(57)【要約】【課題】光生体測定装置による頭部検査前の髪の毛掻き分け作業を軽減し、測定データの品質を向上させる。【解決手段】送光または受光用の光ファイバ２を一体的に挿着した樹脂製の筒体部３と、該筒体部３のガイド孔となる中空部とコイルばね４を収容空間を形成した筒体５と、前記筒体部３の先端部に嵌設させ、先端方向に外径を拡大したジェル溜め部材６と、該ジェル溜め部材６に収容されている前記光ファイバ２と等しい屈折率を有するマッチングジェル７によりファイバヘッド１を構成する。前記筒体部３はコイルばね４により先端方向へ押圧されている。ファイバヘッド１の先端を頭部に押し付けることにより、ジェル溜め部材６の先端が広がり、光ファイバ２の先端と頭部Ｈ間はマッチングジェル７で結合されるので、光特性の大きな変化がなく、毛髪の掻き分け作業が軽減され、光ファイバ２を介する近赤外光の高い送光、受光効率が得られる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射する近赤外光を送光する光ファイバあるいは被検体から放射される近赤外光を受光する光ファイバの先端部を一体的に挿着保持する光生体測定装置のファイバヘッドであって、光ファイバの屈折率とマッチングするマッチングジェルを収容し、被検体に接近することにより、前記マッチングジェルを介して光ファイバと被検体間が結合されるジェル溜め部が設けられていることを特徴とする光生体測定装置のファイバヘッド。
【請求項２】
ジェル溜め部の先端部に被検体表面上の毛髪を測定範囲面外に除去する毛髪除去部位が備えられていることを特徴とする請求項１記載のファイバヘッド。
【請求項３】
被検体に照射する近赤外光を送光する光ファイバあるいは被検体から放射される近赤外光を受光する光ファイバの先端部を一体的に挿着保持する光生体測定装置のファイバヘッドを着脱可能に挿着して光ファイバの先端を被検体に接触させるファイバホルダであって、光ファイバの屈折率とマッチングするマッチングジェルを収容し、被検体に接近することにより、前記マッチングジェルを介して光ファイバと被検体間が結合されるジェル溜め部が設けられていることを特徴とする光生体測定装置のファイバホルダ。
【請求項４】
ジェル溜め部の先端部に被検体表面上の毛髪を測定範囲面外に除去する毛髪除去部位が備えられていることを特徴とする請求項３記載のファイバホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は近赤外光を使用して人体頭部等の生体情報を得る光生体測定装置のファイバヘッドおよびファイバホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
近赤外光は、皮膚組織や骨組織を通過し、かつ、血液中のオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンにより吸収される性質を有する。近赤外光のこのような性質を利用して、近年、非浸襲で脳活動の測定を行なうことができる、近赤外分光分析法（Ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、以下ＮＩＲＳと略す）を用いた経頭的測定技術が利用されている。
【０００３】
ＮＩＲＳでは、被検者の頭皮上から近赤外光を照射し、脳皮質によって拡散反射された光を頭皮上で受光し、検出する。この検出光により、測定部位でのオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度を求める。そしてヘモグロビン濃度の変化から脳の活動データを計測し、取得した脳活動データに平均化処理等の画像処理を行なって画像化するものである。
【０００４】
一般に、ＮＩＲＳに用いる近赤外光光源は、波長純度と光強度とが要求されるため、半導体レーザを用いている。また、ＮＩＲＳの検出器には、高感度な光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いている。そして、光源から発せられる照射光を測定部位に送り、また、測定部位からの検出光を検出器に送るために、送光用、受光用の光ファイバを用いている。
【０００５】
ＮＩＲＳにより脳の活動状態を測定する場合、送光ファイバ、受光ファイバのそれぞれの先端を、頭皮に密着させる。このとき、送光ファイバと受光ファイバとを頭皮上で所定の間隔で配置し、保持しておく必要があることから、図９に示すように、それぞれの送光ファイバ５３、受光ファイバ５４を取り付ける位置に、ファイバ取付孔５２が形成されたファイバホルダ５１が用いられている。そしてファイバ取付孔５２に、送光ファイバ５３、受光ファイバ５４の先端を固定するようにして測定がなされる（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図１０は、ファイバホルダに送光ファイバ、受光ファイバを取り付ける状態を模式的に説明する図である。ファイバホルダ５１（一部のみを図示）にはファイバ取付孔５２が形成されている。また、ファイバ取付孔５２の上方には、ファイバ取付孔５２に挿入する直前の送光ファイバ５３（あるいは受光ファイバ５４）の先端部分とガイド５７からなるファイバヘッド５８が示されている。この送光ファイバ５３の先端部分は、測定光を導波するファイバ本体５５と、ファイバ本体５５を保護、補強するために、ファイバ本体５５の外周を円筒状に被服する樹脂層５６とが一体に形成されている。この樹脂層５６により、送光ファイバ５３の先端部分は、曲がらないよう構成されている。樹脂層５６は、製作、加工の容易さから、ファイバ本体５５の形状と同様に、断面が円形にしてある。
【０００７】
前記ガイド５７の中心に設けた貫通孔に、送光ファイバ５３の先端部分が通してある。送光ファイバ５３の先端は、外力が加わらない状態でガイド５７の先端よりも突出するようにしてあり、送光ファイバ５３の軸方向に力が加わると、送光ファイバ５３のガイド５７より突出した部分が、ガイド５７の貫通孔内に押し込まれるようになっている。
なお、ガイド５７の貫通孔内には、コイルばね５９が取り付けてあり、送光ファイバ５３への軸方向の力に対して付勢力が働くようにしてある。これにより、再び外力が加わらなくなると、送光ファイバ５３の先端は、再び突出するようになっている。
【０００８】
ガイド５７の外径とファイバ取付孔５２の内径とは、ほぼ一致するようにしてあり、送光ファイバ５３の先端をファイバ取付孔５２に挿入し、押し込んでいくと、まず、送光ファイバ５３の突出した先端部分が頭皮に接触する。さらに押し込んでいくと、送光ファイバ５３の先端は、頭皮からの抗力によりガイド５７の貫通孔内に押し込まれ、測定可能状態になる。
【０００９】
しかしこの場合、図１１（Ａ）に示すように送光ファイバ５３の照射口や受光ファイバ５４の検出口と頭皮との間に毛髪Ｆが存在すると、毛髪Ｆによって測定光あるいは検出光が遮られたり、空間部分が存在すると送光、受光効率が低下し、測定精度が大きく低下するので、図１１（Ｂ）に示すように毛髪Ｇが送光ファイバ５３と頭皮との間に入らないようにしてファイバヘッド５８を取り付ける必要がある。なお、図１１のＡ図は頭髪の掻き分け前を示し、Ｂ図は掻き分け後を示している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２４７２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ファイバ取付孔５２に、ファイバヘッド５８を固定する前の毛髪を掻き分ける作業は、ファイバ取付孔５２の孔内で行うことになる。このときに、毛髪が、頭皮と送光ファイバ５３の先端（特にファイバ本体５５部分の先端）との間に入り込まないように、ファイバ取付孔５２の中央から掻き分ける作業を行なう。すなわち、ファイバホルダ５１を頭皮に取り付けた状態では、図１１（Ａ）に示すような毛髪を掻き棒のような形状をした器具を用いて掻き分け、図１１（Ｂ）に示すように、ファイバ取付孔５２の中央部分に、毛髪のない領域を形成した上で、ファイバヘッド５８をファイバ取付孔５２に挿入する。受光ファイバ５４の取り付けについても同様である。
【００１２】
しかしながら、ファイバ取付孔５２の直径は１０ｍｍ以下しかなく、光ファイバ数が多い場合、髪の毛を掻き分ける作業は、多くの時間を必要とし、被検者に対して疲労を与え、その後の測定において、データの品質を劣化させる原因となっていた。また、髪の毛が硬い場合は、一度掻き分けた髪の毛が元の位置に戻り、頭皮が露出できず、光ファイバと頭皮間に空間ができ、検出光の散乱やノイズの混入等により、測定データの品質を劣化させるという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、毛髪の掻き分け作業を軽減し、必要情報を有する測定データが得られる光生体測定装置のファイバヘッドおよびファイバホルダ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】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の光生体測定装置のファイバヘッドは、被検体に照射する近赤外光を送光する光ファイバあるいは被検体から放射される近赤外光を受光する光ファイバの先端部を一体的に挿着保持する光生体測定装置のファイバヘッドであって、光ファイバの屈折率とマッチングするマッチングジェルを収容し、被検体に接近することにより、前記マッチングジェルを介して光ファイバと被検体間が結合されるジェル溜め部が設けられているものである。
さらに本発明の光生体測定装置は、ジェル溜め部の先端部に被検体表面上の毛髪を測定範囲面外に除去する毛髪除去部位が備えられているものである。
本発明の光生体測定装置のファイバホルダは、被検体に照射する近赤外光を送光する光ファイバあるいは被検体から放射される近赤外光を受光する光ファイバの先端部を一体的に挿着保持する光生体測定装置のファイバヘッドを着脱可能に挿着して光ファイバの先端を被検体に接触させるファイバホルダであって、光ファイバの屈折率とマッチングするマッチングジェルを収容し、被検体に接近することにより、前記マッチングジェルを介して光ファイバと被検体間が結合されるジェル溜め部が設けられているものである。
さらに本発明の光生体測定装置は、ジェル溜め部の先端部に被検体表面上の毛髪を測定範囲面外に除去する毛髪除去部位が備えられているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本光生体測定装置のファイバヘッドおよびファイバホルダは、マッチングジェルが頭皮と光ファイバに接触していて光の導波路の役割をするので、髪の毛を掻き分けなくてもデータの劣化がない。また、動き等によっても、各インターフェースにおいて、光特性の大きな変化をもたらさないため、データの劣化が引き起こされない。また、ファイバヘッドあるいはファイバホルダの髪の毛をファイバ中心から外側に追い出す毛髪除去部位を備えたことにより、頭皮を露出させ、マッチングジェルと頭皮の密着を容易にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の生体測定装置のファイバヘッドおよびファイバホルダ（以下、ファイバヘッドおよびファイバホルダと略称す）について、図面を参照しながら説明する。図１はファイバヘッドの第１実施例による構成を示す図で、（Ａ）は一部断面で示す側面図、（Ｂ）は先端面を示す図である。
【００１７】
本ファイバヘッド１は、図１に示すように、送光または受光用の光ファイバ２を一体的に挿着された樹脂製の筒体部３と、該筒体部３のガイド孔となる中空部５ａとコイルばね４を収容する空間を形成した筒体５と、前記筒体部３の先端部に嵌合させ、その先端外径を拡大したジェル溜め部位を形成する弾性材質のジェル溜め部材６と、該ジェル溜め部材６に収容された前記光ファイバ２と等しい屈折率を有するマッチングジェル７から構成されている。このマッチングジェル７は一般に光ファイバを接合する場合に使用されるシリコングリスなどの屈折率整合剤が使用され、測定前に各ジェル溜め部材６にチューブ又は容器入りのマッチングジェル７を詰めて使用する。マッチングジェル７はその粘性とジェル溜め部材６の小内容積によりジェル溜め部材６内に保持される。前記筒体部３には円周方向への突起部３ａが形成され、筒体部３はコイルばね４の伸長力により先端方向へ押圧されている。
【００１８】
図２はファイバを挿着した状態を示す図で、ファイバヘッド１を例えばファイバホルダ５１（図１０参照）のファイバ取付孔５２に挿着した場合、図２に示すようにジェル溜め部材６は、頭部Ｈに押し付けられて密着し、光ファイバ２の先端と頭部Ｈ間での毛髪以外の空間はマッチングジェル７で埋められる。光ファイバ２から送光される近赤外光は、マッチングジェル７が介在することにより光ファイバ２の先端面で屈折せずに頭部Ｈに入射し、また頭部Ｈから出射する近赤外光はマッチングジェル７の介在により頭皮面で外側方向に広がらずに光ファイバ２に入射されるため、毛髪の残存による空間部の発生で生じる光特性の大きな変化がなく、近赤外光の頭部Ｈとの送光、受光効率の損失をなくすことができる。なお、図２における符号で図１と同一符号で示されるものは図１と同一のものであり詳細な説明は省略する。
【００１９】
図３はファイバヘッドの第２実施例による構成を示すもので、（Ａ）は一部断面で示す側面図、（Ｂ）は先端面を示す図である。本ファイバヘッド１Ａは、前記ファイバヘッド１と同様の光ファイバ２、筒体部３および筒体５と、ファイバヘッド１のジェル溜め部材６の先端部に突起部８ａと切り目８ｂを有する毛髪除去部位を設けたジェル溜め部材８と、該ジェル溜め部材８に収容された前記マッチングジェル７から構成されている。
【００２０】
図４はファイバヘッド１Ａを挿着した状態を示す図で、ファイバヘッド１Ａを図４に示すような前記ファイバホルダ５１に挿着した場合、ジェル溜め部材８の先端は広がり、突起部８ａにより測定箇所から毛髪が除去され、光ファイバ２の先端と頭部間はマッチングジェル７で結合された状態で、頭部Ｈに密着する。これにより、ノイズ光の混入が防止され、光ファイバ２を介する近赤外光の高い送光、受光効率を得ることができる。
【００２１】
また、前記ファイバヘッド１Ａは、比較的毛髪が薄くやわらかいような場合にはマッチングジェル７の使用を省略しても、髪の毛が掻き分けられた状態で頭部Ｈに密着させることができ、ノイズ光の混入が防止され、光ファイバ２を介する近赤外光の高い送光、受光効率をえることができる。
【００２２】
図５はファイバホルダの第１実施例による構成を示す図で、（Ａ）は一部断面で示す側面図、（Ｂ）は裏面を示す図である。
本ファイバホルダ１１（一部のみ表示）は、図５に示すように送光および受光用の光ファイバを所定の間隔で交互に挿着するためのホルダベース１２と、各挿着位置に裏側から取り付けられる光ファイバ挿着用部材１３と、この下部に接合されるマッチングジェル７を溜めておくジェル溜め部位を形成する弾性材質のジェル溜め部材１４と、光ファイバ挿着用部材１３と螺合してホルダベース１２に固定するナット１５から構成されている。前記ホルダベース１２は、事前または測定現場において人体頭部表面の形状に沿い且つ厚さ方向に曲げ変形の可能な薄板、たとえば熱可塑性プラスチック薄板、あるいはこの薄板にさらに光ファイバ挿着用部材１３同士を樹脂製バー（図示せず）で結合し所定の距離に保持するものが用いられる。
【００２３】
図６はファイバホルダ１１を装着した状態を示す図で、ファイバホルダ１１を図６に示すように頭部Ｈに被せ、例えばファイバヘッド５８（図１０参照）を光ファイバ挿着用部材１３に挿入すると、マッチングジェル７はファイバヘッド５８の先端で押し出され、ジェル溜め部材１４は頭部Ｈに密着し、光ファイバ２の先端と頭部Ｈの間はマッチングジェル７で埋められる。これにより毛髪の残存による空間部の発生で生じる光特性の大きな変化がなく、近赤外光の頭部Ｈとの送光、受光効率の損失をなくすことができる。
【００２４】
図７はファイバホルダの第２実施例による構成を示すもので、（Ａ）は一部断面で示す側面図、（Ｂ）は裏面を示す図である。
本ファイバホルダ１１Ａ（一部のみ表示）は、図７に示すように送光および受光用の光ファイバを一定間隔で交互に挿着するための前記ホルダベース１２と、各挿着位置に裏側から取り付けられる光ファイバ挿着用部材１３と、該光ファイバ挿着用部材１３に接合されるものであって、ファイバホルダ１１のジェル溜め部材１４の先端部に突起部１６ａと切り目１６ｂを有する毛髪除去部位を設けたジェル溜め部材１６と、光ファイバ挿着用部材１３と螺合してホルダベース１２に固定するナット１５から構成されている。
【００２５】
図８はファイバホルダ１１Ａを装着した状態示す図で、（Ａ）図に示すようにファイバホルダ１１Ａにファイバヘッド５８（図１０参照）を挿着した場合、ファイバホルダ１１Ａを頭部Ｈに押し付けるが、ジェル溜め部材１６の先端は広がり、光ファイバ２に対面する頭部Ｈの測定箇所から髪の毛が掻き分けられた状態で、光ファイバ２は頭部Ｈに接触するので、ノイズ光の混入が防止され、光ファイバ２を介する近赤外光の高い送光、受光効率を得ることができる。なお、図８における符号で図７と同一符号で示されるものは図７と同一のものであり詳細な説明は省略する。
【００２６】
また、前記ファイバホルダ１１Ａは、比較的毛髪が薄くやわらかいような場合にはマッチングジェル７の使用を省略しても、髪の毛が掻き分けられた状態で頭部Ｈに密着させることができ、ノイズ光の混入が防止され、光ファイバ２を介する近赤外光の高い送光、受光効率を得ることができる。
【００２７】
なお、マッチングジェル７は、測定毎に入れ替えて使用するのが好ましく、使用後に超音波洗浄器等で洗浄してマッチングジェル７を除去し、使用前に新しいマッチングジェル７を充填する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は近赤外光を使用して生体情報、特に人体頭部などの毛髪のある被検体の生体情報を得る光生体測定装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ファイバヘッドの第１実施例を示す図で（Ａ）図は一部断面で示す側面図であり、（Ｂ）図は先端面を下方から見た図である。
【図２】ファイバヘッドの挿着状態を示す図である。
【図３】ファイバヘッドの第２実施例を示す図で（Ａ）図は一部断面で示す側面図であり、（Ｂ）図は先端面を下方から見た図である。
【図４】ファイバヘッドの挿着状態を示す図である。
【図５】ファイバホルダの第１実施例を示す図で（Ａ）図は一部断面で示す側面図であり、（Ｂ）図は底面から見た図である。
【図６】ファイバホルダの装着状態を示す図である。
【図７】ファイバホルダの第２実施例を示す図で（Ａ）図は一部断面で示す側面図であり、（Ｂ）図は底面から見た図である。
【図８】ファイバホルダの装着状態を示す図である。
【図９】人体頭部に装着された従来のファイバヘッドとファイバホルダを示す図である。
【図１０】従来のファイバヘッドとファイバホルダの概略構成図である。
【図１１】頭部における頭皮の状況を示すスコープ画像で（Ａ）図は毛髪の掻き分け前を示し、（Ｂ）図は掻き分け後を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ファイバヘッド
１Ａ  ファイバヘッド
２  光ファイバ
３  筒体部
３ａ  突起部
４  コイルばね
５  筒体
５ａ  中空部
６  ジェル溜め部材
７  マッチングジェル
８  ジェル溜め部材
８ａ  突起部
８ｂ  切り目
１１  ファイバホルダ
１１Ａ  ファイバホルダ
１２  ホルダベース
１３  光ファイバ挿着用部材
１４  ジェル溜め部材
１５  ナット
１６  ジェル溜め部材
１６ａ  突起部
１６ｂ  切り目
５１  ファイバホルダ
５２  ファイバ取付孔
５３  送光ファイバ
５４  受光ファイバ
５５  ファイバ本体
５６  樹脂層
５７  ガイド
５８  ファイバヘッド
５９  コイルばね
Ｆ  毛髪
Ｇ  毛髪
Ｈ  頭部
【図１】
2008289710.tif 000003
【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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