(57)【要約】【課題】  タスク期間の開始時間の前後の時間帯に現れる血流変化を、被検者の脳の関心領域で観察することができる光計測システムを提供する。【解決手段】  Ｎ個の送光プローブ１２とＭ個の受光プローブ１３を有する送受光部３０と、送受光部３０に対して光の送受光を広範囲制御テーブルを用いて制御することで、被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関する測定データを得る制御部２１、２２とを備える光計測システム１であって、Ｙ個の送光プローブ１２を用いて被検者に光を順番に照射する狭範囲制御テーブルを記憶部２３に記憶させる選択手段２４を備え、制御部２１、２２は、選択手段２４で狭範囲制御テーブルが記憶された後、送受光部３０に対して光の送受光を狭範囲制御テーブルを用いて制御することで、被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関する測定データを得られるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムであって、
前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得るプリスキャンが実行された後、Ｎ個の送光プローブ及びＭ個の受光プローブのうちからＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブを選択する選択手段を備え、
前記制御部は、前記選択手段でＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブが選択された後、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得ることを特徴とする光計測システム。
【請求項２】
被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムであって、
前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得るプリスキャンが実行された後、Ｓ個の測定データのうちから選択されたＴ個の測定データを選択する選択手段を備え、
前記制御部は、前記選択手段でＴ個の測定データが選択された後、Ｔ個の測定データを取得するためにＮ個の送光プローブのうちから選択されたＹ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＮ個の受光プローブのうちから選択されたＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得ることを特徴とする光計測システム。
【請求項３】
前記選択手段は、Ｓ個の測定データを表示装置に表示させ、
入力装置による入力操作によって、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データが選択されることで、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データを決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光計測システム。
【請求項４】
前記選択手段は、前記入力装置による入力操作によって選択されるために、脳表面画像又は頭皮表面画像上の各測定関連位置に、対応する測定データをそれぞれ表示させることを特徴とする請求項３に記載の光計測システム。
【請求項５】
前記選択手段は、Ｓ個の測定データにおける数値に基づいて、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データを選択して決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光計測システム。
【請求項６】
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させるための広範囲制御テーブルを予め記憶する記憶部を備え、
前記選択手段は、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させるための狭範囲制御テーブルを記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記送受光部に対して光の送受光を広範囲制御テーブルを用いて制御することで、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得て、表示装置に表示させ、
前記選択手段で狭範囲制御テーブルが記憶された後、前記送受光部に対して光の送受光を狭範囲制御テーブルを用いて制御することで、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得て、前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に光計測システム。
【請求項７】
被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムの使用方法であって、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る広範囲測定データ取得ステップと、
Ｎ個の送光プローブ及びＭ個の受光プローブのうちからＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブを選択する選択ステップと、
Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得る狭範囲測定データ取得ステップとを含むことを特徴とする光計測システムの使用方法。
【請求項８】
被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムの使用方法であって、
Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る広範囲測定データ取得ステップと、
Ｓ個の測定データのうちから選択されたＴ個の測定データを選択する選択ステップと、
Ｔ個の測定データを取得するためにＮ個の送光プローブのうちから選択されたＹ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＮ個の受光プローブのうちから選択されたＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得る狭範囲測定データ取得ステップとを含むことを特徴とする光計測システムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光計測システム及びその使用方法に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する光計測システム及びその使用方法に関する。
【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、被検者の頭皮表面上に配置した送光プローブにより、異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３（例えば、７８０ｎｍと８０５ｎｍ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プローブにより、脳から放出された各波長λ１、λ２、λ３の近赤外光の強度変化（受光量情報）ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・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）（３）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。さらには、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
ΔＡ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
ΔＡ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
ΔＡ（λ３）＝ＥＯ（λ３）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ３）×[deoxyHb]・・・（３）
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。
【０００３】
ここで、送光プローブと受光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１０（ａ）は、一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の平面図である。
送光プローブ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、送光プローブ１２から光を照射させるとともに、受光プローブ１３に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、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である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）が得られるとしている。
【０００４】
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変化・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）をそれぞれ測定するために、例えば、近赤外分光分析計等が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
図１１は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。近赤外分光分析計１０１は、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄコンバータ）５と、送受光用制御部１２１と、解析用制御部１２２と、メモリ（記憶部）１２３とを備えるとともに、１６個の送光プローブ１２と、１６個の受光プローブ１３と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
【０００５】
光源駆動機構４は、送受光用制御部１２１から入力された駆動信号により光源２を駆動する。光源２は、例えば異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３の近赤外光を出射することができる半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３等である。
光検出器３は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号（受光量情報）ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部１２１に出力する検出器であり、例えば光電子増倍管等である。
【０００６】
このような近赤外分光分析計１０１においては、１６個の送光プローブ１２と１６個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭皮表面に接触させるために、ホルダ（送受光部）３０が使用される。図２は、１６個の送光プローブと１６個の受光プローブとが挿入されるホルダ３０の一例を示す平面図である。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８とは、縦方向に４個と横方向に４個とに交互となるように配置されるとともに、送光プローブ１２Ｔ９〜１２Ｔ１６と受光プローブ１３Ｒ９〜１３Ｒ１６とは、縦方向に４個と横方向に４個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ１２と受光プローブ１３とのプローブ間隔が一定となり、頭皮表面から特定の深度となる受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）を得ている。なお、一般的にチャンネルを３０ｍｍとしたものが用いられ、チャンネルが３０ｍｍである場合には、チャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭皮表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）を得ている。
【０００７】
ところで、このような８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８との位置関係（８個の送光プローブ１２Ｔ９〜１２Ｔ１６と８個の受光プローブ１３Ｒ９〜１３Ｒ１６との位置関係）では、１個の受光プローブ１３で、複数個の送光プローブ１２から照射された光を同時に受光せず、１個の送光プローブ１２から照射された光のみを受光するように、送光プローブ１２から光を照射するタイミングと、受光プローブ１３で光を受光するタイミングとを調整する必要がある。このため、メモリ１２３の制御テーブル記憶領域１２３ａには、光源２で光を出射するタイミングと光検出器３で光を検出するタイミングとを示す制御テーブルが記憶されている。
送受光用制御部１２１は、制御テーブル記憶領域１２３ａに記憶された制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出してデータ記憶領域１２３ｂに記憶させている。
【０００８】
ここで、図３は、制御テーブルの一例を説明するための図である。このような制御テーブルによれば、まず５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８３０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長７８０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させるごとに、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８で受光信号を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号をメモリ１２３のデータ記憶領域１２３ｂに記憶させる。具体的には、送光プローブ１２Ｔ１からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ３との受光信号をデータ記憶領域１２３ｂに記憶させ、送光プローブ１２Ｔ２からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ２と受光プローブ１３Ｒ４との受光信号をデータ記憶領域１２３ｂに記憶させるように、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号をデータ記憶領域１２３ｂに記憶させる。
なお、８個の送光プローブ１２Ｔ９〜１２Ｔ１６と８個の受光プローブ１３Ｒ９〜１３Ｒ１６とも、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と同様であるので、説明を省略する。これにより、図４に示すように平面視すると、合計４８個の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）の収集が行われる。
【０００９】
解析用制御部１２２は、４８個の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）に基づき、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を４８個の測定データとして求めている。その４８個の測定データ結果は、医師や検査技師等によって観察されるために、モニタ画面２６ａに表示される。図５は、４８個の測定データが表示されたモニタ画面の一例を示す図である。モニタ画面には４８個の測定データが表示されている。このとき、送光プローブ１２と受光プローブ１３とを最短距離で結んだ線の各中点Ｍ（図１０参照）に、送光プローブ１２から照射させた光を、受光プローブ１３で検出させたときに得られた測定データが配置されるように整列して表示されている。具体的には、送光プローブ１２Ｔ１から照射させた光を受光プローブ１３Ｒ１で検出させたときの測定データ＃１が、左上に配置され、送光プローブ１２Ｔ１から照射させた光を受光プローブ１３Ｒ３で検出させたときの測定データ＃４が、測定データ＃１の左下に配置され、送光プローブ１２Ｔ２から照射させた光を受光プローブ１３Ｒ１で検出させたときの測定データ＃２が、測定データ＃１の右に配置されるように、４８個の測定データ＃１〜＃４８が整列して配置されている。
なお、各測定データにおける縦軸を被検者がホルダ３０を装着した時点のオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））からのオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度変化・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））の変化量とし、横軸を時間ｔとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３３７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、被検者の生体組織が正常であるか否かを診断するために、医師や検査技師等が、被検者へ刺激（以下、「負荷」や「タスク」という）を与えて、被検者の脳を活動させたときに得られる被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを観察する検査がある。このとき、医師や検査技師等が、時間を計りながら、まず、被検者をある一定時間（例えば、２０秒間）、指の運動をさせる課題遂行状態にさせ（以下、「タスク期間」という）、その後、被検者をある一定時間、安静な定常状態にさせる（以下、「レスト期間」という）。その後、再度、被検者を一定時間、指の運動をさせる課題遂行状態にさせた後、一定時間、安静な定常状態にさせるというように、レスト期間とタスク期間とを交互に複数回繰り返している。
【００１２】
しかしながら、図３に示すような制御テーブルを用いて得られた測定データでは、タスク期間の開始時間の前後の時間帯（例えば、４秒間）に現れる血流変化を検出することができないことがあった。つまり、図３に示すような制御テーブルでは、被検者の脳全体の脳活動に関する測定データを得る測定時間間隔が、１２５ミリ秒間（送光プローブの数×波長数×５ミリ秒＋ＤＡＲＫ時間）と長くなるという問題点があった。
なお、互いに光がほとんど干渉しない遠く離れた送光プローブ１２どうしであれば、複数の送光プローブ１２に同時に送光して、測定の能率を高めることもできるが、そのようにしても、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に現れる血流変化を観察することができないという問題点があった。
【００１３】
さらに、４８個の測定データをメモリ１２３のデータ記憶領域１２３ｂに記憶させていくと、データ量が多くなるという問題点があった。
そこで、少数の送光プローブ１２と少数の受光プローブ１３とを有するホルダを用いて、測定時間間隔を短くすることも考えられるが、そのようにすると、被検者の脳の一部の脳活動の時間変化に関する測定データしか得ることができなくなり、必要な脳の部位の脳活動の時間変化に関する測定データを取り逃すという問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本件発明者は、上記課題を解決するために、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に現れる血流変化を、被検者の脳の関心領域で観察する方法について検討を行った。そこで、まず多数の送光プローブ１２から被検者に光を順番に照射していくことにより、被検者の脳全体の脳活動の時間変化に関する測定データを得て、その測定データを観察しながら少数の送光プローブ１２を選択した後、少数の送光プローブ１２から被検者に光を順番に照射していくことにより、被検者の脳の一部（関心領域）の脳活動の時間変化に関する測定データを得ることにした。つまり、Ｎ個の送光プローブのうちからＹ個の送光プローブを選択するための選択手段を設けることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の光計測システムは、被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムであって、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得るプリスキャンが実行された後、Ｎ個の送光プローブ及びＭ個の受光プローブのうちからＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブを選択する選択手段を備え、前記制御部は、前記選択手段でＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブが選択された後、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得るようにしている。
【００１６】
ここで、「光を順番に照射していく」とは、互いに光がほとんど干渉しない個数の送光プローブから被検者に光を照射していけばよく、例えば１個以上Ｎ／２個以下の送光プローブから被検者に光を同時に照射していくことが、被検者の脳のどの部位が活動したかを把握する観点から好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光計測システムによれば、被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関する測定データを得て、その測定データを観察しながらＹ個の送光プローブを選択した後、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくため、測定時間間隔を短くすることができ、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に現れる血流変化を、被検者の脳の関心領域で観察することができる。また、Ｍ個の受光プローブのうちから選択されたＸ個の受光プローブで光を検出させて記憶部に記憶させるため、記憶部に記憶させるデータ量を少なくすることができる。
【００１８】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光計測システムは、被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムであって、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得るプリスキャンが実行された後、Ｓ個の測定データのうちから選択されたＴ個の測定データを選択する選択手段を備え、前記制御部は、前記選択手段でＴ個の測定データが選択された後、Ｔ個の測定データを取得するためにＮ個の送光プローブのうちから選択されたＹ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＮ個の受光プローブのうちから選択されたＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得るようにしている。
【００１９】
また、本発明の光計測システムにおいては、前記選択手段は、Ｓ個の測定データを表示装置に表示させ、入力装置による入力操作によって、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データが選択されることで、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データを決定するようにしてもよい。
また、本発明の光計測システムにおいては、前記選択手段は、前記入力装置による入力操作によって選択されるために、脳表面画像又は頭皮表面画像上の各測定関連位置に、対応する測定データをそれぞれ表示させるようにしてもよい。
ここで、「脳表面画像上の測定関連位置」とは、例えば、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である位置のことをいう。また、「頭皮表面画像上の測定関連位置」とは、例えば、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中点Ｍの位置のことをいう。
【００２０】
そして、本発明の光計測システムにおいては、前記選択手段は、Ｓ個の測定データにおける数値に基づいて、Ｙ個の送光プローブ、Ｘ個の受光プローブ又はＴ個の測定データを選択して決定するようにしてもよい。
【００２１】
さらに、本発明の光計測システムにおいては、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させるための広範囲制御テーブルを予め記憶する記憶部を備え、前記選択手段は、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させるための狭範囲制御テーブルを記憶部に記憶させ、前記制御部は、前記送受光部に対して光の送受光を広範囲制御テーブルを用いて制御することで、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得て、表示装置に表示させ、前記選択手段で狭範囲制御テーブルが記憶された後、前記送受光部に対して光の送受光を狭範囲制御テーブルを用いて制御することで、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得て、前記記憶部に記憶させるようにしてもよい。
また、本発明の光計測システムの使用方法は、被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムの使用方法であって、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る広範囲測定データ取得ステップと、Ｎ個の送光プローブ及びＭ個の受光プローブのうちからＹ個の送光プローブ及びＸ個の受光プローブを選択する選択ステップと、Ｙ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得る狭範囲測定データ取得ステップとを含むようにしている。
また、本発明の光計測システムの使用方法は、被検者に光を照射するＮ個の送光プローブと、当該被検者から放出される光を受光するＭ個の受光プローブとを有する送受光部と、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る制御部とを備える光計測システムの使用方法であって、Ｎ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＭ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＳ個の測定データを得る広範囲測定データ取得ステップと、Ｓ個の測定データのうちから選択されたＴ個の測定データを選択する選択ステップと、Ｔ個の測定データを取得するためにＮ個の送光プローブのうちから選択されたＹ個の送光プローブを用いて被検者に光を順番に照射していくことでＮ個の受光プローブのうちから選択されたＸ個の受光プローブで光を検出させることにより、前記被検者の狭範囲の脳における脳活動の時間変化に関するＴ個の測定データを得る狭範囲測定データ取得ステップとを含むようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態である光計測装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】送光／受光プローブが挿入されるホルダの一例を示す平面図。
【図３】広範囲制御テーブルの一例の説明図。
【図４】４８個の受光量情報が得られる脳位置の説明図。
【図５】４８個の測定データが表示されたモニタ画面の一例を示す図。
【図６】狭範囲制御テーブルの一例の説明図。
【図７】２４個の受光量情報が得られる脳位置の説明図。
【図８】２４個の測定データが選択されたモニタ画面の一例を示す図。
【図９】光生体計測装置による計測方法の一例について説明するフローチャート。
【図１０】一対の送光プローブ及び受光プローブと、脳の測定部位との関係図。
【図１１】従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態である光計測装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、１６個の送光プローブと１６個の受光プローブとが挿入されるホルダの一例を示す平面図である。なお、近赤外分光分析計１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
光計測装置（光計測システム）１は、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄコンバータ）５と、送受光用制御部２１と、解析用制御部２２と、制御テーブル作成部（選択手段）２４と、メモリ（記憶部）２３とを備えるとともに、１６個（Ｎ個）の送光プローブ１２と、１６個（Ｍ個）の受光プローブ１３と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
【００２５】
メモリ２３には、ホルダ３０に対して光の送受光を制御する制御形態を定める広範囲制御テーブルを予め記憶するとともに、狭範囲制御テーブルを記憶するための制御テーブル記憶領域２３ａと、受光信号（測定データ）等を記憶するデータ記憶領域２３ｂとが形成されている。
図３は、広範囲制御テーブルの一例を説明するための図であり、図４は、４８個の受光量情報が得られる脳の位置を説明するための図である。なお、広範囲制御テーブルは、近赤外分光分析計１０１の制御テーブルと同様に用いられるので、説明を省略する。
【００２６】
また、狭範囲制御テーブルの作成方法についての詳細は後述するが、図６は、狭範囲制御テーブルの一例を説明するための図であり、図７は、２４個の受光量情報が得られる脳の位置を説明するための図である。
このような狭範囲制御テーブルによれば、まず５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長８３０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ３に波長７８０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで１個の送光プローブ１２に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか１個の送光プローブ１２に光を送光させるごとに、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８で受光信号を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３の受光信号をメモリ２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。具体的には、送光プローブ１２Ｔ２からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ２と受光プローブ１３Ｒ４との受光信号をデータ記憶領域２３ｂに記憶させ、送光プローブ１２Ｔ３からの光を検出した受光プローブ１３Ｒ１と受光プローブ１３Ｒ４と受光プローブ１３Ｒ５との受光信号をデータ記憶領域２３ｂに記憶させるように、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３の受光信号をデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。このとき、被検者の脳の一部の脳活動に関する測定データを得る測定時間間隔は、８０ミリ秒間（送光プローブの数×波長数×５ミリ秒＋ＤＡＲＫ時間）となる。
なお、５個の送光プローブ１２と４個の受光プローブ１３とも、４個の送光プローブ１２と５個の受光プローブ１３と同様であるので、説明を省略する。これにより、図７に示すように平面視すると、合計２４個（Ｔ個＜Ｓ個）の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）の収集が行われる。
【００２７】
送受光用制御部２１は、制御テーブル記憶領域２３ａに記憶された制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出する。このとき、制御テーブル記憶領域２３ａに狭範囲制御テーブルが記憶される前には、送受光用制御部２１は、広範囲制御テーブルに基づいて、まず５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ１に波長８３０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長７８０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか１個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させるごとに、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８で受光信号を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号をメモリ２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。なお、８個の送光プローブ１２Ｔ９〜１２Ｔ１６と８個の受光プローブ１３Ｒ９〜１３Ｒ１６とも、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と同様であるので、説明を省略することとする。これにより、図４に示すように平面視すると、合計４８個（Ｓ個）の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）の収集が行われる。
【００２８】
また、制御テーブル記憶領域２３ａに狭範囲制御テーブルが記憶された後には、送受光用制御部２１は、狭範囲制御テーブルに基づいて、まず５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ２に波長８３０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、送光プローブ１２Ｔ３に波長７８０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで１個の送光プローブ１２に光を順番に送光させていく。このとき、いずれか１個の送光プローブ１２に光を送光させるごとに、８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８で受光信号を検出することになるが、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３の受光信号をメモリ２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。なお、８個の送光プローブ１２Ｔ９〜１２Ｔ１６と８個の受光プローブ１３Ｒ９〜１３Ｒ１６とも、８個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８と８個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８と同様であるので、説明を省略することとする。これにより、図７に示すように平面視すると、合計２４個（Ｔ個）の受光量情報ΔＡ（λ１）、ΔＡ（λ２）、ΔＡ（λ３）の収集が行われる。
すなわち、送受光用制御部２１は、狭範囲制御テーブルが記憶される前には、広範囲制御テーブルを用いて、狭範囲制御テーブルが記憶されると、狭範囲制御テーブルを用いるように切り替えることになる。
【００２９】
解析用制御部２２は、制御テーブル記憶領域２３ａに狭範囲制御テーブルが記憶される前には、広範囲制御テーブルと４８個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）とに基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、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４８個（Ｓ個）の測定データとして求める。これにより、モニタ画面２６ａには、図５に示すような４８個の測定データの表示が行われる。
また、解析用制御部２２は、制御テーブル記憶領域２３ａに狭範囲制御テーブルが記憶された後には、狭範囲制御テーブルと２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）とに基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、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２４個（Ｔ個）の測定データとして求め、データ記憶領域２３ｂに記憶させる。これにより、モニタ画面には、２４個の測定データの表示と記憶とが行われる。
【００３０】
制御テーブル作成部２４は、４８個（Ｓ個）の測定データをモニタ画面２６ａに表示させ、キーボード２７による入力操作によって、Ｔ個の測定データが選択されることで、Ｔ個の測定データを取得するために１６個（Ｎ個）の送光プローブ１２のうちから所望個数（Ｙ個＜Ｎ個）とその配置位置の送光プローブ１２や、１６個（Ｍ個）の受光プローブ１３のうちから選択された所望個数（Ｘ個＜Ｍ個）とその配置位置の受光プローブ１３を決定することにより、所望個数（Ｙ個）とその配置位置の送光プローブ１２と所望個数（Ｘ個）とその配置位置の受光プローブ１３とを用いるための狭範囲制御テーブルを作成して制御テーブル記憶領域２３ａに記憶させる制御を行う。
このとき、１６個の送光プローブ１２のうちから所望個数とその配置位置の送光プローブ１２が選択されたり、１６個の受光プローブ１３のうちから所望個数とその配置位置の受光プローブ１３が選択されたりされるために、医師や検査技師等が、例えば、モニタ画面２６ａに表示された画像を用いてキーボード２７で入力操作して設定することになるが、図６に示すような頭皮表面画像上に４８個の測定データ（トレンドグラフ）＃１〜＃４８の表示が行われている際に、４８個の測定データ（トレンドグラフ）＃１〜＃４８のうちから図８に示すように必要な測定データ（必要な送光プローブ１２と受光プローブ１３との組み合わせ）を四角で囲むように選択することにより設定する。これにより、必要な脳の部位の脳活動に関する測定データを取り逃すということがなくなる。
【００３１】
ここで、光生体計測装置１により被検者の脳活動を計測する計測方法（使用方法）について説明する。図３は、光生体計測装置１による計測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、ホルダ３０を被検者の頭皮表面に配置する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０２の処理において、送受光用制御部２１は、広範囲制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出する（広範囲測定データ取得ステップ、プリスキャン）。
次に、ステップＳ１０３の処理において、解析用制御部２２は、広範囲制御テーブルと４８個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）とに基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、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４８個の測定データとして求めて、モニタ画面２６ａに表示する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０４の処理において、制御テーブル作成部２４は、４８個の測定データをモニタ画面２６ａに表示させ、医師や検査技師等は、モニタ画面２３ａに表示された画像を用いてキーボード２７で入力操作することにより、４８個の測定データのうちから２４個（Ｔ個）の測定データを選択する（選択ステップ）。
次に、ステップＳ１０５の処理において、制御テーブル作成部２４は、所望個数とその配置位置の送光プローブ１２と、所望個数とその配置位置の受光プローブ１３とを用いるための狭範囲制御テーブルを作成して、制御テーブル記憶領域２３ａに記憶させる。
【００３４】
次に、ステップＳ１０６の処理において、送受光用制御部２１は、狭範囲制御テーブルに基づいて、所定の時間に１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出する（狭範囲測定データ取得ステップ）。
次に、ステップＳ１０７の処理において、解析用制御部２２は、狭範囲制御テーブルと２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）とに基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、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２４個の測定データとして求めて、モニタ画面２６ａに表示して、データ記憶領域２３ｂに記憶させる。
そして、ステップＳ１０７の処理が終了したときには、本フローチャートを終了させる。
【００３５】
以上のように、本発明の光計測装置１によれば、被検者の広範囲の脳における脳活動の時間変化に関する測定データを得て、その測定データを観察しながら９個（Ｙ個）の送光プローブ１２を選択した後、９個（Ｙ個）の送光プローブ１２を用いて被検者に光を順番に照射していくため、測定時間間隔を短くすることができ、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に現れる血流変化を、被検者の脳の関心領域で観察することができる。また、１６個（Ｍ個）の受光プローブ１３のうちから選択された９個（Ｘ個）の受光プローブ１３で光を検出させてデータ記憶領域２３ｂに記憶させるため、データ記憶領域２３ｂに記憶させるデータ量を少なくすることができる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
（１）上述した光生体測定装置１では、キーボード２７による入力操作によって、Ｔ個の測定データが選択される構成を示したが、測定データの内容等によって閾値等を登録することで、制御テーブル作成部（選択手段）２４がＴ個の測定データを自動的に選択するようにしてもよい。
【００３７】
（２）上述した光生体測定装置１では、９個（Ｙ個）の送光プローブ１２と９個（Ｘ個）の受光プローブ１３とを用いる狭範囲制御テーブルを作成する構成を示したが、さらに９個（Ｙ個）の送光プローブのうちから選択された所望個数のＹ’個（例えば２個）の送光プローブと９個（Ｘ個）の受光プローブのうちから選択された所望個数のＸ’個（例えば２個）の受光プローブとを用いる狭範囲制御テーブルを作成するようにしてもよい。
（３）上述した光生体測定装置１では、制御テーブル作成部（選択手段）２４は、キーボード２７による入力操作によって選択されるために、図６に示すような４８個の測定データ（トレンドグラフ）＃１〜＃４８を表示する構成を示したが、脳表面画像の４８個の所定位置上に各測定データ＃１〜＃４８の画像表示がそれぞれ行われており、各測定データ＃１〜＃４８は、ある計測時間ｔでのオキシヘモグロビンの濃度変化・光路長積[oxyHb]の数値に対応する色で表現されるようにしてもよい。
（４）上述した光生体測定装置１では、制御テーブル作成部（選択手段）２４は、４８個の測定データ＃１〜＃４８のうちから必要な測定データを四角で囲むように選択されることで決定する構成を示したが、キーボード２７に設けた番号等とプローブ番号等とを対応付けて登録することで、キーボード２７に設けた番号が押圧されることにより決定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光計測システム等に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１：光計測装置
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
２１：送受光用制御部
２２：解析用制御部
２３：メモリ（記憶部）
２４：制御テーブル作成部（選択手段）
３０：ホルダ（送受光部）
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
【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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