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光ファイバ照明装置

国内特許コード P08A013839
整理番号 18-22
掲載日 2008年10月16日
出願番号 特願2007-063135
公開番号 特開2008-224420
登録番号 特許第4852762号
出願日 平成19年3月13日(2007.3.13)
公開日 平成20年9月25日(2008.9.25)
登録日 平成23年11月4日(2011.11.4)
発明者
  • 廣田 秋彦
出願人
  • 国立大学法人島根大学
発明の名称 光ファイバ照明装置
発明の概要

【課題】試料由来の透過光強度または蛍光強度の変化量に比して試料上の測定点への入射光または励起光の変化量が無視できるほどに、光強度を超安定化させた高輝度の照明装置を提供すること。
【解決手段】生体試料が対象であり、脳や心臓等における膜電位や細胞内外のイオン濃度等を指標として、生体機能を、試料上の非常に多数の測定点から光強度の微細な経時変化として光学的に測定する吸光測光装置または蛍光測光装置用の照明装置であって、キセノンランプ201と、キセノンランプ201からの光を導光し試料へ照射する主ファイバ束202と、キセノンランプ201の光量の時間的な揺らぎを検出する揺らぎ検出部231と、揺らぎ検出部231により検出されたキセノンランプ201の揺らぎを補償する光量の光を試料に照射するLED233およびPWM制御部232と、を具備したことを特徴とする照明装置200。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、脳や心臓等における膜電位の経時変化を測定する方法として、組織を膜電位感受性色素で染色し、これに光を照射して透過光あるいは蛍光を観察する手法が知られていた。詳しくは、染色部分の吸光あるいは蛍光が細胞の微弱な膜電位変化により変化するため、この光学的変化を生体電気活動の経時変化として測定する手法が知られていた。



光学的方法で生体機能などを観測する場合、実際にはフラクショナルチェンジΔI/IまたはΔF/F(fractional change:吸光測光である場合には、ΔIは透過光強度変化分、Iは背景の透過光強度。蛍光測光である場合には、ΔFは蛍光強度変化分、Fは背景の蛍光強度)を測定するのであるが、活動電位やシナプス後電位のフラクショナルチェンジの大きさは、大きい場合でも10-3オーダであり、定量解析には10-4オーダのシグナルを観測する必要がある。



ここで、測光箇所が数箇所程度であれば、光源光量が変化したとしても、各箇所の励起光や入射光を同時測定して補正が可能であるため、フラクショナルチェンジを測定することが可能であった。



一方で、近年、フォトダイオードアレイなどを用いて、染色した領域内の何百箇所、何千箇所という非常に多くの部位の光強度を、ミリ秒オーダの高い時間分解能で同時に測定する方法が開発されつつある。このとき、何百箇所、何千箇所といった領域の入射光や励起光を観測することは現実的ではないため、このような背景光を測定しなくて済むように、光源を時間的に安定化させる手法がとられている。具体的には、直流安定化電源を用いたハロゲン・タングステンランプが用いられており、実際このランプによれば10-5オーダの安定性があるため、SN比は良くないものの小さなフラクショナルチェンジの測定が可能となっている。




【特許文献1】特開2001-309242

【特許文献2】特開平09-021800

【特許文献3】特開平09-005243

【特許文献4】特開平09-005236

【非特許文献1】平成5年度科学研究補助金研究成果報告書(研究課題番号:03557006) 研究代表者 神野耕太郎「中枢神経系ニューロン活動の光学的高分解能1020チャネル同時測定システムの作成」p8~p28(平成6年3月)

産業上の利用分野


本発明は、生体機能を光学的に測定するための光ファイバ照明装置に関し、特に、背景光測定が事実上不可能な多点同時計測を実現する光ファイバ照明装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
生体試料が対象であり、脳や心臓等における膜電位や細胞内外のイオン濃度等を指標として、生体機能を、試料上の非常に多数の測定点から光強度の微細な経時変化として光学的に測定する吸光測光装置用または蛍光測光装置用の照明装置であって、
アーク光源と、
アーク光源からの光を導光し試料へ照射する光ファイバ束と、
アーク光源光量の時間的な揺らぎを検出する揺らぎ検出部と、試料由来の透過光強度または蛍光強度の変化量に比して試料上の測定点への入射光または励起光の変化量が無視できるほどに、揺らぎ検出部により検出されたアーク光源の揺らぎを補償する光量の光を試料に照射する補助光源と、を含む補償手段と、
を具備したことを特徴とする準単色光ファイバ照明装置。

【請求項2】
補助光源が、PWM(パルス幅変調)制御されるLEDであることを特徴とする請求項1に記載の準単色光ファイバ照明装置。

【請求項3】
アーク光源からの光を導光し試料へ照射する光ファイバ束は、当該光ファイバ束内でランダムに光ファイバを混合する主光ファイバ束であって、
アーク光源からの光ファイバがランダムに混合された後、主光ファイバ束から分岐し、揺らぎ検出部へ光を導出する第一枝光ファイバ束と、
補助光源からの光を導光し、主光ファイバ束へ合流する第二枝光ファイバ束と、
を具備し、
合流後の主光ファイバ束内では補助光源からの光ファイバもランダムに混合して試料に照射することを特徴とする請求項1または2に記載の準単色光ファイバ照明装置。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007063135thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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