光生物體測量系統及其使用方法

2023-04-29 17:21:56 2

光生物體測量系統及其使用方法
【專利摘要】一種光生物體測量系統(1)，其特徵在於，具備：第一受光量信息獲取部(25)，其通過利用大範圍控制錶針對送受光部(30)控制光的發送和接收，來獲取與被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據；以及選擇控制表製作部(24)，其使存儲部(23)存儲用於獲取從N個第一受光量信息(ΔA1)中選擇出的X個第一受光量信息(ΔA1)的選擇控制表，其中，送受光用控制部(21)在通過利用控制錶針對送受光部(30)控制光的發送和接收來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據時，通過利用選擇控制錶針對送受光部(30)控制光的發送和接收，來獲取與被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
【專利說明】光生物體測量系統及其使用方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及光生物體測量系統及其使用方法，更為詳細地說，涉及一種以非侵入方式測量腦活動的光生物體測量系統。

【背景技術】
[0002]近年來，為了觀察腦的活動情況，開發了一種利用光以非侵入方式簡便地進行測量的腦功能光學成像裝置。在這種腦功能光學成像裝置中，利用配置在被檢者的頭皮表面上的送光探針向腦照射三種不同的波長λ ρ λ 2、λ 3(例如，780nm、805nm以及830nm)的近紅外光，並且利用配置在頭皮表面上的受光探針分別檢測從腦放出的各波長λ ρ λ 2、λ 3的近紅外光的強度變化(受光量信息)AA(Ai)、ΛΑ(λ2)、ΛΑ(λ3)。
[0003]而且，為了根據以這種方式獲得的受光量信息AA(Xi)、ΛΑ(λ2)、ΛΑ(λ3)求出腦部血流中的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]和脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[deoxyHb],例如利用Modified Beer La mbert (修正的比爾-朗伯)定律生成關係式(1)、(2)、(3)所示的聯立方程式，對該聯立方程式進行求解。進而，根據氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]和脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[deoxyHb]計算總血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb])。
[0004]Δ A ( λ J = Ε。( λ J X [oxyHb] +Ed ( λ J X [deoxyHb]…(1)
[0005]Δ A ( λ 2) = E。( λ 2) X [oxyHb] +Ed ( λ 2) X [deoxyHb]...(2)
[0006]Δ A ( λ 3) = E。( λ 3) X [oxyHb] +Ed ( λ 3) X [deoxyHb]...(3)
[0007]此外，E0(Am)是波長為λ m的光時的氧合血紅蛋白的吸光度係數，Ed(Am)是波長為λπι的光時的脫氧血紅蛋白的吸光度係數。
[0008]在此，對送光探針和受光探針之間的距離(通道)與測量部位的關係進行說明。圖9是表示一對送光探針和受光探針與測量部位的關係的圖。將送光探針12壓緊於被檢者的頭皮表面的送光點Τ,並且將受光探針13壓緊於被檢者的頭皮表面的受光點R。然後，從送光探針12照射光，並且使從頭皮表面放出的光入射到受光探針13。此時，從頭皮表面的送光點Τ照射的光中的通過香蕉形狀(測量區域)的光到達頭皮表面的受光點R。即，光通過存在於送光點Τ附近的皮膚的血管、存在於腦的血管以及存在於受光點R附近的皮膚的血管。
[0009]因此，為了獲取僅與存在於腦的血管有關的受光量信息Λ Α，公開了一種包括將送光探針12與受光探針13之間的距離(通道)設為短距離rl的方法和將送光探針12與受光探針13之間的距離(通道)設為長距離r2的方法的方法(例如，參照專利文獻1、非專利文獻1)。圖10是表示與送光探針12相距短距離rl的參照探針14及與送光探針12相距長距離r2的受光探針13與測量部位之間的關係的斷面圖。由此，利用長距離r2的通道獲取與存在於送光點T附近的皮膚的血管、存在於腦的血管以及存在於受光點R2附近的皮膚的血管有關的受光量信息ΛΑ2，並且利用短距離rl的通道獲取僅與存在於送光點T附近的皮膚的血管(存在於受光點R1附近的皮膚的血管)有關的受光量信息ΛΑ1。
[0010]而且，根據以這種方式得到的受光量信息ΛΑ1、ΛΑ2，利用式(4)來求出僅與存在於腦的血管有關的受光量信息ΔΑ。
[0011]ΔΑ = ΔΑ2-ΚΔΑ1— (4)
[0012]另外，在式(4)中，為了求出受光量信息ΛΑ需要確定係數K，公開了一種計算該係數K的計算方法(例如，參照非專利文獻2)。在該計算方法中，利用最小平方誤差計算出係數K。
[0013]另外，在腦功能光學成像裝置中，為了分別測量與腦的多處測量部位有關的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb])，例如使用了近紅外光譜儀等(例如，參照專利文獻2)。
[0014]圖11是表示以往的近紅外光譜儀的概要結構的一例的框圖。近紅外光譜儀101具備射出光的光源2、驅動光源2的光源驅動機構4、對光進行檢測的光檢測器3、A/D(A/D轉換器)5、送受光用控制部121、分析用控制部122以及存儲器(存儲部)123，並且具備8個送光探針12、8個受光探針13、具有監視器畫面26a等的顯示裝置26以及鍵盤(輸入裝置)27。
[0015]光源驅動機構4根據從送受光用控制部121輸入的驅動信號對光源2進行驅動。光源2例如是能夠射出三種不同的波長λ ρ λ 2、λ 3的近紅外光的半導體雷射器LD1、LD2、LD3 等。
[0016]光檢測器3是通過分別檢測近紅外光並經由A/D 5向送受光用控制部121輸出受光信號(受光量信息)AA(Xi)、ΛΑ(λ2)、ΛΑ(λ3)的檢測器，例如是光電倍增管等。
[0017]在這種近紅外光譜儀101中，為了使8個送光探針12和8個受光探針13以規定的排列與被檢者的頭皮表面接觸，使用支架(送受光部)130。圖12是表示被插入8個送光探針和8個受光探針的支架130的一例的俯視圖。
[0018]以縱向4個、橫向4個的方式交替地配置送光探針12Τ1?12Τ8和受光探針13Κ1?13Κ8。此時，送光探針12Τ1?12Τ8與受光探針13Κ1?13Κ8之間的間隔(通道)、即第二設定距離r2為30mm。由此，獲得與腦的24處測量位置有關的受光量信息\ )、ΔΑ2(λ2)、Λ Α2 ( λ 3)。
[0019]另外，在這種8個送光探針12Τ1?12Τ8與8個受光探針13Κ1?13Κ8的位置關係時，需要調整從送光探針12照射光的時刻和以受光探針13接收光的時刻，使得不以1個受光探針13同時接收從多個送光探針12照射出的光，而以1個受光探針13僅接收從1個送光探針12照射出的光。因此，在存儲器123的控制表存儲區域123a中存儲有控制表，該控制表表示利用光源2射出光的時刻和利用光檢測器3檢測光的時刻。
[0020]送受光用控制部121基於控制表存儲區域123a中存儲的控制表，在規定的時間向光源驅動機構4輸出對1個送光探針12發送光的驅動信號，並且利用光檢測器3檢測由受光探針13接收到的受光信號(受光量信息)並存儲到數據存儲區域123b。
[0021]在此，圖4是用於說明控制表的一例的圖。根據這種控制表，以如下方式使1個送光探針12T1?12Τ8在規定的時刻依次發送光:首先在5毫秒期間使送光探針12Τ1發送波長為780nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為805nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為830nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T2發送波長為780nm的光。此時，每當使某一個送光探針12T1?12Τ8發送光時，利用8個受光探針13Ε1?13Κ8檢測受光信號，但使存儲器123的數據存儲區域123b存儲在規定的時刻檢測出的規定的受光探針13K1?13Κ8的受光信號。具體地說，以如下方式使數據存儲區域123b存儲在規定的時刻檢測出的規定的受光探針13K1?13Κ8的受光信號:使數據存儲區域23b存儲檢測出來自送光探針12T1的光的受光探針13Κ1和受光探針13Κ3的受光信號，使數據存儲區域123b存儲檢測出來自送光探針12T2的光的受光探針13K1、受光探針13Κ2以及受光探針13ε4的受光信號。由此，總共收集24個受光量信息Δ Α2 ( λ D、Δ Α2 ( λ 2)、Δ Α2 ( λ 3)。
[0022]分析用控制部122基於24個受光量信息AA2(AD、ΛΑ2(λ2)、ΛΑ2(λ3)，利用關係式(1)、(2)、(3)，根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，求出氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb])，來作為24個測量數據。其結果，在監視器畫面26a上顯示24個測量數據，以供醫生、檢查技師等進行觀察。例如，在腦表面圖像的24個規定位置上分別進行各測量數據的圖像顯示，用與某一測量時間t的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]的數值對應的顏色來表現各測量數據。
[0023]專利文獻1:日本特開2009-136434號公報
[0024]專利文獻2:日本特開2001-337033號公報
[0025]非專利文獻1:Rolf B.Saager, and Andrew J.Berger「Direct charact erizat1nand removal of interfering absorpt1n trends in two-layer turbid media」 J.0pt.Soc.Am.A/Vol.22，N0.9/September 2005.
[0026]非專利文獻2:Francesco Fabbri, Angelo Sassaroli, Michael e Henry, andSerg1 Fantini 「Optical measurements of absorpt1n changes in two-lay ereddiffusive media」 Phys.Med.B1l.49(2004) 1183-1201.


【發明內容】

[0027]發明要解決的問題
[0028]另外，利用如上所述的使用了受光量信息ΛΑ1、Λ A2、係數K的計算方法計算出受光量信息ΛΑ，但這種方法考慮了一對送光探針12和受光探針13的組合，並非考慮了如上所述的腦功能光學成像裝置101的支架130那樣的多個送光探針12Τ1?12Τ8和多個受光探針13Κ1?13Κ8的組合的方法。也就是說，並非計算與腦的多處(24處)測量位置有關的受光量信息ΔΑ的方法。
[0029]此外，為了利用如上所述的計算方法計算受光量信息ΛΑ，還考慮針對所有送光探針12Τ1?12Τ8和受光探針13Κ1?13Κ8的組合設置相距短距離r2的多個(例如8個)參照探針14，但設置8個參照探針14會耗費成本。
[0030]用於解決問題的方案
[0031]為了解決上述問題，本案發明人對以下方法進行了研究:不設置多個(例如8個)參照探針14就能夠針對腦的多處測量部位考察僅與存在於腦的血管有關的受光量信息ΛΑ。因此，決定了在獲取被檢者的腦的規定範圍內的測量數據之前，獲取與被檢者的頭皮的規定範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據,一邊觀察該皮膚血流數據一邊確定哪一個數據是必要的位置(例如2個)處的皮膚血流數據。之後，決定了在獲取被檢者的腦的規定範圍內的測量數據時，獲取必要的位置(例如2個)處的皮膚血流數據。也就是說，發現了如下方法:首先執行通過利用多個參照探針14對光進行檢測來獲取被檢者的頭皮的規定範圍內的皮膚血流數據的預測試，一邊觀察預測試的皮膚血流數據一邊選擇少數參照探針14，之後執行主測試，在該主測試中，通過利用少數參照探針14和受光探針13對光進行檢測，來獲取被檢者的頭皮的必要的位置(例如2個)處的皮膚血流數據，同時獲取被檢者的腦的規定範圍內的測量數據。
[0032]即，本發明的光生物體測量系統具備:送受光部，其具有配置在被檢者的頭皮表面上的多個送光探針和配置在該頭皮表面上的多個受光探針，各受光探針配置在與送光探針相距第二設定距離r2的位置處；以及送受光用控制部，其通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2，來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據，其中，在上述送受光部中，能夠在與送光探針相距第一設定距離rl的位置處配置N個參照探針，該第一設定距離rl比第二設定距離r2短，該光生物體測量系統還具備第一受光量信息獲取部，該第一受光量信息獲取部通過獲取從送光探針至參照探針的N個第一受光量信息ΛΑ1，來獲取與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據，在執行了獲得與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據的預測試之後，從N個第一受光量信息ΛΑ1中選擇X個第一受光量信息ΔΑ1,上述送受光用控制部執行主測試，在該主測試中，在通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΔΑ2來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據時，通過獲取X個第一受光量信息ΛΑ1來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
[0033]在此，「第二設定距離r2」是用於獲取與存在於送光點T附近的皮膚的血管、存在於腦的血管以及存在於受光點R附近的皮膚的血管有關的受光量信息的距離，「第一設定距離rl」是用於獲取與存在於送光點T或者受光點R附近的皮膚的血管有關的受光量信息的距離。
[0034]另外，「被檢者的腦的規定範圍」是指想要測量的任意的腦的範圍，是由送受光部的大小等決定的，「被檢者的頭皮的大範圍」是指任意的頭皮的範圍，是由送受光部的大小等決定的，「被檢者的頭皮的規定位置」是指用於測量不存在於腦的血管的位置，例如為用於對距離頭皮2cm以內存在的主動脈、主靜脈、送受光部附近的動脈、送受光部附近的靜脈進行測量的位置等，在本申請中為用於獲取皮膚血流數據的恰當的位置。
[0035]發明的效果
[0036]如上所述，根據本發明的光生物體測量系統，醫生、檢查技師等執行考察多個皮膚血流數據的預測試，因此能夠選擇必要的皮膚血流數據，其結果，在主測試中僅獲取了必要的皮膚血流數據之後就能夠獲取多個測量數據。
[0037](用於解決其它問題的手段以及效果)
[0038]另外，在本發明的光生物體測量系統中，也可以具備:存儲部，其預先存儲用於獲取從送光探針至參照探針的N個第一受光量信息ΛΑ1的大範圍控制表；以及選擇控制表製作部，其使存儲部存儲用於獲取X個第一受光量信息ΛΑ1的選擇控制表，其中，上述第一受光量信息獲取部通過利用大範圍控制錶針對上述送受光部控制光的發送和接收，來獲取與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據，在存儲了上述選擇控制表之後，上述送受光用控制部通過利用選擇控制錶針對上述送受光部控制光的發送和接收，來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
[0039]而且，關於本發明的光生物體測量系統的使用方法，該光生物體測量系統具備:送受光部，其具有配置在被檢者的頭皮表面上的多個送光探針和配置在該頭皮表面上的多個受光探針，各受光探針配置在與送光探針相距第二設定距離r2的位置處；以及送受光用控制部，其通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2，來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據，其中，在上述送受光部中，能夠在與送光探針相距第一設定距離rl的位置處配置N個參照探針，該第一設定距離rl比第二設定距離r2短，該使用方法包括以下步驟:預測試步驟，通過獲取從送光探針至參照探針的N個第一受光量信息△ A1，來獲取與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據；選擇步驟，從N個第一受光量信息ΛΑ1中選擇X個第一受光量信息ΛΑ1 ;以及主測試步驟，在通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據時，通過獲取X個第一受光量信息ΛΑ1來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是表示作為本發明的一個實施方式的光生物體測量裝置的概要結構的框圖。
[0041]圖2是表示被插入8個送光探針、8個受光探針以及8個參照探針的支架的一例的俯視圖。
[0042]圖3是說明獲得受光量信息的位置的圖。
[0043]圖4是控制表的一例的說明圖。
[0044]圖5是大範圍控制表的一例的說明圖。
[0045]圖6是選擇控制表的一例的說明圖。
[0046]圖7是表示8個皮膚血流數據的圖像顯示的圖。
[0047]圖8是用於說明光生物體測量裝置的使用方法的一例的流程圖。
[0048]圖9是表示一對送光探針和受光探針與測量部位的關係的圖。
[0049]圖10是表示與送光探針相距短距離的參照探針及與送光探針相距長距離的受光探針與測量部位的關係的斷面圖。
[0050]圖11是表示以往的近紅外光譜儀的概要結構的一例的框圖。
[0051]圖12是表示被插入8個送光探針和8個受光探針的支架的一例的俯視圖。

【具體實施方式】
[0052]下面，使用附圖來說明本發明的實施方式。此外，本發明並不限定於如以下說明那樣的實施方式，在不超出本發明主旨的範圍內包含各種方式。
[0053]圖1是表示作為本發明的一個實施方式的光生物體測量裝置的概要結構的框圖。另外，圖2是表示被插入8個送光探針、8個受光探針以及8個參照探針的支架(送受光部)的一例的俯視圖。此外，對與近紅外光譜儀101相同的部分附加相同的附圖標記。
[0054]光生物體測量裝置(光生物體測量系統)1具備射出光的光源2、驅動光源2的光源驅動機構4、對光進行檢測的光檢測器3、A/D(A/D轉換器)5、送受光用控制部21、分析用控制部22、選擇控制表製作部24、第一受光量信息獲取部25以及存儲器(存儲部)23，並且具備8個送光探針12、8個受光探針13、2個(X個〈N個)參照探針14a、14b、具有監視器畫面26a等的顯示裝置26以及鍵盤(輸入裝置)27。
[0055]光源2根據從送受光用控制部21輸入的驅動信號對從8個送光探針12T1?12Τ8中選擇的1個送光探針12發送光。作為上述光，使用近紅外光(例如，780nm、805nm以及830nm三個波長光)。
[0056]光檢測器3通過分別檢測由8個受光探針13K1?13Κ8接收到的近紅外光(例如，780nm、805nm以及830nm三個波長光)，來向送受光用控制部21輸出8個第二受光量信息ΔΑ2(λ1)> ΛΑ2(λ2)、Λ Α2( λ 3)，並且通過分別檢測由2個(X個)參照探針14接收到的近紅外光(例如，780nm、805nm以及830nm三個波長光)，來向送受光用控制部21輸出第一受光量信息 Δ Α1χ ( λ J、Δ Alx ( λ 2)、Δ Α1χ ( λ 3) (χ = 1、2)。
[0057]支架30形成有能夠配置8個送光探針12T1?12Τ8、8個受光探針13Κ1?13Κ8以及8個(Ν個)參照探針14Β1?14Β8的貫通孔Τ1?Τ8、R1?R8以及Β1?Β8。
[0058]能夠配置送光探針12Τ1?12Τ8的貫通孔Τ1?Τ8和能夠配置受光探針13Κ1?13Κ8的貫通孔Rl?R8以在行方向和列方向交替的方式形成為正方形格子狀。此時，能夠配置送光探針12T1?12Τ8的貫通孔Τ1?Τ8與能夠配置受光探針13Κ1?13Κ8的貫通孔R1?R8之間的間隔(通道)、即第二設定距離r2為30mm。
[0059]另外，在能夠配置送光探針12T1的貫通孔Τ1與能夠配置受光探針13Κ3的貫通孔R3之間，在與能夠配置送光探針12Τ1的貫通孔Τ1相距第一設定距離rl的位置處形成有能夠配置參照探針14B1的貫通孔B1，能夠配置送光探針12T1的貫通孔Τ1與能夠配置參照探針14Β1的貫通孔Β1之間的間隔、即第一設定距離rl為10mm。而且，以如下方式在與能夠配置各送光探針12的貫通孔相距第一設定距離rl的位置處分別形成有能夠配置各參照探針14的貫通孔:在與能夠配置送光探針12T3的貫通孔T3相距第一設定距離rl的位置處形成有能夠配置參照探針14B2的貫通孔B2，在與能夠配置送光探針12T2的貫通孔T2相距第一設定距離rl的位置處形成有能夠配置參照探針14B3的貫通孔B3。
[0060]存儲器23形成有控制表存儲區域23a和數據存儲區域23b，其中，該控制表存儲區域23a用於預先存儲為了獲取24個測量數據而確定針對支架30控制光的發送和接收的控制方式的控制表，並且預先存儲為了獲取8個(N個)皮膚血流數據而確定針對支架30控制光的發送和接收的控制方式的大範圍控制表，且存儲為了獲取2個(X個)皮膚血流數據而確定針對支架30控制光的發送和接收的控制方式的選擇控制表，該數據存儲區域23b存儲受光信號(測量數據)等。
[0061]圖4是用於說明如上所述的控制表的一例的圖，圖3是用於說明獲得受光量信息的位置的圖。此外，控制表與近紅外光譜儀101的控制表同樣地被使用，因此省略說明。
[0062]圖5是用於說明大範圍控制表的一例的圖。根據這種大範圍控制表，以如下方式使1個送光探針12在規定的時刻發送光:首先在5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為780nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為805nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為830nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T2發送波長為780nm的光。此時，每當使某一個送光探針12發送光時，利用8個參照探針14B1? 14B8檢測受光信號，但使存儲器23的數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的參照探針14的受光信號。具體地說，以如下方式使數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的參照探針14的受光信號:使數據存儲區域23b存儲檢測出來自送光探針12T1的光的參照探針14Β1的受光信號，使數據存儲區域23b存儲檢測出來自送光探針12T3的光的參照探針14B2的受光信號。由此，總共收集8個(N個)第一受光量信息Δ Α1η( λ J、ΔΑ1η(λ2)、Δ Α1η( λ 3) (η = 1、2、...、8)。
[0063]圖6是用於說明選擇控制表的一例的圖。此外，對選擇控制表的製作方法的詳細情況後文描述。根據這種選擇控制表，在根據控制表使1個送光探針12在規定的時刻依次發送光時，每當使某一個送光探針12發送光時，利用2個(X個)參照探針14檢測受光信號，但使存儲器23的數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的參照探針14的受光信號。具體地說，以如下方式使數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的參照探針14的受光信號:使數據存儲區域23b存儲檢測出來自送光探針12T3的光的參照探針14B3的受光信號，使數據存儲區域23b存儲檢測出來自送光探針12t4的光的參照探針14B4的受光信號。由此，總共收集2個(X個)第一受光量信息Δ Α1Χ( λ J、ΔΑ1χ(λ2)、Δ Α1Χ( λ 3) (χ = 1、2)。
[0064]第一受光量信息獲取部25在接收到獲取8個(Ν個)皮膚血流數據的輸入信號時，基於控制表存儲區域23a中存儲的大範圍控制表，在規定的時間向光源驅動機構4輸出對1個送光探針12發送光的驅動信號，並且利用光檢測器3檢測由參照探針14接收到的受光信號(受光量信息)。
[0065]具體地說，第一受光量信息獲取部25以如下方式使1個送光探針12在規定的時刻依次發送光:首先在5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為780nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為805nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為830nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T2發送波長為780nm的光。此時，使存儲器23的數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的參照探針14B1?14B8的受光信號。其結果，總共收集8個(N個)第一受光量信息Δ Α1η( λ ^、Δ Α1η( λ 2)、Δ Α1η( λ 3)(η = 1、2、...、8)。
[0066]送受光用控制部21在接收到獲取24個測量數據的輸入信號時(在控制表存儲區域23a中存儲了選擇控制表之後)，基於控制表存儲區域23a中存儲的控制表和選擇控制表，在規定的時間向光源驅動機構4輸出對1個送光探針12發送光的驅動信號，並且利用光檢測器3檢測由受光探針13和參照探針14接收到的受光信號(受光量信息)。
[0067]具體地說，送受光用控制部21以如下方式使1個送光探針12T1?12Τ8在規定的時刻依次發送光:首先在5毫秒期間使送光探針12Τ1發送波長為780nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為805nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T1發送波長為830nm的光，在下一個5毫秒期間使送光探針12T2發送波長為780nm的光。此時，使存儲器23的數據存儲區域23b存儲在規定的時刻檢測出的規定的受光探針13K1?13Κ8和規定的參照探針14a、14b的受光信號。其結果，總共收集24個受光量信息AA2Ui)、Λ A2 ( λ 2)、Λ A2 ( λ 3)，並且總共收集2個(X個)第一受光量信息Λ Α1χ ( λ J、Λ Α1χ ( λ 2)、Δ Α1Χ( λ 3) (χ = 1、2)。
[0068]分析用控制部22在獲取到8個(Ν個)皮膚血流數據時，基於8個(Ν個)第一受光量信息 AAlnUi)、ΛΑ1η(λ2)、ΔΑ1η(λ3) (η = 1、2、…、8)，利用關係式(1)、(2)、
(3)，根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，來求出氧合血紅蛋白的濃度與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb]),來作為8個皮膚血流數據。由此，在監視器畫面26a上，在如圖7所示的頭皮表面圖像的8個規定位置C1?C8上進行8個皮膚血流數據的圖像顯示。此時，關於皮膚血流數據，例如基於表示數值與色彩的對應關係的色彩表，用顏色表現某一測量時間t的8個規定位置C1?C8處的氧合血紅蛋白的濃度變化與光路長度的積[oxyHb]。另外，8個規定位置C1?C8為沿著被檢者的頭皮表面用最短距離連結送光點T與受光點B而得到的線的中點。
[0069]另外，分析用控制部22在獲取到24個測量數據時(在控制表存儲區域23a中存儲了選擇控制表之後)，基於24個第二受光量信息Δ A2 ( λ ^、Δ Α2 ( λ 2)、Δ Α2 ( λ 3)和2個(X個)第一受光量信息ΛΑΙ^λ^ΛΑΙ^λ?ΛΑΙ^λΟ (χ = 1、2)，利用關係式(1)、
(2)、(3)，根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，來求出氧合血紅蛋白的濃度與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb]),來作為24個測量數據和2個皮膚血流數據。
[0070]選擇控制表製作部24進行以下控制:通過利用鍵盤27進行的輸入操作從8個(N個)皮膚血流數據中選擇期望個數(X個)和期望配置位置的皮膚血流數據，由此製作用於獲取2個(X個)皮膚血流數據的選擇控制表並存儲到控制表存儲區域23a。
[0071]此時，醫生、檢查技師等為了選擇X個皮膚血流數據，例如使用監視器畫面23a上顯示的圖像通過鍵盤27進行輸入操作來設定，但在進行如圖7所示的圖像顯示時，通過從8個皮膚血流數據中選擇必要的皮膚血流數據來進行設定。由此，不會漏取與必要的部位的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
[0072]接著，對光生物體測量裝置1的使用方法進行說明。圖8是用於說明光生物體測量裝置1的使用方法的一例的流程圖。
[0073]首先，在步驟S101的處理中，將支架30配置在被檢者的頭皮表面。
[0074]接著，在步驟S102的處理中，將8個送光探針12T1?12Τ8插入到貫通孔Τ1?Τ8，並且將8個受光探針13Κ1?13Κ8插入到貫通孔Β1?Β8。此時，由於將受光探針13Κ1?13Κ8插入到貫通孔Β1?Β8，而將受光探針13Κ1?13Κ8用作參照探針14Β1?14Β8。也就是說，由於設置了預測試和主測試，因此將受光探針13Κ1?13Κ8用作參照探針14Β1?14Β8。
[0075]接著，在步驟S103的處理中，第一受光量信息獲取部25基於大範圍控制表，在規定的時間向光源驅動機構4輸出對1個送光探針12發送光的驅動信號，並且利用光檢測器3檢測由參照探針14Β1?1&接收到的8個第一受光量信息AAlnUi)、ΛΑ1η(λ2)、Δ Α1η( λ 3) (η = 1、2、…、8)(預測試步驟)。
[0076]接著，在步驟S104的處理中，分析用控制部22基於8個第一受光量信息ΔΑ1η( λ J、Δ Α1η( λ 2)、Δ Α1η( λ 3) (η = 1、2、…、8)，利用關係式⑴、⑵、(3)，根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，來求出氧合血紅蛋白的濃度與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb])，來作為8個皮膚血流數據，並顯示於監視器畫面26a。
[0077]接著，在步驟S105的處理中，醫生、檢查技師等使用顯示於監視器畫面23a的圖像通過鍵盤27進行輸入操作，由此從8個皮膚血流數據中選擇期望個數和期望的配置位置的皮膚血流數據(選擇步驟)。
[0078]接著，在步驟S106的處理中，選擇控制表製作部24製作用於獲取X個皮膚血流數據的選擇控制表並存儲到控制表存儲區域23a。
[0079]接著，在步驟S107的處理中，將8個參照探針13K1?13Κ8從貫通孔Β1?Β8拔出並插入到貫通孔R1?R8，並且將2個參照探針14a、14b插入到貫通孔B3、B4。
[0080]接著，在步驟S108的處理中，送受光用控制部21基於控制表和選擇控制表，在規定的時間向光源驅動機構4輸出對1個送光探針12發送光的驅動信號，並且利用光檢測器3檢測由受光探針13K1?13Κ8和參照探針14a、14b接收到的24個第二受光量信息ΔΑ2(λ1)>ΔΑ2(λ2)>ΔΑ2(λ3)以及 2 個(X 個)第一受光量信息 Λ Α1Χ ( λ )、Λ Α1Χ ( λ 2)、Δ Α1Χ( λ 3) (χ = 1、2)(主測試步驟)。
[0081]接著，在步驟S109的處理中，分析用控制部22基於2個第一受光量信息ΛΑΙχα)、ΛΑ1χ(λ2)、ΔΑ1χ(λ3) (χ = 1、2)，利用關係式(1)、(2)、(3)，根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，來求出氧合血紅蛋白的濃度與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb]),來作為2個皮膚血流數據，並顯示於監視器畫面26a。
[0082]接著，在步驟S110的處理中，醫生、檢查技師等觀察2個皮膚血流數據，判斷是否存在偽像。在判斷為存在偽像時返回到步驟S108的處理。也就是說，再次執行主測試。
[0083]另一方面，在判斷為不存在偽像時，在步驟S111的處理中，分析用控制部22基於24個第二受光量信息\ j、ΔΑ2(λ2)、Δ Α2 ( λ 3)，利用關係式(1)、(2)、(3),根據各波長(氧合血紅蛋白的吸收波長和脫氧血紅蛋白的吸收波長)的通過光強度，來求出氧合血紅蛋白的濃度與光路長度的積[oxyHb]、脫氧血紅蛋白的濃度與光路長度的積[deoxyHb]以及總血紅蛋白的濃度與光路長度的積([oxyHb] + [deoxyHb]),來作為24個測量數據，並顯示於監視器畫面26a。
[0084]然後，在步驟Sill的處理結束時，使本流程圖結束。
[0085]如上所述，根據光生物體測量裝置1，醫生、檢查技師等執行考察8個皮膚血流數據的預測試，因此能夠選擇必要的2個皮膚血流數據，其結果，在主測試中僅獲取到必要的2個皮膚血流數據之後就能夠獲取24個測量數據。由此，能夠觀察必要的2個皮膚血流數據並獲取不存在偽像時的24個測量數據。
[0086]另外，光生物體測量裝置1僅具備8個送光探針12、8個受光探針13以及2個參照探針14a、14b就能夠獲取24個測量數據，並且獲取必要的皮膚血流數據。因而，光生物體測量裝置1不需要具備8個送光探針、8個受光探針以及8個參照探針，能夠抑制成本。
[0087]
[0088](1)在上述光生物體測量裝置1中，示出了從8個皮膚血流數據中選擇2個皮膚血流數據的結構，但也可以設為從8個皮膚血流數據中選擇3個等其它個數的皮膚血流數據的結構。
[0089](2)在上述光生物體測量裝置1中，示出了通過鍵盤27從8個(N個)皮膚血流數據中選擇期望個數(X個)和期望配置位置的皮膚血流數據的結構，但也可以通過根據皮膚血流數據的內容等登記閾值等，來從8個(Ν個)皮膚血流數據中自動選擇期望個數(X個)和期望的配置位置的皮膚血流數據。
[0090]產業h的可利用件
[0091]本發明能夠用於以非侵入方式測量腦活動的光生物體測量裝置等。
[0092]附圖標記說明
[0093]1:光生物體測量裝置(光生物體測量系統)；12:送光探針；13:受光探針；14:參照探針；21:送受光用控制部；23:存儲器(存儲部)；24:選擇控制表製作部；25:第一受光量信息獲取部；30:支架(送受光部)。
【權利要求】
1.一種光生物體測量系統，具備: 送受光部，其具有配置在被檢者的頭皮表面上的多個送光探針和配置在該頭皮表面上的多個受光探針，各受光探針配置在與送光探針相距第二設定距離r2的位置處；以及送受光用控制部，其通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2，來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據， 該光生物體測量系統的特徵在於， 在上述送受光部中，能夠在與送光探針相距第一設定距離r 1的位置處配置N個參照探針，其中，該第一設定距離rl比第二設定距離r2短， 上述光生物體測量系統還具備第一受光量信息獲取部，該第一受光量信息獲取部通過獲取從送光探針至參照探針的N個第一受光量信息ΛΑ1，來獲取與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據， 在執行了獲得與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據的預測試之後，從N個第一受光量信息ΔΑ1中選擇X個第一受光量信息ΔΑ1, 上述送受光用控制部執行主測試，在該主測試中，在通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據時，通過獲取X個第一受光量信息ΛA1來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
2.根據權利要求1所述的光生物體測量系統，其特徵在於，還具備: 存儲部，其預先存儲用於獲取從送光探針至參照探針的Ν個第一受光量信息ΛΑ1的大範圍控制表；以及 選擇控制表製作部，其使存儲部存儲用於獲取X個第一受光量信息ΛΑ1的選擇控制表， 其中，上述第一受光量信息獲取部通過利用大範圍控制錶針對上述送受光部控制光的發送和接收，來獲得與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據， 在存儲了上述選擇控制表之後，上述送受光用控制部通過利用選擇控制錶針對上述送受光部控制光的發送和接收，來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
3.—種光生物體測量系統的使用方法，該光生物體測量系統具備: 送受光部，其具有配置在被檢者的頭皮表面上的多個送光探針和配置在該頭皮表面上的多個受光探針，各受光探針配置在與送光探針相距第二設定距離r2的位置處；以及送受光用控制部，其通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2，來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據， 該光生物體測量系統的使用方法的特徵在於， 在上述送受光部中，能夠在與送光探針相距第一設定距離rl的位置處配置N個參照探針，其中，該第一設定距離rl比第二設定距離r2短， 該使用方法包括以下步驟: 預測試步驟，通過獲取從送光探針至參照探針的N個第一受光量信息ΛΑ1，來獲取與上述被檢者的頭皮的大範圍內的皮膚血流有關的皮膚血流數據； 選擇步驟，從N個第一受光量信息ΛΑ1中選擇X個第一受光量信息ΛΑ1 ;以及 主測試步驟，在通過獲取從送光探針至受光探針的多個第二受光量信息ΛΑ2來獲取與被檢者的腦的規定範圍內的腦活動有關的多個測量數據時，通過獲取X個第一受光量信息Λ Al來獲取與上述被檢者的頭皮的規定位置處的皮膚血流有關的皮膚血流數據。
【文檔編號】A61B10/00GK104284629SQ201280073113
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2012年5月11日 優先權日:2012年5月11日
【發明者】石川亮宏, 井上芳浩, 網田孝司, 河野理, 宇田川晴英, 增田善紀 申請人:株式會社島津製作所