(57)【要約】【課題】  正確な受光量情報を得ることができる光測定装置を提供すること。【解決手段】  プローブ１２は、被検体の表面に光を照射したり表面から光を入射したりすることが可能となっており、制御部２０は、第一のプローブ１２に発光部２から光伝送路１３を介して光を送光するとともに、第二のプローブ１２からの光を光伝送路１３を介して光検出部３で受光することにより、順経路からの第一受光量情報を得て、第二のプローブ１２に発光部から光伝送路１３を介して光を送光するとともに、第一のプローブ１２からの光を光伝送路１３を介して光検出部３で受光することにより、逆経路からの第二受光量情報を得て、第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、測定部位に関する受光量情報を算出することを特徴とする。【選択図】図１
2010148794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の表面上に配置される複数個のプローブを有する送受光部と、
光を出射する発光部と、
光を検出する光検出部と、
１個のプローブと１本の光伝送路の一端部とがそれぞれ接続される光伝送路群と、
前記発光部からプローブに光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部でプローブから光伝送路を介して光を受光するように制御することで、前記被検体の内部における複数箇所の測定部位に関する受光量情報を得る制御部とを備える光測定装置であって、
前記プローブは、前記被検体の表面に光を照射したり表面から光を入射したりすることが可能となっており、
前記制御部は、第一のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第二のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、順経路からの第一受光量情報を得て、
第二のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第一のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、順経路と逆経路からの第二受光量情報を得て、
前記第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、前記測定部位に関する受光量情報を算出することを特徴とする光測定装置。
【請求項２】
前記光伝送路の他端部と接続されるとともに、前記発光部と光検出部と接続される光路切替部を備え、
前記光路切替部は、前記発光部から出射された光を光伝送路の他端部に入射させるか、或いは、前記光伝送路の他端部から出射された光を光検出部に入射させるかのいずれかとなるように光路を切り替えることが可能となっており、
前記制御部は、複数個のプローブのうちから選択される少なくとも１個のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、光を送光したプローブ以外の全てのプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光するように、前記光路切替部を制御することを特徴とする請求項１に記載の光測定装置。
【請求項３】
前記光路切替部は、１個のオプティカルスイッチと１本の光伝送路の他端部とそれぞれ接続されるオプティカルスイッチ群であることを特徴とする請求項２に記載の光測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を受光量情報として算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて被検体の内部における測定部位に関する受光量情報を得る光測定装置に関し、さらに詳細には、非侵襲で脳活動を測定する光脳機能イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脳の活動状況を観察するために、光を用いて簡便に非侵襲で測定する光脳機能イメージング装置が開発されている。このような光脳機能イメージング装置では、送光プローブと受光プローブとを備える。これにより、光脳機能イメージング装置では、被検者の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、異なる２種類の波長λ１、λ２（例えば、７８０ｎｍと８３０ｎｍ）の近赤外光を脳に照射するとともに、頭皮表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された各波長の近赤外光の強度（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）をそれぞれ検出する。
なお、各波長λ１、λ２の近赤外光は、頭皮組織や骨組織を透過し、かつ、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとが可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有するので、血液中のオキシヘモグロビン或いはデオキシヘモグロビンのいずれかに特に吸収される。
【０００３】
そして、このようにして得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式（１）（２）に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている（例えば、非特許文献１参照）。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
Ａ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
Ａ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
なお、ＥＯ（λｍ）は、波長λｍの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ｅｄ（λｍ）は、波長λｍの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
【０００４】
ここで、送光プローブと受光プローブとの間の距離（チャンネル）と、測定部位との関係について説明する。図４（ａ）は、一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の平面図である。
送光プローブ６１が被検者の頭皮表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ６２が被検者の頭皮表面の受光点Ｒに押し当てられる。そして、送光プローブ６１から光を照射させるとともに、受光プローブ６２に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭皮表面の送光点Ｔから照射された光のうちで、バナナ形状（測定領域）を通過した光が、頭皮表面の受光点Ｒに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さＬ／２である被検者の部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）が得られる。
【０００５】
また、光脳機能イメージング装置では、脳の複数箇所の測定部位に関するオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）をそれぞれ測定するために、例えば、近赤外分光分析計（以下、ＮＩＲＳと略す）等が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
このような光脳機能イメージング装置では、複数個の送光プローブと、複数個の受光プローブとを所定の配列で被検者の頭皮表面に密着させるために、ホルダが使用される。このようなホルダとしては、例えば、頭皮表面の形状に合わせて椀形状に成型された成型ホルダが使用される。成型ホルダには貫通孔が（Ｓ＋Ｔ）個設けられ、Ｓ個の送光プローブとＴ個の受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入される。
図５は、４個の送光プローブと５個の受光プローブとの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。送受光部６０は、送光プローブ６１ａ〜６１ｄと受光プローブ６２ａ〜６２ｅとが行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置された半球状のものである。そして、送受光部６０は、被検者の頭部に装着されることになる。
【０００６】
送光プローブ６１ａ〜６１ｄと受光プローブ６２ａ〜６２ｅとは、細長い直径約１．５ｍｍの円柱形状の光ファイバー（光伝送路）１３と接続されており、光ファイバー１３の一端部を、被検者の頭皮表面に接触することができるようになっている。
送光プローブ６１ａ〜６１ｄと接続された光ファイバー１３の他端部は、発光部２に接続される。発光部２は、近赤外光を出射するものである。これにより、発光部２から出射された近赤外光が、光ファイバー１３のいずれかの他端部に入射する。そして、光ファイバー１３の他端部から入射した近赤外光が、光ファイバー１３の内部を通過して光ファイバー１３の一端部から出射するようになっている。
また、受光プローブ６２ａ〜６２ｅと接続された光ファイバー１３の他端部は、光検出部３に接続されている。光検出部３は、近赤外光の強度Ａ（λ１）、Ａ（λ２）を検出するものである。これにより、光ファイバー１３の一端部から入射した近赤外光が、光ファイバー１３の内部を通過して光ファイバー１３の他端部から出射する。そして、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光が、光検出部３に入射するようになっている。
【０００７】
このような送受光部６０を用いて、順番に１個ずつ送光プローブから光を照射させるとともに、５個の受光プローブ６２ａ〜６２ｅに頭皮表面から放出される光を入射させることによって、２０箇所の測定部位に関する受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,２０）を得ている。さらに、２０箇所の測定部位における受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）から、上述したような連立方程式を作成して、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを算出している。
【０００８】
しかしながら、上述したような送受光部６０では、２０箇所の測定部位に関する受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,２０）を得るためには、４個の送光プローブ６１ａ〜６１ｄと５個の受光プローブ６２ａ〜６２ｅとの合計９個のプローブを頭皮表面に配置する必要があるため、頭皮表面中の狭い範囲に９個のプローブを配置しようとしても配置することが困難となるので、狭い範囲に多数の測定部位を設定することができないという問題点があった。
【０００９】
そこで、光を出射する機能は送光プローブ６１ａ〜６１ｄに持たせ、光を入射する機能は受光プローブ６２ａ〜６２ｅに持たせるというように、光を出射する機能と光を入射する機能とを別々のプローブに持たせずに、光を出射する機能と光を入射する機能との両方の機能を持つプローブを備える光脳機能イメージング装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
図６は、光を出射する機能と光を入射する機能との両方の機能を持つプローブの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。図７は、一対のプローブと、測定部位との関係を示す断面図である。
送受光部７０は、プローブ７１ａ〜７１ｉが行方向と列方向とに配置された半球状のものである。プローブ７１は、細長い直径約３ｍｍの円柱形状の光ファイバー（光伝送路）７２と接続されており、光ファイバー７２の一端部を、被検者の頭皮表面に接触することができるようになっている。
【００１０】
光ファイバー７２は、直径約１．５ｍｍの石英単芯ファイバー７２ａと、石英単芯ファイバー７２ａの外周面を覆う多成分バンドルファイバー７２ｂと、多成分バンドルファイバー７２ｂの外周面を覆う被覆部（図示せず）とを有する。そして、石英単芯ファイバー７２ａと多成分バンドルファイバー７２ｂとは、図８に示すように途中で分岐されており、石英単芯ファイバー７２ａの他端部は発光部２と接続されるともに、多成分バンドルファイバー７２ｂの他端部は光検出部３と接続されている。
石英単芯ファイバー７２ａは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、他端部から入射した近赤外光が内部を通過して一端部から出射するようになっている。また、多成分バンドルファイバー７２ｂは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が内部を通過して他端部から出射するようになっている。
【００１１】
このような送受光部７０を用いて、順番に１個ずつプローブから光を照射させるとともに、近赤外光を照射したプローブ以外の８個のプローブに頭皮表面から放出される光を入射させることによって、合計（９×８）／２箇所の測定部位に関する受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,３６）を得ている。つまり、送受光部６０と同様に９個のプローブを用いても、３６箇所の測定部位を設定することができる。
【特許文献１】特開２００６−１０９９６４号公報
【特許文献２】特開平１０−１４８６１１号公報
【非特許文献１】Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図７に示すように、頭皮表面の送光点Ｔから照射された光のうちで、バナナ形状を通過した光が、頭皮表面の受光点Ｒに到達するように、計算上では考えられているので、送光点Ｔの位置と受光点Ｒの位置とを逆にしても、同一の値となる受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）が得られなければならないが、異なる値となる受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）が得られる。つまり、頭部の内部は、不均質な構造であるので、実際にはバナナ形状でなく、もっと複雑な形状で通過した光が、受光点Ｒに到達することになる。例えば、図９（ａ）に示すように、送光プローブ７１の直下に、前頭洞Ａが存在すれば、実際には送光点Ｔから照射された光のうちの大部分の光が、まず、前頭洞Ａで反射されることになる。一方、図９（ｂ）に示すように、送光プローブ７１の直下に、前頭洞Ａが存在しなければ脳脊髄液が存在するので、送光点Ｔから照射された光のうちの大部分の光は、脳脊髄液中を透過していくことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本件発明者らは、上記課題を解決するために、正確な受光量情報を得ることについて検討を行った。そこで、送光点Ｔから光を照射して、受光点Ｒで光を入射させることにより順経路からの第一受光量情報を得るだけでなく、先の受光点Ｒを送光点Ｔとして光を照射して、先の送光点Ｔを受光点Ｒとして光を入射させることにより、順経路と逆経路からの第二受光量情報を得て、第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、測定部位に関する受光量情報を算出することを見出した。
また、送受光部７０では、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]等を算出する際に、光ファイバー７２の一端部の中心が、送光点Ｔとして扱われるだけでなく、受光点Ｒとしても扱われるが、実際には多成分バンドルファイバー７２ｂの一端部は、直径約１．５ｍｍの内周円と直径約３ｍｍの外周円との間に形成される円筒形状となっており、受光点Ｒから近赤外光を全く入射させていない。よって、第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて測定部位に関する受光量情報を算出するために、正確に受光点Ｒから光を入射させるような構成とすることがより好ましいことも見出した。
【００１４】
すなわち、本発明の光測定装置は、被検体の表面上に配置される複数個のプローブを有する送受光部と、光を出射する発光部と、光を検出する光検出部と、１個のプローブと１本の光伝送路の一端部とがそれぞれ接続される光伝送路群と、前記発光部からプローブに光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部でプローブから光伝送路を介して光を受光するように制御することで、前記被検体の内部における複数箇所の測定部位に関する受光量情報を得る制御部とを備える光測定装置であって、前記プローブは、前記被検体の表面に光を照射したり表面から光を入射したりすることが可能となっており、前記制御部は、第一のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第二のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、順経路からの第一受光量情報を得て、第二のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第一のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、順経路と逆経路からの第二受光量情報を得て、前記第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、前記測定部位に関する受光量情報を算出するようにしている。
【００１５】
本発明の光測定装置によれば、まず、第一のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第二のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、順経路からの第一受光量情報を得る。次に、第二のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、第一のプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光することにより、逆経路からの第二受光量情報を得る。つまり、送光点Ｔから光を照射して、受光点Ｒで光を入射させることにより第一受光量情報を得るだけでなく、先の受光点Ｒを送光点Ｔとして光を照射して、先の送光点Ｔを受光点Ｒとして光を入射させることにより第二受光量情報を得る。これにより、第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、測定部位に関する受光量情報を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の光測定装置によれば、順経路か逆経路かに影響されず、正確な受光量情報を得ることができる。
【００１７】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光測定装置は、前記光伝送路の他端部と接続されるとともに、前記発光部と光検出部と接続される光路切替部を備え、前記光路切替部は、前記発光部から出射された光を光伝送路の他端部に入射させるか、或いは、前記光伝送路の他端部から出射された光を光検出部に入射させるかのいずれかとなるように光路を切り替えることが可能となっており、前記制御部は、複数個のプローブのうちから選択される少なくとも１個のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、光を送光したプローブ以外の全てのプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光するように、前記光路切替部を制御するようにしてもよい。
本発明の光測定装置によれば、第一受光量情報が得られた順経路と正確に逆経路となる第二受光量情報を得ることができる。
【００１８】
そして、本発明の光測定装置は、前記光路切替部は、１個のオプティカルスイッチと１本の光伝送路の他端部とそれぞれ接続されるオプティカルスイッチ群であるようにしてもよい。
さらに、本発明の光測定装置は、前記制御部は、前記第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を受光量情報として算出するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である光脳機能イメージング装置の構成を示すブロック図である。図２は、プローブの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。
光脳機能イメージング装置１は、送受光部１１と、発光部２と、光検出部３と、光路切替部５と、光ファイバー（光伝送路）群１４と、光脳機能イメージング装置１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）２０とにより構成される。
送受光部１１は、９個のプローブ１２ａ〜１２ｉを有し、９個のプローブ１２ａ〜１２ｉが行方向と列方向とに配置された半球状のものである。なお、プローブとプローブとの間の最短間隔は、３０ｍｍとなっている。
プローブ１２ａ〜１２ｉは、細長い直径約１．５ｍｍの円柱形状の光ファイバー（光伝送路）１３と接続されており、光ファイバー１３の一端部を、被検者の頭皮表面に接触することができるようになっている。
光ファイバー１３は、多成分バンドルファイバー１３ａと、多成分バンドルファイバー１３ａの外周面を覆う被覆部（図示せず）とを有する。多成分バンドルファイバー１３ａは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
【００２１】
発光部２は、コンピュータ２０から入力された駆動信号により２種類の設定波長のうちから選択される１種類の設定波長の近赤外光を出射する。上記設定波長としては、例えば、７８０ｎｍ（λ１）と８５０ｎｍ（λ２）とが用いられる。
光検出部３は、近赤外光の強度を検出することにより、受光量情報Ａｎ（λｍ）をコンピュータ２０に出力する。
【００２２】
光路切替部（オプティカルスイッチ群）５は、９個のオプティカルスイッチ（例えば、商品名：IOTech社：ＮＩＲモデル等）５ａ〜５ｉを有する。
オプティカルスイッチ５ａは、プローブ１２ａに接続された光ファイバー１３の他端部と接続されるとともに、発光部２と接続され、光検出部３と接続される。そして、オプティカルスイッチ５ａは、例えばミラー（図示せず）等を備え、ミラー等によって発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるか、或いは、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるかのいずれかとなるように切り替えることができるようになっている。このようなミラー等の制御は、コンピュータ２０から入力された駆動信号により行われる。
また、オプティカルスイッチ５ｂ〜５ｉも、オプティカルスイッチ５ａと同様に、それぞれプローブ１２ｂ〜１２ｉに接続された光ファイバー１３の他端部と接続されるとともに、発光部２と接続され、光検出部３と接続される。そして、オプティカルスイッチ５ｂ〜５ｉも、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるか、或いは、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるかのいずれかとなるように切り替えることができるようになっている。このようなミラー等の制御も、コンピュータ２０から入力された駆動信号により行われる。
【００２３】
コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらにメモリ２５と、モニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、入力装置２２であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部２、光検出部３及び光路切替部５を制御する送受光部制御部４と、脳活動算出部３１とを有する。さらに、メモリ２５は、受光量情報Ａｎ（λｍ）を記憶する受光量情報記憶領域５１と、光路を切り替えるタイミングを示す光路切替タイミング表を記憶する光路切替タイミング記憶領域５２とを有する。
【００２４】
送受光部制御部４は、発光部２に駆動信号を出力する発光制御部４２と、光検出部３から受光量情報Ａｎ（λｍ）を受信することにより、受光量情報Ａｎ（λｍ）を受光量情報記憶領域５１に記憶させる光検出制御部４３と、光路切替部５に駆動信号を出力する光路切替制御部４４とを有する。
発光制御部４２は、光路切替タイミング記憶領域５２に記憶された光路切替タイミング表に基づいて、２種類の設定波長のうちから選択される１種類の設定波長の近赤外光を出射させる駆動信号を発光部２に出力する制御を行う。例えば、まず、７８０ｎｍの近赤外光を出射させ、次に、８５０ｎｍの近赤外光を出射させるということを所定の間隔で繰り返すような駆動信号を発光部２に出力する。
【００２５】
光路切替制御部４４は、光路切替タイミング記憶領域５２に記憶された光路切替タイミング表に基づいて、９個のオプティカルスイッチ５ａ〜５ｉに駆動信号をそれぞれ出力する制御を行う。例えば、まず、オプティカルスイッチ５ａに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、オプティカルスイッチ５ｂ〜５ｉに、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるような駆動信号を出力する。つまり、１個のプローブ１２ａに近赤外光を送光するとともに、近赤外光を送光したプローブ１２ａ以外の８個のプローブ１２ｂ〜１２ｉから受光する。
次に、オプティカルスイッチ５ｂに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、オプティカルスイッチ５ａに、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるような駆動信号を出力する。つまり、１個のプローブ１２ｂに近赤外光を送光するとともに、近赤外光を送光したプローブ１２ｂ以外の８個のプローブ１２ａ、１２ｃ〜１２ｉから受光する。
このようにして、順番に１個ずつプローブから近赤外光を照射させるとともに、近赤外光を照射したプローブ以外の８個のプローブに頭皮表面から放出される近赤外光を入射させる。
【００２６】
光検出制御部４３は、光検出部３から受光量情報Ａｎ（λｍ）を受信することにより、受光量情報Ａｎ（λｍ）を受光量情報記憶領域５１に記憶させる制御を行う。例えば、オプティカルスイッチ５ａに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力したときには、光検出部３から８個の受光量情報Ａｎ（λｍ）を受信することになるので、８個の受光量情報Ａｎ（λｍ）を受光量情報記憶領域５１に記憶させる。次に、オプティカルスイッチ５ｂに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力したときには、光検出部３から８個の受光量情報Ａｎ（λｍ）を受信することになるので、８個の受光量情報Ａｎ（λｍ）を受光量情報記憶領域５１に記憶させる。そして、９個全てのプローブ１２ａ〜１２ｉに近赤外光が送光された後には、合計９×８個の受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,７２）が得られる。
【００２７】
脳活動算出部３１は、受光量情報記憶領域５１に記憶された受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,７２）に基づいて、被検体の内部における３６箇所の測定部位に関する受光量情報を得る制御を行う。
ところで、受光量情報記憶領域５１には７２個の受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）が記憶されているが、７２箇所の測定部位に関する受光量情報でなく３６箇所の測定部位に関する受光量情報しか得ていなく、つまり、１箇所の測定部位について、順経路からの第一受光量情報と、逆経路からの第二受光量情報との２個の受光量情報を得ている。
そこで、まず、プローブ１２ａに光を送光するとともに、プローブ１２ｂからの光を受光することにより得られた第一受光量情報を得るとともに、プローブ１２ｂに光を送光するとともに、プローブ１２ａからの光を受光することにより得られた第二受光量情報を得る。そして、第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を、第一の測定部位に関する受光量情報として算出する。
次に、プローブ１２ｂに光を送光するとともに、プローブ１２ｃからの光を受光することにより得られた第一受光量情報を得るとともに、プローブ１２ｃに光を送光するとともに、プローブ１２ｂからの光を受光することにより得られた第二受光量情報を得る。そして、第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を、第二の測定部位に関する受光量情報として算出する。
このようにして、各測定部位について、順経路からの第一受光量情報と、逆経路からの第二受光量情報との２個の受光量情報を得て、第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を、第ｎの測定部位に関する受光量情報として算出する。
最後に、上述したような連立方程式を作成して、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを算出する。
【００２８】
次に、光脳機能イメージング装置１による測定方法について説明する。図３は、光脳機能イメージング装置１による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、被検者の頭皮表面に送受光部１１を配置する。
次に、ステップＳ１０２の処理において、近赤外光を照射するプローブを示すプローブ番号パラメータｎ＝０とする。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３の処理において、光路切替制御部４４は、光路切替タイミング表に基づいて、９個のオプティカルスイッチ５ａ〜５ｉに駆動信号をそれぞれ出力する。具体的には、ｎ＝０のプローブに対応するオプティカルスイッチ５ａに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、オプティカルスイッチ５ｂ〜５ｉに、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるような駆動信号を出力する。
次に、ステップＳ１０４の処理において、発光制御部４２は、光路切替タイミング表に基づいて、発光部２に駆動信号を出力するとともに、光検出制御部４３は、光検出部３から受光量情報Ａｎ（λｍ）を受信することにより、受光量情報Ａｎ（λｍ）を受光量情報記憶領域５１に記憶させる。
【００３０】
次に、ステップＳ１０５の処理において、プローブ番号パラメータｎ＝８であるか否かを判定する。プローブ番号パラメータｎ＝８でないと判定したときには、ステップＳ１０６の処理において、ｎ＝ｎ＋１とする。
次に、ステップＳ１０７の処理において、光路切替制御部４４は、光路切替タイミング表に基づいて、オプティカルスイッチ５ａ〜５ｉに駆動信号を出力する。具体的には、ｎ＝ｎのプローブに対応するオプティカルスイッチに、発光部２から出射された近赤外光を光ファイバー１３の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、ｎ＝ｎ−１のプローブに対応するオプティカルスイッチに、光ファイバー１３の他端部から出射された近赤外光を光検出部３に入射させるような駆動信号を出力する。
そして、ステップＳ１０７の処理が終了したときには、ステップＳ１０４の処理に戻る。
【００３１】
一方、ステップＳ１０５の処理において、プローブ番号パラメータｎ＝８であると判定したときには、ステップＳ１０８の処理において、脳活動算出部３１は、受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,７２）に基づいて、被検者の内部における３６箇所の測定部位に関する受光量情報を得る。そして、上述したような連立方程式を作成して、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを算出する。
次に、ステップＳ１０９の処理において、測定を終了するか否かを判断する。測定を終了しないと判断したときには、ステップＳ１０２の処理に戻る。
一方、測定を終了すると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
【００３２】
以上のように、光脳機能イメージング装置１によれば、順経路か逆経路かに影響されず、正確な受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１,２,・・,３６）を得ることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
（１）上述した光脳機能イメージング装置１では、９個のプローブ１２ａ〜１２ｉを有する送受光部１１を示したが、異なる数、例えば１８個のプローブを有する送受光部としてもよい。
（２）上述した光脳機能イメージング装置１では、光路切替部５を備える構成を示したが、光ファイバーは、石英単芯ファイバーと多成分バンドルファイバーと被覆部とを有する光ファイバーを用いるような構成としてもよい。
（３）上述した光脳機能イメージング装置１では、脳活動算出部３１は、第一受光量情報と第二受光量情報との平均値を、第ｎの測定部位に関する受光量情報として算出するような構成を示したが、第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、平均値以外の数値を算出して、第ｎの測定部位に関する受光量情報とするような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光脳機能イメージング装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態である光脳機能イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】プローブの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。
【図３】光脳機能イメージング装置による測定方法の一例について説明するためのフローチャートである。
【図４】一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す図である。
【図５】４個の送光プローブと５個の受光プローブとの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。
【図６】従来のプローブの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。
【図７】一対のプローブと、測定部位との関係を示す図である。
【図８】従来の光ファイバーの一例を示す斜視図である。
【図９】一対のプローブと、測定部位との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：光脳機能イメージング装置（光測定装置）
２：発光部
３：光検出部
４：送受光部制御部
５：光路切替部
１１、６０、７０：送受光部
１２、７１：プローブ
１３：光ファイバー（光伝送路）
１４：光ファイバー（光伝送路）群
２０：制御部（コンピュータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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