生体光計測装置、及び生体光計測装置用プローブ
【課題】人間の脳の活動状態を計測する近赤外線脳機能イメージング装置等において、計測用プローブを被験者に装着したときに、被験者の苦痛又は違和感を軽減させる。
【解決手段】被験者の頭部に対して近赤外線を照射し、当該近赤外線の戻り光を検出することで、被験者の生体活動状態を計測する近赤外線脳機能イメージング装置１００において、被験者の頭部に接触する端部が近赤外線を透過する弾性体で形成されたプローブ１０４、１０６、を備えるものであり、プローブの形状が被験者の頭部に合わせて変形を可能とする。
【解決手段】被験者の頭部に対して近赤外線を照射し、当該近赤外線の戻り光を検出することで、被験者の生体活動状態を計測する近赤外線脳機能イメージング装置１００において、被験者の頭部に接触する端部が近赤外線を透過する弾性体で形成されたプローブ１０４、１０６、を備えるものであり、プローブの形状が被験者の頭部に合わせて変形を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて被検査体の状態を計測する生体光計測装置、及び生体光計測装置用プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間の生体活動を計測するための様々な装置が提案されている。そのような装置のうちの一つに、近赤外線を利用して人間の脳の活動状態を計測する近赤外線脳機能イメージング装置（以下、ＮＩＲＳ脳計測装置とする）がある。
【０００３】
このＮＩＲＳ脳計測装置が照射する近赤外線光は、波長が７００ｍｍ〜９００ｍｍ程度の光とし、頭皮や頭蓋を容易に透過して、頭蓋内部を伝播するという性質を有する。
【０００４】
当該性質により、ＮＩＲＳ脳計測装置は、脳機能イメージング分野における脳機能測定、学習、リハビリテーションの効果測定に関する脳機能モニタリングなどに用いることができる。
【０００５】
従来のＮＩＲＳ脳計測装置では、光源および光検出器と光ファイバを介して接続されたプローブの先端を、ファイバ光軸方向に圧力をかけて頭部に密着させる必要がある。
【０００６】
プローブを頭部に密着させる技術としては、特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１に記載された技術では、各プローブ内に支持機構としてコイルバネを内蔵している。これにより、各プローブが脳に密着した状態となり、計測精度を向上させている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４７２５３号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、各プローブの可動先端部が頭部に食い込み、被験者に苦痛を与える原因となる。
【０００９】
例えば、オフィス環境で、被験者の脳の活動状態を計測して、当該オフィス環境の快適度を計測しようとした場合、プローブを被験者に固定した状態で長時間する必要があるが、この苦痛のために長時間計測することが困難となる。また、短時間計測の場合でも、プローブが圧力によって密着されることで生じる不快感のため、被験者の脳機能活動が影響を受け、計測精度が低下する可能性もある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被験者の装着時の違和感や不快感を低減させる生体光計測装置、及び生体光計測装置用プローブを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体光計測装置は、被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置において、被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部、を備える。
【００１２】
また、本発明にかかる生体光計測装置用プローブは、被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置で使用されるプローブにおいて、被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、導光部を弾性体としたことで、被検査体に接触している端部による違和感や不快感を低減させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる生体計測装置、及び生体光計測装置用プローブを適用した近赤外線脳機能イメージング装置（以下、ＮＩＲＳ（Near infrared spectroscopy）脳計測装置とする）の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
以下に示す実施の形態は、近赤外線脳機能イメージング装置に適用した例について説明するが、後述する実施の形態は、生体光計測装置を、ＮＩＲＳ脳計測装置に制限するものではなく、密着した被検査体に対して照射した光で、被検査体の状態を計測する装置であれば適用できるものとする。また、後述する実施の形態では、被検査体を、被験者の頭部とするが、被検査体を制限するものではない。
【００１６】
また、後述する実施の形態では、照射する光として近赤外線（波長：700〜900μｍ）を用いる。近赤外線は、皮膚や骨などの生体組織を透過して、血液中の酸素化したヘモグロビンや還元ヘモグロビンに吸収される性質を有している。そこで、ＮＩＲＳ脳計測装置が、この近赤外線を被験者の頭部に照射することで、被験者の脳機能の活動状態を計測することができる。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すようにＮＩＲＳ脳計測装置１００は、光源装置１０１と、受光装置１０２と、光ファイバ１０３Ａ及び１０３Ｂと、プローブ１０４及び１０６と、プローブ保持部材１０５と、で構成され、被験者の脳機能の活動状態を計測する。
【００１８】
光源装置１０１は、ＬＤ(Laser Diode)１１１を備える。ＬＤ１１１は、近赤外線を発振する。
【００１９】
光ファイバ１０３Ａは、光源装置１０１からの近赤外線を、プローブ１０４に伝送する。光ファイバ１０３Ｂは、後述するプローブ１０６からの近赤外線を、受光装置１０２に伝送する。
【００２０】
受光装置１０２は、ＰＤ(Photo Diode)１２１と、アンプ１２２と、演算表示部１２３とを備える。
【００２１】
ＰＤ(Photo Diode)１２１は、光ファイバ１０３Ｂから伝送されてきた近赤外線を受光し、電気信号に変換する。アンプ１２２は、電気信号の復調処理を行う。演算表示部１２３は、復調処理された電気信号から、どの照射点から照射された光か特定した後、各照射点に対応した検出光の強度に基づいて、ヘモグロビン濃度変化を算出し、脳機能の活動状態を示すとトポグラフィ画像の生成、表示を行う。
【００２２】
プローブ保持部材１０５は、後述するプローブ１０４及び１０６を、頭皮上の予め定められた位置に固定する。なお、プローブ保持部材１０５の材質として、どのような材質を用いても良い。
【００２３】
プローブ１０４及び１０６は、照射検出装置を意味する。プローブ１０４は、光ファイバ１０３Ａから伝送された近赤外線を被検査体に照射する。プローブ１０６は、被験者の頭部から反射してきた近赤外線の戻り光を検出し、検出した近赤外線を光ファイバ１０３Ｂに伝送する。
【００２４】
図２は、プローブ１０４の全体形状を示した図である。図２に示すように、プローブ１０４は、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部２０３とを備えている。このコア部２０１と、クラッド部２０２とをあわせて、近赤外線を伝送する導光部とする。
【００２５】
コア部２０１及びクラッド部２０２ともに近赤外線を透過する。そして、クラッド部２０２は、コア部２０１の近赤外線を伝送する部位を除く周部を包囲している。このように、本実施の形態における導光部は、（コア部２０１及びクラッド部２０２の）複数の層からなる導波構造とした。
【００２６】
また、固定部２０３は、プローブ保持部材１０５にプローブ１０４を固定するための部材とする。なお、プローブ１０６は、プローブ１０４と同様の構成を備えているので、説明を省略する。
【００２７】
コア部２０１及びクラッド部２０２は、近赤外線光を透過する弾性体とする。近赤外線を透過する弾性体の例としては、透明な弾性体などが考えられる。そして、コア部２０１には、クラッド部２０２より屈折率が高い弾性体を用いる。これにより、全反射の場合、近赤外線を、コア部２０１だけで伝送させることが可能となる。
【００２８】
図３は、必要な受光角θmaxと、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率との関係を示した図である。受光角θmaxは、必要な近赤外線光を集めるために、設計により定められた最大受光角とする。図３に示す角度をθcmaxは、受光角θmaxでコア部２０１に入射した後の角度とする。つまり、入射した近赤外線光３０１における角度θ2がθcmaxより大きい場合、クラッド部２０２で反射できずに損失となり、入射した近赤外線光３０２における角度θ1がθcmaxより小さい場合、クラッド部２０２で反射し、伝搬光として受信装置１０２に伝送される。
【００２９】
そして、受光角θmax以内の角度で適切に伝送させるためには、以下の式（１）を満たせばよい。なお、コア部２０１の屈折率をｎ1と、クラッド部２０２の屈折率をｎ2とする。
２θmax＝２sin-1（ｎ1・sinθcmax）≦2sin(ｎ1√(2Δ))……（１）
また、Δは、(ｎ12―ｎ22)／2ｎ12）とする。式（１）を満たすように、コア部２０１の屈折率をｎ1と、クラッド部２０２の屈折率をｎ2とを設定することで、必要な近赤外線を集めることが可能となる。
【００３０】
また、図３では近赤外線の受光角について説明したが、近赤外線の発散角（進行方向に対し、発散により変化した角度）についても同様のことが言えるものとして、説明を省略する。
【００３１】
そして、式（１）を満たすように発散角又は受光角と、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率を設定する。例えば、近赤外線の発散角又は受光角を±２０度とした場合、コア部２０１の屈折率が１．５であれば、クラッド部２０２の屈折率を１．４５とし、コア部２０１の屈折率が１．５５であれば、クラッド部２０２の屈折率を１．５とすればよい。
【００３２】
また、コア部２０１及びクラッド部２０２の透過率は、高い方が望ましいが、これらコア部２０１及びクラッド部２０２の長さを考慮した上で適切な値であればよい。例えば、コア部２０１及びクラッド部２０２で伝送される近赤外線が、５０パーセント以上透過するように、コア部２０１及びクラッド部２０２の透過率、及びコア部２０１及びクラッド部２０２の長さを設定する。
【００３３】
また、本実施の形態にかかるプローブ１０４及びプローブ１０６にかかる、コア部２０１を形成する弾性体には、クラッド部２０２を形成する弾性体より硬い部材を用いる。仮に、コア部２０１を形成する弾性体の部材を、クラッド部２０２を形成する弾性体より柔らかい部材を用いた場合、被験者の頭髪などでコア部２０１にへこみ等が生じ、検査対象の部位にコア部２０１が接触を図れない可能性がある。この場合、検査対象の表面部位に伝送される近赤外線が減少し、計測精度が低下する。これに対し、コア部２０１を形成する弾性体に、クラッド部２０２を形成する弾性体より弾性力が高い（硬い）部材を用いた場合、被験者の頭髪等が有った場合でも、確実に被験者の頭皮（検査対象の表面部位）に接触することが可能となる。
【００３４】
このように、近赤外線を伝送するコア部２０１が、被験者の検査対象の表面部位に対して確実に接触することで、当該表面部位に近赤外線を確実に伝送することが可能となり、計測精度を向上させることができる。
【００３５】
本実施の形態にかかるコア部２０１及びクラッド部２０２の二種類の弾性部材として、屈折率及び硬さが異なるフッ素系ポリマーゲルを用いている。また、弾性部材は、透明なゲルであれば良く、ゲルとしてはアクリルポリマーゲル、その他の柔軟性を供えたゲルを用いても良い。
【００３６】
各ゲルで構成された弾性体（コア部２０１と及びクラッド部２０２）は屈折率差により光を伝送する機能を有する導光部として機能する。これにより、光源装置１０１から照射された近赤外線を被験者の頭部に導き、頭部からの散乱反射光を受光装置１０２へ伝送する機能を果たすことができる。
【００３７】
このような本実施の形態にかかるコア部２０１及びクラッド部２０２（導光部）の変形性により、各プローブ（１０４及び１０６）に対して圧力をほとんどかけることなく、被験者の頭部表面とプローブの（１０４及び１０６）光学的結合を図ることができる。これにより、計測精度を向上させることが可能となる。
【００３８】
図１に戻り、プローブの導光部の突き出し長さＬは、例えば、プローブの直径をφとした場合、１／３〜２φ程度とする。また、突き出し長さＬは、この長さに制限するものではなく、被験者の頭部形状に合わせて変形するために適切な長さを確保されていればよい。
【００３９】
図４は、被験者に対して、プローブ１０４及び１０６を固定した状態を示した概要図である。図４に示すように、プローブ１０４及び１０６の導光部は、弾性体で形成されているため、被験者の計測対象の部位（例えば、頭部）の形状に合わせて変形する。これにより、プローブ装着時における被験者の違和感や痛みを軽減させることができる。
【００４０】
プローブ１０４及び１０６のクラッド部２０２の表面は、プローブ保持部材１０５に対して滑るように構成されている。例えば、プローブ保持部材１０５に穿孔されたプローブ１０４及び１０６用の穴が、プローブ１０４及び１０６の直径に対し、若干間隙のある穴とする。これにより、プローブ１０４及び１０６の導光部（コア部２０１及びクラッド部２０２）がプローブ保持部材１０５と関係なく変形することができるので、計測時における、プローブ１０４及び１０６による、被験者の違和感及び苦痛をさらに軽減させることができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００は、プローブ１０４及びプローブ１０６のコア部２０１及びクラッド部２０２が弾性体で形成されているため、プローブ１０４及びプローブ１０６の先端部分が、被験者の頭部に食い込むことなどが無くなり、被験者の違和感や痛みを減少させることが可能となる。被験者の違和感や痛みなどによる影響で、脳機能測定結果にノイズが入ることを防ぐことができる。これにより、長時間の測定が問題なく行えるとともに、プローブ１０４及び１０６の装着による、被験者の脳機能に対する影響が減少し、計測精度が向上する。
【００４２】
また、ＮＩＲＳ脳計測装置１００では、プローブ１０４及び１０６の導光部において、コア部２０１とクラッド部２０２との２層構造で形成した。そして、コア部２０１の硬さH(core)と、クラッド部２０２の硬さH(clad)との間で、H(core)＞H(clad)の関係が成り立つ。このように、クラッド部２０２の弾性体がより柔軟に変形することでコア部２０１の弾性体が頭部に確実に密着する効果が得られ、近赤外光の照射、受光がより確実に行われることになり、測定の信号雑音比を向上させることができる。
【００４３】
コア部２０１の硬さH(core)、及びクラッド部２０２の硬さH(clad)は、それぞれ一に不快感を与えない程度の硬さとする。この不快感を与えない程度の硬さとしては、弾性係数の値として０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａの範囲とする。この弾性係数としてより好ましい値としては、０．２ＭＰａ〜０．４５ＭＰａの範囲である。本実施の形態では、コア部２０１の硬さH(core)を０．４ＭＰａとし、クラッド部２０２の硬さH(clad)を０．２Ｍｐａとする。これにより、被験者に与える不快感を低減させることができる。
【００４４】
本実施の形態にかかるプローブ１０４及びプローブ１０６では、被験者の計測対象部位に接する面を平面とした。しかしながら、当該面を、平面に制限するものではなく、さまざまな形状が考えられる。
【００４５】
図５は、第１の実施の形態の変形例１におけるプローブの導光部の先端形状を示した図である。図５に示す例では、導光部４０１の、計測対象部位に接する面が、当該計測対象部位側に凸面形状で形成されている。なお、図５に示す導光部４０１を有するプローブは、光源装置１０１及び受光装置１０２のいずれに接続されていても良い。
【００４６】
図６は、本変形例におけるプローブを、被験者の計測対象の部位に装着した状況を示した説明図である。図６（Ａ）が通常のプローブの先端形状であり、当該プローブが計測対象の部位に接触した場合に図６（Ｂ）に示す状態となる。図６（Ｂ）に示すようにプローブのコア部５０１が、被験者の計測対象の部位に押し当てられることで、コア部５０１と計測対象の部位とが密着するようにコア部５０１の形状が変化する。これにより、計測精度を向上させることができる。
【００４７】
図７は、第１の実施の形態の変形例２にかかるプローブ６０１の導光部の先端形状を示した図である。図７に示す例では、導光部６０１の先端の、計測対象部位に接する面が、当該計測対象部位側に波面形状で形成されている。これにより、被験者の頭髪等を避けた上で、コア部６０２が確実に、計測対象の部位に接触することができる。
【００４８】
第２の変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の導光部６０１においては、弾性体先端に多数の突起を設けたことで、頭髪があった場合に、突起のいくつかは確率的に頭髪を挟まずに頭部と接触するので、頭髪によって近赤外光の照射、受光が妨げられる影響を低減し、より信号雑音比の高い測定を可能とする。
【００４９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００では、プローブと各装置とを光ファイバを介して近赤外線を伝送した。しかしながら、ＮＩＲＳ脳計測装置をこのような構成に制限するものではなく、例えば、光源（ＬＤ）や受光素子（ＰＤ）をプローブに内蔵しても良い。そこで第２の実施の形態では、プローブに光源や受光素子を備えた例について説明する。
【００５０】
図８は、第２の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置７００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置７００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、ＬＤ及びＰＤがプローブに内蔵された点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００５１】
図８に示すように、ＮＩＲＳ脳計測装置７００は、演算装置７０１と、信号線７０２と、プローブ７０３及び７０４と、プローブ保持部材１０５と、で構成され、被験者の脳機能の活動状態を計測する。
【００５２】
プローブ７０３は、ＬＤ１１１と、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部７１１とを備え、被験者の計測対象の部位に対して、近赤外線を照射する。
【００５３】
固定部７１１は、ＬＤ１１１を内蔵する。そして、固定部７１１は、プローブ保持部材１０５にプローブ７０３を固定するための部材とする。また、固定部７１１は、必要に応じてＬＤ１１１による近赤外線の照射のオン・オフを制御する。これにより、プローブ７０３から、近赤外線を照射できる。
【００５４】
プローブ７０４は、ＰＤ１２１と、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部７１２とを備え、被験者の計測対象の部位からの近赤外線を受光し、電気信号に変換する。
【００５５】
固定部７１２は、ＰＤ１２１を内蔵する。そして、固定部７１２は、プローブ保持部材１０５にプローブ７０４を固定するための部材とする。
【００５６】
信号線７０２は、プローブ７０４のＰＤ１２１から演算装置７０１まで、電気信号を伝送する。
【００５７】
演算装置７０１は、アンプ１２２と、演算表示部１２３とを備え、プローブ７０４から受信した電気信号に基づいて、脳機能の活動状態を示すとトポグラフィ画像の生成、表示を行う。
【００５８】
本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置７００は、第１の実施の形態のＮＩＲＳ脳計測装置１００と同様の効果を得られる他に、コードの数が減少することで、煩雑性を減少させることができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に、プローブ及びプローブ保持部材が、装置側と、被験者の計測対象の部位に接触する側と、で分離可能とした形態について説明する。
【００６０】
図９は、第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置８００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置８００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ及びプローブ保持部材が分割可能な構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００６１】
プローブ保持部材８０３Ａ及び８０３Ｂは、後述するプローブ８０２、及びプローブ８０１を、頭皮上の予め定められた位置に固定する。また、プローブ保持部材８０３Ｂは、プローブ保持部材８０３Ａに対して着脱可能な構成とする。そして、プローブ保持部材８０３Ａ及び８０３Ｂが、位置決め機構８１１を備えることで、後述するプローブ８０１を構成する部分的な導光部８１１Ａ及び８１１Ｂ、並びにプローブ８０２の部分的な導光部８１２Ａ及び８１２Ｂを予め定められた位置で接合することができる。これにより、部分的な導光部８１１Ａ及び８１１Ｂの間、並びに部分的な導光部８１２Ａ及び８１２Ｂの間で確実に近赤外線を伝送することが可能となる。
【００６２】
プローブ８０２は、導光部８１２Ａ及び８１２Ｂを備え、光ファイバ１０３Ａから伝送された近赤外線を、被検査体に照射する。また、導光部８１２Ｂは、プローブ保持部材８０３Ｂに従って、プローブ８０２から着脱可能な構成とする。
【００６３】
プローブ８０１は、導光部８１１Ａ及び８１１Ｂを備え、近赤外線の検出し、検出した近赤外線を光ファイバ１０３Ｂに伝送する。また、導光部８１１Ｂは、プローブ保持部材８０３Ｂに従って、プローブ８０１から着脱可能な構成とする。
【００６４】
図１０は、プローブ保持部材８０３Ａから、プローブ保持部材８０３Ｂを取り外した状態を示した説明図である。図１０に示すように、プローブ保持部材８０３Ｂを取り外した場合、プローブ保持部材８０３Ｂと共に、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂも取り外される。これにより、検査対象の部位に接触する構成全てを交換することができる。これにより、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂの弾性体が摩耗したり、弾性力が低下した場合に、新しい導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂに交換することが可能となる。これにより、交換が容易になると共に、交換経費を削減することができる。
【００６５】
さらに、プローブ保持部材８０３Ｂ、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂという検査対象の部位に接触する構成全てを交換できるので、被験者又は検査毎に構成を交換することで、衛生保持及び衛生管理が容易になる。
【００６６】
また、導光部８１１Ａ及び導光部８１２Ａは、弾性体でなく、通常の導光部と同様の硬い材料（例えば石英ガラスやプラスチック）を用いても良い。これにより、導光部８１１Ａ及び導光部８１２Ａが硬い材料のため、長期使用による劣化を低減させると共に、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂという被験者の検査対象部位に接触する部分だけ弾性体にすることで、被験者の痛み又は違和感を低減させることが可能になる。
【００６７】
本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置８００においては、プローブ保持部材及びプローブが分離可能な構造としたことで、被験者と接触する透明弾性体部分をディスポーザブルタイプすることで、被験者が交代した場合の衛生管理が容易となる。
【００６８】
また、第２の実施の形態に示したようなプローブ内にＬＤやＰＤを内蔵した構成に対して、本実施の形態で示したような導光部を着脱可能とすることで、摩耗等により導光部の弾性体が劣化した場合に、プローブ全体を交換する必要がなくなり、各部材の効率的な利用が可能となる。
【００６９】
（変形例）
また、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００７０】
（変形例１）
上述した各実施の形態において、プローブの導光部は、コア部及びクラッド部で構成されているものとした。しかしながら、導光部を２つの構成に制限するものではない。そこで、本変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１０００においては、プローブの導光部が１つの構成で形成されている例について説明する。
【００７１】
図１１は、本変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１０００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置１０００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ１００１及び１００２の導光部１０１１及び１０１２が１種類の弾性体で形成されている点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７２】
プローブ１００１は、光ファイバ１０３Ａから伝送されてきた近赤外線を、導光部１０１１から、被験者の検査対象となる部位に対して照射する。導光部１０１１は、近赤外線を透過する１種類の弾性体で形成されている。
【００７３】
プローブ１００２は、導光部１０１２において検出された近赤外線を、光ファイバ１０３Ｂに伝送する。また、導光部１０１２も同様に、近赤外線を透過する１種類の弾性体で形成されている。
【００７４】
本変形例のように、プローブの導光部は１種類の弾性体でも良い。さらに、プローブの導光部には、被腹膜などを含んだ三種類以上の部品で構成されてもよい。
【００７５】
（変形例２）
変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１１００においては、被験者の計測対象部位に接触する端部だけ弾性体で形成された導光部を有するプローブを備えた例について説明する。
【００７６】
図１２は、変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１１００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置１１００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ１０４及び１０６とは構成が異なるプローブ１１０１及び１１０２に変更された構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７７】
図１２に示す、プローブ１１０１の先端部１１１１と、プローブ１１０２の先端部１１１２とが、弾性体で形成され、他の部分については通常のプローブと同様の材質（例えば、石英ガラスやプラスチック）で形成されている。
【００７８】
このように、被験者の検査対象となる部位に接触する部分が弾性体で形成されているために、被験者の苦痛及び違和感の軽減を図ることができる。
【００７９】
以上、本発明について実施の形態を示して説明したが、上述した実施の形態の構成を組み合わせたり、上述した実施の形態に多様な変更または改良を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置のプローブの全体形状を示した図である。
【図３】受光角θmaxと、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率との関係を示した図である。
【図４】被験者に対してプローブ及びプローブを固定した状態を示した概要図である。
【図５】第１の実施の形態の変形例１におけるプローブの導光部の先端形状を示した図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例１におけるプローブを、被験者の計測対象の部位に装着した状況を示した説明図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例２にかかるプローブの導光部の先端形状を示した図である。
【図８】第２の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置において、装置に接続されているプローブ保持部材から、被験者に接触するプローブ保持部材を取り外した状態を示した説明図である。
【図１１】変形例１にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００、７００、８００、１０００、１１００ ＮＩＲＳ脳計測装置
１０１ 光源装置
１０２ 受光装置
１０３Ａ、１０３Ｂ 光ファイバ
１０４、１０６、７０３、７０４、８０１、８０２、１００１、１００２、１１０１、１１０２ プローブ
１０５、８０３Ａ、８０３Ｂ プローブ保持部材
１１１ ＬＤ
１２２ ＰＤ
１２２ アンプ
１２３ 演算表示部
２０１、５０１、６０２ コア部
２０２ クラッド部
２０３、７１１、７１２ 固定部
４０１、６０１、８１１Ａ、８１１Ｂ、８１２Ａ、８１２Ｂ、１０１１、１０１２ 導光部
７０１ 演算装置
７０２ 信号線
１１１１、１１１２ 先端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて被検査体の状態を計測する生体光計測装置、及び生体光計測装置用プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間の生体活動を計測するための様々な装置が提案されている。そのような装置のうちの一つに、近赤外線を利用して人間の脳の活動状態を計測する近赤外線脳機能イメージング装置（以下、ＮＩＲＳ脳計測装置とする）がある。
【０００３】
このＮＩＲＳ脳計測装置が照射する近赤外線光は、波長が７００ｍｍ〜９００ｍｍ程度の光とし、頭皮や頭蓋を容易に透過して、頭蓋内部を伝播するという性質を有する。
【０００４】
当該性質により、ＮＩＲＳ脳計測装置は、脳機能イメージング分野における脳機能測定、学習、リハビリテーションの効果測定に関する脳機能モニタリングなどに用いることができる。
【０００５】
従来のＮＩＲＳ脳計測装置では、光源および光検出器と光ファイバを介して接続されたプローブの先端を、ファイバ光軸方向に圧力をかけて頭部に密着させる必要がある。
【０００６】
プローブを頭部に密着させる技術としては、特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１に記載された技術では、各プローブ内に支持機構としてコイルバネを内蔵している。これにより、各プローブが脳に密着した状態となり、計測精度を向上させている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４７２５３号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、各プローブの可動先端部が頭部に食い込み、被験者に苦痛を与える原因となる。
【０００９】
例えば、オフィス環境で、被験者の脳の活動状態を計測して、当該オフィス環境の快適度を計測しようとした場合、プローブを被験者に固定した状態で長時間する必要があるが、この苦痛のために長時間計測することが困難となる。また、短時間計測の場合でも、プローブが圧力によって密着されることで生じる不快感のため、被験者の脳機能活動が影響を受け、計測精度が低下する可能性もある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被験者の装着時の違和感や不快感を低減させる生体光計測装置、及び生体光計測装置用プローブを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体光計測装置は、被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置において、被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部、を備える。
【００１２】
また、本発明にかかる生体光計測装置用プローブは、被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置で使用されるプローブにおいて、被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、導光部を弾性体としたことで、被検査体に接触している端部による違和感や不快感を低減させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる生体計測装置、及び生体光計測装置用プローブを適用した近赤外線脳機能イメージング装置（以下、ＮＩＲＳ（Near infrared spectroscopy）脳計測装置とする）の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
以下に示す実施の形態は、近赤外線脳機能イメージング装置に適用した例について説明するが、後述する実施の形態は、生体光計測装置を、ＮＩＲＳ脳計測装置に制限するものではなく、密着した被検査体に対して照射した光で、被検査体の状態を計測する装置であれば適用できるものとする。また、後述する実施の形態では、被検査体を、被験者の頭部とするが、被検査体を制限するものではない。
【００１６】
また、後述する実施の形態では、照射する光として近赤外線（波長：700〜900μｍ）を用いる。近赤外線は、皮膚や骨などの生体組織を透過して、血液中の酸素化したヘモグロビンや還元ヘモグロビンに吸収される性質を有している。そこで、ＮＩＲＳ脳計測装置が、この近赤外線を被験者の頭部に照射することで、被験者の脳機能の活動状態を計測することができる。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すようにＮＩＲＳ脳計測装置１００は、光源装置１０１と、受光装置１０２と、光ファイバ１０３Ａ及び１０３Ｂと、プローブ１０４及び１０６と、プローブ保持部材１０５と、で構成され、被験者の脳機能の活動状態を計測する。
【００１８】
光源装置１０１は、ＬＤ(Laser Diode)１１１を備える。ＬＤ１１１は、近赤外線を発振する。
【００１９】
光ファイバ１０３Ａは、光源装置１０１からの近赤外線を、プローブ１０４に伝送する。光ファイバ１０３Ｂは、後述するプローブ１０６からの近赤外線を、受光装置１０２に伝送する。
【００２０】
受光装置１０２は、ＰＤ(Photo Diode)１２１と、アンプ１２２と、演算表示部１２３とを備える。
【００２１】
ＰＤ(Photo Diode)１２１は、光ファイバ１０３Ｂから伝送されてきた近赤外線を受光し、電気信号に変換する。アンプ１２２は、電気信号の復調処理を行う。演算表示部１２３は、復調処理された電気信号から、どの照射点から照射された光か特定した後、各照射点に対応した検出光の強度に基づいて、ヘモグロビン濃度変化を算出し、脳機能の活動状態を示すとトポグラフィ画像の生成、表示を行う。
【００２２】
プローブ保持部材１０５は、後述するプローブ１０４及び１０６を、頭皮上の予め定められた位置に固定する。なお、プローブ保持部材１０５の材質として、どのような材質を用いても良い。
【００２３】
プローブ１０４及び１０６は、照射検出装置を意味する。プローブ１０４は、光ファイバ１０３Ａから伝送された近赤外線を被検査体に照射する。プローブ１０６は、被験者の頭部から反射してきた近赤外線の戻り光を検出し、検出した近赤外線を光ファイバ１０３Ｂに伝送する。
【００２４】
図２は、プローブ１０４の全体形状を示した図である。図２に示すように、プローブ１０４は、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部２０３とを備えている。このコア部２０１と、クラッド部２０２とをあわせて、近赤外線を伝送する導光部とする。
【００２５】
コア部２０１及びクラッド部２０２ともに近赤外線を透過する。そして、クラッド部２０２は、コア部２０１の近赤外線を伝送する部位を除く周部を包囲している。このように、本実施の形態における導光部は、（コア部２０１及びクラッド部２０２の）複数の層からなる導波構造とした。
【００２６】
また、固定部２０３は、プローブ保持部材１０５にプローブ１０４を固定するための部材とする。なお、プローブ１０６は、プローブ１０４と同様の構成を備えているので、説明を省略する。
【００２７】
コア部２０１及びクラッド部２０２は、近赤外線光を透過する弾性体とする。近赤外線を透過する弾性体の例としては、透明な弾性体などが考えられる。そして、コア部２０１には、クラッド部２０２より屈折率が高い弾性体を用いる。これにより、全反射の場合、近赤外線を、コア部２０１だけで伝送させることが可能となる。
【００２８】
図３は、必要な受光角θmaxと、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率との関係を示した図である。受光角θmaxは、必要な近赤外線光を集めるために、設計により定められた最大受光角とする。図３に示す角度をθcmaxは、受光角θmaxでコア部２０１に入射した後の角度とする。つまり、入射した近赤外線光３０１における角度θ2がθcmaxより大きい場合、クラッド部２０２で反射できずに損失となり、入射した近赤外線光３０２における角度θ1がθcmaxより小さい場合、クラッド部２０２で反射し、伝搬光として受信装置１０２に伝送される。
【００２９】
そして、受光角θmax以内の角度で適切に伝送させるためには、以下の式（１）を満たせばよい。なお、コア部２０１の屈折率をｎ1と、クラッド部２０２の屈折率をｎ2とする。
２θmax＝２sin-1（ｎ1・sinθcmax）≦2sin(ｎ1√(2Δ))……（１）
また、Δは、(ｎ12―ｎ22)／2ｎ12）とする。式（１）を満たすように、コア部２０１の屈折率をｎ1と、クラッド部２０２の屈折率をｎ2とを設定することで、必要な近赤外線を集めることが可能となる。
【００３０】
また、図３では近赤外線の受光角について説明したが、近赤外線の発散角（進行方向に対し、発散により変化した角度）についても同様のことが言えるものとして、説明を省略する。
【００３１】
そして、式（１）を満たすように発散角又は受光角と、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率を設定する。例えば、近赤外線の発散角又は受光角を±２０度とした場合、コア部２０１の屈折率が１．５であれば、クラッド部２０２の屈折率を１．４５とし、コア部２０１の屈折率が１．５５であれば、クラッド部２０２の屈折率を１．５とすればよい。
【００３２】
また、コア部２０１及びクラッド部２０２の透過率は、高い方が望ましいが、これらコア部２０１及びクラッド部２０２の長さを考慮した上で適切な値であればよい。例えば、コア部２０１及びクラッド部２０２で伝送される近赤外線が、５０パーセント以上透過するように、コア部２０１及びクラッド部２０２の透過率、及びコア部２０１及びクラッド部２０２の長さを設定する。
【００３３】
また、本実施の形態にかかるプローブ１０４及びプローブ１０６にかかる、コア部２０１を形成する弾性体には、クラッド部２０２を形成する弾性体より硬い部材を用いる。仮に、コア部２０１を形成する弾性体の部材を、クラッド部２０２を形成する弾性体より柔らかい部材を用いた場合、被験者の頭髪などでコア部２０１にへこみ等が生じ、検査対象の部位にコア部２０１が接触を図れない可能性がある。この場合、検査対象の表面部位に伝送される近赤外線が減少し、計測精度が低下する。これに対し、コア部２０１を形成する弾性体に、クラッド部２０２を形成する弾性体より弾性力が高い（硬い）部材を用いた場合、被験者の頭髪等が有った場合でも、確実に被験者の頭皮（検査対象の表面部位）に接触することが可能となる。
【００３４】
このように、近赤外線を伝送するコア部２０１が、被験者の検査対象の表面部位に対して確実に接触することで、当該表面部位に近赤外線を確実に伝送することが可能となり、計測精度を向上させることができる。
【００３５】
本実施の形態にかかるコア部２０１及びクラッド部２０２の二種類の弾性部材として、屈折率及び硬さが異なるフッ素系ポリマーゲルを用いている。また、弾性部材は、透明なゲルであれば良く、ゲルとしてはアクリルポリマーゲル、その他の柔軟性を供えたゲルを用いても良い。
【００３６】
各ゲルで構成された弾性体（コア部２０１と及びクラッド部２０２）は屈折率差により光を伝送する機能を有する導光部として機能する。これにより、光源装置１０１から照射された近赤外線を被験者の頭部に導き、頭部からの散乱反射光を受光装置１０２へ伝送する機能を果たすことができる。
【００３７】
このような本実施の形態にかかるコア部２０１及びクラッド部２０２（導光部）の変形性により、各プローブ（１０４及び１０６）に対して圧力をほとんどかけることなく、被験者の頭部表面とプローブの（１０４及び１０６）光学的結合を図ることができる。これにより、計測精度を向上させることが可能となる。
【００３８】
図１に戻り、プローブの導光部の突き出し長さＬは、例えば、プローブの直径をφとした場合、１／３〜２φ程度とする。また、突き出し長さＬは、この長さに制限するものではなく、被験者の頭部形状に合わせて変形するために適切な長さを確保されていればよい。
【００３９】
図４は、被験者に対して、プローブ１０４及び１０６を固定した状態を示した概要図である。図４に示すように、プローブ１０４及び１０６の導光部は、弾性体で形成されているため、被験者の計測対象の部位（例えば、頭部）の形状に合わせて変形する。これにより、プローブ装着時における被験者の違和感や痛みを軽減させることができる。
【００４０】
プローブ１０４及び１０６のクラッド部２０２の表面は、プローブ保持部材１０５に対して滑るように構成されている。例えば、プローブ保持部材１０５に穿孔されたプローブ１０４及び１０６用の穴が、プローブ１０４及び１０６の直径に対し、若干間隙のある穴とする。これにより、プローブ１０４及び１０６の導光部（コア部２０１及びクラッド部２０２）がプローブ保持部材１０５と関係なく変形することができるので、計測時における、プローブ１０４及び１０６による、被験者の違和感及び苦痛をさらに軽減させることができる。
【００４１】
上述したように、本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００は、プローブ１０４及びプローブ１０６のコア部２０１及びクラッド部２０２が弾性体で形成されているため、プローブ１０４及びプローブ１０６の先端部分が、被験者の頭部に食い込むことなどが無くなり、被験者の違和感や痛みを減少させることが可能となる。被験者の違和感や痛みなどによる影響で、脳機能測定結果にノイズが入ることを防ぐことができる。これにより、長時間の測定が問題なく行えるとともに、プローブ１０４及び１０６の装着による、被験者の脳機能に対する影響が減少し、計測精度が向上する。
【００４２】
また、ＮＩＲＳ脳計測装置１００では、プローブ１０４及び１０６の導光部において、コア部２０１とクラッド部２０２との２層構造で形成した。そして、コア部２０１の硬さH(core)と、クラッド部２０２の硬さH(clad)との間で、H(core)＞H(clad)の関係が成り立つ。このように、クラッド部２０２の弾性体がより柔軟に変形することでコア部２０１の弾性体が頭部に確実に密着する効果が得られ、近赤外光の照射、受光がより確実に行われることになり、測定の信号雑音比を向上させることができる。
【００４３】
コア部２０１の硬さH(core)、及びクラッド部２０２の硬さH(clad)は、それぞれ一に不快感を与えない程度の硬さとする。この不快感を与えない程度の硬さとしては、弾性係数の値として０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａの範囲とする。この弾性係数としてより好ましい値としては、０．２ＭＰａ〜０．４５ＭＰａの範囲である。本実施の形態では、コア部２０１の硬さH(core)を０．４ＭＰａとし、クラッド部２０２の硬さH(clad)を０．２Ｍｐａとする。これにより、被験者に与える不快感を低減させることができる。
【００４４】
本実施の形態にかかるプローブ１０４及びプローブ１０６では、被験者の計測対象部位に接する面を平面とした。しかしながら、当該面を、平面に制限するものではなく、さまざまな形状が考えられる。
【００４５】
図５は、第１の実施の形態の変形例１におけるプローブの導光部の先端形状を示した図である。図５に示す例では、導光部４０１の、計測対象部位に接する面が、当該計測対象部位側に凸面形状で形成されている。なお、図５に示す導光部４０１を有するプローブは、光源装置１０１及び受光装置１０２のいずれに接続されていても良い。
【００４６】
図６は、本変形例におけるプローブを、被験者の計測対象の部位に装着した状況を示した説明図である。図６（Ａ）が通常のプローブの先端形状であり、当該プローブが計測対象の部位に接触した場合に図６（Ｂ）に示す状態となる。図６（Ｂ）に示すようにプローブのコア部５０１が、被験者の計測対象の部位に押し当てられることで、コア部５０１と計測対象の部位とが密着するようにコア部５０１の形状が変化する。これにより、計測精度を向上させることができる。
【００４７】
図７は、第１の実施の形態の変形例２にかかるプローブ６０１の導光部の先端形状を示した図である。図７に示す例では、導光部６０１の先端の、計測対象部位に接する面が、当該計測対象部位側に波面形状で形成されている。これにより、被験者の頭髪等を避けた上で、コア部６０２が確実に、計測対象の部位に接触することができる。
【００４８】
第２の変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の導光部６０１においては、弾性体先端に多数の突起を設けたことで、頭髪があった場合に、突起のいくつかは確率的に頭髪を挟まずに頭部と接触するので、頭髪によって近赤外光の照射、受光が妨げられる影響を低減し、より信号雑音比の高い測定を可能とする。
【００４９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００では、プローブと各装置とを光ファイバを介して近赤外線を伝送した。しかしながら、ＮＩＲＳ脳計測装置をこのような構成に制限するものではなく、例えば、光源（ＬＤ）や受光素子（ＰＤ）をプローブに内蔵しても良い。そこで第２の実施の形態では、プローブに光源や受光素子を備えた例について説明する。
【００５０】
図８は、第２の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置７００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置７００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、ＬＤ及びＰＤがプローブに内蔵された点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００５１】
図８に示すように、ＮＩＲＳ脳計測装置７００は、演算装置７０１と、信号線７０２と、プローブ７０３及び７０４と、プローブ保持部材１０５と、で構成され、被験者の脳機能の活動状態を計測する。
【００５２】
プローブ７０３は、ＬＤ１１１と、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部７１１とを備え、被験者の計測対象の部位に対して、近赤外線を照射する。
【００５３】
固定部７１１は、ＬＤ１１１を内蔵する。そして、固定部７１１は、プローブ保持部材１０５にプローブ７０３を固定するための部材とする。また、固定部７１１は、必要に応じてＬＤ１１１による近赤外線の照射のオン・オフを制御する。これにより、プローブ７０３から、近赤外線を照射できる。
【００５４】
プローブ７０４は、ＰＤ１２１と、コア部２０１と、クラッド部２０２と、固定部７１２とを備え、被験者の計測対象の部位からの近赤外線を受光し、電気信号に変換する。
【００５５】
固定部７１２は、ＰＤ１２１を内蔵する。そして、固定部７１２は、プローブ保持部材１０５にプローブ７０４を固定するための部材とする。
【００５６】
信号線７０２は、プローブ７０４のＰＤ１２１から演算装置７０１まで、電気信号を伝送する。
【００５７】
演算装置７０１は、アンプ１２２と、演算表示部１２３とを備え、プローブ７０４から受信した電気信号に基づいて、脳機能の活動状態を示すとトポグラフィ画像の生成、表示を行う。
【００５８】
本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置７００は、第１の実施の形態のＮＩＲＳ脳計測装置１００と同様の効果を得られる他に、コードの数が減少することで、煩雑性を減少させることができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
次に、プローブ及びプローブ保持部材が、装置側と、被験者の計測対象の部位に接触する側と、で分離可能とした形態について説明する。
【００６０】
図９は、第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置８００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置８００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ及びプローブ保持部材が分割可能な構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００６１】
プローブ保持部材８０３Ａ及び８０３Ｂは、後述するプローブ８０２、及びプローブ８０１を、頭皮上の予め定められた位置に固定する。また、プローブ保持部材８０３Ｂは、プローブ保持部材８０３Ａに対して着脱可能な構成とする。そして、プローブ保持部材８０３Ａ及び８０３Ｂが、位置決め機構８１１を備えることで、後述するプローブ８０１を構成する部分的な導光部８１１Ａ及び８１１Ｂ、並びにプローブ８０２の部分的な導光部８１２Ａ及び８１２Ｂを予め定められた位置で接合することができる。これにより、部分的な導光部８１１Ａ及び８１１Ｂの間、並びに部分的な導光部８１２Ａ及び８１２Ｂの間で確実に近赤外線を伝送することが可能となる。
【００６２】
プローブ８０２は、導光部８１２Ａ及び８１２Ｂを備え、光ファイバ１０３Ａから伝送された近赤外線を、被検査体に照射する。また、導光部８１２Ｂは、プローブ保持部材８０３Ｂに従って、プローブ８０２から着脱可能な構成とする。
【００６３】
プローブ８０１は、導光部８１１Ａ及び８１１Ｂを備え、近赤外線の検出し、検出した近赤外線を光ファイバ１０３Ｂに伝送する。また、導光部８１１Ｂは、プローブ保持部材８０３Ｂに従って、プローブ８０１から着脱可能な構成とする。
【００６４】
図１０は、プローブ保持部材８０３Ａから、プローブ保持部材８０３Ｂを取り外した状態を示した説明図である。図１０に示すように、プローブ保持部材８０３Ｂを取り外した場合、プローブ保持部材８０３Ｂと共に、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂも取り外される。これにより、検査対象の部位に接触する構成全てを交換することができる。これにより、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂの弾性体が摩耗したり、弾性力が低下した場合に、新しい導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂに交換することが可能となる。これにより、交換が容易になると共に、交換経費を削減することができる。
【００６５】
さらに、プローブ保持部材８０３Ｂ、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂという検査対象の部位に接触する構成全てを交換できるので、被験者又は検査毎に構成を交換することで、衛生保持及び衛生管理が容易になる。
【００６６】
また、導光部８１１Ａ及び導光部８１２Ａは、弾性体でなく、通常の導光部と同様の硬い材料（例えば石英ガラスやプラスチック）を用いても良い。これにより、導光部８１１Ａ及び導光部８１２Ａが硬い材料のため、長期使用による劣化を低減させると共に、導光部８１１Ｂ及び導光部８１２Ｂという被験者の検査対象部位に接触する部分だけ弾性体にすることで、被験者の痛み又は違和感を低減させることが可能になる。
【００６７】
本実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置８００においては、プローブ保持部材及びプローブが分離可能な構造としたことで、被験者と接触する透明弾性体部分をディスポーザブルタイプすることで、被験者が交代した場合の衛生管理が容易となる。
【００６８】
また、第２の実施の形態に示したようなプローブ内にＬＤやＰＤを内蔵した構成に対して、本実施の形態で示したような導光部を着脱可能とすることで、摩耗等により導光部の弾性体が劣化した場合に、プローブ全体を交換する必要がなくなり、各部材の効率的な利用が可能となる。
【００６９】
（変形例）
また、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００７０】
（変形例１）
上述した各実施の形態において、プローブの導光部は、コア部及びクラッド部で構成されているものとした。しかしながら、導光部を２つの構成に制限するものではない。そこで、本変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１０００においては、プローブの導光部が１つの構成で形成されている例について説明する。
【００７１】
図１１は、本変形例にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１０００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置１０００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ１００１及び１００２の導光部１０１１及び１０１２が１種類の弾性体で形成されている点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７２】
プローブ１００１は、光ファイバ１０３Ａから伝送されてきた近赤外線を、導光部１０１１から、被験者の検査対象となる部位に対して照射する。導光部１０１１は、近赤外線を透過する１種類の弾性体で形成されている。
【００７３】
プローブ１００２は、導光部１０１２において検出された近赤外線を、光ファイバ１０３Ｂに伝送する。また、導光部１０１２も同様に、近赤外線を透過する１種類の弾性体で形成されている。
【００７４】
本変形例のように、プローブの導光部は１種類の弾性体でも良い。さらに、プローブの導光部には、被腹膜などを含んだ三種類以上の部品で構成されてもよい。
【００７５】
（変形例２）
変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１１００においては、被験者の計測対象部位に接触する端部だけ弾性体で形成された導光部を有するプローブを備えた例について説明する。
【００７６】
図１２は、変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１１００の構成を示すブロック図である。ＮＩＲＳ脳計測装置１１００は、上述した第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置１００とは、プローブ１０４及び１０６とは構成が異なるプローブ１１０１及び１１０２に変更された構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００７７】
図１２に示す、プローブ１１０１の先端部１１１１と、プローブ１１０２の先端部１１１２とが、弾性体で形成され、他の部分については通常のプローブと同様の材質（例えば、石英ガラスやプラスチック）で形成されている。
【００７８】
このように、被験者の検査対象となる部位に接触する部分が弾性体で形成されているために、被験者の苦痛及び違和感の軽減を図ることができる。
【００７９】
以上、本発明について実施の形態を示して説明したが、上述した実施の形態の構成を組み合わせたり、上述した実施の形態に多様な変更または改良を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置のプローブの全体形状を示した図である。
【図３】受光角θmaxと、コア部２０１及びクラッド部２０２の屈折率との関係を示した図である。
【図４】被験者に対してプローブ及びプローブを固定した状態を示した概要図である。
【図５】第１の実施の形態の変形例１におけるプローブの導光部の先端形状を示した図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例１におけるプローブを、被験者の計測対象の部位に装着した状況を示した説明図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例２にかかるプローブの導光部の先端形状を示した図である。
【図８】第２の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかるＮＩＲＳ脳計測装置において、装置に接続されているプローブ保持部材から、被験者に接触するプローブ保持部材を取り外した状態を示した説明図である。
【図１１】変形例１にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】変形例２にかかるＮＩＲＳ脳計測装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００、７００、８００、１０００、１１００ ＮＩＲＳ脳計測装置
１０１ 光源装置
１０２ 受光装置
１０３Ａ、１０３Ｂ 光ファイバ
１０４、１０６、７０３、７０４、８０１、８０２、１００１、１００２、１１０１、１１０２ プローブ
１０５、８０３Ａ、８０３Ｂ プローブ保持部材
１１１ ＬＤ
１２２ ＰＤ
１２２ アンプ
１２３ 演算表示部
２０１、５０１、６０２ コア部
２０２ クラッド部
２０３、７１１、７１２ 固定部
４０１、６０１、８１１Ａ、８１１Ｂ、８１２Ａ、８１２Ｂ、１０１１、１０１２ 導光部
７０１ 演算装置
７０２ 信号線
１１１１、１１１２ 先端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置において、
被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部、
を備える生体光計測装置。
【請求項２】
前記導光部は、前記被検査体に対して照射する前記所定の波長の光を、前記端部に対して伝送する照射光導光部と、被検査体内部からの前記所定の波長の光の戻り光を、前記端部から伝送する伝播光導光部と、のいずれか一つ以上を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の生体光計測装置。
【請求項３】
前記導光部の弾性体が、前記所定の波長の光を透過可能な第１の弾性部材と、当該第１の弾性部材に対して前記所定の波長の光を伝送する部位を除く周部を包囲し、当該第１の弾性部材より低い屈折率の第２の弾性部材と、で構成されていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の生体光計測装置。
【請求項４】
前記導光部の前記第１の弾性部材、及び前記第２の弾性部材として、屈折率の異なるフッ素系ポリマーゲルを用いていること、を特徴とする請求項３に記載の生体光計測装置。
【請求項５】
前記導光部の弾性体を構成する前記第２の弾性部材は、前記第１の弾性部材より硬度が低いこと、
を特徴とする請求項３又は４に記載の生体光計測装置。
【請求項６】
前記導光部において、被検査体に接触する端部において被検査体に接触する面が、当該被検査体側に凸面形状で形成されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の生体光計測装置。
【請求項７】
前記導光部は、被検査体に接触する端部が弾性体となる第１部分導光部と、当該第１部分導光部との間で所定の波長の光を伝送可能な第２部分導光部と、を備え、
前記第１部分導光部は、前記第２部分導光部に対して着脱可能なこと、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の生体光計測装置。
【請求項８】
前記第２部分導光部が、前記第１部分導光部より硬い部材を用いていること、
を特徴とする請求項７に記載の生体光計測装置。
【請求項９】
被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置で使用されるプローブにおいて、
被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部を備えることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。
【請求項１０】
前記導光部の弾性体が、前記所定の波長の光を透過可能な第１の弾性部材と、当該第１の弾性部材に対して前記所定の波長の光を伝送する部位を除く周部を包囲し、当該第１の弾性部材より低い屈折率の第２の弾性部材と、で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の生体光計測装置用プローブ。
【請求項１】
被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置において、
被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部、
を備える生体光計測装置。
【請求項２】
前記導光部は、前記被検査体に対して照射する前記所定の波長の光を、前記端部に対して伝送する照射光導光部と、被検査体内部からの前記所定の波長の光の戻り光を、前記端部から伝送する伝播光導光部と、のいずれか一つ以上を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の生体光計測装置。
【請求項３】
前記導光部の弾性体が、前記所定の波長の光を透過可能な第１の弾性部材と、当該第１の弾性部材に対して前記所定の波長の光を伝送する部位を除く周部を包囲し、当該第１の弾性部材より低い屈折率の第２の弾性部材と、で構成されていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の生体光計測装置。
【請求項４】
前記導光部の前記第１の弾性部材、及び前記第２の弾性部材として、屈折率の異なるフッ素系ポリマーゲルを用いていること、を特徴とする請求項３に記載の生体光計測装置。
【請求項５】
前記導光部の弾性体を構成する前記第２の弾性部材は、前記第１の弾性部材より硬度が低いこと、
を特徴とする請求項３又は４に記載の生体光計測装置。
【請求項６】
前記導光部において、被検査体に接触する端部において被検査体に接触する面が、当該被検査体側に凸面形状で形成されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の生体光計測装置。
【請求項７】
前記導光部は、被検査体に接触する端部が弾性体となる第１部分導光部と、当該第１部分導光部との間で所定の波長の光を伝送可能な第２部分導光部と、を備え、
前記第１部分導光部は、前記第２部分導光部に対して着脱可能なこと、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の生体光計測装置。
【請求項８】
前記第２部分導光部が、前記第１部分導光部より硬い部材を用いていること、
を特徴とする請求項７に記載の生体光計測装置。
【請求項９】
被検査体に対して所定の波長の光を照射し、当該所定の波長の光の戻り光を検出することで、当該被検査体の生体活動状態を計測する生体光計測装置で使用されるプローブにおいて、
被検査体に接触する端部が前記所定の波長の光を透過する弾性体で形成された、前記所定の波長の光を伝送する導光部を備えることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。
【請求項１０】
前記導光部の弾性体が、前記所定の波長の光を透過可能な第１の弾性部材と、当該第１の弾性部材に対して前記所定の波長の光を伝送する部位を除く周部を包囲し、当該第１の弾性部材より低い屈折率の第２の弾性部材と、で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の生体光計測装置用プローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２９４９６（Ｐ２０１０−２９４９６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５７３７（Ｐ２００８−１９５７３７）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]