專利名稱：活體測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及活體測量裝置。
背景技術：
作為對頭部或乳房等活體的內部信息進行非侵入的測量的裝置，提出了利用活體 的光吸收特性而得到內部信息的裝置(例如，參照專利文獻1)。在這樣的測量裝置中，從規 定的照射位置對作為測量對象的活體的部位照射光，并在規定的檢測位置對在該部位的內 部散射并傳播的光進行檢測，從而由其強度及時間波形等測定結果，能夠得到該部位的內 部信息，即與存在于該部位的內部的腫瘤等光吸收體相關的信息。此外，專利文獻1中記載了 使介質(以下，稱為光學干涉(interface)材料)介 于光的照射位置以及檢測位置與被測量部位之間，通過防止在被測量部位的表面的光的反 射及散射等從而可以提高測量精度，其中該介質在照射光的波長(測量波長)下具有與被 測量部位大致相同的光學特性。專利文獻1 日本專利特許第3771364號公報

發明內容
在使如上所述的光學干涉材料介于光的照射位置與被測量部位之間的情況下，由 于在測量波長下被測量部位與介質具有大致相同的光學特性，因而能夠高精度地測量光的 照射位置或檢測位置與存在于被測量部位的內部的光吸收體之間的相對位置。但是，由于 難以區別光學干涉材料和被測量部位，因而難以測量該光吸收體相對于被測量部位整體的 存在位置。因此，難以進行與由X射線檢查裝置或MRI、超聲波診斷裝置等其它醫用圖像診 斷裝置得到的測量結果的比較研究討論，或者難以進行用于取得腫瘤的組織標本的活組織 檢查(biopsy)(穿刺針)。本發明正是鑒于以上的問題，其目的在于，在通過向受檢者的被測量部位照射光 并檢測漫射光從而取得被測量部位的內部信息的活體測量裝置中，除了被測量部位的內部 信息之外，還取得腫瘤等光吸收體相對于被測量部位整體的存在位置。解決問題的方法為了解決上述問題，本發明的活 體測量裝置的特征在于，是通過向受檢者的被測 量部位照射光并檢測漫射光從而取得被測量部位的內部信息的活體測量裝置，具備保持 光透過性介質的容器、具有被固定于容器的多個光出射端并向浸于介質的被測量部位照射 波長彼此不同的第1和第2光的光照射部、具有被固定于容器的多個光檢測端并檢測來自 被測量部位的漫射光的光檢測部、以及基于來自光檢測部的輸出信號計算出內部信息的運 算部；第1光的波長為被測量部位的吸收系數與介質的吸收系數的平均值實際上相等的波 長，第2光的波長為被測量部位的吸收系數大于介質的吸收系數的平均值的波長；運算部 基于與第1光的漫射光相關的輸出信號而計算出內部信息，并基于與第2光的漫射光相關 的輸出信號而計算出被測量部位與介質之間的邊界信息。
在上述的活體測量裝置中，能夠進行以下的兩種測量，即內部信息測量以及輪廓 測量。所謂內部信息測量，是指光照射部朝向浸于介質的被測量部位照射第1光，光檢測單 元檢測其漫射光，運算部基于該檢測結果計算出內部信息的測量。所謂輪廓測量，是指光照 射部朝向浸于介質的被測量部位照射第2光，光檢測部檢測其漫射光，運算部基于該檢測 結果計算出被測量部位與介質之間的邊界信息(即被測量部位的輪廓信息)的測量。在第1光的波長(設為λ 1)下，被測量部位的吸收系數(設為μ ab)與介質的吸 收系數(設為yai)實際上相等(即μ (λ ) = yaiUl))。因此，在使用第1光的內 部信息測量中，可以防止被測量部位的表面上的光的反射及散射等，從而能夠高精度地測 量以光的照射位置以及檢測位置為基準的腫瘤等光吸收體的位置以及大小。另一方面，在 第2光的波長(設為λ 2)下，被測量部位的吸收系數(μ ab)大于介質的吸收系數(μ ai) (即μ (λ2) > Uai(A2))0因此，在使用第2光的輪廓測量中，能夠高精度地測量以 光的照射位置以及檢測位置為基準的被測量部位的輪廓信息。并且，通過對內部信息測量 的結果以及輪廓測量的結果進行綜合，從而得到光吸收體相對于被測量部位整體的存在位 置。這樣，根據上述的活體測量裝置，在通過向受檢者的被測量部位照射光并檢測漫 射光從而取得被測量部位的內部信息的裝置中，不僅能夠高精度地測量腫瘤等光吸收體的 有無以及大小，而且能夠高精度地測量光吸收體相對于被測量部位整體的存在位置。此外，活體測量裝置也可以為介質對第1光的吸收系數大于介質對第2光的吸 收系數。在被測量部位的吸收系數μ (λ )以及μ (λ2)彼此相等的情況下，通過 這樣使介質的吸收系數PaiU 1) > μ ai( λ 2)，從而能夠得到με (λ 1) = μ ai ( λ 1) 且μ (λ2) > μΜ(λ2)的關系?；蛘呤?，即使在被測量部位的吸收系數μ ab ( λ 1)大 于μ (λ2)的情況下，通過以介質的吸收系數的差(μ (λ1)-μ (λ2))大于被測量 部位的吸收系數的差(μ (λ1)-μ Λ(λ2))的方式調整介質的光吸收特性或設定波長 λ 1、λ 2，也能得到1) = μ ai ( λ 1)且 μ ab ( λ 2) > μ ai ( λ 2)的關系。因此，能 夠適宜地進行內部信息測量以及輪廓測量。此外，活體測量裝置也可以為介質對第1光的吸收系數與介質對第2光的吸收系 數實際上相等。在被測量部位的吸收系數yabUl)小于μ (λ2)的情況下，也可以以 這樣的使介質的吸收系數為yaiUl) = μ (λ2)的方式調整介質的光吸收特性或設定 波長 λ 1、λ 2。由此，能夠得到1) = μ ai ( λ 1)且 μ ab ( λ 2) > μ ai ( λ 2)的關 系。因此，能夠適宜地進行內部信息測量以及輪廓測量。發明的效果根據本發明，在通過向受檢者的被測量部位照射光并檢測漫射光從而取得被測量 部位的內部信息的活體測量裝置中，除了被測量部位的內部信息之外，還能夠取得腫瘤等 光吸收體相對于被測量部位整體的存在位置。



圖1為示意活體測量裝置的一個實施方式的系統構成圖。圖2為示意圖1所示的活體測量裝置的使用狀態的圖。圖3為圖1所示的活體測量裝置具備的容器周邊的構成圖。
圖4為示意光源的構成例的圖。圖5為示意光學干涉材料以及被測量部位的吸收系數與光的波長之間的關系一 例的圖。圖6為示意(a) (b)容器的內部中的吸收系數的空間分布的概念圖，并示意內部信
息測量結果。圖7為示意(a) (b)容器的內部中的吸收系數的空間分布的概念圖，并示意輪廓測
量結果。圖8為示意(a) (b)容器的內部中的吸收系數的空間分布的概念圖，并示意對內部 信息測量結果以及輪廓測量結果進行綜合后的結果。圖9為示意光透過吸收系數均勻的介質的形態的圖。圖10為示意光透過吸收系數不均勻的介質的形態的圖。圖11為示意作為變形例的、光學干涉材料以及被測量部位的吸收系數與光的波 長之間的關系的另一個例子的曲線圖。符號的說明10···活體測量裝置、12···容器、14···運算/控制部、16···光出射/檢測端、18···遮光 板、20···光學干涉材料、22···光源、24···光開關、26···光源用光纖、28···出射用光纖、30···光 檢測器、32…快門(shutter)、34…檢測用光纖、36…信號處理電路、38…顯示部、40a、40b… 光源、42···光開關、B…被測量部位。
具體實施例方式以下，參照附圖，對活體測量裝置的實施方式進行詳細說明。在此，在圖的說明中， 對同一要素標記同一符號，省略重復的說明。圖1為示意活體測量裝置的一個實施方式的系統構成圖。圖2為示意圖1所示的 活體測量裝置的使用狀態的圖。圖3為圖1所示的活體測量裝置具備的容器周邊的構成 圖。本實施方式的活體測量裝置10是通過向作為測量對象的受檢者的被測量部位B照射 光并檢測漫射光(返回光)從而取得被測量部位B的內部信息(腫瘤的有無等)的裝置。 在此，在本實施方式中，如圖2所示，作為被測量部位B假定女性的乳房?；铙w測量裝置10具備保持作為光透過性介質的光學干涉材料20并導入被測量 部位B的容器12、向容器12的內部照射波長彼此不同的第1和第2光的光照射部、檢測通 過來自光照射部的光的照射而從被測量部位B產生的漫射光的光檢測部、以及基于來自光 檢測部的輸出信號計算被測量部位B的吸收系數的空間分布并計算出被測量部位B的內部 信息的運算/控制部14 (運算部)。容器12具有能夠充分地容納被測量部位B的大小，且為在上表面具有開口部的圓 筒狀或者半球狀。在容器12的內表面上，在相互不同的位置上三維配置有n(n為2以上的 整數)個光出射/檢測端16，從而構成測量部(構架(gantry))。從η個光出射/檢測端 16各自所具有的光出射端朝向被測量部位B依次射出光。該光在被測量部位B中被吸收 和漫射，從被測量部位B射出的漫射光入射到η個光出射/檢測端16各自的光檢測端。在 此，在本實施方式中，配置了 η組由一組光出射端以及光入射端構成的光出射/檢測端16， 然而也可以在相互不同的位置獨立地設置光出射端以及光檢測端。
容器12由遮光性的材料構成，防止光從光出射/檢測端16以外的地方入射到容 器12的內部。此外，容器12的開口部可以由可拆卸的遮光板18覆蓋。遮光板18被安裝 于容器12的開口部，則防止了光從開口部入射到容器12的內部。優選在容器12的內表面 上進行用于降低漫射光的反射的處理。例如，容器12的內表面可以由用黑色染料著色的被 陽極氧化處理(黑色耐酸鋁處理)的鋁材形成。或者，容器12的內表面也可以由黑色的樹 脂材料形成。容器12的內部在活體測量時被光學干涉材料20充滿。光學干涉材料20是通過 充填被測量部位B與容器12之間的縫隙而起到降低被測量部位B的表面上的光學特性的 不連續性的作用的液狀介質。光學干涉材料20被構成為在某個波長\ 1下，使光學干涉 材料20的吸收系數y ai (入1)與被測量部位B的吸收系數的平均值y ab (入1)實際上相 等。此外，進一步優選光學干涉材料20被構成為使其散射系數、折射率、旋光度、偏光度等 光學特性中一個以上的特性與被測量部位B的散射系數的平均值、折射率的平均值、旋光 度的平均值、偏光度的平均值等實際上相等。作為被測量部位B為活體的情況下的光學干 涉材料20的一個例子，使用如下的溶液，即在折射率與活體大致相等的水中，針對散射系 數而添加二氧化硅、脂肪乳劑(Intralipid)等；針對吸收系數而添加在規定波長下具有特 有的吸收系數的墨水等；針于旋光度、偏光度而添加葡萄糖或果糖等，從而使該溶液的光學 特性接近于被測量部位B。在此，所謂“實際上相等”，是指由測量精度等觀點出發相同或者 被認為相同。本實施方式的光照射部由上述的n個光出射/檢測端16各自所具有的光出射端、 光源22、以及光開關24構成。作為光源22，例如能夠使用激光二極管。本實施方式的光源 22被構成為可以射出第1光(波長XI)、以及波長與第1光不同的第2光(波長X2)。作 為這樣的構成的例子，能夠使用波長可變激光或使用波長選擇器而切換使用波長，或者是 如圖4所示，能夠使用具有分別產生波長XI、興X2)的光的光源40a、40b、以及 通過選擇性地切換光源40a、40b而選擇波長的光開關42的光源。此外，作為第1和第2光 的各自的波長X 1、X 2，由活體的透過率與應定量的吸收體部分的吸收系數之間的關系等， 優選700nm 900nm左右的近紅外線區域的波長。此外，為了縮短測量時間并減輕受檢者 的負擔，優選第1和第2光以微小的時間差而被輸出。在此，圖5為示意光學干涉材料20以及被測量部位B的吸收系數P ai、P ab與光 的波長X 1、X 2之間的關系一例的圖。在圖5中，用實線表示的曲線G1表示了光學干涉材 料20的吸收系數y ai與光的波長之間的關系的一個例子(光學干涉材料20的吸收系數 U ai隨著波長變大而變大的情況)。此外，用虛線表示的曲線G2 G4表示被測量部位B 的吸收系數的平均值Pab與光的波長之間的關系的一個例子(被測量部位B的吸收系數 U ab隨著波長變大而變大的情況、幾乎沒有變化的情況、以及隨著波長變大而變小的情況 的三個例子)。如圖5所示，第1光的波長X 1被設定為使被測量部位B的吸收系數的平均值yab 與光學干涉材料20的吸收系數yai大致相等(即yabUl) = iiai(Xl))的波長。此 外，第2光的波長X 2被設定為使被測量部位B的吸收系數的平均值yab大于光學干涉材 料20的吸收系數1!&(即11油(入2)>11&(入2))的波長。在圖5所示的例子中，曲線 G1的斜率大于曲線G2 G4的斜率，因而波長X 2被設定為比波長X 1短。
再次參照圖1 圖3。上述的第1和第2光例如作為連續光而從光源22被射出。 從光源22被射出這些光從光出射/檢測端16向被測量部位B照射。光開關24為1輸入 n輸出的光開關，從光源22經由光源用光纖26而輸入光，并將該光分別依次供給到上述n 個光出射/檢測端16。即光開關24逐一地依次選擇連接于各光出射/檢測端16的n條出 射用光纖28，并光學地連接該出射用光纖28與光源22。本實施方式的光檢測部由上述的n個光出射/檢測端16各自所具有的光檢測端、 分別對應于n個光出射/檢測端16的n個光檢測器30、以及被配置于各光檢測器的輸入 部之前的n個快門(shutter) 32構成。在n個光檢測器30的各自上，經由檢測用光纖34 而輸入入射于各光出射/檢測端16的來自被測量部位B的漫射光。光檢測器30根據到達 所對應的光出射/檢測端16的漫射光的光強度而生成模擬信號。作為光檢測器30，除了 光電倍增管(PMT fhotomultiplier Tube)之外，還能夠使用光電二極管、雪崩光電二極管 (avalanche photodiode)、PIN光電二極管等各種元件。優選光檢測器30具有能夠充分地 檢測波長XI、X 2的波長成分的光譜靈敏度特性。此外，在來自被測量部位B的漫射光較 為微弱時，優選使用高靈敏度或者高增益的光檢測器。信號處理電路36連接于光檢測器30 的信號輸出端，信號處理電路36對從光檢測器30輸出的模擬信號進行A/D變換并基于漫 射光的光強度生成數字信號，并向運算/控制部14提供該數字信號。運算/控制部14是基于從信號處理電路36提供的數字信號，進行與被測量部位 B的內部信息、以及被測量部位B和光學干涉材料20之間的邊界信息相關的解析運算的運 算部。運算/控制部14利用例如具有CPU (Central Processing Unit)等的運算部以及存 儲器等的存儲部的電腦而加以實現。此外，運算/控制部14還可以具有控制光源22的發 光、光開關24的動作以及快門32的開閉的功能。此外，在運算/控制部14上連接有記錄 /顯示部38，并可以使運算/控制部14中的運算結果、即被測量部位B的內部信息、以及被 測量部位B和光學干涉材料20之間的邊界信息可視化。被測量部位B的內部信息的計算、即內部信息測量，以例如以下的方式進行。如圖 1所示，在容器12的內部充滿了光學干涉材料20的狀態下，將遮光板18安裝于容器12。然 后，從n個光出射/檢測端16分別向容器12的內部依次照射第1光(波長X 1)，并利用n 個光檢測器30，經由n個光出射/檢測端16，檢測通過了光學干涉材料20而漫射的光。此 外，與此分開進行如下操作，即如圖2所示，在容器12的內部充滿了光學干涉材料20的狀 態下將被測量部位B浸于光學干涉材料20。然后，從n個光出射/檢測端16分別向容器 12的內部依次照射第1光(波長XI)，并利用n個光檢測器30，經由n個光出射/檢測端 16，檢測通過了光學干涉材料20而漫射的光。通過在運算/控制部14中比較這樣得到的 兩個檢測結果，從而對容器12的內部中的吸收系數的空間分布進行運算，得到與腫瘤等吸 收體的位置以及形狀相關的信息(內部信息)。圖6為示意由上述運算計算出的、容器12的內部中的吸收系數的空間分布的概念 圖。在圖6(a)中，圓形的框表示容器12。此外，在容器12的內側，吸收系數越大的區域，其 著色越濃，存在于中央附近的吸收系數比較大的區域A1表示存在于被測量部位B的內部的 腫瘤等吸收體。此外，在圖6(b)中，縱軸表示吸收系數，橫軸表示圖6(a)的假想線C上的 位置。在上述運算中，得到了區域A1(吸收體)相對于容器12整體的位置以及形狀等。此外，被測量部位B和光學干涉材料20之間的邊界信息的計算、即輪廓測量，例如可以通過以下方式進行。如圖2所示，在容器12的內部充滿了光學干涉材料20的狀態下， 將被測量部位B浸于光學干涉材料20。然后，從n個光出射/檢測端16分別向容器12的 內部依次照射第2光(波長X 2)，并利用n個光檢測器30，經由n個光出射/檢測端16，檢 測通過了光學干涉材料20而漫射的光。通過在運算/控制部14中比較這樣得到的檢測結 果以及在前面所說明的在將遮光板18安裝于容器12的狀態下得到的檢測結果，從而對容 器12的內部中的吸收系數的空間分布進行運算，得到與被測量部位B的位置以及形狀相關 的信息(輪廓信息)。圖7為示意由上述運算計算出的、容器12的內部中吸收系數的空間分布的概念 圖。在圖7(a)中，存在于中央附近的吸收系數比較大的區域A2表示被測量部位B所占據的 區域。此外，在圖7(b)中，縱軸表示吸收系數，橫軸表示圖7(a)的假想線C上的位置。在 上述運算中，得到了區域A2(被測量部位)相對于容器12整體的位置以及形狀等。此后，運算/控制部14通過對圖6以及圖7所示的運算結果進行綜合，從而如圖 8(a)、(b)所示，提供表示腫瘤等光吸收體相對于被測量部位B整體的存在位置的圖像信息寸。接著，針對由運算/控制部14得到的吸收系數分布的運算方法，說明其基本原理。 圖9為示意光透過吸收系數均勻的介質的形態的圖。圖10為示意光透過吸收系數不均勻 的介質的形態的圖。為了便于說明，將作為散射吸收體的介質設想為二維放大的正方形，并 將該介質分割為N( = 25)個相等大小的正方形的體積單元(由于為二維，因而實際為面積 單元)。設想在各個體積單元內吸收系數一定，且設想斜線部等所表示的體積單元與其它的 體積單元相比，其吸收系數不同。在從圖9所示的吸收系數均勻(吸收系數為P a)的介質的一點，向介質內部投射 光，并在一點檢測輸出光的情況下，使用入射光量I、各體積單元的影響度= 1 N)、 表示由于散射以及反射等而使入射光射出到介質的外部的比率的衰減常數DOT，將檢測光量 S表示為式(1)S = Dsr I exp {_ ii a (ff1+ff2......+ffN)}... (1)在此，所謂各體積單元的影響度，是指在從某一點投射光并在某一點檢測光的情 況下，伴隨各體積單元的吸收系數的變化的檢測光量的變化比率，在后面會敘述其具體的 計算方法。其次，如圖10所示，使用基準的吸收系數、以及各體積單元的吸收系數相對于 U a的變化量A U aJ(j = 1 N)，將在每個體積單元中具有不同的吸收系數i! aJ(j = 1 N)的介質的各體積單元的吸收系數表示為式(2)uaJ = ua+A uaJ(j = 1,2,…N)…(2)如果衰減常數Dm在吸收系數均勻的情況下沒有變化，那么該情況下的檢測光量0 表示為式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，通過在式(3)的兩邊取對數，導出以下的式⑷\nS-\nO = (W,Ajua, +W2Ajua2+- + WNA^aN)
<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，式(4)為從吸收系數均勻的介質的一點投射并在一點輸出的光的檢測光量 S(以下稱為基準光量s)、從吸收系數不均勻的介質的一點投射并在一點輸出的光的檢測 光量0(以下稱為測定光量0)、各體積單元內的影響度Wj(j = 1 N)、以及相對于各體積單 元的吸收系數相對于P a的變化量A u aJ(j = 1 N)的函數。上述變量中，通過測量而得 到基準光量S以及測定光量0，通過計算而得到各體積單元的影響度W“j = 1 N)(在后 面會詳細敘述)，因此未知數僅為N個各體積單元的吸收系數相對于P a的變化量A u aJ (j =1 N)。因此，通過針對不同的光投射點 光檢測點組聯立N個式(4)所示的方程式，可 以求得N個△ y .，并能夠計算出介質的吸收系數的空間分布。具體而言，將第i組(i = 1 N)的光投射點 光檢測點組中的基準光量設為S” 檢測光量設為0i、各體積單元的影響度設為Wu(j = 1 N)，則式(4)被表示為式(5)<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，列出關于全部的i的式(5)，以行列式表示，則為式(6)<formula>formula see original document page 9</formula>因此，可以如式(7)所示求得N個A y…即介質的吸收系數的空間分布.
<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，對各體積單元的影響度Wu(j = 1 N)的求取方法進行說明。入射到各體 積單元的連續光(光束)的穩定光漫射方程式被表示為式(8)<formula>formula see original document page 9</formula>
在此，O 光束(每單位體積的光密度)u a 各體積單元的光吸收系數u s 各體積單元的光的各向同性散射系數 D 各體積單元的漫射系數:<formula>formula see original document page 9</formula>此外，設介質的內部與外部的邊界條件為式(9) <formula>formula see original document page 9</formula>
其中，設下標BL表示介質的內部與外部的邊界。此外，式(9)與光在該邊界被完 全吸收的條件、例如介質的周圍被涂為全黑的狀態等價。使用式⑶以及式(9)，針對各光投射點 光檢測點組、即第i組(i = 1 N)的 光投射點 光檢測點組進行的光的透過模擬(以下稱為第1模擬)，從而計算出檢測光強 度。其中，在第1模擬中，假定介質具有一定的吸收系數，此外假定在上述式(8)中為完 全漫射，并使容器12的大小大于1/P s。將由第1模擬得到的第i組(i = 1 N)光投射 點 光檢測點組中的檢測光量設為di(l。接著，使用式(8)以及式(9)，進行第2模擬。在第2模擬中， 假定介質的一個體積 單元具有與吸收系數P a不同的吸收系數P a+A ii a，針對各光投射點 光檢測點組進行光 的透過模擬。例如通過使A ya = 0.01 [mm1]，從而計算出檢測光強度。對于第i組(i = 1 N)光投射點 光檢測點組，設在使第j組(j = 1 N)體積單元的吸收系數發生了變 化的情況下的檢測光量為d。.。使用通過上述第1模擬以及第2模擬而計算出的檢測光量，從而將各體積單元的 影響度^表示為式(10)ffij = iiXdio/cy... (10)因此，由式(10)求得Wu，其結果，由式(7)計算出吸收系數的空間分布。此外，針對式(4)所示的方程式的個數與體積單元的個數相等的情況進行了說 明，但是，在方程式的個數少于體積單元的個數的情況、或者方程式的個數多于體積單元的 個數的情況下，通過使用奇異值分解法等，能夠將奇異問題變換為非奇異問題，因而也可以 求得吸收系數的空間分布。對本實施方式的活體測量裝置10所達到的效果進行說明。如上所述，在活體測量 裝置10中，能夠進行內部信息測量以及輪廓測量。在內部信息測量中，利用使得被測量部 位B的吸收系數i! ab與光學干涉材料20的吸收系數y ai實際上相等的波長X 1的光(第 1光)，測量容器12的內部的吸收系數的空間分布。因此，在該內部信息測量中，防止了被 測量部位B的表面上的光的反射及散射等，從而能夠高精度地測量以光的照射位置以及檢 測位置為基準的腫瘤等光吸收體的位置以及大小。另一方面，在輪廓測量中，利用使得被測 量部位B的吸收系數P ab大于光學干涉材料20的吸收系數P ai的波長X 2的光(第2 光)，測量容器12的內部的吸收系數的空間分布。因此，在該輪廓測量中，能夠高精度地測 量以光的照射位置以及檢測位置為基準的被測量部位B的輪廓。并且，通過對內部信息測 量的結果以及輪廓測量的結果進行綜合，可以測量光吸收體相對于被測量部位B整體的存 在位置。這樣，根據本實施方式的活體測量裝置10，在通過向受檢者的被測量部位B照射 光并檢測漫射光從而取得被測量部位B的內部信息的裝置中，不僅能夠高精度地測量腫瘤 等光吸收體的有無以及大小，而且能夠高精度地測量光吸收體相對于被測量部位B整體的 存在位置。此外，如圖5所示，光學干涉材料20對波長入1的光(第1光)的吸收系數 Uai(Al)可以大于光學干涉材料20對波長入2的光(第2光)的吸收系數y ai U 2)。 在波長、1下的被測量部位B的吸收系數y ab U 1)以及波長\ 2下的被測量部位B的吸 收系數P ab U 2)彼此相等的情況(圖5所示的曲線G3的情況)下，或者在被測量部位B的吸收系數PabUl)小于i!abU2)的情況(圖5所示的曲線G4的情況)下，通過這樣 設定光學干涉材料20的吸收系數P ai，可以適宜地得到如下關系在波長\ 1下被測量部 位B和光學干涉材料20的吸收系數y ab U 1)、y ai U 1)實際上相等且在波長入2下被 測量部位B的吸收系數y ab U 2)大于光學干涉材料20的吸收系數y ai U 2)。或者是， 即使在被測量部位B的吸收系數yabUl)大于iiabU2)的情況(圖5所示的曲線G2 的情況)下，通過以光學干涉材料20的吸收系數差(yaiUD-iiaiUZ))大于被測量部 位B的吸收系數差(yabUD-iiabU〗))的方式進行光學干涉材料20的光吸收特性的 調整以及波長X1、X 2的設定，也能夠適宜地實現上述關系。因此，能夠適宜地進行內部信 息測量以及輪廓測量。(變形例)圖11為用于說明上述實施方式的變形例的曲線圖，示意了光學干涉材料20以及 被測量部位B的吸收系數y ai、U ab與光的波長X 1、X 2之間的關系的另一個例子的圖。 在圖11中，用實線表示的曲線G5示意了光學干涉材料20的吸收系數y ai與光的波長之 間的關系的一個例子(光學干涉材料20的吸收系數y ai無論波長的長短幾乎沒有變化的 情況)。此外，用虛線表示的曲線G6示意了被測量部位B的吸收系數的平均值yab與光的 波長之間的關系的一個例子(被測量部位B的吸收系數y ab隨著波長變大而變大的情況。在光學干涉材料20以及被測量部位B具有如圖11所示的光吸收特性的情況下， 第1光的波長、1被設定為使被測量部位B的吸收系數的平均值P ab與光學干涉材料20 的吸收系數Pai大致相等的波長(即PabUl) = iiai(Xl))。此外，第2光的波長入2 被設定為使被測量部位B的吸收系數的平均值P ab大于光學干涉材料20的吸收系數y ai 的波長(即PabU2) > Uai(A2))0即波長X2被設定為比波長M長。這樣，在被測量部位B的吸收系數yabUl)小于i!abU2)的情況(即 U ab ( A 1) < uab(A2))下，也可以設定使光學干涉材料20的吸收系數y ai U 1)和 Uai(A2)實際上相等。由此，能夠適宜地得到如下關系在波長\ 1下被測量部位B和光 學干涉材料20的吸收系數y ab U 1)、y ai U 1)實際上相等且在波長入2下被測量部位 B的吸收系數P ab U 2)大于光學干涉材料20的吸收系數y ai U 2)。因此，能夠適宜地 進行內部信息測量以及輪廓測量。本發明的活體測量裝置并不局限于上述的實施方式以及變形例，可以有其它的各 種變形。例如，在上述實施方式中，作為光源例示了激光二極管，然而作為光源也能夠使用 固體激光、色素激光、或者氣體激光?；蛘呤?，也可以使用通過波長選擇器對來自LED或白 色光源的光進行了波長選擇而得到的光。此外，在上述實施方式中，論述了使用連續光作為照射光時的解析方法，然而本發 明也可以使用采用了時間分辨光譜法(TRS法TimeResolved Spectroscopy)的活體測量 裝置、或者采用了調相譜檢測技術(PMS法Phase Modulation Spectroscopy)的活體測量 裝置，其中，時間分辨光譜法使用脈沖光，并由漫射光的時間分辨波形取得被檢測部位的內 部信息，調相譜檢測技術使用位相調制光，從而由漫射光的光強度以及相位信息取得被檢 測部位的內部信息。此外，在上述實施方式中，作為被測量部位例示了乳房，但是，本發明的活體測量 裝置也可以適用于測量頭、手、腳、軀干等其它的活體部位。
此外，作為充滿容器內的介質(光學干涉材料)，不局限于液狀的介質，也可以使 用例如隨著時間的流逝而固化的液體、凝膠狀的材質的介質。通過使用由隨著時間的流逝 而固化的材質構成的介質，可以固定被測量部位，并提高測量精度，同時由于能夠在舒適的 姿勢下進行測量，因而能夠減輕受檢者的負擔。
權利要求
一種活體測量裝置，其特征在于，是通過向受檢者的被測量部位照射光并檢測漫射光從而取得所述被測量部位的內部信息的活體測量裝置，所述活體測量裝置具備保持光透過性介質的容器；具有被固定于所述容器的多個光出射端，并向浸于所述介質的所述被測量部位照射波長彼此不同的第1和第2光的光照射部；具有被固定于所述容器的多個光檢測端，并檢測來自所述被測量部位的漫射光的光檢測部；以及基于來自所述光檢測部的輸出信號計算出所述內部信息的運算部，所述第1光的波長為所述被測量部位的吸收系數與所述介質的吸收系數的平均值實際上相等的波長，所述第2光的波長為所述被測量部位的吸收系數大于所述介質的吸收系數的平均值的波長，所述運算部基于與所述第1光的所述漫射光相關的所述輸出信號而計算出所述內部信息，并基于與所述第2光的所述漫射光相關的所述輸出信號而計算出所述被測量部位與所述介質之間的邊界信息。
2.如權利要求1所述的活體測量裝置，其特征在于，所述介質對所述第1光的吸收系數大于所述介質對所述第2光的吸收系數。
3.如權利要求1所述的活體測量裝置，其特征在于，所述介質對所述第1光的吸收系數與所述介質對所述第2光的吸收系數實際上相等。
全文摘要
本發明涉及活體測量裝置，通過向受檢者被測量部位照射光并檢測漫射光而取得被測量部位內部信息，其具備保持光透過性介質的容器、具有固定于容器的多個光出射端并向浸于介質的被測量部位照射波長不同的第1和第2光的光照射部、具有固定于容器的多個光檢測端并檢測來自被測量部位的漫射光的光檢測部、基于來自光檢測部的輸出信號計算內部信息的運算部；第1光的波長為被測量部位吸收系數與介質吸收系數的平均值實質相等的波長，第2光的波長為被測量部位吸收系數大于介質吸收系數平均值的波長；運算部基于與第1光的漫射光相關的輸出信號計算內部信息，并基于與第2光的漫射光相關的輸出信號計算被測量部位與介質之間的邊界信息。
文檔編號G01N21/17GK101836104SQ20088011293
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月10日 優先權日2007年10月24日
發明者上田之雄, 山下豐 申請人:浜松光子學株式會社