(57)【要約】【課題】  測定データを観察しながら、測定データの評価も把握することができる光生体測定装置を提供する。【解決手段】  送光プローブ１２が頭部皮膚表面に光を照射するとともに、受光プローブ１３が頭部皮膚表面から放出される光を検出するように制御することで、受光量情報を得る送受光部制御部４と、受光量情報に基づいて、ヘモグロビン濃度の経時変化を示す測定データを得る演算部３１と、測定データ＃１〜＃２５を表示する測定データ表示制御部３７とを備える光生体測定装置１であって、測定データ＃１〜＃２５を統計解析して統計結果を算出する算出部３２と、統計結果と表示方法とを対応付けた対応表を記憶する対応表記憶部５２とを備え、測定データ表示制御部３７は、対応表に基づいて、測定データ＃１〜＃２５の表示方法を決定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の頭部皮膚表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭部皮膚表面上に配置される複数個の受光プローブとを有する送受光部と、
前記送光プローブが頭部皮膚表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭部皮膚表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の受光量情報を得る送受光部制御部と、
前記複数個の受光量情報に基づいて、ヘモグロビン濃度の経時変化を示す複数個の測定データを得る演算部と、
前記複数個の測定データのうちから少なくとも１個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える光生体測定装置であって、
前記被検体にタスクが与えられたときのヘモグロビン濃度の経時変化であるか否かを評価するために、前記測定データを統計解析して統計結果を算出する算出部と、
前記統計結果と表示方法とを対応付けた対応表を記憶する対応表記憶部とを備え、
前記測定データ表示制御部は、前記算出部で算出された各測定データの統計結果を対応表に当てはめることにより各測定データの表示方法をそれぞれ決定し、それぞれ決定した表示方法を用いて各測定データを表示することを特徴とする光生体測定装置。
【請求項２】
前記被検体にタスクが与えられたときの理想とするヘモグロビン濃度の経時変化を示す基準データを記憶する基準データ記憶部と、
前記算出部は、前記測定データを一次線形モデル（ＧＬＭ）で統計解析して、前記基準データと比較することにより、基準データと測定データとの類似性、及び、統計的有意性の評価量（Ｐ値）を統計結果として算出することを特徴とする請求項１に記載の光生体測定装置。
【請求項３】
前記測定データは、当該測定データが得られた送光プローブと受光プローブとの関係を示すチャンネル番号を含み、
前記対応表は、いずれの設定範囲に類似性が入るかによって測定データ中の背景の色を変化させる背景色テーブルと、前記統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値以内であるか否かによって測定データ中のチャンネル番号の色を変化させるチャンネル番号テーブルとであることを特徴とする請求項２に記載の光生体測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光生体測定装置に関する。特に、脳内各部の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタ等として使用することができる光生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘモグロビンは、血液中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濃度は、血管の拡張・収縮に応じて増減するため、ヘモグロビン濃度を測定することによって、血管の拡張・収縮を検出することが知られている。
そこで、ヘモグロビン濃度が生体内部の酸素代謝機能に対応することを利用することにより、光を用いて生体内部を簡便に無侵襲で測定する生体測定方法が知られている。ヘモグロビン濃度は、可視光から近赤外領域までの波長の光を生体に照射することにより、生体を透過して得られる光量から求められる。
【０００３】
さらに、ヘモグロビンは、酸素と結合してオキシヘモグロビン（以下、「ｏｘｙＨｂ」ともいう）となり、一方、酸素と離れてデオキシヘモグロビン（以下、「ｄｅｏｘｙＨｂ」ともいう）となる。脳内では、血流再配分作用によって活性化している部位には酸素供給が行われ、酸素と結合したオキシヘモグロビン濃度が増加することも知られている。よって、オキシヘモグロビン濃度を測定することにより、脳活動の観察に応用することができる。オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとは、可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有しているので、例えば、近赤外光を用いてオキシヘモグロビン濃度及びデオキシヘモグロビン濃度を求めることができる。
【０００４】
そこで、非侵襲で脳活動を測定するために、送光プローブと受光プローブとを備える光生体測定装置が開発されている。光生体測定装置では、被検体の頭部皮膚表面上に配置した送光プローブにより、脳に近赤外光を照射するとともに、頭部皮膚表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された近赤外光の光量を検出する。近赤外光は、頭部皮膚組織や骨組織を透過し、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。よって、送光プローブと受光プローブとを用いて受光量情報を得ることにより、脳の測定部位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の経時変化を測定データとして求めることができる。図４は、測定データの一例を示す図である。なお、縦軸は濃度を示し、横軸は時間を示す。
【０００５】
ここで、送光プローブと受光プローブとのプローブ間隔（チャンネル）と、脳の測定部位との関係について説明する。図５（ａ）は、一対の送光プローブ１２及び受光プローブ１３と、脳の測定部位との関係を示す断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検体の頭部皮膚表面上の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検体の頭部皮膚表面上の受光点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に頭部皮膚表面から放出される光を検出させる。このとき、光は、頭部皮膚表面上の送光点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、頭部皮膚表面上の受光点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とを被検体の頭部皮膚表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検体の頭部皮膚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／２である被検体の部位Ｓの受光量情報が得られるとしている。
【０００６】
そこで、近年、運動や感覚や思考等の脳機能に関する脳の測定部位のヘモグロビン濃度等を計測することにより、脳機能診断や循環器系障害診断等の医療分野に適用される光生体測定装置が開発されてきている。このような光生体測定装置では、例えば、近赤外分光分析計（以下、ＮＩＲＳと略す）等が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
ＮＩＲＳにおいては、複数個の送光プローブと、複数個の受光プローブとを所定の配列で被検体の頭部皮膚表面に密着させるために、ホルダが使用される。このようなホルダとしては、例えば、頭部皮膚表面の形状に合わせて椀形状に成型された成型ホルダが使用されている。成型ホルダには貫通孔が複数個設けられ、送光プローブと受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入されることによって、チャンネルが一定となり、頭部皮膚表面から特定の深度の受光量情報を得ている。
図２は、上述したようなＮＩＲＳにおける送受光部１１の９個の送光プローブと９個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。送光プローブ１２と受光プローブ１３とは、縦方向と横方向とに交互となるように配置されている。
なお、送光プローブ１２から照射された光は、隣接する受光プローブ１３以外の離れた受光プローブ１３でも検出されるが、ここでは説明を簡単にするため、隣接する受光プローブ１３のみで検出されることとする。よって、図２に示すようなチャンネル番号＃１〜＃２５の位置である合計２５個の受光量情報が得られることとする。
また、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、上述したようにチャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報が得られると考えられている。すなわち、頭部皮膚表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関した受光量情報が得られる。
【０００７】
そして、ＮＩＲＳで得られた受光量情報から求められた測定データ（オキシヘモグロビン濃度の経時変化、デオキシヘモグロビン濃度の経時変化、さらにはこれらから算出される全ヘモグロビン濃度の経時変化）は、医師等によって観察されるために、モニタ画面に画像として表示される。図６は、従来の光生体測定装置により２５個の測定データのうちの７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、７個の測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４が表示されている。なお、各測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４中の左上部には、各測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４が得られた送光プローブ１２と受光プローブ１３との関係を示すチャンネル番号もそれぞれ表示されている。
このように表示された７個の測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４を観察しながら、被検体に光刺激やタッピング等の所定のタスクを与え、タスク実行中の測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４の変化から脳の活性領域を特定している。
しかし、一般に受光量情報は微弱であり、さらに光生体測定装置の光源や送光プローブ１２や受光プローブ１３に起因して無視できないノイズや誤差成分が生じることがあった。その結果、医師等が誤診をしてしまうことがあった。そのため、光生体測定装置で得られた測定データ＃１〜＃２５を統計解析することにより、測定データ＃１〜＃２５が被検体にタスクが与えられたときのヘモグロビン濃度の経時変化を示しているか否かを評価することで、精度を向上させた診察方法も考えられている。
【特許文献１】特開２００６−１０９９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光生体測定装置では、７個の測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４が、図６に示すように表示されているだけで、測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４を統計解析した統計結果が表示されていないので、測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４の評価を容易に把握することができなかった。
また、測定データ＃１〜＃２５の表示画面とは別の画面において、統計結果の表示を行っている装置もあるが、別の表示画面を開き、また測定データ＃１〜＃２５の表示画面を開くというように切替を繰り返し行う必要があるので、多くの手間がかかっていた。
そこで、本発明は、測定データを観察しながら、測定データの評価も容易に把握することができる光生体測定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】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の光生体測定装置は、被検体の頭部皮膚表面上に配置される複数個の送光プローブと、当該頭部皮膚表面上に配置される複数個の受光プローブとを有する送受光部と、前記送光プローブが頭部皮膚表面に光を照射するとともに、前記受光プローブが頭部皮膚表面から放出される光を検出するように制御することで、複数個の受光量情報を得る送受光部制御部と、前記複数個の受光量情報に基づいて、ヘモグロビン濃度の経時変化を示す複数個の測定データを得る演算部と、前記複数個の測定データのうちから少なくとも１個の測定データを表示する測定データ表示制御部とを備える光生体測定装置であって、前記被検体にタスクが与えられたときのヘモグロビン濃度の経時変化であるか否かを評価するために、前記測定データを統計解析して統計結果を算出する算出部と、前記統計結果と表示方法とを対応付けた対応表を記憶する対応表記憶部とを備え、前記測定データ表示制御部は、前記算出部で算出された各測定データの統計結果を対応表に当てはめることにより各測定データの表示方法をそれぞれ決定し、それぞれ決定した表示方法を用いて各測定データを表示するようにしている。
【００１０】
本発明の光生体測定装置によれば、対応表記憶部は、統計結果と表示方法（例えば、測定データ中の背景の一部又は全部の色や、測定データ中の背景の模様や、測定データの枠の色や、測定データの点灯等）とを対応付けた対応表を記憶している。また、算出部は、被検体にタスクが与えられたときのヘモグロビン濃度の経時変化であるか否かを評価するために、測定データを統計解析して統計結果を算出する。
これにより、測定データ表示制御部は、算出部で算出された各測定データの統計結果を対応表に当てはめることにより各測定データの表示方法をそれぞれ決定し、それぞれ決定した表示方法を用いて各測定データを表示する。すなわち、統計結果によって測定データの表示方法が変化する。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本発明の光生体測定装置によれば、統計結果によって測定データの表示方法が変化するので、測定データを観察しながら、被検体にタスクが与えられたときのヘモグロビン濃度の経時変化であるか否かも容易に把握することができる。
【００１２】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光生体測定装置は、前記被検体にタスクが与えられたときの理想とするヘモグロビン濃度の経時変化を示す基準データを記憶する基準データ記憶部と、前記算出部は、前記測定データを一次線形モデル（ＧＬＭ）で統計解析して、前記基準データと比較することにより、基準データと測定データとの類似性、及び、統計的有意性の評価量（Ｐ値）を統計結果として算出するようにしてもよい。
さらに、本発明の光生体測定装置は、前記測定データは、当該測定データが得られた送光プローブと受光プローブとの関係を示すチャンネル番号を含み、前記対応表は、いずれの設定範囲に類似性が入るかによって測定データ中の背景の色を変化させる背景色テーブルと、前記統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値以内であるか否かによって測定データ中のチャンネル番号の色を変化させるチャンネル番号テーブルとであるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、以下の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ことはいうまでもない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。光生体測定装置１は、送受光部１１と、発光部２と、光検出部３と、光生体測定装置１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）２０とにより構成される。
また、図２は、送受光部１１における９個の送光プローブ１２と、９個の受光プローブ１３との位置関係を示す平面図である。
【００１５】
送受光部１１は、図２に示すように、９個の送光プローブ１２と、９個の受光プローブ１３とを有し、送光プローブ１２と受光プローブ１３とが縦方向と横方向とに交互となるように配置されたものである。なお、送光プローブ１２と受光プローブ１３との間の距離は、３０ｍｍである。また、９個の送光プローブ１２は、光を出射するものであり、一方、９個の受光プローブ１３は、光量を検出するものである。
発光部２は、コンピュータ２０から入力された駆動信号により９個の送光プローブ１２のうちから選択される１個の送光プローブ１２に光を送光する。上記光としては、近赤外光（例えば、７８０ｎｍと８０５ｎｍと８３０ｎｍとの３波長光）が用いられる。
光検出部３は、９個の受光プローブ１３で受光した近赤外光（例えば、７８０ｎｍと８０５ｎｍと８３０ｎｍとの３波長光）を個別に検出することにより、９個の受光量情報をコンピュータ２０に出力する。
【００１６】
コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、メモリ２５と、モニタ画面２３ａ等を有する表示装置２３と、入力装置２２であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部２及び光検出部３を制御する送受光部制御部４と、演算部３１と、算出部３２と、測定データ表示制御部３７とを有する。
【００１７】
また、メモリ２５は、受光量情報と測定データとを記憶する測定データ記憶部５２と、統計結果と表示方法とを対応付けた対応表を記憶する対応表記憶部５３と、基準データを記憶する基準データ記憶部５４とを有する。
基準データ記憶部５４は、被検体にタスクが与えられたときの理想とするヘモグロビン濃度の経時変化を示す基準データを記憶する。
【００１８】
対応表記憶部５３は、いずれの設定範囲に類似性が入るかによって測定データ＃１〜＃２５中の背景の色を変化させる背景色テーブル（対応表）と、統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値（例えば、０．０５）以内であるか否かによってチャンネル番号の色を変化させるチャンネル番号テーブル（対応表）とを記憶する。
具体的には、背景色テーブルにおいて、類似性がＡ以上であるときには、表示データ＃１〜＃２５中の背景の色を濃い灰色とし、類似性がＢ以上Ａ未満であるときには、表示データ＃１〜＃２５中の背景の色を薄い灰色とし、類似性がＢ未満であるときには、表示データ＃１〜＃２５中の背景の色を白色とするように対応付けられている。つまり、表示データ＃１〜＃２５中の背景の色を観察するだけで、類似性を把握することができるようになっている。
また、チャンネル番号テーブルにおいて、統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値以内であるときには、チャンネル番号の周辺の色を灰色とし、一方、統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値を超えるときには、チャンネル番号の周辺の色を無色とするように対応付けられている。つまり、チャンネル番号の周辺の色を観察するだけで、統計的有意性の評価量（Ｐ値）を把握することができるようになっている。
【００１９】
ここで、図３は、本発明に係る光生体測定装置１により表示されたモニタ画面２３ａの一例を示す図である。
モニタ画面２３ａには、７個の測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４が表示されている。また、各測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４中の左上部には、各測定データ＃１４、＃１６、＃１７、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４が得られた送光プローブ１２と受光プローブ１３との関係を示すチャンネル番号もそれぞれ表示されている。
測定データ＃１７の背景の色は、類似性がＡ以上であるので、濃い灰色となっている。また、測定データ＃１４、＃１９の背景の色は、類似性がＢ以上Ａ未満であるので、薄い灰色となっている。また、測定データ＃１６、＃２１、＃２２、＃２４の背景の色は、類似性がＢ未満であるので、白色となっている。
さらに、測定データ＃１７のチャンネル番号の周辺の色は、統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値（例えば、０．０５）以内であるので、灰色となっている。一方、測定データ＃１４、＃１６、＃１９、＃２１、＃２２、＃２４のチャンネル番号の周辺の色は、統計的有意性の評価量（Ｐ値）が閾値を超えているので、無色となっている。
【００２０】
送受光部制御部４は、発光部２に駆動信号を出力する発光制御部４２と、光検出部３からの受光量情報を受けることにより受光量情報を測定データ記憶部５２に記憶させる光検出制御部４３とを有する。
発光制御部４２は、送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を発光部２に出力する制御を行うものである。
光検出制御部４３は、光検出部３からの受光量情報を受けることにより、９個の受光プローブ１３から検出された９個の受光量情報を測定データ記憶部５２に記憶させる制御を行うものである。つまり、１個の送光プローブから光が送光されるごとに、９個の受光量情報が測定データ記憶部５２に記憶されることになる。
【００２１】
演算部３１は、測定データ記憶部５２に記憶された受光量情報において、送光プローブ１２から、送光プローブ１２と隣接した受光プローブ１３への光の受光量情報を取得して、取得した受光量情報に基づいて、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濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度の経時変化を示す測定データ＃１〜＃２５を求め測定データ記憶部５２に記憶させる制御を行うものである。
算出部３２は、測定データ記憶部５２に記憶された測定データ＃１〜＃２５を一次線形モデル（ＧＬＭ）で統計解析して、基準データと比較することにより、基準データと測定データ＃１〜＃２５との類似性、及び、統計的有意性の評価量（Ｐ値）を統計結果として算出する制御を行うものである。
【００２２】
測定データ表示制御部３７は、算出部３１で算出された各測定データ＃１〜＃２５の統計結果を背景色テーブルとチャンネル番号テーブルとに当てはめることにより各測定データ＃１〜＃２５の表示方法をそれぞれ決定し、それぞれ決定した表示方法を用いて各測定データ＃１〜＃２５を表示する制御を行うものである（図３参照）。
以上のように、光生体測定装置１によれば、統計結果によって測定データ＃１〜＃２５の背景の色やチャンネル番号の周辺の色等の表示方法が変化するので、測定データ＃１〜＃２５が示すオキシヘモグロビン濃度の経時変化や、デオキシヘモグロビン濃度の経時変化や、全ヘモグロビン濃度の経時変化を観察しながら、測定データ＃１〜＃２５の評価（類似性や統計的有意性）も容易に把握することができる。
【００２３】
（他の実施形態）
上述した光生体測定装置１では、９個の送光プローブ１２と９個の受光プローブ１３とを有する送受光部１１を示したが、異なる数、例えば１２個の送光プローブと１２個の受光プローブとを有する送受光部としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、脳内各部の血流の経時変化や酸素供給の経時変化を測定することにより、生体の組織が正常であるか否かを診断するための酸素モニタ等として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態である光生体測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】９個の送光プローブと９個の受光プローブとの位置関係を示す平面図である。
【図３】本発明に係る光生体測定装置により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
【図４】測定データの一例を示す図である。
【図５】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を示す図である。
【図６】従来の光生体測定装置により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：光生体測定装置
４：送受光部制御部
１１：送受光部
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
２２：入力装置
２３：表示装置
３１：演算部
３２：算出部
３７：測定データ表示制御部
５２：対応表記憶部
Ｔ：送光点
Ｒ：受光点
Ｍ：計測点
＃１〜＃２５：測定データ
【図１】
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【図２】
2009082595.tif 000004
【図４】
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【図５】
2009082595.tif 000006
【図３】
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【図６】
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