JPH0331049B2 - - Google Patents
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- JPH0331049B2 JPH0331049B2 JP59060445A JP6044584A JPH0331049B2 JP H0331049 B2 JPH0331049 B2 JP H0331049B2 JP 59060445 A JP59060445 A JP 59060445A JP 6044584 A JP6044584 A JP 6044584A JP H0331049 B2 JPH0331049 B2 JP H0331049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- blood flow
- laser
- speckle
- transmission means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レーザー光によるスペツクル現象を
用いて生体組織の血流状態を測定するレーザース
ペツクル血流計に関するものである。
用いて生体組織の血流状態を測定するレーザース
ペツ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照射す
ると乱反射によつて波面が乱され、ランダムな斑
点模様のいわゆるスペツ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、このスペツクルパターンは時々刻々変化
し、スペツ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、スペツクルの光強度が時間
とともに変化することになる。本発明はこれをを
生体組織の血流測定に応用したものである。
ると乱反射によつて波面が乱され、ランダムな斑
点模様のいわゆるスペツ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、このスペツクルパターンは時々刻々変化
し、スペツ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、スペツ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、血流計としては特開昭55−
63634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、光検出器の出力信号の周波数
範囲０〜20KHzに含まれる多数のうなり周波数成
分のうち、高域フイ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。
63634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、光検出器の出力信号の周波数
範囲０〜20KHzに含まれる多数のうなり周波数成
分のうち、高域フイ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
光出射フア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本の受光フアイバーを
介して対応する２つの光検出器へ散乱光を導き、
差動増幅器により減算を行つているものであり、
既にレーザードツプラー血流計として市販されて
いる。
ド干渉に起因するノイズを消去するため、１本の
光出射フア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本の受光フアイバーを
介して対応する２つの光検出器へ散乱光を導き、
差動増幅器により減算を行つているものであり、
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１mmの大口径フアイバーが用いられているた
めに、スペツクル信号は受光フアイバーのコア直
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
する原因となつていた。また、大口径フアイバー
は小さな振動が加わつても大きなモーダルノイズ
つまり光フアイバーー固有の雑音を発生するた
め、微かなフア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つた。
径約１mmの大口径フアイバーが用いられているた
めに、スペツクル信号は受光フアイバーのコア直
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
する原因となつていた。また、大口径フアイバー
は小さな振動が加わつても大きなモーダルノイズ
つまり光フアイバーー固有の雑音を発生するた
め、微かなフア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つた。
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
ペツクル血流計を提供することを目的とする。
が安定し、しかも簡易な構成からなるレーザース
ペツクル血流計を提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
内の血球に照射する照射用光伝送手段と、光照射
された血球による時間とともに変動するレーザー
スペツクル信号を伝送する受光用光伝送手段と、
該受光用光伝送手段により伝送されたスペツクル
信号を検出する光検出器とを有し、該光検出器で
検出されたスペツクル信号を基に血流値を算出す
る装置において、前記受光用光伝送手段はコア直
径が100μm以下の１本の光フアイバーとし、前記
光検出器は光電子倍増管としたことを特徴とする
レーザースペツクル血流計である。
レーザー光源と、該レーザー光源からの光を生体
内の血球に照射する照射用光伝送手段と、光照射
された血球による時間とともに変動するレーザー
スペツクル信号を伝送する受光用光伝送手段と、
該受光用光伝送手段により伝送されたスペツクル
信号を検出する光検出器とを有し、該光検出器で
検出されたスペツクル信号を基に血流値を算出す
る装置において、前記受光用光伝送手段はコア直
径が100μm以下の１本の光フアイバーとし、前記
光検出器は光電子倍増管としたことを特徴とする
レーザースペツクル血流計である。
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて
説明する。
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本の光出射フアイバーＦ１を通して
皮膚面Ｓを照射し、約約１mmの深さまで組織に入
つて毛細血管の血球で散乱されて形成されるスペ
ツクル光が、１本の受光フアイバー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ヤンネルフイルタMF、
マイクロコンピユータμCOM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
フイルタ、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。
る。He−Neレーザー光源LBからの可干渉レー
ザー光は、１本の光出射フアイバーＦ１を通して
皮膚面Ｓを照射し、約約１mmの深さまで組織に入
つて毛細血管の血球で散乱されて形成されるスペ
ツクル光が、１本の受光フアイバー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ヤンネルフイルタMF、
マイクロコンピユータμCOM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
フイルタ、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
イルタHFを通して直流分をカツトし、交流分が
抽出されたスペツクル信号を零レベルと比較し
て、両者が合致する毎に立上がり、一定の時定数
をもつて減衰するパルス列を発生させ、更に内蔵
する低域フイ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が
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。
イルタHFを通して直流分をカツトし、交流分が
抽出されたスペツクル信号を零レベルと比較し
て、両者が合致する毎に立上がり、一定の時定数
をもつて減衰するパルス列を発生させ、更に内蔵
する低域フイ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が
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、光出射フアイバーＦ１のコア直径を小さ
くすると、スペツクルパターン変化を粗くするこ
とができるため、受光フアイバーＦ２と同様に光
出射フアイバーＦ１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、受光フア
イバーＦ２のコア直径、更には光出射フアイバー
Ｆ１のコア直径も100μm以下の光フアイバーを用
いて、Ｓ／Ｎ比の大幅な改善と耐震性の向上を図
つている。特に本発明者の実験によれば、光出射
フアイバーＦ１のコア直径を80μm、受光フアイ
バーＦ２のコア直径10μmとして良好な結果を得
た。
くすると、スペツクルパターン変化を粗くするこ
とができるため、受光フアイバーＦ２と同様に光
出射フアイバーＦ１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、受光フア
イバーＦ２のコア直径、更には光出射フアイバー
Ｆ１のコア直径も100μm以下の光フアイバーを用
いて、Ｓ／Ｎ比の大幅な改善と耐震性の向上を図
つている。特に本発明者の実験によれば、光出射
フアイバーＦ１のコア直径を80μm、受光フアイ
バーＦ２のコア直径10μm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
アイバーを２本必要とするものでなく、１本使用
するものであつて、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。
アイバーを２本必要とするものでなく、１本使用
するものであつて、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ツクル信号処
理を行う。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イルタを通した後に、全受
光量で除算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
信号処理回路が発生するノイズの時間変動によつ
て直接影響を受け、測定値のドリフトを生じ易
い。またフアイバー径を変更すると、全受光量に
対する高周波成分の値も変わるため再調整しなけ
ればならなかつた。
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ツクル信号処
理を行う。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イルタを通した後に、全受
光量で除算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
信号処理回路が発生するノイズの時間変動によつ
て直接影響を受け、測定値のドリフトを生じ易
い。またフアイバー径を変更すると、全受光量に
対する高周波成分の値も変わるため再調整しなけ
ればならなかつた。
本発明ではこの従来方式と異なり、スペツクル
信号を周波数解析器FAにかけて得られるパワー
スペクトルを両対数グラフにプロツトし、その傾
きつまり周波数勾配を求めたり、低周波成分に対
する高周波成分の比を直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40Hz、高帯域
640Hzを各々選択的に通過させるバンドパスフイ
ルタBPFa、BPFbにより、各振幅｜VL｜、｜
VH｜が得られ、アナログ・デイジタル変換器
Ａ／Ｄ、マイクロコンピユータμCOMにより両者
の強度比に準じた値HLR＝｜VH｜2／｜VL｜2
が演算され、プリンタPT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。
信号を周波数解析器FAにかけて得られるパワー
スペクトルを両対数グラフにプロツトし、その傾
きつまり周波数勾配を求めたり、低周波成分に対
する高周波成分の比を直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40Hz、高帯域
640Hzを各々選択的に通過させるバンドパスフイ
ルタBPFa、BPFbにより、各振幅｜VL｜、｜
VH｜が得られ、アナログ・デイジタル変換器
Ａ／Ｄ、マイクロコンピユータμCOMにより両者
の強度比に準じた値HLR＝｜VH｜2／｜VL｜2
が演算され、プリンタPT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。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は空気圧で上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
つて現われることが理解される。
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。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は空気圧で上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
つ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HLR
＝｜VH2｜／｜VL｜2を時系列的に示している。
＝｜VH2｜／｜VL｜2を時系列的に示している。
なお、上述した周波数勾配は測定系自体が発生
す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。
す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。
以上のように本発明に係るレーザースペツクル
血流計によれば測定値が安定し、しかも除算器、
差動増幅器等が不要で簡単な構成で生体組織の血
流状態を測定できることになる。そして、本発明
により内科・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皮弁移植後の血流
状態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。
血流計によれば測定値が安定し、しかも除算器、
差動増幅器等が不要で簡単な構成で生体組織の血
流状態を測定できることになる。そして、本発明
により内科・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皮弁移植後の血流
状態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ツクル血流
計の全体概略図、第２図は周波数勾配を求める演
算系の概略図、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は高域フ
イルタ、Ｆ／Ｖは周波数−電圧変換器、MFはマ
ルチチヤンネルフイルタ、BPFa、BPFbはバン
ドパスフイルタ、Ａ／Ｄはアナログ・デジタル変
換器、μCOMはマイクロコンピユータ、PTはプ
リンタである。
計の全体概略図、第２図は周波数勾配を求める演
算系の概略図、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は高域フ
イルタ、Ｆ／Ｖは周波数−電圧変換器、MFはマ
ルチチヤンネルフイルタ、BPFa、BPFbはバン
ドパスフイルタ、Ａ／Ｄはアナログ・デジタル変
換器、μCOMはマイクロコンピユータ、PTはプ
リンタである。
Claims (1)
- １ レーザー光源と、該レーザー光源からの光を
生体内の血球に照射する照射用光伝送手段と、光
照射された血球による時間とともに変動するレー
ザースペツクル信号を伝送する受光用光伝送手段
と、該受光用光伝送手段により伝送されたスペツ
クル信号を検出する光検出器とを有し、該光検出
器で検出されたスペツクル信号を基に血流値を算
出する装置において、前記受光用光伝送手段はコ
ア直径が100μm以下の１本の光フアイバーとし、
前記光検出器は光電子倍増管としたことを特徴と
するレーザースペツクル血流計。
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 JPS60203236A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0331049B2 true 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) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124437A (ja) * | 1987-11-07 | 1989-05-17 | Hitoshi Fujii | 血流モニタ装置 |
| JPS63214238A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-06 | 藤居 良子 | 血流分布表示装置 |
| JPH0763453B2 (ja) * | 1987-08-04 | 1995-07-12 | 仁 藤居 | 血流分布表示装置 |
| JP2022028985A (ja) * | 2018-12-12 | 2022-02-17 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60203236A (ja) | 1985-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |