專利名稱：光計測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對被檢體照射光、非侵入地計測被檢體的內部信息的裝置。
背景技術：
對被檢體照射從紫外線到紅外線的光并計測透過光量來了解被檢體的特性的吸 收分光，已被廣泛應用。一般而言，進行吸收分光需要計測通過被檢體內的距離和由于通過 被檢體內而衰減的光量。在被檢體的吸收和散射很強而難以計測透過光的情況下，進行反 射配置、即相對于被檢體配置在與光源相同的一側。在被檢體的散射很強的情況下，通過使 照射光的被檢體表面的位置與檢測光的被檢體表面的位置不同，能夠檢測通過被檢體內部 的光，能夠得到被檢體內部的信息。特別是，在被檢體是生命體的情況下，散射很強，多使用反射配置的光學系統。人 們周知使用吸收分光的手法非侵入地計測或觀察生命體組織中的血液動態的技術，能夠實 現一種計測組織中的氧代謝狀態、或計測腦血液動態來觀察腦活動狀態的裝置，并在醫學 領域、產業領域應用。關于該裝置，記載在例如日本特開昭57-115232號公報(專利文獻 1)、日本特開昭63-260532號公報(專利文獻2)、日本特開昭63-275323號公報(專利文獻 3)、日本特開平9-140715號公報(專利文獻4)、日本特開2003—339677號公報(專利文獻
5)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1日本特開昭57-115232號公報
專利文獻2日本特開昭63-260532號公報
專利文獻3日本特開昭63-275323號公報
專利文獻4日本特開平9-140715號公報；
專利文獻5日本特開2003-339677號公報。
發明內容
在計測從與入射光的位置不同的位置出射的光強度的情況下，通常使用透鏡和細 孔來實施空間濾波。在被檢體是生命體等散射體的情況下，在檢測光是非相干的基礎上，從 本應的檢測位置(以下稱為檢測位置)以外的地方出射的光的強度很大，難以用所述空間 濾波器僅分離檢測來自檢測位置的光。所以，以往，通過使光纖或光檢測器直接接觸被檢體 表面的檢查位置而進行空間濾波。例如，圖1是其代表性的配置圖。這里，11是照射用光 纖，12是檢查用光纖，13是被檢體。這種情況下，存在有根據被檢體表面的形狀的不同不能 很好的接觸的情況這種問題，或有用來接觸的光纖、電路等大部件限制被檢體的運動、姿勢 的情況這樣的問題。本發明，提供一種具有即使在被檢體具有強散射的情況下，也能不使光纖或光檢 測器直接接觸被檢體表面地將從檢測位置出射的光強度與從其它位置出射的光分離而進行檢測的機構的裝置。配置一個或者多個對被檢體射入光的機構；在與被檢體的所述入射位置相離的位 置上配置一個或者多個用所述入射光波長的光激勵的發光體；具有檢測從發光體發出的光 的一個或者多個機構。由于從發光體發出的光，與入射光波長不同，所以通過使用光學濾波 器等的波長分離方法，能夠分離入射光而計測其強度。發光強度與在檢測位置處照射發光 體的光強度成比例，所以通過計測發光強度，能夠求解從入射位置入射、通過被檢體內并從 檢測位置出射的光強度。在多個檢測位置上配置發光體，則可以進行被檢體表面的光分布的測定。對于分 離地觀測各個檢測位置而言，有以下的方法。使各發光體接觸或接近光纖等光波導，而使來 自其它發光體的發光不進入。使用成像系統，分離來自各發光體的發光，使用發光波長不同 的發光體，用光學濾波器等的波長分離方法分離來自各發光體的發光。這時，為了防止從檢測位置以外出射的光或在表面被散射的光照射到發光體而由 發光體發光，用遮蔽入射光波長的構件覆蓋發光體的與被檢體相接的面以外的面即可。其 中，為了計測來自發光體的發光強度，遮蔽構件的至少一部分需要透過發光波長。如果發光體與光檢測器的位置關系變化，則檢測效率依賴于光檢測器相對于發光 的輻射圖案的觀測角而改變，檢測光強度將變化。如果將攝像管用作光檢測器，則能夠將發 光體作為像而捕獲到，所以能夠根據像的大小和形狀求解光檢測器和發光體的位置關系。 換言之，能夠使用像的大小和形狀校正或修正檢測效率。根據像的形狀計算所述位置關系 的方法一般是公知的，在像是三角形的情況下能夠對其容易且正確的進行。由此，預先將發 光體的形狀設置為三角形即可對于入射光，通過使用光學系統，能夠非接觸地對被檢體的入射位置照射光。為了 明示入射位置，在被檢體的目標入射位置配置標志即可。進而，通過使用跟蹤機構，即使被 檢體發生變動也能對相同的入射位置照射光。這時，入射光強度根據光的入射角的不同而 不同。在跟蹤時計測與被檢體的距離和角度等，所以預先校正這些參數與到被檢體的入射 光強度的關系，進行檢測光強度的修正。以下，在本說明書中，作為被檢體而例舉了生命體頭部，并說明了光檢測器和光源 的位置相對于被檢體位于相同一側的配置、即反射配置的例子。但是，被檢體同樣適用于 頭部以外的生命體部分或生命體以外的方式，此外不依賴于光檢測器和光源和被檢體的位 置，能夠適用與任何配置。應用本發明，僅將較小的標志和發光體配置在被檢體上，就能計測被檢體內部的 光吸收信息，所以具有能夠簡便地進行對于被檢體拘束性低的計測的效果。進而，具有在被 檢體是生命體的情況下能增加被檢體的舒適性的效果。
圖1是說明現有的計測配置的圖。圖2是示出計測結構例的圖。圖3是示出熒光體單元(cell)的一例的圖。圖4是示出一體型熒光體單元的一例的圖。圖5是示出計測結構的另一例的圖。
圖6是示出三角形熒光體單元的一例的圖。圖7是示出被檢體安裝部的一例的圖。圖8示出了式1的內容。附圖標記說明11 照射用光纖；12 受光用光纖；13 :被檢體；20 前額部頭皮21 半導體激光 器；22 光檢測器23 熒光體單元；24 框體；25 臂；31 熒光體；32 金屬單元；33 濾波 器；41 一體型熒光體單元；51 束跟蹤裝置；52 標志；53 攝像管；61 三角形熒光體單兀。
具體實施例方式<實施例1>使用圖2說明本發明的一個實施例。將波長830nm的半導體激光器21和光檢測 器22相隔距離30mm地固定在框體上。將熒光體單元23用糨糊固定在前額部頭皮20上。 半導體激光器21的輸出光照射到與熒光體單元相隔30mm的額部頭皮上的位置。雖然在圖 中進行了省略，但在光檢測器22中，使用雪崩光電二極管作為光檢測元件，在其受光面之 前配置了 InP結晶作為使熒光體23發出的熒光通過但照射光不通過的光學濾波器。進而， 還具有用于高效地接收來自熒光體單元23的光的透鏡光學系統。框體具有能夠固定在頭 部或身體的一部分或者其它裝置等上的臂25。這里所用的熒光體是例如圖8所示的式1的化合物，通過以波長0. 8 μ m激勵而發 出波長Iym左右的熒光。激勵光具有在生命體內的透過性上比較高的波長，所以從照射半 導體激光器21的位置入射到頭內，由于通過大腦皮質后返回的光而激勵熒光體23。熒光強 度與激勵光強度成比例，所以，通過用光檢測器計測熒光強度，能夠觀測大腦皮質中的吸收 的變化。這里，簡便起見，作為光源說明了一波長的情況，但是如通常所用地那樣，通過使用 兩波長以上的光源，能夠觀測血液的量和血氧狀態等。這里所用的熒光體能夠用波長0.8μπι的近紅外光進行激勵，所以適于計測生命 體內的血液動態。即使在其他情況下，只要是用為了得到被檢體的吸收信息而使用的波長 進行激勵并發光的材料即可，除了熒光以外，還可以用磷光、拉曼散射光等。圖3是熒光體單元23的剖面圖。熒光體粉末31分布在置入金屬32之中的樹脂 中，用InP制的濾波器33蓋著。對于濾波器33使用具有不通過激勵光、即照射光而通過熒 光的特性的濾波器。對于金屬32，只要是不通過照射光的材質，還可以是樹脂等。通過使濾 波器33相反的面接觸被檢體而使用，能夠防止由于通過被檢體內部的光以外的雜散光而 激勵熒光體。<實施例2>圖4中示出了實施例1中說明的熒光體單元的其它實施例。相對于圖3將金屬和 蓋用不同材料制作，本實施例是對InP制的濾波器43進行加工而一體成型的例子。具有與 實施例1的熒光體單元相比能低成本化的效果。<實施例3>使用圖5說明本發明的另一實施例。標志52和熒光體單元23固定于片材Μ，將 片材M接觸固定在前額部頭皮20上。這里，標志52和熒光體23可以各自粘貼在被檢體上，但是通過使用片M，能夠簡便地確定兩者的距離。半導體激光器21的出射光由束跟蹤 裝置51照射到標志52。標志52用對于照射光波長而言散射和吸收等少的材料制作。或 者，也可以以環形形狀(面包圈的形狀)向中心孔部照射光。來自熒光體的熒光作為像在 攝像管53中進行觀測。根據該結構，通過計測熒光體單元的大小和形狀，能夠計算其觀測角、距離。熒光 的檢測效率根據觀測角、距離的不同而不同，所以根據這些計算結果修正熒光強度。同樣 地，如果入射角、距離在照射側也變化，則入射到被檢體的光強度、入射位置變化，所以使用 在跟蹤時得到的觀測角、距離來修正檢測熒光強度。由此，不必嚴密地調整照射檢測系統和 被檢體的位置關系，有計測變簡單的效果。進而，也有即使被檢體發生變動，只要修正熒光 強度即可，所以也能夠應用于難以固定的被檢體這樣的效果。框體對，與實施例1相同地由 臂保持在頭部附近而使用，但也可以是人以手拿而攝影的結構。這里，說明利用觀測角、距離修正熒光強度的方式。預先以一定的光強度來激勵該 熒光體單元而使其發光。使用該光檢測器，改變觀測熒光體單元的角度和到熒光體單元的 距離，來測定要檢測的熒光強度。進而，用照射光強度除要檢測的熒光光強度，從而進行歸 一化，求解光檢測效率。或者，也可以通過使用某一個角度和距離、例如使光檢測器接觸熒 光體單元時的值進行除法來進行歸一化。由此，關于光檢測效率的相對值，能夠得到以距離 和角度為常數的表格。在實際的計測時，根據熒光體單元的大小與形狀的圖像，算出到熒光 體單元的距離和角度的值，使用該值對上述表格進行插值，算出光檢測效率并作為修正系 數進行加法。關于照射側，也能用照射光源和到標志的距離和角度來修正。這里，將跟蹤時求解 的距離和角度用于修正，但是也可以使用呈三角形的標志根據圖像求解。這時，攝像管也能 夠使用用于熒光計測的裝置。對于攝像管，為了提高熒光的檢測靈敏度，而設置通過熒光波 長并截斷照射光和背景光等的光學濾波器。這種情況下無法作為圖像得到標志形狀，所以 優選為了形狀觀察而使用透過光學濾波器的光來暫時照明。或者，也可以與用于熒光計測 的攝像管不同地，使用不具有光學濾波器的其它攝像管。<實施例4>圖6示出了實施例4所用的熒光體單元的例子。通過使整體的形狀為三角柱，使 用三角形的邊呈現的角度、斜率、長度，使到熒光體單元的距離、觀測角度容易用軟件處理。<實施例5>圖7是將標志52和熒光體單元61配置為格子狀的片M的例子。將其安裝到被檢 體上。結構部件小且輕，所以能夠設定為能沿著被檢體形狀粘貼的具有柔軟性的部件。此 外，也可以形成帽子或纏頭巾等的形狀，能容易地戴在頭部或戴在手足上。多個熒光體單元通過成像而進行分離。此外，如果針對每個熒光體單元先置入不 同的熒光物質，則按照每個單元發生不同的波長的熒光，所以也可以使用光學濾波器通過 熒光波長來進行分離。使用近紅外分光的腦功能計測裝置，能夠作為醫療、研究設備或者使用于教育效 果的確認、家庭中的健康管理、商品監視器等的市場調查中。此外，能夠使用于組織氧飽和 度計測或肌肉的氧代謝計。進而，以果實的糖度計測為標志，也能用于一般的吸收分光裝置。
權利要求
1.一種光計測裝置，其特征在于，具有一個或多個光入射部件，對被檢體入射波長為200nm到1500nm的光； 發光體，配置在所述被檢體上的與入射了所述光的入射位置相離的位置上，以入射的 所述光的波長被激勵；以及光檢測部件，檢測從所述發光體發出的光。
2.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于，與配置上述發光體的位置對應地使從該發光體發出的光的波長不同。
3.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于，用遮蔽所述入射光波長的光的構件覆蓋所述發光體的與所述被檢體相接的面以外的
4.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于， 所述發光體的形狀為三角形。
5.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于， 所述光檢測部件為攝像器。
6.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于，在所述光入射部件提供的光的入射位置上配置標志，并具有從與所述被檢體相離的位 置向所述標志照射光，即使所述被檢體發生變動仍跟蹤所述標志的機構。
7.根據權利要求1所述的光計測裝置，其特征在于，具有根據所述光檢測部件或所述光入射部件、與所述被檢體的位置關系來對檢測發光 強度進行修正的機構。
全文摘要
本發明提供一種光計測裝置。其是使用熒光體的近紅外分光裝置。不使光線和電子電路接觸被檢體地，用光觀測被檢體內的信息。使小型輕量的熒光體接觸被檢體，并在相離的位置上計測熒光強度。
文檔編號G01N21/27GK102076267SQ200980125008
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月15日 優先權日2008年7月8日
發明者宇都木契, 木口雅史, 舟根司, 鈴木敦 申請人:株式會社日立制作所