JPS60203236A - レ−ザ−スペツクル血流計 - Google Patents
レ−ザ−スペツクル血流計Info
- Publication number
- JPS60203236A JPS60203236A JP59060445A JP6044584A JPS60203236A JP S60203236 A JPS60203236 A JP S60203236A JP 59060445 A JP59060445 A JP 59060445A JP 6044584 A JP6044584 A JP 6044584A JP S60203236 A JPS60203236 A JP S60203236A
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- JP
- Japan
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- light
- blood flow
- laser
- speckle
- fiber
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザー光によるスペックル現象を用いて生
体組織の而がこ状態を測定するレーザースペックル血流
計に関するものである。
体組織の而がこ状態を測定するレーザースペックル血流
計に関するものである。
一般に、レーザー光を散乱物体に向けて傅射すると乱反
射によって波面が乱され、ランダムな斑点模様のいわゆ
るスペックルパターンが形成される。そして、散乱物体
が時間とともに移動する場合には、このスペックルパタ
ーンは時々刻々変化し、スペックルパターンを受光する
側の固定された位置で観測すると、スペックルの光強度
が時間とともに変化することになる。本発明はこれを生
体組織の血流測定に応用したものである。
射によって波面が乱され、ランダムな斑点模様のいわゆ
るスペックルパターンが形成される。そして、散乱物体
が時間とともに移動する場合には、このスペックルパタ
ーンは時々刻々変化し、スペックルパターンを受光する
側の固定された位置で観測すると、スペックルの光強度
が時間とともに変化することになる。本発明はこれを生
体組織の血流測定に応用したものである。
ところで従来、血流工１としては特開昭５５−６３６３
４号公報に記載される装置が知られている。これは移動
している血球からのレーザー散乱光を光検出器で受光し
、光検出器の出力４ｒ’ｉ号の周波数範囲０〜２０Ｋ）
１２に含まれる多数のうなり周波数成分のうち、高域フ
ィルタで直流成分を除去し、残りの交流成分を増幅して
光検出器の全出力信号で除算することにより、血流の状
態と相関をもたせることを基本としている。
４号公報に記載される装置が知られている。これは移動
している血球からのレーザー散乱光を光検出器で受光し
、光検出器の出力４ｒ’ｉ号の周波数範囲０〜２０Ｋ）
１２に含まれる多数のうなり周波数成分のうち、高域フ
ィルタで直流成分を除去し、残りの交流成分を増幅して
光検出器の全出力信号で除算することにより、血流の状
態と相関をもたせることを基本としている。
そして、この従来装置はレーザー空どうのモード干渉に
起因するノイズを消去するため、１本の光出射ファイバ
ーで照射された血球部の相互に隣接した２つの領域から
、２木の受光ファイバーを介して対応する２つの光検出
器へ散乱光を導き、Ｘ：動増幅器により減算を行ってい
るものであり。
起因するノイズを消去するため、１本の光出射ファイバ
ーで照射された血球部の相互に隣接した２つの領域から
、２木の受光ファイバーを介して対応する２つの光検出
器へ散乱光を導き、Ｘ：動増幅器により減算を行ってい
るものであり。
既にレーザードツプラー血流計として市販されている。
しかしながら、この従来装置においてはコア直径約１ｍ
ｍの大口径ファイバーが用いられているために、スペッ
クル光号は受光ファイバーのコア直径が大きくなると、
全受光量が増加して検出に有利となる反面、信号は空間
的に平均化され信号成分の振幅が低下して、レーザー光
源と光検出器の雑音、電子回路の発生する熱雑音が無視
できなくなり、これが従来装置において測定値を不安定
とする原因となっていた。また、大口径ファイバーは小
さな振動が加わっても大きなモーダルノイズつまり光フ
アイバー固有の雑音を発生するため、微かなファイバー
の揺動でも測定値の読み取りが不能となることがしばし
ばあった。
ｍの大口径ファイバーが用いられているために、スペッ
クル光号は受光ファイバーのコア直径が大きくなると、
全受光量が増加して検出に有利となる反面、信号は空間
的に平均化され信号成分の振幅が低下して、レーザー光
源と光検出器の雑音、電子回路の発生する熱雑音が無視
できなくなり、これが従来装置において測定値を不安定
とする原因となっていた。また、大口径ファイバーは小
さな振動が加わっても大きなモーダルノイズつまり光フ
アイバー固有の雑音を発生するため、微かなファイバー
の揺動でも測定値の読み取りが不能となることがしばし
ばあった。
本発明は上記従来装置の欠点を取除き、測定値が安定し
、しかも簡易な構成からなるレーザースペックル血流計
を桿供することを目的とする。
、しかも簡易な構成からなるレーザースペックル血流計
を桿供することを目的とする。
上述の目的を達成するための本発明の要旨は、レーザー
光源と、該レーザー光源からの光を生体組織の血球に照
射する光出射ファイバーと、生体組織の血球による時間
とともに変動するレーザースペックル信号を伝送する受
光ファイバーと、該受光ファイバーにより伝送されたス
ペックル光強度を検出する光検出器を有する装置におい
て、前記受光ファイバーのコア直径がｌｏ０７ｚｍ以下
であることを特徴とするレーザースペックル血流計であ
る。
光源と、該レーザー光源からの光を生体組織の血球に照
射する光出射ファイバーと、生体組織の血球による時間
とともに変動するレーザースペックル信号を伝送する受
光ファイバーと、該受光ファイバーにより伝送されたス
ペックル光強度を検出する光検出器を有する装置におい
て、前記受光ファイバーのコア直径がｌｏ０７ｚｍ以下
であることを特徴とするレーザースペックル血流計であ
る。
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する
。
。
第１図は本発明に係る装置の全体概略図である。Ｈｅ−
Ｎｅレーザー光源ＬＢからの可干渉レーザー光は、１本
の光出射ファイバーＦｌを通して皮膚面Ｓを照射し、約
１ｍｍの深さまで組織に入って毛細血管の血球で散乱さ
れて形成されるスペックル光が、１本の受光ファイバー
Ｆ２を介して光電子増倍管ＰＭで検出される。そして、
血球の移動に応じて光電子増倍管ＰＭの出力は時間とと
もに変化し、この光電子増倍管ＰＭの出力は増幅器Ａで
増幅される。増幅器Ａの出力は周波数解析器ＦＡに入力
して周波数分布を観察するか、又は以下に詳述するマル
チチャンネルフィルタＭＦ。
Ｎｅレーザー光源ＬＢからの可干渉レーザー光は、１本
の光出射ファイバーＦｌを通して皮膚面Ｓを照射し、約
１ｍｍの深さまで組織に入って毛細血管の血球で散乱さ
れて形成されるスペックル光が、１本の受光ファイバー
Ｆ２を介して光電子増倍管ＰＭで検出される。そして、
血球の移動に応じて光電子増倍管ＰＭの出力は時間とと
もに変化し、この光電子増倍管ＰＭの出力は増幅器Ａで
増幅される。増幅器Ａの出力は周波数解析器ＦＡに入力
して周波数分布を観察するか、又は以下に詳述するマル
チチャンネルフィルタＭＦ。
マイクロコンピュータＩＬＣＯＭに入力して信号処理が
なされる。なお、同時に増幅器Ａの出力は高域フィルタ
、周波数−電圧変換器Ｆ／Ｖに入力するが、これは必要
に応じて零交差法処理を行うために用いられる。
なされる。なお、同時に増幅器Ａの出力は高域フィルタ
、周波数−電圧変換器Ｆ／Ｖに入力するが、これは必要
に応じて零交差法処理を行うために用いられる。
すなわち、周波数−電圧変換器Ｆ／Ｖは高域フィルタＨ
Ｆを通して直流分をカー／ ）し、交流会が抽出された
スペックル信号を零レベルと比較して、両者が合致する
毎に立ち上がり、一定の時定数をもって減衰するパルス
列を発生させ、更に内蔵する低遥フィルタを通して平均
化された電圧出力に変換する。ここで、パルスの繰り返
し周波数か高いところでは高い電圧値を出力し、この出
力を積分回路により時間積分する。そして時間積分され
た積分値が、所定時間内のパルスの繰り返し周波数を表
示することになり、血流状態が速ければ積分値が高く表
示され、逆に血流状態が遅ければ低く表示されることに
なる。
Ｆを通して直流分をカー／ ）し、交流会が抽出された
スペックル信号を零レベルと比較して、両者が合致する
毎に立ち上がり、一定の時定数をもって減衰するパルス
列を発生させ、更に内蔵する低遥フィルタを通して平均
化された電圧出力に変換する。ここで、パルスの繰り返
し周波数か高いところでは高い電圧値を出力し、この出
力を積分回路により時間積分する。そして時間積分され
た積分値が、所定時間内のパルスの繰り返し周波数を表
示することになり、血流状態が速ければ積分値が高く表
示され、逆に血流状態が遅ければ低く表示されることに
なる。
なお、光出射ファイバーＦｌのコア直径を小さくすると
、スペックルパターン変化を粗くすることができ７るた
め、受光ファイバーＦ２と同様に光出射ファイバーＦｌ
のコア直径も小さくすることが望ましい、そこで本発明
においては、受光ファイバーＦ２のコア直径、更には光
出射ファイバーＦｌのコア直径も１００ｇｍ以下の光フ
ァイバーを用いて、Ｓ／Ｎ比の大幅な改善と耐震性の向
上を図っている。特に本発明者の実験によれば、光出射
ファイバーＦ１のコア直径を８０ｇｍ、受光ファイバー
Ｆ２のコア直径１０ｇｍとして良好な結果を得た。
、スペックルパターン変化を粗くすることができ７るた
め、受光ファイバーＦ２と同様に光出射ファイバーＦｌ
のコア直径も小さくすることが望ましい、そこで本発明
においては、受光ファイバーＦ２のコア直径、更には光
出射ファイバーＦｌのコア直径も１００ｇｍ以下の光フ
ァイバーを用いて、Ｓ／Ｎ比の大幅な改善と耐震性の向
上を図っている。特に本発明者の実験によれば、光出射
ファイバーＦ１のコア直径を８０ｇｍ、受光ファイバー
Ｆ２のコア直径１０ｇｍとして良好な結果を得た。
なお、本発明においては従来装置の如く受光ファイバー
を２木必要とするものでなく、１本使用するものであっ
て、装置の構成が簡易となり、またコストの低下を図る
ことができる。
を２木必要とするものでなく、１本使用するものであっ
て、装置の構成が簡易となり、またコストの低下を図る
ことができる。
さて記述した如く本発明においては、第１図及び第２図
°に例示される信号処理系を介して従来装置における方
式と異なる方式でスペックル信号処理を′４１う。すな
わち、従来装置では光検出器で検出した信号を高周波フ
ィルタを通した後に、全受光（Ｊで除ηして正規化する
ことを基本方式としていたが、この方式ではレーザー光
源、光検出器や上り処理回路が発生するノイズの時間変
動によってｌｌ′Ｉ接；；！チ響を受け、測定値のドリ
フトを生じ易い。またファイバー径を変更すると、全受
光量に対する。−Ｈ；周波成分の値も変わるため再調整
しなければならなかった。
°に例示される信号処理系を介して従来装置における方
式と異なる方式でスペックル信号処理を′４１う。すな
わち、従来装置では光検出器で検出した信号を高周波フ
ィルタを通した後に、全受光（Ｊで除ηして正規化する
ことを基本方式としていたが、この方式ではレーザー光
源、光検出器や上り処理回路が発生するノイズの時間変
動によってｌｌ′Ｉ接；；！チ響を受け、測定値のドリ
フトを生じ易い。またファイバー径を変更すると、全受
光量に対する。−Ｈ；周波成分の値も変わるため再調整
しなければならなかった。
本発明ではこの従来方式と異なり、スペックル信を士を
周波数解析器ＦＡにかけて得られるパワースペクＩ・ル
を両対数グラフにプロットし、その傾きつまり周波数勾
配をめたり、低周波成分に対する高周波成分の比を泊接
演算する方式を採用している。後者については具体的に
は、第２図において光検出器の出力のうち低帯域４９Ｈ
ｚ、高帯域６４０Ｈｚを各々選択的に通過させるバンド
パスフィルタＢＰＦａ、 ＢＰＦｂにより、各振幅ｌ
ＶＬ ｌ、ＩＶＨＩが１１ｔられ、アナログ・ディジタ
ル変換器Ａ／Ｄ、マイクロコンピュータ＃１．ＣＯＨに
より両者の強度比に準じた値）ＩＬＲ＝ ＩＶ）Ｉｌｚ
／１ＶＬ１２ カ演算され、プリンタＦＴによりプリン
トアウトされる。すなわち、２つの異なる周波数Ｈｚで
のパワースペクトラムの比により、周波数勾配が得られ
ることになる。
周波数解析器ＦＡにかけて得られるパワースペクＩ・ル
を両対数グラフにプロットし、その傾きつまり周波数勾
配をめたり、低周波成分に対する高周波成分の比を泊接
演算する方式を採用している。後者については具体的に
は、第２図において光検出器の出力のうち低帯域４９Ｈ
ｚ、高帯域６４０Ｈｚを各々選択的に通過させるバンド
パスフィルタＢＰＦａ、 ＢＰＦｂにより、各振幅ｌ
ＶＬ ｌ、ＩＶＨＩが１１ｔられ、アナログ・ディジタ
ル変換器Ａ／Ｄ、マイクロコンピュータ＃１．ＣＯＨに
より両者の強度比に準じた値）ＩＬＲ＝ ＩＶ）Ｉｌｚ
／１ＶＬ１２ カ演算され、プリンタＦＴによりプリン
トアウトされる。すなわち、２つの異なる周波数Ｈｚで
のパワースペクトラムの比により、周波数勾配が得られ
ることになる。
この周波数勾配は皮膚面Ｓの各部位で異なり、また血流
量を人為的に変えると変化することが確かめられた。す
なわち、第３図（ａ） 、 （ｂ）、（ｃ） 、 （ｄ
）は各々下唇、指先、首、足の各部位におけるパワース
ペクトルを示すが、各部位により周波数勾配は異なる。
量を人為的に変えると変化することが確かめられた。す
なわち、第３図（ａ） 、 （ｂ）、（ｃ） 、 （ｄ
）は各々下唇、指先、首、足の各部位におけるパワース
ペクトルを示すが、各部位により周波数勾配は異なる。
また、第４図は上腕部を締めつける前後における手のひ
らの部位のパワースペクトルを示している。ここで、第
４図のａは通常の血流状態、ｂは空気圧で」−腕部を締
めつけ血流を停止した状態、Ｃは血流の停止を解除した
状態でのパワースペクトルである。このようにして、同
一部位における血流状態の変化が周波数勾配の変化とな
って現われることが理解される。
らの部位のパワースペクトルを示している。ここで、第
４図のａは通常の血流状態、ｂは空気圧で」−腕部を締
めつけ血流を停止した状態、Ｃは血流の停止を解除した
状態でのパワースペクトルである。このようにして、同
一部位における血流状態の変化が周波数勾配の変化とな
って現われることが理解される。
第５図は第４図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）の各状
態での＋ｌＬＲ＝ ｌＶＨ２１／ＩＶＬＩ２を時系列的
に示している。
態での＋ｌＬＲ＝ ｌＶＨ２１／ＩＶＬＩ２を時系列的
に示している。
なお、に述した周波数勾配はＡＩｌ定系自系自体生子る
雑音のレベルが変化しても、影響を受けないため極めて
安定な測定が可能となる。
雑音のレベルが変化しても、影響を受けないため極めて
安定な測定が可能となる。
以」―のように本発明に係るレーザースペックル血流量
１によれば測定値が安定し、しかも除算器。
１によれば測定値が安定し、しかも除算器。
Ｘ−動増幅器等が不要で簡Ｃｊ１な構成で生体組織の血
流状ｉ水を測定できることになる。そして、本発明によ
り内科壷外科領域においては、末梢循環不全の診断と病
態の評価に用いることができ、また形成外科領域におい
ては皮膚及び支弁移植後の血流状１ｊ１；を測定して移
植手術の経過の判断等を簡便に行うことができる。
流状ｉ水を測定できることになる。そして、本発明によ
り内科壷外科領域においては、末梢循環不全の診断と病
態の評価に用いることができ、また形成外科領域におい
ては皮膚及び支弁移植後の血流状１ｊ１；を測定して移
植手術の経過の判断等を簡便に行うことができる。
第１図は本発明に係るレーザースペックル血流計の全体
概略図、第２図は周波数勾配をめる演′０系ノ概略図、
第３図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）は
各々下唇、指先、首、足の各部位のパワースペクトル図
、第４図は上腕部を締めつける前後の手のひらのパワー
スペクトル図、第５図は第４図の各状態における周波数
勾配を時系列的に示した説明図である。 符号ＬＢはレーザー光源、ＰＭは光電子増倍管、Ａは増
幅器、ＦＡは周波数解析器、ＨＦば高域フィルタ、Ｆ／
Ｖは周波数−電圧変換器、ＭＦはマルチチャンネルフィ
ルタ、ＢＰＦａ、 ＢＰＦｂはバンドパスフィルタ、Ａ
／Ｄはアナログ・デジタル変換器、ＪＬＣＯＭはマイク
ロコンピュータ、ＦＴはプリンタである。 口面 。 第１図 第２図 第３図 （０） 周表荻（Ｈ２） 用Ａ級（Ｈｚ） 届ｌ畝（Ｈｚ）
概略図、第２図は周波数勾配をめる演′０系ノ概略図、
第３図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）は
各々下唇、指先、首、足の各部位のパワースペクトル図
、第４図は上腕部を締めつける前後の手のひらのパワー
スペクトル図、第５図は第４図の各状態における周波数
勾配を時系列的に示した説明図である。 符号ＬＢはレーザー光源、ＰＭは光電子増倍管、Ａは増
幅器、ＦＡは周波数解析器、ＨＦば高域フィルタ、Ｆ／
Ｖは周波数−電圧変換器、ＭＦはマルチチャンネルフィ
ルタ、ＢＰＦａ、 ＢＰＦｂはバンドパスフィルタ、Ａ
／Ｄはアナログ・デジタル変換器、ＪＬＣＯＭはマイク
ロコンピュータ、ＦＴはプリンタである。 口面 。 第１図 第２図 第３図 （０） 周表荻（Ｈ２） 用Ａ級（Ｈｚ） 届ｌ畝（Ｈｚ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 レーザー光源と、該レーザー光源からの光を仕体
Ｍ１織の血球に照射する光出射ファイバーと、ノ１一体
組織の血球による時間とともに変動するレーザースペッ
クル信号を伝送する受光ファイバーど、該受光ファイバ
ーにより伝送されたスペンクル光強瓜を検出する光検出
器を有する装置において、前記受光ファイ／ヘーのコア
直径が１００ ｐｍ以下であることを特徴とするレーザ
ースペックル血流１；１・ ２、 前記光出射ファイバーのコア直径を１１００ｐ以
［°とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザースペ
ックル血流計・
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060445A JPS60203236A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | レ−ザ−スペツクル血流計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060445A JPS60203236A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | レ−ザ−スペツクル血流計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203236A true JPS60203236A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0331049B2 JPH0331049B2 (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=13142480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060445A Granted JPS60203236A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | レ−ザ−スペツクル血流計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203236A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63214238A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-06 | 藤居 良子 | 血流分布表示装置 |
| JPS6437931A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Hitoshi Fujii | Apparatus for displaying blood stream distribution |
| JPH01124437A (ja) * | 1987-11-07 | 1989-05-17 | Hitoshi Fujii | 血流モニタ装置 |
| WO2020121944A1 (ja) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 京セラ株式会社 | 測定装置、測定システムおよび測定方法 |
| WO2020203637A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 京セラ株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法およびプログラム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3508066A (en) * | 1966-06-16 | 1970-04-21 | Marconi Co Ltd | Apparatus comprising light-electric translating device for measuring speed of moving member having an ordinary surface |
| JPS5563634A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-13 | Nilsson Gert Erik | Method of deciding flowing motion of fluid and its device |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59060445A patent/JPS60203236A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3508066A (en) * | 1966-06-16 | 1970-04-21 | Marconi Co Ltd | Apparatus comprising light-electric translating device for measuring speed of moving member having an ordinary surface |
| JPS5563634A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-13 | Nilsson Gert Erik | Method of deciding flowing motion of fluid and its device |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63214238A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-06 | 藤居 良子 | 血流分布表示装置 |
| JPS6437931A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Hitoshi Fujii | Apparatus for displaying blood stream distribution |
| JPH01124437A (ja) * | 1987-11-07 | 1989-05-17 | Hitoshi Fujii | 血流モニタ装置 |
| WO2020121944A1 (ja) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | 京セラ株式会社 | 測定装置、測定システムおよび測定方法 |
| WO2020203637A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 京セラ株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法およびプログラム |
| JPWO2020203637A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331049B2 (ja) | 1991-05-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |