(57)【要約】【課題】多チャンネル光計測において、計測対象の光学的性質の詳細に依存せず、かつ、異常等が検出されたとき、その原因を特定するに有用な情報を提供し得、計測安定性を監視し診断する技術を提供する。【解決手段】被検体（２０２）上へ光を照射する少なくとも一つの照射器（２０１）と、前記光照射器から照射され前記被検体内を通過した光を受光する複数の受光器（２０３）と、前記複数の受光器で受光した光の強度信号を記憶する記憶部（２０４）と、前記記憶部で記憶された前記光の強度信号間、または前記受光器で受光された光の強度信号間の相関値もしくは平均信号振幅値を求める演算手段（２０６）と、得られた前記相関値もしくは前記平均信号振幅値に応じて計測状況を判定するための信号を出力する出力制御部（１１３）とを有し、前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更するよう構成する。さらに、計測状況の変更を表示装置（１１４）に表示する。【選択図】　図２
2004008504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体上へ光を照射する少なくとも一つの照射器と、前記光照射器から照射され前記被検体内を通過した光を受光する複数の受光器と、前記複数の受光器で受光した光の強度信号を記憶する記憶部と、前記記憶部で記憶された前記光の強度信号間、または前記受光器で受光された光の強度信号間の相関値もしくは平均信号振幅値を求める演算手段と、得られた前記相関値もしくは前記平均信号振幅値に応じて計測状況を判定するための信号を出力する出力制御部とを有し、前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更するよう構成したことを特徴とする光計測装置。
【請求項２】
前記演算手段の前段もしくは後段に、前記光の強度信号から所定の周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項１記載の光計測装置。
【請求項３】
前記記憶部として、前記受光器からの信号を複数回書き換える書き換え手段を有することを特徴とする請求項１記載の光計測装置。
【請求項４】
前記相関値が、線形相関係数であることを特徴とする請求項１記載の光計測装置。
【請求項５】
前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更する場合において、変更の内容を表示する表示装置を設けてなることを特徴とする請求項１記載の光計測装置。
【請求項６】
被検体上へ光を照射する少なくとも一つある光源のうちの一つと、前記被検体内を通過した光を受光する複数ある受光器のうちの一つとの組み合わせに対応させて構成した少なくとも一つの信号チャンネルと、前記被検体内を通過した光の強度に関する信号を前記チャンネルごとに記憶する記憶部と、前記記憶部で記憶された信号を基に前記チャンネル間の相関値を求める演算手段と、求められた前記相関値と予め設定した閾値とから計測状況を判定するための信号を出力する出力制御部とを有し、前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更するよう構成したことを特徴とする光計測装置。
【請求項７】
前記演算手段の前段もしくは後段に、前記光の強度信号から所定の周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項６記載の光計測装置。
【請求項８】
前記記憶部として、前記受光器からの信号を複数回書き換える書き換え手段を有することを特徴とする請求項６記載の光計測装置。
【請求項９】
前記相関値が、線形相関係数であることを特徴とする請求項６記載の光計測装置。
【請求項１０】
前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更する場合において、変更の内容を表示する表示装置を設けてなることを特徴とする請求項６記載の光計測装置。
【請求項１１】
被検体へ光照射する少なくとも一つの光照射工程と、前記被検体を通過した光を受光する複数の受光工程と、受光した光の強度信号を記憶する工程と、記憶された前記光の強度信号間、または前記受光工程で受光された光の強度信号間の相関値もしくは平均信号振幅値を求める工程と、得られた前記相関値もしくは前記平均信号振幅値に応じて信号を出力する工程と、出力された前記信号に基づいて前記被検体からの光情報取得を変更する工程とを有することを特徴とする光計測方法。
【請求項１２】
前記相関値もしくは前記平均信号振幅を求める工程の前段または後段に、前記光の強度信号から所定の周波数帯域成分を抽出する工程を有することを特徴とする請求項１１記載の光計測方法。
【請求項１３】
前記相関値を求める工程で、前記相関値として線形相関係数を用いることを特徴とする請求項１１記載の光計測方法。
【請求項１４】
前記被検体からの光情報取得の変更の内容を表示する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光計測技術に関し、特に、生体からの光信号を受信して、生体の情報を取得する光計測方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも１つの光照射する工程と、被検体としての吸収体あるいは散乱体（以下では、吸収散乱体と呼ぶ。）を通過した複数の受光する工程とを有する光計測法、および少なくとも１つの光源と複数の受光器とを有する光計測装置において、特開２００１−１２０５５４号公報にのべられているように、計測の準備段階において、各受光工程および各受光器で得られた信号強度を参考に計測の準備をおこなうのが通常であった。
【０００３】
装置立ち上げ時の安定性等の診断でも、各受光工程および各受光器で得られた信号の振幅に基づいて判定し、あらかじめ設定された基準値を下回る場合のみ、異常を知らせる警告等をし、操作者の注意を喚起する手段をとっていた。前記吸収散乱体が生体である場合も同様であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で行われているように、各受光工程および各受光器で得られた信号の振幅のみに基づいて計測の状況を判定する場合、常に確実に正確な判定が下せるとは限らないという面があった。また、信号の振幅のみに基づいているために、被検体の個々の光学的性質によってその基準値を設定しなおす必要があり、その方法または装置の利便性を損なう結果になっていた。さらに、従来法では、異常が認められたとき、その原因に関して提供される情報もほとんどない状況であった。
【０００５】
本発明は、被検体の光学的性質の詳細に依存せず、かつ、異常等が検出されたときその原因を特定するに有用な情報を提供し得る光計測方法および光計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、各受光工程または受光器で観測された信号をフィルタリングし、その結果をもとに各光照射工程または光源と各受光工程または受光器の間で得られる信号の相関を評価し、あるいはそれらの統計値を評価して、異常等を検出するよう構成し、さらに適当な表示手段によって操作者に知らせることを可能にする。
【０００７】
従来の技術が観測された個々の信号の振幅に基づいて判定していたのに対し、本発明では、観測された複数の信号の関係（相関）基づいて判定を行うことで上記課題を解決するものである。フィルタリングの工程は、相関の評価の後段であってもよいし、省略できる場合もある。
【０００８】
以下では、本発明の基本的構成について説明する。
【０００９】
まず、本発明に係る光計測方法の流れを示す。少なくともひとつある光照射工程のうちの１つと複数の受光工程のうちの１つの組み合わせに１つの信号チャンネルを対応させる。被検体を通過した光の強度に関する信号をチャンネルごとに、記憶する工程で記憶する。記憶された信号は抽出工程で適切に加工される。その加工された信号をもとにチャンネル間相関値が相関を求める工程において計算される。チャンネル間相関値から確認工程で相関値があらかじめ定められた値に達しているかどうかの確認作業を行い、信号を出力する工程において、結果信号を出力する。その信号に基づき、情報を取得する工程で被検体の光情報を取得する。抽出工程は相関を求める工程の後段でもよいし、省略できる場合もある。
【００１０】
次に、本発明に係る光計測装置について述べる。少なくともひとつある光源のうちの１つと複数ある受光器のうちの１つの組み合わせに１つの信号チャンネルを対応させる。被検体を通過した光の強度に関する信号をチャンネルごとに、記憶部で記憶する。記憶された信号はフィルタ部で適切に加工される。その加工された信号をもとにチャンネル間相関値が相関を求める演算部において計算される。チャンネル間相関値から確認部で相関値があらかじめ定められた値に達しているかどうかの確認作業を行い、信号を出力する出力制御部において、結果信号を出力する。その信号に基づき、情報を取得する情報取得部で被検体の光情報を取得する。フィルタ部は相関を求める演算部の後段に置いてもよいし、省略できる場合もある。
【００１１】
以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。
【００１２】
本発明の光計測装置は、被検体上へ光を照射する少なくとも一つの照射器と、前記光照射器から照射され前記被検体内を通過した光を受光する複数の受光器と、前記複数の受光器で受光した光の強度信号を記憶する記憶部と、前記記憶部で記憶された前記光の強度信号間、または前記受光器で受光された光の強度信号間の相関値もしくは平均信号振幅値を求める演算手段と、得られた前記相関値もしくは前記平均信号振幅値に応じて計測状況を判定するための信号を出力する出力制御部とを有し、前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更するよう構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光計測装置は、被検体上へ光を照射する少なくとも一つある光源のうちの一つと、前記被検体内を通過した光を受光する複数ある受光器のうちの一つとの組み合わせに対応させて構成した少なくとも一つの信号チャンネルと、前記被検体内を通過した光の強度に関する信号を前記チャンネルごとに記憶する記憶部と、前記記憶部で記憶された信号を基に前記チャンネル間の相関値を求める演算手段と、求められた前記相関値と予め設定した閾値とから計測状況を判定するための信号を出力する出力制御部とを有し、前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更するよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の光計測方法は、被検体へ光照射する少なくとも一つの光照射工程と、前記被検体を通過した光を受光する複数の受光工程と、受光した光の強度信号を記憶する工程と、記憶された前記光の強度信号間、または前記受光工程で受光された光の強度信号間の相関値もしくは平均信号振幅値を求める工程と、得られた前記相関値もしくは前記平均信号振幅値に応じて信号を出力する工程と、出力された前記信号に基づいて前記被検体からの光情報取得を変更する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、生体光計測法及び装置との関連において実施される。ここでは、まず、生体光計測装置の構成例を、図１にしたがって説明する。
【００１６】
図に示すように、当該生体光計測装置は、波長の異なる複数の光源１０２ａ〜１０２ｄ（光源１０２ａと１０２ｃ、および光源１０２ｂと１０２ｄは、それぞれ可視から近赤外領域の同波長）と、上記複数の光源１０２ａおよび１０２ｂ（１０２ｃおよび１０２ｄ）の光を、それぞれ互いに異なった周波数の発振器１０１ａおよび１０１ｂ（１０１ｃおよび１０１ｄ）で強度変調する変調器と、強度変調された光を、それぞれ光ファイバー１０３ａおよび１０３ｂ（１０３ｃおよび１０３ｄ）を通して結合する結合器１０４ａ（１０４ｂ）と、結合器１０４ａ（１０４ｂ）からの光を光照射用光ファイバー１０５ａ（１０５ｂ）を介して被検体１０６の頭皮上の異なる位置に照射する複数の光照射手段と、上記複数の光照射手段の光照射位置の近くに上記光照射位置から等距離（本例では、３０ｍｍとする。）の位置に先端が位置するように複数の受光用光ファイバー１０７ａ〜１０７ｄおよび受光用光ファイバー１０７ａ〜１０７ｄのそれぞれに設けられた受光器１０８ａ〜１０８ｆからなる複数の受光手段とが設けられている。
【００１７】
６本の受光用光ファイバー１０７ａ〜１０７ｆで、被検体としての生体を通過した光を光ファイバーに集光し、それぞれ受光器１０８ａ〜１０８ｆで生体通過光が光電変換される。上記受光手段は被検体内部で反射された光を検出し電気信号に変換するもので、受光器１０８ａ〜１０８ｆとしては光電子増倍管やフォトダイオードに代表される光電変換素子を用いる。
【００１８】
受光器１０８ａ〜１０８ｆで光電変換された生体通過光強度を表す電気信号（以下、生体通過光強度信号とする）は、それぞれロックインアンプ１０９ａ〜１０９ｈに入力される。ここで、受光器１０８ｃ及び１０８ｄは、光照射用光ファイバー１０５ａ及び１０５ｂの両方から等距離にある受光用光ファイバー１０７ｃ及び１０７ｄで集光される生体通過光強度を検出しているため、受光器１０８ｃ及び１０８ｄからの信号を２系統に分離し、ロックインアンプ１０９ｃと１０９ｅ及び１０９ｄと１０９ｆに入力する。
【００１９】
ロックインアンプ１０９ａ〜１０９ｄには、発振器１０１ａ及び１０１ｂ、そして、ロックインアンプ１０９ｅ〜１０９ｈには発振器１０１ｃ及び１０１ｄからの強度変調周波数が参照周波数として入力されている。従って、ロックインアンプ１０９ａ〜１０９ｄからは光源１０２ａ及び１０２ｂに対する生体通過光強度信号が分離されて出力され、ロックインアンプ１０９ｅ〜１０９ｈからは光源１０２ｃ及び１０２ｄに対する生体通過光強度信号が分離されて出力される。
【００２０】
ロックインアンプ１０９ｅ〜１０９ｈの出力である分離された各波長毎の通過光強度信号をアナログ−デジタル変換器（以下では、Ａ／Ｄ変換器と記す。）１１０でアナログ−デジタル変換した後に、計算機１１１の内部又は計算機１１１の外部にある記憶装置１１２に格納する。
【００２１】
計測中あるいは終了後、計算機１１１は上記記憶装置１１２に記憶された通過光強度信号を使用して、各検出点の検出信号から求められる酸化及び還元ヘモグロビン濃度の相対変化量を演算し、複数の計測点の経時情報として記憶装置１１２に格納する。出力制御部１１３は上記記憶装置１１２に記憶された信をＣＲＴ等の表示装置１１４の表示信号に変換し、表示装置１１４に表示する。上記表示信号は、測定位置を被検体の表示平面の座標に変換し、その座標位置の強度信号（酸化又は還元ヘモグロビン濃度の相対変化量）を等高線表示する信号とする。
【００２２】
当該光計測装置では、装置性能等のチェックのために、上記被検体のかわりに生体組織の光散乱係数に比較的近い係数を有する吸収散乱体（たとえば、シリコンゴム）に対して計測を行うことが可能である。その場合、光検出器で検出される光強度は理論的には一定になるはずであるが、実際には種々の原因で揺らぐことになる。この揺らぎの解析から、計測安定性に関する情報が得られる。ここでは、生体を含めて吸収散乱体という語句を用いる。
【００２３】
ここで、本明細書において使用するいくつかの語句の意味をまとめて説明しておく。「計測安定性」とは、計測装置が安定に稼動していること、または計測方法が、安定に実施されていることをいう。
【００２４】
「チャンネル」とは、光源と受光器の組み合わせをいう。
【００２５】
「チャンネル間相関係数」とは異なった２つのチャンネルに係る観測信号の相関係数をいう。相関係数は、後述する数式（１）または（２）によって定義される統計量をいう。
【００２６】
本発明において、計測安定性の監視変量として信号の相関を用いる理由について説明する。
【００２７】
前記吸収散乱体が時間に依存しない光学的性質を有するとき、各チャンネルに対応する光強度の揺らぎは計測系の揺らぎを表す。計測系の揺らぎには、大きく分けて、光源系の揺らぎと回路系揺らぎがある。これらを識別する簡単な方法は信号強度の増幅器における増幅率に対する依存性を調べることである。前者は増幅率に依存せず、後者は増幅率に対して線形に依存することが期待される。一般的に回路系揺らぎには経時変化が認められない一方で、光源系揺らぎには明瞭な経時特性が認められる。
【００２８】
また、上記に説明されているように、本発明に係る光計測方法および光計測装置では、複数の受光工程および受光器において共通の光照射工程および光源からの光を受けている。このことから、計測系揺らぎ成分のうち光源系揺らぎに係る成分に関してはその共通の光照射工程および光源に係るチャンネル間で相関が認められるはずである。実際に、計測系揺らぎのうち光源系揺らぎに係る成分が支配的である場合に、斯様なチャンネル間相関が観測される。
【００２９】
前記光計測装置において、電源投入直後は光源系が安定せず、計測系揺らぎの支配的成分は光源系揺らぎであり、時間を経るにしたがって光源系が安定化し、計測系揺らぎの支配的成分は回路系揺らぎに移っていく。このため前記チャンネル間相関も電源投入直後は強く観測されるが、光源系の安定化に伴ってゼロに近い値に落ち着く。
【００３０】
このことから、チャンネル間相関が光源安定化のよい指標になると考えられる。各チャンネルの光強度を指標とするよりも有利である理由は、相関値が相対値であるために、光が通過する吸収散乱体の光学的性質の詳細に依らない点である。このことが、従来技術に比べて優れた利便性を付与する結果となっている。また、利便性のみならず判定の安定性判断の正確さと言う点においても、計測対象ごとに判定の基準値または閾値を変更せずに確保できる。これもまた、相関値が相対値であるためである。相関値として通常用いられるのは、線形相関係数であり、計算の仕方は後述される。さらに、高次の相関や相互情報量などの諸量を用いることによって、さらにきめこまかい監視が可能となる。
【００３１】
一方、吸収散乱体の光学的性質が時間に依存するとき、たとえば、生体の場合には、前記計測系揺らぎのほか生体揺らぎを考慮する必要がある。生体揺らぎのチャンネル間相関は、通常、無視できると考えられるので、回路系揺らぎと同様に扱うことができる。計測揺らぎが適切に抽出されれば、後の取り扱いは、前記吸収散乱体が時間に依存しない光学的性質を有する場合と同様である。
【００３２】
本発明が、吸収散乱体に対して実施される場合について述べる。
【００３３】
図２に、本発明による光計測装置の一実施例の概略構成を示す。基本的には、図１と同じ装置構成をもつが、計算機１１１内で行われる信号処理に関し、詳しく示す。光源部２０１は２波長（７３０ｎｍ、７８０ｎｍ）の半導体レーザ光源素子各５個からなり、試料２０２としての吸収散乱体に、本例ではシリコンゴムを使用した。光源部２０１では、光はそれぞれ異なった周波数で変調される。その後、試料２０２に導かれ、透過光は受光部２０３に導かれる。受光部２０３は４個の受光器を備え、受光器で受けた信号はロックインアンプで復調される。その詳細は、図１において説明したとおりである。
【００３４】
光源と受光器の組み合わせ１２と波長組み合わせ２の積２４が、この信号の総チャンネル数になる。２４チャンネルの信号に係る光照射用光ファイバー及び受光用光ファイバーの空間的配置は、図３に示した。図において、記号Ｓ、Ｄは、それぞれ、光照射用光ファイバー及び受光用光ファイバーの装着位置を示す。四角枠内の数字がチャンネル番号である。奇数番は短波長、偶数番は長波長に対応している。２４チャンネルの信号は、Ａ／Ｄ変換器１１０を経て記憶部２０４にて一定時間分、たとえば、６００秒間分が記憶される。その後３００秒ずつ更新し、６００秒分の信号として記憶される。
【００３５】
記憶された信号は、フィルタ部２０５で０．０２Ｈｚから０．１Ｈｚの帯域を通過帯域とする矩形フィルタでフィルタリングされる。そのフィルタリングの際現われるエッジ効果を取り除くためにフィルタリングされた信号の両端各５０秒間を、以下の処理に使用しないようにした。本実施例では、フィルタ部２０５において０．０２Ｈｚから０．１Ｈｚの帯域を通過帯域とした。通過帯域を下限周波数、上限周波数で表すと、下限周波数では０．０１から０．０４Ｈｚ、上限周波数として０．０８から１．０Ｈｚの範囲を定めることが可能である。
【００３６】
フィルタリングされた信号から演算手段２０６でチャンネル間相関係数を計算した。異なるチャンネルｉ、ｊに係るチャンネル間相関係数Ｒｉｊ（ｔ）は、次式で与えられる。
【００３７】
【数１】
2004008504.tif 000003
ここで、Δｘｉ（ｔ′）、Δｘｊ（ｔ′）は、それぞれ時刻ｔ′においてチャンネルｉ、ｊでで観測され、フィルタリングされた信号である。記憶する信号の長さＴ、更新時間間隔ΔＴは任意に設定してよい。この例では、Ｔ＝５００である。
【００３８】
計算されたチャンネル間相関係数は確認部２０７に送られる。求められたチャンネル間相関係数のうち、あらかじめ操作者が設定した値、たとえば０．６を超える係数の数を監視する。相関係数の閾値としては通常０．５から０．７の範囲の値が選ばれる。その結果は、出力制御部１１３に伝えられ、続けて２回の更新時に、その数が相関係数総数の１％を下回り、一定になったとき、光計測装置のウォーミングアップは終了したとみなし、計測装置制御部２０８に安定化完了信号２０９を出力する。安定化終了の判定の基準「１％」は標準値であり、操作者が経験等に基づきあらかじめ設定可能である。
【００３９】
相関係数の閾値０．６を超える相関係数の要素数（Ｎ）を、電源投入後時間の関数として表したのが、図４である。１５００秒を過ぎたところで、その数が激減しその後一定となるのがわかる。その数があらかじめ操作者が設定した値（この値を、要素数閾値と呼ぶ）、たとえば３を、あらかじめ操作者が設定した回数、たとえば２回続けて下回ったとき（この条件を、安定化判定条件と呼ぶ）、すなわち、１８００秒時点で、計測装置制御部２１０は安定化完了信号２１１を受け、表示装置１１４上にウォーミングアップ完了の旨の表示をおこなう。このとき、操作者は装置が正常な計測が行える状態にあることを知る。
【００４０】
本実施例においては、フィルタリングを相関値の計算の後段で行う場合も同様の効果が得られる。また記憶されるデータの長さを短く設定する（３０秒以内）場合にはフィルタリングを省略可能である。データ長さを短く設定することで、信号の低周波数成分を取り除くことになるからである。
【００４１】
また、本実施例において、チャンネル間相関係数を表示装置１１４上に表示することも可能である。表示の仕方には、−１と１の間の値に対応して色を変えて表示する方法、閾値（この実施例では、０．６）を超えた要素を図示する方法、閾値（この実施例では、０．６）を超えた要素のチャンネル番号等を表示する方法がある。
【００４２】
図５は、電源投入後５分経過したときの表示装置１１４に表示した例である。２４×２４のマス目の黒く塗った部分（■印）が相関係数の閾値を超えた部分である。この表示は、前記更新時間に合わせて結果が更新されるたびに更新が行われる。このように、本発明では、操作者に計測安定性の状況を、時々刻々、視覚的に知らせることも可能である。
【００４３】
すでに述べたように、計測安定性の監視は被験者に対する計測においても可能である。また、一旦は光源系が安定化して、測定を開始後、何らかの原因によって、光源等の不安定化がおこる場合、継続して監視することによって、そのような不具合を操作者に迅速に知らせ、無駄な計測を回避し、計測にかかる時間労力の低減を図ることが可能である。
【００４４】
先述した図２および図３と同様の構成で、被検体頭部の測定を行った際、光源の不安定性を検出した場合、操作者に、図６に示すような警告が表示装置１１４上に与えられる。操作者は、警告内容を確認し、画面下部にあるボタン「ＯＫ」をクリックし、警告内容を確認したことを計測制御部に知らせる。この例ではその後持続的に監視が続けられ、不安定性が認められなくなって初めて、計測に移行可能となる。
【００４５】
上記実施例においては、計測不安定性の監視変量としてチャンネル間相関係数のみを用いたが、各チャンネルの平均信号振幅を併せて監視することによって監視診断の有効性を高めることができる。光照射用光ファイバーあるいは受光用光ファイバーを被検体頭部に装着する際、頭髪がファイバーと装着具との間に入り、測定に多大の影響を与える場合がある。そのような場合には、頭髪が入ったファイバーに係るチャンネル間の相関係数が高くなるだけでなく、当該チャンネルの平均信号振幅に減少が認められる。このことを利用して、ファイバーの装着不備として操作者に警告を出すことが可能である。
【００４６】
上記実施例においては、光源として連続光源を用い、照射光振幅の変調を用いて各チャンネルに係る信号の分離を行っているが、信号の分離を行うには、パルス光源を用いた時分割方式がある。各チャンネルでの信号のサンプリングを同時には行わず時間をずらして行うものである。この方式を採る場合、異なるチャンネルｉ、ｊに係る相関係数Ｒｉｊは、次式で与えられる。
【００４７】
【数２】
2004008504.tif 000004
ここで、τｉｊは異なるチャンネルｉ、ｊでのサンプリング時間のずれである。ただし、この方式を採用する場合でもサンプリング点を補間し、各チャンネルの同時観測データが用意されている場合には、上記実施例と同様に、相関係数を数式（１）によって求めることができる。
【００４８】
次に、計測安定性を監視するためのフロー（計算機プログラムあるいはアルゴリズム）について、図７にしたがって述べる。
【００４９】
ステップ１では、監視開始前の準備としてパラメータの設定を行う。サンプリング条件、記憶するデータの長さ、更新時間間隔、フィルタリングパラメータ、相関係数閾値、要素数閾値、安定化条件について入力する。ここで、安定化条件とは、相関係数閾値を超える要素の数が要素数閾値より小さい状態が、何回の更新時間で続いているとき、安定化していると認めるかという条件である。
【００５０】
これらのパラメータの入力を終えると、ステップ２で、計測安定性の監視が始められる。ステップ３ではあらかじめ決められているサンプリング条件にしたがって各チャンネルの信号が記憶装置に格納される。
【００５１】
ステップ４では、更新時間かどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合、ステップ５に進む。ＮＯの場合ステップ３に戻る。ステップ５では、各チャンネルの信号の揺らぎが計算される。信号の揺らぎは、記憶装置に格納された各チャンネルの信号から各チャンネルの信号の平均値を差し引いて計算される。
【００５２】
ステップ６では、あらかじめ設定された条件でフィルタリングが施される。つぎに、ステップ７で、チャンネル間相関係数を数式（１）あるいは（２）にしたがって計算する。ステップ８では、設定された相関係数閾値を超える要素数Ｎを数える。
【００５３】
ステップ９で、Ｎが設定された要素数閾値より大きいかどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合、ステップ１０に進む。ＮＯの場合ステップ３に戻る。ステップ１０では、安定化条件を満たしているか、どうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合、ステップ１１に進む。ＮＯの場合、ステップ３に戻る。ステップ１１では、安定化の終了を判断し、表示装置上で必要な表示が行われる。
【００５４】
以上、詳述したように、本発明は、各受光工程または受光器で観測された信号を適切にフィルタリングし、その結果をもとに、各光照射工程または光源と、各受光工程または受光器との間で得られる信号の相関を評価し、あるいはそれらの統計値を評価して、異常等を検出し、適当な表示手段によって操作者に知らせることを可能にするものである。生体を含む吸収散乱体の個々の光学的性質によって、その基準値を設定しなおす操作が不要となり、さらに、異常が認められたとき、その原因に関して有用な情報を提供される。
【００５５】
以下に、本発明に含まれる構成例を列挙する。
【００５６】
（１）少なくともひとつの光照射器と、吸収散乱体を通過した光を受光する複数の受光器と、受光した光の信号を記憶する記憶部と、記憶された信号間又は前記受光器で受光された光信号間の相関または平均信号振幅を求める演算手段と、得られた相関値または平均信号振幅値に応じて信号を出力する出力制御部と、を有し、かつ、該出力制御部の出力に応じて計測状況を変更することを特徴とする光計測装置。
【００５７】
（２）前記演算手段の前段または後段に所定周波数帯域の信号成分を抽出するフィルタ部を有することを特徴とする前記事項（１）記載の光計測装置。
【００５８】
（３）前記記憶部として、前記受光器からの信号を複数回書き換える書き換え部を有することを特徴とする前記事項（１）記載の光計測装置。
【００５９】
（４）前記相関値が線形相関係数であることを特徴とする前記事項（１）記載の光計測装置。
【００６０】
（５）前記演算手段の前段または後段に、光学素子の長期ドリフト、回路系に発生するノイズまたは生体由来の揺らぎを排除するフィルタ部を備えることを特徴とする前記事項（１）記載の光計測装置。
【００６１】
（６）前記出力制御部の出力に応じて計測状況を変更する場合において、変更の内容を表示装置に表示することを特徴とする前記事項（１）記載の光計測装置。
【００６２】
（７）少なくともひとつの光照射する工程と、吸収散乱体を通過した光を受光する複数の工程と、受光した光信号を記憶する工程と、記憶された信号から所定の周波数帯域成分を抽出する工程と、抽出された信号成分間又は前記受光工程で受光された光信号間の相関または平均信号振幅を求める工程と、得られた相関値または平均信号振幅値に応じて信号を出力する工程と、出力された信号に基づいて前記吸収散乱体からの光情報取得を変更する工程と、を有することを特徴とする光計測方法。
【００６３】
（８）前記光信号間の相関または平均信号振幅を求める工程の前段または後段に、所定の周波数帯域成分を抽出する工程を有することを特徴とする前記事項（７）記載の光計測方法。
【００６４】
（９）前記記憶工程として、前記受光工程からの信号を複数回書き換える工程を含むことを特徴とする前記事項（７）記載の光計測方法。
【００６５】
（１０）前記相関を求める工程で、前記相関として線形相関係数を用いることを特徴とする前記事項（７）記載の光計測方法。
【００６６】
（１１）前記光信号間の相関または平均信号振幅を求める工程の前段または後段に、光学素子の長期ドリフトと回路系に発生するノイズを排除した信号を抽出する工程を備えることを特徴とする前記事項（７）記載の光計測方法。
【００６７】
（１２）前記出力された信号に基づいて前記吸収散乱体からの光情報取得を変更する工程において、変更の内容を表示する工程を含むことを特徴とする前記事項（７）記載の光計測方法。
【００６８】
（１３）少なくともひとつの光照射器から照射され、吸収散乱体を通過し、複数の受光器によって受光され、その後記憶装置に格納された光の信号から所定周波数帯域の信号成分を抽出し、抽出信号成分間又は前記受光器で受光された光信号間の相関または平均信号振幅を求め、得られた相関値または平均信号振幅値に応じて信号を出力するための光計測用制御プログラム。
【００６９】
（１４）少なくともひとつの光照射器から照射され、吸収散乱体を通過し、複数の受光器によって受光され、その後記憶装置に格納された光の信号から前記受光器で受光された光信号間の相関または平均信号振幅を求め、得られた相関値から所定周波数帯域の信号成分を抽出し、抽出信号成分または平均信号振幅値に応じて信号を出力するための光計測用制御プログラム。
【００７０】
（１５）前記出力する信号が、装置の計測安定性、異常、および、故障に関する判定結果であることを特徴とする前記事項（１３）記載の光計測用制御プログラム。
【００７１】
（１６）前記出力する信号が、装置の計測安定性、異常、および、故障に関する判定結果であることを特徴とする前記事項（１４）記載の光計測用制御プログラム。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、多チャンネル光計測において、計測対象の光学的性質の詳細に依存せず、かつ、異常等が検出されたとき、その原因を特定するのに有用な情報を提供し得、計測安定性を監視し診断する技術を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】生体光計測装置の概略構成の一例を説明する図。
【図２】本発明の一実施例に係る光計測装置の概略構成を説明する図。
【図３】本発明の一実施例における光ファイバーの空間的配置を説明する図。
【図４】本発明における閾値を超えた相関係数の数の経時的変化を説明する図。
【図５】本発明におけるチャンネル間相関係数の表示例を示す図。
【図６】本発明における計測不安定性を検出した際の操作者への警告表示例を示す図。
【図７】本発明による計測不安定性を検出すためのフローを説明する図。
【符号の説明】
１０１：発振器、１０２：光源、１０３：光ファイバー、１０４：結合器、１０５：光ファイバー、１０６：計測対象（被検者）、１０７：受光用光ファイバー、１０８：受光器、１０９：ロックインアンプ、１１０：アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、１１１：計算機、１１２：記憶装置、１１３：出力制御部、１１４：表示装置、２０１：光源部、２０２：試料、２０３：受光部、２０４：記憶部、２０５：フィルタ部、２０６：演算手段、２０７：確認部、２０８：計測装置制御部、２０９：安定化完了信号。
【図１】
2004008504.tif 000005
【図２】
2004008504.tif 000006
【図３】
2004008504.tif 000007
【図４】
2004008504.tif 000008
【図５】
2004008504.tif 000009
【図６】
2004008504.tif 000010
【図７】
2004008504.tif 000011