(57)【要約】      （修正有）【課題】被験者に対する負荷を軽減しつつ三点複向法を実現することのできる脳機能計測装置を提供する。【解決手段】被験者の脳に光を照射して脳の機能を計測する脳機能計測装置であって、被験者の頭部に装着され、プローブが配置された検知手段と、プローブを制御する制御手段と、脳から反射された光の強度を計測する計測手段とを備え、プローブは、制御手段から供給された制御信号に応じて光を脳に照射する光源部２３と、脳から反射された光を検出する検出部２６と、光源部２３と検出部２６を光学的に隔離する遮光部２４とを含む。【選択図】図３
2018153533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の脳に光を照射して前記脳の機能を計測する脳機能計測装置であって、
前記被験者の頭部に装着され、プローブが配置された検知手段と、
前記プローブを制御する制御手段と、
前記脳から反射された光の強度を計測する計測手段とを備え、
前記プローブは、
前記制御手段から供給された制御信号に応じて前記光を前記脳に照射する光源部と、
前記脳から反射された光を検出する検出部と、
前記光源部と前記検出部を光学的に隔離する遮光部とを含む脳機能計測装置。
【請求項２】
前記プローブは、前記光源部により照射される光の進行方向を限定する照射光ガイド部をさらに含む、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【請求項３】
前記プローブは、前記脳から反射された光を前記検出部へ集約する検出光ガイド部をさらに含む、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【請求項４】
前記遮光部は、
前記光源部から照射された前記光を直線偏光させる第一の直線偏光手段と、
前記検出部に入射する光を、前記第一の直線偏光手段が偏光させる方向と直交する方向に直線偏光させる第二の直線偏光手段とを含む、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【請求項５】
前記遮光部は、
前記光源部から照射された前記光をある回転方向に円偏光させる第一の円偏光手段と、
前記検出部に入射する光を、前記第一の円偏光手段が偏光させる方向と同一方向に円偏光させる第二の円偏光手段とを含む、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【請求項６】
前記第一及び第二の円偏光手段は単一部材からなる、請求項５に記載の脳機能計測装置。
【請求項７】
前記プローブは、
前記光源部により照射される光の進行方向を限定する照射光ガイド部と、
前記脳から反射された光を前記検出部へ集約する検出光ガイド部とを含み、
前記検出部は、前記光の進行方向を前向きとして前記光源部の背後に配設され、
前記検出光ガイド部は、前記光源部を囲むように周設された、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【請求項８】
前記遮光部は、前記光源部から照射された光及び前記検出部に入射する光を同一方向に円偏光させる円偏光手段である、請求項７に記載の脳機能計測装置。
【請求項９】
前記円偏光手段は、単一部材からなる、請求項８に記載の脳機能計測装置。
【請求項１０】
前記プローブは、複数の前記光源部を含む、請求項１に記載の脳機能計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳の機能を計測するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、簡便な脳機能計測手法として機能的近赤外分光法（functional near infrared spectroscopy：ｆＮＩＲＳ）が知られており、例えば特許文献１に示されるように、この方法を採用した計測装置（以下「ｆＮＩＲＳ装置」という。）も種々考案されている。
【０００３】
そして、特許文献２には、正三角形の各頂点に光の照射と検出の時間的切り替えが可能なプローブを配置して、ある時刻で一点を照射に用いると同時に他の２点を検出に用い、照射点を全ての頂点に関して一巡させる計測手法（以下「三点複向法」という。）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２４３８０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１００４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光源や検出器が収納された本体と、頭部に装着されるヘッドセットが光伝送ケーブルで連結されたｆＮＩＲＳ装置では、光伝送ケーブルの存在が本装置を小型化し軽量化する上で大きな障害になり、当該ヘッドセットを装着する被験者の負荷を軽減することが困難となる。
【０００６】
ここで、市販されているｆＮＩＲＳ装置の中には光伝送ケーブルを使用せず、光源素子と検出素子を頭皮表面上に直接配置するものもあるが、どの装置においても、一つの筐体中に光源若しくは検出器のいずれか一方のみが格納されているに過ぎないため、特許文献２に示された三点複向法を実現することはできないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、被験者に対する負荷を軽減しつつ三点複向法を実現することのできる脳機能計測装置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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、被験者の脳に光を照射して脳の機能を計測する脳機能計測装置であって、被験者の頭部に装着され、プローブが配置された検知手段と、プローブを制御する制御手段と、脳から反射された光の強度を計測する計測手段とを備え、プローブは、制御手段から供給された制御信号に応じて光を脳に照射する光源部と、脳から反射された光を検出する検出部と、光源部と検出部を光学的に隔離する遮光部とを含む脳機能計測装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被験者に対する負荷を軽減しつつ三点複向法を実現することのできる脳機能計測装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示された検知部３に含まれたプローブＴＰの配置を示す平面図である。
【図３】図２に示されたプローブＴＰの第一の実施の形態に係る上から見た平面構成及び横から見た断面構造を示す図である。
【図４】図２に示されたプローブＴＰの第二の実施の形態に係る上から見た平面構成及び横から見た断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、脳機能計測装置１は計測端末２と検知部３とを備え、計測端末２は制御部１０、データ計測部１１、記憶部１２、操作部１３、及び表示部１４を含む。
【００１３】
そして、検知部３は、ワイヤ７により制御部１０及びデータ計測部１１に接続される。より具体的には、ワイヤ７は、検知部３に配置された複数のプローブＴＰに接続され、制御部１０からプローブＴＰに制御信号が供給されると共に、プローブＴＰで検出された光の強度を示すデータがプローブＴＰからデータ計測部１１に供給される。
【００１４】
また、制御部１０はデータ計測部１１、記憶部１２、操作部１３、及び表示部１４に接続され、記憶部１２はデータ計測部１１及び表示部１４に接続される。また、表示部１４は操作部１３にも接続される。
【００１５】
図２は、図１に示された検知部３に含まれたプローブＴＰの配置を示す平面図である。図２に示されるように、プローブＴＰは例えば、３０ｍｍ間隔の六方最密充填により配置される。このとき、隣接するプローブＴＰの中間点が計測点Ｍとなるが、隣接する計測点Ｍの距離は１５ｍｍに短縮される。
【００１６】
上記のような構成を有する脳機能計測装置１により、上記三点複向法による計測が実現される。すなわち、制御部１０は、ユーザーによる操作部１３の操作により選択された動作を実行すべく、複数のプローブＴＰに対して選択的に光を照射させるよう制御信号を供給すると共に、複数のプローブＴＰで受光された光の強度を選択的に計測するようデータ計測部１１を制御する。
【００１７】
また、制御部１０はユーザーによる操作部１３の操作に応じて、データ計測部１１で計測された上記光の強度を記憶部１２に記憶させ、記憶部１２に記憶された上記光の強度等のデータを表示部１４に表示させる。なお、制御部１０は、上記操作に応じて表示部１４の表示を制御することができ、操作部１３は上記操作に応じて表示部１４の表示機能を調整することができる。
【００１８】
図３は、図２に示されたプローブＴＰの第一の実施の形態に係る上から見た平面構成及び横から見た断面構造を示す図である。なお、図中の矢印は光の進む向きを示し、図４についても同様である。
【００１９】
図３に示されるように、第一の実施の形態に係るプローブＴＰは、円筒形の筐体２０と、それぞれ筐体２０内に格納された検出光ガイド２１、照射光ガイド２２、光源部２３、遮光部２４、受光用集光機構２５、検出部２６、検出部用偏光フィルタ２７、及び光源部用偏光フィルタ２８と、筐体２０の端面を構成する窓部２９により構成される。
【００２０】
ここで、光源部２３は筐体２０の中心軸に沿って光が照射されるよう筐体２０内の中心部に配設され、制御部１０から供給された制御信号に応じて光を照射する。また、検出部２６は光源部２３により照射される光の進行方向を前向きとして光源部２３の背後に配設され、脳において反射された光を検出する。
【００２１】
また、照射光ガイド２２は、光源部２３の照射面上に配設され、光源部２３により照射される光の進行方向を限定する機能を有し、内側面が鏡面加工された光透明媒質や、多数の光ファイバーを束ねて融着させて棒状やテーパー状などに成形したものにより構成される。
【００２２】
また、受光用集光機構２５は、検出部２６の検出面上に配設され、脳から反射された光を検出部２６へ集約して受光効率を上げる機能を有する。そして、検出光ガイド２１は、光源部２３及び照射光ガイド２２を囲むように周設されると共に、受光用集光機構２５と窓部２９との間に設けられる。
【００２３】
また、遮光部２４は、光源部２３と検出部２６とを光学的に隔離して、光源部２３による背部、すなわち検出部２６への光放射を遮断する機能を果たすものであり、光源部２３を包摂するように配設される。
【００２４】
このような構成を有する遮光部２４によれば、光源部２３が消灯時においても微弱に発する光の検出部２６による検出を回避することによって、脳からのより小さな反射光の正確な計測を実現することができる。
【００２５】
なお、遮光部２４は、同時に、光源部２３の前方（図３における上方）への光放射効率を向上させるための集光機構を有してもよい。
【００２６】
また、検出部用偏光フィルタ２７は検出光ガイド２１と窓部２９との間に設けられ、光源部用偏光フィルタ２８は照射光ガイド２２と窓部２９との間に設けられる。そして、これらの検出部用偏光フィルタ２７と光源部用偏光フィルタ２８は、光源部２３から照射された光のうち特に窓部２９や窓部２９に近接した毛髪や頭表で反射される光を遮光する機能を果たすものである。
【００２７】
ここで、光源部用偏光フィルタ２８は直線偏光フィルタであり、検出部用偏光フィルタ２７は、光源部用偏光フィルタ２８を構成する上記直線偏光フィルタの偏光方向と直交する方向に光を偏光させる直線偏光フィルタとされる。
【００２８】
また、検出部用偏光フィルタ２７及び光源部用偏光フィルタ２８は、同一回転方向の円偏光フィルタとしても良く、この場合には検出部用偏光フィルタ２７及び光源部用偏光フィルタ２８を単一の円偏光フィルタとすることができる。
【００２９】
図４は、図２に示されたプローブＴＰの第二の実施の形態に係る上から見た平面構成及び横から見た断面構造を示す図である。図４に示されるように、第二の実施の形態に係るプローブＴＰは、円筒形の筐体２０と、それぞれ筐体２０内に格納された１つの検出部用偏光フィルタ２７と、検出光ガイド２１と、検出部２６と、４つの光源部用偏光フィルタ２８、照射光ガイド２２、光源部２３、及び遮光部２４と、筐体２０の端面を構成する窓部２９により構成される。
【００３０】
ここで、図４に示された第二の実施の形態に係るプローブＴＰは、図３に示された第一の実施の形態に係るプローブＴＰと同様な構成を有するため、以下においては共通点における説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
【００３１】
第二の実施の形態に係るプローブＴＰは、筐体２０内に複数の光源部２３を含み、一例として４つの光源部２３が含まれる場合が図４に示される。
【００３２】
そして、図４に示されるように、プローブＴＰにおいては、１つの検出部用偏光フィルタ２７、検出光ガイド２１及び検出部２６が筐体２０の中心軸に沿って配設される。また、これらを囲むように中心軸の周りにおいて対称的に、４つの光源部用偏光フィルタ２８、照射光ガイド２２、光源部２３、及び遮光部２４が中心軸方向に配設される。
【００３３】
以上のような本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１によれば、充分な空間的サンプリング密度を有する三点複向法によるｆＮＩＲＳ計測を、軽量小型かつ低アーティファクトな構成により実現することができる。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１では光伝送ケーブルが不要となるため、図１に示された計測端末２を集積回路化して検知部３に搭載することも考えられる。
【００３５】
このような構成によれば、当該検知部３を含むヘッドセットと、検知部３で検知されたデータをモニタリングするためのスマートフォン、タブレット型端末、若しくはパーソナルコンピュータのみを使用することにより、脳機能計測装置１と同じ機能を実現することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  脳機能計測装置
３  検知部
１０  制御部
１１  データ計測部
２１  検出光ガイド
２２  照射光ガイド
２３  光源部
２４  遮光部
２５  受光用集光機構
２６  検出部
２７  検出部用偏光フィルタ
２８  光源部用偏光フィルタ
ＴＰ  プローブ
【図１】
2018153533.tif 000003
【図２】
2018153533.tif 000004
【図３】
2018153533.tif 000005
【図４】
2018153533.tif 000006