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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Messsystem und insbesondere
ein optisches Messsystem, das zum optischen Messen des Inneren eines
biologischen Körpers
und zum Abbilden des Inneren des biologischen Körpers auf der Grundlage durch
die Messung erhaltener Informationssignale geeignet ist.
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Eine
Technologie zum einfachen Messen des Inneren eines biologischen
Körpers,
ohne eine nachteilige Wirkung auf den biologischen Körper auszuüben, ist
auf dem Gebiet der klinischen Behandlung erwünscht. Eine Messung unter Verwendung
von Licht ist für
diesen Zweck sehr wirksam. Der erste Grund besteht darin, dass der
Sauerstoff-Stoffwechsel innerhalb des biologischen Körpers einer
Konzentration spezifischer Pigmente (Hämoglobin, Cytochrom a a3, Myoglobin
usw.), d.h. von lichtabsorbierenden Substanzen in dem biologischen Körper, entspricht,
und dass die Konzentration der Pigmente anhand des Anteils des absorbierten
Lichts (in einem Wellenlängenband
vom sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarotlicht) erhalten werden
kann. Der zweite Grund besteht darin, dass Licht leicht unter Verwendung
einer optischen Faser gehandhabt werden kann.
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Systeme,
die den Vorteil einer biologischen Messung unter Verwendung von
Licht ausnutzen, sind beispielsweise in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung
63-277038, in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung 5300887
usw. offenbart. In den Systemen wird Licht mit Wellenlängen vom
sichtbaren Licht bis zum nahen Infrarotlicht auf einen biologischen
Körper
eingestrahlt, und das Innere eines biologischen Körpers wird
anhand des reflektierten Lichts, das an einer Position erfasst wird, die
10 bis 50 mm von der bestrahlten Position entfernt ist, gemessen.
Weiterhin sind Systeme zum Messen eines CT-Bilds des Sauerstoff-Stoffwechsels durch
Licht, das einen biologischen Körper
mit einer Dicke von 100 bis 200 mm durchsetzt, d.h. optische CT-Systeme, beispielsweise
in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung 60-72542 und in
der offen gelegten japanischen Patentanmeldung 62-231625 offenbart.
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Beispiele
für eine
klinische Anwendung optischer Messungen eines biologischen Körpers sind, beispielsweise
im Fall der Messung eines Kopfs, eine Messung eines Aktivierungszustands
des Gehirn-Sauerstoff-Stoffwechsels und eine Messung einer lokalen
Gehirnblutung. In Bezug auf den Gehirn-Sauerstoff-Stoffwechsel ist es möglich, Gehirnfunktionen
höherer
Ordnung durch Bewegung, Sinne und Denken zu messen. Bei einer solchen
Messung kann die Wirkung der Messung vergrößert werden, indem das Messergebnis
als ein Bild dargestellt wird. Beispielsweise sind eine Messung
und eine Darstellung als ein Bild zum Erfassen eines Abschnitts,
in dem der Sauerstoff-Stoffwechsel lokal verhindert ist, unabdingbar.
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Bei
einem optischen Mehrkanal-Messsystem ist es schwierig, schnell einen
Kanal, der ein Problem aufweist, festzustellen, es sei denn, dass
die Entsprechung zwischen aktuellen Messpositionen und Messsignalen
einem das System betreibenden Bediener gezeigt wird.
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Zusätzlich gab
es Probleme, ernste Ergebnisse auf dem Gebiet der klinischen Behandlung
zu erzielen, es sei denn, dass der Bediener eine große Menge
an Messbedingungen eingibt, bevor er die Messung einleitet.
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In
WO9810698 ist ein Dauerstrich-Spektrophotometer offenbart, das mehrere
Quellen und Detektoren aufweist, die an einem optischen Modul befestigt
sind, welches am Kopf der untersuchten Person angebracht ist. Das
optische Modul weist zwölf Lichtquellen
und vier Lichtdetektoren auf, die an einem Kunststoffmaterial angebracht
sind. Die Lichtquellen und die Lichtdetektoren befinden sich an
einem geometrischen Muster, das sechzehn Quellen-Detektor-Kombinationen
mit einer ausgewählten Quellen-Detektor-Trennung
bereitstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches
Messsystem bereitzustellen, das dafür geeignet ist, optisch einen
zu untersuchenden Körper
auszumessen und leicht ein Bild eines gewünschten Gegenstands auf der
Grundlage durch die Messung erhaltener Informationen zu erhalten.
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Zum
Lösen der
vorstehend erwähnten
Aufgabe werden Messpositionen und ein Layout optischer Fasern, das
in dem optischen Mehrkanal-Messsystem spezifisch ist, einem Bediener
unter Verwendung eines Anzeigeabschnitts präsentiert. Weiterhin wird es
durch Hinzufügen
einer Funktion zum Ändern
des dargestellten Layouts, entsprechend einem Messsignal, einfach,
den Zustand der Kanäle
zu verstehen. Weiterhin wird eine begrenzte Anzahl von Fenstern
zur Eingabe von Messbedingungen auf dem Anzeigeabschnitt dargestellt,
und Messbedingungen in der nächsten
Hierarchieebene werden nach Abschluss der Eingabe dargestellt.
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Die
Aufgabe wird durch das optische Messsystem nach Anspruch 1 gelöst. Die
Unteransprüche beziehen
sich auf bevorzugte Modifikationen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus des Hauptabschnitts einer Ausführungsform
eines optischen Messsystems, worauf die vorliegende Erfindung angewendet
wird,
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2 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels des Verarbeitungsablaufs gemäß der vorliegenden Erfindung
zum Ausmessen eines zu untersuchenden Körpers unter Verwendung des
in 1 dargestellten optischen Messsystems,
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3 zeigt
ein anfängliches
Fenster, das in einem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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4 zeigt
ein Fenster zur Eingabe von Bedingungen, das in dem Anzeigeabschnitt
dargestellt ist,
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5 zeigt
ein Fenster zur Darstellung der gerade ausgeführten Verstärkungseinstellung, das in dem
Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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6 zeigt
ein Fenster zum Darstellen von Messpositionen, das in dem Anzeigeabschnitt
dargestellt ist,
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7 zeigt
ein Fenster zum Darstellen einer Abnormität, das in dem Anzeigeabschnitt
dargestellt ist,
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8 zeigt
ein Fenster zur Erzeugung einer Datei, das in dem Anzeigeabschnitt
dargestellt ist,
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9 zeigt
ein Fenster zur Erzeugung eines Verzeichnisses, das in dem Anzeigeabschnitt
dargestellt ist,
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10 zeigt
ein Messfenster, das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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11 zeigt
ein Untermenüfenster
von "Informationen" aus 10,
das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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12 zeigt
ein Fenster zum Eingeben von Messbedingungen und Darstellungsbedingungen, das
in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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13 zeigt
ein Fenster von "Option" aus 10,
das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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14 zeigt
ein Fenster zum Darstellen einer Messdaten-Zeitsequenz, das in dem
Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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15 zeigt
ein Fenster zur Eingabe der Darstellungsbedingungen des Graphen
aus 14, das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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16 zeigt
ein Fenster zur Eingabe einer Dateisicherungsbedingung, das in dem
Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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17 zeigt
ein Fenster zur Eingabe der Einstellung des Ausgangssignals anderer
Messgeräte,
das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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18 zeigt
ein Fenster zum Einstellen eines Rechteckwellen-Ausgangssignals,
das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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19 zeigt
die Rechteckwellen-Ausgangssignale, deren Bedingungen in 18 eingestellt werden,
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20 zeigt
ein Fenster zum Einstellen einer synchronen Messbedingung eines
von außen eingegebenen
Triggers, das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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21 zeigt
ein Fenster zum Einstellen einer Messdaten-Erfassungsbedingung,
das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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22 zeigt
ein Fenster zum Prüfen
eines Messsignals, das in dem Anzeigeabschnitt dargestellt ist,
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23 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus innerhalb des Lichtmoduls aus 1,
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24 zeigt
ein Beispiel einer geographischen Anordnung von Bestrahlungspositionen
und Erfassungspositionen an der Oberfläche eines zu untersuchenden
Körpers,
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25 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus des Lock-in-Verstärkermoduls aus 1,
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26 ist
ein Graph, der ein Beispiel der zeitlichen Änderung eines Messsignals an
einer Erfassungsposition und der zeitlichen Änderung eines anhand des Messsignals
erhaltenen vorhergesagten lastfreien Signals zeigt,
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27 ist
ein Graph, der ein Beispiel der zeitlichen Änderung eines Betrags der relativen Änderung
von Konzentrationen oxygenierten Hämoglobins und desoxygenierten
Hämoglobins
an einer Messposition zeigt,
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28 zeigt
ein Konturbild (ein Topographiebild), das anhand der zeitlichen Änderung
eines Betrags der relativen Änderung
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
an jeder Messposition erzeugt wird, wenn eine Bewegung der Finger
der linken Hand einer zu untersuchenden Person als Last verwendet
wird,
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29 zeigt
ein Konturbild (ein Topographiebild), das anhand der zeitlichen Änderung
eines Betrags der relativen Änderung
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
an jeder Messposition erzeugt wird, wenn eine Bewegung von Fingern
der rechten Hand einer zu untersuchenden Person als Last verwendet
wird, und
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30 zeigt
ein Beispiel einer Darstellung, worin ein Topographiebild einem
Gehirnoberflächenbild
einer zu untersuchenden Person überlagert
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 ist
ein Blockdiagramm, in dem der Aufbau des Hauptabschnitts einer Ausführungsform
eines optischen Messsystems, worauf die vorliegende Erfindung angewendet
wird, dargestellt ist. Die vorliegende Ausführungsform besteht darin, dass
Licht beispielsweise auf die Haut eines Kopfs eingestrahlt wird
und dann in den Körper
eindringendes und von diesem gestreutes Licht von der Haut erfasst
wird, um das Innere des Gehirns abzubilden. Gemäß der Ausführungsform beträgt die Anzahl
der Messkanäle, d.h.
die Anzahl der Messpositionen, 12. Natürlich ist das zu messende Objekt
nicht auf einen Kopf beschränkt,
und die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Abschnitte und
auf ein anderes Objekt als einen biologischen Körper angewendet werden.
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Ein
Lichtquellenabschnitt 1 besteht aus vier Lichtmodulen 2.
Jedes der Lichtmodule besteht aus mehreren Halbleiterlasern, die
jeweils Licht mit einer anderen Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbands
vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotlicht emittieren, beispielsweise
zwei Halbleiterlasern, die jeweils Licht mit einer Wellenlänge von
780 nm oder 830 nm emittieren. Diese Werte zweier Wellenlängen sind
nicht auf 780 nm und 830 nm beschränkt, und die Anzahl der Wellenlängen ist
nicht auf zwei beschränkt.
In Bezug auf den Lichtquellenabschnitt 1 können Leuchtdioden
an Stelle der Halbleiterlaser verwendet werden. Das Licht von allen
acht Halbleiterlasern, die im Lichtquellenabschnitt 1 enthalten sind,
wird durch einen oszillierenden Abschnitt 3 moduliert,
der aus acht Oszillatoren besteht, die jeweils eine andere Oszillationsfrequenz
aufweisen.
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23 zeigt
den Aufbau innerhalb des Lichtmoduls 2 anhand des Lichtmoduls 2(1) als
Beispiel. Halbleiterlaser 3(1-a), 3(1-b) und Treiberschaltungen 4(1-a),
4(1-b) für
die Halbleiterlaser sind in dem Lichtmodul 2(1) enthalten.
Dabei gibt die Bezugszahl in Bezug auf die Zeichen in Klammern die
Nummer des den Halbleiterlaser oder die Halbleiterlaser-Treiberschaltung
enthaltenden Lichtmoduls an, und die Zeichen a und b geben die Wellenlängen 780
nm bzw. 830 nm an. Die Halbleiterlaser-Treiberschaltungen 4(1-a),
4(1-b) führen
den Halbleiterlasern 3(1-a), 3(1-b) einen Gleich-Vorstrom zu und
legen auch Spannungen mit voneinander verschiedenen Frequenzen f(1-a),
f(1-b) an die Oszillatoren 3 an, um von den Halbleiterlasern
3(1-a), 3(1-b) emittierte Lichtstrahlen zu modulieren. Die Modulation
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist eine analoge Modulation unter Verwendung von Sinuswellen, es kann
jedoch natürlich
auch eine digitale Modulation unter Verwendung von Rechteckwellen
mit voneinander verschiedenen Zeitintervallen verwendet werden. Jeder
der wie vorstehend beschrieben modulierten Lichtstrahlen wird in
jede der optischen Fasern 6 durch jede der Kondensorlinsen 5 für jeden
der Halbleiterlaser eingebracht. Jeder der Lichtstrahlen der zwei
Wellenlängen,
der in jede der optischen Fasern eingebracht wurde, wird in eine
optische Faser eingebracht, beispielsweise durch einen optischen
Faserkoppler 7 in eine optische Bestrahlungsfaser 8-1.
Die zwei Wellenlängen
aufweisenden Lichtstrahlen von den Lichtmodulen werden in die jeweiligen
optischen Bestrahlungsfasern 8-1 bis 8-4 eingebracht
und auf vier Bestrahlungspositionen auf der Oberfläche eines Körpers 9 eingestrahlt,
der von den anderen Enden der optischen Bestrahlungsfasern zu untersuchen
ist. Von dem zu untersuchenden Körper
reflektiertes Licht wird durch erfassende optische Fasern 10-1 bis 10-5,
die an fünf
Erfassungspositionen angeordnet sind, erfasst. Eine Endfläche von
jeder der optischen Fasern steht weich in Kontakt mit der Oberfläche des zu
untersuchenden Körpers 9,
d.h. die optische Faser ist beispielsweise unter Verwendung einer
Sonde, die in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung 9-149903
beschrieben ist, an dem zu untersuchenden Körper 9 befestigt.
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24 zeigt
ein Beispiel einer geographischen Anordnung der Bestrahlungspositionen
1 bis 4 und der Erfassungspositionen 1 bis 5 an der Oberfläche des
zu untersuchenden Körpers 9.
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
sind die Bestrahlungsposition und die Erfassungsposition alternativ auf
einem quadratischen Gitter angeordnet. Unter der Annahme, dass die
mittlere Position zwischen der Bestrahlungsposition und der Erfassungsposition,
die aneinander angrenzen, eine gemessene Position ist, beträgt die Anzahl
der gemessenen Positionen, d.h. die Anzahl der Messkanäle, 12,
weil es 12 Kombinationen der Bestrahlungsposition und der Erfassungsposition
angrenzend aneinander gibt. Die Anordnung der Lichtbestrahlungspositionen
und der Erfassungspositionen ist beispielsweise in der offen gelegten
japanischen Patentanmeldung 9-149903 und einem Artikel mit dem Titel "Near-infrared topographic
measurement system: Imaging of absorbers localized in a scattering
medium" von Yuichi
Yamashita u.a., Review of Scientific Instrument, Band 67, S. 730–732 beschrieben.
Es ist beispielsweise in einem Artikel mit dem Titel "Intracerebral penetration
of infrared light" von
P.W. Mccormic u.a., Journal of Neurosurgery, Band 76, S. 315–318 erwähnt, dass,
wenn das Intervall zwischen der Bestrahlungsposition und der Erfassungsposition,
die aneinander angrenzen, auf 3 cm gesetzt ist, das an jeder der
Erfassungspositionen erfasste Licht durch die Haut und den Schädel dringt
und Informationen aufweist.
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Anhand
des vorstehend Erwähnten
wird verständlich
geworden sein, dass durch Festlegen von zwölf Messkanälen unter der Anordnung der
Bestrahlungs- und der Erfassungspositionen ein Gehirn in einem Bereich
von 6 cm × 6
cm insgesamt ausgemessen werden kann. Wenngleich die vorliegende Erfindung
den Fall zeigt, in dem die Anzahl der Messkanäle 12 ist, um die Erklärung zu
vereinfachen, kann der Messbereich leicht erweitert werden, indem
die Anzahl der Lichtbestrahlungspositionen und der Lichterfassungspositionen,
die in einem Gitter angeordnet sind, weiter erhöht wird, um die Anzahl der
Messkanäle
weiter zu erhöhen.
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Mit
Bezug auf 1 sei bemerkt, dass das von
jeder der erfassenden optischen Fasern 10-1 bis 10-5 erfasste
reflektierte Licht auf der Erfassungspositionsbasis, d.h. unabhängig in
der erfassenden optischen Faser, die jeder der Erfassungspositionen
unter Verwendung der fünf
Lichtdetektoren entspricht, beispielsweise unter Verwendung der
Photodioden 11-1 bis 11-5, erfasst wird. Die Photodiode
ist vorzugsweise eine Lawinenphotodiode, die eine sehr empfindliche
Lichtmessung verwirklichen kann. Weiterhin kann eine Elektronenvervielfacherröhre als Lichtdetektor
verwendet werden. Nach dem Wandeln des Lichtsignals in ein elektrisches
Signal durch die Photodiode wird ein moduliertes Signal, das sowohl der
Bestrahlungsposition als auch der Wellenlänge entspricht, selektiv durch
das Lock-in-Verstärkermodul 12,
das aus mehreren Schaltungen zum selektiven Erfassen eines modulierten
Signals, beispielsweise mehreren Lock-in-Verstärkern, besteht, erfasst. Wenngleich
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Lock-in-Verstärker
als die Schaltungen zum Erfassen des modulierten Signals dargestellt sind,
die dem Fall einer analogen Modulation Rechnung tragen, werden Digitalfilter
oder Digitalprozessoren zum Erfassen der modulierten Signale im
Fall einer Verwendung einer digitalen Modulation eingesetzt.
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25 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus des Lock-in-Verstärkermoduls aus 1.
Zunächst wird
die Trennung des modulierten Signals für das von der Photodiode 11-1 an
der Position 1 in 24 erfasste Signal erklärt. An der "Erfassungsposition
1" können das
auf die "Lichtbestrahlungsposition
1" eingestrahlte
Licht, das auf die "Lichtbestrahlungsposition
2" eingestrahlte
Licht, das auf die "Lichtbestrahlungsposition
3" eingestrahlte
Licht und das auf die "Lichtbestrahlungsposition
4", angrenzend an
die Erfassungsposition 1, eingestrahlte Licht erfasst werden, und
demgemäß sind die "Messposition 4", die "Messposition 6", die "Messposition 7" und die "Messposition 9" in 24 zu
messende Positionen. Hier weist das von der Photodiode 11-1 an
der "Position 1" erfasste Erfassungssignal
acht Signalkomponenten mit den Modulationsfrequenzen f(1-a), f(1-b), f(2-a),
f(2-b), f(3-a), f(3-b), f(4-a) und f(4-b), auf, die dem zwei Wellenlängen aufweisenden
Licht entsprechen, das auf die "Bestrahlungsposition
1", die "Bestrahlungsposition
2", die "Bestrahlungsposition
3" und die "Bestrahlungsposition
4" eingestrahlt
wird. Die Lichtsignale, die die acht Signalkomponenten enthalten,
werden den acht Lock-in-Verstärkern 13-1 bis 13-8 über die
8 Verstärker 14-1 bis 14-8 zugeführt. Modulationsfrequenzsignale
von f(1-a), f(1-b), f(2-a), f(2-b), f(3-a), f(3-b), f(4-a) und f(4-b)
werden den 8 Lock-in-Verstärkern 13-1 bis 13-8 jeweils
als Referenzsignale zugeführt.
Daher werden die Lichtsignalkomponenten der Wellenlängen 780
nm und 830 nm, die auf die "Bestrahlungsposition
1" gestrahlt werden,
selektiv von den Lock-in-Verstärkern 13-1 und 13-2 getrennt,
werden die Lichtsignalkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm, die
auf die "Bestrahlungsposition
2" gestrahlt werden,
selektiv von den Lock-in-Verstärkern 13-3 und 13-4 getrennt, werden
die Lichtsignalkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm, die
auf die "Bestrahlungsposition
3" gestrahlt werden,
selektiv von den Lock-in-Verstärkern 13-5 und 13-6 getrennt
und werden die Lichtsignalkomponenten der Wellenlängen 780
nm und 830 nm, die auf die "Bestrahlungsposition
4" gestrahlt werden,
selektiv von den Lock-in-Verstärkern 13-7 und 13-8 getrennt.
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In
Bezug auf die von den Photodioden 11-2 bis 11-5 an
der "Erfassungsposition
2", an der "Erfassungsposition
3", an der "Erfassungsposition
4" bzw. an der "Erfassungsposition
5" erfassten Erfassungssignale
werden die gewünschten Lichtsignalkomponenten ähnlich selektiv
getrennt, um sie einer Lock-in-Detektion zu unterziehen. Das heißt, dass das
von der Photodiode 11-2 an der "Erfassungsposition 2" erfasste Lichtsignal in die vier Lock-in-Verstärker 13-9 bis 13-12 durch
die vier Verstärker 14-9 bis 14-12 eingebracht
wird und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
1" gestrahlt werden
und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
2" gestrahlt werden,
wobei sie jeweils selektiv getrennt werden, um sie einer Lock-in-Detektion
zu unterziehen, dass das von der Photodiode 11-3 an der "Erfassungsposition
3" erfasste Lichtsignal
in die vier Lock-in-Verstärker 13-13 bis 13-16 durch
die vier Verstärker 14-13 bis 14-16 eingebracht
wird und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf die "Bestrahlungsposition
1" gestrahlt werden
und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
3" gestrahlt werden,
wobei sie jeweils selektiv getrennt werden, um sie einer Lock-in-Detektion
zu unterziehen, das von der Photodiode 11-4 an der "Erfassungsposition 4" erfasste Lichtsignal
in die vier Lock-in-Verstärker 13-14 bis 13-20 durch
die vier Verstärker 14-14 bis 14-20 eingebracht
wird und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
3" gestrahlt werden
und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
4" gestrahlt werden, wobei
sie jeweils selektiv getrennt werden, um sie einer Lock-in-Detektion
zu unterziehen, und das von der Photodiode 11-5 an der "Erfassungsposition
5" erfasste Lichtsignal
in die vier Lock-in-Verstärker 13-21 bis 13-24 durch
die vier Verstärker 14-21 bis 14-24 eingebracht
wird und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
2" gestrahlt werden
und die Lichtkomponenten der Wellenlängen 780 nm und 830 nm auf
die "Bestrahlungsposition
4" gestrahlt werden,
die jeweils selektiv getrennt werden, um sie einer Lock-in-Detektion
zu unterziehen.
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Es
ist anhand 24 verständlich, dass in dem Fall, in
dem die Erfassungspositionen die "Erfassungsposition 2", die "Erfassungsposition 3", die "Erfassungsposition 4" und die "Erfassungsposition 5" sind, die zu messenden Positionen die "Messposition 1" und die "Messposition 3", die "Messposition 2" und die "Messposition 5", die "Messposition 10" und die "Messposition 8" und die "Messposition 11" sind.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, werden in dem Fall, in dem die Anzahl
der Wellenlängen
zwei ist und die Anzahl der Messpositionen zwölf ist, vierundzwanzig der
Lock-in-Verstärker 13-1 bis 13-24 insgesamt
im Lock-in-Verstärkermodul 12 verwendet.
Jedes der von den Lock-in-Verstärkern 13-1 bis 13-24 (Kanäle 1 bis
24) ausgegebenen Analogsignale wird für eine vorgegebene Zeit durch
die Sample-and-hold-Schaltung
des Kanals ausgegeben, der dem Sample-and-hold-Schaltungsmodul 16 entspricht.
Nach Abschluss der Akkumulation wird der Schalter (Multiplexer) 17 sequenziell
geschaltet, um das in jeder der Sample-and-hold-Schaltungen akkumulierte
Signal, beispielsweise durch einen 12-Bit-Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 18,
in ein Digitalsignal zu wandeln, und die gewandelten Signale in
allen Kanälen
werden in einer Speichereinheit außerhalb eines Computers 19 gespeichert.
Natürlich
können
die konvertierten Signale in einer Speichereinheit innerhalb des
Computers 19 gespeichert werden.
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Die
Kanalnummer entspricht der Adresse der Speichereinheit mit einer
Eins-eins-Beziehung.
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In
einem Fall, in dem das Sample-and-hold-Schaltungsmodul 16 nicht
verwendet wird, wird der Schalter 17 wiederholt mit hoher
Geschwindigkeit geschaltet. Das Analogsignal jedes Kanals wird in
jedem Schaltvorgang unter Verwendung des Analog-Digital-Wandlers 18 in
ein Digitalsignal gewandelt, um es in der Speichereinheit 20 zu akkumulieren,
und die mit der vorgegebenen Häufigkeit
erhaltenen Digitalsignale werden auf der Kanalbasis gemittelt, um
sie in der Speichereinheit 20 zu speichern. Durch dieses
Verfahren kann das Rauschen von Hochfrequenzkomponenten verringert werden.
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Auf
der Grundlage der im Computer 19 gespeicherten Daten werden
die Konzentrationsänderung
oxygenierten Hämoglobins
und die Konzentrationsänderung
desoxygenierten Hämoglobins
in Zusammenhang mit der Gehirnaktivität und weiter die Konzentrationsänderung
des Gesamthämoglobins durch
das Verfahren berechnet, das beispielsweise in der offen gelegten
japanischen Patentanmeldung 9-19408 und in einem Artikel mit dem
Titel "Spatial and
temporal analysis of human moter activity using noninverse NIR topography" von Atsushi Maki
u.a., Medical Physics, Band 22, S. 1997–2005 (1995) beschrieben ist,
und das Ergebnis eines solchen Topographiebilds oder dergleichen
wird auf dem Anzeigeabschnitt 20 angezeigt.
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Mit
Bezug auf 1 sei bemerkt, dass der Computer 19 ein
Personalcomputer sein kann. Ein Betriebsabschnitt 22 ist
mit dem Computer 19 verbunden, und der Betriebsabschnitt
weist eine Tastatur, eine Maus usw. zum Eingeben und Ausgeben verschiedener
Arten von Informationen und zum Hinzufügen und zum Löschen von
Daten auf. 26 ist ein Graph, der die zeitliche Änderung
eines gemessenen Signals 30 an einer Erfassungsposition
und eines vorhergesagten lastfreien Signals 31, das anhand
des gemessenen Signals erhalten wird, zeigt. Der Graph ist auf dem
Anzeigeabschnitt 21 dargestellt, und die Abszisse gibt
die Messzeit an, und die Ordinate gibt den Betrag der relativen Änderung
der Hämoglobinkonzentration
an, also den Betrag, der der Änderung
der Hämoglobinkonzentration
an einer spezifischen Position in einem Gehirn entspricht, die durch
die Bewegung einer spezifischen Position eines Körpers (beispielsweise die Bewegung
eines Teils des Körpers
in der Art eines Fingers oder dergleichen) hervorgerufen wird. Das
vorhergesagte lastfreie Signal 31 wird anhand des gemessenen
Signals 30 erhalten, indem eine beliebige Funktion in der
Zeit T1 vor der Belastung und der Zeit T3 nach dem Ausüben der
Belastung mit Ausnahme der Signale in der Lastausübungszeit
(Belastungszeit) Tt und der Zeit T2, bis das Signal zum Ursprungswert zurückkehrt
(Relaxationszeit) durch das Verfahren nach der Methode der kleinsten
Quadrate an das gemessene Signal 31 angepasst. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird die Verarbeitung unter Verwendung eines linearen Polynoms zweiter
Ordnung für
die beliebige Funktion und durch Festlegen von T1 = 40 Sekunden,
T2 = 30 Sekunden und T3 = 30 Sekunden ausgeführt.
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27 zeigt
ein Beispiel der zeitlichen Änderung
eines Betrags der relativen Konzentrationsänderung oxygenierten Hämoglobins
und eines Betrags der relativen Konzentrationsänderung desoxygenierten Hämoglobins
an einer Messposition. Der Graph ist auf dem Anzeigeabschnitt 21 dargestellt.
Die Abszisse gibt die Messzeit an, und die Ordinate gibt relative Änderungsbeträge der Konzentrationen
an. Die durch den schraffierten Bereich dargestellte Zeit ist eine
Lastausübungszeit
(ein Zeitraum, in dem ein Finger der rechten Hand bewegt wird).
In Bezug auf den in 26 dargestellten relativen Änderungsbetrag
werden die relativen Änderungsbeträge oxygenierten
Hämoglobins
und desoxygenierten Hämoglobins
(HbO2, Hb) in Zusammenhang mit einer Lastausübung auf
der Grundlage des lastfreien Signals 31 und des vorhergesagten
lastfreien Signals 32 durch eine vorgegebene Berechnungsverarbeitung
berechnet.
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Jede
der 28 und 29 zeigt
ein Konturbild (ein Topographiebild), das anhand der zeitlichen Änderung
des relativen Änderungsbetrags
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
an jeder im Anzeigeabschnitt 21 angezeigten Messposition
erzeugt wird, wenn die Bewegung der Finger der linken Hand oder
der Finger der rechten Hand einer zu untersuchenden Person als Last
verwendet wird. Das Topographiebild wird gebildet, indem ein zeitlich
integrierter Wert (ein zeitlich gemittelter Wert kann akzeptierbar
sein) des Signals des relativen Änderungsbetrags 32 in
der Lastausübungszeit
(dem schraffierten Zeitraum in 27) durch
den Verarbeitungsabschnitt 19 berechnet wird und zwischen
den Messpositionen in X-Achsenrichtung und in Y-Achsenrichtung linear
interpoliert wird. Als das Topographiebild kann ein monochromatisches
Graustufenbild oder ein Farbidentifikationsbild an Stelle des in
den 28 und 29 dargestellten
Konturbilds akzeptierbar sein. Es ist anhand der 28 und 29 verständlich,
dass die Konzentration oxygenierten Hämoglobins an einer spezifischen
Position klar erhöht
ist, wenn der Finger der rechten Hand bewegt wird.
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Durch
Anzeigen dieser Informationen der räumlichen Verteilung als ein
Bild kann die Erkennung des Messergebnisses schnell und einfach
erfolgen. Wenngleich die in den 28 und 29 dargestellten
Bilder weiterhin unter Verwendung der zeitlich integrierten Werte
des relativen Änderungsbetrags
der Konzentration während
des Lastausübungszeitraums
gebildet werden, kann ein ähnliches Topographiebild
unter Verwendung der relativen Änderungsbeträge der Konzentration
oxygenierten Hämoglobins
an den Messpositionen zu jeder Messzeit gebildet werden. Durch Anzeigen
der mehreren gebildeten Topographiebilder in der Reihenfolge der Messzeit
oder als ein Film kann die zeitliche Änderung des relativen Änderungsbetrags
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
verstanden werden.
-
Weiterhin
kann durch Berechnen einer Autokorrelationsfunktion der zeitlichen Änderung
des relativen Änderungsbetrags
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
an einer beliebigen Messposition und einer Kreuzkorrelationsfunktion
der zeitlichen Änderung
des relativen Änderungsbetrags
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
an der einen und der anderen Messposition auch ein Topographiebild
für jede
Position anhand der Korrelationsfunktionen gebildet werden. Weil
die Korrelationsfunktion an jeder Position eine durch eine zeitliche
Verschiebung um τ definierte
Funktion ist, kann der Ausbreitungszustand der Änderung in einem dynamischen
Blutzustand sichtbar gemacht werden, indem photographische Bilder
anhand der Werte der um die gleiche Zeit τ verschobenen Korrelationsfunktionen
gebildet werden und die photographischen Bilder in der Ordnung von τ oder als
ein Film dargestellt werden. Wenngleich hier der relative Änderungsbetrag
der Konzentration oxygenierten Hämoglobins
als typisches Beispiel beschrieben wird, können ähnlich der relative Änderungsbetrag
der Konzentration desoxygenierten Hämoglobins und der relative Änderungsbetrag
der Gesamthämoglobinkonzentration,
der als Summe der relativen Änderungsbeträge der Konzentrationen oxygenierten
und desoxygenierten Hämoglobins
berechnet wurde, in den Topographiebildern gebildet werden.
-
30 zeigt
ein Beispiel einer Anzeige, worin ein durch das vorstehend beschriebene
Verfahren gebildetes Topographiebild 34 einem Gehirnoberflächenbild 35 einer
zu untersuchenden Person überlagert
ist. Weil das Topographiebild 34 die Änderung des dynamischen Blutzustands
eines Gehirns, der sich in Zusammenhang mit einer Änderung
einer biologischen Funktion ändert,
darstellt, ist es bevorzugt, dass das Topographiebild durch Überlagern
des Gehirnoberflächenbilds
dargestellt wird. Das Gehirnoberflächenbild 35 wird durch
Messen durch ein dreidimensionales MRI oder ein dreidimensionales
Röntgen-CT
dargestellt. Das Topographiebild 34 ist ein Topographiebild,
das durch Wandeln des Koordinatensystems, so dass die Koordinaten
der Messpositionen auf der Oberfläche des Gehirns angeordnet werden,
und anschließendes
Interpolieren der Werte zwischen den Messpositionen gebildet wird.
Wenn das gebildete Topographiebild 34 durch Überlagern des
Gehirnoberflächenbilds 35 angezeigt
wird, wird die Farbe des überlagerten
Topographiebilds 34 durchsichtig gemacht, so dass das Gehirnoberflächenbild
unter dem Topographiebild 34 sichtbar ist.
-
2 ist
ein Flussdiagramm, in dem ein Beispiel des Verarbeitungsablaufs
gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Messen eines unter Verwendung des in 1 dargestellten
optischen Messsystems zu untersuchenden Körpers dargestellt ist. Der
Betrieb des optischen Messsystems wird sequenziell ausgeführt, während ein
Bediener die in den 3 bis 22 dargestellten
Fenster betrachtet, die auf einem Fensteranzeigebildschirm des Anzeigeabschnitts 21 dargestellt
werden.
-
Wenn
das Betriebssystem des Systems gebootet wird, wird ein in 3 dargestelltes
anfängliches
Fenster zum Auswählen
des Hauptmenüs
dargestellt (S1). Mit Bezug auf 3 sei bemerkt,
dass die Verarbeitung mit der Messverarbeitung fortgesetzt wird,
wenn die Taste 301 ausgewählt wird, dass die Verarbeitung
mit der Datenanalyse fortgesetzt wird, wenn die Taste 302 ausgewählt wird,
und dass das Programm beendet wird, wenn die Taste 303 ausgewählt wird.
-
Unter
der Annahme, dass die Taste 301 ausgewählt wird, verschwindet das
in 3 dargestellte anfängliche Fenster, und die Verarbeitung
wird mit der Messverarbeitung fortgesetzt, wobei ein in 4 dargestelltes
Fenster zur Eingabe von Bedingungen in der Mitte des Anzeigebildschirms
des Anzeigeabschnitts 21 (S2) dargestellt wird. Mit Bezug
auf 4 sei bemerkt, dass die Bedeutung und die Funktionsweise
jedes Teils die folgenden sind:
- 401: eine Leiste
zum Eingeben eines Titels. Genau genommen, wird der Name der auszuführenden
Untersuchung eingegeben.
- 402: ein Teil zum Anzeigen des Datums und der Zeit, wobei
ein Fenster angezeigt wird, das das Datum und die Zeit standardmäßig zeigt
(automatisch angezeigte Zahlen oder Zeichen).
- 403: ein Teil zum Eingeben einer Stimulationsart (beispielsweise
eine Fingerbewegung, Schreiben, Sprechen, das Verabreichen einer
Medikation usw.). Eine Listenanzeigetaste (eine Taste mit einem
umgekehrten Deltasymbol) wird gedrückt, und es werden dann gewünschte Positionen
aus vorregistrierten Arten in dem Listenkästchen ausgewählt. Die
ausgewählten Arten
werden durch Ändern
der Hintergrundfarbe oder mit umgekehrten Zeichen dargestellt. Die
Daten können
hinzugefügt,
gelöscht
und ersetzt werden.
- 404: Die Art der im Stimulationseingabeteil ausgewählten Position
kann durch diese Taste gelöscht werden.
- 405: ein Teil zum Auswählen eines Messmodus. Der Messmodus
ist durch die Anzahl der Messkanäle
und die Anzahl der zu messenden Oberflächen bestimmt. Beispielsweise
wird in einem Fall, in dem die Anzahl der Messkanäle 1 ist
und die Anzahl der zu messenden Oberflächen 2 ist, angenommen, dass
der Messmodus 1 ausgewählt
wird.
- 406: ein Teil zum freien Schreiben eines Memorandums.
- 407: ein Teil zum Eingeben des Namens einer zu untersuchenden
Person.
- 408: ein Teil zum Eingeben des Alters einer zu untersuchenden
Person.
- 409: ein Teil zum Eingeben des Geschlechts einer zu untersuchenden
Person.
- 410: ein Teil zum Eingeben der Art einer zu untersuchenden
Person, d.h. ob es sich um einen Patienten oder um eine gesunde
Person handelt.
- 411: eine Einstellungsbeendigungstaste.
- 412: eine Taste zum Zurückkehren zum anfänglichen Fenster.
-
Nach
dem Eingeben und Einstellen der vorstehend erwähnten Bedingungen verschwindet durch
Drücken
der Taste 412 das Fenster zum Eingeben von Bedingungen,
und es wird ein in 5 gezeigtes Fenster zum Anzeigen,
dass die Verstärkungseinstellung
gerade ausgeführt
wird, in der Mitte des Bildschirms dargestellt (S3). Hierdurch wird
ausgedrückt,
dass in dem Messsystem eine automatische Verstärkungseinstellung ausgeführt wird,
und nach Abschluss der Einstellung verschwindet das Fenster zum
Darstellen, dass die Verstärkungseinstellung
gerade ausgeführt
wird, und es wird ein Fenster zum Darstellen von Messpositionen
in der Mitte des Anzeigebildschirms dargestellt (S4). Dieses Fenster
wird danach im Wesentlichen immer an einer Position des Bildschirms
des Anzeigeabschnitts 21 dargestellt. Indem das Fenster
zum Darstellen von Messpositionen immer dargestellt wird, ist es
möglich,
die Entsprechung zwischen den vielen Messsignalen und den wirklich
gemessenen Positionen leicht und schnell zu verstehen. Daher werden die
optischen Bestrahlungsfasern 8-1 bis 8-4 und die erfassenden
optischen Fasern 10-1 bis 10-5, die in 1 dargestellt
sind, im Allgemeinen an einem Helm befestigt, der von der zu untersuchenden
Person aufzusetzen ist. Falls daher Messkanalnummern an dem Helm
angegeben werden, um die Positionsbeziehung zu der von dem Bezugszeichen 602 in 6 dargestellten
Nummer herzustellen, wird die Erkennung für den Bediener weiter unterstützt.
-
Mit
Bezug auf 6 sei bemerkt, dass das Bezugszeichen 601 ein
Teil zum Darstellen des ausgewählten
Messmodus ist und dass das dargestellte Fenster zum Anzeigen von
Messpositionen dem Messmodus entspricht. Das Bezugszeichen 602 ist ein
Teil zum Darstellen der Anzahl der Messkanäle der Messebene. Das Bezugszeichen 603 gibt
die Einstellungspositionen der bestrahlenden und der erfassenden
optischen Fasern, d.h. die Bestrahlungspositionen und die Erfassungspositionen,
an. Das Bezugszeichen 604 gibt die Messkanalnummern an, und
die Messkanalnummer wird in grüner
Farbe dargestellt, wenn die automatische Verstärkungseinstellung des Messkanals
gut vorgenommen wurde.
-
Wenn
mindestens ein Messkanal existiert, der bei der Verstärkungseinstellung
fehlerhaft ist, wird die Messkanalnummer des Messkanals rot dargestellt.
Weiterhin wird in diesem Fall ein Fenster zum Darstellen der Abnormität, wie in 7 dargestellt
ist, in der Nähe
des Fensters zum Darstellen von Messpositionen, wie in 6 gezeigt
ist, dargestellt (S5). Der Fall, in dem die Verstärkungseinstellung
fehlerhaft ist, bedeutet, dass möglicherweise
ein Problem der Messposition auf der rechten Seite oder der linken
Seite oder der oberen oder der unteren Seite des rot dargestellten
Kanals existiert. Weil davon ausgegangen wird, dass ein Problem
der Einstellung der optischen Faser existiert, wenn die rote Anzeige
erscheint, muss die optische Faser neu eingestellt werden. Daher
wird nach dem Neueinstellen der optischen Faser das Bezugszeichen 701 in 7 verwendet,
wenn die Messung abgebrochen wird, indem zu dem Fenster aus 3 oder 4 zurückgekehrt
wird. Wenn die Taste 702 aus 7 gedrückt wird,
wird das Fenster zum Darstellen der Abnormität gelöscht und das Fenster zum Darstellen,
dass die Verstärkungseinstellung
gerade ausgeführt
wird, dargestellt, um die automatische Verstärkungseinstellung wieder vorzunehmen.
Wenn nach dem Einstellen der Verstärkung noch eine Abnormität verbleibt, wird
das in 5 dargestellte Fenster zum Darstellen, dass die
Verstärkungseinstellung
gerade ausgeführt
wird, gelöscht,
und der abnorme Messkanal in dem in 6 gezeigten
Fenster zum Darstellen von Messpositionen wird rot dargestellt,
und das in 7 gezeigte Fenster zum Darstellen
der Abnormität
wird in der Nähe
des in 6 gezeigten Fensters zum Darstellen von Messpositionen
dargestellt. Wenn keine Abnormität
auftritt, wird das in 5 gezeigte Fenster zum Darstellen,
dass die Verstärkungseinstellung
gerade ausgeführt
wird, gelöscht,
und alle Messkanäle
in dem in 6 gezeigten Fenster zum Darstellen
von Messpositionen werden nach grün geändert, und es wird ein in 8 gezeigtes
Fenster zum Erzeugen einer Datei dargestellt.
-
In 7 ist
das Bezugszeichen 703 eine Taste, die gedrückt wird,
wenn die Abnormität
ignoriert wird. Wenn die Taste gedrückt wird, wird das Fenster
zum Erzeugen einer Datei dargestellt (S6), indem der abnorme Messkanal
in dem in 6 gezeigten Fenster zum Darstellen
von Messpositionen ignoriert wird (so dass die rote Anzeige unverändert bleibt).
Das in 8 dargestellte Fenster zur Erzeugung einer Datei
wird unabhängig
vom Vorhandensein und vom Nichtvorhandensein einer Abnormität in der
Mitte des Anzeigebildschirms dargestellt, und die Position des in 6 gezeigten
Fensters zum Darstellen von Messpositionen wird zu einer unteren
linken Position in dem Anzeigebildschirm bewegt, wenn das in 8 gezeigte
Fenster zum Erzeugen einer Datei dargestellt wird. Durch dieses
Anzeigeverfahren kann der Bediener stets die einzugebende Bedingung
betrachten.
-
In 8 sind
die Bedeutung und die Funktionsweise jedes Teils die folgenden:
- 801: ein Teil zum Eingeben eines Dateinamens.
- 802: ein Teil zum Darstellen einer Liste aller Dateien, die
in einer Hierarchie existieren, welche durch die Taste 804 ausgewählt wird.
Beispielsweise werden Dateinamen einer zuvor ausgeführten Messung
in diesem Teil dargestellt.
- 803: ein Teil zum Darstellen des gegenwärtigen Wegs.
- 804: ein Teil zum Darstellen einer Verzeichnisliste (Hierarchieliste).
- 805: eine Taste zum Geben einer Erlaubnis, mit dem Messprozess
fortzufahren.
- 806: eine Drucktaste zum Aufheben und Zurückkehren
zum Fenster zum Eingeben von Bedingungen aus 4. Wenn
die Taste gedrückt
wird, werden das in 8 gezeigte Fenster zum Erzeugen
einer Datei und das in 6 dargestellte Fenster zum Darstellen
von Messpositionen gelöscht,
und es wird das in 4 gezeigte Fenster zum Eingeben
von Bedingungen dargestellt.
- 807: eine Taste zum Darstellen des Fensters zum Erzeugen
eines Verzeichnisses, wobei die Taste verwendet wird, wenn ein neues
Verzeichnis erzeugt wird. Wenn die Taste gedrückt wird, wird das Fenster zum
Erzeugen eines Verzeichnisses dem in 8 gezeigten
Fenster zur Erzeugung einer Datei in einem leicht verschobenen Zustand überlagert.
Zu dieser Zeit kann das in 9 gezeigte
Fenster zum Erzeugen eines Verzeichnisses nicht bedient werden.
- 808: eine Taste zum Spezifizieren eines Laufwerks.
-
Wenn
die Taste 807 gedrückt
wird, wird das in 9 gezeigte Fenster zum Erzeugen
eines Verzeichnisses dargestellt (S7). Mit Bezug auf 9 sei bemerkt,
dass das Bezugszeichen 901 ein Teil zum Eingeben des Namens
eines zu erzeugenden Verzeichnisses ist, dass das Bezugszeichen 902 eine Taste
zum Abschließen
der Erzeugung des Verzeichnisses ist und dass das Bezugszeichen 903 eine
Abbrechtaste ist. Wenn eine beliebige der Tasten gedrückt wird,
wird das in 9 gezeigte Fenster zum Erzeugen
eines Verzeichnisses gelöscht,
und die Verarbeitung wird zu dem in 8 gezeigten
Fenster zur Erzeugung einer Datei zurückgeführt.
-
Mit
Bezug auf 8 sei bemerkt, dass, wenn die
Taste 805 gedrückt
wird, das in 8 gezeigte Fenster zur Erzeugung
einer Datei gelöscht
wird und ein in 10 gezeigtes Messfenster im
oberen linken Abschnitt des Anzeigebildschirms dargestellt wird (S8)
und ein in 14 gezeigtes Fenster oder in 14 gezeigte
Fenster zum Darstellen einer Messdaten-Zeitsequenz in einem großen Abschnitt
auf der rechten Seite des Anzeigebildschirms dargestellt werden
(S11). 8 wird zum Steuern der Ausführung einer Messung verwendet.
Mit Bezug auf 10 sei bemerkt, dass die Bedeutung
und die Funktion jedes Teils die folgenden sind:
- 1001:
eine Taste zum Auswählen
von Informationen. Wenn Informationen ausgewählt werden, geschieht dies
in einem in 11 gezeigten Fenster zum Auswählen von
Bedingung oder Abstimmung als ein Untermenü. Wenn Bedingung im Untermenü aus 11 ausgewählt wird,
wird ein Fenster zum Eingeben einer Bedingung ähnlich 4 dargestellt
(S9). Dies dient dem Prüfen
des gegenwärtigen
Zustands oder dem Eingeben einer zusätzlichen Bedingung. Wenn Abstimmung
in dem Untermenü aus 11 ausgewählt wird,
wird ein in 12 gezeigtes Fenster zum Eingeben
der Messbedingung und der Anzeigebedingung dargestellt (S12). Wenn
die Abbrechtaste in Schritt 9 oder Schritt 10 gedrückt wird,
wird das Fenster zum Eingeben einer Bedingung ähnlich 4 oder das
in 12 gezeigte Fenster zum Eingeben einer Messbedingung
und einer Anzeigebedingung gelöscht,
und die Verarbeitung wird zum Messfenster aus 10 zurückgeführt.
- 1002: Wenn Option durch die Taste zur Optionsauswahl
ausgewählt
wird, wird ein in 13 gezeigtes Untermenüfenster
dargestellt. Hier werden Graphenanzeigebedingungen für die gerade
ausgeführte Messung
und Bedingungen eines Datensicherungsintervalls und von den anderen
später
zu beschreibenden Messinstrumenten ausgegebene Signale eingegeben,
es ist jedoch nicht erforderlich, jedes Mal eine Eingabe vorzunehmen,
weil es eine Lernfunktion zum automatischen Wiedergeben von Werten
gibt, die bei der vorhergehenden Messung eingestellt wurden.
- 1003: ein Teil zum Spezifizieren und Darstellen eines Datenerfassungs-Zeitintervalls.
- 1004: ein Teil zum Darstellen der Anzahl der Datenerfassungszeiten
(Anzahl der Abtastzeiten).
- 1005: ein Teil zum Darstellen einer verstrichenen Messzeit.
- 1006: ein Teil zum Darstellen des nächsten Messzustands.
Run:
Messung wird gerade ausgeführt
Abschluss:
normaler Abschluss der Messung
Überlauf: abnormer Abschluss
der Messung infolge eines Überlaufs
des A/D-Wandlers
Stopp: abnormer Abschluss der Messung infolge
einer anderen Ursache
Dateifehler: Fehler beim Schreiben der
Messdatei
Sicherungsdateifehler: Fehler beim Schreiben der
Sicherungsdatei
- 1007: eine Taste zum Einleiten einer Messung. Wenn die
Taste gedrückt
wird, wird die Messung eingeleitet, und ein Messdaten-Zeitsequenzsignal-Graph
wird auf jeder Achse in 14 dargestellt
(S11). Der dargestellte Graph drückt
ein Änderungsverhältnis aus.
- 1008: eine Taste zum Abschließen der Datenerfassung.
- 1009: eine Taste zum Abschließen der Messung und Inspektion.
- 1010: ein Teil zum Darstellen einer nach dem Drücken der
Markierungstaste 1011 verstrichenen Zeit. Durch diesen
Teil lässt
sich der Vorteil erzielen, dass ein Stimulationszeitraum verwaltet
werden kann, ohne dass eine Stoppuhr verwendet wird.
- 1011: die Markierungstaste, die dazu dient, eine Markierung
einer vertikalen Linie während
der Messung in den Graph aus 14 einzufügen. Diese
Markierung wird gewöhnlich
zu Beginn und beim Abschluss der Stimulation als eine Referenz für die Datenanalyse
eingegeben, die Markierung kann jedoch auch beliebig eingegeben
werden, wenn ein Ereignis, das ein Aufzeichnen der Zeit erforderlich
macht, während
der Messung auftritt. Wenn ein Markierungseingabesignal von einer
externen Vorrichtung zugeführt
wird, wird eine Markierung in der Zeichnung aus 14 dargestellt,
ohne dass die Taste gedrückt
wird. Weiterhin kann ein Ton erzeugt werden, wenn das Markierungseingabesignal
zugeführt
wird.
-
In
dem in 12 gezeigten Fenster zur Eingabe
der Messbedingung und der Darstellungsbedingung wird eine einem
ausgewählten
Messmodus entsprechende Messbedingung dargestellt. Die Messbedingung
drückt
die Entsprechung zu einem Messkanal (einer Messposition), einem
Kanal des A/D-Wandlers,
einer Wellenlänge,
einer Signalverstärkung
usw. aus. Weiterhin kann das Spezifizieren eines Kanals zum Messen
und Spezifizieren eines Kanals für
die Darstellung möglich
sein. Weiterhin ist es möglich,
die Eingabe eines anderen Signals in einen freien Kanal vorzuschreiben.
Die Bedeutung und die Funktion der jeweiligen Teile in 12 sind
die folgenden:
- 1201: Es gibt Tabellen, die die
Messbedingungen und die Darstellungsbedingungen für jede Wellenlänge im ausgewählten Modus
zeigen, und eine Tabelle, die sich auf eine darzustellende Wellenlänge bezieht, wird
unter Verwendung dieser Tabelle ausgewählt.
- 1202: ein Teil zum Spezifizieren einer Anforderung zur
Darstellung eines Graphen. Das Wort "wahr" in der
Spalte bedeutet die Darstellung des Graphen, und das Wort "falsch" bedeutet, dass der
Graph nicht dargestellt wird. Durch Vorauswählen von Graphen, die nicht
dargestellt zu werden brauchen, für einzelne Kanäle (durch
Anklicken eines Kästchens
in der "Sichtbar"-Spalte wird die
Auswahl ausgeführt,
wobei die Hintergrundfarbe geändert
wird oder eine invertierte Darstellung gegeben wird) und anschließendes Spezifizieren
einer Falsch-Taste von 1212 wird der ausgewählte Messkanal
von "wahr" zu "falsch" umgeschaltet.
- 1203: ein Teil zum Darstellen einer Verstärkung des Lock-in-Verstärkers.
- 1204: ein Teil zum Darstellen eines Dynamikbereichs des
A/D-Wandlers. In den Spalten der Teile 1203 und 1204 werden
die durch die automatische Verstärkungseinstellung
bestimmten Werte dargestellt.
- 1205: ein Teil zum Darstellen der Wellenlänge.
- 1206: ein Teil zum Darstellen einer Signalart. Das Wort "optisch" bedeutet "optische Messung". In einem Fall,
in dem beispielsweise ein Gehirnwellensignal zu einer Zeit unter
Verwendung eines zusätzlichen
Kanals gemessen wird (die Hinzufügung
kann in dem Teil 1208 spezifiziert werden), gibt der Bediener
EEG ein. Andere Signale als optische Signale können während der Datenanalyse getrennt
verarbeitet werden.
- 1207: ein Teil zum Darstellen einer Kanalnummer der Messung.
- 1208: ein Teil zum Spezifizieren und Darstellen der Wirksamkeit
(wahr) und der Unwirksamkeit (falsch) der Kanalnummer des A/D-Wandlers.
Das Spezifizierungsverfahren ähnelt
dem Fall für
den Teil 1202. Wenn "falsch" in einem Kanal ausgewählt wird,
wird die Messung in dem spezifizierten Kanal nicht ausgeführt.
- 1209: ein Fenster zum Eingeben einer Zeichenkette oder
einer Zahlenkette an einer in den Teilen 1202 bis 1208 ausgewählten Position.
- 1210: ein Teil zum Ändern
des Dynamikbereichs des A/D-Wandlers.
Er wird wirksam, wenn der Teil 1204 ausgewählt wird.
- 1211: ein Teil zum Ändern
der Verstärkung
des Lock-in-Verstärkers. Er
wird wirksam, wenn der Teil 1203 ausgewählt wird.
- 1212: ein Teil zum Schalten von "wahr" und "falsch" in den Spalten 1202 und 1208.
- 1213: ein Teil zum Auswählen eines dargestellten Messmodus.
Das Wort "jeder" bedeutet, dass die dargestellten
Tabellen durch mehrere Tabellen für jede Wellenlänge dargestellt
werden, und das Wort "alle" bedeutet, dass alle
Messkanäle
durch eine Tabelle dargestellt werden.
- 1214: eine Taste zum Abschließen der Einstellung.
- 1215: eine Taste zum Aufheben der Einstellung.
-
Entsprechend
dem Fenster aus 12 können das Prüfen und Einstellen einer Änderung
leicht ausgeführt
werden, weil die Messbedingungen (1203 bis 1208)
und die Bedingungen der Graphenanzeige (1202) in dem einzigen
Fenster dargestellt sind. Weiterhin kann ein Signal eines anderen
Messinstruments (eine andere Messvorrichtung) unter Verwendung dieses
Fensters erhalten werden. Weiterhin ist das Fenster aus 12 nur
ein Fenster, über
das der Bediener Verwendungsbedingungen durch Auswählen von
Messeingangssignalen eingibt.
-
In
einem Untermenüfenster
von "Option" in dem Messfenster
aus 10 werden die folgenden Fenster, abhängig davon,
welches ausgewählt
wird, dargestellt. Darstellungen des Triggerimpulses und des externen
Triggers, die auszuwählen
sind, sind jedoch in 13 fortgelassen.
-
Graph:
ein Fenster zum Eingeben der Darstellungsbedingungen des Graphen
aus 14 (15)
Sicherung: ein Fenster
zum Eingeben einer Dateisicherungsbedingung (16)
Anderer
CH: ein Fenster zum Eingeben der Einstellung des anderen Messgeräte-Ausgangssignals (17)
Triggerimpuls:
ein Fenster zum Einstellen eines Rechteckwellen-Ausgangssignals
(18)
Externer Trigger: ein Fenster zum Einstellen
einer synchronen Messbedingung mit einem extern eingegebenen Trigger
(20)
Messparameter: ein Fenster zum Einstellen
einer Messdatenerfassungsbedingung (21)
Vorabtastung:
ein Fenster zum Prüfen
eines Messsignals (22)
Position: ein Fenster
zum Darstellen von Messpositionen (6) (Rückkehr zu
Schritt S6)
-
Die
Bedeutung und die Funktion jedes Teils sind in den 15 bis 18 und 20 bis 22 die
folgenden:
-
15 (das
Fenster zum Eingeben der Darstellungsbedingungen des Graphen aus 14) (S12)
- 1) Es wird ein Bereich der X-Achse eingegeben. Zum
Eingeben des Bereichs gibt es zwei Eingabeverfahren, wobei das eine
ein bei 1501 ausgeführtes
Verfahren zum Eingeben einer Vergrößerung ist und das andere ein
bei 1503 ausgeführtes Verfahren
zum Eingeben einer Darstellungszeit ist.
- 1501: eine Taste zum Auswählen der Darstellungsvergrößerung für die X-Achse
des Graphen.
- 1502: ein Teil zum Eingeben einer Darstellungsvergrößerung der
X-Achse des Graphen durch einen Prozentsatz. Beispielsweise liegt
in einem Fall, in dem der Zeitraum von 3600 Sekunden dargestellt
wird, wenn die Vergrößerung 100
% ist, der Darstellungszeitraum innerhalb eines Bereichs von 360
Sekunden, falls die Vergrößerung zu
1000 % geändert
wird. Wenn die Zeit 360 Sekunden übersteigt, wird das Fenster
in diesem Fall zur linken Seite gescrollt. Detailliert gesagt, verläuft der
dargestellte Bereich der X-Achse des Graphen aus 14 von
2 Sekunden bis 362 Sekunden, wenn angenommen wird, dass Daten aus 362
Sekunden erfasst werden.
- 1503: eine Taste zum Auswählen der Darstellungszeit für die X-Achse
des Graphen. Wenn diese Taste ausgewählt wird, wird die Taste 1501 automatisch
zu nicht ausgewählt
umgeschaltet. Die Taste 1501 und die Taste sind exklusiv
zueinander.
- 1504: ein Teil zum Eingeben eines Darstellungszeitraums
der X-Achse des Graphen.
- 1505: ein Teil zum Darstellen der Anzahl der Datenarten,
die innerhalb eines in dem Teil 1504 spezifizierten Darstellungszeitraums
erfasst werden.
- 2) Es wird ein Bereich der Y-Achse eingegeben.
- 1506: ein Teil zum Auswählen einer Darstellungsvergrößerung für die Y-Achse
des Graphen. Die Denkweise ähnelt
derjenigen im Fall des Auswählens
einer Darstellungsvergrößerung für die X-Achse
des Graphen.
- 3) Das Format der Graphendarstellung aus 14 wird
ausgewählt.
- 1507: eine Taste zum Auswählen der Darstellung aller
Kanäle
(aller Kanäle,
die für
die Darstellung in 12 ausgewählt werden) in der Reihenfolge der
Messkanäle.
Wenn diese Taste ausgewählt wird,
werden die in 14 dargestellten Fenster, deren
Anzahl gleich der Anzahl der Wellenlängen ist, die in jedem Messkanal
verwendet werden (zwei Wellenlängen
in dieser Ausführungsform), dargestellt,
so dass sie einander überlappen.
In diesem Fall zeigt das erste Fenster Signale der ersten Wellenlänge in der
Reihenfolge des Messkanals und das zweite Fenster Signale der zweiten
Wellenlänge
in der Reihenfolge des Messkanals. Falls die Einstellung insbesondere
nicht vorgenommen wird, wird "zusammen" ausgewählt.
- 1509: eine Taste zum Darstellen aller Kanäle innerhalb
eines einzigen Fensters.
- 1509: eine Taste zum getrennten Darstellen innerhalb
eines Fensters für
jeden Kanal. Weiterhin gibt es die zwei folgenden Arten von Darstellungsverfahren.
-
Titel:
Graphen werden durch Anordnen in Matrixform dargestellt.
-
Kaskade:
Graphen werden dargestellt, indem sie einander überlagert werden.
- 1510:
eine Taste zum Darstellen nur eines spezifizierten Kanals (der in 12 dargestellte
Kanal kann ausgewählt
werden).
- 1511: ein Teil zum Erzwingen, dass die Graphen nicht dargestellt
werden.
- 1512: ein Teil zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 1513: ein Teil zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
16 (das
Fenster zur Eingabe einer Dateisicherungsbedingung) (S13)
-
Dieses
Fenster dient dem Einstellen der Bedingung der Funktion der Datensicherung
während der
Messung zu jeder Zeit bei Annahme eines Falls eines Stromausfalls
während
der Messung oder eines Falls, in dem eine durch das Fenster zur
Erzeugung einer Datei aus 8 spezifizierte
Datei aus irgendwelchen Gründen
beschädigt
ist.
- 1601: ein Teil zum Spezifizieren, ob eine
Sicherung erforderlich ist oder nicht.
- 1602: ein Teil zum Eingeben eines Sicherungszeitintervalls.
- 1603: ein Teil zum Eingeben eines Sicherungsdateinamens
bei einem vollständigen
Durchgang.
- 1604: ein Teil zur Bezugnahme auf ein Verzeichnis und
eine Datei. Es wird das Fenster zur Erzeugung einer Datei aus 8 dargestellt,
und der spezifizierte Dateiname wird in den Sicherungsdateinamenbereich
eingetragen.
- 1605: eine Taste zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 1606: eine Taste zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
17 (das
Fenster zum Eingeben der Einstellung des Ausgangssignals eines anderen
Messgeräts)
(S14)
-
Durch
dieses Fenster wird ein von einem anderen Messinstrument ausgegebenes
Signal anhand Daten eines freien A/D-Wandlerkanals erfasst. Die Kanalnummer
des zum Erfassen der Daten verwendeten A/D-Wandlers, die Art des
Signals (EEG usw.) und der Dynamikbereich des A/D-Wandlers werden ausgewählt.
- 1701:
ein Teil zum Darstellen einer Kanalnummer eines für die Eingabe
verwendeten freien A/D-Wandlers. Der freie A/D-Wandler, der die
kleinste Kanalnummer aufweist, wird automatisch zugeordnet.
- 1702: ein Teil zum Eingeben des Namens der Art des Signals.
- 1703: ein Teil zum Auswählen des Dynamikbereichs eines
A/D-Wandlers einer anderen Eingabe.
- 1704: eine Taste zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zur Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 1705: eine Taste zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
18 (das
Fenster zum Einstellen des Rechteckwellen-Ausgangssignals) (S15)
-
Ein
Rechteckwellen-Spannungssignal wird periodisch von dem vorliegenden
optischen Messsystem ausgegeben. Durch Eingeben dieses Signals in
die anderen Messinstrumente (ein Gehirnwellenmessgerät usw.)
kann die Messzeit streng in Übereinstimmung
mit den Instrumenten festgelegt werden. Das Rechteckwellensignal
wird beispielsweise von einer seriellen Platine eines Personalcomputers ausgegeben.
-
Es
gibt drei Arten der ausgegebenen Rechteckwellensignale, wie in 19 dargestellt
ist. Die erste Art ist ein Rechteckwellensignal, das nur zu Beginn
einer Messung ausgegeben wird. Die zweite Art ist ein Rechteckwellensignal,
das periodisch ausgegeben wird, bis die Messung abgeschlossen ist.
Die dritte Art ist ein Rechteckwellensignal, das synchron mit dem
Drücken
der Markierungstaste aus 10 ausgegeben
wird. Der Zustand dieser drei Arten von Rechteckwellensignalen kann
durch das Fenster aus 18 eingestellt werden.
- 1801:
ein Teil zum Auswählen,
ob die Rechteckwellenausgabe notwendig ist oder nicht.
- 1802: ein Teil zum Auswählen eines Anschlusses zur Ausgabe
des Rechteckwellensignals.
- 1803: ein Teil zum Eingeben einer Zeitbreite der ersten
Art des Rechteckwellensignals (siehe A aus 19).
- 1804: ein Teil zum Eingeben der Wiederholungsanzahl
der ersten Art des Rechteckwellensignals (siehe B aus 19).
- 1805: ein Teil zum Eingeben der Wiederholungsanzahl
der zweiten Art des Rechteckwellensignals (siehe C aus 19).
- 1806: ein Teil zum Eingeben einer Zeitbreite der zweiten
Art des Rechteckwellensignals (siehe D aus 19).
- 1807: ein Teil zum Eingeben einer Zeitbreite der dritten
Art des Rechteckwellensignals (siehe E aus 19).
- 1808: eine Taste zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zur Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 1809: eine Taste zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
20 (das
Fenster zum Einstellen einer Synchronmessbedingung mit einem extern
eingegebenen Trigger) (S16)
-
Dieses
Fenster wird verwendet, wenn eine Messung synchron mit einem Triggersignal
von außen
ausgeführt
wird. Durch Ausführen
einer synchronen Messung ist die Zeit vollkommen synchron mit dem
anderen Messinstrument und einer Stimulationsvorrichtung.
- 2001:
ein Teil zum Spezifizieren, ob die synchrone Messung mit einem extern
eingegebenen Trigger erforderlich ist.
- 2002: ein Teil zum Eingeben einer Kanalnummer des für das extern
eingegebene Triggersignal verwendeten A/D-Wandlers.
- 2003: ein Teil zum Eingeben einer Messzeit für jedes Triggersignal.
- 2004: ein Teil zum Eingeben eines Schwellenwerts eines
Spannungswerts, der als das Triggersignal erkannt wird.
- 2005: eine Taste zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zur Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 2006: eine Taste zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
21 (das
Fenster zum Einstellen einer Messdatenerfassungsbedingung) (S17)
-
Durch
dieses Fenster können
eine Kanalarbeitsfrequenz des A/D-Wandlers (Burst-Rate), eine Abtastfrequenz
je Kanal des A/D-Wandlers (Konvertierungsrate), die durchschnittliche
Addierhäufigkeit der
erfassten Daten (Anzahl der Abtastwerte), die Addierzeit der erfassten
Daten (Erfassungszeit), ein Datenerfassungs-Zeitintervall (Abtastperiode:
ebenso wie beim Teil 1003 aus 10) und
die Gesamtmesszeit eingestellt werden.
- 2101: ein
Teil zum Darstellen und Eingeben der Burst-Rate.
- 2102: ein Teil zum Darstellen und Eingeben der Konvertierungsrate.
- 2103: ein Teil zum Darstellen und Eingeben der Anzahl
der erfassten Abtastwerte je Abtastung.
- 2104: ein Teil zum Darstellen einer Datenerfassungszeit.
- 2105: ein Teil zum Darstellen und Eingeben eines Datenerfassungs-Zeitintervalls.
- 2106: ein Teil zum Darstellen und Eingeben einer Messzeit.
- 2107: eine Taste zum Abschließen der Einstellung. Durch
Abschließen
der Einstellung wird die Fensterdarstellung zur Fensterdarstellung
aus 10 zurückgeführt.
- 2108: eine Taste zum Abbrechen. Im Fall des Abbrechens
wird auch die Fensterdarstellung zu der Fensterdarstellung aus 10 zurückgeführt.
-
22 (das
Fenster zum Prüfen
eines Messsignals) (S18)
-
Dieses
Fenster wird vom Bediener verwendet, um den Zustand von Signalen
durch Ausführen einer
Vormessung vor Einleitung der eigentlichen Messung zu prüfen, falls
dies erforderlich ist. Ein in dem Graphen dargestellter Wert des
Signals wird durch einen Spannungswert ausgedrückt.
- 2201:
ein Teil zum Darstellen eines Datenerfassungs-Zeitintervalls.
- 2202: ein Teil zum Darstellen der Datenerfassungshäufigkeit
(Anzahl der Abtastzeiten).
- 2203: ein Teil zum Darstellen der verstrichenen Messzeit.
- 2204: ein Teil zum Darstellen eines Messzustands (siehe 10).
- 2205: ein Teil zum Spezifizieren einer Vergrößerung der
X-Achse des Graphen (siehe 15).
- 2206: ein Teil zum Darstellen des Ergebnisses der Vormessung
durch Zahlenwerte für
jeden Kanal.
- 2207: eine Taste zum Einleiten des Prüfens von
Ausgangssignalen. Wenn diese Taste gedrückt wird, werden die Messsignale,
entsprechend der durch das in 15 gezeigte
Fenster eingestellten Form des Graphen, in einem einzigen Fenster
oder mehreren Fenstern dargestellt, wie in 14 gezeigt
ist.
- 2208: eine Taste zum Abbrechen einer Messung.
- 2209: eine Taste zum Abschließen der Vormessung. Durch Drücken dieser
Taste wird das Anzeigefenster zu dem Anzeigefenster aus 10 zurückgeführt.
-
Durch
die vorstehend beschriebene Ausführungsform
kann ein Bediener, selbst wenn er nicht geschult ist, die Eingabe
schnell und fehlerfrei ausführen.
Weiterhin sind die Optionsfunktionen bereitgestellt, die von einem
Bediener eingestellt werden können.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
ein optisches Messsystem bereitzustellen, das zum optischen Messen
eines zu untersuchenden Körpers
geeignet ist, und leicht ein Bild eines gewünschten Gegenstands auf der
Grundlage durch die Messung erhaltener Informationen zu erhalten.
-
Weiterhin
kann ein Bediener gemäß der vorliegenden
Erfindung, selbst wenn er nicht geschult ist, die Eingabe schnell
und fehlerfrei ausführen. Dementsprechend
kann der Bediener den optischen Messvorgang selbst dann ausführen, wenn
er das Bedienungshandbuch nicht gut verstanden hat.
-
Weiterhin
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
einen Änderungszustand
in einem zu untersuchenden Körper,
beispielsweise einen Aktivierungszustand des Gehirn-Sauerstoff-Stoffwechsels,
mit hoher Genauigkeit zu verstehen.