(57)【要約】    【課題】  深い位置の測定データを高分解能で得ることができるようにする。    【解決手段】  送光端子４と受光端子６は隣接する端子が異なる種類（送光端子と受光端子）となるように正方形の格子状に配置されている。ある送光端子４に隣接する受光端子６の側方に隣接する受光端子６がその送光端子４の受光点となるように、送光端子４からの送光動作と受光端子６による検出動作を制御する。    【選択図】  図２
2005185595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を被検体に照射する複数の送光端子と、前記被検体中を透過及び／又は反射した後に外部に放出される光を受光して検出する複数の受光端子とを備えた光計測装置において、
光の照射動作を行なう送光端子とその送光端子からの光を受光する受光端子との距離が隣接する端子間の距離よりも長くなるように送光端子と受光端子間でデータの計測を行なうように動作を制御するとともに、
光の照射動作を行なう送光端子とその送光端子からの光を受光する受光端子との中間位置を計測点としたとき、隣接する計測点間の距離が隣接する端子間の距離よりも短くなるように送光端子と受光端子を配置したことを特徴とする光計測装置。
【請求項２】
前記送光端子と前記受光端子は格子状に交互に配置され、光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子と隣接する受光端子に隣接する受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記送光端子及び受光端子は格子状に配置され、列（又は行）方向は同種類の端子からなり、行（又は列）方向は２行単位で交互に異なる種類の端子が配置されて２端子間隔の対角の端子間で種類が異なっており、
光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子から２端子間隔の対角の位置にある受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する請求項１に記載の光計測装置。
【請求項４】
前記送光端子及び受光端子は格子状に配置され、列（又は行）方向は４端子単位で交互に異なる端子が配列され、行（又は列）方向には同じ配置の端子が２行（又は列）隣接して配置され、端子の配置されていない２行（又は２列）を挟んで端子の種類の異なる配置で構成された行（又は列）が２行（又は２列）配置され、行方向及び列方向に４端子間隔で種類が異なっており、
光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子から行方向又は列方向に４端子間隔の位置にある受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する請求項１に記載の光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に送光端子から光を照射し被検体内で反射及び／又は透過（反射と透過の一方による場合も、両方による場合も含む意味で使用している。）した光を受光端子により受光して検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘモグロビンは血液中で酸素と結合したり離れたりすることで酸素を運搬する役割を果たしている。血液中に含まれるヘモグロビンは血管の拡張と収縮に応じて増減するため、この組織中のヘモグロビンの量を測ることによって、血管の拡張と収縮を検出できることが知られている。また、ヘモグロビンの濃度は生体内部の酸素代謝機能に対応することを利用して、光を用いて生体内部を簡便に無侵襲で測定できる生体計測も知られている。
【０００３】
ヘモグロビンの濃度は、可視光から近赤外領域の波長の光を生体に照射し、生体を透過して得られる光の吸収量から求められる。また、脳内では脳活動により酸素が使われても、血流再分配作用によって活性化している部位には必要量以上の酸素供給が行なわれるのが普通で、その結果活性化した部位は酸素と結合したオキシヘモグロビンの量が増加している。したがって、オキシヘモグロビン及び酸素が脱離したデオキシヘモグロビンの変動の測定を脳の活動の観察に応用することができる。
【０００４】
一般に、ヘモグロビンの吸収スペクトルは、ヘモグロビンが酸素と結合してオキシヘモグロビンとなるか、酸素が離れてデオキシヘモグロビンとなるかによってその形状が異なる。このスペクトルの形状の違いを用いたオキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンの無侵襲定量測定が開発されている。
【０００５】
このように、光計測装置は、脳の血液量変化や酸素代謝の活性化状態を測定し、運動や感覚や思考等の脳機能の計測に適用することができ、計測結果を画像として表示することによって、生体の脳機能診断や循環器系障害診断等の医療分野への適用性を高めることができる。
【０００６】
光計測装置は、光を被検体に照射する送光端子、及び被検体から放出される光を受光する受光端子をそれぞれ複数備える構成によって、被検体上の複数箇所の測定を行なうことができる。また、送光端子と受光端子の位置及び組み合わせを異ならせることによって、被検体上の測定点の変更や得られるデータの深さ方向の変更を行なうことができる（特許文献１参照。）。
【０００７】
従来法の端子の配置を図５（Ａ）に示す。一例として、送光端子（白丸）６個、受光端子（黒丸）６個の計１２個の端子の配列を取りあげる。図に示されるように、隣り合う端子が異なる種類となるように正方形の格子状に配置するのが一般的であり、データ収集は隣接する端子間からのデータ収集となる。計測点は送光端子４とその送光端子４からの光を受光する受光端子６との中点であり、この配置での計測点は図５（Ｂ）に白丸で示されるようになり、１７組のデータ収集が行なわれる。計測点は送光端子と受光端子との距離に依存する被検体内部の位置であるが、本明細書では送光端子及び受光端子と同一平面上に投影した位置として扱う。図５（Ｂ）及び後述の実施例において、計測点は楕円で表わされており、その長軸は測定方向を示している。
【０００８】
空間分解能は送光端子及び受光端子と同一平面上での計測点間距離であると定義する。図５の場合、送光端子受光端子間距離Ｘと隣接端子間距離Ｄは等しく、空間分解能ＰはＸとＤに等しい。
【特許文献１】特開２００１−３３７０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、送光端子受光端子間距離Ｘは被検体から得られる深さ方向の距離に関連するため、例えば脳を対象とした場合、頭皮から所定の深さのデータを得るために、成人では送光端子受光端子間距離Ｘを３０ｍｍとしている。そのため空間分解能も３０ｍｍとなり、分解能としては低いものとなっている。
【００１０】
一般的に、深い位置の測定データを得ようにすれば、送光端子受光端子間距離Ｘを長くする必要があるが、従来の装置では送光端子受光端子間距離Ｘを長くすると空間分解能Ｐが低くなるため、深い位置の測定データを高分解能で得ることができない。
そこで本発明は、深い位置の測定データを高分解能で得ることの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】
【００１１】
本発明は、光を被検体に照射する複数の送光端子と、前記被検体中を透過及び／又は反射した後に外部に放出される光を受光して検出する複数の受光端子とを備えた光計測装置において、光の照射動作を行なう送光端子とその送光端子からの光を受光する受光端子との距離が隣接する端子間の距離よりも長くなるように送光端子と受光端子間でデータの計測を行なうように動作を制御するとともに、光の照射動作を行なう送光端子とその送光端子からの光を受光する受光端子との中間位置を計測点としたとき、隣接する計測点間の距離が隣接する端子間の距離よりも短くなるように送光端子と受光端子を配置したものである。
【００１２】
１つの形態では、送光端子と受光端子は格子状に交互に配置され、光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子と隣接する受光端子に隣接する受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する。
【００１３】
他の形態では、送光端子及び受光端子は格子状に配置され、列（又は行）方向は同種類の端子からなり、行（又は列）方向は２行単位で交互に異なる種類の端子が配置されて２端子間隔の対角の端子間で種類が異なっており、光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子から２端子間隔の対角の位置にある受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する。
【００１４】
さらの他の形態では、送光端子及び受光端子は格子状に配置され、列（又は行）方向は４端子単位で交互に異なる端子が配列され、行（又は列）方向には同じ配置の端子が２行（又は列）隣接して配置され、端子の配置されていない２行（又は２列）を挟んで端子の種類の異なる配置で構成された行（又は列）が２行（又は２列）配置され、行方向及び列方向に４端子間隔で種類が異なっており、光の照射動作を行なう送光端子に対しその送光端子から行方向又は列方向に４端子間隔の位置にある受光端子を動作させるように送光端子と受光端子の動作を制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、隣接する計測点間の距離が隣接する端子間の距離よりも短くなるように送光端子と受光端子を配置し、送光端子受光端子間距離が隣接する端子間の距離よりも長くなるように送光端子と受光端子間でデータの計測を行なうように動作を制御するようにしたので、送光端子受光端子間距離を長くして深い位置の測定データを得るとともに、計測点間の距離を短くして高分解能で測定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明が適用されるマルチチャンネル光計測装置の一例を概略的に表わしたものであり、被検体に光を照射する送光端子４と被検体中を透過及び／又は反射した後に外部に放出される光を受光する受光端子６とが配置面上にそれぞれ複数個ずつ配置されたプローブ１２と、プローブ１２の受光端子６が受光した光をもとに解析するデータ処理装置１８とを備えている。
【００１７】
１４は各送光端子４に測定用の光を供給する送光端子ごとの光源であり、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの発光素子を用いることができる。各光源１４からの光はそれぞれ光ファイバなどの導光路を介してそれぞれの送光端子４に導かれる。この場合、送光端子４は導光路の光送光端面となる。
【００１８】
１６は各受光端子６が受光した光を検出する検出器であり、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子のほか、光電子増倍管などを使用することができる。各受光端子６からの光は光ファイバなどの導光路を介して各検出器１６に導かれる。
【００１９】
光源１４と検出器１６は、データを取得しようとする位置の送光端子４につながる光源１４を点灯させ、その送光端子４から照射された光を受光しようとする受光端子６につながる検出器１６を動作させるというように各検出器１６が所定の位置のデータを検出するように、動作のタイミングが制御される。光源１４と検出器１６のそのような動作もデータ処理装置１８により制御される。本発明では、光源１４と検出器１６の動作を送光端子４と受光端子６の動作として説明している。
２０はデータ処理装置１８で処理されたデータを表示する表示装置である。
【００２０】
次に、送光端子４と受光端子６の具体的な配置と動作についての実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
［実施例１］
図２は一実施例を示す図であり、（Ａ）は送光端子と受光端子の配置を示す配置図であり、（Ｂ）はその計測点を示す図である。
この実施例の送光端子４と受光端子６は、一例として（Ａ）に示されるように、送光端子１２個、受光端子８個が、隣接する端子が異なる種類（送光端子と受光端子）となるように正方形の格子状に配置されている。
【００２１】
（Ａ）において、中抜きのマークは送光端子４、ハッチングの入ったマークは受光端子６を表わす。この装置では、弓なりの矢印で示されるように、ある送光端子４に隣接する受光端子６の側方に隣接する受光端子６がその送光端子４の受光点となるように、送光端子４からの送光動作と受光端子６による検出動作を制御する。計測点は動作する送光端子４と受光端子６の中点、つまり測定端子間の中点である。
【００２２】
この実施例での計測点は（Ｂ）に示されるようになり、隣接端子間距離Ｄよりも隣接計測点間距離（空間分解能）Ｐの方が小さく、空間分解能が図５に示された従来のものよりも高くなっている。また、測定端子間距離Ｘは隣接端子間距離Ｄよりも大きい。これらＤ、Ｘ、Ｐの関係は以下のように表わされる。
Ｄ＝√２×Ｐ
Ｘ＝√１０×Ｐ＝３.１６×Ｐ
【００２３】
この空間分解能Ｐ、隣接端子間距離Ｄ、測定端子間距離Ｘの関係を表１に数値として示す。空間分解能とは隣接計測点間距離Ｐのことであり、隣接計測点間距離Ｐが短いほうが分解能が高く（よく）、隣接計測点間距離Ｐが長いほうが分解能が低い（悪い）。
【表１】
2005185595.tif 000003
【００２４】
以上からわかるように、空間分解能Ｐを高くした場合であっても、測定端子間距離Ｘは空間分解能Ｐに比べて大きいので、より深い位置のデータを高分解能で得ることが可能である。また、空間分解能Ｐを高くした場合にも十分な隣接端子間距離Ｄを確保することができる。
【００２５】
［実施例２］
図３は第２の実施例における送光端子４、受光端子６の配置とその計測点を示す図であり、（Ａ）は配置、（Ｂ）は計測点を示している。図１と同様に、（Ａ）において、中抜きのマークは送光端子４、ハッチングの入ったマークは受光端子６を表わす。
この実施例では、（Ａ）に示されるように、送光端子１３個、受光端子１３個が、列方向は同種類の端子からなり、行方向は２行単位で交互に異なる種類の端子が配置されて２端子間隔の対角の端子間で種類が異なるように格子状に配置されている。弓なりの矢印で示されるように、光の照射動作を行なう送光端子４に対しその送光端子４から２端子間隔の対角の位置にある受光端子６を動作させるように送光端子４と受光端子６の動作を制御する。
図３の配置を９０°回転させて行と列を入れ替えても同じことである。
【００２６】
実施例１と同様に、計測点は送光端子と受光点の中点、つまり測定端子間の中点である。この実施例での計測点は（Ｂ）に示されるようになり、隣接端子間距離Ｄと隣接計測点間距離Ｐは等しいが、測定端子間距離Ｘは隣接端子間距離Ｄよりも大きい。空間分解能Ｐ、隣接端子間距離Ｄ、測定端子間距離Ｘの関係は以下のように表わされる。
Ｄ＝Ｐ
Ｘ＝２×√２×Ｐ＝２.８２８Ｐ
【００２７】
また、空間分解能Ｐ、隣接端子間距離Ｄ、測定端子間距離Ｘの関係を数値化して表２に示す。
【表２】
2005185595.tif 000004
【００２８】
このように、送光端子４、受光端子６の配列を変化させ図２（Ａ）のようにした場合であっても、測定端子間距離Ｘは空間分解能Ｐに比べて大きいので、より深い位置のデータを高分解能で得ることが可能である。
【００２９】
［実施例３］
図４は第３の実施例における送光端子、受光端子の配置とその計測点を示す図であり、（Ａ）は配置、（Ｂ）は計測点を示している。（Ａ）において、中抜きのマークは送光端子、ハッチングの入ったマークは受光端子を表わす。
この実施例では、（Ａ）に示されるように、送光端子１６個、受光端子１６個が、列方向は４端子単位で交互に異なる端子が配列され、行方向には同じ配置の端子が２行隣接して配置され、端子の配置されていない２行を挟んで端子の種類の異なる配置で構成された行が２行配置され、行方向及び列方向に４端子間隔で種類が異なるように格子状に配置されている。弓なりの矢印で示されるように、光の照射動作を行なう送光端子４に対しその送光端子４から行方向又は列方向に４端子間隔の位置にある受光端子６を動作させるように送光端子４と受光端子６の動作を制御する。
図４の配置を９０°回転させて行と列を入れ替えても同じことである。
【００３０】
この装置でも上述のように、送光端子と受光点との中点を計測点としている。
この配列では（Ｂ）に示される計測点を得ることができ、隣接端子間距離Ｄと隣接計測点間距離Ｐは等しいが、測定端子間距離Ｘは隣接端子間距離Ｄよりも大きい。空間分解能Ｐ、隣接端子間距離Ｄ、測定端子間距離Ｘの関係は以下のように表わされる。
Ｄ＝Ｐ
Ｘ＝４×Ｐ
上式のように、空間分解能Ｐを高くした場合にも十分な測定端子間距離Ｘを保つことができるので、より深い位置のデータを高分解能で得ることが可能である。
送光端子、受光端子の配列は実施例に限定されるものではなく、実施例の配列は例示にすぎない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の光計測装置は、例えば、生体などの被検体内の成分の経時的変化から組織が正常であるか異常であるかを診断する装置、例えば脳内各部の血流の経時変化や酸素供給の変化を測定する酸素モニタや循環器系障害診断等、医療分野に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マルチチャンネル光計測装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】一実施例を示す図であり、（Ａ）は送光端子と受光端子の配置を示す平面図、（Ｂ）はその計測点を示す平面図である。
【図３】他の実施例を示す図であり、（Ａ）は送光端子と受光端子の配置を示す平面図、（Ｂ）はその計測点を示す平面図である。
【図４】さらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は送光端子と受光端子の配置を示す平面図、（Ｂ）はその計測点を示す平面図である。
【図５】（Ａ）は従来のマルチチャンネル光計測装置の送光端子と受光端子の配置を示す平面図であり、（Ｂ）はその計測点を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２      送光端子
４      受光端子
１４      光源
１６      検出器
１８      データ処理装置
２０      表示装置
【図１】
2005185595.tif 000005
【図２】
2005185595.tif 000006
【図３】
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【図４】
2005185595.tif 000008
【図５】
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