生体光計測装置

トップ :: A 生活必需品 :: A61 医学または獣医学;衛生学

【発明の名称】	生体光計測装置
【発明者】	【氏名】山本剛【住所又は居所】埼玉県比企郡鳩山町赤沼２５２０番地株式会社日立製作所基礎研究所内【氏名】山本由香里【住所又は居所】埼玉県比企郡鳩山町赤沼２５２０番地株式会社日立製作所基礎研究所内【氏名】佐藤大樹【住所又は居所】埼玉県比企郡鳩山町赤沼２５２０番地株式会社日立製作所基礎研究所内【氏名】川口英夫【住所又は居所】埼玉県比企郡鳩山町赤沼２５２０番地株式会社日立製作所基礎研究所内【氏名】小泉英明【住所又は居所】東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目２８０番地株式会社日立製作所中央研究所内
【要約】	【課題】生体光計測装置を用いた診断において、計測時間を短縮化する。【解決手段】以前の検査と現在の検査におけるセンサーの装着状態を、被験者の近傍で確認できるようにする。そのため、被検査体の近傍に、過去の検査結果や現在の検査の状態を表示する画面を具備する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光照射器を被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織へ光を照射する手段と、複数の光検出器を前記被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織を通過した通過光を検出する手段と、前記検出された通過光の検出された強度変化から生体内代謝物質の濃度変化を計測して表示する第１の表示装置とを有し、
前記第１の表示装置は通過光の検出された強度を基礎とした光照射器および光検出器の前記被検体表面への接触の程度に応じた信号強度を表示する機能をも備えるとともに、
前記第１の表示装置とは別の第２の表示装置を有し、前記第２の表示装置は前記被検体表面への接触の程度に応じた信号強度を表示することが可能に構成され、前記第２の表示装置は前記第１の表示装置を備えた装置本体から分離していることを特徴とする生体光計測装置。
【請求項２】
前記第２の表示装置へは前記装置本体から表示情報がワイヤレスで送信されることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
【請求項３】
前記第２の表示装置は信号送信手段を有し、前記第２の表示装置からの信号を前記装置本体で受信可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測装置。
【請求項４】
複数の光照射器を被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織へ光を照射する手段と、複数の光検出器を前記被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織を通過した通過光を検出する手段と、前記通過光の検出された強度変化から生体内代謝物質の濃度変化を計測して表示する表示装置と、前記通過光の検出された強度変化から生体内代謝物質の濃度変化を求めるための演算装置を載置する筐体を有し、
前記表示装置は通過光の検出された強度を基礎とした光照射器および光検出器の前記被検体表面への接触の程度に応じた信号強度を表示する機能をも備えるとともに、
前記表示装置は保持手段を介して前記筐体に連結され、前記保持手段を介して前記表示装置は前記筐体周辺を三次元的に自在に運動可能に構成されたことを特徴とする生体光計測装置。
【請求項５】
前記保持手段はユニバーサルアームを有することを特徴とする請求項４記載の生体光計測装置。
【請求項６】
複数の光照射器を被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織へ光を照射する手段と、
複数の光検出器を前記被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織を通過した通過光を検出する手段と、
前回以前の計測時に計測したものであって、かつ、各計測点に対応した前記通過光の検出された強度を基礎とした光照射器および光検出器の前記被検体表面への接触の程度に応じた前記各計測点の信号光強度を記憶するための記憶手段と、
今回計測した前記各計測点の各信号強度と、前記記憶手段に記憶した前記前回以前に計測した前記各計測点の各信号強度とを併せて表示装置に表示する手段を有することを特徴とする生体光計測装置。
【請求項７】
複数の光照射器を被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織へ光を照射する手段と、複数の光検出器を前記被検体表面に接触させることにより前記被検体の生体組織を通過した通過光を検出する手段と、前記通過光の検出された強度変化から生体内代謝物質の濃度変化を計測して表示する表示装置と、該表示装置は前記通過光の検出された強度を基礎とした光照射器および光検出器の前記被検体表面への接触の程度に応じた信号強度を表示する機能をも備えるとともに、
前記被検体表面に接触させて装着した複数個の光照射器および複数個の光検出器の各々の装着位置情報を記憶する記憶手段を有し、
前記記憶手段の前記情報を前記表示装置に表示する手段を有することを特徴とする生体光計測装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
光を用いて生体の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する生体光計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の脳の活動を知ることが出来れば、脳の病気の診断が可能になるのみならず、人の心理状態を知ることが可能となる。その結果、医療・福祉分野など幅広い応用をもたらすことが期待されている。このような脳を計測する装置としては、陽電子断層撮像法（ＰｏｓｉｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＰＥＴ）、機能的磁気共鳴描画装置（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）、脳波形などがある。
【０００３】
さらに、これらの技術に加えて、近赤外光に代表される光を用いて、脳活動に伴う大脳皮質での血液量変化を多点で計測し、その血液量変化を動画像や静止画像として表示する技術（生体光計測装置）が、既に実用化され、例えば、非特許文献１にて公開されている。以下、生体光計測技術の基本的なことを非特許文献１を基礎に説明する。
【０００４】
図１は、上記非特許文献１などで公開されている計測方法の装置構成を示す図である。被検体１１は、計測に際してヘルメット（プローブ）１２を装着する。このヘルメットは、発光ダイオード、半導体レーザ、ランプに代表される光照射器１３へ接続した光ファイバ１４やアバランシェフォトダイオード、光電子増倍管に代表される光検出器１５を接続した光ファイバ１６を接続するために、光ファイバホルダ１７を具備する。光ファイバ１４や光ファイバ１６に示した光ファイバの先端は、被検体１１の頭髪を掻き分けて、その頭皮上に軽く接触している。これは、頭髪が光ファイバの先端と頭皮の間に挟まると、光伝送効率が低下するためである。前記光照射器１３は複数具備されており、それぞれの時刻に対する出力光強度は制御装置１８にて管理される。その制御内容は、伝送ケーブル１９を用いて、光検出器１５へ接続した信号処理装置１１０へ送信され、信号処理装置１１０で生体内部を通過した光の強度変化を推定することに使用する場合もある。また、１１１は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションに代表される電子計算機であり、伝送ケーブル１１３を用いて、制御装置１８へ制御内容を送信し、信号処理装置１１０での処理結果を伝送ケーブル１１４を用いて、取り込み、解析を行う。解析結果は、電子計算機１１１の表示画面１１２にて表示される。１１５，１１６は電子計算機１１１の入力装置であるキーボードおよびマウスである。
【０００５】
図２は、前記光照射器１３へ接続した光ファイバ１４を固定するホルダ１７と前記光検出器１５へ接続した光ファイバ１６を固定するホルダ１７との間を伝播する光の経路２１を示す図である。各ホルダ１７は、光ファイバをネジ２４を用いて固定している。これらホルダは、樹脂２５で固定されており、その結果、光ファイバの先端は被検査体の頭皮２６へ接触している。本図２では、ヒトの典型的な脳の構造を示している。この脳の構造とは、前記した頭皮に加えて、頭蓋骨２７、脳脊髄液層２８、大脳皮質２９などから構成されている。これら生体組織は、光学的な散乱特性と吸収特性を有し、特に頭蓋骨２７の光散乱特性は大きいことが知られている。このため、光照射器１３から照射された光は、光散乱特性により散乱され、また、光吸収特性により、徐々に強度が失われることが知られている。ここで、図中に示したホルダ１７は約３０ｍｍ間隔で配置されている。
【０００６】
このような配置間隔とすると、光照射器１３へ接続した光ファイバ１４から照射された光は、図に示したようなバナナ形状２１で生体組織内部を伝播し、光検出器１５へ接続した光ファイバ１６へ到達し検出されることが知られている。尚、計測には、生体組織に対して透過性の高い近赤外光（波長：６００ナノメートルから９００ナノメートルを使用する。図中の２２は、大脳皮質２９での脳の活動に伴い、血液量に代表される生体内代謝物質の濃度が増加した領域を示している。
【０００７】
血液は様々な物質から構成されているが、その中でヘモグロビン（酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは計測に使用する近赤外光を吸収することが知られている。その結果、血液量が増加すると、検出される光の強度が減衰することが知られている。即ち、この検出光の変化をセンシングすることで、血液量変化を推定することが出来る。この推定法の詳細な記述は、非特許文献１に記載されている。
【０００８】
前記非特許文献１に記載された生体光計測装置の大きな特長は、このような光照射器と光検出器を被検査体の頭皮上に２次元的に配置していることである（図３）。この結果、脳活動に伴う血液量変化の分布を可視化することが可能になる。
【０００９】
図３には、光照射器１３へ接続した光ファイバホルダの配置位置３１と光検出器１５へ接続した光ファイバホルダの配置位置３２を示している。これらのホルダは約３０ｍｍ間隔で空間的に交互に配置されている。ここで、再度図２を参照する。この図２によれば、バナナ形状２１の太さは光照射器１３へ接続した光ファイバホルダの配置位置３１と光検出器１５へ接続した光ファイバホルダの配置位置３２の中点の直下の位置３３で最大となっている。このため、血液量変化に対する感度は、この中点で最大となることが知られている。そこで、この中点をサンプリング点３３と呼び、１対の光ファイバで検出された血液量変化の位置情報を与える点としている。
【００１０】
図３では、光照射器１３へ接続した光ファイバホルダの配置位置３１、光検出器１５へ接続した光ファイバホルダの配置位置３２およびサンプリング点３３を、代表する２つの配置位置および１つのサンプリング点についてのみ参照符号を付した。他のホルダの配置位置およびサンプリング点も同じ白丸または黒丸および四角にハッチングの表示で示したことから分かるように、図の例では２４のサンプリング点が存在する。この２４個のサンプリング点の情報を用いて、図４に例示するような脳活動の可視化が可能になっている。
【００１１】
図４では、各サンプリング点での血液量変化を空間的に補間して得たトポグラフィ画像４１の一例を示している。この画像は、ある時刻での血液量変化の空間的な分布を得ることも可能であるし、また、脳活動期間中の血液量変化の平均値を画像化することも可能である。この図が示すように、生体光計測装置を用いると、脳の活動を計測することが可能になる。また、この画像は、図に示したように、照射用光ファイバホルダの配置位置３１、検出用光ファイバホルダの配置位置３２およびサンプリング点３３の分布を重ね合わせて表示することが出来る。このため、局在化した脳活動の位置の推定も可能になっている。
【００１２】
このように、光を用いて脳機能を計測しその結果を画像化できるようになった結果、以下に述べる様々な応用が考えられている。
【００１３】
この計測法では、微弱な光を用いてヘルメットを装着するだけで計測が可能であるため、安全性が高く自由な姿勢で検査に臨むことが可能である。このため、乳幼児から老人まで、幅広い年齢層のヒトを計測することが可能である。例えば、従来から計測に使用されてきた磁気共鳴描画装置や陽電子放出型断層撮影では、計測中身動きをすることが許されず、特に、乳幼児の場合、動きを抑制するためには、麻酔や鎮静剤が投与される場合もあった。このような場合、正確な脳機能の活性化を計測することは困難であった。また、子供や高齢者に関わらず一般的に、被験者は閉ざされた空間で身動きが取れない状態で検査を受けるため、精神的にも通常の生活条件とは異なることが問題であった。
【００１４】
これに対して、光を用いた脳機能計測装置では、自由な姿勢で検査が可能であるため、従来の脳機能計測装置では計測が困難であった言語機能、聴覚機能などの計測が可能であることが示されている。これらの計測が可能であると、様々な更なる応用が可能となる。
【００１５】
例えば、言語機能の回復のリハビリモニターなどが可能になる。疾病により言語機能に障害を負った場合でも、脳の可塑性により、機能が回復されることが知られており、この機能の回復を光を用いた脳機能計測装置で観測できれば、回復の定量的な評価が可能となる。このように、光を用いた生体光計測装置を用いて、リハビリテーションのように繰返し同じ被験者の脳機能を計測する場合、センサーの装着位置の再現性が必要になる。しかし、ヒトの頭部には頭髪があり、その量には個人差がある。また、頭蓋骨の厚みに代表される脳の構造は個人差もあり、また、部位によっても異なる。この結果、図１に示したようなヘルメットを装着しても、被験者ごとに、また、装着した頭部上の部位やチャンネル毎に、別の言い方をすれば、光源と検出器のペア毎に、透過光強度は異なる。特に透過光強度が低い場合は、光源あるいは検出器の計測用光ファイバの先端と頭皮の間の接触状況が悪いわけであり、接触部に頭髪が挟まらないよう、頭髪の掻き分けをしっかり行う必要がある。一方、透過率が高いチャンネルに関しては、それ以上、掻き分けを入念に行う必要がない。
【００１６】
【非特許文献１】
ＡｔｓｕｓｈｉＭａｋｉ，ＹｕｉｃｈｉＹａｍａｓｈｉｔａ，ＹｏｓｈｉｔｏｓｈｉＩｔｏ，ＥｉｊｙｕＷａｔａｎａｂｅ，ＹｏｓｈｉａｋｉＭａｙａｎａｇｉ，ａｎｄＨｉｄｅａｋｉＫｏｉｚｕｍｉ， ”Ｓｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｕｍａｎｍｏｔｏｒａｃｔｉｖｉｔｙ”，ＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．２２（Ｎｏ．１２），ｐｐ．１９９７２００５（１９９５）．（アツシマキ、ユウイチヤマシタ、ヨシトシイトウ、エイジュワタナベ、ヨシアキマヤナギ、ヒデアキコイズミ、「ヒト運動野の活性化状態の時空間解析」、メディカルフィジックス、第２２巻（１２号）、１９９７ページから２００５ページ（１９９５年））
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、多様な用途で効果的に活用できることが期待される生体光計測装置を実用に供する上での最も重要な課題の一つはヘルメットが手軽に装着でき、且つ短時間に計測ができるようにして被検者に負担をかけないことである。もう一つの重要な課題は、ヘルメットの装着が、一人の検査技師または医師（以下、簡便のために検査技師で代表させる）で容易にできるようにして、医療費を低減できることである。
【００１８】
図５に、従来の生体光計測装置の装置構成とヘルメットの装着時の状態を示す。図１に示した表示装置１１２、キーボード１１５およびマウス１１６は机上に配置されている。机の下部には筐体５１があり、ここに、図１に示した計測用光照射器１３、検出器１５、制御装置１８、信号処理装置１１０および電子計算機１１１が収納されている。計測用光照射器１３および検出器１５に結合された光ファイバ１４および１６を束にした光ファイバ束５２が筐体５１から引き出されて、各光ファイバが被検体１１上に設置したヘルメット１２のホルダに接している。なお、５３は光ファイバ束５２の支持棒であり、５５および５６は、それぞれ、検査技師である。
【００１９】
ここで、検査技師５５が被検体１１にヘルメット１２を装着することを考える。この場合、検査技師は、被検体１１の前回の検査に応じたヘルメット１２の装着を医師から指示され、あるいは、新規な被検体である場合には良好な検出ができるように指示されているわけであるが、表示画面１１２の向きが被検査体へ対向する検査技師６８へ向いていないため、各チャンネルでの透過光強度の大小を被検体１１にヘルメット１２を装着する姿勢のままでは確認することができない。そのため、別の検査技師５６に表示画面１１２の前に座ってもらい、連絡を取り合いながら確認をお願いするか、表示装置１１２と被検体１１との間を行き来しながらのヘルメット１２の装着状況を確認することになる。
【００２０】
この結果、ヘルメット１２の装着に時間がかかり、被検体１１に苦痛を与えることになる。また、別の検査技師へ確認をお願いすると言うことは、検査に要する人件費が増加することになり、コストが増加する。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明では、表示装置１１２をヘルメット１２の装着をする検査技師に直接見せるか、あるいは、同一内容の表示を検査技師に見せることを可能にして、前述の問題を解消するものである。さらに、表示装置１１２に被検体１１の過去の検査履歴を表示してヘルメット１２の装着に際して参照することを可能にする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に基づく生体光計測装置のいくつかの実施例を具体的に述べる。
【００２３】
（実施例１）
図６は、実施例１の生体光計測装置の構成を示す図である。図６では、図５に示される構成要素と同一のものは、同じ参照符号を付した。６１は補助表示板であり、検査技師５５が持ち歩くことができる。６２は無線用アンテナであり、筐体５１の一部に設けられる。補助表示板６１には、図示を省略したが、無線用アンテナ６２に対応する無線用アンテナが装備されており、両者の間で信号の授受ができる。筐体５１側から補助表示板６１に送信される信号は、表示板１１２の表示内容と同じである。
【００２４】
図６と図５とを対比して容易に分かるように、実施例１では、検査技師５５がヘルメット１２の装着に際して参照することができる補助表示板６１が設けられたことである。この例では、補助表示板６１の図示しない無線用アンテナと筐体５１の一部に設けられる無線用アンテナ６２は、一定の範囲内であれば、補助表示板６１がどこにあっても表示ができる。したがって、検査技師５５は、ヘルメット１２の装着状況あるいは、これの修正に好都合な姿勢を取りながら、各チャンネルでの透過光強度の大小を確認して、最適なヘルメット１２の装着状況を短時間で実現できる。
【００２５】
（実施例２）
次に、実施例１に対する変形例を述べる。実施例１により検査技師一人で容易にヘルメット１２を装着でき、検査時間を短縮できた。しかし、図６に示した表示装置６１は、携帯情報端末であり、検査技師が表示装置６１の表示画面を見るときには、この端末を片手であっても持ち上げる必要があった。あるいは、見やすい場所に立てかけるにしても、検査技師がとっている姿勢から、いつでも見やすい場所と言うわけにはいか無い面があった。ヘルメット１２の装着では、計測に使用する光ファイバと被検査体の頭皮の接触状態を調整する為には、両手を使用することが多いし、場所によっては、検査技師がとっている姿勢では見にくいと言うことがある。
【００２６】
図７は、この観点からの改良案を示す実施例２の生体光計測装置の構成を示す図である。図７において、７１は支持具であり、黒丸７２で示す関節状の接合部で連結されている。その他の参照付号で示すものは、図６に示す実施例１と同じである。支持具７１の一端には、表示装置６１が保持され、他端は筐体５１に保持されている。図７では、図６に示した無線用アンテナ６２の表示をしなかった。これは、図示からは分からないが、支持具７１を中空として、この中に信号線を収納して表示の信号を伝送することを意識しているからである。もちろん、実施例２でも、無線による送信としても良いことは言うまでもない。このようにする場合には、支持具７１の他端を筐体５１に保持する必要は無いから、光ファイバア５２の支持棒５３に保持するものとしても良い。
【００２７】
支持具７１が、関節状の接合部７２で連結されている結果、表示装置６１の表示面は任意の向きを取り、任意の位置にできるから、検査技師はヘルメット１２の装着の過程の如何なる姿勢に対しても、好都合な表示面を得ることができる。
【００２８】
（実施例３）
図８は、被検体１１を外部からの音が遮断され、気温・湿度が略一定である計測環境の検査室において計測する場合に対応した実施例３の生体光計測装置の構成を示す図である。図８において、８１は検査室の外側の輪郭を示す線である。８２は検査室の壁に設置した穴であり、光ファイバ束５２およびその支持棒５３はこの穴を通して検査室の内外を連通するものとされる。８３は検査室８１の出入り口のドアの輪郭を示す線である。その他の参照付号で示すものは、図６に示す実施例１と同じである。
【００２９】
図８では、表示装置６１は検査室の内面の壁にかけられているが、実施例１あるいは実施例２と同様の形でも良い。この場合、検査室８１の壁が無線信号を通しにくいものである場合には、実施例２の形の方が良い。このときは、支持棒１の他端は検査室８１の壁に保持するものとして、表示装置６１に送る表示信号は、穴８２を通して導入した信号線を、検査技師の邪魔にならないように、壁に添わせて貼り回して送るのが良い。
【００３０】
また、生体光計測装置全体を、検査室８１内に設置して、実施例１または実施例２の形とするのも良いが、一般に検査室は狭く、また、生体光計測装置は電子回路から構成されているため、発生する熱を除去する為にファンを搭載している。このファンから音が発生する場合もあるので、生体光計測装置は、検査室の外部に設置する方が良い。被検体と生体光計測装置の間は、伝送損失が少ない光ファイバで伝送されているから、このことによる信号のロスは問題とならない。
【００３１】
実施例３は被検体１１を外部からの音が遮断され、気温・湿度が略一定である計測環境の検査室において計測するので、被検体１１は他人の目を気にすることなく、ベッド上に寝ている状態、立った状態など、任意の姿勢をとることが可能である。
【００３２】
実施例３のように、被検体と生体光計測装置の間に壁がある場合でも、表示装置６１は検査室内の適宜の場所、例えば、壁上に設置される。したがって、ヘルメット１２の装着状態を検査室内の表示装置６１の表示画から知ることができ、容易に調整することができる。
【００３３】
（実施例４）
図９は、実施例２の生体光計測装置の構成の改良案を示す図である。図９において、図７と同じ物には同じ参照符号を付した。実施例４は、実施例２の表示装置６１が複数の支持具７１とこれらを連結する関節状の接合部７２で保持されて、任意の位置で、且つ、任意の向きで固定できることに着目して、机上の表示装置１１２を省略したものである。すなわち、本発明では、ヘルメット１２の装着を一人の検査技師で可能にすることを狙いとするから、検査技師のいないところに表示装置は不要なので、これを省略して、装置のコスト低減を図る。検査技師が表示装置６１の画面を見ながら、キーボードあるいはマウスを使用して、設定操作等をするときは、図に破線で示すように、表示装置６１を机上に移動させて使用すれば良い。
【００３４】
（各実施例における表示例）
次に、ヘルメット１２の装着時における表示装置６１の表示画面について説明する。手順を簡単に説明すると、まず、被検体１１にヘルメット１２を装着させる。装着が一段落したところで、表示画面中に計測結果の表示を求めるボタン（例えば、後述する図１０の「再調整」のボタン１０２）を操作して、図１に示す電子計算機１１１に光照射器１３に所定時間、光照射をするように要求する。この光ファイバ１４を介した光照射の結果が、光ファイバ１６を介して光検出器１５で検出される。光検出器１５で検出された光信号は信号処理装置１１０を介して電子計算機１１１に伝送される。この結果、表示装置６１の表示画面には、最初の照射に応じた検出結果が表示される。この電子計算機１１１と表示装置６１間の通信機能は、有線であっても無線であっても何等支障が無い。前述した各実施例での実施の態様に合わせたものとすれば良い。
【００３５】
ヘルメット１２を装着させた検査技師はこの表示画面を評価して、後述するように、ノイズレベルが高いサンプリング領域に関するファイバの頭皮との接触状態をチェック、修正する。そして、再び、表示画面中の表示を求めるボタンを操作して、光照射器１３に所定時間、光照射をするように要求する。ノイズ強度が検査技師が満足する程度に改善されるまでこの操作を繰り返す。そして、ヘルメット１２の装着完了を意味するボタン（例えば、後述する図１０の「確認」のボタン１０３）を操作して、図１に示す電子計算機１１１にヘルメット１２の装着完了を知らせる。
【００３６】
ヘルメット１２の装着が完了すれば、医師の指示の基づく検査技師による検査あるいは医師による検査が開始される。
【００３７】
（表示例１）
図１０はヘルメット１２の装着時の代表的な表示例を示す図である。図１０では、図３あるいは図４と同様に、光照射器１３へ接続した光ファイバホルダ１７の配置位置および光検出器１５へ接続した光ファイバホルダ１７の配置位置を白丸または黒丸で表示する。サンプリング点に対応する位置では各チャンネルでの通過光強度のノイズ強度を示している。ここで、サンプリング点での通過光強度の状態をノイズ強度で示すと言うのは、信号の含むノイズ成分を分析した結果に対応したノイズ強度と言う意味ではなく、図１に示す光ファイバ１６および光検出器１５を介して検出された光信号の受光強度に反比例した状態を示すことを意味する。すなわち、光信号が十分な大きさの強度で検出されるときは、その信号に含まれるノイズの相対的な比率は低い。逆に、検出される光信号の受光強度が小さいときは、その信号に含まれるノイズの相対的な比率は大きい。したがって、ヘルメット１２の装着段階では、検出される光信号の受光強度に着目したノイズレベルの評価で十分である。この例では、ノイズ強度は４段階で表示されるものとして、その指標１０１がサンプリング点のノイズ強度の表示の脇に併せて表示される。別の言い方をすれば、ある計測点に対応する光照射器１３あるいは光検出器１５と頭皮との接触状況の良し悪しが、検出される光信号の受光強度として表される。すなわち、ノイズ強度「高」は接触状況の悪いことを意味し、「低」は接触状況の良いことを意味する。
【００３８】
ノイズ強度が大きいときは、したがって、光ファイバと頭皮の接触状態を改善するために、ノイズ強度が大きい表示のサンプリング点の両側で図２に示す光ファイバ１４，１６を固定するホルダ１７を緩めて光ファイバと頭皮の接触状態を調整した後、光ファイバ１４，１６を固定するホルダ１７を締めて光ファイバを固定する。この調整の後、「再調整」のボタン１０２を押して光の最照射および検出をして、通過光強度のノイズ強度を確認する。査技師が満足する程度に改善されると「確認」のボタン１０３を操作して、図１に示す電子計算機１１１にヘルメット１２の装着完了を知らせる。なお、「再調整」のボタン１０２を表示画面中に計測結果の表示を求めるボタンとして使用するものとするときは、計測結果の有無にかかわらず、「再調整」のボタン１０２および「確認」のボタン１０３は、最初から表示するものとするのが良い。
【００３９】
（表示例２）
本発明の対象とする生体光計測装置の応用の一つとして、脳機能のリハビリへの適用が挙げられる。リハビリへの適用では、被検体の一定の部位にヘルメットを装着して、脳活動の計測を繰り返し、定量的な変化を検出するものである。したがって、計測の各回のヘルメットの装着部位が、同一であることが重要である。
【００４０】
図１１は、リハビリを行う被験体１１の前頭葉にヘルメット１２を装着する例を示す図である。ヘルメット１２には、光ファイバホルダ１７が固着され、ヘルメット１２はバンド１２０で被験体１１の前頭葉に対応する位置に固定される。ここでも、光照射器１３へ接続した光ファイバホルダ１７の配置位置および光検出器１５へ接続した光ファイバホルダ１７の配置位置を白丸または黒丸で表示する。この状態は、例えば、ディジタルカメラで撮影されて被験体１１の番号とともに、電子計算機１１１のメモリに保存される。
【００４１】
図１２は、図１に示す電子計算機１１１のメモリが保持している被験体の検査データのリストの例を示す図である。図では、一例として、参照したい被験体１１の番号１２１、計測日１２２、患者氏名１２３および計測条件に関するメモ１２４が表示されている。これらの表示コンテンツに限定されるものではなく、例えば、検査時刻やタスクの種類など、検査に関する情報が表示されていても何等支障は無い。
【００４２】
図１３は、検査技師による被検体１１へのヘルメット１２の装着を支援するための表示画面の一例を示す図である。被検体１１を再計測するにあたって、上段に被験体１１の番号１２１を指定して図１２に示すリストの中から、当該被検体の参照したい検査データ１３１を表示するとともに、その検査データ取得時のノイズレベルデータ１３２を併せて表示した表示画面１３３を表示する。下段には図１０を参照して説明した各サンプリング点でのノイズ強度データ表示画面１３４を表示する。
【００４３】
計測に先立って、検査技師は電子計算機１１１の入力装置、例えばキーボード１１５およびマウス１１６を操作して、電子計算機１１１の表示装置６１に表示画面１３３の表示を指示する。検査技師は、被検体である太郎さんの番号３の計測データ１３１を計測したときの条件を参考にして、ヘルメット１２を装着して最初の計測を要求する操作をボタン１０２を操作して電子計算機１１１に送る。その結果、ノイズ強度の表示画面１３４が下段に得られる。検査技師は、同じ被検者のノイズ強度の表示画面１３２と１３４とを対比して、サンプリング点１３５と１３６とのノイズ強度が不一致であることが分かる。すなわち、サンプリング点１３５は前回の計測よりノイズ強度が小さくなっているのに対し、サンプリング点１３６は前回の計測よりノイズ強度が大きくなっている。この結果から、サンプリング点１３５では、照射用光ファイバ１４と検出用光ファイバ１５の先端と頭皮の接触状態が良くなく、浮いていることが考えられる。すなわち、生体内部を伝播した光ではなく、照射用光ファイバ１４の先端部で漏れ出した光を検出用光ファイバ１５が検出している可能性がある。逆に、サンプリング点１３６では頭髪が光ファイバの先端と頭皮の間に挟まっている可能性がある。
【００４４】
このように、装着の良否についての示唆がノイズ強度の差異として与えられる。すなわち、本来、ほぼ同一の結果が得られるはずのノイズ強度が異なるサンプリング点に対して、光ファイバと頭皮との接触状態を再度調整すれば良いから、装着時間の短縮化が可能となり、さらに、計測の信頼性も向上する。
【００４５】
なお、光ファイバと頭皮との接触状態を再度調整した場合でも、ノイズ強度の大きさが低減できないときは、照射用光ファイバ１４に接続された光照射器１３の出力を許容される限度を考慮しながら大きくすることもできる。
【００４６】
（表示例３）
図１４は、検査技師による被検体１１へのヘルメット１２の装着を支援するための表示画面の他の例を示す図である。表示例２では、前回の計測データを表示するだけであったが、表示例３では、ヘルメット１２の装着位置をも画像１４１として表示して、検査技師によるヘルメット１２の装着の再現性を向上させる例である。
【００４７】
図１４は、図１３の表示に加えてヘルメット１２の装着位置を示す画像１４１が加えられた他は図１３と同じである。画像１４１は、図１１を参照して説明したように、電子計算機１１１のメモリに画像データとして保存されている。この画像１４１を参照することで、検査技師は、データによる指標よりも、同じ位置に繰り返してヘルメットを装着するためのより具体的な指標を与えられることになる。この結果、検査時間の短縮が可能になる。
【００４８】
【発明の効果】
ヘルメットを装着するための指標を具体的に与えられることになる結果、短時間でヘルメットが装着でき、検査時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非特許文献１などで公開されている計測方法の装置構成を示す図。
【図２】図１の光照射器１３へ接続した光ファイバ１４を固定するホルダ１７と光検出器１５へ接続した光ファイバ１６を固定するホルダ１７との間を伝播する光の経路２１を示す図。
【図３】図１の光照射器１３へ接続した光ファイバホルダの配置位置３１と光検出器１５へ接続した光ファイバホルダの配置位置３２を示す図。
【図４】各サンプリング点での血液量変化を空間的に補間して得たトポグラフィ画像４１の一例を示す図。
【図５】従来の生体光計測装置の装置構成とヘルメットの装着時の状態を示す図。
【図６】本発明の実施例１の生体光計測装置の構成を示す図。
【図７】本発明の実施例２の生体光計測装置の構成を示す図。
【図８】本発明の実施例３の生体光計測装置の構成を示す図。
【図９】本発明の実施例４の生体光計測装置の構成を示す図。
【図１０】ヘルメット１２の装着時の代表的な表示例を示す図。
【図１１】リハビリを行う被験体１１の前頭葉にヘルメット１２を装着する例を示す図。
【図１２】図１に示す電子計算機１１１のメモリが保持している被験体の検査データのリストの例を示す図。
【図１３】検査技師による被検体１１へのヘルメット１２の装着を支援するための表示画面の一例を示す図。
【図１４】検査技師による被検体１１へのヘルメット１２の装着を支援するための表示画面の他の例を示す図。
【符号の説明】
１１…被検体、１２…ヘルメット（プローブ）、１３…光照射器、１４…光ファイバ、１６…光ファイバ、１５…光検出器、１７…光ファイバホルダ、１８…制御装置、１９…伝送ケーブル、１１０…信号処理装置、１１２…表示装置、１１３…伝送ケーブル、１１４…伝送ケーブル、１１５…キーボード、１１６…マウス、２１…光の経路、２２…大脳皮質での脳の活動に伴い、血液量に代表される生体内代謝物質の濃度が増加した領域２４…ネジ、２５…樹脂、２６…頭皮、２７…頭蓋骨、２８…脳脊髄液層、２９…大脳皮質、３１…光照射器１３へ接続した光ファイバホルダの配置位置、３２…光検出器１５へ接続した光ファイバホルダの配置位置、３３…サンプリング点、４１…各サンプリング点での血液量変化を空間的に補間して得たトポグラフィ画像、５１…筐体、５２…光ファイバ束、５３…光ファイバ束５２の支持棒、５５，５６…検査技師、６１…補助表示板、６２…無線用アンテナ、７１…支持具、７２…関節状の接合部、８１…検査室の外側の輪郭を示す線、８２…検査室の壁に設置した穴、８３…検査室８１の出入り口のドアの輪郭を示す線、１０１…ノイズ強度の指標、１０２…「再調整」のボタン、１０３…「確認」のボタン、１２０…バンド、１２１…被験体１１の番号、１２２…計測日、１２３…患者氏名、１２４…計測条件に関するメモ、１３１…被検体の参照したい検査データ、１３２…検査データ取得時のノイズレベルデータ、１３３…表示画面、１３４…ノイズ強度データ表示画面、１３５，１３６…ノイズ強度表示のサンプリング点、１４１…ヘルメット１２の装着位置を示す画像例。

【出願人】	【識別番号】０００００５１０８【氏名又は名称】株式会社日立製作所【住所又は居所】東京都千代田区丸の内一丁目６番６号【識別番号】０００１５３４９８【氏名又は名称】株式会社日立メディコ【住所又は居所】東京都千代田区内神田１丁目１番１４号
【出願日】	平成１５年６月２６日（２００３．６．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００６８５０４【弁理士】【氏名又は名称】小川勝男【識別番号】１０００８６６５６【弁理士】【氏名又は名称】田中恭助
【公開番号】	特開２００５－１３４６４（Ｐ２００５－１３４６４Ａ）
【公開日】	平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願番号】	特願２００３－１８２３４４（Ｐ２００３－１８２３４４）