(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に光を照射する複数個の送光用プローブと、当該被検体から放出される光を受光する複数個の受光用プローブとが固定されるホルダ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個の送光用プローブと発光部とを接続する複数本の送光用光伝送路からなる送光用光伝送路群と、
１個の受光用プローブと光検出部とを接続する複数本の受光用光伝送路からなる受光用光伝送路群と、
前記発光部から送光用プローブに送光用光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部で受光用プローブから受光用光伝送路を介して光を受光するように制御することで、一の送光用プローブの送光用光伝送路から、当該一の送光用プローブと脳血流に関する受光量情報を取得する第一設定距離で隣接する受光用プローブの受光用光伝送路への光の第一受光量情報を取得する制御部とを備える光測定装置であって、
前記送受光部は、少なくとも１個の送受光用プローブを備え、
前記送受光用プローブは、前記送光用プローブ、前記受光用プローブと同様な外形であり、前記送光用プローブ、前記受光用プローブに換えて前記ホルダに固定可能であり、
前記送受光用プローブの先端部には、２個の固定孔が、皮膚血流に関する受光量情報を取得する第二設定距離をあけて形成されており、１個の固定孔には送光用光伝送路が配置されるとともに、他の１個の固定孔には受光用光伝送路が配置され、
前記制御部は、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から一の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第二受光量情報を取得して、
前記第一受光量情報から前記第二受光量情報を除去することにより、前記被検体の内部における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】
前記送光用プローブと接続される送光用光伝送路は、直径０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、
前記受光用プローブと接続される受光用光伝送路は、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、
前記送受光用プローブと接続される送光用光伝送路は、直径０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、
前記送受光用プローブと接続される受光用光伝送路は、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であ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】
前記第一設定距離は、２５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、
前記第二設定距離は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２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、送光用プローブと受光用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用プローブにより、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用プローブにより、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、送光用プローブと受光用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６（ａ）は、一対の送光用プローブ及び受光用プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の平面図である。
送光用プローブ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、受光用プローブ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、送光用プローブ１２から光を照射させるとともに、受光用プローブ１３に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、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である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）が得られるとしている。
【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）。
図７は、光脳機能イメージング装置の概略構成の一例を示すブロック図である。光脳機能イメージング装置１０１は、送受光部１１０と、近赤外光を出射する発光部２と、受光量情報Ａｎ（λｍ）を検出する光検出部３と、直径２ｍｍの送光用光ファイバー（送光用光伝送路）３０ａからなる光ファイバー群３０と、直径２ｍｍの受光用光ファイバー（受光用光伝送路）４０ａからなる光ファイバー群４０と、光脳機能イメージング装置１０１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）１２０とにより構成される。
【０００６】
このような光脳機能イメージング装置１０１の送受光部１１０では、複数個の送光用プローブ１２と、複数個の受光用プローブ１３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１１が使用される。ホルダ１１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ものが使用される。図８は、ホルダの一例を示す斜視図である。ホルダ１１には、（Ｓ＋Ｔ）個の貫通孔１１ａが行方向と列方向とで３０ｍｍ（第一設定距離）をあけるように形成されている。貫通孔１１ａは、円形状であり、その直径は、９ｍｍである。
【０００７】
また、図９は、送光用プローブ（受光用プローブ）の一例を示す斜視図である。
送光用プローブ１２は、円筒形状であり、その外周面は、貫通孔１１ａに固定できるようになっており、その内周面には、送光用光ファイバー３０ａの一端部が挿入されている。これにより、送光用光ファイバー３０ａの他端部が、発光部２と接続されることで、送光用光ファイバー３０ａの他端部から入射した近赤外光が、送光用光ファイバー３０ａの内部を通過して送光用光ファイバー３０ａの一端部（送光用プローブの先端）から出射することができるようになっている。
受光用プローブ１３も、送光用プローブ１２と同様な構造をしており、円筒形状であり、その外周面は、貫通孔１１ａに固定できるようになっており、その内周面には、受光用光ファイバー４０ａの一端部が挿入されている。これにより、受光用光ファイバー４０ａの他端部が、光検出部３と接続されることで、受光用光ファイバー４０ａの一端部（受光用プローブの先端部）から入射した近赤外光が、受光用光ファイバー４０ａの内部を通過して受光用光ファイバー４０ａの他端部から出射することができるようになっている。
【０００８】
そして、Ｓ個の送光用プローブ１２とＴ個の受光用プローブ１３とが、ホルダ１１の貫通孔１１ａに、行方向と列方向とに交互となるように挿入されることにより、送受光部１１０が形成される。図１０は、Ｓ個の送光用プローブとＴ個の受光用プローブとの位置関係の一例を示す図である。なお、送光用プローブ１２を白丸で示し、受光用プローブ１３を黒丸で示す。
このような送受光部１１０を用いて、順番に１個ずつ送光用プローブ１２から光を照射させるとともに、Ｔ個の受光用プローブ１３に頭皮表面から放出される光を入射させることによって、Ｎ箇所の測定部位に関する受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を得ている。さらに、Ｎ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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０９９６４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、送受光部１１０を用いて、深さ１５ｍｍにある脳表部位Ｓを計測するために、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検体の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離（チャンネル）を３０ｍｍ（第一設定距離）となるように配置しても、実際には、図６（ａ）に示すように被検体の脳表部位Ｓにある脳血流による受光量情報だけでなく、送光点Ｔ近傍や受光点Ｒ近傍の被検体の頭皮部位にある皮膚血流による受光量情報も含まれるという問題があった。
そこで、本発明は、頭皮表面から脳部位（測定部位）までより浅い皮膚血流等の頭皮部位による不要な受光量情報を除去した脳血流等の脳部位（測定部位）による受光量情報を得ることができる光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】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明の光計測装置は、被検体に光を照射する複数個の送光用プローブと、当該被検体から放出される光を受光する複数個の受光用プローブとが固定されるホルダ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個の送光用プローブと発光部とを接続する複数本の送光用光伝送路からなる送光用光伝送路群と、１個の受光用プローブと光検出部とを接続する複数本の受光用光伝送路からなる受光用光伝送路群と、前記発光部から送光用プローブに送光用光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部で受光用プローブから受光用光伝送路を介して光を受光するように制御することで、一の送光用プローブの送光用光伝送路から、当該一の送光用プローブと脳血流に関する受光量情報を取得する第一設定距離で隣接する受光用プローブの受光用光伝送路への光の第一受光量情報を取得する制御部とを備える光測定装置であって、前記送受光部は、少なくとも１個の送受光用プローブを備え、前記送受光用プローブは、前記送光用プローブ、前記受光用プローブと同様な外形であり、前記送光用プローブ、前記受光用プローブに換えて前記ホルダに固定可能であり、前記送受光用プローブの先端部には、２個の固定孔が、皮膚血流に関する受光量情報を取得する第二設定距離をあけて形成されており、１個の固定孔には送光用光伝送路が配置されるとともに、他の１個の固定孔には受光用光伝送路が配置され、前記制御部は、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から一の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第二受光量情報を取得して、前記第一受光量情報から前記第二受光量情報を除去することにより、前記被検体の内部における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。
【００１３】
本発明の光測定装置によれば、送光用プローブと受光用プローブとが第一設定距離で並べられる。さらに、少なくとも１個の送受光用プローブが配置される。このとき、送受光用プローブには、発光部と接続された送光用光伝送路と、光検出部と接続された受光用光伝送路とが第二設定距離をあけて配置されるように接続されている。
そして、制御部は、送光用プローブの送光用光伝送路から受光用プローブの受光用光伝送路への光の第一受光量情報を取得する。この第一受光量情報には、上述したように測定部位（例えば、脳血流等）による受光量情報と、測定部位より浅い部位にある皮膚血流等による受光量情報とが含まれる。
また、制御部は、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から一の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第二受光量情報を取得する。この第二受光量情報には、測定部位より浅い部位にある皮膚血流等による受光量情報が含まれる。
これにより、制御部は、第二受光量情報を用いて、測定部位より浅い部位（例えば、皮膚血流等）による受光量情報を第一受光量情報から除去することにより、測定部位（例えば、脳血流等）の受光量情報を取得する。このとき、例えば、独立成分分析等の数学的信号分離法を用いて、測定部位と浅い部位との信号（情報成分）を分離し、測定部位の情報成分のみを抽出する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の光測定装置によれば、頭皮表面から脳部位までより浅い皮膚血流等の頭皮部位による不要な受光量情報を除去した脳血流等の脳部位（測定部位）による受光量情報を得ることができる。したがって、脳内各部等の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を正確に観察することができる。
【００１５】
（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、前記送光用プローブと接続される送光用光伝送路は、直径０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、前記受光用プローブと接続される受光用光伝送路は、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、前記送受光用プローブと接続される送光用光伝送路は、直径０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、前記送受光用プローブと接続される受光用光伝送路は、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明の光計測装置は、被検体に光を照射するとともに、当該被検体から放出される光を受光する少なくとも２個の送受光用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個の送受光用プローブと発光部とを接続する複数本の送光用光伝送路からなる送光用光伝送路群と、１個の送受光用プローブと光検出部とを接続する複数本の受光用光伝送路からなる受光用光伝送路群と、前記発光部から送受光用プローブに送光用光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部で送受光用プローブから受光用光伝送路を介して光を受光するように制御することで、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から、当該一の送受光用プローブと第一設定距離で隣接する送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第一受光量情報を取得する制御部とを備える光測定装置であって、前記送受光用プローブの先端部には、２個の固定孔が、前記第一設定距離より短い第二設定距離をあけて形成されており、１個の固定孔には送光用光伝送路が配置されるとともに、他の１個の固定孔には受光用光伝送路が配置され、前記制御部は、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から一の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第二受光量情報を取得して、前記第一受光量情報と第二受光量情報とを用いて、前記被検体の内部における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。
【００１７】
本発明の光測定装置によれば、送受光用プローブが第一設定距離で並べられる。このとき、送受光用プローブには、発光部と接続された送光用光伝送路と、光検出部と接続された受光用光伝送路とが第二設定距離をあけて配置されるように接続されている。
そして、制御部は、送受光用プローブの送光用光伝送路から、当該送受光用プローブと第一設定距離で隣接する他の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第一受光量情報を取得する。
また、制御部は、一の送受光用プローブの送光用光伝送路から一の送受光用プローブの受光用光伝送路への光の第二受光量情報を取得する。
これにより、制御部は、第二受光量情報を用いて、測定部位より浅い部位（例えば、皮膚血流等）による受光量情報を第一受光量情報から除去することにより、測定部位（例えば、脳血流等）の受光量情報を取得する。
以上のように、本発明の光測定装置によれば、頭皮表面から脳部位までより浅い皮膚血流等の頭皮部位による不要な受光量情報を除去した脳血流等の脳部位（測定部位）による受光量情報を得ることができる。
【００１８】
さらに、本発明の光測定装置は、前記第一設定距離は、２５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、前記第二設定距離は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】図１に示す光脳機能イメージング装置の概略構成の一部を示す図。
【図３】送受光用プローブの一例を示す斜視図。
【図４】（Ｓ−２）個の送光用プローブと（Ｔ−２）個の受光用プローブと４個の送受光用プローブとの位置関係の一例を示す図。
【図５】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。
【図６】送光用プローブと受光用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の説明図。
【図７】従来の光脳機能イメージング装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図８】ホルダの一例を示す図。
【図９】送光用プローブ（受光用プローブ）の一例を示す斜視図。
【図１０】Ｓ個の送光用プローブとＴ個の受光用プローブとの位置関係の一例を示す図。
【図１１】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概略構成の一例を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す光脳機能イメージング装置の概略構成の一部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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ことはいうまでもない。
【００２１】
（実施形態１）
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概略構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、図１に示す光脳機能イメージング装置の概略構成の一部を示す図である。なお、光脳機能イメージング装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
光脳機能イメージング装置１は、送受光部１０と、近赤外光を出射する発光部２と、受光信号を検出する光検出部３と、直径２ｍｍの送光用光ファイバー（送光用光伝送路）３０ａからなる光ファイバー群３０と、直径２ｍｍの受光用光ファイバー（受光用光伝送路）４０ａからなる光ファイバー群４０と、直径２ｍｍの送光用光ファイバー（送光用光伝送路）３１ａからなる光ファイバー群３１と、直径２ｍｍの受光用光ファイバー（受光用光伝送路）４１ａからなる光ファイバー群４１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。
【００２２】
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、受光信号をコンピュータ２０に出力する。
【００２３】
送光用光ファイバー３０ａと送光用光ファイバー３１ａとは、直径０．３ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、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。
受光用光ファイバー４０ａと受光用光ファイバー４１ａとは、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の管状であり、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。
【００２４】
送受光部１０は、（Ｓ＋Ｔ）個の貫通孔１１ａを有する半球状のホルダ１１と、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２と、（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３と、４個の送受光用プローブ１４とを備える。図３は、送受光用プローブの一例を示す斜視図である。
送受光用プローブ１４は、先端面１５を有する円筒形状であり、その外周面は、貫通孔１１ａに固定できるようになっており、その先端面１５には、固定孔１５ａと固定孔１５ｂとが２ｍｍ（第二設定距離）をあけるように形成されている。固定孔１５ａと固定孔１５ｂとは、円形状であり、その直径は、０．２ｍｍである。そして、送受光用プローブ１４の固定孔１５ａには、送光用光ファイバー３１ａの一端部が固定されるとともに、固定孔１５ｂには、受光用光ファイバー４１ａの一端部が固定されるようになっている。これにより、送光用光ファイバー３１ａの他端部が、発光部２と接続されることで、送光用光ファイバー３１ａの他端部から入射した近赤外光が、送光用光ファイバー３１ａの内部を通過して送光用光ファイバー３１ａの一端部（固定孔１５ａ）から出射することができるようになっている。また、受光用光ファイバー４１ａの他端部が、光検出部３と接続されることで、受光用光ファイバー４１ａの一端部（固定孔１５ｂ）から入射した近赤外光が、受光用光ファイバー４１ａの内部を通過して受光用光ファイバー４１ａの他端部から出射することができるようになっている。よって、送光用光ファイバー３１ａを送光点Ｔとし、受光用光ファイバー４１ａを受光点Ｒとすれば、頭皮表面から深度１ｍｍの位置にある皮膚血流に関する第二受光量情報Ａｌ（λｍ）が得られることになる。
【００２５】
そして、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２と（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３とが、ホルダ１１の貫通孔１１ａに、行方向と列方向とに交互となるように挿入されるとともに、４個の送受光用プローブ１４が、ホルダ１１の貫通孔１１ａに、挿入されることにより、送受光部１０が形成される。図４は、（Ｓ−２）個の送光用プローブと（Ｔ−２）個の受光用プローブと４個の送受光用プローブとの位置関係の一例を示す図である。なお、送光用プローブ１２を白丸で示し、受光用プローブ１３を黒丸で示し、送受光用プローブ１４を灰色丸で示す。
このとき、送受光用プローブ１４は、頭皮表面の全面ではなく頭皮表面の一部に配置されることになるが、頭皮部位の皮膚血流は頭部全体に均一であると考えられているので、図４に示すような送受光用プローブ１４で得られた全ての第二受光量情報Ａｌ（λｍ）を用いて、平均化処理を行うことによって、被検体の頭皮部位にある皮膚血流による受光量情報を得ることになる。
【００２６】
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及び光検出部３を制御する送受光部制御部４と、第一受光量情報Ａｎ（λｍ）を取得する第一受光量情報取得部２１ａと、第二受光量情報Ａｌ（λｍ）を取得する第二受光量情報取得部２１ｂと、脳活動受光量情報算出部２１ｃとを有する。また、メモリ２５は、第一受光量情報Ａｎ（λｍ）を記憶する第一受光量情報記憶領域２５ａと、第二受光量情報Ａｌ（λｍ）を記憶する第二受光量情報記憶領域２５ｂとを有する。
【００２７】
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４ａと、光検出部３から受光信号を受信することにより、受光用プローブ１３で検出された受光信号を第一受光量情報記憶領域２５ａに記憶させるとともに、送受光用プローブ１４で検出された受光信号を第二受光量情報記憶領域２５ｂに記憶させる光検出制御部４ｂとを有する。
発光制御部４ａは、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２のうちから選択される１個の送光用プローブ１２と、４個の送受光用プローブ１４とに、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、一の送光用プローブ１２に７８０ｎｍの光を０．１５秒間送光させ、次に、二の送光用プローブ１２に７８０ｎｍの光を０．１５秒間送光させるように、一の送光用プローブ１２から（Ｓ−２）の送光プローブ１２まで順番に７８０ｎｍの光を送光させる駆動信号を発光部２に出力する。さらに、一の送光用プローブ１２から（Ｓ−２）の送光プローブ１２まで順番に７８０ｎｍの光を送光させた後には、同様にして一の送光用プローブ１２から（Ｓ−２）の送光用プローブ１２まで順番に８５０ｎｍの光を送光させる駆動信号を発光部２に出力する。このようにして、順番に１個ずつ送光用プローブ１２から近赤外光を照射させる。
また、順番に１個ずつ送光用プローブ１２から近赤外光を照射させると同時に、４個の送受光用プローブ１４に７８０ｎｍの光を０．１５秒間送光させ、次に、４個の送受光用プローブ１４に８５０ｎｍの光を０．１５秒間送光させる駆動信号を発光部２に出力する。
【００２８】
光検出制御部４ｂは、光検出部３から受光信号を受信することにより、受光用プローブ１３で検出された受光信号を第一受光量情報記憶領域２５ａに記憶させるとともに、送受光用プローブ１４で検出された受光信号を第二受光量情報記憶領域２５ｂに記憶させる制御を行う。例えば、まず、一の送光用プローブ１２から送光された７８０ｎｍの光を（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３で検出した受光信号を受信し、次に、二の送光用プローブ１２から送光された７８０ｎｍの光を（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３で検出した受光信号を受信するように、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から送光した７８０ｎｍの光を（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３で検出した受光信号を受信する。さらに、同様にして（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から送光した８５０ｎｍの光を（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３で検出した受光信号を受信する。
また、（Ｔ−２）個の受光用プローブ１３で検出した受光信号を受信すると同時に、まず、４個の送光用光ファイバー３１ａから送光された７８０ｎｍの光を４個の受光用光ファイバー４１ａで検出した受光信号を受信する。さらに、同様にして４個の送光用光ファイバー３１ａから送光した８５０ｎｍの光を４個の受光用光ファイバー４１ａで検出した受光信号を受信する。
【００２９】
第一受光量情報取得部２１ａは、送光用プローブ１２から、当該送光用プローブ１２と第一設定距離で隣接する受光用プローブ１３で受光される光の第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）を取得する制御を行う。
具体的には、第一受光量情報記憶領域２５ａに記憶された受光信号の中から、送光用プローブ１２から、当該送光用プローブ１２と第一設定距離で隣接する受光用プローブ１３で受光される受光信号を、深さ３０／２ｍｍの第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）として取得する。これにより、Ｎ箇所の測定部位に関する第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）が得られる。
【００３０】
第二受光量情報取得部２１ｂは、送光用光ファイバー３１ａから、当該送光用光ファイバー３１ａと第二設定距離で隣接する受光用光ファイバー４１ａで受光される光の第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）を取得する制御を行う。
具体的には、第二受光量情報記憶領域２５ｂに記憶された受光信号を、頭皮部位の第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）として取得する。これにより、４箇所の頭皮部位に関する第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）が得られる。
【００３１】
脳活動受光量情報算出部２１ｃは、第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）（ｎ＝１，２，３，４）を用いて、被検体の脳表部位より浅い頭皮部位による受光量情報を第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から除去することにより、脳表部位に関する受光量情報を取得する制御を行う。
例えば、得られた４個の第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）を平均化処理することで、被検体の頭皮部位による受光量情報を算出する。そして、得られた頭皮部位による受光量情報と、Ｎ個の第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）とに関して、独立成分分析等の数学的信号分離法を用いて、脳表部位と頭皮部位との信号（情報成分）を分離し、脳表部位の信号（情報成分）のみを抽出する。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。
【００３２】
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５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、発光制御部４ａは、１個の送光用プローブ１２と、４個の送受光用プローブ１４とに光を送光する駆動信号を発光部２に出力する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０３の処理において、光検出制御部４ｂは、光検出部３からの受光信号を受けることにより、受光信号（第一受光量情報）を第一受光量情報記憶領域２５ａに記憶させると同時に、受光信号（第二受光量情報）を第二受光量情報記憶領域２５ｂに記憶させる。
次に、ステップＳ１０４の処理において、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から７８０ｎｍの光と８５０ｎｍの光とを送光したか否かを判定する。（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から７８０ｎｍの光と８５０ｎｍの光とを送光していないと判定したときには、ステップＳ１０２の処理に戻る。つまり、次の送光用プローブ１２から光を送光することになる。
一方、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から７８０ｎｍの光と８５０ｎｍの光とを送光したと判定したときには、ステップＳ１０５の処理において、第一受光量情報取得部２１ａは、送光用プローブ１２から、当該送光用プローブ１２と第一設定距離で隣接する受光用プローブ１３で受光される光の第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）を取得する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０６の処理において、第二受光量情報取得部２１ｂは、送光用光ファイバー３１ａから、当該送光用光ファイバー３１ａと第二設定距離で隣接する受光用光ファイバー４１ａで受光される光の第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）を取得する。
次に、ステップＳ１０７の処理において、脳活動受光量情報算出部２１ｃは、第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）（ｌ＝１，２，３，４）を用いて、被検体の脳表部位より浅い頭皮部位による受光量情報を第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から除去することにより、脳表部位に関する受光量情報を取得する。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Ｓ１０８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。
【００３５】
以上のように、光脳機能イメージング装置１によれば、頭皮表面から脳部位までより浅い皮膚血流等の頭皮部位による不要な受光量情報を除去した脳血流等の脳部位（測定部位）による受光量情報を得ることができる。したがって、脳内各部等の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を正確に観察することができる。
【００３６】
（実施形態２）
図１１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概略構成の一例を示すブロック図である。また、図１２は、図１１に示す光脳機能イメージング装置の概略構成の一部を示す図である。なお、光脳機能イメージング装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。
光脳機能イメージング装置５１は、送受光部５０と、近赤外光を出射する発光部２と、受光信号を検出する光検出部３と、直径２ｍｍの送光用光ファイバー（送光用光伝送路）３１ａからなる光ファイバー群３１と、直径２ｍｍの受光用光ファイバー（受光用光伝送路）４１ａからなる光ファイバー群４１と、光脳機能イメージング装置５１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）７０とにより構成される。
送受光部５０は、（Ｓ＋Ｔ）個の貫通孔１１ａを有する半球状のホルダ１１と、（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４とを備える。
【００３７】
コンピュータ７０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及び光検出部３を制御する送受光部制御部４と、第一受光量情報Ａｎ（λｍ）を取得する第一受光量情報取得部２１ａと、第二受光量情報Ａｌ（λｍ）を取得する第二受光量情報取得部２１ｂと、脳活動受光量情報算出部２１ｃとを有する。
【００３８】
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４ａと、光検出部３から受光信号を受信することにより、送受光用プローブ１４で検出された受光信号を第一受光量情報記憶領域２５ａと第二受光量情報記憶領域２５ｂとに記憶させる光検出制御部４ｂとを有する。
発光制御部４ａは、（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４のうちから選択される１個の送受光用プローブ１４に、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。
【００３９】
光検出制御部４ｂは、光検出部３から受光信号を受信することにより、送受光用プローブ１４で検出された受光信号を第一受光量情報記憶領域２５ａと第二受光量情報記憶領域２５ｂとに記憶させる制御を行う。例えば、まず、一の送受光用プローブ１４から送光された７８０ｎｍの光を（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４で検出した受光信号を受信し、次に、二の送受光用プローブ１４から送光された７８０ｎｍの光を（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４で検出した受光信号を受信するように、（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４から送光した７８０ｎｍの光を（Ｓ＋Ｔ）個の送受光用プローブ１４で検出した受光信号を受信する。さらに、同様にして送受光用プローブ１４から送光した８５０ｎｍの光を送受光用プローブ１４で検出した受光信号を受信する。
【００４０】
第一受光量情報取得部２１ａは、送受光用プローブ１４の送光用光ファイバー３１ａから、当該送受光用プローブ１４と第一設定距離で隣接する送受光用プローブ１４の受光用光ファイバー４１ａで受光される光の第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）を取得する制御を行う。
第二受光量情報取得部２１ｂは、送受光用プローブ１４の送光用光ファイバー３１ａから、当該送受光用プローブ１４の送光用光ファイバー３１ａと第二設定距離で隣接する受光用光ファイバー４１ａで受光される光の第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）を取得する制御を行う。
【００４１】
脳活動受光量情報算出部２１ｃは、第二受光量情報Ａｌ（λ１）、Ａｌ（λ２）（ｎ＝１，２， ・・・， （Ｓ＋Ｔ））を用いて、被検体の脳表部位より浅い頭皮部位による受光量情報を第一受光量情報Ａｎ（λ１）、Ａｎ（λ２）（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）から除去することにより、脳表部位に関する受光量情報を取得する制御を行う。
以上のように、光脳機能イメージング装置５１によれば、頭皮表面から脳部位までより浅い皮膚血流等の頭皮部位による不要な受光量情報を除去した脳血流等の脳部位（測定部位）による受光量情報を得ることができる。したがって、脳内各部等の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を正確に観察することができる。
【００４２】
（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、１個の送光用プローブ１２と、４個の送受光用プローブ１４とに光を送光する駆動信号を発光部２に出力するような構成を示したが、（Ｓ−２）個の送光用プローブ１２から光を送光した後に、４個の送受光用プローブ１４に光を送光する駆動信号を発光部２に出力するような構成としてもよい。
（２）上述した光脳機能イメージング装置１では、固定孔１５ａと固定孔１５ｂとは、直径は、０．２ｍｍである円形状であるような構成を示したが、直径は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である円形状であるような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
１、５１、１０１：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
１０、５０、１１０：送受光部
１２：送光用プローブ
１３：受光用プローブ
１４：送受光用プローブ
２０、７０：制御部（コンピュータ）
３０ａ：送光用光伝送路
３１ａ：送光用光伝送路
４０ａ：受光用光伝送路
４１ａ：受光用光伝送路
１５ａ、１５ｂ：固定孔
【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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