光計測装置
【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等を観察することができる光計測装置を提供する。
【解決手段】 被検者に光を照射するＮ個の送光プローブ１２と、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１３とを有する送受光部３０を備える光計測装置１であって、Ｘ個以上Ｎ個以下の送光プローブ１２から被検者に光を照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、１個以上Ｙ個以下の送光プローブ１２から被検者に光を照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部２３に記憶させ、制御部２１、２２は、高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得ることを特徴とする。
【解決手段】 被検者に光を照射するＮ個の送光プローブ１２と、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１３とを有する送受光部３０を備える光計測装置１であって、Ｘ個以上Ｎ個以下の送光プローブ１２から被検者に光を照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、１個以上Ｙ個以下の送光プローブ１２から被検者に光を照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部２３に記憶させ、制御部２１、２２は、高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得ることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光計測装置に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する光計測装置に関する。
【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（光計測装置）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、被検者の頭部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、頭部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（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・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（例えば、非特許文献１参照）。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
Ａ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
Ａ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
Ａ（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７（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７（ｂ）は、図７（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検者の頭部表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検者の頭部表面の受光点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に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Ｔから照射された光の内で、バナナ形状（測定領域）を通過した光が、頭部表面の受光点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とを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌｓの中点Ｍｓから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さＬｓ／２である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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・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８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。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計１０１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、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、筐体１１の外部には、８個の送光プローブ１２と、８個の受光プローブ１３と、８本の送光用光ファイバ１４と、８本の受光用光ファイバ１５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）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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】
送光用光ファイバ１４と受光用光ファイバ１５とは、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光用プローブ１２と、光源２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光用プローブ１３と、光検出器３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
【０００７】
このような近赤外分光分析計１０１においては、８個の送光プローブ１２と８個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭部表面に接触させるために、ホルダ３０が使用される。図２は、８個の送光プローブと８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、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
【０００８】
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で検出する。
【０００９】
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より、８個の受光信号をメモリ１２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。そして、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させた後、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との受光信号を取得させ、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との受光信号を取得させるように、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号を取得させる。これにより、図２に示すように平面視すると、合計２４個（Ｓ１〜Ｓ２４）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。
【００１０】
解析用制御部１２２は、合計２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３３７０３３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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（以下、「タスク繰り返し回数」という）繰り返している。その結果、ある１個の測定部位Ｓにおいて図９に示すような測定データを得ている。なお、図９に示す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・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））からの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]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））の変化量とし、横軸を時間ｔとする。
【００１４】
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は存在した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、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観察する方法について検討を行った。そこで、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短くなるように、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することになるが、８個の送光プローブ１２から被検者に光を照射して、被検者の脳活動に関する測定データを得た。その結果、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ることがわかった。よって、８個全ての送光プローブ１２から被検者に光を照射することで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、１個の送光プローブ１２から被検者に光を順番に照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとの２種類の制御テーブルを用いることを見出した。つまり、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者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。
【００１６】
すなわち、本発明の光計測装置は、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、前記送受光部に対して光の送受光を制御することで、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得る制御部とを備える光計測装置であって、Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部に記憶させ、前記制御部は、前記高速制御テーブルを用いる時間帯と前記低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るとともに、下記式（１）を満足するようにしている。
１≦Ｙ＜Ｘ≦Ｎ ・・・（１）
【００１７】
ここで、「Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブル」とは、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等の速い応答を所定の領域の脳で観察するためのものであり、１個の受光プローブで複数個の送光プローブから照射された光を同時に受光することになるが、Ｘ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していけばよいが、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することが、測定データを得る時間が短くなる観点から好ましい。
また、「Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブル」とは、被検者の脳のどの部位が活動したかを詳細に観察するためのものであり、互いに光がほとんど干渉しない１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射し、照射した送光プローブと論理チャンネルを構成した受光プローブで受光していくことが、被検者の脳のどの部位が活動したかを詳細に把握する観点から好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光計測装置によれば、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るので、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等を観察することができる。
【００１９】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光計測装置は、前記高速制御テーブルは、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであり、前記低速制御テーブルは、１個の送光プローブから被検者に光を順番に照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであるようにしてもよい。
さらに、本発明の光計測装置は、前記被検者に負荷をかけ続けるタスク期間と、前記被検者から負荷を除去するレスト期間とが交互に複数回繰り返されることにより、前記測定データを得る光計測装置であって、前記制御部は、前記タスク期間の開始時間の前と後との少なくとも一方の時間帯には、前記高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、前記低速制御テーブルを用いるようにしてもよい。
ここで、「負荷」とは、指の運動をする等の被検体の行動に限定されるものではなく、例えば、被検体に音を聞かせる等の被検者自体は受身であってもよく、脳の活動を発現させるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】８個の送光プローブと８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。
【図３】制御テーブル（低速制御テーブル）の一例を説明するための図。
【図４】高速制御テーブルにおいて使用されるホルダの一例を示す平面図。
【図５】高速制御テーブルの一例を説明するための図。
【図６】測定データの一例を示す図。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】測定データの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ことはいうまでもない。
【００２２】
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。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１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、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、メモリ（記憶部）２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、８個の送光プローブ１２と、８個の受光プローブ１３と、８本の送光用光ファイバ１４と、８本の受光用光ファイバ１５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。
【００２３】
また、メモリ２３は、送受光部１１に対して光の送受光を制御する制御形態を定める高速制御テーブルと低速制御テーブルとを記憶する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とを有する。
図４及び図５は、高速制御テーブルの一例を説明するための図である。このような高速制御テーブルによれば、まず５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８３０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させる。このとき、８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より、８個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。そして、８個全ての受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号を取得させる。これにより、図４に示すように平面視すると、合計８個（Ｒ１〜Ｒ８）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。なお、図５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は、２０ミリ秒間（波長数×５ミリ秒＋ＤＡＲＫ時間）となる。
【００２４】
図２及び図３は、低速制御テーブルの一例を説明するための図である。なお、低速制御テーブルは、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。
【００２５】
送受光用制御部２１は、キーボード２７からの操作信号に基づいて、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数とが設定されることにより、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数とをデータ記憶領域２３ｂに記憶させるとともに、タスク期間の開始時間の前後の時間帯（例えば、タスク期間の開始時間の前後２秒間）には、高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、低速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。なお、図６は、ある１個の測定部位Ｓにおいて得られた測定データの一例を示すグラフである。なお、図６に示す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・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））からの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]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））の変化量とし、横軸を時間ｔとする。
【００２６】
図６に示すような測定データを得るためには、例えば、計測を開始する前に医師や検査技師等が、モニタ画面２３ａに表示された入力画面を用いて、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数等の計測条件を入力して設定する。
これにより、送受光用制御部２１は、レスト期間の時間帯には、低速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。よって、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より、８個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。以後、タスク期間の開始時間の２秒前になるまで、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ることを繰り返す。
【００２７】
そして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯には、高速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。すなわち、タスク期間の開始時間の２秒前に、低速制御テーブルを用いることから高速制御テーブルを用いることに切替え、タスク期間の開始時間の２秒後に、高速制御テーブルを用いることから低速制御テーブルを用いることに切替える。よって、タスク期間の開始時間の２秒前に、まず５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８３０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させる。このとき、８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より、８個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。以後、タスク期間の開始時間の２秒後になるまで、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させることを繰り返す。そして、タスク期間の開始時間の２秒後に、用いる制御テーブルを高速制御テーブルから低速制御テーブルに切替える。
このようにして、タスク期間の開始時間の２秒前に、用いる制御テーブルを低速制御テーブルから高速制御テーブルに切替え、タスク期間の開始時間の２秒後に、高速制御テーブルから低速制御テーブルに切替えることを計測が終了するまで繰り返していくことになる。
【００２８】
解析用制御部２２は、タスク期間の開始時間の前後の時間帯には、合計８個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求めるとともに、それ以外の時間帯には、合計２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求める。
このとき、タスク期間の開始時間の前後の時間帯と、それ以外の時間帯とでは、データが取得される脳の測定部位の個数が異なるため、例えば、測定部位Ｓ１と測定部位Ｓ２と測定部位Ｓ５とにおいては、タスク期間の開始時間の前後の時間帯のデータとして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３Ｒ１で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を用い、測定部位Ｓ３と測定部位Ｓ７とにおいては、タスク期間の開始時間の前後の時間帯のデータとして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３Ｒ２で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を用いるように、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）は、対応する複数の測定部位Ｓに用いられるようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、本発明の光計測装置１によれば、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るので、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等を観察することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光計測装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
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）
３０： ホルダ（送受光部）
Ｔ： 送光点
Ｒ： 受光点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光計測装置に関し、さらに詳細には非侵襲で脳活動を測定する光計測装置に関する。
【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（光計測装置）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、被検者の頭部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、頭部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（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・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（例えば、非特許文献１参照）。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
Ａ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
Ａ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
Ａ（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７（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７（ｂ）は、図７（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検者の頭部表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検者の頭部表面の受光点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に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Ｔから照射された光の内で、バナナ形状（測定領域）を通過した光が、頭部表面の受光点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とを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌｓの中点Ｍｓから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さＬｓ／２である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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・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８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。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計１０１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、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、筐体１１の外部には、８個の送光プローブ１２と、８個の受光プローブ１３と、８本の送光用光ファイバ１４と、８本の受光用光ファイバ１５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）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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】
送光用光ファイバ１４と受光用光ファイバ１５とは、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光用プローブ１２と、光源２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光用プローブ１３と、光検出器３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
【０００７】
このような近赤外分光分析計１０１においては、８個の送光プローブ１２と８個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭部表面に接触させるために、ホルダ３０が使用される。図２は、８個の送光プローブと８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、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度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Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
【０００８】
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で検出する。
【０００９】
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より、８個の受光信号をメモリ１２３のデータ記憶領域２３ｂに記憶させる。そして、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させた後、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との受光信号を取得させ、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との受光信号を取得させるように、所定のタイミングで検出した所定の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号を取得させる。これにより、図２に示すように平面視すると、合計２４個（Ｓ１〜Ｓ２４）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。
【００１０】
解析用制御部１２２は、合計２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３３７０３３号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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（以下、「タスク繰り返し回数」という）繰り返している。その結果、ある１個の測定部位Ｓにおいて図９に示すような測定データを得ている。なお、図９に示す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・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））からの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]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））の変化量とし、横軸を時間ｔとする。
【００１４】
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は存在した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そこで、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観察する方法について検討を行った。そこで、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短くなるように、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することになるが、８個の送光プローブ１２から被検者に光を照射して、被検者の脳活動に関する測定データを得た。その結果、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ることがわかった。よって、８個全ての送光プローブ１２から被検者に光を照射することで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、１個の送光プローブ１２から被検者に光を順番に照射していくことで、被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとの２種類の制御テーブルを用いることを見出した。つまり、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者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。
【００１６】
すなわち、本発明の光計測装置は、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、前記送受光部に対して光の送受光を制御することで、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得る制御部とを備える光計測装置であって、Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部に記憶させ、前記制御部は、前記高速制御テーブルを用いる時間帯と前記低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るとともに、下記式（１）を満足するようにしている。
１≦Ｙ＜Ｘ≦Ｎ ・・・（１）
【００１７】
ここで、「Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブル」とは、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等の速い応答を所定の領域の脳で観察するためのものであり、１個の受光プローブで複数個の送光プローブから照射された光を同時に受光することになるが、Ｘ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していけばよいが、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することが、測定データを得る時間が短くなる観点から好ましい。
また、「Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブル」とは、被検者の脳のどの部位が活動したかを詳細に観察するためのものであり、互いに光がほとんど干渉しない１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射し、照射した送光プローブと論理チャンネルを構成した受光プローブで受光していくことが、被検者の脳のどの部位が活動したかを詳細に把握する観点から好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光計測装置によれば、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るので、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等を観察することができる。
【００１９】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の光計測装置は、前記高速制御テーブルは、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであり、前記低速制御テーブルは、１個の送光プローブから被検者に光を順番に照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであるようにしてもよい。
さらに、本発明の光計測装置は、前記被検者に負荷をかけ続けるタスク期間と、前記被検者から負荷を除去するレスト期間とが交互に複数回繰り返されることにより、前記測定データを得る光計測装置であって、前記制御部は、前記タスク期間の開始時間の前と後との少なくとも一方の時間帯には、前記高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、前記低速制御テーブルを用いるようにしてもよい。
ここで、「負荷」とは、指の運動をする等の被検体の行動に限定されるものではなく、例えば、被検体に音を聞かせる等の被検者自体は受身であってもよく、脳の活動を発現させるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】８個の送光プローブと８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。
【図３】制御テーブル（低速制御テーブル）の一例を説明するための図。
【図４】高速制御テーブルにおいて使用されるホルダの一例を示す平面図。
【図５】高速制御テーブルの一例を説明するための図。
【図６】測定データの一例を示す図。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】測定データの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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ことはいうまでもない。
【００２２】
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。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１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、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、メモリ（記憶部）２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、８個の送光プローブ１２と、８個の受光プローブ１３と、８本の送光用光ファイバ１４と、８本の受光用光ファイバ１５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。
【００２３】
また、メモリ２３は、送受光部１１に対して光の送受光を制御する制御形態を定める高速制御テーブルと低速制御テーブルとを記憶する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とを有する。
図４及び図５は、高速制御テーブルの一例を説明するための図である。このような高速制御テーブルによれば、まず５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８３０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させる。このとき、８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より、８個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。そして、８個全ての受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ８の受光信号を取得させる。これにより、図４に示すように平面視すると、合計８個（Ｒ１〜Ｒ８）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。なお、図５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は、２０ミリ秒間（波長数×５ミリ秒＋ＤＡＲＫ時間）となる。
【００２４】
図２及び図３は、低速制御テーブルの一例を説明するための図である。なお、低速制御テーブルは、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。
【００２５】
送受光用制御部２１は、キーボード２７からの操作信号に基づいて、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数とが設定されることにより、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数とをデータ記憶領域２３ｂに記憶させるとともに、タスク期間の開始時間の前後の時間帯（例えば、タスク期間の開始時間の前後２秒間）には、高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、低速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。なお、図６は、ある１個の測定部位Ｓにおいて得られた測定データの一例を示すグラフである。なお、図６に示す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・光路長積[oxyHb]（デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））からの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]、総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]））の変化量とし、横軸を時間ｔとする。
【００２６】
図６に示すような測定データを得るためには、例えば、計測を開始する前に医師や検査技師等が、モニタ画面２３ａに表示された入力画面を用いて、タスク期間の時間とレスト期間の時間とタスク繰り返し回数等の計測条件を入力して設定する。
これにより、送受光用制御部２１は、レスト期間の時間帯には、低速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。よって、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より、８個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。以後、タスク期間の開始時間の２秒前になるまで、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ることを繰り返す。
【００２７】
そして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯には、高速制御テーブルを用いてホルダ３０に対して光の送受光を制御する。すなわち、タスク期間の開始時間の２秒前に、低速制御テーブルを用いることから高速制御テーブルを用いることに切替え、タスク期間の開始時間の２秒後に、高速制御テーブルを用いることから低速制御テーブルを用いることに切替える。よって、タスク期間の開始時間の２秒前に、まず５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長７８０ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８０５ｎｍの光を送光させ、次の５ミリ秒間、８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に波長８３０ｎｍの光を送光させるように、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させる。このとき、８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より、８個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。以後、タスク期間の開始時間の２秒後になるまで、所定のタイミングで８個全ての送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ８に光を送光させることを繰り返す。そして、タスク期間の開始時間の２秒後に、用いる制御テーブルを高速制御テーブルから低速制御テーブルに切替える。
このようにして、タスク期間の開始時間の２秒前に、用いる制御テーブルを低速制御テーブルから高速制御テーブルに切替え、タスク期間の開始時間の２秒後に、高速制御テーブルから低速制御テーブルに切替えることを計測が終了するまで繰り返していくことになる。
【００２８】
解析用制御部２２は、タスク期間の開始時間の前後の時間帯には、合計８個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求めるとともに、それ以外の時間帯には、合計２４個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）を測定データとして求める。
このとき、タスク期間の開始時間の前後の時間帯と、それ以外の時間帯とでは、データが取得される脳の測定部位の個数が異なるため、例えば、測定部位Ｓ１と測定部位Ｓ２と測定部位Ｓ５とにおいては、タスク期間の開始時間の前後の時間帯のデータとして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３Ｒ１で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を用い、測定部位Ｓ３と測定部位Ｓ７とにおいては、タスク期間の開始時間の前後の時間帯のデータとして、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３Ｒ２で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を用いるように、タスク期間の開始時間の前後の時間帯に受光プローブ１３で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）は、対応する複数の測定部位Ｓに用いられるようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、本発明の光計測装置１によれば、状況に応じて高速制御テーブルを用いる時間帯と低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るので、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等を観察することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光計測装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
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）
３０： ホルダ（送受光部）
Ｔ： 送光点
Ｒ： 受光点
【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、
前記送受光部に対して光の送受光を制御することで、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得る制御部とを備える光計測装置であって、
Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、
Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記高速制御テーブルを用いる時間帯と前記低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るとともに、
下記式（１）を満足することを特徴とする光計測装置。
１≦Ｙ＜Ｘ≦Ｎ ・・・（１）
【請求項２】
前記高速制御テーブルは、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであり、
前記低速制御テーブルは、１個の送光プローブから被検者に光を順番に照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであることを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記被検者に負荷をかけ続けるタスク期間と、前記被検者から負荷を除去するレスト期間とが交互に複数回繰り返されることにより、前記測定データを得る光計測装置であって、
前記制御部は、前記タスク期間の開始時間の前と後との少なくとも一方の時間帯には、前記高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、前記低速制御テーブルを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光計測装置。
【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、
前記送受光部に対して光の送受光を制御することで、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得る制御部とを備える光計測装置であって、
Ｎ個の送光プローブの内から選択されたＸ個以上Ｎ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための高速制御テーブルと、
Ｎ個の送光プローブの内から選択された１個以上Ｙ個以下の送光プローブから被検者に光を照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るための低速制御テーブルとを記憶部に記憶させ、
前記制御部は、前記高速制御テーブルを用いる時間帯と前記低速制御テーブルを用いる時間帯とを切替えて、前記被検者の脳活動の時間変化に関する測定データを得るとともに、
下記式（１）を満足することを特徴とする光計測装置。
１≦Ｙ＜Ｘ≦Ｎ ・・・（１）
【請求項２】
前記高速制御テーブルは、Ｎ個全ての送光プローブから被検者に光を照射することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであり、
前記低速制御テーブルは、１個の送光プローブから被検者に光を順番に照射していくことで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得るものであることを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記被検者に負荷をかけ続けるタスク期間と、前記被検者から負荷を除去するレスト期間とが交互に複数回繰り返されることにより、前記測定データを得る光計測装置であって、
前記制御部は、前記タスク期間の開始時間の前と後との少なくとも一方の時間帯には、前記高速制御テーブルを用い、それ以外の時間帯には、前記低速制御テーブルを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５４２３０（Ｐ２０１２−２５４２３０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９７８５（Ｐ２０１１−１２９７８５）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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