JPS6340529A - 生体の臓器、組織の拡散反射特性測定方法およびその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、生体の臓器、＠Ｉ織の反ｑ１特・ド１−測
定方法Ｊ５よびその装置に閉覆る。ｄらに詳細には、こ
の発明は生体の臓器、１１１織の反６−１特竹により病
変の有無を検出づる際イにどに利用される生体の臓器、
１１織の反射特性測定方法およびその装置に関Ｊる。

く従来の技術および弁明が解決］ノにうとする問題点〉 従来から臨床診断等の分野で、生体の臓器、組織、例え
ば、皮膚、粘膜、摘出臓器等の被検体に光を照射し、そ
の反ｑ１特・［４にＪ：り病変の有無、症状等を診断す
る方法が広く用いられている。ぞのような診断に用いら
れる方払おＪ、び装置どして、光源からの光を第１の光
ファイバを用いて伝送１）、該光ファイバの被検体と対
向ηる先端部（Ｊス下、照射先端部と称号る）から被検
体に照射づるどともに被検体からの反ｆ４Ｊ光を第２の
光ファイバの被検体と対向する先端部（以下、受光先端
部ど称する）で受光し、受光素子、分光器等の光検知器
からなる測光手段に伝送して、被検体の反ｑ４特・１１
１を検出づる方法Ｊ５よびそのような反射特性検出手段
を備えた装ｊ６が汎用されてる。

このＪ：うな方法および装置において、被検体に対して
入射角と反射角が等しくなるように光ファイバの照ｑ・
１先端部および受光先端部の位置を設定づるど反射光量
が最も人さくなり、Ｓ／Ｎ比の優れた測定ができる。し
かし、この場合、照射側と受光側との２本のプローブを
ある一定の角度を持って設（プる必要性からスペースを
多く必要とする。

まだ、通常生体の臓器、組織などの被検体はツヤを有し
、光を照射した場合、表面反６４が太さい。

従って、臓器または組織内部からの被検体固有の内部情
報を含／υだ反射光を測定覆る際には、この人きイ【表
面反６＝ｊ光により妨害され、測定精酊が劣るという問
題がある。

このため、表面反射を極力少なくする方法として、光フ
ァイバの受光先端部を正反射光が入らない角度に設Ｃプ
る方法が提案されているが、この方法でも、照目・ｊ側
と受光側との２本のプ「１−）を一定の角度をもって股
【フる必要があるので、前記と同様な問題が生じ、さら
に臓器、ｌｌ１ｌ織の内部情報を含んだ拡散反射の受光
量が減少してＳ／Ｎ比が悪くなるととｂに被検体表面に
凹凸がある場合に（よ、表面反射光が入りやすくなり測
定値のイを頼性に欠ける。

このＪ、うな問題から、光ファイバの照射先端部と受光
先端部とを一束となし、被検体に対して略重直方向から
光を照射覆るとともに、ぞの垂直方向の反射光を測定覆
る方法が提案され−Ｃいる。この方法によれば、スペー
スを少なくづることはできるが、生体の臓器、組織から
の表面反則を抑制層る点では従来と同様＜ｒ問題がある
。リイｒわち、一般的に、屈折率の巽＜Ｅる２層（屈折
率をぞれぞれｎｌおＪ：び「１２どＪる）の界面に光を
垂直に入射した場合、界面での表面反射率（Ｒ）は、下
記の一般式で定義される。

１−制式より明らか＜ｒように、２囮の屈折率の斧が小
さいほど表面反射率が低くなる。従って、空気等の屈折
率の小さい気相を介して被検体に光を照射した場合には
、光ファイバおよび被検体と気体どの屈折率の差が人き
いので、光フアイバ先端部と気相との界面および被検体
表面と気相との界面での表面反射が大ぎくなり、前記の
場合と同様に正確イｒ測定ができない。

ぞこで、」二記−束になした照射先端部おＪ：び受光先
端部を、被検体表面に接触ざゼ、圧迫して測定し、光フ
アイバ先端部および被検体からの表面反射を極力低くで
きる装置が提案されている（特公昭５０−４３１３４号
公報参照）。しかし、この場合にも光フアイバ先端部と
被検体表面との間に空気などが介在して表面反射を牛デ
る場合がある。また、生体の臓器、ｌ１ｌＩ織は圧迫さ
れると、この圧迫の程度により臓器、組織が変色し、反
射スペクトルにも変化が生じ、圧迫力を均一に保持する
ことが困難なことを考慮すると再現性のある測定ができ
ないという問題がある。さらに、生体臓器、ＩＩＩ］織
の蛍光測定を行う場合には、高１ネルギーの励起光を用
いる必要が有り、−■−記のＪ：うに被検体に接触させ
て測定層ると光照６Ｊｅれた部分の温度が上昇Ｊ−ると
ともに表面の乾燥、生体臓器や組織の変質等が生じ、反
目・１光の正確な測定がでさないという問題がある。

く目　的〉 ごの発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡
便にして且つ再現性に優れるとともに被検体に悪影響を
及ぼ１ことなく反射特性を測定できる生体の臓器、ｌ１
１の反射時・１／Ｉ測定方法およびその装置を提供する
ことを目的とする。

く問題を解決するための手段〉 上記の問題点を解決１べくなされた、この発明の第１の
弁明である生体の臓器、組織の反射特性測定方法は、光
源からの光を伝送し被検体に照射する第１の光ファイバ
と、被検体からの反射光を受光し測光手段に伝送する第
２の光ファイバとを用いて被検体の反射特性を検出づる
方法であって、上記第１の光ファイバおよび第２の光フ
ァイバの照射先端部および受光先端部と被検体との間に
透明液体を介在させて測定することを特徴とし、またｆ
ｆ１２の弁明である生体の臓器、組織の反射特性測定装
置は、被検体を収容覆る測定槽と、光源からの光を伝送
し被検体に照射する第１の光ファイバと被検体からの反
目・１光を受光し測光手段に伝送覆る第２の光ファイバ
とを用いて被検体の反ｔＪＪ特性を検出づる反射特性検
出手段と、上記第１の光フｊ・イバと第２の光ファイバ
の照射先端部おＪ、び受光先端部と被検体の間に透明液
体を供給覆る手段とからなることを特徴と覆るものであ
る。

なお、上記の透明液体としては、被検体表面の屈折率と
近似した屈折率を有する透明液体が好ましく、例えば、
水、生理食塩水、エタノール等のアル」−ル類、含水ア
ルコール類等が例示される。

また、上記照射先端部と受光先端部とは一束に形成され
ていもよい。

く作　用〉 この発明は、前記の構成よりなり、光源からの光は第１
の光ファイバを伝送され該光ファイバの照射先端部から
、被検体の間に設（）られた透明液体を介して被検体に
照射される。また、被検体で反射された光は−に記の透
明液体を介して第２の光ファイバの受光先端部で受光さ
れる。従って、光ファイバおよび被検体表面の屈折率と
大きな差がある空気等の気体が介在しないので、光照射
時および受光時の光フアイバ先端部にｉＪ３　＆ｊる表
面反射並びに被検体表面における表面反射が抑制され、
被検体内部の情報を含む拡散反射光を多く測定すること
ができる。

また、被検体をＬ「迫Ｊ−ることなく測定することがで
きるので被検体が変角せず、被検体の真の情報を得るこ
とができ、また圧迫力の影ｖｊ！笠を考慮する必要がな
いので測定′Ｍ度を向上させることができる。

さらに、前記のように液体を介して被検体に光が照射さ
れるので、蛍光分析のように大きなＪ９ネルギーを有す
る光を照射しても、被検体が乾燥したり熱変性すること
がなく、正確な情報を得ることができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示づ添附図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、この発明の第１の弁明である測定り法の一実
施例を示す概念図で、例えば、キセノンランプ、水銀ラ
ンプ、タングステンランプなどの光源（１）、上記光源
（１）からの光を伝送し、照射先端部（３°）より被検
体（２）に照射する第１の光ファイバ（２３）、被検体
（２）からの反射光を受光先端部（５′）から受光し、
受光素子、分光分析器等からなる測光手段（４）に伝送
する第２の光ファイバ（５）、光ファイバ（３）および
（５）の照射先端部（３゛）および受光先端部（５°）
を−束に束ねる外套管（６）、ならびに外套管（６）の
先端部と被検体（２）の間に介在ザる透明液体（７）で
構成され、光ファイバ（３）おＪ、び（５）は、人々複
数本の光ファイバが束ねられたものが用いられている。

この発明の測定方法を同図に基づいて説明覆ると、まず
、被検体（２）である皮膚等の生体１１１１４６１ｉな
どの上に透明液体（７）を−滴滴下づる。滴下された透
明液体（７）に、前記の光ファイバ（３）および（５）
の照口・１先端部（３°）および受光先端部（５゛）を
接触さ１！るどどしに照ｑ１先端部（３’）Ｊ＞Ｊ、び
受光先端部（５°）と被検体どの間が所定の距＾ａとイ
ｒるように固定覆る。この状態で、光源（１）からの出
射光を光ノｊ・イバ（３）に入射、伝送し、該ファイバ
（１（）の照ｆＵＪり１一端部（３’）Ｊ、す、透明液
体（７）を介して被検体（２）に照６４−！Ｉる。被検
体（２）からの反射光は光ファイバ（５）の受光先端部
（５°）で受光され、光ファイバ（５５）を伝）スし、
受光水子、分光分析器等の測光手段（／ｌ）に人１＝Ｊ
され、測光される。測光手段（４）からの信号は、演綽
処理部（図示１！ず）等の慣用の処即手段に人力され、
その結果が表示部に表示される。

第２図は、Ｆ記の実施例にｉＪｊ　ＩＪる光ファイバ（
３）および（５）の照！ＩＪ　ＩＡ、端部（３°）およ
び受光先端部（５゛）の−変形例を示す断面［略図で、
この例にあっては、外套管（６）内の束ねられた照射先
端部（３“）ａ−タＪ：び受光先端部（５°）の略中心
に該光ファイバと平行にｗｌＩ管（８）が設けられてい
る。透明液体（２）は、透明液体（７）の供給源（図示
１！ず）からポンプ等の送液１段を用い、該細管（８）
を介して被検体（２）トに滴下＝　１１− して供給され、以下、上記実施例と同様な手順ににり被
検体の１之ｑ１特性が測定される。この変形例によれば
、透明液体（７）は魚目・１先端部（３°）おＪ：び受
光先端部（５°）側から被検体（２）上に滴下されるの
で、魚目・１先端部（３°）おＪζび受光先端部（５゛
）に空気等の気）包が付着Ｊることを防］１でき、該先
端部（３゛）おＪ、び（５′）と被検体どの間を透明液
体（７）で確実に充満させることができる。

第３図ａおＪ、びｂは、この発明の第２の弁明で゛ある
生体の臓器、ＩＩ織の反射特性測定装置の一実施例の縦
断面概略図および同ａ図のＲ−８−線におＣフる横断面
概略図をだれそれ示し、第１図に示される実施例の部（
Ａど同一の部材には同一の符号を付した。金属、プラス
チック等の月質から＜’にる測定槽（９）には、その内
部に略中央から下端面に向（プで円４Ｉ状の中空部が形
成されている。また、測定槽（９）の下端面には他用の
固着具００）を介して底ｔＭ（１１）が１１；２看自在
に設けられ、底Ｍ（１１）は、装着Ｉｔ、″ｊにはＯリ
ンク等のシール部材により、測定槽（９）の下端面と密
着し、前記円柱状の中空部と底１（１１）で透明液体（
７）を充満さ１！る充満部（１２）が形成される。該充
満部（１２）には、透明液体（７）を充満部（１２）に
供給覆るために、透明液（、Ｈ７１の供給管（１３）が
測定槽（９）十部側壁から測定槽（９）本体内を通り充
満部（１２）の下方側壁に通じ、また、充満部（１２）
内の透明液体（７）おにび／または空気等の気体をυｌ
　＋Ｈ＝Ｊるｌζめに、排出管（１４）が充満部（１２
）の下端面か−）測定槽（９）本体内を通り測定槽（９
）上部側壁に通じている。透明液体（７）は、透明液体
（７）の供給源（図示１！−ず）からポンプ等の送液手
段にＪ、す、該供給管（１３）を介して充満部（１２）
に供給され、順次液面が」二昇し、それとともに充満部
（１２）内の空気等はＪＪＩ出管（１４）から排出きれ
るので、Ｒ終的に充満部（１２）を完全に透明液体（７
）で充満部ることができる。また、測定槽（９）の−１
一方には、取り（Ｊ　！）部（イ、シール部材等の慣用
の部材を用いて、測定槽（０）の下端面中心部から、光
ファイバ（３３）および（５）の照射光、１Ｍｉ部（３
゛）および受光先端部（５゛）が、充満部（１２）に向
（プて貫通して設けられ、さらに照射先端部（３゛）。

１５Ｊ、び受光先端部（５゛）は、被検体どの距離を所
定の間隔に保持できるように、上下に摺動可能に形成さ
れている。照射先端部（３゛）および受光先端部（５゛
）の先端は、透明液体（７）中に浸漬されるよう、通常
、充満部（１２）の下端面ど面一または下端面にり多少
充満部（１２）側に突出した状態で使用される。

イ１お、照射先端部（３°）ａ３．Ｊ：び受光先端部（
５°）を充満部（１２）の側壁に設け、光の照射おＪ、
び受光を被検体の側方より行ってもよい。また、該充満
部（１２）には、充満部（１２）内の透明液体（７）の
液温を検知づ−る温度セン（Ｊ　ｈ＜股【プられていで
もよく、液温をモニターしながら反ｑ１特性を測定覆る
ことができる。

次に、第３図で示される装置の使用方法を具体的に説明
すると、まず、固着具ｆｌＯ］を外して、底蓋（１１）
を取外し、生体から取り出した臓器、組織等の被検体（
２）を測定槽（９）の充満部（１２）に収容Ｉ７、次い
で底蓋（１１）を取り＋４（）て固着具（ト））で固定
覆る。

魚目］先端部（３゛）おＪ：び受光先端部（５′）を」
口上に摺動させ適宜調整して被検体どの間を所定の距離
に保持した後、透明液体（７）の供給管（１３）から透
明液体（７）を充満部（１２）に供給し、充満部（１２
）を透明液体（７）で満す。次いで、光源（図示せず）
からの光を光ファイバ（３）で伝送し、照射先端部（３
°）から透明液体（７）を介して被検体（２）に照ｍＪ
−＝Ｊる。被検体（２）からの反射光は透明液体（７）
を介して光ファイバ（５）の受光先端部（５°）に受光
され、八０４された光は光ファイバ（５）を伝送されて
測光手段（図示せず）で検出され、反射特性が測光され
る。

なお、上記の測定に際して、充満部（１２）に供給され
る透明液体（７）を、適宜な温度に加熱または冷却して
供給してもよく、液温を漸次−Ｌ昇または下降さゼて供
給することにより、温度変化に対重る被検体の反射特性
の変化を測定乃ることができる。

また、透明液体（７）が生即食塩水等のように媒質を含
む場合には、媒質Ｉ！度の異なった液体を充満部（１２
）に供給することにより、充満部（１２）内の透明液体
（７）の屈折率を適宜調整することができる。

第４図は、このｌ’を明の測定装置の他の実施例の縦断
面概略図を示し、第３図の実施例の部材と同一の部材に
は同一の符号を付しである。この装置は、前記第３図で
示される実施例の装置を簡便にしたしので、透明液体（
７）は測定槽（９）の一方の側面に設けられた供給管（
１３）より供給されるとともに他方の側面に設けられた
排出管（１４）よりｖ１出される。また底蓋（１１）は
測定槽（９）に固着されており、１１１２着自在に形成
された上ｆｉ（１５）を取外すことにより被検体（２）
を充満部（１２）に収容する。以下、第３図に示される
実施例と同様な手順にて被検体の反射特性が測定される
。

第５図は、この発明の測定装置の他の実施例の縦断面概
略図を示し、第３図で示される実施例の部材と同一の部
材には同一の符号を付しである。

この装置は、被検体（２）が生きた心臓などのにうに動
きを有づる場合に特に好ましく使用される装置で、被検
体（２）は、充満部（１２）の上方より糸（１６）等に
より充満部（１２）内に吊着される。光ファイバ（３）
おＪ：び（５）の照射先端部（３°）および受光先端部
（５°）は、底蓋（１１）側に設【プられ、該照６＝１
先端部（３°）からの出射光は、下方より被検体（２）
に照射され、また反射光が受光先端部（５°）に受光さ
れる。測定子順は前記第３図で示される実施例と同様な
手順ににて反射特性が測定される。この実施例では、被
検体（２）が充満部（１２）内に吊着されているので、
充満部（１２）の底部に被検体（２）を収容した場合に
比べ、被検体（２）の動きが■害されないとともに被検
体（２）の自小による影響を浮力により除去できるので
、被検体（２）から正確な情報を得ることができる。

なお、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨を変更しない範囲で適宜設計変更が
でき、例えば上記の実施例では光ファイバ（３）および
（５）は、大々複数本の光ファイバが一束になって構成
されているが、夫々が一木の光ファイバで構成されてい
てもよく、また照射先端部（３゛）と受光先端部（５゛
）とを一本の双方向光ファイバで兼用し、光分岐結合器
を介して発光源および測光側からの光ファイバを前記双
方向光ファイバの一端に結合するような構成であっても
よい。

また、光源と光ファイバ（３）との間または光ファイバ
（５）と測光手段（４）との間に、フィルター、プリズ
ム、スリット等の分光手段を設けて１１３色光となし、
各波長におＣプる反射特性を測定してもよい。

次に、実験例に基づいて、この発明をにり詳細に説明す
る。

実験例 第１図に示される装置図において、光源、測光手段およ
び光ファイバとして、光ファイバ付きの光源（Ｊ　＝　
５０Ｗ　）内蔵型分光光度８４（大塚電子株式会判製、
ＭＣＤＤ−２００）を用い、男性の指の皮膚の反射率を
、光フアイバ先端部と被検体との間に空気または水を介
在さゼて測定した。

なお、測定温度は２５℃、反射率のリファレンスとして
は白色標準板を用い、水または空気中における白色標準
板の反射率を１００とした。また、光フアイバ先端部と
被検体または白色標準板のとの距ｔｈ「は５ｒＲｍとし
た。測定時間は１秒間とし、８回繰り返して測定を行い
、その平均値を求めた。

その結束を、第６図に示す。

第６図のスペクトル図から明らか＜１ように、空気が介
在づる場合には、全波長に亘りなだらかな曲線となり特
異的なピークを示さないが、水を介在させた場合には、
５６Ｑ　ｎ　ｍにチＩ・クロームＣに基づくピークが出
現し、被検体固有の反射特性が検出された。

く弁明の効果〉 以上のように、この弁明の第１のブト明である生体の臓
器、組織の反射特性測定り法にＪこれば、串受光先端部
と被検体との間に、透明液体、特に被検体表面の屈折率
と近似する屈折率を有づる透明液体が介在覆るので、光
フアイバ先端部および被検体の表面にお（）る表面反射
が抑制され、被検体の情報を含んだ反射光を測定Ｊるこ
とかでき、また蛍光分析のＪ、うに高Ｊネルギーの光を
照射しても被検体の温度上胃や乾燥が防止され、正確な
情報を得ることができるという特有の効果を奏し、また
第２のざｔ明である生体の臓器、組織の反射特性測定装
置によれば、上記の効果に加えて、供給力る透明液体の
屈折率を適宜調整することができ、また浮力により被検
体自重による圧迫等の影響を除去した測定値を得ること
ができ、さらに供給される透明液体の温度制御が可能な
ので温度変化に＝　１９一 対する被検体の反射特性の変化を測定覆ることができる
という特有の効果を奏づる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の測定方法の一実施例を示？Ｉ概略
図、 第２図は、この発明の測定方法の変形例の要部を承り断
面概略図、 第３図は、この発明の測定装置の一実施例を示す縦断面
概略図および横断面概略図、 第４図および第５図は、この発明の測定装置の他の実施
例を示１断面概略図、 第６図は、実験例で冑られた反ｑ１スペク１〜ル図であ
る。 （１）・・・・・・光源　　　　　（２）・・・・・・
被検イホ（３１（５］・・・光ファイバ　　ｆ’ｌｌ・
・・・・・測光手段（７）・・・・・・透明液体　　　
（９）・・・・・・測定槽（１１）・・・底１　　　　
　　（１２）・・・充満部（１３）・・・供給管　　　
　（１４）・・・排出管第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光を伝送し被検体に照射す る第１の光ファイバと、被検体からの反 射光を受光し測光手段に伝送する第２の 光ファイバを用いて被検体の反射特性を 検出する生体の臓器、組織の反射特性測 定方法において、上記第１の光ファイバ および第２の光ファイバの被検体に対向 する先端部と被検体との間に透明液体を 介在させて測定することを特徴とする生 体の臓器、組織の反射特性測定方法。 ２、第１の光ファイバと第２の光ファイバ の被検体に対向する先端部が一束に形成 されている上記特許請求の範囲第１項記 載の生体の臓器、組織の反射特性測定方 法。 ３、被検体を収容する測定槽と、光源から の光を伝送し被検体に照射する第１の光 ファイバと被検体からの反射光を受光し 測光手段に伝送する第２の光ファイバと を用いて被検体の反射特性を検出する反 射特性検出手段と、上記第１の光ファイ バおよび第２の光ファイバの被検体に対 向する先端部と被検体の間に透明液体を 供給する手段とからなることを特徴とす る生体の臓器、組織の反射特性測定装置。 ４、第１の光ファイバと第２の光ファイバ の被検体に対向する先端部が一束に形成 されている上記特許請求の範囲第３項記 載の生体の臓器、組織の反射特性測定装 置。 ５、測定槽が、透明液体の供給管と排出管 を有する測定槽である上記特許請求の範 囲第３項記載の生体の臓器、組織の反射 特性測定装置。