活体测量装置的制作方法

专利名称：活体测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及活体测量装置。
背景技术：
作为对头部或乳房等活体的内部信息进行非侵入的测量的装置，提出了利用活体 的光吸收特性而得到内部信息的装置(例如，参照专利文献1)。在这样的测量装置中，从规 定的照射位置对作为测量对象的活体的部位照射光，并在规定的检测位置对在该部位的内 部散射并传播的光进行检测，从而由其强度及时间波形等测定结果，能够得到该部位的内 部信息，即与存在于该部位的内部的肿瘤等光吸收体相关的信息。此外，专利文献1中记载了 使介质(以下，称为光学干涉(interface)材料)介 于光的照射位置以及检测位置与被测量部位之间，通过防止在被测量部位的表面的光的反 射及散射等从而可以提高测量精度，其中该介质在照射光的波长(测量波长)下具有与被 测量部位大致相同的光学特性。专利文献1 日本专利特许第3771364号公报

发明内容
在使如上所述的光学干涉材料介于光的照射位置与被测量部位之间的情况下，由 于在测量波长下被测量部位与介质具有大致相同的光学特性，因而能够高精度地测量光的 照射位置或检测位置与存在于被测量部位的内部的光吸收体之间的相对位置。但是，由于 难以区别光学干涉材料和被测量部位，因而难以测量该光吸收体相对于被测量部位整体的 存在位置。因此，难以进行与由X射线检查装置或MRI、超声波诊断装置等其它医用图像诊 断装置得到的测量结果的比较研究讨论，或者难以进行用于取得肿瘤的组织标本的活组织 检查(biopsy)(穿刺针)。本发明正是鉴于以上的问题，其目的在于，在通过向受检者的被测量部位照射光 并检测漫射光从而取得被测量部位的内部信息的活体测量装置中，除了被测量部位的内部 信息之外，还取得肿瘤等光吸收体相对于被测量部位整体的存在位置。解决问题的方法为了解决上述问题，本发明的活 体测量装置的特征在于，是通过向受检者的被测 量部位照射光并检测漫射光从而取得被测量部位的内部信息的活体测量装置，具备保持 光透过性介质的容器、具有被固定于容器的多个光出射端并向浸于介质的被测量部位照射 波长彼此不同的第1和第2光的光照射部、具有被固定于容器的多个光检测端并检测来自 被测量部位的漫射光的光检测部、以及基于来自光检测部的输出信号计算出内部信息的运 算部；第1光的波长为被测量部位的吸收系数与介质的吸收系数的平均值实际上相等的波 长，第2光的波长为被测量部位的吸收系数大于介质的吸收系数的平均值的波长；运算部 基于与第1光的漫射光相关的输出信号而计算出内部信息，并基于与第2光的漫射光相关 的输出信号而计算出被测量部位与介质之间的边界信息。
在上述的活体测量装置中，能够进行以下的两种测量，即内部信息测量以及轮廓 测量。所谓内部信息测量，是指光照射部朝向浸于介质的被测量部位照射第1光，光检测单 元检测其漫射光，运算部基于该检测结果计算出内部信息的测量。所谓轮廓测量，是指光照 射部朝向浸于介质的被测量部位照射第2光，光检测部检测其漫射光，运算部基于该检测 结果计算出被测量部位与介质之间的边界信息(即被测量部位的轮廓信息)的测量。在第1光的波长(设为λ 1)下，被测量部位的吸收系数(设为μ ab)与介质的吸 收系数(设为yai)实际上相等(即μ (λ ) = yaiUl))。因此，在使用第1光的内 部信息测量中，可以防止被测量部位的表面上的光的反射及散射等，从而能够高精度地测 量以光的照射位置以及检测位置为基准的肿瘤等光吸收体的位置以及大小。另一方面，在 第2光的波长(设为λ 2)下，被测量部位的吸收系数(μ ab)大于介质的吸收系数(μ ai) (即μ (λ2) > Uai(A2))0因此，在使用第2光的轮廓测量中，能够高精度地测量以 光的照射位置以及检测位置为基准的被测量部位的轮廓信息。并且，通过对内部信息测量 的结果以及轮廓测量的结果进行综合，从而得到光吸收体相对于被测量部位整体的存在位 置。这样，根据上述的活体测量装置，在通过向受检者的被测量部位照射光并检测漫 射光从而取得被测量部位的内部信息的装置中，不仅能够高精度地测量肿瘤等光吸收体的 有无以及大小，而且能够高精度地测量光吸收体相对于被测量部位整体的存在位置。此外，活体测量装置也可以为介质对第1光的吸收系数大于介质对第2光的吸 收系数。在被测量部位的吸收系数μ (λ )以及μ (λ2)彼此相等的情况下，通过 这样使介质的吸收系数PaiU 1) > μ ai( λ 2)，从而能够得到με (λ 1) = μ ai ( λ 1) 且μ (λ2) > μΜ(λ2)的关系。或者是，即使在被测量部位的吸收系数μ ab ( λ 1)大 于μ (λ2)的情况下，通过以介质的吸收系数的差(μ (λ1)-μ (λ2))大于被测量 部位的吸收系数的差(μ (λ1)-μ Λ(λ2))的方式调整介质的光吸收特性或设定波长 λ 1、λ 2，也能得到1) = μ ai ( λ 1)且 μ ab ( λ 2) > μ ai ( λ 2)的关系。因此，能 够适宜地进行内部信息测量以及轮廓测量。此外，活体测量装置也可以为介质对第1光的吸收系数与介质对第2光的吸收系 数实际上相等。在被测量部位的吸收系数yabUl)小于μ (λ2)的情况下，也可以以 这样的使介质的吸收系数为yaiUl) = μ (λ2)的方式调整介质的光吸收特性或设定 波长 λ 1、λ 2。由此，能够得到1) = μ ai ( λ 1)且 μ ab ( λ 2) > μ ai ( λ 2)的关 系。因此，能够适宜地进行内部信息测量以及轮廓测量。发明的效果根据本发明，在通过向受检者的被测量部位照射光并检测漫射光从而取得被测量 部位的内部信息的活体测量装置中，除了被测量部位的内部信息之外，还能够取得肿瘤等 光吸收体相对于被测量部位整体的存在位置。



图1为示意活体测量装置的一个实施方式的系统构成图。图2为示意图1所示的活体测量装置的使用状态的图。图3为图1所示的活体测量装置具备的容器周边的构成图。
图4为示意光源的构成例的图。图5为示意光学干涉材料以及被测量部位的吸收系数与光的波长之间的关系一 例的图。图6为示意(a) (b)容器的内部中的吸收系数的空间分布的概念图，并示意内部信
息测量结果。图7为示意(a) (b)容器的内部中的吸收系数的空间分布的概念图，并示意轮廓测
量结果。图8为示意(a) (b)容器的内部中的吸收系数的空间分布的概念图，并示意对内部 信息测量结果以及轮廓测量结果进行综合后的结果。图9为示意光透过吸收系数均勻的介质的形态的图。图10为示意光透过吸收系数不均勻的介质的形态的图。图11为示意作为变形例的、光学干涉材料以及被测量部位的吸收系数与光的波 长之间的关系的另一个例子的曲线图。符号的说明10···活体测量装置、12···容器、14···运算/控制部、16···光出射/检测端、18···遮光 板、20···光学干涉材料、22···光源、24···光开关、26···光源用光纤、28···出射用光纤、30···光 检测器、32…快门(shutter)、34…检测用光纤、36…信号处理电路、38…显示部、40a、40b… 光源、42···光开关、B…被测量部位。
具体实施例方式以下，参照附图，对活体测量装置的实施方式进行详细说明。在此，在图的说明中， 对同一要素标记同一符号，省略重复的说明。图1为示意活体测量装置的一个实施方式的系统构成图。图2为示意图1所示的 活体测量装置的使用状态的图。图3为图1所示的活体测量装置具备的容器周边的构成 图。本实施方式的活体测量装置10是通过向作为测量对象的受检者的被测量部位B照射 光并检测漫射光(返回光)从而取得被测量部位B的内部信息(肿瘤的有无等)的装置。 在此，在本实施方式中，如图2所示，作为被测量部位B假定女性的乳房。活体测量装置10具备保持作为光透过性介质的光学干涉材料20并导入被测量 部位B的容器12、向容器12的内部照射波长彼此不同的第1和第2光的光照射部、检测通 过来自光照射部的光的照射而从被测量部位B产生的漫射光的光检测部、以及基于来自光 检测部的输出信号计算被测量部位B的吸收系数的空间分布并计算出被测量部位B的内部 信息的运算/控制部14 (运算部)。容器12具有能够充分地容纳被测量部位B的大小，且为在上表面具有开口部的圆 筒状或者半球状。在容器12的内表面上，在相互不同的位置上三维配置有n(n为2以上的 整数)个光出射/检测端16，从而构成测量部(构架(gantry))。从η个光出射/检测端 16各自所具有的光出射端朝向被测量部位B依次射出光。该光在被测量部位B中被吸收 和漫射，从被测量部位B射出的漫射光入射到η个光出射/检测端16各自的光检测端。在 此，在本实施方式中，配置了 η组由一组光出射端以及光入射端构成的光出射/检测端16， 然而也可以在相互不同的位置独立地设置光出射端以及光检测端。
容器12由遮光性的材料构成，防止光从光出射/检测端16以外的地方入射到容 器12的内部。此外，容器12的开口部可以由可拆卸的遮光板18覆盖。遮光板18被安装 于容器12的开口部，则防止了光从开口部入射到容器12的内部。优选在容器12的内表面 上进行用于降低漫射光的反射的处理。例如，容器12的内表面可以由用黑色染料着色的被 阳极氧化处理(黑色耐酸铝处理)的铝材形成。或者，容器12的内表面也可以由黑色的树 脂材料形成。容器12的内部在活体测量时被光学干涉材料20充满。光学干涉材料20是通过 充填被测量部位B与容器12之间的缝隙而起到降低被测量部位B的表面上的光学特性的 不连续性的作用的液状介质。光学干涉材料20被构成为在某个波长\ 1下，使光学干涉 材料20的吸收系数y ai (入1)与被测量部位B的吸收系数的平均值y ab (入1)实际上相 等。此外，进一步优选光学干涉材料20被构成为使其散射系数、折射率、旋光度、偏光度等 光学特性中一个以上的特性与被测量部位B的散射系数的平均值、折射率的平均值、旋光 度的平均值、偏光度的平均值等实际上相等。作为被测量部位B为活体的情况下的光学干 涉材料20的一个例子，使用如下的溶液，即在折射率与活体大致相等的水中，针对散射系 数而添加二氧化硅、脂肪乳剂(Intralipid)等；针对吸收系数而添加在规定波长下具有特 有的吸收系数的墨水等；针于旋光度、偏光度而添加葡萄糖或果糖等，从而使该溶液的光学 特性接近于被测量部位B。在此，所谓“实际上相等”，是指由测量精度等观点出发相同或者 被认为相同。本实施方式的光照射部由上述的n个光出射/检测端16各自所具有的光出射端、 光源22、以及光开关24构成。作为光源22，例如能够使用激光二极管。本实施方式的光源 22被构成为可以射出第1光(波长XI)、以及波长与第1光不同的第2光(波长X2)。作 为这样的构成的例子，能够使用波长可变激光或使用波长选择器而切换使用波长，或者是 如图4所示，能够使用具有分别产生波长XI、兴X2)的光的光源40a、40b、以及 通过选择性地切换光源40a、40b而选择波长的光开关42的光源。此外，作为第1和第2光 的各自的波长X 1、X 2，由活体的透过率与应定量的吸收体部分的吸收系数之间的关系等， 优选700nm 900nm左右的近红外线区域的波长。此外，为了缩短测量时间并减轻受检者 的负担，优选第1和第2光以微小的时间差而被输出。在此，图5为示意光学干涉材料20以及被测量部位B的吸收系数P ai、P ab与光 的波长X 1、X 2之间的关系一例的图。在图5中，用实线表示的曲线G1表示了光学干涉材 料20的吸收系数y ai与光的波长之间的关系的一个例子(光学干涉材料20的吸收系数 U ai随着波长变大而变大的情况)。此外，用虚线表示的曲线G2 G4表示被测量部位B 的吸收系数的平均值Pab与光的波长之间的关系的一个例子(被测量部位B的吸收系数 U ab随着波长变大而变大的情况、几乎没有变化的情况、以及随着波长变大而变小的情况 的三个例子)。如图5所示，第1光的波长X 1被设定为使被测量部位B的吸收系数的平均值yab 与光学干涉材料20的吸收系数yai大致相等(即yabUl) = iiai(Xl))的波长。此 外，第2光的波长X 2被设定为使被测量部位B的吸收系数的平均值yab大于光学干涉材 料20的吸收系数1!&(即11油(入2)>11&(入2))的波长。在图5所示的例子中，曲线 G1的斜率大于曲线G2 G4的斜率，因而波长X 2被设定为比波长X 1短。
再次参照图1 图3。上述的第1和第2光例如作为连续光而从光源22被射出。 从光源22被射出这些光从光出射/检测端16向被测量部位B照射。光开关24为1输入 n输出的光开关，从光源22经由光源用光纤26而输入光，并将该光分别依次供给到上述n 个光出射/检测端16。即光开关24逐一地依次选择连接于各光出射/检测端16的n条出 射用光纤28，并光学地连接该出射用光纤28与光源22。本实施方式的光检测部由上述的n个光出射/检测端16各自所具有的光检测端、 分别对应于n个光出射/检测端16的n个光检测器30、以及被配置于各光检测器的输入 部之前的n个快门(shutter) 32构成。在n个光检测器30的各自上，经由检测用光纤34 而输入入射于各光出射/检测端16的来自被测量部位B的漫射光。光检测器30根据到达 所对应的光出射/检测端16的漫射光的光强度而生成模拟信号。作为光检测器30，除了 光电倍增管(PMT fhotomultiplier Tube)之外，还能够使用光电二极管、雪崩光电二极管 (avalanche photodiode)、PIN光电二极管等各种元件。优选光检测器30具有能够充分地 检测波长XI、X 2的波长成分的光谱灵敏度特性。此外，在来自被测量部位B的漫射光较 为微弱时，优选使用高灵敏度或者高增益的光检测器。信号处理电路36连接于光检测器30 的信号输出端，信号处理电路36对从光检测器30输出的模拟信号进行A/D变换并基于漫 射光的光强度生成数字信号，并向运算/控制部14提供该数字信号。运算/控制部14是基于从信号处理电路36提供的数字信号，进行与被测量部位 B的内部信息、以及被测量部位B和光学干涉材料20之间的边界信息相关的解析运算的运 算部。运算/控制部14利用例如具有CPU (Central Processing Unit)等的运算部以及存 储器等的存储部的电脑而加以实现。此外，运算/控制部14还可以具有控制光源22的发 光、光开关24的动作以及快门32的开闭的功能。此外，在运算/控制部14上连接有记录 /显示部38，并可以使运算/控制部14中的运算结果、即被测量部位B的内部信息、以及被 测量部位B和光学干涉材料20之间的边界信息可视化。被测量部位B的内部信息的计算、即内部信息测量，以例如以下的方式进行。如图 1所示，在容器12的内部充满了光学干涉材料20的状态下，将遮光板18安装于容器12。然 后，从n个光出射/检测端16分别向容器12的内部依次照射第1光(波长X 1)，并利用n 个光检测器30，经由n个光出射/检测端16，检测通过了光学干涉材料20而漫射的光。此 外，与此分开进行如下操作，即如图2所示，在容器12的内部充满了光学干涉材料20的状 态下将被测量部位B浸于光学干涉材料20。然后，从n个光出射/检测端16分别向容器 12的内部依次照射第1光(波长XI)，并利用n个光检测器30，经由n个光出射/检测端 16，检测通过了光学干涉材料20而漫射的光。通过在运算/控制部14中比较这样得到的 两个检测结果，从而对容器12的内部中的吸收系数的空间分布进行运算，得到与肿瘤等吸 收体的位置以及形状相关的信息(内部信息)。图6为示意由上述运算计算出的、容器12的内部中的吸收系数的空间分布的概念 图。在图6(a)中，圆形的框表示容器12。此外，在容器12的内侧，吸收系数越大的区域，其 着色越浓，存在于中央附近的吸收系数比较大的区域A1表示存在于被测量部位B的内部的 肿瘤等吸收体。此外，在图6(b)中，纵轴表示吸收系数，横轴表示图6(a)的假想线C上的 位置。在上述运算中，得到了区域A1(吸收体)相对于容器12整体的位置以及形状等。此外，被测量部位B和光学干涉材料20之间的边界信息的计算、即轮廓测量，例如可以通过以下方式进行。如图2所示，在容器12的内部充满了光学干涉材料20的状态下， 将被测量部位B浸于光学干涉材料20。然后，从n个光出射/检测端16分别向容器12的 内部依次照射第2光(波长X 2)，并利用n个光检测器30，经由n个光出射/检测端16，检 测通过了光学干涉材料20而漫射的光。通过在运算/控制部14中比较这样得到的检测结 果以及在前面所说明的在将遮光板18安装于容器12的状态下得到的检测结果，从而对容 器12的内部中的吸收系数的空间分布进行运算，得到与被测量部位B的位置以及形状相关 的信息(轮廓信息)。图7为示意由上述运算计算出的、容器12的内部中吸收系数的空间分布的概念 图。在图7(a)中，存在于中央附近的吸收系数比较大的区域A2表示被测量部位B所占据的 区域。此外，在图7(b)中，纵轴表示吸收系数，横轴表示图7(a)的假想线C上的位置。在 上述运算中，得到了区域A2(被测量部位)相对于容器12整体的位置以及形状等。此后，运算/控制部14通过对图6以及图7所示的运算结果进行综合，从而如图 8(a)、(b)所示，提供表示肿瘤等光吸收体相对于被测量部位B整体的存在位置的图像信息寸。接着，针对由运算/控制部14得到的吸收系数分布的运算方法，说明其基本原理。 图9为示意光透过吸收系数均勻的介质的形态的图。图10为示意光透过吸收系数不均勻 的介质的形态的图。为了便于说明，将作为散射吸收体的介质设想为二维放大的正方形，并 将该介质分割为N( = 25)个相等大小的正方形的体积单元(由于为二维，因而实际为面积 单元)。设想在各个体积单元内吸收系数一定，且设想斜线部等所表示的体积单元与其它的 体积单元相比，其吸收系数不同。在从图9所示的吸收系数均勻(吸收系数为P a)的介质的一点，向介质内部投射 光，并在一点检测输出光的情况下，使用入射光量I、各体积单元的影响度= 1 N)、 表示由于散射以及反射等而使入射光射出到介质的外部的比率的衰减常数DOT，将检测光量 S表示为式(1)S = Dsr I exp {_ ii a (ff1+ff2......+ffN)}... (1)在此，所谓各体积单元的影响度，是指在从某一点投射光并在某一点检测光的情 况下，伴随各体积单元的吸收系数的变化的检测光量的变化比率，在后面会叙述其具体的 计算方法。其次，如图10所示，使用基准的吸收系数、以及各体积单元的吸收系数相对于 U a的变化量A U aJ(j = 1 N)，将在每个体积单元中具有不同的吸收系数i! aJ(j = 1 N)的介质的各体积单元的吸收系数表示为式(2)uaJ = ua+A uaJ(j = 1,2,…N)…(2)如果衰减常数Dm在吸收系数均勻的情况下没有变化，那么该情况下的检测光量0 表示为式⑶0 = Dsr I expl-tff^U^A U al) +ff2 ( U a+ A U a2)+-+WN ( U a+A u aN) ]}= S exp {-[ffi A u al+ff2 A u a2+". +ffN A u J}…(3)因此，通过在式(3)的两边取对数，导出以下的式⑷\nS-\nO = (W,Ajua, +W2Ajua2+- + WNA^aN)
<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，式(4)为从吸收系数均勻的介质的一点投射并在一点输出的光的检测光量 S(以下称为基准光量s)、从吸收系数不均勻的介质的一点投射并在一点输出的光的检测 光量0(以下称为测定光量0)、各体积单元内的影响度Wj(j = 1 N)、以及相对于各体积单 元的吸收系数相对于P a的变化量A u aJ(j = 1 N)的函数。上述变量中，通过测量而得 到基准光量S以及测定光量0，通过计算而得到各体积单元的影响度W“j = 1 N)(在后 面会详细叙述)，因此未知数仅为N个各体积单元的吸收系数相对于P a的变化量A u aJ (j =1 N)。因此，通过针对不同的光投射点 光检测点组联立N个式(4)所示的方程式，可 以求得N个△ y .，并能够计算出介质的吸收系数的空间分布。具体而言，将第i组(i = 1 N)的光投射点 光检测点组中的基准光量设为S” 检测光量设为0i、各体积单元的影响度设为Wu(j = 1 N)，则式(4)被表示为式(5)<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，列出关于全部的i的式(5)，以行列式表示，则为式(6)<formula>formula see original document page 9</formula>因此，可以如式(7)所示求得N个A y…即介质的吸收系数的空间分布.
<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，对各体积单元的影响度Wu(j = 1 N)的求取方法进行说明。入射到各体 积单元的连续光(光束)的稳定光漫射方程式被表示为式(8)<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，O 光束(每单位体积的光密度)u a 各体积单元的光吸收系数u s 各体积单元的光的各向同性散射系数 D 各体积单元的漫射系数:<formula>formula see original document page 9</formula>此外，设介质的内部与外部的边界条件为式(9) <formula>formula see original document page 9</formula>
其中，设下标BL表示介质的内部与外部的边界。此外，式(9)与光在该边界被完 全吸收的条件、例如介质的周围被涂为全黑的状态等价。使用式⑶以及式(9)，针对各光投射点 光检测点组、即第i组(i = 1 N)的 光投射点 光检测点组进行的光的透过模拟(以下称为第1模拟)，从而计算出检测光强 度。其中，在第1模拟中，假定介质具有一定的吸收系数，此外假定在上述式(8)中为完 全漫射，并使容器12的大小大于1/P s。将由第1模拟得到的第i组(i = 1 N)光投射 点 光检测点组中的检测光量设为di(l。接着，使用式(8)以及式(9)，进行第2模拟。在第2模拟中， 假定介质的一个体积 单元具有与吸收系数P a不同的吸收系数P a+A ii a，针对各光投射点 光检测点组进行光 的透过模拟。例如通过使A ya = 0.01 [mm1]，从而计算出检测光强度。对于第i组(i = 1 N)光投射点 光检测点组，设在使第j组(j = 1 N)体积单元的吸收系数发生了变 化的情况下的检测光量为d。.。使用通过上述第1模拟以及第2模拟而计算出的检测光量，从而将各体积单元的 影响度^表示为式(10)ffij = iiXdio/cy... (10)因此，由式(10)求得Wu，其结果，由式(7)计算出吸收系数的空间分布。此外，针对式(4)所示的方程式的个数与体积单元的个数相等的情况进行了说 明，但是，在方程式的个数少于体积单元的个数的情况、或者方程式的个数多于体积单元的 个数的情况下，通过使用奇异值分解法等，能够将奇异问题变换为非奇异问题，因而也可以 求得吸收系数的空间分布。对本实施方式的活体测量装置10所达到的效果进行说明。如上所述，在活体测量 装置10中，能够进行内部信息测量以及轮廓测量。在内部信息测量中，利用使得被测量部 位B的吸收系数i! ab与光学干涉材料20的吸收系数y ai实际上相等的波长X 1的光(第 1光)，测量容器12的内部的吸收系数的空间分布。因此，在该内部信息测量中，防止了被 测量部位B的表面上的光的反射及散射等，从而能够高精度地测量以光的照射位置以及检 测位置为基准的肿瘤等光吸收体的位置以及大小。另一方面，在轮廓测量中，利用使得被测 量部位B的吸收系数P ab大于光学干涉材料20的吸收系数P ai的波长X 2的光(第2 光)，测量容器12的内部的吸收系数的空间分布。因此，在该轮廓测量中，能够高精度地测 量以光的照射位置以及检测位置为基准的被测量部位B的轮廓。并且，通过对内部信息测 量的结果以及轮廓测量的结果进行综合，可以测量光吸收体相对于被测量部位B整体的存 在位置。这样，根据本实施方式的活体测量装置10，在通过向受检者的被测量部位B照射 光并检测漫射光从而取得被测量部位B的内部信息的装置中，不仅能够高精度地测量肿瘤 等光吸收体的有无以及大小，而且能够高精度地测量光吸收体相对于被测量部位B整体的 存在位置。此外，如图5所示，光学干涉材料20对波长入1的光(第1光)的吸收系数 Uai(Al)可以大于光学干涉材料20对波长入2的光(第2光)的吸收系数y ai U 2)。 在波长、1下的被测量部位B的吸收系数y ab U 1)以及波长\ 2下的被测量部位B的吸 收系数P ab U 2)彼此相等的情况(图5所示的曲线G3的情况)下，或者在被测量部位B的吸收系数PabUl)小于i!abU2)的情况(图5所示的曲线G4的情况)下，通过这样 设定光学干涉材料20的吸收系数P ai，可以适宜地得到如下关系在波长\ 1下被测量部 位B和光学干涉材料20的吸收系数y ab U 1)、y ai U 1)实际上相等且在波长入2下被 测量部位B的吸收系数y ab U 2)大于光学干涉材料20的吸收系数y ai U 2)。或者是， 即使在被测量部位B的吸收系数yabUl)大于iiabU2)的情况(图5所示的曲线G2 的情况)下，通过以光学干涉材料20的吸收系数差(yaiUD-iiaiUZ))大于被测量部 位B的吸收系数差(yabUD-iiabU〗))的方式进行光学干涉材料20的光吸收特性的 调整以及波长X1、X 2的设定，也能够适宜地实现上述关系。因此，能够适宜地进行内部信 息测量以及轮廓测量。(变形例)图11为用于说明上述实施方式的变形例的曲线图，示意了光学干涉材料20以及 被测量部位B的吸收系数y ai、U ab与光的波长X 1、X 2之间的关系的另一个例子的图。 在图11中，用实线表示的曲线G5示意了光学干涉材料20的吸收系数y ai与光的波长之 间的关系的一个例子(光学干涉材料20的吸收系数y ai无论波长的长短几乎没有变化的 情况)。此外，用虚线表示的曲线G6示意了被测量部位B的吸收系数的平均值yab与光的 波长之间的关系的一个例子(被测量部位B的吸收系数y ab随着波长变大而变大的情况。在光学干涉材料20以及被测量部位B具有如图11所示的光吸收特性的情况下， 第1光的波长、1被设定为使被测量部位B的吸收系数的平均值P ab与光学干涉材料20 的吸收系数Pai大致相等的波长(即PabUl) = iiai(Xl))。此外，第2光的波长入2 被设定为使被测量部位B的吸收系数的平均值P ab大于光学干涉材料20的吸收系数y ai 的波长(即PabU2) > Uai(A2))0即波长X2被设定为比波长M长。这样，在被测量部位B的吸收系数yabUl)小于i!abU2)的情况(即 U ab ( A 1) < uab(A2))下，也可以设定使光学干涉材料20的吸收系数y ai U 1)和 Uai(A2)实际上相等。由此，能够适宜地得到如下关系在波长\ 1下被测量部位B和光 学干涉材料20的吸收系数y ab U 1)、y ai U 1)实际上相等且在波长入2下被测量部位 B的吸收系数P ab U 2)大于光学干涉材料20的吸收系数y ai U 2)。因此，能够适宜地 进行内部信息测量以及轮廓测量。本发明的活体测量装置并不局限于上述的实施方式以及变形例，可以有其它的各 种变形。例如，在上述实施方式中，作为光源例示了激光二极管，然而作为光源也能够使用 固体激光、色素激光、或者气体激光。或者是，也可以使用通过波长选择器对来自LED或白 色光源的光进行了波长选择而得到的光。此外，在上述实施方式中，论述了使用连续光作为照射光时的解析方法，然而本发 明也可以使用采用了时间分辨光谱法(TRS法TimeResolved Spectroscopy)的活体测量 装置、或者采用了调相谱检测技术(PMS法Phase Modulation Spectroscopy)的活体测量 装置，其中，时间分辨光谱法使用脉冲光，并由漫射光的时间分辨波形取得被检测部位的内 部信息，调相谱检测技术使用位相调制光，从而由漫射光的光强度以及相位信息取得被检 测部位的内部信息。此外，在上述实施方式中，作为被测量部位例示了乳房，但是，本发明的活体测量 装置也可以适用于测量头、手、脚、躯干等其它的活体部位。
此外，作为充满容器内的介质(光学干涉材料)，不局限于液状的介质，也可以使 用例如随着时间的流逝而固化的液体、凝胶状的材质的介质。通过使用由随着时间的流逝 而固化的材质构成的介质，可以固定被测量部位，并提高测量精度，同时由于能够在舒适的 姿势下进行测量，因而能够减轻受检者的负担。
权利要求
一种活体测量装置，其特征在于，是通过向受检者的被测量部位照射光并检测漫射光从而取得所述被测量部位的内部信息的活体测量装置，所述活体测量装置具备保持光透过性介质的容器；具有被固定于所述容器的多个光出射端，并向浸于所述介质的所述被测量部位照射波长彼此不同的第1和第2光的光照射部；具有被固定于所述容器的多个光检测端，并检测来自所述被测量部位的漫射光的光检测部；以及基于来自所述光检测部的输出信号计算出所述内部信息的运算部，所述第1光的波长为所述被测量部位的吸收系数与所述介质的吸收系数的平均值实际上相等的波长，所述第2光的波长为所述被测量部位的吸收系数大于所述介质的吸收系数的平均值的波长，所述运算部基于与所述第1光的所述漫射光相关的所述输出信号而计算出所述内部信息，并基于与所述第2光的所述漫射光相关的所述输出信号而计算出所述被测量部位与所述介质之间的边界信息。
2.如权利要求1所述的活体测量装置，其特征在于，所述介质对所述第1光的吸收系数大于所述介质对所述第2光的吸收系数。
3.如权利要求1所述的活体测量装置，其特征在于，所述介质对所述第1光的吸收系数与所述介质对所述第2光的吸收系数实际上相等。
全文摘要
本发明涉及活体测量装置，通过向受检者被测量部位照射光并检测漫射光而取得被测量部位内部信息，其具备保持光透过性介质的容器、具有固定于容器的多个光出射端并向浸于介质的被测量部位照射波长不同的第1和第2光的光照射部、具有固定于容器的多个光检测端并检测来自被测量部位的漫射光的光检测部、基于来自光检测部的输出信号计算内部信息的运算部；第1光的波长为被测量部位吸收系数与介质吸收系数的平均值实质相等的波长，第2光的波长为被测量部位吸收系数大于介质吸收系数平均值的波长；运算部基于与第1光的漫射光相关的输出信号计算内部信息，并基于与第2光的漫射光相关的输出信号计算被测量部位与介质之间的边界信息。
文档编号G01N21/17GK101836104SQ20088011293
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月10日 优先权日2007年10月24日
发明者上田之雄, 山下丰 申请人:浜松光子学株式会社