投受光系及びそれを用いた光学的生体情報測定装置
【課題】軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能な投受光系と、その投受光系を備えることにより再現性の高い測定が可能な光学的生体情報測定装置を提供する。
【解決手段】投受光系１０は、キセノン管１側からの光ＬＷを入射口２ｐから出射口２ｑへと導光して生体９側へ出射する投光ファイバー束２と、生体９側から戻ってきた光ＬＡ，ＬＢを入射口３ｐＡ，３ｐＢから出射口３ｑＡ，３ｑＢへと導光して２波長受光素子５Ａ，５Ｂ側へ出射する受光ファイバー束３と、を備える。キセノン管１の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向Ｍとし、その主方向Ｍに対して対応する直交方向を副方向Ｓとするとき、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが副方向Ｓに隣り合って位置し、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑが副方向Ｓよりも主方向Ｍに長い面形状を有し、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有する。
【解決手段】投受光系１０は、キセノン管１側からの光ＬＷを入射口２ｐから出射口２ｑへと導光して生体９側へ出射する投光ファイバー束２と、生体９側から戻ってきた光ＬＡ，ＬＢを入射口３ｐＡ，３ｐＢから出射口３ｑＡ，３ｑＢへと導光して２波長受光素子５Ａ，５Ｂ側へ出射する受光ファイバー束３と、を備える。キセノン管１の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向Ｍとし、その主方向Ｍに対して対応する直交方向を副方向Ｓとするとき、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが副方向Ｓに隣り合って位置し、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑが副方向Ｓよりも主方向Ｍに長い面形状を有し、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投受光系及びそれを用いた光学的生体情報測定装置に関するものであり、例えば、血液中のビリルビン濃度を皮膚の表面から測定する経皮的ビリルビン濃度測定装置（いわゆる黄疸計）等の光学的生体情報測定装置と、それに用いる投受光系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、黄疸、特に新生児の重症黄疸は死に至る可能性が高く、また、仮に死を免れても脳性麻痺等の後遺症を残す核黄疸へと進行する恐れがあるため、その早期発見が極めて重要な課題となっている。黄疸の強さの正確な判定は、新生児から採血した血清中のビリルビン濃度の測定によるべきであるが、全ての新生児について採血を行うことは困難であり、また、不必要である場合が多い。
【０００３】
黄疸計は、新生児の皮下組織に存在するビリルビンの黄色味の度合を、青色（中心波長４５０ｎｍ）と緑色（中心波長５５０ｎｍ）の２波長域の光学濃度差としてとらえる。プローブの先端を新生児の前額部あるいは胸部に押し当て、照明用ファイバーを通して光源からの光を照射し、皮膚及び皮下組織を経由した後方散乱光のうち上記２波長をセンサで受光する。緑色光量に対する青色光量の比から黄色の度合いが測定され、その測定値から黄疸の度合いが判断される。
【０００４】
経皮的ビリルビン濃度測定の値は、投受光系の実効光路長に依存する。したがって、機器ごとに実効光路長が異なると、同じ新生児を測定した場合でも機器によって異なる結果を示すため、入射口の輝度ムラを抑える等、輝度重心を一定に保つ手段が必要となる。
【０００５】
特許文献１や特許文献２では、リング状に配置したファイバー束の素線配列について、入射口（光源側）と出射口（生体照明側）とをランダムに対応させることで出射口の輝度ムラを抑える構成が開示されている。また、特許文献３では、ファイバーの端面を荒らして拡散性を持たせることで輝度ムラを抑える方法も開示されている。さらに、特許文献４では、出射口に拡散板を入れることで均一照明する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９３９８号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３８４４号公報
【特許文献４】登録実用新案第３１１８５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハンディタイプの黄疸計では、製品の小型軽量化が必要である。しかし、特許文献１や特許文献２で提案されているように、ファイバー束の素線配列を入射口と出射口でランダムに対応させるためには、素線をランダムに編み込むために必要な寸法以上に、ファイバーの長さを設定しなければならない。また、特許文献４で提案されているように、照明ムラを拡散板で抑える方法も、拡散板を配置するためのスペースを確保する必要があるため、小型軽量化との両立が困難である。さらに、特許文献３で提案されているようにファイバーの端面を荒らしたり、あるいは特許文献４で提案されているように拡散板を配置したりする等、出射口の輝度を均一化する方法を採用すると、測定に必要な光量を確保することが困難になる。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能な投受光系と、その投受光系を備えることにより再現性の高い測定が可能な光学的生体情報測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明の投受光系は、光源側からの光を入射口から出射口へと導光して生体側へ出射する投光ファイバー束と、生体側から戻ってきた光を入射口から出射口へと導光して光検出側へ出射する受光ファイバー束と、を備えた光学的生体情報測定用の投受光系であって、光源の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向とし、その主方向に対して対応する直交方向を副方向とするとき、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有することを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によると、投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有するため、副方向の輝度ムラは主方向よりも小さくなり、輝度重心が安定化される。さらに、投光ファイバー束の出射口に対して受光ファイバー束の入射口が副方向に隣り合って位置するため、輝度重心と受光ファイバー束の入射口との距離が一定になり、照明光の輝度ムラは実効光路長に影響せず、その結果、実効光路長は一定に保たれる。
【００１１】
第２の発明の投受光系は、上記第１の発明において、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に同じ素線配列を有することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明によると、入射口から出射口まで投光ファイバー束の主方向の素線配列を同じにできるため、構成が簡単になる。
【００１３】
第３の発明の投受光系は、上記第１の発明において、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に異なった素線配列を有することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明によると、投光ファイバー束の主方向の素線配列が任意であり、入射口から出射口までランダムに変化してもよいため、構成が容易になる。
【００１５】
第４の発明の投受光系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが同心円状に位置することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明によると、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを軸対称に構成することができるため、コンパクトな構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００１７】
第５の発明の投受光系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが平行に位置することを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によると、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを面対称に構成することができるため、簡単な構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００１９】
第６の発明の投受光系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口のうち一方が他方よりも副方向に短いことを特徴とする。
【００２０】
第６の発明によると、光源の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、投光ファイバー束の入射口が副方向に短くなるのに対応して輝度重心が安定化される。
【００２１】
第７の発明の投受光系は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束が複数本の単芯ファイバーから成り、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口で、前記単芯ファイバーが副方向に１本ずつ位置するように主方向に一列に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
第７の発明によると、副方向の輝度ムラは主方向よりもはるかに小さくなるので、輝度重心の変化はほとんど生じない。
【００２３】
第８の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明に係る投受光系を備えたことを特徴とする。
【００２４】
第９の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第８の発明において、主方向に長い線状光源を有することを特徴とする。
【００２５】
第１０の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第８の発明において、主方向に配列された複数個の光源を有することを特徴とする。
【００２６】
第８〜第１０のいずれか１つの発明によると、輝度重心の安定した照明により、再現性の高い測定結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、投光ファイバー束の出射口と受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有する構成になっているため、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能な投受光系を実現することができる。そして、その投受光系を備えることにより再現性の高い測定が可能な光学的生体情報測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態を模式的に示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図３】第２の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図４】第３の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図５】第４の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図６】輝度重心の変化に伴う実効光路長の変化を説明するための光学断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る投受光系及び光学的生体情報測定装置の実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００３０】
《第１の実施の形態（図１，図２，図６）》
図１に、投受光系等の第１の実施の形態の概略構成を模式的に示す。光学的生体情報測定装置である黄疸計２０は、図１に示すように、光源であるキセノン管１と、投受光系１０と、拡散板４Ａ，４Ｂと、２波長受光素子５Ａ，５Ｂと、を備えており、投受光系１０は、投光ファイバー束２と、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂと、を備えている。投光ファイバー束２は、キセノン管１側からの照明光（白色光）ＬＷを入射口２ｐから出射口２ｑへと導光して生体（測定対象）９側へ出射する投光系を構成しており、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂは、生体９側から戻ってきた検出光ＬＡ，ＬＢを入射口３ｐＡ，３ｐＢから出射口３ｑＡ，３ｑＢへとそれぞれ導光して光検出側（拡散板４Ａ，４Ｂの側）へ出射する２光路タイプの受光系を構成している。
【００３１】
投光ファイバー束２と受光ファイバー束３Ａ，３Ｂは、いずれも複数の光ファイバーから成る導光部材であり、そのファイバー束端面で光の入射・出射を行う構成になっている。また、投光ファイバー束２と受光ファイバー束３Ａ，３Ｂとの間は遮光されているので、生体９を介さずにファイバー束間で光が進行することはない。なお、受光ファイバー束３Ａ，拡散板４Ａ及び２波長受光素子５Ａ、又は受光ファイバー束３Ｂ，拡散板４Ｂ及び２波長受光素子５Ｂを必要に応じて省略して、１光路タイプの受光系を構成してもよい。
【００３２】
キセノン管１は直線状に長い線状光源であるため、投光ファイバー束２の入射口２ｐも、それと対応して配置されるように直線状に長い長方形の面形状を有している。投光ファイバー束２の出射口２ｑはリング状になっており、出射口２ｑのリング内側には受光ファイバー束３Ａの入射口３ｐＡ（円形状）が位置し、出射口２ｑのリング外側には受光ファイバー束３Ｂの入射口３ｐＢ（リング状）が位置している。つまり、投光ファイバー束２の出射口２ｑと、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢと、は同心円状に位置している。なお、キセノン管１の代わりに、複数個の光源（例えば、ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を一方向に並べて配列してもよく、その場合でも上記と同様に投受光系１０を適用することができる。
【００３３】
投光ファイバー束２の出射口２ｑと、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢと、が位置する部分は、黄疸計２０のプローブの先端部分である。そのプローブ先端を生体（例えば、新生児の前額部又は胸部）９に押し当てて、キセノン管１を発光させると、キセノン管１から出射した照明光ＬＷが、入射口２ｐから投光ファイバー束２内に入射し、入射口２ｐから出射口２ｑへと導光されて、出射口２ｑから生体９に向けてリング状に照射される。
【００３４】
図６に示すように、生体９に対して表皮９ａから入射した照明光ＬＷは、真皮９ｂを通過した後、皮下組織９ｃで散乱される。そして、後方散乱した照明光ＬＷが生体９外へ出射して、検出光ＬＡ，ＬＢとなる。生体９を経由した検出光ＬＡ，ＬＢは、図１に示すように、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢから円形状の出射口３ｑＡ，３ｑＢへとそれぞれ導光されて、出射口３ｑＡ，３ｑＢから出射する。そして、拡散板４Ａ，４Ｂで拡散されることにより輝度ムラが解消された後、２波長受光素子５Ａ，５Ｂでそれぞれ受光される。
【００３５】
２波長受光素子５Ａ，５Ｂは、受光面に緑色フィルターと青色フィルターを有しており、青色（中心波長４５０ｎｍ）の透過光量と緑色（中心波長５５０ｎｍ）の透過光量を検出する。緑色を基準とした青色の光量（緑色光量に対する青色光量の比）から黄色の度合いが測定され、例えば、黄色の度合いが大きいと緑色を基準とした青色の光量が低くなるので、黄疸の度合いが強いと判断される。つまり、生体９の皮下組織９ｃに存在するビリルビンの黄色味の度合が、青色と緑色の２波長域の光学濃度差としてとらえられる。なお、この実施の形態のように２光路タイプの受光系の場合、表皮９ａの厚みや色が異なっていても、２つの光路で得られた測定値の差をとることによって、より正確な黄疸強度の測定が可能となる。
【００３６】
経皮的ビリルビン濃度の測定値は、投受光系１０の実効光路長（投受光系１０の出射から入射までの平均的な光路長）に依存する。実効光路長は照明光ＬＷの輝度重心と検出光ＬＡ，ＬＢの受光位置との関係で決まるので、輝度重心が変化すると実効光路長も変化する。つまり、図６に示すように、輝度重心の差Δに対応した実効光路長の差が生じることになる。また、照明光ＬＷの輝度重心は、光源の輝度ムラの変化（発光分布の経時的変化）に伴って変化する。これにより、受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢからの見込み角の範囲に入射する後方散乱光の実効光路長が変化するため、測定の再現性が悪くなる。例えば同じ生体９を測定した場合でも、測定のたびに実効光路長が変化すると測定のたびに測定値が変化してしまい、機器ごとに実効光路長が異なると機器によって測定値に差が生じてしまう。したがって、実効光路長を一定に保つために輝度重心を一定に保つことが必要となる。
【００３７】
例えば、投光側の出射口２ｑにおいて、その径方向に輝度ムラがあると、その輝度重心が径方向に変化して、照明光ＬＷの輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が変化するため、実効光路長も変化する。出射口２ｑの円周方向に輝度ムラがあっても、径方向の輝度重心の位置が一定であれば、輝度重心と入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が一定になるので、実効光路長も一定になる。つまり、実効光路長に影響を与えるのは、投光側の出射口２ｑの径方向の輝度ムラである。そこで、この投受光系１０では、照明光ＬＷの輝度重心を安定化させるために、図２に示すように、投光ファイバー束２の素線配列に特徴のある構成を採用している。
【００３８】
図２（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図２（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑにおいて、ハッチングが付された部分は暗い部分を表しており、ハッチングが付されていない部分は明るい部分を表している。つまり、投光ファイバー束２の素線配列は入射口２ｐと出射口２ｑとで同じになっている。
【００３９】
図２に示すように、キセノン管１（図１）の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向Ｍとし、その主方向Ｍに対して対応する直交方向を副方向Ｓとする。キセノン管１のように直線状の線状光源の場合、管の長方向に輝度ムラが最も大きくなるため、その長方向が輝度ムラの最も大きい方向であり、管の短方向に輝度ムラが最も小さくなるため、その短方向が輝度ムラの最も小さい方向である。複数個の光源（ＬＥＤ等）を並べた場合も同様であり、配列の長方向が輝度ムラの最も大きい方向であり、配列の短方向が輝度ムラの最も小さい方向である。
【００４０】
投光ファイバー束２の入射口２ｐは、キセノン管１と対向するように配置されているため、投光ファイバー束２の入射口２ｐ側において、主方向Ｍは長方形の長辺方向（長方向）に相当し、副方向Ｓは短辺方向（短方向）に相当する。また、投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢは同心円状に配置されているため、投光ファイバー束２の出射口２ｑ側において、主方向Ｍは円周方向に相当し、副方向Ｓは径方向に相当する。
【００４１】
第１の実施の形態における投受光系１０は、図２に示すように、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが副方向Ｓに隣り合って位置し、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑが副方向Ｓよりも主方向Ｍに長い面形状を有し、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有する構成になっている。
【００４２】
投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有するため、副方向Ｓの輝度ムラは主方向Ｍよりも小さくなり、輝度重心が安定化される。さらに、投光ファイバー束２の出射口２ｑに対して受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢが副方向Ｓに隣り合って位置するため、輝度重心と入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が一定になり、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、その結果、実効光路長は一定に保たれる。したがって、第１の実施の形態の投受光系１０によれば、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能であり、その投受光系１０を備えた黄疸計２０により再現性の高い測定が可能である。
【００４３】
投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに同じ素線配列を有しているため、図２（Ｂ）に示すように出射口２ｑにおいても主方向Ｍには輝度ムラがある。しかし、主方向Ｍに輝度ムラがあっても、副方向Ｓの輝度重心の位置が一定であれば輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離は一定になるので、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、実効光路長は一定に保たれる。また、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに同じ素線配列を有するため、入射口２ｐから出射口２ｑまで投光ファイバー束２の主方向Ｍの素線配列を複雑な配列にする必要はなく、簡単な構造にすることができる。つまり、投光ファイバー束２の素線配列をランダムに対応させるための距離を確保する必要がなく、かつ、拡散板が不要である（部品点数の削減）ため、コンパクトな投受光系１０を実現することができる。
【００４４】
投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが同心円状に位置するため、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを軸対称に構成することができる。これにより、コンパクトな構成で輝度重心を安定化させることができる。また、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑのうち一方を他方よりも副方向に短くしてもよい。投光ファイバー束２の入射口２ｐが出射口２ｑよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、効果的に輝度重心を安定化させることができる。逆に、投光ファイバー束２の出射口２ｑが入射口２ｐよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１からの光量を確保しながら輝度重心を安定化させることができる。
【００４５】
《第２の実施の形態（図３）》
図３に、第２の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。図３（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図３（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑにおいて、ハッチングが付された部分はそれぞれ異なった暗さの部分を表しており、ハッチングが付されていない部分は明るい部分を表している。つまり、投光ファイバー束２の素線配列は入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なっている。
【００４６】
第２の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２の素線配列が入射口２ｐと出射口２ｑとで異なっていること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なった素線配列（任意のランダムな対応関係）を有しているが、図３（Ｂ）に示すように出射口２ｑにおいても主方向Ｍには輝度ムラがある。しかし、前記第１の実施の形態と同様、主方向Ｍに輝度ムラがあっても、副方向Ｓの輝度重心の位置が一定であれば輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離は一定になるので、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、実効光路長は一定に保たれる。また、投光ファイバー束２の主方向Ｍの素線配列が任意であり、入射口２ｐから出射口２ｑまでランダムに変化してもよいため、構成が容易になる。
【００４７】
《第３の実施の形態（図４）》
図４に、第３の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。図２（Ａ），（Ｂ）と同様、図４（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図４（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。
【００４８】
第３の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが平行に位置すること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。前記第１の実施の形態では投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとが同心円状に位置しているが、第３の実施の形態のように投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとが平行に位置している場合でも、同様の作用により輝度重心を安定化させることができる。また、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを面対称に構成することができるため、簡単な構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００４９】
前記第２の実施の形態と同様に、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なった素線配列（任意のランダムな対応関係）を有するようにしてもよい。また、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑのうち一方を他方よりも副方向に短くしてもよい。投光ファイバー束２の入射口２ｐが出射口２ｑよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、効果的に輝度重心を安定化させることができる。逆に、投光ファイバー束２の出射口２ｑが入射口２ｐよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１からの光量を確保しながら輝度重心を安定化させることができる。
【００５０】
《第４の実施の形態（図５）》
図５に、第４の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。第４の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２が複数本の単芯ファイバーから成り、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑで、単芯ファイバーが副方向Ｓに１本ずつ位置するように主方向Ｍに一列に配置されていること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。この構成によると、キセノン管１に輝度ムラがあっても、照明光ＬＷは単芯ファイバー内でミキシングされて、出射口２ｑでは均一な輝度になる。これにより、副方向Ｓの輝度勾配が主方向Ｍよりもはるかに小さくなるので、輝度重心の変化はほとんど生じない。
【符号の説明】
【００５１】
１ キセノン管（光源）
２ 投光ファイバー束
２ｐ 投光側の入射口
２ｑ 投光側の出射口
３Ａ，３Ｂ 受光ファイバー束
３ｐＡ，３ｐＢ 受光側の入射口
３ｑＡ，３ｑＢ 受光側の出射口
４Ａ，４Ｂ 拡散板
５Ａ，５Ｂ ２波長受光素子
９ 測定対象（生体）
９ａ 表皮
９ｂ 真皮
９ｃ 皮下組織
１０ 投受光系
２０ 黄疸計（光学的生体情報測定装置）
ＬＷ 照明光
ＬＡ，ＬＢ 検出光
【技術分野】
【０００１】
本発明は投受光系及びそれを用いた光学的生体情報測定装置に関するものであり、例えば、血液中のビリルビン濃度を皮膚の表面から測定する経皮的ビリルビン濃度測定装置（いわゆる黄疸計）等の光学的生体情報測定装置と、それに用いる投受光系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、黄疸、特に新生児の重症黄疸は死に至る可能性が高く、また、仮に死を免れても脳性麻痺等の後遺症を残す核黄疸へと進行する恐れがあるため、その早期発見が極めて重要な課題となっている。黄疸の強さの正確な判定は、新生児から採血した血清中のビリルビン濃度の測定によるべきであるが、全ての新生児について採血を行うことは困難であり、また、不必要である場合が多い。
【０００３】
黄疸計は、新生児の皮下組織に存在するビリルビンの黄色味の度合を、青色（中心波長４５０ｎｍ）と緑色（中心波長５５０ｎｍ）の２波長域の光学濃度差としてとらえる。プローブの先端を新生児の前額部あるいは胸部に押し当て、照明用ファイバーを通して光源からの光を照射し、皮膚及び皮下組織を経由した後方散乱光のうち上記２波長をセンサで受光する。緑色光量に対する青色光量の比から黄色の度合いが測定され、その測定値から黄疸の度合いが判断される。
【０００４】
経皮的ビリルビン濃度測定の値は、投受光系の実効光路長に依存する。したがって、機器ごとに実効光路長が異なると、同じ新生児を測定した場合でも機器によって異なる結果を示すため、入射口の輝度ムラを抑える等、輝度重心を一定に保つ手段が必要となる。
【０００５】
特許文献１や特許文献２では、リング状に配置したファイバー束の素線配列について、入射口（光源側）と出射口（生体照明側）とをランダムに対応させることで出射口の輝度ムラを抑える構成が開示されている。また、特許文献３では、ファイバーの端面を荒らして拡散性を持たせることで輝度ムラを抑える方法も開示されている。さらに、特許文献４では、出射口に拡散板を入れることで均一照明する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１２７０３４号公報
【特許文献２】特開２０００−２７９３９８号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３８４４号公報
【特許文献４】登録実用新案第３１１８５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハンディタイプの黄疸計では、製品の小型軽量化が必要である。しかし、特許文献１や特許文献２で提案されているように、ファイバー束の素線配列を入射口と出射口でランダムに対応させるためには、素線をランダムに編み込むために必要な寸法以上に、ファイバーの長さを設定しなければならない。また、特許文献４で提案されているように、照明ムラを拡散板で抑える方法も、拡散板を配置するためのスペースを確保する必要があるため、小型軽量化との両立が困難である。さらに、特許文献３で提案されているようにファイバーの端面を荒らしたり、あるいは特許文献４で提案されているように拡散板を配置したりする等、出射口の輝度を均一化する方法を採用すると、測定に必要な光量を確保することが困難になる。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能な投受光系と、その投受光系を備えることにより再現性の高い測定が可能な光学的生体情報測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明の投受光系は、光源側からの光を入射口から出射口へと導光して生体側へ出射する投光ファイバー束と、生体側から戻ってきた光を入射口から出射口へと導光して光検出側へ出射する受光ファイバー束と、を備えた光学的生体情報測定用の投受光系であって、光源の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向とし、その主方向に対して対応する直交方向を副方向とするとき、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有することを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によると、投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有するため、副方向の輝度ムラは主方向よりも小さくなり、輝度重心が安定化される。さらに、投光ファイバー束の出射口に対して受光ファイバー束の入射口が副方向に隣り合って位置するため、輝度重心と受光ファイバー束の入射口との距離が一定になり、照明光の輝度ムラは実効光路長に影響せず、その結果、実効光路長は一定に保たれる。
【００１１】
第２の発明の投受光系は、上記第１の発明において、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に同じ素線配列を有することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明によると、入射口から出射口まで投光ファイバー束の主方向の素線配列を同じにできるため、構成が簡単になる。
【００１３】
第３の発明の投受光系は、上記第１の発明において、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に異なった素線配列を有することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明によると、投光ファイバー束の主方向の素線配列が任意であり、入射口から出射口までランダムに変化してもよいため、構成が容易になる。
【００１５】
第４の発明の投受光系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが同心円状に位置することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明によると、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを軸対称に構成することができるため、コンパクトな構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００１７】
第５の発明の投受光系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが平行に位置することを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によると、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを面対称に構成することができるため、簡単な構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００１９】
第６の発明の投受光系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口のうち一方が他方よりも副方向に短いことを特徴とする。
【００２０】
第６の発明によると、光源の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、投光ファイバー束の入射口が副方向に短くなるのに対応して輝度重心が安定化される。
【００２１】
第７の発明の投受光系は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記投光ファイバー束が複数本の単芯ファイバーから成り、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口で、前記単芯ファイバーが副方向に１本ずつ位置するように主方向に一列に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
第７の発明によると、副方向の輝度ムラは主方向よりもはるかに小さくなるので、輝度重心の変化はほとんど生じない。
【００２３】
第８の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明に係る投受光系を備えたことを特徴とする。
【００２４】
第９の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第８の発明において、主方向に長い線状光源を有することを特徴とする。
【００２５】
第１０の発明の光学的生体情報測定装置は、上記第８の発明において、主方向に配列された複数個の光源を有することを特徴とする。
【００２６】
第８〜第１０のいずれか１つの発明によると、輝度重心の安定した照明により、再現性の高い測定結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、投光ファイバー束の出射口と受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有する構成になっているため、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能な投受光系を実現することができる。そして、その投受光系を備えることにより再現性の高い測定が可能な光学的生体情報測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施の形態を模式的に示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図３】第２の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図４】第３の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図５】第４の実施の形態の投光ファイバー束の出射口等を模式的に示す図。
【図６】輝度重心の変化に伴う実効光路長の変化を説明するための光学断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る投受光系及び光学的生体情報測定装置の実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００３０】
《第１の実施の形態（図１，図２，図６）》
図１に、投受光系等の第１の実施の形態の概略構成を模式的に示す。光学的生体情報測定装置である黄疸計２０は、図１に示すように、光源であるキセノン管１と、投受光系１０と、拡散板４Ａ，４Ｂと、２波長受光素子５Ａ，５Ｂと、を備えており、投受光系１０は、投光ファイバー束２と、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂと、を備えている。投光ファイバー束２は、キセノン管１側からの照明光（白色光）ＬＷを入射口２ｐから出射口２ｑへと導光して生体（測定対象）９側へ出射する投光系を構成しており、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂは、生体９側から戻ってきた検出光ＬＡ，ＬＢを入射口３ｐＡ，３ｐＢから出射口３ｑＡ，３ｑＢへとそれぞれ導光して光検出側（拡散板４Ａ，４Ｂの側）へ出射する２光路タイプの受光系を構成している。
【００３１】
投光ファイバー束２と受光ファイバー束３Ａ，３Ｂは、いずれも複数の光ファイバーから成る導光部材であり、そのファイバー束端面で光の入射・出射を行う構成になっている。また、投光ファイバー束２と受光ファイバー束３Ａ，３Ｂとの間は遮光されているので、生体９を介さずにファイバー束間で光が進行することはない。なお、受光ファイバー束３Ａ，拡散板４Ａ及び２波長受光素子５Ａ、又は受光ファイバー束３Ｂ，拡散板４Ｂ及び２波長受光素子５Ｂを必要に応じて省略して、１光路タイプの受光系を構成してもよい。
【００３２】
キセノン管１は直線状に長い線状光源であるため、投光ファイバー束２の入射口２ｐも、それと対応して配置されるように直線状に長い長方形の面形状を有している。投光ファイバー束２の出射口２ｑはリング状になっており、出射口２ｑのリング内側には受光ファイバー束３Ａの入射口３ｐＡ（円形状）が位置し、出射口２ｑのリング外側には受光ファイバー束３Ｂの入射口３ｐＢ（リング状）が位置している。つまり、投光ファイバー束２の出射口２ｑと、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢと、は同心円状に位置している。なお、キセノン管１の代わりに、複数個の光源（例えば、ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を一方向に並べて配列してもよく、その場合でも上記と同様に投受光系１０を適用することができる。
【００３３】
投光ファイバー束２の出射口２ｑと、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢと、が位置する部分は、黄疸計２０のプローブの先端部分である。そのプローブ先端を生体（例えば、新生児の前額部又は胸部）９に押し当てて、キセノン管１を発光させると、キセノン管１から出射した照明光ＬＷが、入射口２ｐから投光ファイバー束２内に入射し、入射口２ｐから出射口２ｑへと導光されて、出射口２ｑから生体９に向けてリング状に照射される。
【００３４】
図６に示すように、生体９に対して表皮９ａから入射した照明光ＬＷは、真皮９ｂを通過した後、皮下組織９ｃで散乱される。そして、後方散乱した照明光ＬＷが生体９外へ出射して、検出光ＬＡ，ＬＢとなる。生体９を経由した検出光ＬＡ，ＬＢは、図１に示すように、受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢから円形状の出射口３ｑＡ，３ｑＢへとそれぞれ導光されて、出射口３ｑＡ，３ｑＢから出射する。そして、拡散板４Ａ，４Ｂで拡散されることにより輝度ムラが解消された後、２波長受光素子５Ａ，５Ｂでそれぞれ受光される。
【００３５】
２波長受光素子５Ａ，５Ｂは、受光面に緑色フィルターと青色フィルターを有しており、青色（中心波長４５０ｎｍ）の透過光量と緑色（中心波長５５０ｎｍ）の透過光量を検出する。緑色を基準とした青色の光量（緑色光量に対する青色光量の比）から黄色の度合いが測定され、例えば、黄色の度合いが大きいと緑色を基準とした青色の光量が低くなるので、黄疸の度合いが強いと判断される。つまり、生体９の皮下組織９ｃに存在するビリルビンの黄色味の度合が、青色と緑色の２波長域の光学濃度差としてとらえられる。なお、この実施の形態のように２光路タイプの受光系の場合、表皮９ａの厚みや色が異なっていても、２つの光路で得られた測定値の差をとることによって、より正確な黄疸強度の測定が可能となる。
【００３６】
経皮的ビリルビン濃度の測定値は、投受光系１０の実効光路長（投受光系１０の出射から入射までの平均的な光路長）に依存する。実効光路長は照明光ＬＷの輝度重心と検出光ＬＡ，ＬＢの受光位置との関係で決まるので、輝度重心が変化すると実効光路長も変化する。つまり、図６に示すように、輝度重心の差Δに対応した実効光路長の差が生じることになる。また、照明光ＬＷの輝度重心は、光源の輝度ムラの変化（発光分布の経時的変化）に伴って変化する。これにより、受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢからの見込み角の範囲に入射する後方散乱光の実効光路長が変化するため、測定の再現性が悪くなる。例えば同じ生体９を測定した場合でも、測定のたびに実効光路長が変化すると測定のたびに測定値が変化してしまい、機器ごとに実効光路長が異なると機器によって測定値に差が生じてしまう。したがって、実効光路長を一定に保つために輝度重心を一定に保つことが必要となる。
【００３７】
例えば、投光側の出射口２ｑにおいて、その径方向に輝度ムラがあると、その輝度重心が径方向に変化して、照明光ＬＷの輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が変化するため、実効光路長も変化する。出射口２ｑの円周方向に輝度ムラがあっても、径方向の輝度重心の位置が一定であれば、輝度重心と入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が一定になるので、実効光路長も一定になる。つまり、実効光路長に影響を与えるのは、投光側の出射口２ｑの径方向の輝度ムラである。そこで、この投受光系１０では、照明光ＬＷの輝度重心を安定化させるために、図２に示すように、投光ファイバー束２の素線配列に特徴のある構成を採用している。
【００３８】
図２（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図２（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑにおいて、ハッチングが付された部分は暗い部分を表しており、ハッチングが付されていない部分は明るい部分を表している。つまり、投光ファイバー束２の素線配列は入射口２ｐと出射口２ｑとで同じになっている。
【００３９】
図２に示すように、キセノン管１（図１）の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向Ｍとし、その主方向Ｍに対して対応する直交方向を副方向Ｓとする。キセノン管１のように直線状の線状光源の場合、管の長方向に輝度ムラが最も大きくなるため、その長方向が輝度ムラの最も大きい方向であり、管の短方向に輝度ムラが最も小さくなるため、その短方向が輝度ムラの最も小さい方向である。複数個の光源（ＬＥＤ等）を並べた場合も同様であり、配列の長方向が輝度ムラの最も大きい方向であり、配列の短方向が輝度ムラの最も小さい方向である。
【００４０】
投光ファイバー束２の入射口２ｐは、キセノン管１と対向するように配置されているため、投光ファイバー束２の入射口２ｐ側において、主方向Ｍは長方形の長辺方向（長方向）に相当し、副方向Ｓは短辺方向（短方向）に相当する。また、投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢは同心円状に配置されているため、投光ファイバー束２の出射口２ｑ側において、主方向Ｍは円周方向に相当し、副方向Ｓは径方向に相当する。
【００４１】
第１の実施の形態における投受光系１０は、図２に示すように、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが副方向Ｓに隣り合って位置し、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑが副方向Ｓよりも主方向Ｍに長い面形状を有し、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有する構成になっている。
【００４２】
投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで副方向Ｓに同じ素線配列を有するため、副方向Ｓの輝度ムラは主方向Ｍよりも小さくなり、輝度重心が安定化される。さらに、投光ファイバー束２の出射口２ｑに対して受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢが副方向Ｓに隣り合って位置するため、輝度重心と入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離が一定になり、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、その結果、実効光路長は一定に保たれる。したがって、第１の実施の形態の投受光系１０によれば、軽量・コンパクトでありながら輝度重心の安定した照明が可能であり、その投受光系１０を備えた黄疸計２０により再現性の高い測定が可能である。
【００４３】
投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに同じ素線配列を有しているため、図２（Ｂ）に示すように出射口２ｑにおいても主方向Ｍには輝度ムラがある。しかし、主方向Ｍに輝度ムラがあっても、副方向Ｓの輝度重心の位置が一定であれば輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離は一定になるので、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、実効光路長は一定に保たれる。また、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに同じ素線配列を有するため、入射口２ｐから出射口２ｑまで投光ファイバー束２の主方向Ｍの素線配列を複雑な配列にする必要はなく、簡単な構造にすることができる。つまり、投光ファイバー束２の素線配列をランダムに対応させるための距離を確保する必要がなく、かつ、拡散板が不要である（部品点数の削減）ため、コンパクトな投受光系１０を実現することができる。
【００４４】
投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが同心円状に位置するため、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを軸対称に構成することができる。これにより、コンパクトな構成で輝度重心を安定化させることができる。また、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑのうち一方を他方よりも副方向に短くしてもよい。投光ファイバー束２の入射口２ｐが出射口２ｑよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、効果的に輝度重心を安定化させることができる。逆に、投光ファイバー束２の出射口２ｑが入射口２ｐよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１からの光量を確保しながら輝度重心を安定化させることができる。
【００４５】
《第２の実施の形態（図３）》
図３に、第２の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。図３（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図３（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑにおいて、ハッチングが付された部分はそれぞれ異なった暗さの部分を表しており、ハッチングが付されていない部分は明るい部分を表している。つまり、投光ファイバー束２の素線配列は入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なっている。
【００４６】
第２の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２の素線配列が入射口２ｐと出射口２ｑとで異なっていること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なった素線配列（任意のランダムな対応関係）を有しているが、図３（Ｂ）に示すように出射口２ｑにおいても主方向Ｍには輝度ムラがある。しかし、前記第１の実施の形態と同様、主方向Ｍに輝度ムラがあっても、副方向Ｓの輝度重心の位置が一定であれば輝度重心と受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとの距離は一定になるので、照明光ＬＷの輝度ムラは実効光路長に影響せず、実効光路長は一定に保たれる。また、投光ファイバー束２の主方向Ｍの素線配列が任意であり、入射口２ｐから出射口２ｑまでランダムに変化してもよいため、構成が容易になる。
【００４７】
《第３の実施の形態（図４）》
図４に、第３の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。図２（Ａ），（Ｂ）と同様、図４（Ａ）は投光ファイバー束２の入射口２ｐを示しており、図４（Ｂ）は投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢを示している。
【００４８】
第３の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２の出射口２ｑと受光ファイバー束３Ａ，３Ｂの入射口３ｐＡ，３ｐＢとが平行に位置すること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。前記第１の実施の形態では投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとが同心円状に位置しているが、第３の実施の形態のように投光側の出射口２ｑと受光側の入射口３ｐＡ，３ｐＢとが平行に位置している場合でも、同様の作用により輝度重心を安定化させることができる。また、照明用の投光光路と検出用の受光光路とを面対称に構成することができるため、簡単な構成で輝度重心を安定化させることができる。
【００４９】
前記第２の実施の形態と同様に、投光ファイバー束２が入射口２ｐと出射口２ｑとで主方向Ｍに異なった素線配列（任意のランダムな対応関係）を有するようにしてもよい。また、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑのうち一方を他方よりも副方向に短くしてもよい。投光ファイバー束２の入射口２ｐが出射口２ｑよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１の輝度ムラが副方向に大きい場合でも、効果的に輝度重心を安定化させることができる。逆に、投光ファイバー束２の出射口２ｑが入射口２ｐよりも副方向Ｓに短い構成にすれば、キセノン管１からの光量を確保しながら輝度重心を安定化させることができる。
【００５０】
《第４の実施の形態（図５）》
図５に、第４の実施の形態の投光側の出射口２ｑ等を模式的に示す。第４の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１，図２）の変形例であり、投光ファイバー束２が複数本の単芯ファイバーから成り、投光ファイバー束２の入射口２ｐ及び出射口２ｑで、単芯ファイバーが副方向Ｓに１本ずつ位置するように主方向Ｍに一列に配置されていること以外は、第１の実施の形態と同様の光学構成になっている。この構成によると、キセノン管１に輝度ムラがあっても、照明光ＬＷは単芯ファイバー内でミキシングされて、出射口２ｑでは均一な輝度になる。これにより、副方向Ｓの輝度勾配が主方向Ｍよりもはるかに小さくなるので、輝度重心の変化はほとんど生じない。
【符号の説明】
【００５１】
１ キセノン管（光源）
２ 投光ファイバー束
２ｐ 投光側の入射口
２ｑ 投光側の出射口
３Ａ，３Ｂ 受光ファイバー束
３ｐＡ，３ｐＢ 受光側の入射口
３ｑＡ，３ｑＢ 受光側の出射口
４Ａ，４Ｂ 拡散板
５Ａ，５Ｂ ２波長受光素子
９ 測定対象（生体）
９ａ 表皮
９ｂ 真皮
９ｃ 皮下組織
１０ 投受光系
２０ 黄疸計（光学的生体情報測定装置）
ＬＷ 照明光
ＬＡ，ＬＢ 検出光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側からの光を入射口から出射口へと導光して生体側へ出射する投光ファイバー束と、生体側から戻ってきた光を入射口から出射口へと導光して光検出側へ出射する受光ファイバー束と、を備えた光学的生体情報測定用の投受光系であって、
光源の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向とし、その主方向に対して対応する直交方向を副方向とするとき、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有することを特徴とする投受光系。
【請求項２】
前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に同じ素線配列を有することを特徴とする請求項１記載の投受光系。
【請求項３】
前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に異なった素線配列を有することを特徴とする請求項１記載の投受光系。
【請求項４】
前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが同心円状に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項５】
前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが平行に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項６】
前記投光ファイバー束の入射口及び出射口のうち一方が他方よりも副方向に短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項７】
前記投光ファイバー束が複数本の単芯ファイバーから成り、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口で、前記単芯ファイバーが副方向に１本ずつ位置するように主方向に一列に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投受光系を備えたことを特徴とする光学的生体情報測定装置。
【請求項９】
主方向に長い線状光源を有することを特徴とする請求項８記載の光学的生体情報測定装置。
【請求項１０】
主方向に配列された複数個の光源を有することを特徴とする請求項８記載の光学的生体情報測定装置。
【請求項１】
光源側からの光を入射口から出射口へと導光して生体側へ出射する投光ファイバー束と、生体側から戻ってきた光を入射口から出射口へと導光して光検出側へ出射する受光ファイバー束と、を備えた光学的生体情報測定用の投受光系であって、
光源の輝度ムラが最も大きい方向に対応する方向を主方向とし、その主方向に対して対応する直交方向を副方向とするとき、前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが副方向に隣り合って位置し、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口が副方向よりも主方向に長い面形状を有し、前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで副方向に同じ素線配列を有することを特徴とする投受光系。
【請求項２】
前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に同じ素線配列を有することを特徴とする請求項１記載の投受光系。
【請求項３】
前記投光ファイバー束が入射口と出射口とで主方向に異なった素線配列を有することを特徴とする請求項１記載の投受光系。
【請求項４】
前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが同心円状に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項５】
前記投光ファイバー束の出射口と前記受光ファイバー束の入射口とが平行に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項６】
前記投光ファイバー束の入射口及び出射口のうち一方が他方よりも副方向に短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項７】
前記投光ファイバー束が複数本の単芯ファイバーから成り、前記投光ファイバー束の入射口及び出射口で、前記単芯ファイバーが副方向に１本ずつ位置するように主方向に一列に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の投受光系。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投受光系を備えたことを特徴とする光学的生体情報測定装置。
【請求項９】
主方向に長い線状光源を有することを特徴とする請求項８記載の光学的生体情報測定装置。
【請求項１０】
主方向に配列された複数個の光源を有することを特徴とする請求項８記載の光学的生体情報測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６３９５３（Ｐ２０１１−１６３９５３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３９２（Ｐ２０１０−２７３９２）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３０３０５０１６０）コニカミノルタセンシング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３０３０５０１６０）コニカミノルタセンシング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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