CN102281821A - 光测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下的光测定装置：不需要使被检体多次处于进行手指运动等的课题执行状态，能够得到减少了由于课题执行以外的呼吸和/或血压等引起的迈耶波等的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。光测定装置(1)具有：取得与被检体的脑的测定部位有关的受光量信息的送光受光部控制部(4)、以及计算血红蛋白浓度的变化量的运算部(31)，光测定装置取得测定数据，该测定数据表示执行对被检体持续施加负载的任务期间时的血红蛋白浓度的变化量的随时间的变化，光测定装置(1)的特征在于，其具有：活体监视器(60)，其配置于被检体的皮肤表面上，检测与被检体的心搏、血压或呼吸有关的活体信息；活体监视器控制部(32)，其从活体监视器(60)取得活体信息；以及任务期间开始时间决定部(35)，其根据活体信息，决定任务期间的开始时间。

Description

光测定装置
技术领域
本发明涉及非侵入性地对血流的随时间的变化或氧供给的随时间的变化进行测定的光测定装置。特别地，涉及如下的光测定装置：通过测定血流在脑的各部位处的随时间的变化和/或氧供给的随时间的变化，由此，该光测定装置能够用作用于诊断活体组织是否正常的氧监视器或循环系统障碍诊断装置等。
背景技术
血红蛋白发挥在血液中输送氧的作用。众所周知，血液中包含的血红蛋白浓度根据血管的扩张/收缩而增减，所以，通过测定血红蛋白浓度的变化量ΔVhb(t)来检测血管的扩张/收缩。
在此，公知有如下的活体测定方法：利用血红蛋白浓度的变化量ΔVhb(t)与活体内部的氧代谢功能对应的性质，由此，使用光来简便且非侵入性地测定活体内部。对活体照射从可见光到近红外区域的波长的光，由此，根据透射过活体而得到的光强度的变化量(受光量信息)，求出血红蛋白浓度的变化量ΔVhb(t)。
并且，血红蛋白与氧结合而成为含氧血红蛋白，另一方面，与氧分离而成为去氧血红蛋白。众所周知，在脑内，对通过血流再分配作用而激活的部位进行氧供给，与氧结合的含氧血红蛋白浓度增加。由此，通过测定含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)，能够应用于脑活动的观察。含氧血红蛋白和去氧血红蛋白从可见光到近红外区域具有不同的分光吸收光谱特性，所以，使用不同波长(例如780nm、805nm、830nm)的近红外光，能够分别求出含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)和去氧血红蛋白浓度的变化量ΔVdeoxy(t)。
因此，为了非侵入性地测定脑活动，开发了具有送光探头和受光探头的光测定装置。在光测定装置中，通过配置于被检体的头皮表面上的送光探头，对脑照射近红外光，并且，通过配置于头皮表面上的受光探头，检测从脑放出的近红外光的光强度的变化量(受光量信息)。近红外光透射过头皮组织和/或骨组织，并且由血液中的含氧血红蛋白或去氧血红蛋白吸收。由此，在这种具有送光探头和受光探头的光测定装置中，使用三种不同波长的近红外光，取得关于脑的测定部位的受光量信息，由此，得到脑的测定部位处的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)、去氧血红蛋白浓度的变化量ΔVdeoxy(t)、以及由此计算出的血红蛋白浓度的变化量ΔVhb(t)的随时间的变化，作为测定数据。
而且，开发出了如下的光测定装置：通过对与运动、感觉或思考等脑功能有关的脑的多个测定部位处含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化等的测定数据进行计测，由此，应用于脑功能诊断或循环系统障碍诊断等医疗领域。在这种光测定装置中，例如利用近红外分光分析仪(以下简称为“NIRS”)等(例如参照专利文献1)。
在NIRS中，使用支承部件，以使多个送光探头和多个受光探头以规定的排列与被检体的头皮表面紧密贴合。这种支承部件例如根据头皮表面的形状而成型为碗形状。在成型的支承部件上设有多个贯通孔，送光探头和受光探头插入这些贯通孔中，由此，送光探头和受光探头之间的间隔(以下称为“通道”)固定，从距离头皮表面特定深度的位置取得受光量信息。
图2是示出上述NIRS中的送光受光部的9个送光探头和8个受光探头的位置关系的一例的平面图。送光探头12和受光探头13在倾斜方向及其垂直方向交替配置。
在NIRS中，一般使用通道设为30mm的装置，在通道为30mm的情况下，认为得到距离通道中点的深度为15mm～20mm处的受光量信息。即，距离头皮表面的深度为15mm～20mm的位置大致对应于脑表部位，能够得到与脑活动有关的受光量信息。
另外，除了邻接的受光探头13以外，相分离的受光探头13也检测到从送光探头12照射的光，但是，这里，为了简化说明，设为仅利用邻接的受光探头13检测从送光探头12照射的光。由此，从9个送光探头12中选择出1个送光探头12，依次从选择出的送光探头12照射光，由此，取得图2所示的通道编号#1～#24的位置即合计24个受光量信息。
根据由这种NIRS取得的受光量信息而求出的测定数据(含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化等)作为图像显示在监视器画面中，以供医师或检查技师等观察。
此时，为了诊断活体组织是否正常，存在如下的活体测定方法：医师或检查技师等对被检体赋予刺激(以下称为“负载”或“任务”)，从而观察使被检体的脑进行活动时得到的测定数据。图4是示出表示某个测定部位(例如通道编号#1)处的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化的测定数据的一例的图。设测定数据的纵轴为含氧血红蛋白浓度相对于被检体佩戴NIRS时的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy，设横轴为时间t。
在这种活体测定方法中，例如，医师或检查技师等在计测时间t的同时，首先，使被检体在某个一定时间Y处于进行手指运动(手指敲击)的课题执行状态(以下称为“任务期间”)，然后，使被检体在某个一定时间X处于安静的稳定状态(以下称为“休息期间”)。然后，再次使被检体在一定时间Y处于进行手指运动的课题执行状态后，使被检体在一定时间X处于安静的稳定状态，这样交替重复多次R次(以下，称为任务重复次数)任务期间和休息期间。由此，得到重复R次的图4所示的表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化的测定数据。
并且，存在如下的光测定装置：在开始这种计测之前，医师或检查技师等使用在监视器画面中显示的输入画面，输入设定任务期间的时间Y、休息期间的时间X和任务重复次数R等的计测条件。图5是示出现有光测定装置中的用于设定计测条件的输入画面的一例的图。例如，使用键盘等在输入画面中进行输入，以便设任务期间的时间Y为10秒、休息期间的时间X为40秒、任务重复次数R为5次。由此，在执行计测的情况下，光测定装置根据所输入的计测条件，在从任务期间转入休息期间时，显示用于指示从任务期间转入休息期间的图像，在从休息期间转入任务期间时，显示用于指示从休息期间转入任务期间的图像。于是，医师或检查技师等一边观察在监视器画面中显示的图像一边对被检体赋予指示，被检体根据来自医师或检查技师等的指示，交替执行多次R的任务期间和休息期间。
这里，在使被检体在某个一定时间Y处于进行手指运动的课题执行状态时得到的测定数据理论上应该如图6所示，示出以大致恒定的斜率上升的随时间的变化，但是，实际上，示出图4所示的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化。
这是因为，人体的大脑虽然要使人处于使手指运动的课题执行状态，但是，会产生不是由于使人处于课题执行状态、而是例如由于产生呼吸和/或血压等引起的动脉压变动迈耶波(Mayer Wave)等导致的含氧血红蛋白浓度的变化。图7是示出迈耶波导致的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化的曲线图(活体信息)的一例。如图7所示，迈耶波的周期大约为10秒。另外，即使是同一人，迈耶波的周期也会一会儿变为8秒一会儿变为12秒那样多少存在变动。
由此，图4所示的表示实际的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化的测定数据成为叠加了图6所示的理论上的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化、和图7所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化而得到的数据。
但是，迈耶波的周期大约为10秒，在开始进行手指运动的课题的时刻，不知道迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)是0.00mmol×cm还是0.10mmol×cm，所以，在示出图7所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化时，成为图4所示的测定数据，或者在图7所示的时刻和迈耶波的相位偏差90°的情况下，成为叠加了图6所示的理论上的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化、和图8所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化而得到的图9所示的测定数据。并且，在图7所示的时刻和迈耶波的相位偏差180°的情况下，成为叠加了图6所示的理论上的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化、和图10所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化而得到的图11所示的测定数据，在图7所示的时刻和迈耶波的相位偏差270°的情况下，成为叠加了图6所示的理论上的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化、和图12所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的随时间的变化而得到的图13所示的测定数据。
即，在使被检体在某个一定时间Y处于进行手指运动的课题执行状态时得到的测定数据是图4所示的测定数据、图9所示的测定数据、图11所示的测定数据、或图13所示的测定数据。即，如图14所示，所得到的测定数据存在很大不同。
这样，即使医师或检查技师等观察到受到迈耶波影响的存在偏差的测定数据，也难以例如利用被称为在精神疾患中具有特征的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的上升方式(斜率)的状况来评价是否是抑郁症等，所以，在现有的活体测定方法中，如上所述，使被检体经历任务重复次数R次的任务期间，其结果，对所得到的R个测定数据进行相加并求平均，由此，在监视器画面中显示降低了迈耶波影响的没有偏差的测定数据。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-109964号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在现有的活体测定方法中，为了在监视器画面中显示降低了迈耶波影响的没有偏差的测定数据，需要使被检体经历任务重复次数R次的任务期间。因此，被检体长时间佩戴送光受光部11，存在无法避免痛苦的问题。并且，虽然通过测定脑活动，进行了用作人与机器(外部装置)的接口的脑机接口的研究，但是，仍然无法实时(利用1次的任务期间)控制机器。
因此，本发明的目的在于，提供如下的光测定装置：不需要使被检体多次处于进行手指运动等的课题执行状态，能够得到减少了由于课题执行以外的呼吸或血压等引起的迈耶波等的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而完成的本发明的光测定装置具有：送光受光部，其具有配置于被检体的头皮表面上的送光探头和配置于该头皮表面上的受光探头；送光受光部控制部，其进行控制，以使所述送光探头对头皮表面照射光，并且使所述受光探头检测从头皮表面放出的光，由此，得到与所述被检体的脑的测定部位有关的受光量信息；以及运算部，其根据所述受光量信息，计算血红蛋白浓度的变化量，光测定装置得到如下的测定数据，该测定数据表示执行对所述被检体持续施加负载的任务期间时的血红蛋白浓度的变化量随时间的变化，其中，该光测定装置具有：活体监视器，其配置于所述被检体的皮肤表面上，检测与所述被检体的心搏、血压或呼吸有关的活体信息；活体监视器控制部，其从所述活体监视器取得活体信息；以及任务期间开始时间决定部，其根据所述活体信息，决定所述任务期间的开始时间。
这里，“负载”不限于进行手指运动(手指敲击)或画出物品等被检体的行动，例如，也可以是使被检体听声音或观看影像等被检体自身作为被动方的情况，只要是能够发现脑的活动的行动即可。
根据本发明的光测定装置，不仅在被检体的头皮表面上配置送光受光部，还在被检体的皮肤表面上配置活体监视器。于是，活体监视器控制部从活体监视器取得与被检体的心搏、血压或呼吸等有关的活体信息。由此，任务期间开始时间决定部根据活体信息，决定任务期间的开始时间。例如，在根据表示由于呼吸或血压等引起的迈耶波的活体信息判定为迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)为0.00mmol×cm且上升时，在监视器画面中显示用于指示被检体转入进行手指运动的任务期间的图像。于是，医师或检查技师等一边观察在监视器画面中显示的图像一边对被检体赋予指示，被检体遵照来自医师或检查技师等的指示，以迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)为0.00mmol×cm且上升的时刻为开始时间，执行任务期间。其结果，所取得的测定数据不是叠加了图8所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据，不是叠加了图10所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据，也不是叠加了图12所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据，而始终是叠加了图7所示的迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据。
发明效果
如上所述，根据本发明的光测定装置，不需要使被检体多次处于进行手指运动等的课题执行状态，能够得到减少了由于课题执行以外的呼吸或血压等引起的迈耶波等的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
(其他用于解决课题的手段和效果)
另外，在本发明的光测定装置中，可以是所述任务期间开始时间决定部显示用于指示转入所述任务期间的图像。
另外，在本发明的光测定装置中，可以是所述任务期间开始时间决定部开始对所述被检体施加负载。
而且，本发明的光测定装置具有：送光受光部，其具有配置于被检体的头皮表面上的送光探头和配置于该头皮表面上的受光探头；送光受光部控制部，其进行控制，以使所述送光探头对头皮表面照射光，并且使所述受光探头检测从头皮表面放出的光，由此，取得与所述被检体的脑的测定部位有关的受光量信息；以及运算部，其根据所述受光量信息，计算血红蛋白浓度的变化量，光测定装置取得如下的测定数据，该测定数据表示执行对所述被检体持续施加负载的任务期间时的血红蛋白浓度的变化量随时间的变化，其中，该光测定装置具有：活体监视器，其配置于所述被检体的皮肤表面上，检测与所述被检体的心搏、血压或呼吸有关的活体信息；活体监视器控制部，其从所述活体监视器取得活体信息；以及照射开始时间决定部，其根据所述活体信息，决定所述送光探头对头皮表面照射光的照射开始时间。
根据本发明的光测定装置，不仅在被检体的头皮表面上配置送光受光部，还在被检体的皮肤表面上配置活体监视器。并且，活体监视器控制部从活体监视器取得与被检体的心搏和/或血压和/或呼吸等有关的活体信息。由此，照射开始时间决定部根据活体信息，决定送光探头对头皮表面照射光的照射开始时间。例如，在根据表示由于呼吸和/或血压等引起的迈耶波的活体信息、判定为迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)为0.00mmol×cm且上升时，送光探头对头皮表面照射光。即，迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)为0.00mmol×cm且上升的时刻始终为照射开始时间。其结果，得到减少了由于呼吸和/或血压等引起的迈耶波等的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
并且，在脑机接口中，在含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)超过某个一定的峰值(阈值)时对机器进行控制的情况下，由于能够得到没有偏差的、具有再现性的测定数据，所以，能够对机器进行可靠的控制。
另外，在本发明的光测定装置中，取得与所述被检体的呼吸有关的活体信息的活体监视器可以是呼吸监视器、或者卷绕在所述被检体的腹部或胸部的能够收缩的绷带。
另外，在本发明的光测定装置中，取得与所述被检体的血压有关的活体信息的活体监视器可以是粘贴在所述被检体上的压力检测元件、或者在所述被检体的胸部或手脚上粘贴电极的心电图监视器。
另外，在本发明的光测定装置中，取得与所述被检体的心搏有关的活体信息的活体监视器可以是粘贴在所述被检体上的加速度计。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的光测定装置的结构的框图。
图2是示出NIRS中的9个送光探头和8个受光探头的位置关系的平面图。
图3是用于说明光测定装置的测定方法的一例的流程图。
图4是示出表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的一例的图。
图5是示出现有光测定装置中的用于设定计测条件的输入画面的一例的图。
图6是示出表示理论含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的一例的图。
图7是示出迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的曲线图的一例。
图8是示出迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的曲线图的另一例。
图9是示出表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的另一例的图。
图10示出迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的曲线图的另一例。
图11是示出表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的另一例的图。
图12示出迈耶波引起的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的曲线图的另一例。
图13是示出表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的另一例的图。
图14是示出表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的测定数据的图。
图15是示出本发明的一个实施方式的光测定装置的结构的框图。
图16是用于说明光测定装置的测定方法的另一例的流程图。
图17是示出由心电图监视器检测到的活体信息的一例的图。
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明的实施方式。另外，本发明不限于以下的实施方式，当然可以在不脱离本发明主旨的范围内包含各种形式。
(实施方式1)
图1是示出本发明的一个实施方式的光测定装置的结构的框图。光测定装置1由安装在被检体的头皮表面上的送光受光部11、发光部2、光检测部3、卷绕在被检体的腹部上的能够收缩的绷带(活体监视器)60、进行光测定装置1整体的控制的控制部(计算机)20构成。
并且，图2是示出送光受光部11中的9个送光探头12和8个受光探头13的位置关系的平面图。
另外，在光测定装置1中，作为对被检体施加的“负载”，执行在临床或心理学研究中使用的作为前额叶功能检查之一的言语流畅性课题(Verbal fluency task：VFT)。言语流畅性课题是调查在特定时间Y(例如10秒)内能够写出多少符合某个条件的单词等的课题，例如，指示请尽可能多地写出以“あ”开头的名词，由此，被检体写出“あめんぼう”、“あめ”……等，指示请尽可能多地写出以“い”为开头的名词，由此，被检体书写“いぬ”、“いえ”……等。
并且，医师或检查技师等观察执行使被检体进行言语流畅性课题的任务期间时的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化，由此，评价认为所谓在精神疾患中具有特征的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的上升方式(斜率)的状况。
如图2所示，送光受光部11具有9个送光探头12和8个受光探头13，送光探头12和受光探头13在倾斜方向及其垂直方向交替配置，且安装在被检体的头皮表面上。另外，送光探头12和受光探头13之间的距离为30mm。并且，9个送光探头12射出光，另一方面，8个受光探头13检测光强度。
发光部2根据从计算机20输入的驱动信号，向从9个送光探头12中选择的1个送光探头12送出光。作为上述光，例如使用780nm、805nm、830nm这3个波长的光，依次送出光。
光检测部3单独检测由8个受光探头13接收的近红外光，由此，向计算机20输出8个受光量信息。即，当向1个送光探头12送出3个波长的光时，向计算机20输出24个(送光探头12的个数即8个×3个波长)受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)。
绷带(活体监视器)60通过卷绕在被检体的腹部进行收缩来检测由于呼吸引起的活体信息W(t)。具体而言，被检体吸入空气，由此，绷带60扩张，所以，检测到表示吸入空气的、数值较大的活体信息W(t)，另一方面，被检体呼出空气，由此，绷带60收缩，所以，检测到表示呼出空气的、数值较小的活体信息W(t)。即，活体信息W(t)与迈耶波同样，数值反复变大变小。这种由于呼吸引起的活体信息W(t)的周期大约为10秒。另外，这种活体信息W(t)的周期与迈耶波同样，即使是同一人，也会一会儿变为8秒一会儿变为12秒那样多少存在变动。然后，绷带60向计算机20输出检测到的活体信息W(t)。
在计算机20中，具有CPU 21，还连接有存储器(存储部)25、具有监视器画面23a等的显示装置23、以及作为输入装置22的键盘22a和鼠标22b。
并且，对CPU 21处理的功能进行模块化来说明时，CPU 21具有：对发光部2和光检测部3进行控制的送光受光部控制部4；计算含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的运算部31；取得与呼吸有关的活体信息W(t)的活体监视器控制部32；以及决定任务期间的开始时间ta的任务期间开始时间决定部35。
并且，存储器25具有：存储受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)的受光量信息存储区域52；存储含氧血红蛋白浓度的变化量的值ΔVoxy(t)的浓度变化量存储区域53；存储活体信息W(t)的活体信息存储区域54；以及存储任务期间的开始时间ta的任务期间开始时间存储区域55。
另外，根据受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)，使用公知的下述运算式(1)、(2)、(3)，能够计算出含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)、去氧血红蛋白浓度的变化量ΔVdeoxy(t)和血红蛋白浓度的变化量ΔVhb(t)，但是，这里为了简化说明，对仅观察含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的情况进行说明。
[数式1]
ΔVoxy(t)＝-1.48847ΔA780(t)+0.5970ΔA805(t)+1.4847ΔA830(t)…(1)
ΔVdeoxy(t)＝1.8545ΔA780(t)-0.2394ΔA805(t)-1.0947ΔA830(t)…(2)
ΔVhb(t)＝ΔVoxy(t)+ΔVdeoxy(t)1.6ΔA780(t)…(3)
送光受光部控制部4具有：发光控制部42，其向发光部2输出驱动信号；以及光检测控制部43，其接收来自光检测部3的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)，从而在受光量信息存储区域52中存储受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)。
发光控制部42进行如下控制：向发光部2输出向送光探头12送出光的驱动信号。例如，向发光部2输出以如下方式依次向9个送光探头12送出光的驱动信号：首先，向第1个送光探头12送出0.15秒的780nm光，接着送出0.15秒的805nm光，接着送出0.15秒的830nm光，进而，向第2个送光探头12送出0.15秒的780nm光，接着送出0.15秒的805nm光，接着送出0.15秒的830nm光。然后，发光部2向第9个送光探头12送出光后，发光控制部42再次向发光部2输出驱动信号。
光检测控制部43进行如下控制：每当从1个送光探头12照射光时，接收来自光检测部3的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)以及ΔA830(t)，从而在受光量信息存储区域52中存储由8个受光探头13检测到的24个受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)和ΔA830(t)。即，如果从9个送光探头12照射光，则在受光量信息存储区域52中存储216个受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)和ΔA830(t)。
运算部31进行如下控制：在存储于受光量信息存储区域52中的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)中，取得从送光探头12到与送光探头12邻接的受光探头13的光的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)，根据所取得的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)，使用上述运算式(1)、(2)、(3)，由此计算出含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)，将其存储在浓度变化量存储区域53中。
活体监视器控制部32进行如下控制：以设定时间间隔ΔT1(例如0.1秒)接收来自绷带60的活体信息W(t)，由此，在活体信息存储区域54中存储活体信息W(t)。
此时，例如，由于呼吸引起的活体信息W(t)以大约10秒的周期反复成为数值较大的+Wa或数值较小的-Wa。
任务期间开始时间决定部35进行如下控制：根据活体信息W(t)，决定任务期间的开始时间ta，并且，显示用于指示在开始时间ta转入任务期间的图像，在任务期间开始时间存储区域55中存储开始时间ta，或者，显示用于指示在从开始时间ta起经过了任务时间Y时结束任务期间的图像。
具体而言，任务期间开始时间决定部35在活体信息W(t)低到下限阈值(-Wa×0.9)后，检测超过基准阈值(-Wa×0.1)的时刻，将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为任务期间的开始时间ta，并且，在监视器画面23a中显示用于指示在开始时间ta转入任务期间的图像。此时，在任务期间开始时间存储区域55中存储开始时间ta。然后，在监视器画面23a中显示用于指示在从开始时间ta起经过了任务时间Y(例如10秒)时结束任务期间的图像。
其结果，在光测定装置1中，始终在活体信息W(t)低到下限阈值(-Wa×0.9)后，检测超过基准阈值(-Wa×0.1)的时刻，将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间作为任务期间的开始时间ta，所以，得到减少了由于呼吸引起的活体信息W(t)的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
另外，医师或检查技师等在观察由光测定装置1得到的测定数据时，预先掌握叠加了由于呼吸引起的一定波形的活体信息W(t)、即由于呼吸引起的一定波形的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间变化的情况，同时评价含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的上升状况。
接着，对通过光测定装置1得到表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间变化的测定数据的测定方法进行说明。图3是用于说明光测定装置1的测定方法的一例的流程图。
首先，在步骤S101的处理中，在被检体的腹部卷绕绷带(活体监视器)60。
接着，在步骤S102的处理中，活体监视器控制部32接收来自绷带60的活体信息W(t)，由此，在活体信息存储区域54中存储活体信息W(t)。
接着，在步骤S103的处理中，任务期间开始时间决定部35在活体信息W(t)低到下限阈值(-Wa×0.9)后，判定是否超过了基准阈值(-Wa×0.1)(满足条件)。在低到下限阈值(-Wa×0.9)后，判定为没有超过基准阈值(-Wa×0.1)时，返回步骤S102的处理。
另一方面，在低到下限阈值(-Wa×0.9)后，判定为超过了基准阈值(-Wa×0.1)时，在步骤S104的处理中，任务期间开始时间决定部35将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为任务期间的开始时间ta，并且，在监视器画面23a中显示用于指示在开始时间ta转入任务期间的图像。
接着，在步骤S105的处理中，任务期间开始时间决定部35判定是否从开始时间ta起经过了任务时间Y(例如10秒)。在判定为没有经过任务时间Y时，反复进行步骤S105的处理。
另一方面，在判定为经过了任务时间Y时，在步骤S106的处理中，任务期间开始时间决定部35在任务期间的结束时间(ta+Y)，显示用于指示结束任务期间的图像。
最后，在步骤S107的处理中，光测定装置1在监视器画面23a中显示表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间变化的测定数据。然后，在步骤S107的处理结束时，结束本流程。
如上所述，根据光测定装置1，不需要使被检体多次处于课题执行状态，能够得到减少了由于课题执行以外的呼吸引起的活体信息W(t)的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
(实施方式2)
图15是示出本发明的一个实施方式的光测定装置的结构的框图。光测定装置70由安装在被检体的头皮表面上的送光受光部11、发光部2、光检测部3、心电图监视器(活体监视器)71、进行光测定装置70整体的控制的控制部(计算机)20构成。
光测定装置70与上述光测定装置1不同，其根据活体信息W(t)，不是决定任务期间的开始时间ta，而是决定第1个送光探头12向头皮表面照射光的照射开始时间tbn。并且，在光测定装置70中，与上述光测定装置1不同，不是从绷带(活体监视器)60得到活体信息W(t)，而是从心电图监视器(活体监视器)得到活体信息W(t)。
另外，对与光测定装置1相同的部分标注相同标号并省略其说明。
而且，在光测定装置70中，作为对被检体施加的“负载”，执行视觉刺激。视觉刺激是以特定时间Y(例如10秒)观看某个影像(例如闪烁的格子图案)等的课题。
于是，医师或检查技师等观察执行对被检体进行视觉刺激的任务期间时的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化，由此，评价所谓在精神疾患中具有特征的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的上升方式(斜率)的状况。
心电图监视器(活体监视器)71具有粘贴在被检体的胸部和手脚上的电极，检测由于血压引起的活体信息W(t)。图17(a)、(b)是示出由心电图监视器71检测到的活体信息W(t)的一例的图。设活体信息W(t)中的纵轴为电压，横轴为时间t。如图17(a)所示，每次心搏所表现的活体信息W(t)大致由P波、Q波、R波、S波、T波这5个波构成，其中，醒目的Q波、R波、S波统一被称为QRS波。这种活体信息W(t)的周期大约为0.8秒。另外，这种活体信息W(t)的周期与迈耶波同样，即使是同一人，也会一会儿变为0.7秒一会儿变为0.9秒那样多少存在变动。然后，心电图监视器71向计算机20输出检测到的活体信息W(t)。
对CPU 21处理的功能进行模块化来说明时，CPU 21具有：对发光部2和光检测部3进行控制的送光受光部控制部4；计算含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的运算部31；得到与血压有关的活体信息W(t)的活体监视器控制部73；以及决定第1个送光探头12向头皮表面照射光的照射开始时间tb的照射开始时间决定部74。
发光控制部72进行如下控制：当接收到来自照射开始时间决定部74的控制信号后，向发光部2输出向送光探头12送出光的驱动信号。例如，向发光部2输出以如下方式依次向9个送光探头12送出光的驱动信号：首先，向第1个送光探头12送出0.15秒的780nm光，接着送出0.15秒的805nm光，接着送出0.15秒的830nm光，进而，向第2个送光探头12送出0.15秒的780nm光，接着送出0.15秒的805nm光，接着送出0.15秒的830nm光。另外，在光测定装置70中，发光部2向第9个送光探头12送出光后，发光控制部72成为等待来自照射开始时间决定部74的控制信号的待机状态。
活体监视器控制部73进行如下控制：以设定时间间隔ΔT1(例如0.1秒)接收来自心电图监视器71的活体信息W(t)，由此，在活体信息存储区域54中存储活体信息W(t)。
此时，例如，如图17(b)所示，由于血压引起的活体信息W(t)以大约0.8秒的周期反复使QRS波的最大值变为+Wb。
照射开始时间决定部74进行如下控制：根据活体信息W(t)，决定第1个送光探头12向头皮表面照射光的照射开始时间tbn，并且，向发光控制部72发送用于指示发光控制部72输出驱动信号的控制信号。
具体而言，照射开始时间决定部74检测活体信息W(t)超过基准阈值Wb的时刻，将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为第1次的照射开始时间tb1，并且，向发光控制部72发送控制信号，该控制信号用于指示发光控制部72输出包括使第1个送光探头12在照射开始时间tb1向头皮表面照射光的内容在内的驱动信号。
然后，在从开始时间tb1起经过了设定时间ΔT3(例如结束从9个送光探头12送出光的时间(4.05秒＝0.15秒×3个波长×9个))后，照射开始时间决定部74检测活体信息W(t)超过基准阈值Wb的时刻，将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为第2次的照射开始时间tb2，并且，向发光控制部72发送控制信号，该控制信号用于指示发光控制部72输出包含使第1个送光探头12在照射开始时间tb2向头皮表面照射光的内容的驱动信号。
这样反复进行，由此，照射开始时间决定部74决定第n次的照射开始时间tbn。
其结果，在光测定装置70中，始终检测活体信息W(t)超过基准阈值Wb的时刻，将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为照射开始时间tbn，所以，得到减少了由于血压引起的活体信息W(t)的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
另外，医师或检查技师等在观察由光测定装置70得到的测定数据时，预先掌握叠加了由于血压引起的一定的波形的活体信息W(t)、即由于血压引起的一定的波形的含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间的变化的情况，同时评价含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)的上升状况。
接着，对通过光测定装置70得到表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间变化的测定数据的测定方法进行说明。图16是用于说明光测定装置70的测定方法的一例的流程图。
首先，在步骤S201的处理中，在被检体上安装心电图监视器(活体监视器)71。
接着，在步骤S202的处理中，活体监视器控制部73接收来自心电图监视器71的活体信息W(t)，由此，在活体信息存储区域54中存储活体信息W(t)。
接着，在步骤S203的处理中，照射开始时间决定部74判定活体信息W(t)是否超过基准阈值Wb(满足条件)。在判定为没有超过基准阈值Wb时，返回步骤S202的处理。
另一方面，在判定为超过了基准阈值Wb时，在步骤S204的处理中，照射开始时间决定部74将从检测后起经过了设定时间ΔT2(例如100毫秒)的时间决定为照射开始时间tbn，并且，向发光控制部72发送控制信号，该控制信号用于指示发光控制部72输出包含使第1个送光探头12在照射开始时间tbn向头皮表面照射光的内容的驱动信号。
接着，在步骤S205的处理中，发光控制部72和光检测控制部43向发光部2输出驱动信号，并且，接收来自光检测部3的受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)，由此，在受光量信息存储区域52中存储受光量信息ΔA780(t)、ΔA805(t)、ΔA830(t)。
接着，在步骤S206的处理中，照射开始时间决定部74判定是否从开始时间tbn起经过了设定时间ΔT3。在判定为没有从开始时间tbn起经过设定时间ΔT3时，反复进行步骤S206的处理。
另一方面，在判定为从开始时间tbn起经过了设定时间ΔT3时，在步骤S207的处理中，判断是否结束测定。在判断为没有结束测定时，返回步骤S202的处理。即，直到判断为结束测定的时刻为止，发光控制部72在接收到来自照射开始时间决定部74的控制信号时，输出使送光探头12在照射开始时间tbn向头皮表面照射光的驱动信号。
另一方面，在判断为结束测定时，在步骤S208的处理中，光测定装置70在监视器画面23a中显示表示含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)随时间变化的测定数据。
然后，在步骤S208的处理结束时，结束本流程。
如上所述，根据光测定装置70，不需要使被检体多次处于课题执行状态，能够得到减少了由于课题执行以外的血压引起的活体信息W(t)的影响的、没有偏差的、具有再现性的测定数据。
并且，在脑机接口中，在含氧血红蛋白浓度的变化量ΔVoxy(t)超过某个一定的峰值(阈值)时对机器进行控制的情况下，由于能够得到没有偏差的、具有再现性的测定数据，所以，能够对机器进行可靠的控制。
(其他实施方式)
(1)在上述光测定装置1中，示出了具有9个送光探头12和8个受光探头13的送光受光部11，但是，也可以是具有不同数量的、例如12个送光探头和12个受光探头的送光受光部。
(2)在上述光测定装置1中，示出了从绷带(活体监视器)60得到与呼吸有关的活体信息W(t)的结构，但是，也可以构成为，从粘贴在被检体上的加速度计得到与心搏有关的活体信息W(t)。
产业上的可利用性
本发明通过测定脑内的各部位的血流随时间的变化和/或氧供给随时间的变化，由此，能够用作用于诊断活体组织是否正常的氧监视器等。
标号说明
1、70：光测定装置；4：送光受光部控制部；11：送光受光部；12：送光探头；13：受光探头；22：输入装置；23：显示装置；25：存储器(存储部)；31：运算部；32、73：活体监视器控制部；35：任务期间开始时间决定部；60：绷带(活体监视器)；74：照射开始时间决定部。

Claims (7)

1.一种光测定装置，该光测定装置具有：
送光受光部，其具有配置于被检体的头皮表面上的送光探头和配置于该头皮表面上的受光探头；
送光受光部控制部，其进行控制，以使所述送光探头对头皮表面照射光，并且使所述受光探头检测从头皮表面放出的光，由此，取得与所述被检体的脑的测定部位有关的受光量信息；以及
运算部，其根据所述受光量信息，计算血红蛋白浓度的变化量，
该光测定装置取得如下的测定数据，该测定数据表示执行对所述被检体持续施加负载的任务期间时的血红蛋白浓度的变化量随时间的变化，
其特征在于，该光测定装置具有：
活体监视器，其配置于所述被检体的皮肤表面上，检测与所述被检体的心搏、血压或呼吸有关的活体信息；
活体监视器控制部，其从所述活体监视器取得活体信息；以及
任务期间开始时间决定部，其根据所述活体信息，决定所述任务期间的开始时间。
2.根据权利要求1所述的光测定装置，其特征在于，
所述任务期间开始时间决定部显示指示在所述任务期间的开始时间转入所述任务期间的图像。
3.根据权利要求1所述的光测定装置，其特征在于，
所述任务期间开始时间决定部在所述任务期间的开始时间，开始对所述被检体施加负载。
4.一种光测定装置，该光测定装置具有：
送光受光部，其具有配置于被检体的头皮表面上的送光探头和配置于该头皮表面上的受光探头；
送光受光部控制部，其进行控制，以使所述送光探头对头皮表面照射光，并且使所述受光探头检测从头皮表面放出的光，由此，取得与所述被检体的脑的测定部位有关的受光量信息；以及
运算部，其根据所述受光量信息，计算血红蛋白浓度的变化量，
该光测定装置取得如下的测定数据，该测定数据表示执行对所述被检体持续施加负载的任务期间时的血红蛋白浓度的变化量随时间的变化，
其特征在于，该光测定装置具有：
活体监视器，其配置于所述被检体的皮肤表面上，检测与所述被检体的心搏、血压或呼吸有关的活体信息；
活体监视器控制部，其从所述活体监视器取得活体信息；以及
照射开始时间决定部，其根据所述活体信息，决定所述送光探头对头皮表面照射光的照射开始时间。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的光测定装置，其特征在于，
取得与所述被检体的呼吸有关的活体信息的活体监视器是呼吸监视器、或者卷绕在所述被检体的腹部或胸部的能够收缩的绷带。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的光测定装置，其特征在于，
取得与所述被检体的血压有关的活体信息的活体监视器是粘贴在所述被检体上的压力检测元件、或者在所述被检体的胸部或手脚上粘贴了电极的心电图监视器。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的光测定装置，其特征在于，
取得与所述被检体的心搏有关的活体信息的活体监视器是粘贴在所述被检体上的加速度计。
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