[发明专利]体内代谢动态测定装置

说明书

本发明涉及体内代谢动态测定装置，特别涉及一种以非侵入方式测定人体或动物体器官或其它部份的血红蛋白氧合状态，血液量的变化及细胞质状细胞色素氧化还原作用的变化等体内代谢动态的装置。

图1是现有的体内器官代谢作用测定装置的结构图。

图2和图3表示在现有的测定装置中检测光的光路。

日本特开昭57-115232号公报揭示了图1所示的装置。在该装置中，近红外线光源交替地发射不同波长的近红外光，该近红外光通过光纤2穿过人体头部3，由检测系统4测定其强度。控制装置5控制单色闪光的速度和顺序，并对检测的光信号进行解调。反馈控制装置6利用负反馈控制检测灵敏度，将检测到的光信号保持恒定在一个波长上，并且修正在透视期间内由于检测器官内血液量的变化而产生的透过率的变化。输出控制电路7在接受基准和测定信号的同时，输出反馈电压血液量指示信号。

在图1所示装置中，从头部射入700nm～1300nm的光，通过检测透过头部3的光信号，便可获得脑内血红蛋白的氧合状态，血液量及细胞质状细胞色素氧化还原作用的变化状况。这个过程是利用了以下情况，即以血红蛋白的等吸收点805nm作为基准波长，脱氧合血红蛋白在约760nm处有一小的峰值，或者在700nm～1300nm波长范围内，存在着细胞色素aa3的氧依存吸收体。

另外，日本特开昭60-72542号公报也揭示了一种光学CT装置，该装置与以上描述同样，利用一定波长范围的光和吸光特性，可以定量地在二次分布曲线上观测到体内血红蛋白，肌红蛋白等的氧分子与蛋白质氧的结合状态。还可以根据构成呼吸链的细胞色素等成份的氧化还原状态，在二次分布曲线上观测到细胞色素的浓度。

但是，即使700nm～1300nm的光的机体透过性比可见光高，将其照射机体，检测该透过光时，入射的光与血红蛋白的大小相比，由于其波长短，在射入体内后，立即散射并被吸收。因此检测的光具有散射的光成分。这种情况已在C.C.Johnson“Optical    Diffusion    in    Blood“IEEE    TRANSACTION    ONBIOMEDICAL    ENGINEERING    Vol.BME-17    No.2    1970    pp129～133里揭示。

也就是说，如图2所示，由检测器9检出入射到体内的光信号时，该检测到的光信号除了包含通过光路10a的光外，还包含了通过光路10b，10c的光。其中，光路10a是连接入射光和检测器9的直线光路，光路10b、10c是散乱、扩散了的光路10a以外的光路。因此，检测透过光时，常常不能限定检测光在机体内通过的具体通路，用图1所示的装置，只能得到测定对象体内全部的情报，或者如图3所示那样，只能得到在比光路10a宽得多的光路（图3中斜线部分）上的情报。在临床上诊断体内血流障碍等器质性病变及其程度时，经常需要了解病变的具体部位，因而这种代表机体内部广泛范围的情报是没有足够的意义的。

为此，本发明的主要目的是提供一种体内代谢动态测定装置，该装置只检测连结入射光和检测器的直射成分光信号，从而可观测准确位置上的血流动态，呼吸动态等体内代谢动态。

简单地说，本发明装置是这样工作的：从光源发出几种不同波长的光，这些光被分成参照光和采样光，这两种光中的任何一方被延迟，参照光和穿过机体的采样光被聚光，根据该被聚集的光，发生该光的第2高次谐波，检测出该第2高次谐波后，由测定运算装置对检测的第2高次谐波光子进行计数，将该计数值用一预定数平均，求其平均值，根据该平均值，改变采样光或者参照光的延迟量，根据其延迟时间和延迟时间内的平均值，当相对于非延迟光，延迟光的延迟量为一预定值时，此时的第2高次谐波光子数的平均值被贮存，根据各波长的光子数平均值，计算并输出机体内的代谢动态。

因此，按照本发明，当参照光和穿过机体的采样光之间的延迟量为一预定值时，计算此时的第2高次谐波光子计数值的平均值，可除去体内透过光中的散乱成份，只检测在机体内直射的光成分，利用透过光检测体内情报，这样，病变的位置情报就更明确了。

图1是现有的体内器官代谢作用测定装置的结构图。

图2和图3表示在现有装置中，被检测光的光路。

图4是本发明的原理图。

图5表示一种供给图4所示体内代谢动态测定装置的超短光脉冲。

图6是参照光脉冲，体内透过光脉冲及这些脉冲的第2高次谐波波形图。

图7是相对于第2高次谐波的延迟时间，用以说明曲线S（τ）的测定的波形图。