るために用いられた光源と操作的に
関連し、もう１つは基準反射光信号検出器と操作的に関
連するもの。

【００６３】１０．項目８及び９の方法で、上記コネク
タが近赤外（ＮＩＲ）多重波長分光計に操作的に接続さ
れているもの。

【００６４】１１．項目１の方法で、上記少なくとも１
つの受光用光ファイバがコネクタと操作的に関連する複
数の光ファイバからなるもの。

【００６５】１２．項目１１の方法で、上記コネクタが
操作的に光検出器と接続しているもの。

【００６６】１３．項目１の方法で、上記チューブの末
端が上記少なくとも１つの受光用光ファイバで発散関係
になるように方向づれられているものの端部で実質的に
円錐形をつくるもの。

【００６７】１４．項目３の方法で、上記チューブの末
端が上記チューブの長手方向の軸から延長する弧を通し
て選択的に曲がるように用いられているもの。

【００６８】１５．項目１の方法で、上記反射光が適切
にプログラムを汲まれたコンピュータで分析されるも
の。

【００６９】１６．複数の光ファイバからなり、遠隔真
っ端部が互いに関連して発散的に置かれている、少なく
とも１つの照射用光ファイバと受光用光ファイバを備え
たチューブを、身体導管の長さ部分の少なくとも一部を
通して挿入し対象の器官あるいは組織と接触させる手順
と、近赤外（ＮＩＲ）光を上記照射用光ファイバに向け
て上記光をこのファイバを通して対象の器官あるいは組
織に上記受光用光ファイバから発散する方向で送る手順
と、上記受光用光ファイバで対象の器官あるいは組織の
一部を横断した反射近赤外）ＮＩＲ）光を受けて上記反
射光をこのファイバを通して送るようにするもの、およ
び、上記反射光を分析し対象の器官あるいは組織用に酸
化新陳代謝の測定および、あるいは関連データを入手す
る手順と、とからなる、心臓、脳、肝臓、腎臓のような
身体内器官あるいは選択された身体組織の中の酸化新陳
代謝を測定する方法。

【００７０】１７．項目１６の方法で、上記チューブが
皮ふを通して血管内の入るルートを通して心臓内にある
心臓内の一点へ挿入されるもの。

【００７１】１８．項目１７の方法で、上記酸化新陳代
謝の測定および、あるいは関連データにサイトクロム
ａ、ａ3 銅の酸化レベルの変化、組織ヘモングロビンお
よびマイオグロビンの酸素添加、組織の血液体積が含ま
れるもの。

【００７２】１９．項目１６の方法で、上記チューブが
上記照射用光ファイバと上記受光用光ファイバとの間の
光バリヤからなるもの。

【００７３】２０．項目１６の方法で、上記照射用光フ
ァイバが複数のコネクタと操作的に関連しており、上記
コネクタが複数の異なる近赤外（ＮＩＲ）源と基準反射
光信号検出器と操作的に関連しているもの。

【００７４】２１．項目１６の方法で、上記照射用光フ
ァイバが２つのコネクタと操作的に関連しており、１つ
のコネクタが上記光ファイバを通して時分割ベースで複
数の異なる近赤外（ＮＩＲ）光信号を順次送るために用
いられた近赤外光源と操作的に関連し、もう１つは基準
反射光信号検出器と操作的に関連するもの。

【００７５】２２．項目２０及び２１の方法で、上記コ
ネクタが近赤外ＮＩＲ）多重波長光源と基準反射光信号
検出器に操作的に接続されているもの。

【００７６】２３．項目１６の方法で、上記受光用光フ
ァイバがコネクタと操作的に接続されているもの。

【００７７】２４．項目２３の方法で、上記コネクタが
光検出器と操作的に接続されているもの。

【００７８】２５．項目１６の方法で、上記チューブの
末端が上記照射用光ファイバと上記ファイバで発散同様
になるように方向づれされたものの端部で円錐形をつく
るもの。

【００７９】２６．項目２５の方法で、上記チューブの
末端が上記チューブの長手方向の軸から延長する弧を通
して選択的に曲がるように用いられているもの。

【００８０】２７．項目１６の方法で、上記反射近赤外
（ＮＩＲ）光が適切にプログラムを組まれたコンピュー
タにより分析されるもの。

【００８１】２８．伸長チューブで、近遠両端を有しこ
れらと操作的に関連するマニピュレータ手段を有して少
なくともこれらの遠端部を選択的に操作する手段と、少
なくとも１つの照射用光ファイバ少なくとも一つの受光
用光ファイバで、チューブの中に置かれており、これら
の遠端が上記照射用光ファイバにより送られる光の光路
が上記受光用光ファイバにより、受けられる上記光の一
部の光路から発散するように用いられている手段と、コ
ネクタ手段で、上記照射用光ファイバと上記受光用光フ
ァイバのそれぞれの近端に操作的に接続され、上記照射
用光ファイバを光源に操作的に接続して異なる波長の光
放出をつくりだし、上記受光用光ファイバを検出器に接
続して上記受光用光ファイバにそって送られた光を感知
する手段と、を備えた、心臓、脳、肝臓、腎臓のような
身体内器官あるいは選択された身体組織の酸化新陳代謝
を上記身体内器官あるいは選択された身体組織と接触さ
せて置かれた１本のカテーテルで測定する装置。

【００８２】２９．項目２８の器具で、上記チューブの
末端が上記少なくとも１つの照射用光ファイバと上記少
なくとも１つの受光用光ファイバで発散関係になるよう
に方向づけられたものの端部で実質的に円錐形をつくる
もの。

【００８３】３０．項目２８の器具で、上記チューブの
上記遠端が、放出が上記チューブの受光用光ファイバか
らこれに固定されたレンズ手段によって選択的に向けら
れるように用いられるもの。

【００８４】３１．項目２８の器具で、上記伸長チュー
ブが保護プラステックシースをその回りにもつフレシキ
ブルシャフトからなるもの。

【００８５】３２．項目３１の器具で、上記フレシキブ
ルシャフトの外径が３．３ミリより大きくないもの。

【００８６】３３．項目２８の器具で、上記マニピュレ
ータ手段が上記伸長チューブの長さにそった実質的に中
間部に置かれているもの。

【００８７】３４．項目３３の器具で、上記マニピュレ
ータ手段が上記チューブの遠端をその長手方向軸から約
１２０度はなれるまで選択的に曲げるようにするもの。

【００８８】３５．項目３３の器具で、上記マニピュレ
ータ手段と上記チューブの近端部との間のチューブの長
さ及びこのマニピュレータ手段と遠端部との間の長さが
約１から２ｍであるもの。

【００８９】３６．項目２８の器具で、上記少なくとも
一つの照射用光ファイバが上記光源に光接続された複数
の光ファイバからなるもの。

【００９０】３７．項目３６の器具で、上記光源からの
異なる波長の上記光放出が同時あるいは連続光放出のい
ずれかであるもの。

【００９１】３８．項目２８の器具で、上記少なくとも
１つの受光用光ファイバが上記検出器手段に光接続され
た複数の光ファイバからなるもの。

【００９２】３９．項目２８の器具で、上記光源が近赤
外（ＮＩＲ）光をだすもの。

【００９３】４０．項目２８の器具で、上記光源が近赤
外（ＮＩＲ）多重波長分光計からなるもの。

【００９４】４１．項目２８の器具で、上記光源が可視
光をだすもの。

【００９５】４２．項目２８の器具で、上記光源が近紫
外光をだすもの。

【００９６】４３．項目２８の器具で、上記検出器手段
が光検出器からなるもの。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、本
発明の酸素代謝測定装置は、送受両方の光ファイバを含
む単独スコープを、心臓内のサイトから光学情報を得る
ために用い、心臓、脳、肝臓、腎臓などを内部身体器官
あるいは選択された身体組織で組織の酸素取り入れと利
用を測定することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例に係る酸素代謝測定装置の構成を
示す構成図である。

【図２】 第１実施例に係る伸長チューブの遠方先端部
の構成を示す構成図である。

【図３】 第１実施例に係る伸長チューブの遠方先端部
変形例の構成を示す構成図である。

【図４】 第１実施例に係る伸長チューブの先端部にお
ける所定の光軸角を有する第１の変形例の構成を示す構
成図である。

【図５】 第１実施例に係る伸長チューブの先端部にお
ける所定の光軸角を有する第２の変形例の構成を示す構
成図である。

【図６】 第１実施例に係る伸長チューブの先端部にお
ける所定の光軸角を有する第３の変形例の構成を示す構
成図である。

【図７】 第１実施例に係る伸長チューブの先端部にお
ける所定の光軸角を有する第４の変形例の構成を示す構
成図である。

【図８】 第１実施例に係る照射用光ファイバと受光用
光ファイバのＬＧ比率を説明する説明図である。

【図９】 第１実施例に係る酸素代謝測定装置の作用を
説明する説明図である。

【図１０】第１実施例に係る図９の作用の結果を説明す
る説明図である。

【図１１】第２実施例に係る酸素代謝測定装置の構成を
示す構成図である。

【符号の説明】

１０…酸素代謝測定装置 １２…伸長チューブ １４…照射用光ファイバ １６…光結合コネクタ １８…受光用光ファイバ ２０…光結合コネクタ ２４ａ…近赤外（ＮＩＲ）光源 ２４ｂ…基準反射検出器 ２６…光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クロード エイ ピアンタドシ アメリカ合衆国 27710 ノースカロライ ナ州 ダーハン キルドラミー ドライブ 3808 (72)発明者 ベンジャミン ジェイ コンフォート アメリカ合衆国 27712 ノースカロライ ナ州 ダーハン リバーモント ドライブ 4720

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の挿入部と、 前記挿入部先端より前方に光を出射する出射端面が該挿
   入部先端面に設けられた出射手段と、 前記出射手段より出射された光による観察体の光学情報
   を受光する受光端面が前記挿入部先端面に設けられた受
   光手段と、 を備え、 前記出射端面及び前記受光端面が互いに反対方向に、外
   方に向け傾斜していることを特徴とした酸素代謝測定装
   置。