(57)【要約】  本発明の課題は、帯域制限や歪がある系でも、クロストークの少ない符号およびそれを用いた生体光計測装置を提供することにある。本発明の特徴は、周期の異なる複数のアダマール符号を用いてそれぞれの符号のチップを順次配置することにより、生体光計測に適した新しい符号を得る。すなわち、符号間クロストークの少ない符号を得、これを用いて信号を多重化、分離することにある。
2010122703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に光を照射する光源を夫々有する複数の光照射部と、
当該生体において反射ないし透過した光を受光する複数の検出器と、
前記光照射部と前記検出器を少なくとも制御する制御手段と、
前記光源毎に異なる変調用合成搬送符号を予め記憶する変調用合成搬送符号記憶部と、
前記検出器の夫々が受光すべき前記光源からの光に対応する、前記検出器毎に異なる復調用合成搬送符号を記憶する復調用合成搬送符号記憶部と、
前記検出器で検出される検出信号を前記復調用合成搬送符号と乗算する乗算器と、当該乗算された検出信号を積算する積算器とを備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記複数の光照射部の夫々は、
前記光源と前記変調用合成搬送符号記憶部と、ＤＡ変換器と光源駆動回路とを内部に備え、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、当該変調用合成搬送符号記憶部に記憶された当該光源に対応する変調用合成搬送符号が当該ＤＡ変換器によりアナログ信号に変換され、当該変換されたアナログ信号が当該光源駆動回路に入力され、当該駆動信号により変調用合成搬送符号に基づいて前記光源から照射される光が強度変調されることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記制御手段は、前記復調用合成搬送符号記憶部と、前記乗算器と、前記積算器とを内部に有することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記光源は半導体レーザであって、
前記光照射部はさらに光ファイバを有することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記検出器は受光用光ファイバを有することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記積算器により積算された前記検出信号を表示できる表示部を備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項７】
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記変調用合成搬送符号は周期が異なる２種類以上の符号を組み合わせた符号であることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の生体光計測装置において、
前記符号はアダマール符号であることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項９】
生体に光を照射する光源を夫々有する複数の光照射部と、
当該生体において反射ないし透過した光を受光する複数の検出器と、
前記光照射部と前記検出器を少なくとも制御する制御手段と、
前記制御手段は、
前記光源毎に異なる変調用合成搬送符号を予め記憶する変調用合成搬送符号記憶部と、
前記検出器の夫々が受光すべき前記光源からの光に対応する、前記検出器毎に異なる復調用合成搬送符号を記憶する復調用合成搬送符号記憶部と、
前記検出器で検出される検出信号を前記復調用合成搬送符号と乗算する乗算器と、当該乗算された検出信号を積算する積算器とを備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の生体光計測装置において、
前記制御手段の内部に変調用合成搬送波符号と復調用合成搬送波符号に位相差を設ける遅延回路を備えることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の生体光計測装置において、
前記変調用合成搬送符号記憶部と復調用合成搬送符号記憶部が共通であることを特徴とする生体光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体光計測装置に係り、特に、計測に適した符号の生成およびそれを用いた生体光計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信、計測などの分野で信号を多重化するために符号多重化方式（CDM）が用いられている。これは、互いに直交する擬似雑音信号を用いて変調、つまりスペクトラム拡散された信号を、検出後に逆拡散することにより信号分離する方式である。例えば、非特許文献１には、 CDM方式を用いてセンサー信号を多重化、分離することが述べられている。【０００３】
特許文献１には、複数の光ビームを互いに直交する擬似雑音信号で変調し、検出器側で復調することにより、クロストークを抑える生体組織測定装置が開示されている。【０００４】
またCDM方式を生体情報測定装置に応用した例として特許文献２では、擬似雑音信号を用いて生体に照射する２波長の光を検出器側で分離する生体情報測定装置について述べられている。ここでは、可視から近赤外の複数の光を生体に照射し、生体を通過した光を検出して、ヘモグロビンなどの体内物質の濃度変化や脳血液量変化を計測して脳活動分布を表示する装置について記されている。この装置では、光源と検出器を格子状に交互に配置し、一つの検出器を用いて異なる位置から照射された光を分離するため、さらに異なる波長の光を用いて分光学的にヘモグロビン濃度を計測するにあたり、波長の異なる光を電気的に分離するためにCDM方式が使われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４-１６６１４４号公報
【特許文献２】特開２００２-２４８１０４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS、 VOL. 17、NO. ４、 APRIL 1999（アイイーイーイー  ジャーナル オブ  セレクティッド  アリアズ  イン  コミュニケーションズ  第17巻4号  1999年4月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デジタル信号を送受信する通信分野での応用に比べ、アナログ信号の分離にCDM方式を用いた場合、特に計測分野では信号間のクロストークが問題となる場合がある。【０００８】
CDM方式では、アダマール符号などを用いれば、原理的にはクロストークはゼロにすることができる。しかし、実際には帯域制限や、回路の歪などによりクロストークが発生してしまうというCDM特有の問題があった。【０００９】
この問題は、光通信のようにデジタル信号、つまり符号情報を送受信する系であれば、閾値を適切に設定することによりその影響は排除できるか、或いは極めて少なくできるため大きく問題にはならない。【００１０】
しかし、アナログ信号の信号振幅を情報として使う計測の場合、クロストークは計測精度を低下させる大きな要因となる。特に頭部を計測する生体光計測装置に適用するような場合には、検出信号が小さい上、毛髪等の影響で光源ごとに検出光量が大きく異なる場合があり、信号間のクロストークが問題となる。つまり、毛髪がない部位から照射された光と、毛髪がある部位から照射された光を同じ検出器で受けた場合、前者の受光量は後者に比べて数倍から数十倍大きくなる。この時、後者の信号を精度よく計測するためには、信号間のクロストークを十分に小さくする必要がある。【００１１】
本発明の目的は、信号間クロストークを小さくするための符号およびそれを用いた生体光計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の生体光計測装置は、少なくとも、生体に光を照射する光源を夫々有する複数の光照射部と、当該生体において反射ないし透過した光を受光する複数の検出器と、前記光照射部と前記検出器を少なくとも制御する制御手段と、前記光源毎に異なる変調用合成搬送符号を予め記憶する変調用合成搬送符号記憶部と、前記検出器の夫々が受光すべき前記光源からの光に対応する、前記検出器毎に異なる復調用合成搬送符号を記憶する復調用合成搬送符号記憶部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信号間クロストークを小さくするための符号およびそれを用いた生体光計測装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の適用対象である生体光計測装置にアダマール符号を用いた場合の、クロストーク抑圧比の計測例を示す図である。
【図２】アダマール符号と実際の回路における信号電圧の関係の例を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施例になる合成符号パターンの例を示す図である。
【図４】第一の実施例における符号合成の具体例を示す図である。
【図５】第一の実施例における変調用合成搬送符号の作成例を示す図である。
【図６】第一の実施例における送信側回路を示す図である。
【図７】第一の実施例における受信側回路を示す図である。
【図８】第一の実施例におけるシステムの概念図である。
【図９】第一の実施例の変形例として、符号記憶部を共通化する場合のシステム概念図である。
【図１０】本発明の第２の実施例になる生体計測装置の送信側回路構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例として、生体計測に本発明を用いる場合の受信信号の多重を表す模式図である。
【図１２】第３の実施例における、光を用いた脳活動計測装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
携帯電話、無線LAN等の様々な無線通信機器において、その通信方式としてCDM方式が採用されている。  
そのＣＤＭＡ変調用として用いられる符号には、アダマール符号（ウォールッシュアダマール符号）と呼ばれる信号がある。  
この符号の特徴として、（１）アダマール符号である他の系列符号を、符号レベルでは完全に除去できるという優れた相関性、（２）符号を形成する「１」と「０」の個数が等しく、信号のデューティ比が５０％となることがあげられる。上記（１）の特性から原理的にはクロストークがゼロであること、上記（２）の特性から信号の平均パワーが符号によって変わらずＳＮ比が変わらないため、アダマール符号は計測に用いる符号として適している。
【００１６】
そのため、以下、本発明の実施例の説明では、アダマール符号を例に挙げて記述する。
【００１７】
図１に、本発明の一実施例になる、符号長１２８ビットのアダマール符号を用いた場合の、符号間のクロストークの計測例を示す。図の横軸は符号番号（Code Number）、縦軸はクロストーク抑圧比（XTalk suppress (dB)）を表す。例えば周期６４ビットの符号は同じ符号を２個連結し、また周期３２ビットの符号は同じ符号を４個連結するというように、全ての符号を繰り返して連結することにより、符号長を１２８ビットとしている。アダマール符号は、一般に良く知られているアダマール行列を用いた生成方法で作成する。
【００１８】
ここでは、符号番号１５番と３１番の符号を用いて光強度を変調し、頭部と同等の減衰率を有する光減衰体を通して受光した信号を、１から１２８番までの符号を用いて復調したときの検出信号振幅と、自分自身の符号を用いて復調したときの検出信号振幅の比の対数をクロストーク抑圧比としている。つまり、クロストークが小さいほど、クロストーク抑圧比は大きくなる。
【００１９】
尚、アダマール符号は、チップレートの４倍の周波数の搬送波に乗せて伝送している。１５番と３１番の符号の周期はそれぞれ１６と３２である。周期が同じ符号間では、周期が異なる符号間に比べてクロストーク抑圧比が小さくなっていることがわかる。この原因は以下のとおりである。
【００２０】
アダマール符号は、本来、符号レベルではクロストークは完全にゼロになるため、クロストーク抑圧比は自分の符号に対してはゼロで、他の符号に対しては無限大になるはずである。しかし、実際の回路では帯域制限があるためにクロストークが発生する。
【００２１】
図２の（ａ）に示す符号は、実際の回路では帯域制限がるために、図２の（ｂ）に示すように個々のチップの信号電圧が時間的に後ろに裾を引く。例えば図２の点線で示す時間における本来の符号は０であるが、前の符号１の影響で０にはならない（図２では例として０.０２になったものを示している）。
【００２２】
これは、自身の符号の位相がずれた信号が妨害信号として重畳されることと等価である。アダマール符号を搬送波に乗せた場合には、位相をずらすと同符号長の別の符号となるため直交性がなくなり、符号長が同じ符号間でクロストークが発生することになる。クロストークは符号間距離が近い場合に極めて大きくなり、同一符号長の符号間ではクロストーク抑圧比が低下する。
【００２３】
通信のようにデジタル信号を扱う場合には、検出すべき情報は符号情報であるため、適切な閾値を設けることによりクロストークの影響を無くすことができる。しかし、本明細書のようにアナログ計測に用いる場合には、信号振幅を検出する必要があるため、クロストークは検出値そのものの誤差となる。
【００２４】
これを回避するためにはチップ間に時間的インターバルを十分に設けて、前のチップの影響がないようにすればよいが、その場合には受光平均パワーが落ちるためＳＮ比が低下してしまう。
【００２５】
そこで、符号長の異なる符号を組み合わせた符号を用いることによりクロストーク抑圧比とＳＮ比の両方の特性を向上することができる。例えば、前のチップがすぐ後ろのチップには影響するが、２つ後ろのチップへの影響が無視できる場合には、異なる符号長を有する２種類の符号のチップを交互に配置する。これにより、クロストークが大きくなる同符号長の信号間は、２チップ分離れているのでクロストークは無視でき、かつ、一つ後ろのチップは符号長が異なるため高い直交性が維持されているのでクロストークが大きくなることはない。回路の応答時定数が低いために、２チップ以上はなれたチップにも影響が及ぶ場合には、同様に、符号長の異なる３種類以上の符号を組み合わせることにより、クロストークを低減できる。
【００２６】
尚、直交した符号を用いて合成した符号は互いに直交することは数学上保証されている。計測用途で信号の多重化や分離にＣＤＭ方式を用いる場合には、通信用途とは異なり、送信と受信の順番やタイミング、組み合わせなどが全てあらかじめ設定しておくことができる。
【００２７】
そのため、変調符号も復調符号もあらかじめ作成して保存しておき、必要に応じて使用することができる。例えば、チャネル分離として本発明を用いる場合には、あらかじめチャネル毎に合成符号を作成して割り当てておけばよい。更には、搬送波信号に重畳した場合の符号（変調用合成搬送符号）をあらかじめ作成し保存しておいてもよい。
【００２８】
受信側では、復調用信号として同じ符号を用いて、必要に応じて遅延をかけて受信信号に掛け合わせることにより復調すればよい。通信などでは、受信信号の位相が予測できないので、復調用信号と受信信号の位相同期を行う必要があるが、ここで述べるような計測用途では、復調用信号と受信信号の位相差もあらかじめ設計ならびに計測しておくことができ、最適な遅延時間はあらかじめ設定できる。そのため、前記、変調用合成搬送符号にこの遅延時間を与えて復調用合成搬送波信号として用いる。遅延は、通常良く知られた遅延回路を用いることができる。さらには、変調用合成搬送符号と復調用合成搬送符号は、１ビットを時間的に細分化しておき、適切な時間遅延つまり位相差を持たせて保存しておき、これらを同じタイミングで送信と受信に用いることにより、遅延回路を用いることなく簡便に復調を行うことができる。
【００２９】
上記のクロストークの原因となるチップの時間的な裾引きは、受信系に帯域制限があり生じることが多いが、送信系、つまりレーザの駆動回路で生じる場合もある。たとえ、どちらの場合であっても、また両方にあっても、本発明によりクロストークを減少することができる。
【００３０】
以下は、符号により光を強度変調する場合について記述するが、位相変調、周波数ホッピング変調をしてもよい。また、直交周波数分割多重方式などの通信で用いられる方式を用いることもできる。また、ここではアダマール符号を例として挙げたが、位相ずれに対して直交性が低下する符号について同様に適用することができる。例えば、符号間距離が近いゴールド符号やＭ系列符号などを用いる場合に符号間距離の遠い符号と合成した符号を作成すればよい。
【実施例１】
【００３１】
次に、本発明の第一の実施例になる生体光計測装置について、具体的な構成を説明する。まず、図３を用いて本発明の第一の実施例における合成符号パターンの例を説明する。図３は、周期Ａの符号のチップをａとし、周期Ｂの符号のチップをｂ、周期Ｃの符号のチップをｃとし、周期が同じで異なる符号を添字のn、ｋ等で表している。  
括弧内の番号はチップの番号を表す。これらを交互に配置して作成した新しい３個の合成符号が、図３の（ａ）から（ｃ）である。これらの合成符号の符号長は２Ｎとなる。【００３２】
周期は２のべき乗で表されるため、それぞれの符号は、自分自身を繰り返して連ねることにより、最大周期の整数倍の符号長とすることができる。【００３３】
図３の（ｄ）はａの周期がＮ/２、ｃの周期がＮである場合について、前半と後半で、周期は同じであるが異なる符合anとakを用いた例である。符号ｃと交互に配置すべき符号anとakを交互に用いて順次配置した例を図３（e）に示す。  
更に、図３の（f）は、周期の異なる３個の符号を用いて合成した合成符号である。ここでは、図３の（ａ）の合成方法を用いているが、図３の（ｄ）や（ｆ）の合成方法を用いて３個の符号を合成してもよい。【００３４】
次に、これを用いて、具体的に実際のアダマール符号を生成する例について説明する。図４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ符号番号４２の符号と符号番号９６の符号であり、これらのチップを交互に組み合わせた合成符号を図４（ｃ）に示す。図４の（ａ）の周期は６４であり（ｂ）の周期は１２８である。【００３５】
図５の（ａ）は図４（ｃ）の合成符号に対応する変調波形を示し、図５の（ｂ）はその４倍のビットレートを有する搬送波である。図５の（ａ）を（ｂ）に重畳するためには、波形（ａ）、（ｂ）の排他的論理和をとる。こうして得られた変調用合成搬送符号が図５の（ｃ）である。【００３６】
次に、上述の図５の符号を生体光計測装置に応用した例を、図６から７を用いて説明する。まず、図６は、生体光計測装置の光照射部である送信側の光源と駆動回路（光照射部１０１、１０２）の模式図である。【００３７】
図５（ｃ）に示す変調用合成搬送符号ｃ１は、光照射部１０１の変調用合成搬送符号記憶部１１１にあらかじめ保存されており、この符号が、ＤＡ変換器１１３を用いてアナログ信号に変換された後、レーザ駆動回路１１４に入力され、光源である半導体レーザ１１５が駆動されその出力が変調用合成搬送符号ｃ１により強度変調される。【００３８】
同様に、光照射部１０２の変調用合成搬送符号記憶部１２１に保存された別の変調用合成搬送符号ｃ２が、ＤＡ変換器１２３を用いてアナログ信号に変換された後、レーザ駆動回路１２４に入力され、別の光源である半導体レーザ１２５を駆動する。変調用合成搬送符号ｃ２は、符号番号４３の符号と符号番号９７を用いて、同様に作成したものである。【００３９】
２つの半導体レーザ１１５と１２５の波長が異なっており、２つの出力光を送信側光ファイバ１００で合波して被検体である生体に導き、照射する。ここで、波長は生体を透過しやすい６８０nm〜８５０nm程度の波長を想定しているが、必ずしもこの範囲である必要は無い。【００４０】
図７は、生体光計測装置の受光部である受信側の回路の模式図である。生体を透過した２つの波長の光は、受信側光ファイバ６００により光検出器６０１に導かれ光電変換後、前置増幅器６０２により増幅されＡＤ変換器６０３によりデジタル化される。【００４１】
その後、このデジタル化されたデータは、復調用合成搬送符号記憶部６１２にあらかじめ保存された復調用合成搬送符号c’１と乗算器６１０により乗算され、積算器６１１によりあらかじめ決められたチップ数分（合成符号長の最大値の整数倍）の積算がなされる。なお、復調用合成搬送符号記憶部６１２と乗算器６１０及び積算器６１１は、受光部内に格納しても良いし、後述する制御部７０１内に組み込まれていても良い。【００４２】
こうして得られた積算器６１１の出力６１３の信号は、光源１１５より発光され検出器６０１により検出された光強度に比例する。  
ここで、復調用合成搬送符号c’１は、対応する変調用合成搬送符号ｃ１の０を-１に置き換えたものである。【００４３】
同様に、ＡＤ変換器６０３によりデジタル化されたデータは、復調用合成搬送符号記憶部６２２にあらかじめ保存された復調用合成搬送符号c’２と乗算器６２０により乗算され、積算器６２１によりあらかじめ決められたチップ数分（合成符号長の最大値の整数倍）の積算がなされる。積算器６２１の出力６２３の信号は、変調用合成搬送符号c２に対応する復調用合成搬送符号c’２を用いて光源１２５より発光され検出器６０１により検出された受光強度に比例する。【００４４】
図８に、生体光計測システムの全体の概念図を示す。光照射部１０１、１０２内の各光源１１５、１２５には、それぞれ変調用合成搬送符号c１、c２があらかじめ割り当てられており、その光源からの光を受信すべき光検出器６０１にも対応した復調用合成搬送符号c’１、c’２が割り当てられており、それぞれ変調用合成搬送符号記憶部１１１、１２１、および復調用合成搬送符号記憶部６１２、６２２に記憶されている。（ＤＡ変換器１１３、１２３は図示略）。【００４５】
図６に示した送信側回路と図７に示した受信側回路は、制御部７０１により制御される。具体的には、変調用合成搬送符号記憶部１１１、１２１に保存された符号c１、c２を用いて半導体レーザ１１５、１２５を駆動するとともに、復調用合成搬送符号記憶部６１２、６２２に保存された復調用合成搬送符号c’１、c’２を用いてデジタル化されたデータを復調し、積算後、表示部７０２にデータ表示を行うか、データ記憶部７０３にデータを保存する。また、データ表示及びデータ保存の両方を実行するようにしても良い。【００４６】
尚、変調信号と復調信号の位相差は用いている回路で決まるので、c１とc’１としてはあらかじめ位相差を設けた符号を保存しておくことができる。【００４７】
これについて、簡単な例を挙げて説明する。ＤＡ変換器１１３とＡＤ変換器６０３のクロックレートを符号のチップレートの定数倍にしておき、そのクロックレートで変調用合成搬送波符号や復調用合成搬送符号をリサンプリングし、位相差をつけたものを、変調用合成搬送符号記憶部１１１や復調用合成搬送符号記憶部６１２にあらかじめ保存しておく。変調用合成搬送波符号や復調用合成搬送符号のチップレートが１０ kbps、ＤＡ変換器とＡＤ変換器のクロックを１００ kbpsとした場合、変調用合成搬送波符号が例えば０１の繰り返しである場合は００００００００００１１１１１１１１１１の繰り返しとして保存しておく。受信信号に２０m秒の遅延が生じる場合には、復調用合成搬送符号は、２０m秒、つまり２ビット分の位相遅延を設けた符号である１１００００００００００１１１１１１１１の繰り返しとして保存しておく。これにより、遅延回路等を設ける必要がなく、共通のクロックに応じて順次復調演算を行うことができる。【００４８】
また、位相差を処理する別の方法として、図９に示すように、遅延回路８１１,８２１を用いて変調用合成搬送波符号に位相差を設けて復調に用いることもできる。この場合には、変調用合成搬送波符号記憶部１１１と復調用合成搬送符号記憶部１２１は、別々に設ける必要はなく、これらを制御部７０１内に設けることで、共通にすることができる。但し、ここで示す遅延回路は、ハードとして構成されたもの、ソフト的に構成されたもの、あるいは、符号記憶部から読み出すクロックのタイミングをずらすことにより位相差を実現するものなど、広く知られた遅延方法をいう。【００４９】
上記図８若しくは図９に示したシステムを用いて、前置増幅器６０２に４１kHzのローパスフィルタを設けた場合の符号間クロストークの計測を行った。但し、搬送波のチップレートは８２ kHzであった。光源１１５と光源１２５を動作させたときの出力６１３の信号レベルをＳ０とし、光源１１５を消灯し、光源１２５のみを点灯した時の出力６１３の信号レベルをＳ１としたとき、クロストーク抑圧比は２０×LOG（S０/S１）で表される。実験の結果、８３.４ dBのクロストーク抑圧比が得られた。【００５０】
比較のために、図４の符号（ａ）の２周期の後に符号（ｂ）の１周期を連結し、これを繰り返した合成符号について、同様にクロストーク抑圧比を計測すると３５.４ dBであった。【００５１】
これらの結果から、異なる周期の符号のチップを交互に重ねた新しい合成符号を用いることで、クロストーク抑圧比が４８ dB向上することがわかった。尚、この時のＳＮ比は、どちらの組み合わせ符号を用いた場合でも６５ dBであった。ＳＮ比は受光量に依存するが、組み合わせ符号１と２では受光量は同じであるため、ＳＮ比は変化しない。このように、高いＳＮ比と高いクロストーク抑圧比を両立せしめることにより、計測精度の向上が可能となる。【００５２】
また、ここでは周期が異なる２種類の符号を組み合わせたが、クロストーク抑圧比をより大きくする必要がある場合には、図３（e）で示したように周期の異なる３種類以上の符号を組み合わせた符号を用いることにより、よりクロストークを抑圧することができる。この時も前述のように予め組み合わせた符号を保存しておけばよい。【００５３】
アダマール符号の場合には、周期１２８の符号の数は６４個、周期６４の符号の数は３２個というように、周期の半分に相当する数の直交した符号が用意できる。この中から異なる周期の２種類の符号を用いて作成する組み合わせ符号のうち直交する符号の数は、最大周期の符号の数となる。【００５４】
例えば、用いる符号の最大周期が１２８である場合には、６４個となる。つまり、周期Ｎ以下の符号を２個用いて合成符号を作成すれば、最大Ｎ／２個の光源からの信号を分離できることになる。【００５５】
本実施例では、ファイバで合波する２波長の光源からの信号の分離の例を示したが、波長は必ずしも異なっている必要はなく、ある受光器に入射する複数の任意の光源からの光信号の分離に使うことができる。【００５６】
本実施例によれば、信号間クロストークを小さくするための符号およびそれを用いた生体光計測装置を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００５７】
本発明の第２の実施例として、実施例１の生体計測装置における送信側回路構成を別の形態とした例について、図１０を用いて説明する。実施例１では、変調用合成符号を搬送波にのせた符号をあらかじめ用意しておいた例を示した。【００５８】
搬送波周波数が低い場合にはこれが簡便でよいが、搬送波周波数を高くしたい場合には回路処理速度が不足する場合がある。【００５９】
その場合に好適な送信側の回路構成例を、図１０に示す。光照射部１０１において、符号記憶部９１１に保存された合成符号は、ミキサー９１３により搬送波発生回路９１２の出力にアナログ的に乗せられ、レーザ駆動回路１１４により半導体レーザ１１５を振幅変調する。同様に、光照射部１０２において、符号記憶部９２１に保存された合成符号は、ミキサー９２３により搬送波発生回路９２２の出力にアナログ的に乗せられ、レーザ駆動回路１２４により半導体レーザ１２５を振幅変調する。受信回路側でもＡＤ変換やその後の処理回路の速度が不足する場合には、アナログ的にベースバンド信号、つまり合成符号を得てからＡＤ変換して復調すればよい。  
これにより、安価で応答速度の遅い送信側回路を用いながら、搬送波周波数を高くすることができる。
【実施例３】
【００６０】
次に、本発明の第３の実施例を、図１１、図１２で説明する。まず、図１１は、生体計測に本発明を用いる場合の概念図として、受信信号の多重を表す模式図である。プローブホルダのプローブ部２００３に設けられた照射用光源１０１５、１０２５、１０３５は、被検体である生体に接触せしめる位置が異なる。それぞれの照射用光源のファイバからは、λ１からλ３の３波長の光が照射される。光検出器１００１には、これらの光が同時に入射する構成となっており、この図では９個の光源の光を同時に検出する。この光源の位置と波長を区別するために、実施例１や実施例２で述べた方式により、それぞれ異なる符合を用いて各照射用光源１０１５、１０２５、１０３５を強度変調し、検出信号を復調する。復調信号はそれぞれの光源から照射された光が生体を通過して検出された光強度に比例するため、分光的手法により生体内部の情報、たとえば血液動態などをマッピングすることができる。【００６１】
図１２は、光を用いて脳活動に伴う血液動態変化を計測し、脳活動状態をマッピングする装置の構成図である。被検体の頭部に装着されるプローブホルダ１１０１に、送信側ファイバ１００と受信側光ファイバ６００が格子状に配列されている。前記実施例１や２で述べた回路は筐体１１０２内に収納されている。前述の制御部７０１も当該筐体内部に格納されており、分光的手法を用いてマッピング等を実行するための演算や解析は当該筐体１１０２内の制御部７０１で実行され、当該演算・解析結果等は表示部７０２に表示されように制御部７０１で制御される。【００６２】
なお、実施例１や２では光ファイバを用いて光を伝送したが、前記回路の全部、または一部をプローブホルダ内に内蔵することにより、光ファイバをなくした装置にも本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、実施例で述べた生体計測装置に限定されず、複数の光や音波などを用いて生体や物質の情報を得る計測装置において、信号の多重化および分離のために符号多重方式を用いる場合に利用できる。例えば、可視から近赤外光を用いて生体内の血液動態を計測する装置、およびその結果の空間的分布を得る装置、超音波を用いて生体等の内部構造を観測する装置、果物の糖度を外部から検査する装置などである。
【符号の説明】
【００６４】
１００…送信側光ファイバ、１１１、１２１…変調用合成搬送符号記憶部、１１３、１２３…ＤＡ変換器、１１４、１２４…レーザ駆動回路、１１５、１２５…半導体レーザ、６００…受信側光ファイバ、６０…１光検出器、６０２…前置増幅器、６０３…ＡＤ変換器、６１０、６２０…乗算器、６１１、６２１…積算器、６１２、６２２…復調用合成搬送符号記憶部、６１３、６１４…出力、７０１…制御部、７０２…表示部、７０３…データ記憶部、８１１、８２１…遅延回路、９１１、９２１…符号記憶部、９１２、９２２…搬送波発生回路、９１３、９２３…ミキサー、１００１…光検出器、１０１５、１０２５、１０３５…照射用光源、１１０１…プローブホルダ、１１０２…筐体、２００３…プローブ部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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