JP2004184402A - Optical measuring device for living body - Google Patents

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Takeshi Yamamoto
剛 山本
Atsushi Maki
敦 牧
Takanari Katsura
卓成 桂
Masafumi Kiguchi
雅史 木口
Hideo Kawaguchi
英夫 川口
Daiki Sato
大樹 佐藤
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set a timing for which synchronous addition is effective, by repetitive impression of a task, in an optical measuring device for living body. <P>SOLUTION: The performing interval for task and rest, the number of repetitions of the task, mutual relation of each set on/off input for the light source for optical irradiator 2-6, are checked by a computer 1-11. If the mutual relation fits prescribed inhibition conditions, the computer urges resetting with an alarm, or automatically changes the on/off interval of the light source. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

光を用いて生体の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する生体光計測装置に関する。   The present invention relates to a biological light measurement device that measures the concentration of a metabolite in a living body or a change in the concentration using light.

生体組織透過性が高い近赤外光に代表される光を用いて、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、ミオグロビンに代表される生体内代謝物質の濃度もしくはその濃度変化を計測し、その濃度変化を画像化する生体光計測装置が、特許文献1(特開平9−98972号公報)に記載されている。図2はその装置の構成を示す。被検体2−1は、計測部位の上部に相当する頭皮もしくは頭髪上に計測に使用する光ファイバホルダ2−2を固定したヘルメット2−3を装着する。この光ファイバホルダへは、後述する半導体レーザ、発光ダイオード、ランプに代表される光源(以下、光照射器2−7とする)もしくは、アバランシェ・ホト・ダイオード、光電子増倍管に代表される検出器(以下、光検出器2−6とする)と接続された光ファイバ2−4を接続された光ファイバコネクタ2−5を挿入する。この光ファイバコネクタ2−5の先端は、被検体の頭髪を掻き分けてその頭皮へ接触させる。光ファイバの一部(図2では、5本の光ファイバ)は、前述した通り光照射器2−7へ接続されている。また、残りの光ファイバ(図2では、4本の光ファイバ)は、前述した光検出器2−6へ接続されている。これら光照射器2−7へ接続された光ファイバと、光検出器2−6へ接続された光ファイバは、頭皮上で約30mmの間隔で交互に配置されており、光検出器2−6へ接続された光ファイバは、その光ファイバから約30mm離れた位置に存在する光ファイバから照射され、生体組織内部を通過した光を検出する。5つの光照射器2−7は、複数波長の光源を照射することが可能な光照射器であっても何等かまわない。これは、図3に示したように、計測対象の物質(図3では、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとする)の吸収スペクトルが波長に対して異なる場合、複数の波長の光源を使用することで、各計測対象の物質の濃度変化を計測できるからである(非特許文献1(Atsushi Maki, Yuichi Yamashita, Yoshitoshi Ito, Eijyu Watanabe, Yoshia ki Mayanagi, and Hideaki Koizumi, “Spatial and temporal analysis of hum an motor activity”, Medical Physics, Vol. 22(No. 12), pp.1997-2005(1995)(メディカル・フィシックス、第22巻(12号)、1997〜2005頁、1995年))参照)。   Using light represented by near-infrared light, which has high permeability to biological tissues, measures the concentration of metabolites in the living body represented by oxidized hemoglobin, reduced hemoglobin, and myoglobin or changes in the concentration, and images the concentration change A biological light measurement device that performs the measurement is described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972). FIG. 2 shows the configuration of the apparatus. The subject 2-1 wears a helmet 2-3 to which an optical fiber holder 2-2 used for measurement is fixed on a scalp or hair corresponding to an upper part of a measurement site. A light source (hereinafter, referred to as a light irradiator 2-7) typified by a semiconductor laser, a light emitting diode, and a lamp described later, or a detection typified by an avalanche photo diode and a photomultiplier tube is provided on the optical fiber holder. An optical fiber connector 2-5 connected to an optical fiber 2-4 connected to a detector (hereinafter, referred to as a photodetector 2-6) is inserted. The tip of the optical fiber connector 2-5 squeezes the hair of the subject and makes contact with the scalp. A part of the optical fiber (five optical fibers in FIG. 2) is connected to the light irradiator 2-7 as described above. The remaining optical fibers (four optical fibers in FIG. 2) are connected to the above-described photodetector 2-6. The optical fibers connected to the light irradiator 2-7 and the optical fibers connected to the light detector 2-6 are alternately arranged on the scalp at an interval of about 30 mm. The optical fiber connected to is detected from light emitted from an optical fiber located at a position about 30 mm away from the optical fiber and passed through the inside of the living tissue. The five light irradiators 2-7 may be any light irradiators capable of irradiating light sources of a plurality of wavelengths. This is because, as shown in FIG. 3, when the absorption spectra of the substances to be measured (oxyhemoglobin and reduced hemoglobin in FIG. 3) are different with respect to wavelength, by using a light source having a plurality of wavelengths, This is because the change in the concentration of the substance to be measured can be measured (see Non-Patent Document 1 (Atsushi Maki, Yuichi Yamashita, Yoshitoshi Ito, Eijyu Watanabe, Yoshia ki Mayanagi, and Hideaki Koizumi, “Spatial and temporal analysis of hum an motor activity ", Medical Physics, Vol. 22 (No. 12), pp. 1997-2005 (1995) (Medical Physics, Vol. 22 (12), 1997-2005, 1995))).

2−8は各光照射器の照射光量を、各々の光源に対して独立して制御できる制御装置であり、その制御内容は、2−9に示したパーソナルコンピュータ、ワークステーションに代表される電子計算機を用いて制御される。上述の特許文献1では、この制御装置は、各光照射器の位置情報および複数波長を使用した場合、その各波長の情報を与えるために、各々の光源の強度を全て異なるキロヘルツオーダーの周波数で変調している。これら各光源に対する変調周波数の情報は、後述する信号処理装置2−10へ伝送ケーブル2−11を介して伝送される。また、生体内部を通過した光強度は、光検出器2−6で検出され、光強度が電気信号へ変換される。この変換された電気信号は、信号処理装置2−10へ送信される。この信号処理装置2−10は、ロックインアンプとアナログ・ディジタル変換装置から構成されており、光検出器2−6で検出した光強度から、各光源成分に対応する成分を抽出する。この抽出方法は、図4を用いて説明する。抽出した信号は、電子計算機2−9へ送信され、計測結果を処理し、トポグラフィ画像として表示する。   Reference numeral 2-8 denotes a control device that can independently control the amount of light emitted from each light irradiator for each light source. The control content is electronic control represented by a personal computer and a workstation described in 2-9. It is controlled using a computer. In Patent Document 1 described above, when using the position information of each light irradiator and a plurality of wavelengths, the control device adjusts the intensity of each light source at different frequencies on the order of kilohertz in order to provide information on each wavelength. Modulated. Information on the modulation frequency for each of these light sources is transmitted to a signal processing device 2-10 described below via a transmission cable 2-11. The light intensity that has passed through the inside of the living body is detected by the light detector 2-6, and the light intensity is converted into an electric signal. The converted electric signal is transmitted to the signal processing device 2-10. The signal processing device 2-10 includes a lock-in amplifier and an analog / digital conversion device, and extracts components corresponding to each light source component from the light intensity detected by the photodetector 2-6. This extraction method will be described with reference to FIG. The extracted signal is transmitted to the computer 2-9, processes the measurement result, and displays it as a topography image.

次に、前述した各光源成分に対応する成分の抽出方法を図4および補助的な図として図5を用いて説明する。図4中の、4−1、4−2、4−3、4−4、4−5(丸で囲って示す1−5)は、それぞれ、光照射器2−7へ接続された光ファイバが配置される場所を、同様に4−6、4−7、4−8、4−9(大きい四角で囲って示す1−4)は、それぞれ、光検出器2−6へ接続された光ファイバが配置される場所を示している。これらの場所は、交互に約30mm離して配置されるが、この30mmという値に限定されるものではなく、頭部の構造や光学定数(散乱係数や吸収係数)によって、20mm程度から40mm程度に設定することが可能である。また、図4中の小さい四角中に示した数字13〜24は、隣接する光ファイバ対を用いて検出する血液量変化の代表的な位置情報を与えるサンプリング点(これらの一つに代表して参照符号4−10を付した)を示す。   Next, a method of extracting components corresponding to each of the light source components described above will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 4 are optical fibers connected to the light irradiator 2-7, respectively. 4-6, 4-7, 4-8, and 4-9 (1-4 shown by a large square) similarly indicate the positions where the light is connected to the photodetector 2-6, respectively. Figure 2 shows where the fiber is located. These locations are alternately arranged at a distance of about 30 mm, but are not limited to this value of 30 mm, and may vary from about 20 mm to about 40 mm depending on the structure of the head and optical constants (scattering coefficient and absorption coefficient). It is possible to set. Numerals 13 to 24 shown in small squares in FIG. 4 are sampling points (typically, one of these sampling points) that provide representative position information of blood volume changes detected using adjacent optical fiber pairs. (Reference numeral 4-10).

図4では、サンプリング点の位置を光照射器へ接続された光ファイバの配置位置と光検出器へ接続された光ファイバの接続位置の略中点としている。この理由を、図5に示した脳の構造モデルを用いて説明する。5−1、5−2、5−3、5−4は、それぞれ、頭皮、頭蓋骨、脳脊髄液層、灰白質であり、これらは図5では層状の構造になっている。また、頭皮5−1上にはヘルメット5−5により固定された光ファイバホルダ5−6が固定されており、光照射器2−7へ接続された光ファイバ5−7と光検出器2−6へ接続された光ファイバ5−8が約30mm間隔で接続されている。図5に示したようにある光照射器へ接続された光ファイバから照射され、約30mm離れた位置にある光検出器へ接続された光ファイバへ到達した光の分布形状は「バナナ形状5−9」であるため、大脳皮質5−10での血液量変化に対する感度は、光照射器2−7と光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置の中点の直下付近で脳活動に伴い血液量が変化した場合最大であることが知られているためである。   In FIG. 4, the position of the sampling point is substantially the midpoint between the arrangement position of the optical fiber connected to the light irradiator and the connection position of the optical fiber connected to the photodetector. The reason will be described with reference to the structural model of the brain shown in FIG. Reference numerals 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 denote a scalp, a skull, a cerebrospinal fluid layer, and gray matter, respectively, which have a layered structure in FIG. An optical fiber holder 5-6 fixed by a helmet 5-5 is fixed on the scalp 5-1. The optical fiber 5-7 connected to the light irradiator 2-7 and the light detector 2-6 are fixed. The optical fibers 5-8 connected to 6 are connected at intervals of about 30 mm. As shown in FIG. 5, the distribution shape of the light emitted from the optical fiber connected to the light irradiator and reaching the optical fiber connected to the photodetector located at a position about 30 mm away is “banana shape 5- 9 ", the sensitivity to a change in blood volume in the cerebral cortex 5-10 is determined in the vicinity of the midpoint of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 and the light detector 2-6. This is because it is known that when the blood volume changes due to the activity, it is maximum.

ここで、光検出位置4−6で検出する光源に関して、隣接する各光源成分に対応する抽出方法を記述する。この光検出位置4−6に対して約30mm間隔で存在する光源は、光照射位置4−1、4−2、4−3の3つが存在する。各光源が同一の強度変調周波数で動作する場合(この変調周波数が0である連続波も含む)、光検出位置4−6へは、3つの光照射位置4−1、4−2、4−3で照射された光源が到達してしまい、どの光照射位置からの信号かを弁別することが困難になる。そこで、上述の特許文献1では、光照射位置4−1、4−2、4−3、4−4、4−5の光源の強度変調周波数を全て異なる値とする。この方法を用いれば、例えば、光検出位置4−6へ到達した光が3つの光照射位置から照射された場合でも、各変調周波数を参照してフィルター動作するロックインアンプとアナログ・ディジタル変換装置から構成されている信号処理装置2−10を用いているため、各光源に対応する信号の抽出が可能となる。   Here, with respect to the light source detected at the light detection position 4-6, an extraction method corresponding to each adjacent light source component will be described. There are three light sources, light irradiation positions 4-1, 4-2, and 4-3, which are present at an interval of about 30 mm from the light detection position 4-6. When each light source operates at the same intensity modulation frequency (including a continuous wave whose modulation frequency is 0), three light irradiation positions 4-1, 4-2, 4- The light source irradiated in 3 arrives, and it becomes difficult to discriminate from which light irradiation position the signal is. Therefore, in Patent Document 1 described above, the intensity modulation frequencies of the light sources at the light irradiation positions 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, and 4-5 are all different values. By using this method, for example, even when light reaching the light detection position 4-6 is irradiated from three light irradiation positions, a lock-in amplifier and an analog / digital converter that perform a filter operation with reference to each modulation frequency are used. , The signal corresponding to each light source can be extracted.

また、このような生体光計測装置に関係して、空間分解能の向上が可能な計測方法に関して、特許文献2(特開2002−586号公報)に開示されている。   A measurement method capable of improving the spatial resolution in connection with such a biological light measurement device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-586.

まず、上述した図4の照射用光ファイバと検出用光ファイバの配置方法をベースとする。この配置方法では、光照射器2−7へ接続された光ファイバによる光照射位置4−1、4−2、4−3、4−4、4−5(丸で囲って示す1−5)を、光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置4−6、4−7、4−8、4−9(大きい四角で囲って示す1−4)を、交互に約30mm離して配置する。ここで、図中の小さい四角中に示した数字13〜24は、サンプリング点4−10である。光照射器2−7へ接続された光ファイバと光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置間隔が仮に30mmの場合、隣接するサンプリング点の間隔、例えば、サンプリング点13と15の間隔は、光ファイバ配置間隔の半分の15mmの√2倍である約21mmになる。サンプリング点13と18の間隔は、光ファイバの配置間隔とおなじ30mmである。   First, the arrangement method of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber shown in FIG. In this arrangement method, light irradiation positions 4-1 4-2, 4-3, 4-4, and 4-5 by optical fibers connected to the light irradiator 2-7 (1-5 shown by a circle). Are alternately separated by about 30 mm from the arrangement positions 4-6, 4-7, 4-8, and 4-9 of the optical fibers connected to the photodetector 2-6 (1-4 enclosed by a large square). Place. Here, numerals 13 to 24 shown in small squares in the figure are sampling points 4-10. If the arrangement interval between the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 and the optical fiber connected to the photodetector 2-6 is 30 mm, the interval between adjacent sampling points, for example, the interval between sampling points 13 and 15 Is about 21 mm, which is √2 times 15 mm which is half of the optical fiber arrangement interval. The interval between the sampling points 13 and 18 is 30 mm, which is the same as the interval between the optical fibers.

空間分解能の向上を実現するためには、このサンプリング点の間隔を短縮することが必須であり、上述の特許文献2では、以下に述べる方法を用いている。まず、図6に示すような、図4に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバと光検出器2−6へ接続された光ファイバと同様の配置を有する別の光ファイバアレーを用意する。図6では、6−1、6−2、6−3、6−4、6−5(丸で囲って示す6−10)が光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置を示しており、6−6、6−7、6−8、6−9(大きい四角で囲って示す5−8)が光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置を示している。また、図中の小さい四角の中に示した数字1〜12は、サンプリング点(これらの一つに代表して参照符号6−10を付した)の位置を示す。   In order to improve the spatial resolution, it is essential to shorten the interval between the sampling points, and the above-mentioned Patent Document 2 uses the method described below. First, as shown in FIG. 6, another optical fiber array having the same arrangement as the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 and the optical fiber connected to the photodetector 2-6 shown in FIG. Prepare. In FIG. 6, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4, 6-5 (circled 6-10) indicate the positions of the optical fibers connected to the light irradiator 2-7. 6-6, 6-7, 6-8, and 6-9 (5-8 enclosed by a large square) indicate the positions of the optical fibers connected to the photodetector 2-6. . Numerals 1 to 12 shown in small squares in the figure indicate the positions of sampling points (one of these is denoted by reference numeral 6-10).

そして、図4と図6に示した配置関係の光ファイバを図7に示した要領で配置する。図7では、7−1、7−2、7−3、7−4、7−5は図4に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置を、7−6、7−7、7−8、7−9、7−10は図6に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置を、それぞれ、示し、7−11、7−12、7−13、7−14は図4に示した光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置を、7−15、7−16、7−17、7−18は図6に示した光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置を、それぞれ、示す。   Then, the optical fibers having the arrangement relationship shown in FIGS. 4 and 6 are arranged in the manner shown in FIG. In FIG. 7, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, and 7-5 denote the arrangement positions of the optical fibers connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 7-7, 7-8, 7-9, and 7-10 indicate the positions of the optical fibers connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 6, respectively, and 7-11, 7-12, and 7-11. 7-13 and 7-14 show the arrangement positions of the optical fibers connected to the photodetector 2-6 shown in FIG. 4, and 7-15, 7-16, 7-17 and 7-18 show in FIG. The arrangement positions of the optical fibers connected to the detected photodetectors 2-6 are shown respectively.

図7では、図6に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置を、図4に示した光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置に横方向で隣接するように配置する。すなわち、図6に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置(例えば、7−9)を、図4に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置(例えば、7−2)と光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置(例えば、7−13)の間(横方向で)に配置する。その結果、上段および下段では、光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置2,9および1,10が隣接し、これに、光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置3,6および2,7が隣接し、さらに、光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置5,6および4,7が隣接することになる。中段では、光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置1,8が隣接し、これに、光照射器2−7へ接続された光ファイバの配置位置3,8が隣接し、さらに、光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置位置4,5が隣接することになる。   In FIG. 7, the arrangement position of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 6 is changed to the arrangement position of the optical fiber connected to the photodetector 2-6 shown in FIG. Arrange them so that they are adjacent. That is, the arrangement position (for example, 7-9) of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 6 is changed to the arrangement position of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. The optical fiber connected to the photodetector 2-6 is arranged (in the horizontal direction) between the position (for example, 7-2) and the arrangement position (for example, 7-13) of the optical fiber connected to the photodetector 2-6. As a result, in the upper stage and the lower stage, the arrangement positions 2, 9, and 1, 10 of the optical fibers connected to the light irradiator 2-7 are adjacent to each other, and the positions of the optical fibers connected to the photodetector 2-6 are adjacent thereto. The arrangement positions 3, 6 and 2, 7 are adjacent, and the arrangement positions 5, 6 and 4, 7 of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 are adjacent. In the middle stage, the arrangement positions 1 and 8 of the optical fibers connected to the photodetector 2-6 are adjacent, and the arrangement positions 3 and 8 of the optical fibers connected to the light irradiator 2-7 are adjacent thereto. Furthermore, the arrangement positions 4 and 5 of the optical fibers connected to the photodetector 2-6 are adjacent.

図8は、図7に示す光ファイバの配置位置に対応する24個のサンプリング点1−24(これらの一つに代表して参照符号8−1を付した)の位置を示す図である。ここで、サンプリング点1−12は、図6に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバと光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置方法から得られたサンプリング点を示し、サンプリング点13−24は、図4に示した光照射器2−7へ接続された光ファイバと光検出器2−6へ接続された光ファイバの配置方法から得られたサンプリング点を示す。なお、図8の背景に薄いドットで示す領域は、計測領域である。   FIG. 8 is a diagram showing the positions of 24 sampling points 1-24 (the reference numeral 8-1 is representatively given thereto) corresponding to the arrangement positions of the optical fibers shown in FIG. Here, the sampling point 1-12 is a sampling point obtained from the arrangement method of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 and the optical fiber connected to the light detector 2-6 shown in FIG. The sampling points 13-24 indicate sampling points obtained from the arrangement method of the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 and the optical fiber connected to the photodetector 2-6 shown in FIG. . The area indicated by the light dots on the background in FIG. 8 is the measurement area.

図8と図4のサンプリング点の分布を比較すると、図4では、サンプリング点が21mmの等間隔で格子状に配置されたのに対して、図8では、サンプリング点が15mmの等間隔で格子状に配置されたものとなる。この結果空間分解能の改善が可能となる。   Comparing the distribution of the sampling points in FIGS. 8 and 4, in FIG. 4, the sampling points are arranged in a grid at an equal interval of 21 mm, whereas in FIG. It becomes what was arranged in the shape. As a result, the spatial resolution can be improved.

尤も、これら図7に示した計測方法で、図8に示すサンプリング点を得るためには、図4に示した光照射器2−7へ接続された各光ファイバの配置位置1〜5から照射される光と、図6に示した光照射器2−7へ接続された各光ファイバの配置位置6−10から照射される光とが、タイミングをずらして、重複して照射されないものとする必要がある。この理由は上述の特許文献2で説明されている。例えば、配置位置3にある光ファイバは、配置位置2,3および5にある光照射器2−7へ接続された各光ファイバから照射され生体内部を伝播した光を検出するのみならず、配置位置9にある光照射器2−7へ接続された光ファイバから照射され生体内部を伝播した光をも検出する。配置位置9にある光照射器2−7へ接続された光ファイバと、配置位置3にある光検出器2−6へ接続された光ファイバとは、図4および図6で設定されている光ファイバの配置位置の関係の半分の距離しかない。半分の距離で生体内部を伝播した光の強度は、本来の距離の伝播による強度の約1000倍となる。したがって、配置位置9にある光照射器2−7へ接続された光ファイバから照射され生体内部を伝播した光を、配置位置3にある光ファイバに接続された光検出器2−6で検出した光を光検出器で検出した場合、感度のダイナミックレンジを超過してしまう可能性がある。   However, in order to obtain the sampling points shown in FIG. 8 by the measurement method shown in FIG. 7, irradiation is performed from the arrangement positions 1 to 5 of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. And the light emitted from the arrangement position 6-10 of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. There is a need. The reason is explained in the above-mentioned Patent Document 2. For example, the optical fiber at the arrangement position 3 not only detects the light radiated from each optical fiber connected to the light irradiators 2-7 at the arrangement positions 2, 3 and 5 and propagates the light inside the living body, but also detects the light. The light emitted from the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 at the position 9 and propagated inside the living body is also detected. The optical fiber connected to the light irradiator 2-7 at the disposition position 9 and the optical fiber connected to the photodetector 2-6 at the disposition position 3 correspond to the light set in FIGS. There is only half the distance of the fiber placement. The intensity of light that has propagated inside the living body at half the distance is about 1000 times the intensity due to propagation at the original distance. Therefore, light irradiated from the optical fiber connected to the light irradiator 2-7 at the arrangement position 9 and propagated inside the living body was detected by the photodetector 2-6 connected to the optical fiber at the arrangement position 3. If light is detected by the photodetector, the dynamic range of sensitivity may be exceeded.

上述の特許文献2では、図4に示す光照射器2−7へ接続された各光ファイバの光源と、図6に示す光照射器2−7へ接続された各光ファイバの光源とを周期T秒で交互に点滅させて、この問題に対処することを提案している。図9は、光源の交互点滅を示すタイムチャートである。ここで、プローブ群Aの光源とは、図4に示す光照射器2−7へ接続された各光ファイバの光源を意味し、これがONの時は、図4に示したサンプリング点13−24のみの血液量変化を検出する。一方、プローブ群Bの光源とは、図6に示す光照射器2−7へ接続された各光ファイバの光源を意味し、これがONの時は、図6に示したサンプリング点1−12のみの血液量変化を検出する。   In Patent Document 2 described above, the light source of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 4 and the light source of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. It has been proposed to address this problem by alternately flashing at T seconds. FIG. 9 is a time chart showing alternate blinking of the light source. Here, the light source of the probe group A means the light source of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 4, and when this is ON, the sampling points 13-24 shown in FIG. Only changes in blood volume are detected. On the other hand, the light source of the probe group B means the light source of each optical fiber connected to the light irradiator 2-7 shown in FIG. 6, and when this is ON, only the sampling points 1-12 shown in FIG. Detect changes in blood volume.

特開平9−98972号公報JP-A-9-98972

特開2002−586号公報JP-A-2002-586 Atsushi Maki, Yuichi Yamashita, Yoshitoshi Ito, Eijyu Watanabe, Yoshia ki Mayanagi, and Hideaki Koizumi, “Spatial and temporal analysis of hum an motor activity”, Medical Physics, Vol. 22(No. 12), pp.1997-2005(1995)(メディカル・フィシックス、第22巻(12号)、1997〜2005頁、1995年)Atsushi Maki, Yuichi Yamashita, Yoshitoshi Ito, Eijyu Watanabe, Yoshia ki Mayanagi, and Hideaki Koizumi, “Spatial and temporal analysis of hum an motor activity”, Medical Physics, Vol. 22 (No. 12), pp. 1997-2005 ( 1995) (Medical Physics, Vol. 22, No. 12, 1997-2005, 1995)

被検体の脳活動を検査する場合、医師や検査技師が被検体へ刺激を与え被検体の脳を活動させる場合がある。例えば、上述の特許文献1(特開平9−98972号公報)では、図10に示すように、まず、被験者を或る一定時間(例えば、X秒(以降、レスト期間とする))安静な状態にさせる。そして、指の運動を開始させる指示と、その指示を与えてから或る一定時間(例えば、Y秒(以降、タスク期間とする))が経過した後に指の運動を終了させる指示を与え、被験者を再度安静な状態にさせる。また、計測する信号のノイズを低減するため、これら安静な状態と脳を活動させている状態を交互に繰り返し、計測した結果を、レスト期間のデータのみの加算およびタスク期間のデータのみの加算、すなわち、同期加算する方法が開示されている。しかし、この上述の特許文献1(特開平9−98972号公報)に掲載されている計測方法では、複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器よりなる光学系の光ファイバの配置位置は図4あるいは図6のように設計されていることを前提としているため、光源の点滅は必要でなく、全サンプリング点での血液量変化を同時に連続計測できた。このため、レスト期間とタスク期間を任意に設定することができた。なお、ここで言うタスクは、指の運動をするなどの被検体の行動に限定されるものではなく、例えば、被検体に音を聞かせる等の被検体自体は受身であっても、脳の活動を発現させるものであれば良い。   When examining the brain activity of a subject, a doctor or a laboratory technician may stimulate the subject to activate the brain of the subject. For example, in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972), as shown in FIG. 10, first, the subject is kept in a resting state for a certain period of time (for example, X seconds (hereinafter referred to as a rest period)). Let Then, an instruction to start the movement of the finger and an instruction to end the movement of the finger after a given period of time (for example, Y seconds (hereinafter, referred to as a task period)) have elapsed since the instruction was given, Is rested again. In addition, in order to reduce the noise of the signal to be measured, these resting states and the state of activating the brain are alternately repeated, and the measurement result is added only to the data during the rest period and only to the data during the task period, That is, a method of performing synchronous addition is disclosed. However, in the measurement method described in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972), a plurality of light irradiators and light for irradiating the object with light emitted from the light irradiators are used. It is assumed that the irradiating means and the arrangement position of the optical fiber of the optical system composed of a plurality of photodetectors for detecting light radiated to the subject and propagated inside the subject are designed as shown in FIG. 4 or FIG. Therefore, it was not necessary to blink the light source, and the blood volume change at all sampling points could be simultaneously and continuously measured. Therefore, the rest period and the task period can be set arbitrarily. The task referred to here is not limited to the behavior of the subject such as exercising a finger.For example, even if the subject itself is passive, such as making the subject hear sound, What is necessary is just to bring out the activity.

これに対して、上述の特許文献2(特開2002−586号公報)に開示されているように、サンプリング点の密度を上げるために、プローブ群A、Bのように、複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器よりなる光学系を2グループ設け、光ファイバの配置位置をグループ化して、グループ対応で周期Tで光源を点滅させて計測する場合には、全部のサンプリング点で同時に血液量変化を検出することは不可能である。このため、文献1(特開平9−98972号公報)に記載されている同期加算の手法を用いて、等価的に任意の時刻において、全部のサンプリング点で同時に血液量変化を検出することが有用である。しかし、これまでに開示されている上述の特許文献および非特許文献では、光源の点滅周期Tとレスト期間X、タスク期間Yの設定方法が開示されていない。   On the other hand, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-586), in order to increase the density of sampling points, a plurality of light irradiators such as probe groups A and B are used. A light irradiation means for irradiating the object with light irradiated from the light irradiator; and an optical system including a plurality of photodetectors for detecting light irradiated to the object and propagated inside the object. In the case where the arrangement positions of the optical fibers are grouped and the light source is turned on and off at a period T corresponding to the group and the measurement is performed, it is impossible to detect the blood volume change at all the sampling points at the same time. Therefore, it is useful to detect a change in blood volume at all sampling points at an arbitrary time equivalently using the synchronous addition method described in Reference 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972). It is. However, the above-mentioned patent documents and non-patent documents disclosed so far do not disclose a method of setting the blink period T, the rest period X, and the task period Y of the light source.

いま、例えば、図11に示したように、上記、X、Y、Tの間に、自然数nを用いて、(1)式の関係を満たすような設定をした場合を考える。   Now, for example, as shown in FIG. 11, consider a case where a setting is made between X, Y, and T using a natural number n so as to satisfy the relationship of equation (1).

X+Y=n×T----(1)
図11は、X=2T,Y=3Tと設定された例である。図11の場合、タスク期間の開始時のT/2の期間は、常にプローブ群Aの光源はOFFになっており、プローブ群Bの光源はONになる。このことは、タスク期間の開始時のT/2の期間は、プローブ群Bでの各サンプリング点での血液量変化のみが計測可能であり、プローブ群Aでの各サンプリング点での血液量変化は計測不可能であることを意味する。これに続くT/2の期間は、プローブ群Aでの各サンプリング点での血液量変化のみが計測可能であり、プローブ群Bでの各サンプリング点での血液量変化は計測不可能である。このことは、これに続く計測についても同様である。その結果、何回かのタスク期間およびレスト期間のデータを加算する同期加算を行っても、タスク期間およびレスト期間のT/2の期間ごとの血液量変化のみを繰り返し検出するに過ぎないこととなる。すなわち、タスク期間およびレスト期間の全範囲を万遍無く計測できないから、同期加算の効果が薄まってしまうのみならず、計測不可能の期間に対応するデータ欠損が生じることになる。
X + Y = nxT ---- (1)
FIG. 11 is an example in which X = 2T and Y = 3T are set. In the case of FIG. 11, the light source of the probe group A is always turned off and the light source of the probe group B is turned on during the period of T / 2 at the start of the task period. This means that during the period of T / 2 at the start of the task period, only the change in blood volume at each sampling point in the probe group B can be measured, and the change in blood volume at each sampling point in the probe group A can be measured. Means that measurement is not possible. In the subsequent period of T / 2, only the change in blood volume at each sampling point in the probe group A can be measured, and the change in blood volume at each sampling point in the probe group B cannot be measured. This is the same for the subsequent measurement. As a result, even if the synchronous addition for adding the data of the task period and the rest period several times is performed, only the blood volume change for each T / 2 period of the task period and the rest period is repeatedly detected. Become. That is, since the entire range of the task period and the rest period cannot be measured uniformly, not only does the effect of the synchronous addition diminish, but also data loss corresponding to the period during which measurement cannot be performed occurs.

したがって本発明の目的は、同期加算を有効に行なうための設定方法とこれが容易にできる光計測装置を提供するにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a setting method for effectively performing synchronous addition and an optical measuring device capable of easily performing the setting method.

本発明に従う生体光計測装置では、医師や検査技師に代表されるユーザが光源の点滅周期、レスト期間、タスク期間、タスクの繰り返し回数の全て、もしくは、何れかを設定できるタイミング設定手段を有し、その入力結果が所定の禁止条件に合致すると、その設定を禁止する。代表的にはその禁止条件とはレスト期間とタスク期間の合計が光源の点滅周期の整数倍であること(上記(1)式)である。例えば設定入力が上記禁止条件にあてはまると警告を発し、前記点滅周期、レスト期間、タスク期間、タスクの繰り返し回数の全てもしくは何れかを再設定させる。   The living body light measurement device according to the present invention has a timing setting unit that allows a user represented by a doctor or a laboratory technician to set all or any of the blinking cycle of the light source, the rest period, the task period, and the number of times the task is repeated. When the input result meets a predetermined prohibition condition, the setting is prohibited. Typically, the prohibition condition is that the sum of the rest period and the task period is an integral multiple of the blinking cycle of the light source (formula (1)). For example, when the setting input satisfies the above-mentioned prohibition condition, a warning is issued, and all or any of the blinking cycle, the rest period, the task period, and the number of times the task is repeated are reset.

あるいは、設定入力が禁止条件にあてはまるとき、光源の点滅周期を自動的に変更する手段を有する。   Alternatively, there is provided a means for automatically changing the blinking cycle of the light source when the setting input satisfies the prohibition condition.

データ欠損を防ぎ、同期加算を有効に行なうための設定方法とこれが容易にできる光計測装置が提供できた。   A setting method for preventing data loss and effectively performing synchronous addition, and an optical measurement device capable of easily performing the setting method can be provided.

以下本発明に基づく実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described.

(実施例1)
図1は本発明に基づく生体光計測装置の装置構成を示している。被検体1−1は、計測部位の上部に相当する頭皮もしくは頭髪上に、計測に使用する光ファイバホルダ1−2を固定したヘルメット1−3を装着する。この光ファイバホルダ1−2へは、後述する半導体レーザ、発光ダイオード、ランプに代表される光源(以下、光照射器1−7とする)もしくは、アバランシェ・ホト・ダイオード、光電子増倍管に代表される検出器(以下、光検出器1−6とする)に接続された光ファイバ1−4を接続された光ファイバコネクタ1−5を挿入する。光ファイバコネクタ1−5の先端は、被検体の頭髪を掻き分けてその頭皮へ接触させる。光ファイバ1−4の一部は(図1では、10本の光ファイバ)、前述した通り光照射器1−7へ接続されている。また、残りの光ファイバ(図1では、8本の光ファイバ)は、前述した光検出器1−6へ接続されている。図1中、黒い色で示した光ファイバコネクタと光ファイバホルダを、ここでは、プローブ群Aとし、同様に、灰色で示した光ファイバコネクタと光ファイバホルダを、ここでは、プローブ群Bとする。
(Example 1)
FIG. 1 shows a device configuration of a biological light measurement device according to the present invention. The subject 1-1 wears a helmet 1-3 to which an optical fiber holder 1-2 used for measurement is fixed, on a scalp or hair corresponding to an upper part of a measurement site. The optical fiber holder 1-2 includes a light source (hereinafter, referred to as a light irradiator 1-7) represented by a semiconductor laser, a light emitting diode, and a lamp described later, or an avalanche photo diode and a photomultiplier tube. An optical fiber connector 1-5 connected to an optical fiber 1-4 connected to a detector (hereinafter, referred to as a photodetector 1-6) is inserted. The tip of the optical fiber connector 1-5 squeezes the hair of the subject and makes contact with the scalp. A part of the optical fiber 1-4 (10 optical fibers in FIG. 1) is connected to the light irradiator 1-7 as described above. The remaining optical fibers (eight optical fibers in FIG. 1) are connected to the above-described photodetector 1-6. In FIG. 1, the optical fiber connector and the optical fiber holder shown in black color are herein referred to as a probe group A, and similarly, the optical fiber connector and the optical fiber holder shown in gray are referred to as a probe group B here. .

これらプローブ群Aおよびプローブ群Bのそれぞれに於いて、それぞれ光照射器1−7へ接続された光ファイバと光検出器1−6へ接続された光ファイバは各々約30mm間隔で交互に配置する。この配置間隔は、この約30mm間隔に限定されるものではなく、生体構造や光学定数に応じて任意の値に設定することができる。また、図1では、図7で説明したように、プローブ群Aの光照射器へ接続された光ファイバの配置位置と光検出器へ接続された光ファイバの配置位置の略中点にプローブ群Bの光照射器もしくは光検出器へ接続された光ファイバの何れかを配置する。   In each of the probe group A and the probe group B, the optical fiber connected to the light irradiator 1-7 and the optical fiber connected to the light detector 1-6 are alternately arranged at intervals of about 30 mm. . This arrangement interval is not limited to the interval of about 30 mm, and can be set to an arbitrary value according to the biological structure and the optical constant. Also, in FIG. 1, as described with reference to FIG. 7, the probe group A is located at a substantially middle point between the arrangement position of the optical fiber connected to the light irradiator and the arrangement position of the optical fiber connected to the photodetector. Either the light irradiator of B or the optical fiber connected to the photodetector is arranged.

光照射器1−7に接続された光ファイバから照射された光は、被検体内部を伝播し、光検出器1−6へ接続された光ファイバを用いて検出される。光照射器1−7では、各光源毎に全て異なる周波数で強度を変調する。この変調周波数の情報は、伝送ケーブル1−11を通じて、ロックインアンプとアナログ・ディジタル変換装置から構成されている信号処理装置1−10へ伝送される。この信号処理装置1−10は、光検出器1−6により生体内部を通過した光の強度を光学信号から電気信号へ変換した結果を処理する。また、1−9は、パーソナルコンピュータ、ワークステーションに代表される電子計算機であり、脳機能計測におけるタスク期間、レスト期間、タスク繰り返し回数、光照射器の強度変調周波数ならびに点滅タイミングに代表される計測条件を設定し、また、生体内部を通過した光の強度から血液量変化を演算処理し、その結果を画像化する機能を有する。この中で1−13は表示画面であり、前述した計測条件に関連する全てもしくは何れかの情報を設定することに使用する。また、1−12は計測時における支障などをユーザへ提示するためなどに使用するスピーカであり、具体的には、音を発することが特徴である。1−15は、例えばキーボードなどの、入力装置であり、前述した脳機能計測におけるタスク期間、レスト期間、タスク繰り返し回数、光照射器の強度変調周波数ならびに点滅タイミングに代表される計測条件を入力するために使用される。1−8は各光照射器1−7の照射光量を、各々の光源に対して独立して制御できる制御装置であり、その制御内容は、電子計算機1−9を用いて制御される。これら各光源に対する変調周波数の情報は、信号処理装置1−10へ伝送ケーブル1−11を介して伝送される。信号処理装置1−10の処理結果は、電子計算機1−9に送られ、計測結果を処理し、トポグラフィ画像として表示画面1−13に表示される。なお、ここで言うタスクは、先にも述べたように、被検体に指の運動をさせるなどの被検体の行動に限定されるものではなく、例えば、被検体に音を聞かせる等の被検体自体は受身であっても、脳の活動を発現させるものであれば良い。被検体に指の運動をさせる場合には、上述の表示画面1−13に運動指示を表示させればよい。また、被検体に音を聞かせる場合には、上述のスピーカ1−12をこのために利用することができる。   Light emitted from the optical fiber connected to the light irradiator 1-7 propagates inside the subject, and is detected using the optical fiber connected to the light detector 1-6. The light irradiators 1-7 modulate the intensity at different frequencies for each light source. The information on the modulation frequency is transmitted through a transmission cable 1-11 to a signal processing device 1-10 including a lock-in amplifier and an analog / digital converter. The signal processing device 1-10 processes the result of converting the intensity of light that has passed through the inside of the living body from the optical signal to the electric signal by the photodetector 1-6. Reference numeral 1-9 denotes an electronic computer typified by a personal computer or a workstation, which is a task period, a rest period, the number of task repetitions, an intensity modulation frequency of a light irradiator, and a blinking timing in brain function measurement. It has the function of setting conditions, calculating the change in blood volume from the intensity of light passing through the inside of the living body, and imaging the result. Among them, a display screen 1-13 is used for setting all or any information related to the above-described measurement conditions. Reference numeral 1-12 denotes a speaker used to present a trouble or the like to the user at the time of measurement, and is specifically characterized by emitting sound. 1-15 is an input device such as a keyboard, for example, for inputting measurement conditions represented by the task period, the rest period, the number of task repetitions, the intensity modulation frequency of the light irradiator, and the blink timing in the brain function measurement described above. Used for Reference numeral 1-8 denotes a control device that can control the amount of light emitted from each light irradiator 1-7 independently for each light source, and the control content is controlled using an electronic computer 1-9. Information on the modulation frequency for each of these light sources is transmitted to the signal processing device 1-10 via the transmission cable 1-11. The processing result of the signal processing device 1-10 is sent to the computer 1-9, where the measurement result is processed and displayed on the display screen 1-13 as a topography image. Note that, as described above, the task referred to here is not limited to the behavior of the subject such as making the subject move his / her finger. The specimen itself may be passive, as long as it exhibits brain activity. When the subject exercises his / her finger, an exercise instruction may be displayed on the above-described display screen 1-13. Further, when the subject can hear the sound, the above-described speaker 1-12 can be used for this purpose.

図12は、前述したタスク期間(Y)、レスト期間(X)、タスク繰り返し回数(R)、光照射器の点滅タイミング(光源切り替え周期T)に代表される計測条件を設定するための入力画面の例を示す図である。ここで、Rは自然数でなければならない。計測条件の設定には、この他、例えば、各光照射器1−7対応での強度変調周波数の設定などがある。なお、これらの設定は、予め、標準的な設定値を持たせておき、ユーザの考えで、変更できるようにするのが簡便である。 FIG. 12 shows inputs for setting measurement conditions represented by the above-described task period (Y), rest period (X), number of task repetitions (R), and flash timing of the light irradiator (light source switching cycle T 1 ). It is a figure showing an example of a screen. Here, R must be a natural number. The setting of the measurement condition includes, for example, setting of an intensity modulation frequency corresponding to each light irradiator 1-7. It is convenient that these settings have standard setting values in advance and can be changed according to the user's idea.

図13は、図12の適正な設定の下でのタスク期間およびレスト期間でのプローブ群Aおよびプローブ群Bの光源のON、OFF状態の一例を示す図である。図において、タスク期間中に上段に左下がりのハッチングで示した期間はプローブ群Aの光源のONによる計測データの得られる期間を示し、下段に右下がりのハッチングで示した期間はプローブ群Bの光源のONによる計測データの得られる期間を示す。   FIG. 13 is a diagram showing an example of the ON and OFF states of the light sources of the probe group A and the probe group B during the task period and the rest period under the appropriate settings in FIG. In the figure, a period indicated by hatching in the upper left in the upper part of the task period indicates a period in which measurement data is obtained by turning on the light source of the probe group A, and a period indicated by hatching in the lower right in the lower part indicates the period of the probe group B. The period during which measurement data is obtained by turning on the light source is shown.

ここで、光源切り替え周期T、タスク期間Yおよびレスト期間Xが前述した(1)式を満足しないように設定する。すなわち、(2)式に示すように設定する。 Here, the light source switching cycle T 1 , the task period Y, and the rest period X are set so as not to satisfy the above-described expression (1). That is, they are set as shown in the equation (2).

X+Y≠nT----(2)
ただし、タスク繰返し回数Rは、R(X+Y)が被験者の負担を考えた一定値を越えないように選ぶ。すなわち、被験者は、R(X+Y)の時間の間、ユーザの要求する姿勢を維持し、あるいは、タスクに対応する動作を繰り返し行なうことを要求されるからである。
X + Y ≠ nT 1 ---- (2)
However, the task repetition count R is selected so that R (X + Y) does not exceed a certain value considering the burden on the subject. That is, the subject is required to maintain the posture requested by the user or to repeatedly perform the operation corresponding to the task during the time of R (X + Y).

図13と図11とを対比して分かるように、図11に示される光源切り替え周期Tは、図13に示される光源切り替え周期Tに変更されている。光源切り替え周期Tは、図11に示す光源切り替え周期Tと比較して、約10%長くなっている。したがって、図13による光源のON,OFF周期の下で計測すると、各タスク期間およびレスト期間で光源のONするタイミングが少しずつ、ずれる。その結果、タスク期間およびレスト期間の繰り返しによる同期加算の効果を得ることができる。すなわち、図11に示す光源切り替え周期Tの下では、プローブ群Aおよびプローブ群Bのいずれでも、光源のON、OFF状態はタスク期間およびレスト期間のそれぞれで、同じタイミングでの計測となる。これに対して、図13では、タスク期間中に上段に左下がりのハッチングで示されたプローブ群Aの光源のONによる計測データの得られる期間、および、下段に右下がりのハッチングで示されたプローブ群Bの光源のONによる計測データの得られる期間のそれぞれの各周期の状況を比較して分かるように、タスク期間ごとに異なった期間に計測データが得られることが分かる。この結果、何回かのタスク期間のデータを得て、同期加算すれば、データ欠損のない測定ができる。これは、レスト期間に付いても、同様であることは言うまでも無かろう。 As can be seen by comparing FIGS. 13 and 11, the light source switching period T shown in FIG. 11 is changed to the light source switching period T 1 shown in FIG. 13. Light source switching period T 1, as compared to the light source switching period T shown in FIG. 11, which is approximately 10% longer. Therefore, when the measurement is performed under the light source ON / OFF cycle shown in FIG. 13, the light source ON timing is slightly shifted in each task period and rest period. As a result, the effect of synchronous addition by repeating the task period and the rest period can be obtained. That is, in the probe group A and the probe group B, the ON and OFF states of the light source are measured at the same timing in each of the task period and the rest period under the light source switching period T shown in FIG. On the other hand, in FIG. 13, a period during which measurement data is obtained by turning on the light source of the probe group A, which is indicated by an upper left hatching in the upper part during the task period, and a lower right hatching in the lower part. As can be seen by comparing the state of each cycle of the period in which the measurement data is obtained by turning on the light source of the probe group B, it can be seen that the measurement data is obtained in different periods for each task period. As a result, if data for several task periods is obtained and synchronously added, measurement without data loss can be performed. It goes without saying that the same applies to the rest period.

図12の入力画面を使用して、図13に示すような計測を実行させることに関して、被検体の負担ができるだけ少なくなるように、タスク繰返し回数Rを設定する一例を以下に述べる。   An example of setting the number of task repetitions R so as to reduce the burden on the subject as much as possible by using the input screen of FIG. 12 to execute the measurement as shown in FIG. 13 will be described below.

まず、医師あるいは検査技師であるユーザは、タスク期間Xとレスト期間Yの値を入力する。光源切り替え周期Tについては、ユーザが設定するものとしても良いが、電子計算機1−9が、あらかじめ、適当な値を与えるものとしても良い。これらXとYおよびTに対しては、前述したように(1)式が成立してはならない。したがって、(1)式を満たした数値が入力されたときは、図12に示す入力画面をフリッカさせるとか、入力文字を赤色にして入力数字が無効であることをユーザに知らせ、さらには、図1に示したスピーカ1−12から警告の音を発するものとするのが良い。入力された数字が不適当であることに気がついたユーザは、再度入力をやり直せば良い。 First, a user who is a doctor or a laboratory technician inputs values of the task period X and the rest period Y. The light source switching period T 1, may be as set by the user, the computer 1-9, in advance, may be what gives a proper value. For these X and Y and T 1, as described above (1) is not satisfied. Therefore, when a numerical value satisfying the expression (1) is input, the input screen shown in FIG. 12 is flickered, or the input character is displayed in red to inform the user that the input number is invalid. Preferably, a warning sound is emitted from the speaker 1-12 shown in FIG. The user who has noticed that the input number is inappropriate may perform the input again.

タスク繰返し回数Rは、ユーザが被験体の状況、すなわち、年齢、体力、この検査に対する慣れ等を考慮して設定する。入力されたタスク繰り返し回数Rの値では、タスク期間X、レスト期間Yおよび光源切り替え周期Tの関係から、同期加算の結果が十分なものにならないと電子計算機1−9が判定した時は、入力されたタスク繰り返し回数Rに近い値で適当な値を電子計算機1−9が推奨するために、図12に示す入力画面のタスク繰り返し回数の入力部分をフリッカさせ、あるいは、赤色表示にする。さらには、スピーカ1−12による音声警告も併用する。このためには、電子計算機1−9には、タスク期間X、レスト期間Yおよび光源切り替え周期Tの関係からタスク繰返し回数の推奨データのテーブル等を備え、入力値との比較を行なうオプログラムを備えるものとする。もちろん、タスク繰返し回数が、あるレベルを超えれば、同期加算による効果は十分なものとなるので、(1)式の不成立となる設定で、データの偏りを防止し、ノイズを低減した計測が可能となる。 The task repetition count R is set by the user in consideration of the condition of the subject, that is, age, physical strength, familiarity with this test, and the like. The input value of the task number of repetitions R, task period X, the relation between rest periods Y and light source switching period T 1, when the result of the synchronous addition is not a sufficient electronic computer 1-9 determines the In order for the computer 1-9 to recommend an appropriate value near the input task repetition count R, the input portion of the task repetition count on the input screen shown in FIG. 12 is flickered or displayed in red. Further, an audio warning from the speaker 1-12 is also used. For this purpose, the electronic computer 1-9, task period X, comprises a table or the like of the recommended data for task repeat count from the relationship of rest periods Y and light source switching period T 1, o program for comparison of the input value Shall be provided. Of course, if the number of task repetitions exceeds a certain level, the effect of the synchronous addition will be sufficient. Therefore, by setting the formula (1) to be unsatisfied, data bias can be prevented and measurement with reduced noise can be performed. It becomes.

図12を参照して説明した設定値は、電子計算機1−9から光照射器1−7へ伝送し、光照射器1−7内の各光源の変調と点滅の制御に使用する。   The setting values described with reference to FIG. 12 are transmitted from the computer 1-9 to the light irradiator 1-7, and are used for controlling the modulation and blinking of each light source in the light irradiator 1-7.

次に、図14から図16を用いて、上述した各値の設定方法の妥当性を述べる。   Next, the validity of the method of setting each value described above will be described with reference to FIGS.

まず、図14は、あるサンプリング点で光源を連続的にオンとして、被験者に12秒周期で変わるレスト期間、タスク期間を設定した際に得られる透過光強度の変化の実測値の例を示す図である。横軸に時刻、縦軸に透過光強度をとっている。ここでは、X=Y=12秒である。光源が連続的にオンとされているから、当然、計測データは連続したものとなっている。もっとも、実際は、信号処理装置1−10では、光検出器1−6の出力を所定の周期でサンプリングしてアナログ−デジタル変換を行なって、検出データとし、信号処理装置1−10から電子計算機1−9に送るから、図に示す連続データではないが、実質的な意味では、連続したデータと考えてよい。   First, FIG. 14 is a diagram illustrating an example of measured values of the change in transmitted light intensity obtained when a light source is continuously turned on at a certain sampling point and a rest period and a task period are changed for a subject in a cycle of 12 seconds. It is. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents transmitted light intensity. Here, X = Y = 12 seconds. Since the light source is continuously turned on, the measurement data is naturally continuous. However, actually, in the signal processing device 1-10, the output of the photodetector 1-6 is sampled at a predetermined cycle and subjected to analog-digital conversion to obtain detection data. Since the data is sent to -9, it is not the continuous data shown in the figure, but may be considered as continuous data in a practical sense.

このデータからも分かるように、一つのサンプリング点のデータであるから、レスト期間およびタスク期間のそれぞれで計測値は類似したパターンを示す。しかしながら、厳密に見ると同一のパターンではない。このパターンのずれは、被験者の状態に応じた計測値の変化による要素と、計測ノイズによる要素とが混在して、生じている。したがって、レスト期間のデータ、タスク期間のデータのそれぞれを同期加算することで、計測ノイズによる要素を低減させることができる。   As can be seen from this data, since the data is one sampling point, the measured values show similar patterns in each of the rest period and the task period. However, strictly speaking, they are not the same pattern. This pattern shift is caused by a mixture of an element due to a change in the measured value according to the state of the subject and an element due to the measurement noise. Therefore, by synchronously adding each of the data of the rest period and the data of the task period, it is possible to reduce an element due to measurement noise.

図15(A)は図14に示される計測結果を示す図、図15(B)は、これを図11で説明した禁止条件の(1)式を満足する形で計測した計測結果を示す図である。図15(A)、(B)では、図を分かりやすくするために、図14に比べて、時間軸を倍に広げて示した。図15(B)でも、X=Y=12秒であるが、着目している計測点がプローブ群Aの光源により照射されるものとし、光源のON、OFF周期Tの5倍をレスト期間+タスク期間(X+Y)に設定した場合の光源のON、OFF状態と、これに対応した計測結果を示す。X+Y=5Tの設定は、(1)式に示した禁止条件に合致する。この結果、図15(B)に示したように、レスト期間およびタスク期間のそれぞれで、同じタイミングでの計測結果しか得られていない。このことは、レスト期間およびタスク期間のそれぞれで同期加算を行なった場合、データが得られる期間での同期加算のメリットはあるが、光源OFFの期間に対応するデータは得られていないので、光源OFFの期間に対応するデータ欠損が生じることになる。   FIG. 15A is a diagram showing the measurement results shown in FIG. 14, and FIG. 15B is a diagram showing the measurement results obtained by measuring the prohibition condition described in FIG. It is. In FIGS. 15A and 15B, the time axis is shown twice as wide as that in FIG. 14 for easy understanding. In FIG. 15B as well, X = Y = 12 seconds, but it is assumed that the measurement point of interest is illuminated by the light source of the probe group A, and five times the ON / OFF cycle T of the light source is the rest period + The ON / OFF state of the light source when it is set in the task period (X + Y) and the measurement results corresponding thereto are shown. The setting of X + Y = 5T matches the prohibition condition shown in Expression (1). As a result, as shown in FIG. 15B, only the measurement results at the same timing are obtained in each of the rest period and the task period. This means that when the synchronous addition is performed in each of the rest period and the task period, there is a merit of the synchronous addition in the period in which the data is obtained, but the data corresponding to the period in which the light source is OFF is not obtained. Data loss corresponding to the OFF period occurs.

図16(A)は図15(A)と同じ図14に示される計測結果を示す図、図16(B)は、これを図11で説明した禁止条件の(1)式を満足しない形で計測した計測結果を示す図である。図16(A)、(B)は、図15(A)、(B)と同じ時間軸とした。図16(B)でも、X=Y=12秒であり、着目している計測点がプローブ群Aの光源により照射されるものとしたが、光源のON、OFF周期Tの4.5倍をレスト期間+タスク期間(X+Y)に設定して、光源のON、OFF状態と、これに対応した計測結果を示す。すなわち、図15(A)、(B)と図16(A)、(B)では、X+Y=5T=4.5Tであるから、T=1.11Tとなり、図16(A)、(B)は、図15(A)、(B)と比較して、約10%長い光源のON、OFF周期による計測をしていることになる。 FIG. 16 (A) is a diagram showing the measurement result shown in FIG. 14 which is the same as FIG. 15 (A), and FIG. 16 (B) is a diagram showing the result of the prohibition condition described in FIG. It is a figure showing the measurement result of having measured. FIGS. 16A and 16B have the same time axis as FIGS. 15A and 15B. 16 But (B), a X = Y = 12 seconds, it is assumed that the measurement point of interest is illuminated by a light source probe group A, ON of a light source, 4.5 times the OFF period T 1 Is set to the rest period + the task period (X + Y), the ON / OFF state of the light source, and the measurement results corresponding thereto. That is, FIG. 15 (A), (B) and FIG. 16 (A), the in (B), because it is X + Y = 5T = 4.5T 1 , T 1 = 1.11T , and the FIG. 16 (A), the ( In FIG. 15B, the measurement is performed by the ON / OFF cycle of the light source which is about 10% longer than in FIGS. 15A and 15B.

図16(B)から分かるように、実施例1によれば、ON、OFFのタイミングがレスト期間およびタスク期間のそれぞれで、少しずつ、ずれていくから、図15(B)に示すデータの欠損は解消される。実施例1では、光源のON、OFF周期Tの4.5倍をレスト期間+タスク期間(すなわち、X+Y=4.5T)としたから、図16(B)を参照してわかるように、1回目のレスト期間の光源のON、OFFと、2回目のレスト期間の光源のON、OFFとは、ちょうど逆転したものとなる。これはタスク期間についても同じである。したがって、1回目のレスト期間の光源のONによって得られるデータと、2回目のレスト期間の光源のONによって得られるデータとは、それぞれ、相手のOFFの期間に対応する時間のデータとなる。 As can be seen from FIG. 16B, according to the first embodiment, the ON and OFF timings are slightly shifted in the rest period and the task period, respectively, so that the data shown in FIG. Is eliminated. In Example 1, the light source of the ON, 4.5 times the rest period + task period of OFF period T 1 (i.e., X + Y = 4.5T 1) and then from the, as seen with reference to FIG. 16 (B) The ON and OFF of the light source during the first rest period and the ON and OFF of the light source during the second rest period are exactly reversed. This is the same for the task period. Therefore, the data obtained by turning on the light source in the first rest period and the data obtained by turning on the light source in the second rest period are data corresponding to the OFF period of the other party.

図17はデータの欠損解消をより具体的に説明する図である。図17は、横軸に光源のON、OFF周期を基準にした時刻、縦軸に図16に示したレスト期間の透過光強度の計測結果を示す。図16に示した第1のレスト期間の透過光強度の計測結果を実線で、第2のレスト期間の透過光強度の計測結果を太い破線で、第3のレスト期間の透過光強度の計測結果を太い一点鎖線で、それぞれ、示す。図から容易に分かるように、第1のレスト期間のデータ(実線)が無い期間のデータが、第2のレスト期間のデータ(破線)に示すように得られる。さらに、第1のレスト期間のデータ(実線)と対応する期間のデータとして、第3のレスト期間のデータ(鎖線)が得られる。したがって、レスト期間およびタスク期間を6回繰り返す、すなわち、タスク繰返し回数Rを6とすれば、それぞれのONまたはOFFの期間で3回分の計測結果が得られることになる。したがって、これらを加算して3で割算すれば、同期加算のメリットが得られるのみならず、データの欠損も防止できる。タスク期間については説明を省略したが、同様である。   FIG. 17 is a diagram for more specifically explaining the elimination of data loss. In FIG. 17, the horizontal axis shows the time based on the ON / OFF cycle of the light source, and the vertical axis shows the measurement result of the transmitted light intensity during the rest period shown in FIG. The measurement result of the transmitted light intensity during the first rest period shown in FIG. 16 is indicated by a solid line, the measurement result of the transmitted light intensity during the second rest period is indicated by a thick broken line, and the measurement result of the transmitted light intensity during the third rest period is shown. Are indicated by thick dashed lines, respectively. As can be easily understood from the figure, data during a period in which there is no data in the first rest period (solid line) is obtained as shown in data in the second rest period (dashed line). Further, data (chain line) of the third rest period is obtained as data of the period corresponding to the data (solid line) of the first rest period. Therefore, if the rest period and the task period are repeated six times, that is, if the number of task repetitions R is 6, three measurement results can be obtained in each ON or OFF period. Therefore, if these are added and divided by 3, not only the advantage of synchronous addition can be obtained, but also data loss can be prevented. The description of the task period is omitted, but the same applies.

図17では、光源のON、OFF周期Tの4.5倍をレスト期間+タスク期間と設定して、1回目のレスト期間の光源のONによって得られるデータと、2回目のレスト期間の光源のONによって得られるデータとは、それぞれ、相手のOFFの期間に対応する時間のデータとなるように光源のON、OFF周期Tを選んだ。光源のON、OFF周期Tの5.5倍をレスト期間+タスク期間(X+Y=5.5T)と設定しても、同様である。しかし、このように相手のOFFの期間に対応する時間のデータとなるように設定するだけでなく、任意の時間のずれとなるように決定すれば良い。いずれの場合でも、ずれに応じた適当なレスト期間およびタスク期間の繰り返しの後に同期加算の処理をすれば良い。 In Figure 17, ON of a light source, set 4.5 times the OFF period T 1 and rest period + task period, and data obtained by ON of first rest period sources, the second rest period the light source the data obtained by the turned oN, respectively, oN of the light source so that the time data corresponding to the duration of the opponent to OFF, chose OFF period T 1. ON of the light source, setting 5.5 times the rest period + task period of OFF period T 1 (X + Y = 5.5T 1), is the same. However, it is only necessary to set not only the data of the time corresponding to the OFF period of the other party as described above, but also to determine an arbitrary time lag. In any case, the synchronous addition process may be performed after the repetition of the appropriate rest period and task period according to the deviation.

(実施例2)
次に、実施例1とは異なった計測方法を述べる。
(Example 2)
Next, a measurement method different from that of the first embodiment will be described.

図18は実施例2の計測のシーケンスを示す図である。この計測方法では、プローブ群Aの光源を、まずONにし、被験者を安静にした(レスト…図中のt01からt02)後、被験者に対して負荷をかけ(タスク…図中のt02からt03)、その後再度被験者を安静にする(レスト…図18のt03からt04)。このレスト−タスク−レストのシーケンスを実施している間(図18のt01からt04)プローブ群Bの光源はOFFとする。次に、時刻t04からt07においては、プローブ群Bの光源をONとし、一方、プローブ群Aの光源はOFFとする。そして、時刻t04からt05、t05からt06、t06からt07の期間で、それぞれ、レスト、タスク、レストを実施する。その後、再度、プローブ群Aの光源をON,プローブ群Bの光源をOFFとする(図18のt07からt10)。更に、その後、プローブ群Bの光源をONとし、プローブ群Aの光源をOFFとする(図18のt10からt13)。 FIG. 18 is a diagram illustrating a measurement sequence according to the second embodiment. In this measuring method, the light source probe group A, first to ON, after was resting subjects (t 02 from t 01 in rest ... Figure), applying a load to a subject (task ... t 02 in FIG. To t 03 ), and then rest the subject again (rest ... t 03 to t 04 in FIG. 18). The Rest - task - (from t 01 in FIG. 18 t 04) while performing the rest of the sequence of the probe group B light source is turned OFF. Next, from time t04 to t07 , the light source of the probe group B is turned on, while the light source of the probe group A is turned off. Then, the rest, the task, and the rest are performed in a period from time t 04 to t 05 , a period from t 05 to t 06 , and a period from t 06 to t 07 , respectively. Then, again, ON the light source probe group A, and OFF the light source probe group B (t 10 from t 07 in FIG. 18). Further, thereafter, the ON light source probe group B, and OFF the light source probe group A (t 13 from t 10 in FIG. 18).

実施例2では、実施例1に示した計測シーケンスと比較して、レスト期間とタスク期間とを等しく設定すると、2倍のレスト期間を要する。図18に示した計測シーケンスでは、プローブ群Aの光源を点灯させて、レスト−タスク−レストを実施した後、プローブ群Bの光源を点灯させて、改めてレスト−タスク−レストを実施する。これは、図13に示した計測方法のように、タスク−レスト−タスク−レストを連続して行なうのに比較して、短い時間周期での光源の点滅が不要となり、システムの安定性が高い。   In the second embodiment, if the rest period and the task period are set to be equal to each other as compared with the measurement sequence shown in the first embodiment, a double rest period is required. In the measurement sequence shown in FIG. 18, after the light source of the probe group A is turned on and the rest-task-rest is performed, the light source of the probe group B is turned on and the rest-task-rest is performed again. This eliminates the necessity of blinking the light source in a short time cycle as compared with performing the task-rest-task-rest continuously as in the measurement method shown in FIG. 13, thereby increasing the stability of the system. .

図18示した計測シーケンスでも、図19に示す設定画面で、タスク期間(X)、レスト期間(Y)およびタスク繰り返し回数(R)を設定する。ここでは、先に説明した図12に示した光源切り換え周期に対応する時間(図18のt01からt04に対応する時間)は電子計算機1−9により与えられるものとしたが、必要なら、図12の設定画面と同じにして、ユーザが設定するものとしても良い。なお、実施例1でデータ欠損を防止するために必要であった禁止条件は、実施例2では自ずと解消する。すなわち、光源がONとなってデータをサンプリングするときは、レスト期間およびタスク期間のいずれであっても、連続して計測されるから、データ欠損は生じないからである。これらの値は、図1に示した電子計算機1−9へ入力され、入力された値に基づいて、制御装置1−8に各々の光照射器1−7に対するON,OFFの制御信号を送る。 Also in the measurement sequence shown in FIG. 18, the task period (X), the rest period (Y), and the number of task repetitions (R) are set on the setting screen shown in FIG. Here, it is assumed that the time corresponding to the light source switching period shown in FIG. 12 described above (the time corresponding to t 04 from t 01 in FIG. 18) is given by the electronic computer 1-9, if necessary, The setting may be made by the user in the same manner as the setting screen of FIG. Note that the prohibition condition required to prevent data loss in the first embodiment is automatically resolved in the second embodiment. That is, when the light source is turned on and data is sampled, the data is continuously measured in any of the rest period and the task period, so that data loss does not occur. These values are inputted to the computer 1-9 shown in FIG. 1, and based on the inputted values, the control device 1-8 sends ON / OFF control signals for the respective light irradiators 1-7. .

図20は、図19に示した設定画面で、タスク期間=レスト期間=12秒、繰り返し回数=2回とした場合に、プローブ群Aの或るサンプリング点で検出した透過光強度信号を示す図である。横軸は時刻の経過を示す。   FIG. 20 is a diagram showing a transmitted light intensity signal detected at a certain sampling point of the probe group A when the task period = rest period = 12 seconds and the number of repetitions = 2 on the setting screen shown in FIG. It is. The horizontal axis indicates the passage of time.

図21(A)、(B)は、図20の計測結果に対して同期加算を行なった結果を説明する図である。図21(A)は同期加算の対象となる1回目の計測結果と、2回目の計測結果とを重ねて示す。ここでは、図20に比較して、時間軸を広げて示した。実線は1回目の計測結果を示し、破線は2回目の計測結果を示す。図21(B)は、図21(A)に示す計測結果を加算して2で割った同期加算の結果を示す。図21(A)、(B)から分かるように、図18に示した実施例2の計測シーケンスを用いても、欠損のない時系列データを取得することが可能である。図21(B)の同期加算の結果の波形を見ると、図20の各計測時の波形が、滑らかになっていて、これから、同期加算のメリットが分かる。   FIGS. 21A and 21B are diagrams illustrating the result of performing synchronous addition on the measurement result of FIG. FIG. 21A shows the first measurement result and the second measurement result to be subjected to synchronous addition in a superimposed manner. Here, the time axis is shown wider than that of FIG. The solid line indicates the first measurement result, and the broken line indicates the second measurement result. FIG. 21B shows the result of synchronous addition in which the measurement results shown in FIG. 21A are added and divided by two. As can be seen from FIGS. 21A and 21B, it is possible to acquire time-series data without loss even using the measurement sequence of the second embodiment shown in FIG. Looking at the waveform of the result of the synchronous addition in FIG. 21B, the waveform at the time of each measurement in FIG. 20 is smooth, and the advantages of the synchronous addition can be understood from this.

なお、図18は、データサンプリング期間のタスク期間とレスト期間との時間の配分を、タスク期間の1に対してレスト期間を2とした例であるが、タスク期間の1に対してレスト期間を1とする配分としても良いことは言うまでもない。このようにすると、A面およびB面での計測の全体を通してタスク期間とレスト期間を等しくできるから、被検体にとっては、タスクの繰り返しへの対応が容易になるメリットがある。   FIG. 18 is an example in which the time period between the task period and the rest period in the data sampling period is set such that the rest period is 2 with respect to 1 of the task period. Needless to say, the distribution may be set to 1. By doing so, the task period and the rest period can be made equal throughout the measurement on the A-side and the B-side, so that there is an advantage that the subject can easily cope with the repetition of the task.

次に、実施例2のデータのサンプリング方法を詳細に述べる。先に、図14を参照して、計測データの取得は光検出器1−6の出力を所定の周期でサンプリングしてアナログ−デジタル変換を行なって、検出データとするものであるが、実質的な意味では、連続したデータと考えてよい旨、説明したが、ここでは、このサンプリングのタイミングを中心に説明する。   Next, a data sampling method according to the second embodiment will be described in detail. First, referring to FIG. 14, the measurement data is obtained by sampling the output of the photodetector 1-6 at a predetermined cycle and performing analog-digital conversion to obtain detection data. In a sense, it has been described that the data can be considered as continuous data. However, here, the description will be made focusing on the sampling timing.

図22は、実施例2のデータのサンプリング方法の一例を示す図面である。これは、図18に示した計測シーケンスを基礎としたものである。図22の22A、22Bに示す実線は、図18に示した計測シーケンスにおけるA面、及びB面における各々のタスク期間、レスト期間、および、各面における光源の点滅状況を示している。ここで、横軸は、計測の進行状況を示す時刻を示している。また、A面でのレスト期間およびタスク期間は、各々、B面でのレスト期間およびタスク期間と対応している。また、図22に示した一点鎖線は、データのサンプリングタイミングを示し、TA1はA面でのレスト期間およびタスク期間でのデータのサンプリングタイミング期間、TB1はB面でのレスト期間およびタスク期間でのデータのサンプリングタイミング期間を、それぞれ、示している。図22では、レスト期間およびタスク期間のそれぞれに4本の一点鎖線が存在し、各一点鎖線は等間隔で存在し、且つ、A面およびB面でのサンプリングタイミングが対応している。これは、レスト期間およびタスク期間のデータが等間隔で、各期間に対応したタイミングで4回のデータが取得されることを示している。 FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a data sampling method according to the second embodiment. This is based on the measurement sequence shown in FIG. The solid lines 22A and 22B in FIG. 22 indicate the respective task periods and rest periods on the A and B planes in the measurement sequence shown in FIG. 18 and the light source blinking status on each plane. Here, the horizontal axis indicates the time indicating the progress of the measurement. The rest period and the task period on the side A correspond to the rest period and the task period on the side B, respectively. The dashed-dotted line shown in FIG. 22 indicates the data sampling timing, T A1 is the data sampling timing period in the rest period on the A-side and the task period, and T B1 is the rest period and the task period on the B-side. Respectively indicate the data sampling timing periods. In FIG. 22, four dashed lines exist in each of the rest period and the task period, and the dashed lines exist at equal intervals, and the sampling timings on the A and B planes correspond. This indicates that the data of the rest period and the task period are acquired at equal intervals, and four times of data are acquired at the timing corresponding to each period.

図22に示す計測シーケンスによるデータのサンプリングタイミングに基づき、A面およびB面での計測結果を、それぞれの面のデータ毎に同期加算すると、図23のようになる。ここでは、図を分かりやすくするために、図22に対して、時間軸を倍に拡大して示した。ここで、t,t,---,t23は、A面でのサンプリング期間Tのサンプリングタイミングであるが、A面およびB面でのサンプリングタイミングが対応しているので、このサンプリングタイミングが、そのままB面でのサンプリング期間Tのサンプリングタイミングに対応する。なお、ここでは、説明の便宜上、各サンプリング時点に付した参照番号に1−23の奇数番号による下付きの数字を付した。この同期加算の結果は、A面およびB面のそれぞれで、図21(A)、(B)で説明したと同等の結果が得られる。 FIG. 23 shows a result obtained by synchronously adding the measurement results on the surfaces A and B for each data of each surface based on the sampling timing of the data in the measurement sequence shown in FIG. Here, in order to make the figure easier to understand, the time axis is shown twice as large as that in FIG. Here, t 1, t 3, --- , t 23 is the sampling timing of the sampling period T A of the A side, the sampling timing of the A and B-sides are compatible, the sampling timing, corresponding to the sampling timing of the sampling period T B of the intact B plane. Here, for convenience of explanation, subscripts of odd numbers 1 to 23 are given to the reference numbers assigned to the respective sampling points. As a result of the synchronous addition, a result equivalent to that described with reference to FIGS. 21A and 21B is obtained for each of the A-side and the B-side.

実施例2では、A面およびB面でのサンプリングタイミングが対応しているので、これを総合したトポグラフィ画像でも、時間分解能は向上しないが、図8で説明したように、サンプリング点画像化しているので、空間分解能は向上する。なお、図18に示した計測シーケンスでは、先にも述べたように、データの取得にデータ欠損は伴わないから、図22に示すデータサンプリングのタイミングには、図11を参照して説明したデータ欠損の問題はない。   In the second embodiment, since the sampling timings on the planes A and B correspond to each other, the time resolution is not improved even in a topographic image obtained by integrating the timings. However, as described with reference to FIG. Therefore, the spatial resolution is improved. Note that, in the measurement sequence shown in FIG. 18, as described above, since data acquisition does not involve data loss, the data sampling timing shown in FIG. There is no problem of loss.

(実施例3)
図24は、図22に対して、データサンプリングのタイミングを変更した例を示す図である。図24を図22と対比して容易に分かるように、両者の計測シーケンスは同じであるが、A面によるサンプリング期間TA2はサンプリング期間TA1に対して、やや遅れたタイミングになされ、B面によるサンプリング期間TB2はサンプリング期間TB1に対して、やや進んだタイミングになされている。ここでは、サンプリング期間TA2からサンプリング期間TB2に移る時間はサンプリングの周期の半分となるように変更した例を示す。このタイミングを移す制御は電子計算機1−9による制御によって行なうことで容易に実現できる。
(Example 3)
FIG. 24 is a diagram showing an example in which the data sampling timing is changed from FIG. As can be easily understood by comparing FIG. 24 with FIG. 22, the measurement sequences of the two are the same, but the sampling period TA2 of the surface A is slightly delayed with respect to the sampling period TA1 . The sampling period TB2 is slightly advanced with respect to the sampling period TB1 . Here, an example is shown in which the time from the sampling period T A2 to the sampling period T B2 is changed to be half the sampling period. The control for shifting the timing can be easily realized by performing the control by the computer 1-9.

図24に示す計測シーケンスによるデータのサンプリングタイミングに基づき、A面およびB面での計測結果を、それぞれの面のデータ毎に同期加算すると、図25のようになる。ここでも、図を分かりやすくするために、図22に対して、時間軸を倍に拡大して示した。図25では、A面によるサンプリング期間TA2は一点鎖線で示し、各サンプリングタイミングは、図23と同様に、t,t,---,t23で示した。これに対して、B面によるサンプリング期間TB2は二点鎖線で示し、各サンプリングタイミングは、t,t,---,t22で示した。ここでは、説明の便宜上、各サンプリング時点に付した参照番号に0−22の偶数番号による下付きの数字を付した。22Aおよび22Bは、A面およびB面のタスク期間およびレスト期間のシーケンスである。図24を参照して説明したように、サンプリング期間TA2は、図22に示したサンプリングのタイミングを遅らせ、サンプリング期間TB2は、逆に進ませて、両者の差がサンプリング周期の半分となるようにしたから、サンプリング期間TA2のサンプリングのタイミングt,t,---,t23の中間位置にサンプリング期間TB2のサンプリングのタイミングt,t,---,t22が挿入された形になる。 FIG. 25 shows a result obtained by synchronously adding the measurement results on the surface A and the surface B for each data of each surface based on the data sampling timing in the measurement sequence shown in FIG. Here, in order to make the figure easier to understand, the time axis is shown twice as large as that in FIG. In FIG. 25, the sampling period T A2 for the surface A is indicated by a dashed line, and each sampling timing is indicated by t 1 , t 3 ,..., T 23 as in FIG. In contrast, the sampling period T B2 by B plane indicated by a chain double-dashed line, each sampling timing, t 0, t 2, ---, indicated by t 22. Here, for convenience of explanation, reference numerals given at the respective sampling points are given subscripts of even numbers from 0 to 22. 22A and 22B are sequences of the task period and the rest period on the A and B sides. As described with reference to FIG. 24, the sampling period T A2 delays the sampling timing shown in FIG. 22, and the sampling period TB 2 is advanced in the reverse direction, and the difference between the two becomes half the sampling period. because the way, the timing t 1, t 3 of the sampling of the sampling period T A2, ---, timing t 0, t 2 of the sampling of the intermediate position to the sampling period T B2 of t 23, ---, t 22 is It becomes the inserted shape.

この結果、図22に示したサンプリング周期の半分の時間間隔でデータをサンプリングしたことと等価になり、計測における時間分解能の向上が可能になり、時々刻々と変化する生体内代謝物質の濃度変化を詳細に把握することが可能になった。   As a result, this is equivalent to sampling data at half the time interval of the sampling cycle shown in FIG. 22, and it is possible to improve the time resolution in measurement, and to observe the ever-changing concentration change of the metabolite in the living body. It became possible to grasp in detail.

(実施例4)
実施例3により、実質的にサンプリング周期を半分にする計測法について説明した。実施例4では、実施例1から実施例3のいずれの場合にも適用できる、等価的な、サンプリング周期の半減方法について説明する。実施例4では、いずれの実施例でも、各サンプリング時点のそれぞれの隣接する時点間でのデータが、短いサンプリング間隔でのデータであることに着目して、データを補間することを提案する。ここでは、実施例3の計測方法に対して、実施例4を適用するものとして、説明する。
(Example 4)
Third Embodiment A measuring method for substantially halving the sampling period has been described in the third embodiment. Fourth Embodiment In a fourth embodiment, an equivalent method for halving the sampling period that can be applied to any of the first to third embodiments will be described. In the fourth embodiment, in any of the embodiments, it is proposed that data is interpolated by paying attention to the fact that the data between each adjacent time point at each sampling time point is data at a short sampling interval. Here, a description will be given assuming that the fourth embodiment is applied to the measurement method of the third embodiment.

図26(A)は、図22に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングする場合のサンプリングタイミングを拡大して示す図、図26(B)は、図22に示す計測シーケンス22によってデータをサンプリングした結果について、各サンプリング時点におけるデータ例を示す表である。ここでも、説明の便宜上、各サンプリング時点に付した参照番号に1−23の奇数番号による下付きの数字を付した。   FIG. 26A is an enlarged view showing a sampling timing when data is sampled by the measurement sequence shown in FIG. 22, and FIG. 26B is a diagram showing a result of sampling data by the measurement sequence 22 shown in FIG. 4 is a table showing an example of data at each sampling point. Here also, for convenience of explanation, subscripts of odd numbers from 1 to 23 are added to the reference numbers assigned to the respective sampling points.

図22に示す計測シーケンスは、先にも説明したように、等間隔でサンプリングするので、A面でのサンプリング期間Tのサンプリングタイミングt,t,---,t23でのサンプリングタイミングが、そのままB面でのサンプリング期間Tのサンプリングタイミングに対応する。したがって、それぞれのタイミングで、A面の通過光強度のデータva1,va3,---,va23およびB面の通過光強度のデータvb1,vb3,---,vb23が得られる。実施例2では、これをA面およびB面ごとに同期加算して、図21に対応するデータを得るものとして説明した。 Measurement sequence shown in FIG. 22, as described earlier, since sampling at regular intervals, the sampling timing of the sampling period T A of the A plane t 1, t 3, ---, the sampling timing in the t 23 but corresponds to the sampling timing of the sampling period T B of the intact B plane. Therefore, at each timing, the transmitted light intensity data va1, va3,..., Va23 on the A surface and the transmitted light intensity data vb1, vb3,. In the second embodiment, it has been described that this is synchronously added for each of the A side and the B side to obtain data corresponding to FIG.

しかし、実施例3では、サンプリングのタイミングを変更して、実質的にサンプリング周期を半分にすることができる計測法である。図27(A)は、図24に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングする場合のサンプリングタイミングを拡大して示す図、図27(B)は、図24に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングした結果の各サンプリング時点におけるデータ例を示す表である。ここでは、サンプリング期間TA2のサンプリング時点については、図23と同じように、各サンプリング時点に付した参照番号に1−23の奇数番号による下付きの数字を付した。一方、サンプリング期間TB2のサンプリング時点については、各サンプリング時点に付した参照番号に0−22の偶数番号による下付きの数字を付した。 However, the third embodiment is a measurement method in which the sampling timing is changed to substantially reduce the sampling period to half. FIG. 27A is an enlarged view showing a sampling timing when data is sampled by the measurement sequence shown in FIG. 24, and FIG. 27B is a diagram showing each result of data sampling by the measurement sequence shown in FIG. It is a table | surface which shows the example of data at the time of sampling. Here, as for the sampling time points of the sampling period TA2 , similarly to FIG. 23, reference numerals given to the respective sampling time points are given subscript numbers by odd numbers 1-23. On the other hand, the sampling time of the sampling period T B2, denoted by subscript numbers by an even number of 0-22 in reference numbers assigned to each sampling time point.

先にも述べたように、サンプリング期間TA2のサンプリング時点のデータとサンプリング期間TB2のサンプリング時点のデータとは対応しないから、各サンプリング時点に得られるデータは、図27(B)に示すように、サンプリング期間TA2のサンプリング時点のデータ(A面のデータ)は、図26と同じであるが、このサンプリング時点でのB面のデータは存在しない。一方、サンプリング期間TB2のサンプリング時点のデータ(B面のデータ)は、t,t,---,t22のサンプリングタイミングにvb0,vb2,---,vb22が得られる。しかし、このサンプリング時点でのA面のデータは存在しない。 As previously mentioned, do not correspond to the data of the sampling time of the sampling period T the sampling time points of the data and the sampling period T B2 of A2, the data obtained in each sampling time, as shown in FIG. 27 (B) Although the data at the sampling point in the sampling period TA2 (data on plane A) is the same as in FIG. 26, there is no data on plane B at this sampling point. On the other hand, data of the sampling time of the sampling period T B2 (data B surface), t 0, t 2, --- , vb0 to sampling timing t 22, vb2, ---, vb22 is obtained. However, there is no A-side data at the time of this sampling.

図28は、図27(B)のデータを基礎に、実施例4により補間したデータを含めた状態を示す表である。すなわち、A面、B面の各面で、隣接するサンプリング時点のデータの和を取って、これの1/2の値を、サンプリング時点の間の計測されていない時点のデータと推測する。この結果、図28から分かるように、全てのサンプリング時点(tおよびt23は除く)で、A面、B面のデータが得られることになる。すなわち、実質的にサンプリング周期を半分にするのみならず、この周期でA面、B面の全データが得られる。このような補間による推定作業は、電子計算機1−9で容易に実施できる。 FIG. 28 is a table showing a state including data interpolated according to the fourth embodiment based on the data of FIG. That is, the sum of the data at the adjacent sampling points is calculated for each of the planes A and B, and a half of the sum is estimated as the data at the unmeasured point between the sampling points. As a result, as it can be seen from Figure 28, at all sampling times (t 0 and t 23 are excluded), so that the A side, the data of the B surface can be obtained. That is, not only the sampling cycle is substantially reduced to half, but all data on the A and B planes can be obtained at this cycle. Such an estimation operation by interpolation can be easily performed by the computer 1-9.

なお、他の実施例についても、隣接するサンプリング時点のデータの和を取って、これの1/2の値を、サンプリング時点の間の計測されていない時点のデータと推測することにより、実質的にサンプリング周期を半分にするのみならず、この周期で全データが得られることは明らかである。   In the other embodiments, the sum of the data at adjacent sampling points is calculated, and a half of the sum is estimated as the data at the unmeasured point between the sampling points to substantially reduce the sum. It is clear that not only the sampling period is reduced by half, but also all data can be obtained in this period.

(その他)
上述のいずれの実施例でも、データのサンプリング間隔の具体例は言及しなかった。実際の脳機能計測では、データのサンプリング間隔を1秒程度あるいはこれ以下とすることが適当である。これは、脳活動に伴う血液量変化の速度は数秒であることが一般に知られているため、この時間より充分に小さい間隔である1秒以内とすれば、脳活動に伴う血液量変化の時系列データを取得すること(言い換えれば、変化を観測すること)が可能になるからである。また、サンプリング間隔を1秒以内するとき、制御装置1−8、電子計算機1−9あるいは信号処理装置1−10の動作に何らの特別な負担が発生するものではないからである。
(Other)
In any of the embodiments described above, no specific example of the data sampling interval has been described. In actual brain function measurement, it is appropriate to set the data sampling interval to about 1 second or less. This is because it is generally known that the speed of change in blood volume due to brain activity is several seconds, so if the interval is sufficiently shorter than this time within 1 second, the change in blood volume due to brain activity will occur. This is because it becomes possible to acquire sequence data (in other words, to observe a change). Also, when the sampling interval is within 1 second, no special load is imposed on the operation of the control device 1-8, the electronic computer 1-9, or the signal processing device 1-10.

本発明に基づく生体光計測装置の装置構成を示す図である。It is a figure showing the device composition of the living body light measuring device based on the present invention. 従来の生体光計測装置の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a conventional biological light measurement device. 生体光計測装置において計測する生体内代謝物質である酸化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum of oxyhemoglobin which is a metabolite in a living body, and deoxygenated hemoglobin measured by a living body light measuring device. 光照射器へ接続された光ファイバと光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、並びに、これらの配置から得られるサンプリング点の分布(1)を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning position of the optical fiber connected to the light irradiation device and the optical fiber connected to the photodetector, and the distribution (1) of the sampling point obtained from these arrangement | positioning. 脳の構造モデルおよびその脳内における光の伝播経路を示す図である。It is a figure which shows the structural model of a brain and the propagation path of the light in the brain. 光照射器へ接続された光ファイバと光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、並びに、これらの配置から得られるサンプリング点の分布(2)を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning position of the optical fiber connected to the light irradiation device, and the optical fiber connected to the photodetector, and the distribution (2) of the sampling point obtained from these arrangement | positioning. サンプリング点を高密度に配置することを目的とした光照射器へ接続された光ファイバと光検出器へ接続された光ファイバの配置位置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning position of the optical fiber connected to the light irradiation device, and the optical fiber connected to the photodetector for the purpose of arrange | positioning a sampling point at high density. 図7に示した光照射器へ接続された光ファイバの配置位置および光検出器へ接続された光ファイバの配置位置から得られたサンプリング点の空間的な分布を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a spatial distribution of sampling points obtained from an arrangement position of an optical fiber connected to a light irradiator and an arrangement position of an optical fiber connected to a photodetector illustrated in FIG. 7. 図7、図8、図9に示した光ファイバの配置方法を採用する際に実施するプローブ群Aおよびプローブ群Bに属する光源の点滅に関するシーケンスを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a sequence related to blinking of the light sources belonging to the probe group A and the probe group B, which is performed when the method of arranging the optical fibers illustrated in FIGS. 7, 8, and 9 is adopted. 従来の生体光計測装置におけるタスクおよびレストの実施方法を示したシーケンスを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a sequence illustrating a task and a rest execution method in the conventional biological light measurement device. データの計測のための光源の点滅周期Tと、タスク期間とレストP期間の和とが自然数nの倍数の関係を満たす場合を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a case where a light source blink cycle T for data measurement and a sum of a task period and a rest P period satisfy a relationship of a multiple of a natural number n. 光源切り換え周期、タスク期間、レスト期間およびタスク繰り返し回数をユーザが設定するために使用することができる画面の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a screen that can be used by a user to set a light source switching cycle, a task period, a rest period, and the number of task repetitions. 図12の適正な設定の下でのタスク期間およびレスト期間でのプローブ群Aおよびプローブ群Bの光源のON、OFF状態の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the ON and OFF states of the light sources of the probe group A and the probe group B during the task period and the rest period under the appropriate settings in FIG. 12. あるサンプリング点で光源を連続的にオンとして、被験者に12秒周期で変わるレスト期間、タスク期間を設定した際に得られる透過光強度の変化の実測値の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the measured value of the change of the transmitted light intensity obtained when the light source is continuously turned on at a certain sampling point and the rest period and the task period are set to the subject every 12 seconds. (A)は図14に示される計測結果を示す図、(B)は、これを図11で説明した禁止条件の(1)式を満足する形で計測した計測結果を示す図である。(A) is a diagram showing the measurement results shown in FIG. 14, and (B) is a diagram showing the measurement results obtained by measuring the prohibition conditions described in FIG. 11 in a manner satisfying the expression (1). (A)は図15(A)と同じ図14に示される計測結果を示す図、(B)は、これを図11で説明した禁止条件の(1)式を満足しない形で計測した計測結果を示す図である。(A) is a diagram showing the measurement result shown in FIG. 14 that is the same as FIG. 15 (A), and (B) is a measurement result obtained by measuring the prohibition condition described in FIG. FIG. データの欠損解消をより具体的に説明する図である。FIG. 4 is a diagram for more specifically explaining the resolution of data loss. 実施例2の計測のシーケンスを示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a measurement sequence according to the second embodiment. タスク期間、レスト期間およびタスク繰り返し回数をユーザが設定するために使用することができる画面の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a screen which a user can use for setting a task period, a rest period, and the number of task repetitions. 図19に示した設定画面で、タスク期間=レスト期間=12秒、繰り返し回数=2回とした場合に、プローブ群Aの或るサンプリング点で検出した透過光強度信号を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a transmitted light intensity signal detected at a certain sampling point of the probe group A when the task period = rest period = 12 seconds and the number of repetitions = 2 on the setting screen illustrated in FIG. 19. (A)、(B)は、図20の計測結果に対して同期加算を行なった結果を説明する図である。(A), (B) is a figure explaining the result of having performed synchronous addition with respect to the measurement result of FIG. 実施例2のデータのサンプリング方法の一例を示す図面である。9 is a diagram illustrating an example of a data sampling method according to a second embodiment. 図22に示す計測シーケンスによるデータのサンプリングタイミングに基づき、A面およびB面での計測結果を、それぞれの面のデータ毎に同期加算した結果を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a result obtained by synchronously adding the measurement results on the surface A and the surface B for each data of each surface based on the sampling timing of the data in the measurement sequence illustrated in FIG. 22. 図22に対して、データサンプリングのタイミングを変更した例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an example in which the data sampling timing is changed from FIG. 22. 図24に示すデータサンプリングのタイミングを説明する図である。FIG. 25 is a diagram illustrating the timing of data sampling shown in FIG. 24. (A)は、図22に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングする場合のサンプリングタイミングを拡大して示す図、(B)は、図22に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングした結果の各サンプリング時点におけるデータ例を示す表である。(A) is an enlarged view showing the sampling timing when data is sampled by the measurement sequence shown in FIG. 22, and (B) is data at each sampling time point as a result of sampling data by the measurement sequence shown in FIG. It is a table showing an example. (A)は、図25に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングする場合のサンプリングタイミングを拡大して示す図、(B)は、図25に示す計測シーケンスによってデータをサンプリングした結果の各サンプリング時点におけるデータ例を示す表である。(A) is a diagram showing an enlarged sampling timing when data is sampled according to the measurement sequence shown in FIG. 25, and (B) is a data at each sampling time point as a result of sampling data according to the measurement sequence shown in FIG. It is a table showing an example. 図27(B)のデータを基礎に、実施例4により補間したデータを含めた状態を示す表である。28 is a table showing a state including data interpolated according to the fourth embodiment based on the data in FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

1−1…被検体、1−2…光ファイバホルダ、1−3…ヘルメット、1−4…光ファイバ、1−5…ファイバコネクタ、1−6…光検出器、1−7…光照射器、1−8…制御装置、1−9…電子計算機、1−10…信号処理装置、1−11…伝送ケーブル、1−12…スピーカ、1−13…表示画面、1−15…入力装置、2−1…被検体、2−2…光ファイバホルダ、2−3…ヘルメット、2−4…光ファイバ、2−5…光ファイバコネクタ、2−6…光検出器、2−7…光照射器、2−8…制御装置、2−9…電子計算機,2−10…信号処理装置、2−11…伝送ケーブル、4−1〜4−5…光照射器へ接続された光ファイバの配置位置、4−6〜4−9…光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、4−10…サンプリング点、5−1…頭皮、5−2…頭蓋骨、5−3脳脊髄液層、5−4…灰白質、5−5…ヘルメット、5−6…光ファイバホルダ、5−7…光照射器へ接続された光ファイバ、5−8…光検出器へ接続された光ファイバ、5−9…光照射器から照射され光検出器へ到達した光の伝播経路、5−10…脳活動に伴う血液量の変化領域、6−1〜6−5…光照射器へ接続された光ファイバの配置位置、6−6〜6−9…光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、6−10…サンプリング点、7−1〜7−5…図4に示した光照射器へ接続された光ファイバの配置位置、7−6〜7−10…図6に示した光照射器へ接続された光ファイバの配置位置、7−11〜7−14…図4に示した光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、7−15〜7−18…図6に示した光検出器へ接続された光ファイバの配置位置、8−1…サンプリング点、22,22A,22B…図18に示した計測シーケンスにおけるA面、及びB面における各々のタスク期間、レスト期間、および、各面における光源の点滅状況、TA1,TA2…A面でのレスト期間およびタスク期間でのデータのサンプリングタイミング期間、TB1,TB2…B面でのレスト期間およびタスク期間でのデータのサンプリングタイミング期間。 1-1 subject, 1-2 optical fiber holder, 1-3 helmet, 1-4 optical fiber, 1-5 fiber connector, 1-6 photodetector, 1-7 light irradiator 1-8: Control device, 1-9: Computer, 1-10: Signal processing device, 1-11: Transmission cable, 1-12: Speaker, 1-13: Display screen, 1-15: Input device, 2-1 subject, 2-2 optical fiber holder, 2-3 helmet, 2-4 optical fiber, 2-5 optical fiber connector, 2-6 photodetector, 2-7 light irradiation 2-8: Control device, 2-9: Computer, 2-10: Signal processing device, 2-11: Transmission cable, 4-1 to 4-5: Arrangement of optical fibers connected to the light irradiator Position, 4-6 to 4-9: Arrangement position of optical fiber connected to photodetector, 4-10: Sampling point, 5 1 scalp, 5-2 skull, 5-3 cerebrospinal fluid layer, 5-4 gray matter, 5-5 helmet, 5-6 optical fiber holder, 5-7 connected to light irradiator Optical fiber, 5-8: Optical fiber connected to photodetector, 5-9: Propagation path of light emitted from light irradiator and reaching photodetector, 5-10: Change in blood volume due to brain activity Area, 6-1 to 6-5: Position of optical fiber connected to light irradiator, 6-6 to 6-9: Position of optical fiber connected to photodetector, 6-10: Sampling point , 7-1 to 7-5... Positions of optical fibers connected to the light irradiator shown in FIG. 4, 7-6 to 7-10... Of optical fibers connected to the light irradiator shown in FIG. Arrangement positions, 7-11 to 7-14 ... Arrangement positions of optical fibers connected to the photodetectors shown in FIG. 4, 7-15 to 7-18 ... 6, the arrangement positions of the optical fibers connected to the photodetectors shown in FIG. 6, 8-1... Sampling points, 22, 22A and 22B... Each task period on the A and B surfaces in the measurement sequence shown in FIG. The rest period and the blinking state of the light source on each surface, T A1 , T A2 ... The data sampling timing period during the rest period and the task period on the A surface, and the T B1 , T B2 . Data sampling timing period in the period.

Claims (8)

複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器、前記複数の光照射器の光照射のオン、オフのタイミングおよび照射される光の変調を制御する制御手段、前記複数の光検出器の検出信号を処理する処理手段、前記光照射手段および光検出器を所定の関係で配列し且つ被検体に装着するためのヘルメットおよび前記制御手段および処理手段と結合されて前記制御手段に必要な信号を与え、前記処理手段の信号を適当な形で処理するとともに、各種制御のための設定の入力手段および信号表示のための表示画面を備えた電子計算機よりなり、前記光検出器に得られる計測データから生体内代謝物質の濃度もしくは濃度変化を計測する生体光計測装置において、
前記被検体に負荷をかけるタスク期間と負荷を除去するレスト期間とを周期的に複数回作用させ、且つ、前記タスク期間とレスト期間に所定のサンプリング周期のサンプリングタイミングデータ計測をするとき、前記タスク期間とレスト期間との和の時間が前記複数の光照射器の光照射のオン、オフの周期の整数倍ではない関係に設定されることを特徴とする生体光計測装置。
A plurality of light irradiators, light irradiating means for irradiating the object with light irradiated from the light irradiator, a plurality of light detectors for detecting light irradiating the object and propagating inside the object, Control means for controlling on / off timing of light irradiation of the plurality of light irradiation devices and modulation of light to be irradiated, processing means for processing detection signals of the plurality of light detectors, the light irradiation means and light detector Are arranged in a predetermined relationship and are combined with the helmet for mounting on the subject and the control means and the processing means to provide necessary signals to the control means, and to process the signals of the processing means in an appropriate form. An electronic computer having input means for inputting settings for various controls and a display screen for displaying a signal, and measuring the concentration or change in concentration of metabolites in a living body from measurement data obtained by the photodetector. In the optical measuring device,
The task period to apply a load to the subject and the rest period to remove the load are applied periodically multiple times, and when measuring the sampling timing data of a predetermined sampling cycle in the task period and the rest period, the task A biological light measurement device, wherein the sum of the period and the rest period is set to a relationship that is not an integral multiple of the ON / OFF cycle of light irradiation of the plurality of light irradiation devices.
前記複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器の第1の組と前記複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器の第2の組とを備え、前記第1の組の光照射器の光照射のオン、オフと前記第2の組の光照射器の光照射のオン、オフが逆位相とされている請求項1に記載の生体光計測装置。   The plurality of light irradiators, light irradiation means for irradiating the object with light emitted from the light irradiator, and a plurality of light detectors for detecting light irradiated to the object and propagated inside the object A first set and the plurality of light irradiators, light irradiating means for irradiating the object with light radiated from the light irradiator, and a plurality of light irradiators irradiating the object and detecting light transmitted through the inside of the object A second set of photodetectors, wherein the on / off of light irradiation of the first set of light irradiators and the on / off of light irradiation of the second set of light irradiators have opposite phases. The biological light measurement device according to claim 1, wherein: 前記第1の組の1対の光照射器および光検出器のペアの略中点に、前記第2の組の1対の光照射器および光検出器のペアの光照射器もしくは光検出器を配置した請求項2に記載の生体光計測装置。   A light irradiator or light detector of the second pair of light irradiators and light detectors is located at approximately the midpoint of the first pair of light irradiators and light detectors. The biological light measurement device according to claim 2, wherein the device is disposed. 前記生体光計測装置の使用者が、前記タスク期間およびレスト期間を設定するための入力信号を前記電子計算機に与えたとき、前記タスク期間とレスト期間との和の時間が前記複数の光照射器の光照射のオン、オフの周期の整数倍となったときは、前記電子計算機は設定が不適切である旨の警報を表示する請求項1から3のいずれかに記載の生体光計測装置。   When the user of the living body light measurement device gives an input signal for setting the task period and the rest period to the computer, the time of the sum of the task period and the rest period is the plurality of light irradiators. The biological light measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the computer displays a warning that the setting is inappropriate when the ON / OFF cycle of the light irradiation is an integral multiple of the ON / OFF period. 複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器よりなる第1の光学系、複数の光照射器、該光照射器から照射された光を被検体へ照射するための光照射手段、被検体へ照射され被検体の内部を伝播した光を検出する複数の光検出器よりなる第2の光学系、前記第1および第2の光学系の複数の光照射器の光照射のオン、オフのタイミングおよび照射される光の変調を制御する制御手段、前記複数の光検出器の検出信号を処理する処理手段、前記光照射手段および光検出器を所定の関係で配列し且つ被検体に装着するためのヘルメットおよび前記制御手段および処理手段と結合されて前記制御手段に必要な信号を与え、前記処理手段の信号を適当な形で処理するとともに、各種制御のための設定の入力手段および信号表示のための表示画面を備えた電子計算機よりなり、前記光検出器に得られる計測データから生体内代謝物質の濃度もしくは濃度変化を計測する生体光計測装置において、
前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとし、前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとするとともに、それぞれの光学系の光照射をオンとしている期間に、被検体に負荷をかけるタスク期間と負荷を除去するレスト期間とを周期的に複数回作用させ、且つ、前記タスク期間とレスト期間に所定の周期のサンプリングタイミングでデータ計測を行なうことを特徴とする生体光計測装置。
A plurality of light irradiators, light irradiating means for irradiating the object with light emitted from the light irradiators, and a plurality of light detectors for detecting light irradiated to the object and propagated inside the object A first optical system, a plurality of light irradiators, light irradiating means for irradiating the object with light radiated from the light irradiator, and a plurality of light irradiating the object and detecting light transmitted to the inside of the object A second optical system including a photodetector, a control unit that controls on / off timing of light irradiation of a plurality of light irradiation units of the first and second optical systems and modulation of light to be irradiated, A processing means for processing detection signals of a plurality of light detectors, a helmet for arranging the light irradiating means and the light detectors in a predetermined relationship and attaching to a subject, and being combined with the control means and the processing means; Providing necessary signals to the control means; Along with processing the signal in an appropriate form, it comprises an electronic computer equipped with input means for setting various controls and a display screen for displaying the signal, from the measurement data obtained by the photodetector, In a biological optical measurement device that measures concentration or concentration change,
When turning on the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the second optical system is turned off, and the plurality of lights of the second optical system are turned off. When the light irradiation of the irradiator is turned on, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system is turned off, and a load is applied to the subject while the light irradiation of each optical system is turned on. A biological light measuring apparatus, wherein a task period for applying a load and a rest period for removing a load are periodically acted a plurality of times, and data is measured at a sampling timing of a predetermined period in the task period and the rest period. .
前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとし、前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとするとともに、それぞれの光学系の光照射をオンとしている期間の前記タスク期間とレスト期間に所定の周期でのデータ計測は、連続したサンプリング周期のサンプリングタイミングで行なわれる請求項5記載の生体光計測装置。   When turning on the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the second optical system is turned off, and the plurality of lights of the second optical system are turned off. When the light irradiation of the irradiator is turned on, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system is turned off, and the task period and the rest period during which the light irradiation of each optical system is turned on are set. 6. The living body light measurement device according to claim 5, wherein the data measurement at a predetermined cycle during the period is performed at a sampling timing of a continuous sampling cycle. 前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとし、前記第2の光学系の複数の光照射器の光照射をオンとするときは前記第1の光学系の複数の光照射器の光照射をオフとするとともに、それぞれの光学系の光照射をオンとしている期間の前記タスク期間とレスト期間での所定の周期でのデータ計測は、前記第1の光学系のサンプリング周期のサンプリングタイミングと、前記第2の光学系のサンプリング周期のサンプリングタイミングとでは、該サンプリング周期の半サイクル程度ずれたものとされた請求項5記載の生体光計測装置。   When turning on the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the second optical system is turned off, and the plurality of lights of the second optical system are turned off. When the light irradiation of the irradiator is turned on, the light irradiation of the plurality of light irradiators of the first optical system is turned off, and the task period and the rest period during which the light irradiation of each optical system is turned on are set. In the data measurement at a predetermined cycle in the period, the sampling timing of the sampling cycle of the first optical system is different from the sampling timing of the sampling cycle of the second optical system by about a half cycle of the sampling cycle. The biological light measurement device according to claim 5, wherein 前記タスク期間とレスト期間でのサンプリングタイミングによる計測データに加え、隣接するサンプリングタイミングによる二つの計測データの和の1/2とした推定値を計測データとして利用する請求項1から7のいずれかに記載の生体光計測装置。   8. The method according to claim 1, wherein, in addition to the measurement data based on the sampling timings in the task period and the rest period, an estimated value that is の of a sum of two measurement data based on adjacent sampling timings is used as the measurement data. The biological light measurement device according to claim 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006043169A (en) * 2004-08-05 2006-02-16 Hitachi Medical Corp Biological optical measuring apparatus
JP2009201937A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Hitachi Medical Corp Biological light measurement apparatus
JP2010269021A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Shimadzu Corp Light measurement device
US8235894B2 (en) 2004-09-02 2012-08-07 Nagaoka University Of Technology Emotional state determination method
JP2012254230A (en) * 2011-06-10 2012-12-27 Shimadzu Corp Optical measuring instrument
JP2013192905A (en) * 2012-03-23 2013-09-30 Hitachi Ltd Biophotonic measuring apparatus
JPWO2014076795A1 (en) * 2012-11-15 2016-09-08 株式会社島津製作所 Optical biological measurement device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006043169A (en) * 2004-08-05 2006-02-16 Hitachi Medical Corp Biological optical measuring apparatus
JP4589678B2 (en) * 2004-08-05 2010-12-01 株式会社日立メディコ Biological light measurement device
US8235894B2 (en) 2004-09-02 2012-08-07 Nagaoka University Of Technology Emotional state determination method
JP2009201937A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Hitachi Medical Corp Biological light measurement apparatus
JP2010269021A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Shimadzu Corp Light measurement device
JP2012254230A (en) * 2011-06-10 2012-12-27 Shimadzu Corp Optical measuring instrument
JP2013192905A (en) * 2012-03-23 2013-09-30 Hitachi Ltd Biophotonic measuring apparatus
JPWO2014076795A1 (en) * 2012-11-15 2016-09-08 株式会社島津製作所 Optical biological measurement device

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