(57)【要約】  複数の送光プローブ１２及び受光プローブ１３と参照プローブ１４を有する送受光部３０と、脳活動に関する経時変化を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部２５と、皮膚血流に関する経時変化を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部２４と、第一及び第二の観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析用制御部４０を備える光生体計測装置１であって、解析用制御部４０は、独立成分分析により、複数の第二観測信号を第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成部４４と、第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号から除去対象第二独立成分信号を抽出する除去対象第二独立成分信号決定部４６と、除去対象第二観測信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築部４７を備える。
2014016963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブ又は前記受光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、
前記送光プローブ又は前記受光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部と、
前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析用制御部とを備える光生体計測装置であって、
前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成部と、
前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定部と、
前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築部とを備えることを特徴とする光生体計測装置。
【請求項２】
前記送受光部には、複数の参照プローブが配置されており、
前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第一観測信号を、第一混合行列と複数の第一独立成分信号との積に分離する第一混合行列作成部と、
複数の第一独立成分信号の内から除去対象第一独立成分信号を見つけ出す除去対象第一独立成分信号決定部とを備え、
前記除去対象第二独立成分信号決定部は、除去対象第一独立成分信号と各第二独立成分信号との相関係数をそれぞれ算出して、当該相関係数が閾値以上となるものを除去対象第二独立成分信号とすることを特徴とする請求項１に記載の光生体計測装置。
【請求項３】
前記除去対象第一独立成分信号決定部は、前記第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる最大混合係数を見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数の存在個数に基づいて、前記除去対象第一独立成分信号を見つけ出すことを特徴とする請求項２に記載の光生体計測装置。
【請求項４】
前記除去対象第一独立成分信号決定部は、前記第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ閾値以上となる閾値混合係数を見つけ出し、各列ベクトルにおける閾値混合係数の存在個数に基づいて、前記除去対象第一独立成分信号を見つけ出すことを特徴とする請求項２に記載の光生体計測装置。
【請求項５】
前記再構築部は、前記第二混合行列において除去対象第二独立成分信号に対応する列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成し、
当該除去対象成分除去混合行列と複数の第二独立成分信号とを積算することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光生体計測装置。
【請求項６】
被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブ又は前記受光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、
前記送光プローブ又は前記受光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部とを備える光生体計測装置を用いて、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析方法であって、
独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成ステップと、
前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定ステップと、
前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築ステップとを含むことを特徴とする解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて測定部位に関する経時変化を示す観測信号を取得する光生体計測装置及びそれを用いた解析方法に関する。特に本発明は、近赤外光を用いて非侵襲で、脳の測定部位の活動状況を計測する光脳機能イメージング装置や、生体中の測定部位の酸素消費量をモニタリングする酸素モニタとして用いられる。
【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、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３種類の波長λ１、λ２、λ３（例えば、７８０ｎｍと８０５ｎｍ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λ１、λ２、λ３の近赤外光の強度変化（受光量情報）ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・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）（３）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。さらには、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
ΔＡ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
ΔＡ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
ΔＡ（λ３）＝ＥＯ（λ３）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ３）×[deoxyHb]・・・（３）
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。【０００３】
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８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図である。送光プローブ１２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１３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１２から光を照射させるとともに、受光プローブ１３に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、頭皮表面の送光点Ｔから照射された光の内で、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。【０００４】
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変化・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度変化・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等が利用されている。
このような近赤外分光分析計においては、８個の送光プローブ１２と８個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭皮表面に接触させるために、ホルダ（送受光部）１３０が使用される。図９は、８個の送光プローブと８個の受光プローブとが挿入されるホルダ１３０の一例を示す平面図である。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８とは、縦方向に４個と横方向に４個とに交互となるように配置されている。このとき、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８との間の間隔（チャンネル）である第二設定距離ｒ２は、３０ｍｍとなっている。これにより、脳の２４箇所の計測位置に関する受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）（ｎ＝１、２、・・・、２４）を得ている。【０００５】
そして、２４個の受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）を所定時間間隔Δｔで得ていくことで、関係式（１）（２）（３）を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｙｎ（ｔ）及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）の経時変化（第二観測信号）Ｚｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、２４）を求めている。
図５は、２４個のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）が表示されたモニタ画面を示す図である。なお、１個の第二観測信号Ｘｎ（ｔ）における縦軸はオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]を示し、横軸は時間ｔを示す。【０００６】
ところで、図５に示すように表示された２４個の第二観測信号Ｘｎ（ｔ）には、脳賦活に伴う血流に基づく信号の他、皮膚血流や心拍変動や脈動・呼吸等の変化に基づく信号も重畳されている。
そこで、脳虚血等の病状が生じているか否かを容易に診察することができるように、第二観測信号Ｘｎ（ｔ）において脳賦活に伴う血流に基づく信号と、それ以外の信号とを峻別する生体光計測方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような生体光計測方法は、Ｎ個の検出位置での観測信号Ｘｎ（ｔ）をもとにして独立成分分析（ＩＣＡ）によって下記式（４）に基づいてＮ×Ｎの混合行列とＮ個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）とを得るステップ（ａ）と、下記式（５）に示すようにＮ×Ｎの混合行列の内、除去対象成分に該当する列ベクトルに０を代入するステップ（ｂ）と、Ｎ×Ｎの除去対象成分除去混合行列とＮ個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との積を計算してＮ個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を求めるステップ（ｃ）とからなる。【０００７】
【数１】
2014016963.tif 000003
【０００８】
なお、混合行列における列ベクトルは、測定部位における特定の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の重みを表わしている。すなわち、観測信号Ｘｎ（ｔ）は、それぞれ独立な信号発生源からのＮ個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）が、混合行列の各要素を重み係数として、線形的に結合されたものとなる。【０００９】
【数２】
2014016963.tif 000004
【００１０】
なお、式（５）では、独立成分信号Ｓ１（ｔ）が除去対象成分であると判定し、除去対象成分に該当する第１列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成した場合を示している。
このような生体光計測方法によれば、観測信号Ｘｎ（ｔ）から除去対象成分に基づく信号Ｓ１（ｔ）が除去された除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を復元することができる。【００１１】
一方、脳に存在する血管のみによる受光量情報ΔＡを取得するために、送光プローブ１２と受光プローブ１３との間の距離（チャンネル）を、短距離ｒ１としたものと長距離ｒ２としたものとを備えるものが開示されている（例えば、特許文献２や非特許文献１参照）。図１０は、送光プローブ１２と短距離ｒ１となる参照プローブ１４及び長距離ｒ２となる受光プローブ１３と、測定部位との関係を示す断面図である。これにより、長距離ｒ２のチャンネルで、送光点Ｔ近傍の皮膚に存在する血管と、脳に存在する血管と、受光点Ｒ２近傍の皮膚に存在する血管とによる第二受光量情報ΔＡ２を取得するとともに、短距離ｒ１のチャンネルで、送光点Ｔ近傍の皮膚に存在する血管（受光点Ｒ１近傍の皮膚に存在する血管）のみによる第一受光量情報ΔＡ１を取得している。【００１２】
そして、このようにして得られた受光量情報ΔＡ１、ΔＡ２から式（６）を用いて、脳に存在する血管のみによる受光量情報ΔＡを求めている。
ΔＡ＝ΔＡ２−ＫΔＡ１・・・（６）
ところで、式（６）において受光量情報ΔＡを求めるためには係数Ｋを決定する必要があり、この係数Ｋを算出する算出方法が開示されている（例えば、非特許文献２参照）。この算出方法では、最小二乗誤差を用いて係数Ｋを算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２４５６３６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３６４３４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Rolf B. Saager, and Andrew J. Berger "Direct characterization and removal of interfering absorption trends in two-layer turbid media" J. Opt. Soc. Am. A/Vol.22, No.9/September 2005.
【非特許文献２】Francesco Fabbri, Angelo Sassaroli, Michael e Henry, and Sergio Fantini "Optical measurements of absorption changes in two-layered diffusive media" Phys. Med. Biol. 49(2004) 1183 - 1201.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したような独立成分分析を用いた生体光計測方法では、皮膚血流に基づく信号が局所的でないことを利用しており、脳の広範囲を計測する場合には有効であるが、局所的な脳部位を計測する場合には、脳虚血等の病状が生じているか否かを正確に診察できないことがあった。【００１６】
また、上述したような受光量情報ΔＡ１、ΔＡ２や係数Ｋを用いた算出方法では、受光量情報ΔＡを算出しているが、これは一対の送光プローブ１２及び受光プローブ１３の組み合わせを考慮しており、上述したような光脳機能イメージング装置のホルダ１３０のような複数の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８及び複数の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の組み合わせを考慮したものではなかった。さらに、第一受光量情報ΔＡ１には、ほとんどが皮膚血流に基づく信号が含まれるが、脳賦活に伴う血流に基づく信号も極めて少ないが含まれている。
そこで、本発明は、局所的な脳を計測する場合でも、観測信号から除去対象成分に対応する信号を除去することができる光生体計測装置及びそれを用いた解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブ又は前記受光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、前記送光プローブ又は前記受光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部と、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析用制御部とを備える光生体計測装置であって、前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成部と、前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定部と、前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築部とを備えるようにしている。【００１８】
ここで、「第二設定距離ｒ２」は、送光点Ｔ近傍の皮膚に存在する血管と、脳に存在する血管と、受光点Ｒ近傍の皮膚に存在する血管とによる受光量情報を取得するための距離であり、「第一設定距離ｒ１」は、送光点Ｔ又は受光点Ｒ近傍の皮膚に存在する血管による受光量情報を取得するための距離である。
また、「観測信号」とは、受光プローブで検出された受光量情報の経時変化自体であってもよく、受光量情報から算出されたオキシヘモグロビン濃度の経時変化やデオキシヘモグロビン濃度の経時変化や全ヘモグロビン濃度の経時変化であってもよい。
さらに、「除去対象成分に対応する信号」とは、脳賦活に伴う血流に基づく信号以外の信号のことをいい、例えば、皮膚血流に基づく信号や、心拍変動に基づく信号や、脈動・呼吸に基づく信号等のことをいう。【００１９】
本発明の光生体計測装置によれば、第二観測信号取得部は、送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、受光プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、Ｎ個の測定部位に関するＮ個の第二観測信号Ｘｎ（ｔ）を取得する。なお、第二観測信号Ｘｎ（ｔ）は、脳賦活に伴う血流に基づく信号の他、皮膚血流や心拍変動や脈動・呼吸等の変化に基づく信号も重畳されている。【００２０】
そこで、解析用制御部は、第二観測信号Ｘｎ（ｔ）から、除去対象成分に対応する信号を除去することになる。まず、第二混合行列作成部は、式（４）で示すように、独立成分分析によってＮ個の第二観測信号Ｘｎ（ｔ）を、Ｎ×Ｎの第二混合行列とＮ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との積に分離する。ここで、脳賦活に伴う血流に基づく信号とは無関係である皮膚血流に基づく信号の信号発生源が存在すれば、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内のいずれかが、その信号発生源からの皮膚血流に基づく信号であると考えられる。なお、除去対象成分に対応する信号であると判定する数は、１つに限らず、複数になることもありうる。【００２１】
次に、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から、皮膚血流に基づく信号を見つけ出すために、第一観測信号取得部は、送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、参照プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、少なくとも１個の測定部位に関する少なくとも１個の第一観測信号Ｈ（ｔ）を取得する。なお、第一観測信号Ｈ（ｔ）は、その多くに皮膚血流に基づく信号が含まれたものである。【００２２】
そして、除去対象第二独立成分信号決定部は、少なくとも１個の第一観測信号Ｈ（ｔ）と、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）とを比較することにより、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す。例えば、第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）が除去対象第二独立成分信号であると見つけ出す。
最後に、式（５）に示すように、再構築部は、Ｎ×Ｎの混合行列における除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）に対応する列ベクトルに０を代入したＮ×Ｎの除去対象成分除去混合行列を作成して、Ｎ×Ｎの除去対象成分除去混合行列とＮ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との積を計算してＮ個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を求める。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の光生体計測装置によれば、ほぼ全てに皮膚血流に基づく信号が含まれた第一観測信号Ｈ（ｔ）を用いて、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）を見つけ出すため、局所的な脳を計測する場合にも、脳虚血等の病状が生じているか否かを正確に診察することができる。【００２４】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体計測装置においては、前記送受光部には、複数の参照プローブが配置されており、前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第一観測信号を、第一混合行列と複数の第一独立成分信号との積に分離する第一混合行列作成部と、複数の第一独立成分信号の内から除去対象第一独立成分信号を見つけ出す除去対象第一独立成分信号決定部とを備え、前記除去対象第二独立成分信号決定部は、除去対象第一独立成分信号と各第二独立成分信号との相関係数をそれぞれ算出して、当該相関係数が閾値以上となるものを除去対象第二独立成分信号とするようにしてもよい。【００２５】
本発明の光生体計測装置によれば、第一観測信号取得部は、送光プローブが頭皮表面に光を照射するとともに、参照プローブが頭皮表面から放出される光を検出するように制御することで、Ｍ個の測定部位に関するＭ個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を取得する。なお、第一観測信号Ｈｍ（ｔ）は、そのほとんどに皮膚血流に基づく信号が含まれるが、脳賦活に伴う血流に基づく信号も極めて少ないが含まれている。【００２６】
そこで、解析用制御部は、第一観測信号Ｈｍ（ｔ）から、除去対象成分に対応する信号を見つけ出すことになる。このときにも、独立成分分析を利用することになる。まず、第一混合行列作成部は、下記式（７）で示すように、独立成分分析によってＭ個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を、Ｍ×Ｍの第一混合行列とＭ個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）との積に分離する。ここで、脳賦活に伴う血流に基づく信号とは無関係である皮膚血流に基づく信号の信号発生源が存在すれば、Ｍ個の第二独立成分信号Ｕｍ（ｔ）の内のいずれかが、その信号発生源からの皮膚血流に基づく信号であると考えられる。なお、除去対象成分に対応する信号であると判定する数は、１つに限らず、複数になることもありうる。【００２７】
【数３】
2014016963.tif 000005
【００２８】
次に、除去対象第一独立成分信号決定部は、Ｍ個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）の内から除去対象第一独立成分信号を見つけ出すことになる。例えば、下記式（８）で示すように、Ｍ×Ｍの第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる最大混合係数ｂｍａｘを丸印で囲んだように見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号を見つけ出したり、Ｍ×Ｍの第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ閾値ｂｔｈ以上となる閾値混合係数ｂｏｖｅｒを見つけ出し、各列ベクトルにおける閾値混合係数ｂｏｖｅｒの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号を見つけ出したりする。【００２９】
【数４】
2014016963.tif 000006
【００３０】
なお、式（８）では、第２列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数が２個以上であったとして、第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）が除去対象第一独立成分信号である場合を示している。【００３１】
そして、除去対象第二独立成分信号決定部は、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）と、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との相関係数αｎ（例えば、類似性を示す数値等である）をそれぞれ算出して、相関係数αｎが閾値αｔｈ以上となるものを除去対象第二独立成分信号とする。例えば、第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）と除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）との相関係数αｎが閾値αｔｈ以上であれば、第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）が除去対象第二独立成分信号であることを見つけ出す。【００３２】
以上のように、本発明の光生体計測装置によれば、Ｍ個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）について独立成分分析を行った上で、Ｍ個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）の内から除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）を見つけ出し、さらに除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）を用いて、Ｎ個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）を見つけ出すため、局所的な脳を計測する場合にも、脳虚血等の病状が生じているか否かを正確に診察することができる。【００３３】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記除去対象第一独立成分信号決定部は、前記第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる最大混合係数を見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数の存在個数に基づいて、前記除去対象第一独立成分信号を見つけ出すようにしてもよい。【００３４】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記除去対象第一独立成分信号決定部は、前記第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ閾値以上となる閾値混合係数を見つけ出し、各列ベクトルにおける閾値混合係数の存在個数に基づいて、前記除去対象第一独立成分信号を見つけ出すようにしてもよい。【００３５】
また、本発明の光生体計測装置においては、前記再構築部は、前記第二混合行列において除去対象第二独立成分信号に対応する列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成し、当該除去対象成分除去混合行列と複数の第二独立成分信号とを積算することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成するようにしてもよい。【００３６】
そして、本発明の解析方法は、被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブ又は前記受光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、前記送光プローブ又は前記受光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部とを備える光生体計測装置を用いて、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析方法であって、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成ステップと、前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定ステップと、前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築ステップとを含むようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態である光生体計測装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】８個の送光プローブと８個の受光プローブと１２個の参照プローブとが挿入されるホルダの一例を示す平面図。
【図３】第一受光量情報が得られる位置を説明するための図。
【図４】制御テーブルの一例を説明するための図。
【図５】２４個のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）が表示されたモニタ画面を示す図。
【図６】２４個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）が表示されたモニタ画面を示す図。
【図７】光生体計測装置の解析方法の一例について説明するためのフローチャート。
【図８】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。
【図９】８個の送光プローブと８個の受光プローブとが挿入されるホルダの一例を示す平面図。
【図１０】送光プローブと短距離ｒ１となる参照プローブ及び長距離ｒ２となる受光プローブと、測定部位との関係を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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、以下に説明するような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。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態である光生体計測装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、８個の送光プローブと８個の受光プローブと１２個の参照プローブとが挿入されるホルダ（送受光部）の一例を示す平面図である。
光生体計測装置１は、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄコンバータ）５と、送受光用制御部２１と、第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を算出する第一観測信号取得部２４と、第二観測信号Ｘｎ（ｔ）を算出する第二観測信号取得部２５と、解析用制御部４０と、メモリ２３とを備えるとともに、８個の送光プローブ１２と、８個の受光プローブ１３と、１２個の参照プローブ１４と、ホルダ３０と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード２７とを備える。
【００４０】
光源駆動機構４は、送受光用制御部２１から入力された駆動信号により光源２を駆動する。光源２は、例えば異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３の近赤外光を出射することができる半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３等である。
光検出器３は、例えば光電子増倍管等であり、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８で受光した近赤外光を個別に検出することにより、８個の第二受光量情報ΔＡ２（λ１）、ΔＡ２（λ２）、ΔＡ２（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部２１に出力するとともに、１２個の参照プローブ１４で受光した近赤外光を個別に検出することにより、１２個の第一受光量情報ΔＡ１（λ１）、ΔＡ１（λ２）、ΔＡ１（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部２１に出力する。
【００４１】
ホルダ３０は、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と、１２個の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２とを有する。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８とは、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ている。このとき、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８との間の間隔（チャンネル）である第二設定距離ｒ２は、３０ｍｍとなっている。
【００４２】
また、参照プローブ１４Ｂ１は、送光プローブ１２Ｔ１と受光プローブ１３Ｒ３との間で、送光プローブ１２Ｔ１と第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置されており、送光プローブ１２Ｔ１と参照プローブ１４Ｂ１との間の間隔である第一設定距離ｒ１は、１５ｍｍとなっている。そして、参照プローブ１４Ｂ２は、送光プローブ１２Ｔ３と第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置され、参照プローブ１４Ｂ３は、送光プローブ１２Ｔ２と第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置されるように、各参照プローブ１４は、各送光プローブ１２と第一設定距離ｒ１で離れた位置にそれぞれ配置されている。
【００４３】
メモリ２３は、２４個の第二受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎを取得するとともに、１２個の第一受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）を取得するためにホルダ３０に対して光の送受光を制御する制御形態を定めた制御テーブルを予め記憶する制御テーブル記憶領域２３ａと、２４個の第二受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎや１２個の第一受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）等を記憶するためのデータ記憶領域２３ｂとが形成されている。
【００４４】
ここで、図３は、第一受光量情報が得られる位置を説明するための図であり、図４は、制御テーブルの一例を説明するための図である。このような制御テーブルによれば、まず５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８３０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長７８０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させるごとに、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と１２個の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２とで受光量情報を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光量情報と所定の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２の受光量情報とをメモリ２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。具体的には、送光プローブ１２Ｔ１からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ３と参照プローブ１４Ｂ１との受光量情報をデータ記憶領域２３ｂに記憶させ、送光プローブ１２Ｔ２からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ２と受光プローブ１３Ｒ４と参照プローブ１４Ｂ３との受光量情報をデータ記憶領域２３ｂに記憶させるように、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光量情報と所定の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２の受光量情報とをデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。これにより、合計２４個の第二受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）の収集が行われるとともに、合計１２個の第一受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）の収集が行われる。
【００４５】
送受光用制御部２１は、上述したように制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３と参照プローブ１４とで受光された受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）、ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）（ｍ＝１，２，・・・，１２、ｎ＝１，２，・・・，２４）を光検出器３で検出する制御を行う。
【００４６】
第一観測信号取得部２４は、データ記憶領域２３ｂに記憶された１２個の第一受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第一観測信号）Ｈｍ（ｔ）、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化（第一観測信号）Ｉｍ（ｔ）及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）の経時変化（第一観測信号）Ｊｍ（ｔ）（ｍ＝１、２、・・・、１２）を求める制御を行う。
【００４７】
第二観測信号取得部２５は、データ記憶領域２３ｂに記憶された２４個の第二受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｙｎ（ｔ）及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）の経時変化（第二観測信号）Ｚｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、２４）を求める制御を行う。
【００４８】
ここで、解析用制御部４０が処理する機能をブロック化して説明すると、第一混合行列作成部４３と、第二混合行列作成部４４と、除去対象第一独立成分信号決定部４５と、除去対象第二独立成分信号決定部４６と、除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を作成する再構築部４７とを備える。
【００４９】
第一混合行列作成部４３は、式（７）で示すように、独立成分分析によって１２個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を、１２×１２の第一混合行列と１２個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）との積に分離する制御を行う。
第二混合行列作成部４４は、式（４）で示すように、独立成分分析によって２４個の第二観測信号Ｘｎ（ｔ）を、２４×２４の第二混合行列と２４個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との積に分離する制御を行う。
【００５０】
除去対象第一独立成分信号決定部４５は、１２×１２の第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる閾値混合係数ｂｍａｘを見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号を見つけ出す制御を行う。
例えば、１２×１２の第一混合行列において、第１行ベクトルの混合係数ｂ１１〜ｂ１ｍの内から最大となる最大混合係数ｂｍａｘを見つけ出し、第２行ベクトルの混合係数ｂ２１〜ｂ２ｍの内から最大となる最大混合係数ｂｍａｘを見つけ出していくように、合計１２個の最大混合係数ｂｍａｘを見つけ出す。次に、第１列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数がいくつであるかを算出し、第２列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数がいくつであるかを算出するように、各列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数をそれぞれ算出する。そして、最大混合係数ｂｍａｘの存在個数が例えば２個以上となった列ベクトルに対応する第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）を除去対象第一独立成分信号とする。例えば、式（８）に示すように、第２列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数が２個以上であり、第１列ベクトルと第３列ベクトル〜第１２列ベクトルとにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数が２個未満であったときには、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）とする。
【００５１】
除去対象第二独立成分信号決定部４６は、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）と各第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、２４）との相関係数αｎをそれぞれ算出して、相関係数αｎが閾値αｔｈ以上となるものを除去対象第二独立成分信号とする制御を行う。
例えば、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）と第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）との相関係数α１を算出し、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）と第二独立成分信号Ｓ２（ｔ）との相関係数α２を算出するように、合計２４個の相関係数αｎを算出する。そして、２４個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から、相関係数αｎが閾値αｔｈ以上となった第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）を除去対象第二独立成分信号とする。例えば、相関係数α１が閾値αｔｈ以上となり、相関係数α２〜α２４が閾値αｔｈ未満となったときには、除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）とする。
【００５２】
再構築部４７は、除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）に対応する列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成し、２４×２４の除去対象成分除去混合行列と２４個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）とを積算することにより、２４個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を作成する制御を行う。
例えば、式（５）に示すように、除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）であるときには、第１列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成する。そして、２４×２４の除去対象成分除去混合行列と２４個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）とを積算することにより、２４個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を作成する。これにより、図６に示すような２４個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）が得られる。
【００５３】
次に、光生体計測装置１の解析方法について説明する。図７は、光生体計測装置１の解析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、ホルダ３０を被検者の頭皮表面に配置する。
次に、ステップＳ１０２の処理において、送受光用制御部２１は、制御テーブル記憶領域２３ａに記憶された制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３と参照プローブ１４とで受光された受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）、ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）（ｍ＝１，２，・・・，１２、ｎ＝１，２，・・・，２４）を光検出器３で検出する。
【００５４】
次に、ステップＳ１０３の処理において、第一観測信号取得部２４は、データ記憶領域２３ｂに記憶された１２個の第一受光量情報ΔＡ１ｍ（λ１）、ΔＡ１ｍ（λ２）、ΔＡ１ｍ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第一観測信号）Ｈｍ（ｔ）（ｍ＝１、２、・・・、１２）、を求める。
次に、ステップＳ１０４の処理において、第二観測信号取得部２５は、データ記憶領域２３ｂに記憶された２４個の第二受光量情報ΔＡ２ｎ（λ１）、ΔＡ２ｎ（λ２）、ΔＡ２ｎ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、２４）を求める。
【００５５】
次に、ステップＳ１０５の処理において、第一混合行列作成部４３は、式（７）で示すように、独立成分分析によって１２個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を、１２×１２の第一混合行列と１２個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）との積に分離する。
次に、ステップＳ１０６の処理において、第二混合行列作成部４４は、式（４）で示すように、独立成分分析によって２４個の第一観測信号Ｘｎ（ｔ）を、２４×２４の第一混合行列と２４個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）との積に分離する（第二混合行列作成ステップ）。
【００５６】
次に、ステップＳ１０７の処理において、除去対象第一独立成分信号決定部４５は、１２×１２の第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる閾値混合係数ｂｍａｘを見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）を見つけ出す。
次に、ステップＳ１０８の処理において、除去対象第二独立成分信号決定部４６は、除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）と各第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）（ｎ＝１、２、・・・、２４）との相関係数αｎをそれぞれ算出する。
【００５７】
次に、ステップＳ１０９の処理において、除去対象第二独立成分信号決定部４６は、相関係数αｎが閾値αｔｈ以上となるものを除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）とする（除去対象第二独立成分信号決定ステップ）。
次に、ステップＳ１１０の処理において、再構築部４７は、式（５）で示すように、除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）に対応する列ベクトルに０を代入した除去対象成分除去混合行列を作成し、２４×２４の除去対象成分除去混合行列と２４個の独立成分信号Ｓｎ（ｔ）とを積算することにより、２４個の除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を作成する（再構築ステップ）。
そして、ステップＳ１１０の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
【００５８】
以上のように、光生体計測装置１によれば、１２個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）について独立成分分析を行った上で、１２個の第一独立成分信号Ｕｍ（ｔ）の内から除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）を見つけ出し、さらに除去対象第一独立成分信号Ｕ２（ｔ）を用いて、２４個の第二独立成分信号Ｓｎ（ｔ）の内から除去対象第二独立成分信号Ｓ１（ｔ）を見つけ出すため、局所的な脳を計測する場合にも、脳虚血等の病状が生じているか否かを正確に診察することができる。
【００５９】
＜他の実施形態＞
（１）上述した光生体計測装置１では、１２×１２の第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ最大となる閾値混合係数ｂｍａｘを見つけ出し、各列ベクトルにおける最大混合係数ｂｍａｘの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号を見つけ出す構成を示したが、１２×１２の第一混合行列において各行ベクトルの内からそれぞれ閾値ｂｔｈ以上となる閾値混合係数ｂｏｖｅｒを見つけ出し、各列ベクトルにおける閾値混合係数ｂｏｖｅｒの存在個数（例えば２個以上）に基づいて、除去対象第一独立成分信号を見つけ出す構成としてもよい。
【００６０】
（２）上述した光生体計測装置１では、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｘｎ（ｔ）に関して、除去対象成分除去観測信号Ｘｎ’（ｔ）を作成する構成を示したが、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]の経時変化（第二観測信号）Ｙｎ（ｔ）に関して、除去対象成分除去観測信号Ｙｎ’（ｔ）を作成したり、総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）の経時変化（第二観測信号）Ｚｎ（ｔ）に関して、除去対象成分除去観測信号Ｚｎ’（ｔ）を作成したりする構成としてもよい。
【００６１】
（３）上述した光生体計測装置１では、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と、１２個の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２とを有するホルダ３０を用いる構成を示したが、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８とを有する第一ホルダと、１２個の参照プローブ１４Ｂ１〜１４Ｂ１２を有する第二ホルダとの二つのホルダを用いる構成としてもよい。
【００６２】
（４）上述した光生体計測装置１では、１２個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）について独立成分分析を行う構成を示したが、１個の第一観測信号Ｈｍ（ｔ）を用いる構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体計測装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１：  光生体計測装置
１２：  送光プローブ
１３：  受光プローブ
１４：  参照プローブ
２１：  送受光用制御部
２３：  メモリ
２４：  第一観測信号取得部
２５：  第二観測信号取得部
３０：  ホルダ（送受光部）
４０：  解析用制御部
４４：  第二混合行列作成部
４６：  除去対象第二独立成分信号決定部
４７：  再構築部
【図１】
2014016963.tif 000007
【図２】
2014016963.tif 000008
【図３】
2014016963.tif 000009
【図４】
2014016963.tif 000010
【図５】
2014016963.tif 000011
【図６】
2014016963.tif 000012
【図７】
2014016963.tif 000013
【図８】
2014016963.tif 000014
【図９】
2014016963.tif 000015
【図１０】
2014016963.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月18日(2015.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、
前記送光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部と、
前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析用制御部とを備える光生体計測装置であって、
前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成部と、
前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定部と、
前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築部とを備えることを特徴とする光生体計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、
前記送光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部とを備える光生体計測装置を用いて、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析方法であって、
独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成ステップと、
前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定ステップと、
前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築ステップとを含むことを特徴とする解析方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体計測装置は、被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、前記送光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部と、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析用制御部とを備える光生体計測装置であって、前記解析用制御部は、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成部と、前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定部と、前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築部とを備えるようにしている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
そして、本発明の解析方法は、被検者の頭皮表面上に配置される複数の送光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２で離れた位置に配置される複数の受光プローブと、前記頭皮表面上で前記送光プローブから第二設定距離ｒ２より短い第一設定距離ｒ１で離れた位置に配置される参照プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブから前記受光プローブまでの第二受光量情報ΔＡ２を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ２の光路長における生体信号を示す第二観測信号を取得する第二観測信号取得部と、前記送光プローブから前記参照プローブまでの第一受光量情報ΔＡ１を取得していくことで、送受光プローブ間距離ｒ１の光路長における生体信号を示す第一観測信号を取得する第一観測信号取得部とを備える光生体計測装置を用いて、前記第一観測信号及び前記第二観測信号に基づいて、除去対象成分除去観測信号を作成する解析方法であって、独立成分分析によって複数の第二観測信号を、第二混合行列と複数の第二独立成分信号との積に分離する第二混合行列作成ステップと、前記第一観測信号を用いて複数の第二独立成分信号の内から除去対象第二独立成分信号を見つけ出す除去対象第二独立成分信号決定ステップと、前記第二観測信号から除去対象第二独立成分信号を除去することにより、複数の除去対象成分除去観測信号を作成する再構築ステップとを含むようにしている。
【国際調査報告】
2014016963.tif 000017
2014016963.tif 000018