(57)【要約】【課題】生体計測用プローブのホルダに送受信光ファイバを間違えなく設置・再配置し、誤測定を防止する。【解決手段】生体計測用プローブは、親プローブホルダ１５３、１５４と、親プローブホルダ１５３、１５４にはめ込まれる、それぞれ送受信光ファイバが接続された、異なる形状の複数個の小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８から構成される。生体計測用プローブを被検体に設置する場合に、送信点・受信点を効率よく配置することができるため、操作者の負担を軽減し、測定に至るまでの時間を短縮することが可能となる。異なる形状の小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８に対し、更に異なる色又は文字を付すことにより、設置間違いが視覚的にわかりやすくなる利点がある。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体計測用プローブを用いる生体光計測装置であって、
前記生体計測用プローブは、
それぞれ光ファイバが接続された複数のプローブが固定されるプローブホルダユニットを複数個組み合わされて構成される、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
前記生体計測用プローブは、
異なる形状の複数の前記プローブホルダユニットを組み合わせて構成される、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
前記生体計測用プローブは、
異なる色や記号が付けられた複数の前記プローブホルダユニットを組み合わせて構成される、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
表示部を更に備え、
複数個の前記プローブホルダユニットを用いて前記生体計測用プローブを構成する際、前記表示部に、複数個の前記プローブホルダユニットが組み合わされて構成される前記生体計測用プローブを表示する、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
複数の前記プローブは前記プローブホルダユニットからそれぞれ取り外しが可能である、ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生体光計測装置であって、
前記生体計測用プローブは、複数の前記プローブホルダユニットが設置される親プローブホルダを備える、
ことを特緒とする生体光計測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の生体光計測装置であって、
前記親プローブホルダに設置される複数の前記プローブホルダユニットの形が表示されている、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項８】
請求項６に記載の生体光計測装置であって、
前記親プローブホルダは、設置される複数の前記プローブホルダユニットがはめ込まれるくり抜きを備える、
ことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項９】
プローブホルダユニットであって、
それぞれ光ファイバが接続された複数のプローブが固定され、被検体に装着時に複数個を組み合わせて使用される、
ことを特徴とするプローブホルダユニット。
【請求項１０】
請求項９に記載のプローブホルダユニットであって、
異なる形状の複数の当該プローブホルダユニットを組み合わせて使用する、
ことを特徴とするプローブホルダユニット。
【請求項１１】
請求項９に記載のプローブホルダユニットであって、
異なる色または記号が付けられた複数の当該プローブホルダユニットを組み合わせて使用する、
ことを特徴とするプローブホルダユニット。
【請求項１２】
請求項９に記載のプローブホルダユニットであって、
複数の前記プローブは当該プローブホルダユニットからそれぞれ取り外しが可能である、ことを特徴とするプローブホルダユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体光計測装置に係り、特に光を用いたマルチチャンネル生体計測時にプローブの設置を容易に行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光または近赤外光を用いて生体内部の代謝物質を計測する生体光計測装置では、ヒトの脳機能活動に伴う脳内血流変化を、頭皮上の送信点より光を当て、その生体通過光強度を受信点から計測するような装置である。このような装置においては、複数の送信点・受信点を格子状に配置して、送信点・受信点の間の点（計測点）の生体通過光強度を計測して2次元的な分布を測定する方法が一般的である。
【０００３】
このような装置に関連する特許文献としては、例えば特許文献１、特許文献２などがある。特許文献２では、頭の大きさに関わらず頭（脳）の決められた位置にプローブを配置するため、複数のプローブを1列（3x1若しくは5x1、7x1）に連結したプローブ列を予め固定しておき、隣り合うプローブ列とは自由度のある、回転可能なジョイントで接続することで、蛇腹状にプローブ列同士の距離が自由に変更できる構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-311599号公報
【特許文献２】特開2009-195348号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した先行技術文献にあっては、プローブの設置自体を容易にすることについては特に検討がなされていない。生体光計測装置において、計測精度の向上のため、計測対象である頭部の決められた位置にプローブを配置することが重要である。各送受信点は送信用光プローブと受信用光プローブの先端部であることが一般的であり、２次元的な分布を正しく測定するためには、予め準備されたプローブホルダの決められた位置に送信点・受信点を配置する必要がある。また、異なる形状のプローブホルダを使用する場合は、元のプローブホルダに設置されたプローブを抜き取ってから再設置する必要がある。
【０００６】
プローブホルダに送受信点を設置する方法としては、設置位置を示す表を参照しながら、もしくは表示部に表示された配置位置を示す表を参照しながら、もしくはプローブホルダに貼付された送受信点番号を参照しながら、操作者が対応するプローブを設置することになるが、間違えずに設置することは操作者にとって負担であり、測定に至るまでにかかる時間が長くなるという課題があった。また、プローブの形状が同じであるためつけ間違えた場合に間違えに気づきにくいという欠点もあった。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、生体計測用プローブのホルダに送受信光ファイバを間違えなく配置、再設置し、誤測定を防止することが可能な生体光計測装置、及びプローブホルダユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明においては、生体計測用プローブを用いる生体光計測装置であって、生体計測用プローブが、それぞれ光ファイバが接続された複数のプローブが固定されるプローブホルダユニットを複数個組み合わされて構成される生体光計測装置を提供する。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、プローブホルダユニットであって、それぞれ光ファイバが接続された複数のプローブが固定され、被検体に装着時に複数個を組み合わせて使用されるプローブホルダユニットを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プローブを設置、再設置する場合に送信点・受信点を効率よく配置することができるため、操作者の負担を軽減し、測定に至るまでの時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各実施例に係る生体光計測装置の全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】生体光計測装置のプローブ配置の一例を示す図である。
【図２Ｂ】生体光計測装置のプローブホルダの一例を示す図である。
【図２Ｃ】生体光計測装置の光プローブの構成例を示した図である。
【図３】実施例１に係る小型プローブホルダの一例を示した図である。
【図４】実施例１に係る小型プローブホルダを使用した生体光計測装置のプローブ配置の例を示した図である。
【図５】実施例１に係る小型プローブホルダを使用した生体光計測装置のプローブ配置の別の例を示した図である。
【図６】実施例２に係る小型プローブホルダを使用した生体光計測装置のプローブ配置の例を示した図である。
【図７】実施例２に係る小型プローブホルダを使用した生体光計測装置のプローブ配置の例を示した図である。
【図８】実施例２に係る親プローブホルダの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用する実施形態について説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、明示しない限り同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
本発明の各種の実施形態を説明する前に、各実施例の構成が適用される生体光計測装置の全体構成について説明する。生体光計測装置は、近赤外光を生体内に照射し、生体の表面近傍から反射或いは生体内を通過した光（以下、単に通過光という）を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置である。
【００１４】
図１に示すように、生体光計測装置１００は、近赤外光を照射する光源部１１０と、通過光を計測し、電気信号に変換する受光部１２０と、光源部１１０及び受光部１２０の駆動を制御するとともに、受光部から出力されたデータを処理する制御部１４０と、を備える。
【００１５】
光源部１１０は、被検体１９０上の予め定められた照射点に光を照射する。光源部１１０は、所定の波長の光を放射する半導体レーザ１１１と、半導体レーザ１１１が放射する光を複数の異なる周波数で変調する変調器をそれぞれ備える複数の光モジュール１１２とを備える。光モジュール１１２は、例えば、照射点の数だけ設けられる。各光モジュール１１２からの出力光は、それぞれ光ファイバ１３０、すなわち照射光用の送信光ファイバ１３１と送信プローブ１６１を介して、被検体１９０の所定の計測領域に照射される。
【００１６】
照射は、被検体１９０に取り付けられる光プローブを保持するためのプローブホルダ１５０に取り付けられた各送信プローブ１６１を介して行われ、予め定められた複数の照射点から被検体１９０の所定の領域に光を照射する。後で説明するように、光プローブを保持するプローブホルダ１５０には、送信プローブ１６１並びに受信プローブ１６２がそれぞれ所定位置に固定、保持される。複数の光プローブが固定されたプローブホルダ１５０は、被検体１９０の例えば、頭部に固定される。
【００１７】
光源部１１０から出力される光の波長は、生体内の注目物質の分光特性に応じたものとする。例えば、ヘモグロビン（Ｈｂ）と酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の濃度から、酸素飽和度や血液量を計測する場合は、６００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲の光の中から１あるいは複数波長選択して用いる。
【００１８】
例えば、測定対象を、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ２：ｏｘｙＨｂ）と脱酸素化ヘモグロビン（ｄｅｏｘｙＨｂ）の２種類とする場合、光源部１１０は、この２種類の測定対象を算出するために、２種類以上の波長、例えば６９５ｎｍ及び８３０ｎｍの光を発生するように構成される。これら複数種類の波長の光は照射点で合成され、プローブホルダ１５０の一つの送信プローブの光照射位置から照射される。
【００１９】
受光部１２０は、計測領域の複数の計測箇所から受信プローブ１６２と光ファイバ１３０、すなわち、受光用の受信光ファイバ１３２を介して誘導された通過光を受光し、それぞれ光量に対応する電気量に変換するフォトダイオード等の光電変換素子１２１と、光電変換素子１２１から電気信号を受信して後述するＡ／Ｄ変換器１２３に最適な振幅の信号を与えるための可変ゲインアンプ１２２と、可変ゲインアンプ１２２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１２３とを備える。Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号は制御部１４０に送られ、制御部１４０にあるデータ処理部４００により目的の計測データを得ることができる。
【００２０】
データ処理部４００は、例えば中央処理部(ＣＰＵ）を含み、特許文献１に記載されているようなデジタル信号を処理するプログラム実行により所望の計測データを得ることができる。同図に示すように、制御部１４０には入力部１４１、表示部１４２、記憶部１４３が接続されている。これら制御部１４０、入力部１４１、表示部１４２、記憶部１４３は、パーソナルコンピュータを使って構成可能である。
【００２１】
なお、光源部１１０から照射される光は、上述したように６９５ｎｍ及び８３０ｎｍのような光の波長とは別に、それぞれ異なる変調周波数を持って駆動されており、受光部１２０にてデータ取り込み後に、データ処理部４００内のロックインアンプ４０２にて再分離することが可能である。
【００２２】
光プローブを固定するためのプローブホルダ１５０については、4行4列（以下、N行M列をNｘMと表記する）配置のほかに3ｘ5配置、3ｘ11配置などがあり、測定する部位や用途により使い分けることが一般的である。図２Ａを用いて図１の生体光計測装置１００のプローブホルダ１５０で固定、保持される送信プローブ１６１と受信プローブ１６２の配置例を説明する。送信プローブ１６１と受信プローブ１６２は光ファイバによって、それぞれ光源部１１０および受光部１２０に接続される
図２Ａに示す光プローブの配置例は、3行5列のプローブホルダ１５１、及び送信プローブ１６１と受信プローブ１６２を設置した一例を示す。図中○は送信プローブ１６１の送信点位置、●は受信プローブ１６２の受信点位置を示しており、○や●中に記載された文字は対応する送信プローブ番号、受信プローブ番号を示している。通常、各送受信点は格子状に交互に配置されており、格子の間隔は約30mmである。
【００２３】
これまでの生体光計測装置においては、図２Ｂに示すような3ｘ5プローブホルダ１５１に、図２Ｃに示すような光プローブ、すなわち送信点１７１或いは受信点１７２をそれぞれ備える送信プローブ１６１或いは受信プローブ１６２を設置、固定する場合は、プローブ配置図を見ながら１本ずつ光プローブをプローブホルダに設置してきた。このとき、図１の表示部１４２に表示したプローブ配置図を元に設置する方法や、プローブホルダ上に印字された送受信点番号を元に光プローブを設置する方法も使われている。なお、図２Ｃの光プローブは、それぞれ図２Ｂのプローブホルダの対応する孔に差し込み嵌合することで所定位置に固定される。
【００２４】
生体光計測装置において、各送信プローブ１６１と受信プローブ１６２に対応する送信点１７１と受信点１７２との間の点を計測点と呼ぶ。また、送信点１７１毎に、受信点１７２で受信する。そのため、送受信点１７１の設置位置を決められた位置に設置しないとどの送信光がどこから照射されたか不明となるため、得られたデジタル信号に基づくデータ処理部４００の処理が正常に行われないといった問題が発生する。
【００２５】
以下に説明する本発明の各種の実施例では、上述したプローブホルダ１５０の構成を複数本の光プローブを纏めたプローブホルダユニットを用いた構成とすることで光プローブのプローブホルダへの取り付けを簡素化することが可能となる。なお、本明細書において、生体光計測装置に用いるプローブホルダを複数本の光プローブを纏めたプローブホルダユニットを用いて構成するが、前者を親プローブホルダ、後者を子プローブホルダ或いは小型プローブホルダと呼ぶことがある。このプローブホルダユニット、子プローブホルダ、小型プローブホルダの具体的な構成の実施例を以下図面に従い説明する。
【実施例１】
【００２６】
実施例１は、複数本のプローブを予め束ねて一つのプローブホルダユニットを構成しておき、測定したい計測対象の形状に合わせて複数のプローブホルダユニットを組み合わせて設置することにより、プローブの組み替えの間違いを低減することが可能な生体光計測装置、及びプローブホルダユニットの実施例である。
【００２７】
図３に、実施例１に係るプローブホルダユニット、すなわち小型プローブホルダの一構成例を示す。図３に示す小型プローブホルダ１５２は、送信プローブ2本と受信プローブ1本、または送信プローブ1本と受信プローブ2本を纏めて構成される3x1の小型プローブホルダである。生体光計測装置で被検体に設置されるプローブホルダとする場合、本実施例の小型プローブホルダ１５２を複数用いてプローブホルダを構成する。本実施例の構成においては、図３に示すように、小型プローブホルダ１５２毎に３本の光ファイバ１３０をチューブなどで束ねた形にすることにより小型プローブホルダ１５２の取り回しがよくなる。光プローブの光ファイバ１３０は設置されている小型プローブホルダ１５２毎に束ねておけるため、光ファイバ線がばらばらにならず、配置変更の際の煩雑さが解消できる。一方、光ファイバの束が一体となってしまうと、光ファイバの断線時の修理・交換時には全てに対応する必要が出てくるため、束ねた光ファイバは1本ずつ取り外せる構造としておくことが望ましい。
【００２８】
図４には、図３に示した３本の光プローブを纏めた小型プローブホルダ１５２を用いて被検体の所定位置に取り付ける3x5プローブホルダを作製した場合の構成例を示す。なお、光ファイバの図示を省略した。小型プローブホルダ１５２をそれぞれ面ファスナーなどで連結して3x5プローブホルダを作成する。より好適には3x5の形状の親プローブホルダ１５３を用意しておき、これに小型プローブホルダ１５２を取り付けるなどして組み合わせし、3x5のプローブホルダを作成する。
【００２９】
図５は本実施例の小型プローブホルダ１５２を用いて4x4プローブホルダ、例えば4x4の形状の親プローブホルダ１５４に取り付ける構成例を示す。4x4配置の場合は小型プローブホルダ１５２の向きを変えるなどして、送信点・受信点が交互になるように組み合わせる。この際には3x5配置と4x4配置では必要とする送受信点が異なることから、3x1の小型プローブホルダとは別に受信プローブ１６２Ｈを１つ用意することになる。
【００３０】
本実施例によれば、複数本の光プローブを纏めたプローブホルダユニット、すなわち小型プローブホルダを複数個用いることにより、被検体に設置するプローブホルダに複数の光プローブを配置、再設置する場合に、光プローブの付け間違えを減少して、送信点・受信点を効率よく所望の位置に配置することができるため、操作者の負担を軽減し、測定に至るまでの時間を短縮することが可能となる。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は、各プローブホルダユニット、すなわち各小型プローブホルダのつけ間違えをさらに減少させるために、複数本の光プローブを纏めた小型プローブホルダの形状を変えた複数種の小型プローブホルダを用いる構成の実施例を示す。図６の(a)、(b)に、本実施例の形状を変えたプローブホルダユニット、すなわち小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８を使用した親プローブホルダ１５３、１５４を示した。このように本実施例では、親プローブホルダ１５３、１５４を構成するため、複数本の光プローブを纏めた小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８の全部もしくは一部の形状を変えることにより、送信プローブ、受信プローブが所定位置に配置された小型プローブホルダ各々の違いがより顕著となる。なお、図６において光ファイバとプローブ番号は省略してある。
【００３２】
図７には、本実施例の小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８の色や模様などをそれぞれ異なるようにした構成の変形例を示す。同図において明らかなように、各小型プローブホルダの色や模様を変えることにより、視覚的に各小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８の識別が可能となるため、各小型プローブホルダの設置が更に容易となり、間違いを一層防止することができる。そのほかにも、本実施例の形状を変えた小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８に固有の記号などをプリントなどで付しておく構成でも良い。また、小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８を親プローブホルダ１５３、１５４に取り付ける作業の際、生体光計測装置の表示部１４２に配置図として表示させておくと操作者の設置、配置変更等がより容易となる。また、親プローブホルダ１５３、１５４に小型プローブホルダの形状や輪郭をプリントしておいても良い。
【００３３】
更に、図８に示すように親プローブホルダ１５９、１６０の一部にくり抜き形状１６５、１６６、１６７、１６８、１６９を形成しておき、プローブホルダユニット、すなわち小型プローブホルダ１５５、１５６、１５７、１５８をその中にはめ込む方法を用いることで小型プローブホルダの設置をより容易にすることができる。
【００３４】
以上詳述した本発明によれば、プローブを設置、再設置する場合にプローブホルダユニット、すなわち小型プローブホルダを使って送信点・受信点を効率よく配置することができるため、操作者の負担を軽減し、測定に至るまでの時間を短縮することが可能である。さらに、設置間違いが視覚的にわかりやすいという利点がある。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３６】
更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１１０  送信部
１１１  半導体レーザ
１１２  光モジュール
１２０  受信部
１２１  光電変換素子
１２２  可変ゲインアンプ
１２３  Ａ／Ｄ変換器
１３０  光ファイバ
１３１  送信光ファイバ
１３２  受信光ファイバ
１４０  制御部
１４１  入力部
１４２  表示部
１４３  記憶部
１５０  プローブホルダ
１５１  ３ｘ５プローブホルダ
１５２  ３ｘ１小型プローブホルダ
１５３、１５９  ３ｘ５親プローブホルダ
１５４、１６０  ４ｘ４親プローブホルダ
１５５、１５６、１５７、１５８  小型プローブホルダ
１６１  送信プローブ
１６２  受信プローブ
１６１Ａ〜Ｈ  送信プローブ番号
１６２Ａ〜Ｇ  受信プローブ番号
１６５、１６６、１６７、１６８、１６９  くり抜き形状
１７１  送信点
１７２  受信点
１９０  被検体
４００  データ処理部
４０１  増幅率設定部
４０２  ロックインアンプ
【図１】
2017148286.tif 000003
【図２Ａ】
2017148286.tif 000004
【図２Ｂ】
2017148286.tif 000005
【図２Ｃ】
2017148286.tif 000006
【図３】
2017148286.tif 000007
【図４】
2017148286.tif 000008
【図５】
2017148286.tif 000009
【図６】
2017148286.tif 000010
【図７】
2017148286.tif 000011
【図８】
2017148286.tif 000012