JP2004205493A

JP2004205493A - 計測プローブ及び生体光計測装置

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Publication number: JP2004205493A
Application number: JP2003276767A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishizuka; 孝石塚; Tomoyuki Fujiwara; 倫行藤原
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: US20060058594A1; EP1574166B1; JP4489385B2; EP1574166A4; WO2004052211A1; EP1574166A1; US7702374B2

Abstract

【課題】被検体が横になった姿勢での計測が可能な技術を提供することである。
【解決手段】光源から誘導した複数波長の光を被検体に照射する照射用光ファイバと、前記被検体内を通過した光を複数部位から集光する検出用光ファイバと、前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバとを所定の計測位置に保持する保持手段とを有する生体光計測用の計測プローブにおいて、前記保持手段は前記照射用及び検出用光ファイバの前記被検体に当接される側を収容し、当該保持手段の側面から取り出すようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体光計測装置に関し、特に、被検体に計測光を照射すると共に、被検体内を通過した光（生体通過光）を集光する計測プローブに適用して有効な技術に関するものである。

従来の生体光計測装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、被検体に装着し照射用及び検出用光ファイバを所定位置に配置する計測プローブと、生体通過光強度信号から計測点毎の酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量ΔＣ_oxy及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量ΔＣ_deoxyを計算し、この相対変化量ΔＣ_oxy，ΔＣ_deoxy、及びΔＣ_oxyとΔＣ_deoxyとの総和としての全ヘモグロビン濃度の相対変化量を生体通過光強度画像（トポグラフィ画像）として画像表示させる装置本体とから構成されていた。

特開平９−９８９７２号公報

計測プローブは、装置本体から生成された光を生体に誘導し異なる位置に照射する照射用光ファイバと、生体を通過した生体通過光を集光し装置本体に誘導する検出用光ファイバと、照射用及び検出用光ファイバの先端部分を生体の所定位置に交互に格子状配列し固定する固定部材と、固定部材を生体に固定する固定ベルトとから構成されていた。

この従来の生体光計測装置を用いた計測では、まず、生体に固定部材を装着し、この固定部材に配置されたプローブホルダで照射用及び検出用光ファイバを固定することによって、照射用及び検出用光ファイバを生体の所望の位置に固定していた。次に、生体の安静時における生体通過光強度信号の計測を行った後に、生体に刺激を印加した状態における生体通過光強度信号の計測を順次行い、計測点毎の酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量ΔＣ_oxy及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の相対変化量ΔＣ_deoxyを計算し、この相対変化量ΔＣ_oxy，ΔＣ_deoxy、及びΔＣ_oxyとΔＣ_deoxyとの総和としての全ヘモグロビン濃度の相対変化量から生体通過光強度画像を生成していた。

計測プローブの固定部材としては、例えばプラスチック等の比較的硬質の材質で形成されたものがあり、その形状が被検体の頭部形状に沿うように湾曲して形成されたシェルと称される固定部材があった。このシェルには、照射用及び検出用の各光ファイバを固定するための固定部として機能するソケット等が配置されていた。

特に、照射用及び検出用の各光ファイバの先端部分が、被検体の頭部に対して垂直に押し当たるような構成とすることにより、半導体レーザから出射され照射用光ファイバで誘導したレーザ光を効率よく被検体頭部に照射すると共に、被検体内を通過したレーザ光である生体通過光を効率よく集光する構成となっていた。

本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
従来の生体光計測装置では、その基本的な原理から、照射用光ファイバから照射されたレーザ光は照射位置から均一に頭皮内部に照射する必要があると共に、検出用光ファイバにおいても頭皮内部を通過した生体通過光を均一に集光する必要があったので、被検体の頭部に対して照射用及び検出用の各光ファイバの中心軸がほぼ垂直に配置されるように、計測プローブが形成されていた。

特に、てんかんの治療等のように、てんかん焦点位置を同定し該当個所を切除するような治療においては、てんかん焦点の正確な位置の同定が必要であった。

一方、てんかんは、発作的に起こる脳の機能障害に起因するものであるために、てんかん焦点位置を同定するためには、てんかん発作が起きるまで計測プローブを被検体に装着した状態を保持する必要があった。

しかしながら、新生児や長時間の計測を行うためには、座位あるいは立位での計測の他に、横臥位等の被検体が寝たままでの体位での計測も必要となり、横臥位等の被検体が横になった場合でも計測が可能な計測プローブが切望されている。すなわち、横臥位でも光ファイバを損傷させることなく、被検体の頭部に光ファイバを固定することが可能な計測プローブが切望されている。

本発明の目的は、被検体が横になった姿勢での計測が可能な生体光計測技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）、光源から誘導した複数波長の光を被検体に照射する照射用光ファイバと、前記被検体内を通過した光を複数部位から集光する検出用光ファイバと、前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバとを所定の計測位置に保持する保持手段とを有する生体光計測用の計測プローブにおいて、前記保持手段は前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバの前記被検体に当接される側を収容し、当該保持手段の側面から前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバを取り出すようにした。

（２）、前述した（１）に記載の計測プローブにおいて、前記保持手段は、前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバの芯線部分を当該保持手段内に収容する。

（３）、前述した（１）もしくは（２）に記載に計測プローブにおいて、前記保持手段は、前記被検体に当接される側が柔軟性を有する第１の部材で形成されると共に、前記被検体に当接されない外面側が前記第１の部材よりも剛性を有する第２の部材で形成される。

（４）、前述した（３）に記載の計測プローブにおいて、前記第１の部材は前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバを側面部分から照射位置もしくは検出位置にまで保護するための保護溝が形成されている。

（５）、光源から光ファイバで誘導した複数波長の光を被検体に照射すると共に、前記被検体内を通過した光を複数部位から集光する計測プローブを備え、前記集光した通過光から前記被検体の生体通過光強度画像を生成する生体光計測装置において、前記計測プローブは前記光ファイバの前記被検体に当接される側を収容し、前記収容される光ファイバを側面から取り出すように構成した保持手段を備えた。

（６）、前述した（５）に記載の生体光計測装置において、前記計測プローブの形状を前記被検体の形状に合わせるためのベース板を備えた。

前述した手段によれば、保持手段が照射用光ファイバ及び検出用光ファイバの被検体に当接される側を収容すると共に、当該保持手段の側面から照射用光ファイバ及び検出用光ファイバを取り出す構成とすることにより、被検体が測定部位を保持手段に当接することによって、照射用及び検出用光ファイバの先端部分は測定位置に当接されると共に、照射用及び検出用光ファイバは保持手段に保護されることとなるので、被検体が横になった姿勢で計測プローブの保持手段に計測部位を載置した場合であっても照射用及び検出用光ファイバを保護することが可能となる。すなわち、被検体が横臥位等の横になった姿勢であっても生体光計測が可能となる。

このとき、照射用光ファイバ及び検出用光ファイバの芯線部分のみを当該保持手段内に収容する構成とすることによって、より小さい半径で光ファイバを屈曲させることが可能となるので、保持手段の厚さを薄くすることが可能となる。従って、計測プローブを枕のようにして生体光計測を行うことが可能となるので、生体光計測中における被検体の負担を低減させることができる。その結果、就寝中等の発症するてんかん等のてんかん焦点のも正確に特定することが可能となる。

特に、柔軟性を有する第１の部材で被検体に当接される側を形成すると共に、第１の部材よりも剛性を有する第２の部材で被検体に当接されない外面側を形成することによって、計測時における被検体への負担をさらに低減させることができる。

さらには、照射用光ファイバ及び検出用光ファイバを側面部分から照射位置もしくは検出位置にまで保護するための保護溝を第１の部材に形成することによって、計測中や移動中における照射用及び検出用光ファイバのずれ等を防止することができるので、光ファイバの破損等を防止することができる。その結果、生体光計測の計測結果の信頼性を向上させることが可能となる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）、照射用及び検出用光ファイバを保持手段で保護することができるので、被検体が横になった姿勢で計測プローブの保持手段に計測部位を載置した場合であっても、照射用及び検出用光ファイバを保護することができる。

（２）、被検体が横になった姿勢で計測プローブに計測部位を載置した場合であっても、照射用及び検出用光ファイバを保護できるので、被検体が横臥位等の横になった姿勢での生体光計測が可能となる。

（３）、照射用光ファイバ及び検出用光ファイバの芯線部分のみを当該保持手段内に収容するので、より小さい屈曲半径で光ファイバを屈曲させることが可能となり、保持手段の厚さを薄くすることができる。

（４）、保持手段の厚さを薄くすることにより、計測プローブを枕のようにして生体光計測を行うことができるので、生体光計測中における被検体の負担を低減させることができる。

（５）計測プローブを枕のようにして生体光計測を行うことができるので、就寝中等の発症するてんかん等のてんかん焦点のも正確に特定することができる。

（６）、柔軟性を有する第１の部材で被検体に当接される側を形成すると共に、第１の部材よりも剛性を有する第２の部材で被検体に当接されない外面側を形成するので、計測時における被検体への負担をさらに低減させることができる。

（７）、照射用光ファイバ及び検出用光ファイバを側面部分から照射位置もしくは検出位置にまで保護するための保護溝を第１の部材に形成するので、計測中や移動中における照射用及び検出用光ファイバのずれ等を防止することができ、光ファイバの破損等を防止することができる。

（８）、計測中や移動中における照射用及び検出用光ファイバのずれ等を防止することができるので、生体光計測の計測結果の信頼性を向上させることができる。

（９）、前記計測プローブの前記被検体に接する側に、被検体の形状に合わせたベース板を備えたので、前記計測プローブの形状を様々な形の被検体の形状に合わせられ、被検体の頭部と計測プローブとの間に余分な隙間が生じたりしなくなるので、最も感度が良くなるように計測プローブが設定できる。

以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）を図面を参照して詳細に説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態である計測プローブの概略構成を説明するための図である。
図１から明らかなように、本実施の形態の計測プローブは、図示しない被検体に装着されるプローブ本体１０１と、図示しない計測装置本体からの照射光をプローブ本体１０１に導くための照射用光ファイバ１０２と、被検体からの生体光を計測装置本体に導くための検出用光ファイバ１０３とから構成されている。

本実施の形態の計測プローブでは、従来の計測プローブとは異なり、照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３が予めプローブ本体１０１へ装着された構成となっている。
従って、本実施の形態の計測プローブでは、プローブ本体１０１を被検体に装着することにより、照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３が所望の計測位置にそれぞれ配置される。特に、本実施の形態の計測プローブでは、被検体の頭部をプローブ本体１０１に載置することによって、照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３が所望の計測位置にそれぞれ配置され得る構成となっている。すなわち、本実施の形態の計測プローブでは、照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３の一端がプローブ本体１０１の被検体に接触させる側の面に対して、垂直方向となるように保持される構成となっている。この照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３は、プローブ本体１０１の側面から取り出され、他端が計測装置本体に接続されるように構成されている。

また、本実施の形態の計測プローブでは、プローブ本体１０１は３個のホルダー部１０４から構成されており、１個のホルダー部１０４には等間隔に３個の光ファイバーの照射ベッド部又は検出ベッド部が設けられている。各ホルダー部１０４は連結部１０５により所定の間隔をもって連結される構成となっている。このような構成とすることによって、本実施の形態の計測プローブを軽量化させると共に、薄型化させることができる。また、連結部１０５によって各ホルダー部１０４間の間隔を最適に保つことができる。なお、ホルダー部１０４は３個に限定されることはなく、計測部位に応じた生体光計測に必要な１以上の個数でよいことはいうまでもない。また、１個のホルダー部１０４に配置する光ファイバは３本に限定されることはなく、１本以上でよいことはいうまでもない。さらには、図８に示すように、２個以上のホルダー部１０４を一体に形成してもよいことはいうまでもない。特に、ホルダー部１０４を一体に形成する場合には、後述するホルダーカバーのみを一体構造とする、あるいはホルダーカバーとホルダーベースとの両方を一体構造とするの何れでもよいことはいうまでもない。

図２は本発明の一実施の形態である計測プローブの概略構成を説明するための断面図であり、図３は本実施の形態の計測プローブにおける光ファイバの配置位置を説明するための上面図である。
図２及び図３において、２０１はホルダーベース、２０２はホルダーカバー、２０３は光ファイバ固定具、２０４は光ファイバ保護具、２０５は高さ調整治具、２０６は光ファイバ、２０７は光ファイバ配管溝（保護溝）を示す。

図２から明らかなように、本実施の形態の計測プローブでは、被検体に接触させる側に配置されるホルダーベース２０１と、被検体と接触されない側に配置されるホルダーカバー２０２と、ホルダーベース２０１及びホルダーカバー２０２の間に保持される光ファイバ（照射用及び検出用光ファイバ）２０６と、光ファイバ２０６の先端部分が被検体の計測位置に配置されるように光ファイバ２０６を保持する光ファイバ固定具２０３と、ホルダーベース２０１からの光ファイバ２０６の突出量を調整するための高さ調整治具２０５と、当該計測プローブの側面位置から光ファイバ２０６の中心軸方向が計測プローブの延在方向に沿って配設され保持された光ファイバ２０６を、その中心軸方向が垂直方向となるように光ファイバ２０６を曲げる光ファイバ保護具２０４とから構成されている。ただし、本実施の形態の計測プローブにおいても、光ファイバ固定具２０３は、従来の光ファイバ固定具と同様に、光ファイバ２０６を保持してホルダーベース２０１の面より微少量押し出す図示しないバネ機構を内蔵している。また、本実施の形態では、被検体が横臥位等の横たわった姿勢で計測プローブに頭部等の計測部位を載置する場合に適した構成であるが、被検体が頭部等を動かした時に計測プローブがずれてしまうことを防止するために、計測プローブを頭部に固定させるベルト等を設けてもよいことはいうまでもない。

また、図３から明らかなように、本実施の形態の計測プローブでは、各ホルダー部１０４毎に３本の光ファイバ２０６が配設される構成となっており、計測プローブの側面方向から取り入れられた３本の光ファイバ２０６は、それぞれの経路中に配置される光ファイバ固定具２０３を避けるようにして、配設される構成となっている。

例えば、光ファイバ２０６の取り入れ部分に最も近い位置に配置される光ファイバ２０６は、ホルダーベース２０１とホルダーカバー２０２とを固定するためのネジ穴に近い側を通り、光ファイバ保護具２０４により垂直方向に屈曲された後に、光ファイバ固定具２０３で保持される構成となっている。また、中間位置に配置される光ファイバ２０６は、取り入れ部分に最も近い光ファイバ２０６の外側を通り、光ファイバ保護具２０４によって垂直方向に屈曲された後に、光ファイバ固定具２０３で保持される構成となっている。一方、光ファイバ２０６の取り入れ部分から最も遠い位置に配置される光ファイバ２０６は、ネジ穴に対して前述した２本の光ファイバ２０６とは反対側を通り、光ファイバ保護具２０４により垂直方向に屈曲された後に、光ファイバ固定具２０３で保持される構成となっている。なお、光ファイバ２０６の配設は、これに限定されるものではない
ことはいうまでもない。

前述するような各光ファイバ２０６の配設は、ホルダーベース２０１に形成された光ファイバ配管溝２０７に光ファイバ２０６を挿入することによってなされるものである。このとき、本実施の形態の計測プローブでは、光ファイバ保護具２０４で光ファイバ２０６を保護しつつ屈曲させる際の屈曲率を可能な限り小さくするために、光ファイバ２０６の被服を剥いだ芯線部分が光ファイバ配管溝２０７に配設される構成となっている。

また、本実施の形態の計測プローブでは、先端部分が導出された光ファイバ２０６の周りを囲むようにして、ホルダーベース２０１に凸部が形成されている。
特に、本実施の形態の計測プローブでは、この凸部の高さと光ファイバ２０６の突出量とを高さ調整治具２０５で調整することによって、光ファイバ２０６の先端部分が被検体に当たる時の押圧力を調整することが可能となる。特に、この高さ調整治具２０５では、被検体への計測プローブの装着に伴う光ファイバ２０６の移動量が、光ファイバ固定具２０３の備える図示しない周知のバネ機構の移動量を超えてしまうことによる光ファイバ２０６への過度な負担を防止し、光ファイバ２０６の損傷を防止することを可能とするものである。さらには、計測プローブを被検体に配置した場合には、凸部により光ファイバ２０６と被検体の表皮とが接触する部分へ当たる光を遮蔽することができるので、計測中に外光がそれぞれの光ファイバ２０６に入射してしまうことを防止することが可能となる。

さらには、本実施の形態の計測プローブでは、ホルダーベース２０１には合わせ面側（ホルダーカバー２０２と合わせる側の面）から被検体に接触される側へ貫通する第１の貫通穴が形成されており、この第１の貫通穴から光ファイバ固定具２０３で保持される光ファイバ２０６が突出される構成となっている。このとき、本実施の形態では、この合わせ面側から接触側に貫通される第１の貫通穴と中心軸が同じであり、この第１の貫通穴よりも径が大きくかつ接触側にまでは貫通されない第２の穴が形成されている。この第２の穴の径は、高さ調整治具２０５及び光ファイバ固定具２０３の外周径と同じ大きさとなっている。このような構成により、合わせ面側から高さ調整治具２０５を挿入した後に、光ファイバ固定具２０３を挿入した場合における凸部の高さと光ファイバ２０６との突出量を調整する構成となっている。

さらには、本実施の形態の計測プローブでは、図２に示すように、第１の貫通穴に対応するホルダーカバー２０２の位置には、光ファイバ固定具２０３が挿入されると共に、屈曲された光ファイバ２０６を格納するための空間となる凹部が形成されている。このとき、特に本実施の形態の計測プローブでは、ホルダーカバー２０２の厚さを可能な限り薄くかつ軽く形成すると共に、十分な強度を確保するために凹部が形成される部分にのみ、この合わせ面と対抗する側（計測時にベッド等に接触する部分）が隆起するように凸部が形成されている。

なお、本実施の形態の計測プローブでは、ホルダーベース２０１とホルダーカバー２０２との固定は、匡体に設けた４つの凸部と凹部とを嵌号させることによってなされるものである。

図４は本実施の形態の計測プローブを構成するホルダーベースとホルダーカバーの詳細構成を説明するための図である。特に、図４の（ａ）はホルダーベースの上面図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）に示す白抜きの矢印方向からの側面図であり、図４の（ｃ）は図４の（ａ）に示すａ−ａ線での断面図であり、図４の（ｄ）は図４の（ｃ）に示す白抜きの矢印方向からの下面図であり、図４の（ｅ）はホルダーカバーの側面図であり、図４の（ｆ）は図４の（ｅ）に示す白抜きの矢印方向（合わせ面側）からの下面図である。

図４の（ａ）に示すように、本実施の形態のホルダーベース２０１の合わせ面側には、白抜きの矢印で示す光ファイバ２０６の引き出し口に向けて、３個の第１の貫通穴４０１からそれぞれ独立した光ファイバ配管溝２０７が形成された構成となっている。また、ホルダーベース２０１の長手方向の端部には、図４の（ｂ）から明らかなように、比較的大きめの第１の凸部４０２ａが形成されている。一方、隣接する第１の貫通穴４０１の間（中間）には、図４の（ｃ）から明らかなように、第１の凸部４０２ａよりは小さく突出量も少ない第２の凸部４０２ｂがそれぞれ形成されている。

また、図４の（ｃ），（ｄ）に示すように、被検体と接触する側には、第１の貫通穴４０１を取り囲むようにホルダーベース２０１の本体より突出された環囲部４０３が形成された構成となっている。特に、本実施の形態では、３個の環囲部４０３はそれぞれが独立した構成となっており、それぞれが隣接する環囲部４０３と所定の距離を置いて形成されている。その結果、計測プローブを被検体に配置した場合、それぞれの環囲部４０３は測定部位（当接部位）の形状に応じた変形をすることとなり、被検体に当接される光ファイバ２０６の当接角度を垂直もしくはほぼ垂直にすることが可能となる。さらには、環囲部４０３は測定部位（当接部位）の形状に応じた変形をすることとなるので、光ファイバ２０６が当接される個所に外光が侵入することを効果的に防止できる。

また、本実施の形態では、中央部に形成される環囲部４０３の外形形状は円形とし、その両側に配置される環囲部４０３の外形形状は楕円形としている。ただし、環囲部４０３の形状はこれに限定されるものでないことはいうまでもない。

なお、本実施の形態のホルダーベース２０１では、ホルダーベース本体から突出させるようにして環囲部４０３を形成する構成としたが、これに限定されることはなく、例えばホルダーベース本体の短軸方向に貫通する凹部を形成することによって、各第１の貫通穴に対応した環囲部４０３を形成してもよいことはいうまでもない。

図４の（ｅ）に示すように、本実施の形態のホルダーカバー２０２は、合わせ面側（白抜きの矢印で示す側の面）の第１の貫通穴４０１に対応する位置に収容部４０４が形成されている。この収容部４０４はホルダーカバー２０２の合わせ面側に凹部が形成されている。このような構成とすることにより、より小さい屈曲半径で屈曲された光ファイバ２０６を格納し保護するための空間を確保すると共に、計測プローブの厚さ（高さ）が大きくなってしまうことを防止する。さらには、光ファイバ２０６を屈曲させることに伴う損傷を防止する構成としている。従って、本実施の形態では、収容部４０４の大きさは、光ファイバ２０６の屈曲による損傷が生じない程度であり、且つその大きさが最小となるように形成されている。

また、本実施の形態の計測プローブを被検体に装着した際に、光ファイバ２０６の先端部分が可動することによる光ファイバ２０６の移動を収容部４０４に収容される屈曲部分で吸収することによって、光ファイバ２０６にかかる負担を大きく低減させ、破損を防止する構成となっている。

さらには、前述するように、収納部４０４の内周面形状は光ファイバ固定具２０３の外周面形状と同じ大きさ及び形状で形成され、この収納部４０４は光ファイバ固定具２０３を保持するための保持手段としても機能している。このような形状とすることによって、本実施の形態の計測プローブを被検体に装着したときに、光ファイバ固定具２０３の位置がずれてしまうことを防止し、正確な計測結果が得られるような構成としている。

図４の（ｆ）に示すように、本実施の形態のホルダーカバー２０２では、屈曲した光ファイバ２０６が通る溝４０５が収容部４０４の一端に形成されており、光ファイバ配管溝２０７からホルダーカバー２０２の側に一旦屈曲された光ファイバ２０６を保持する構成となっている。この溝４０５の延在方向は光ファイバ配管溝２０７と同じとなるように形成されている。このような溝４０５を設けることによって、最小の空間で光ファイバ２０６を計測プローブの延在方向から垂直方向に屈曲させると共に、光ファイバ２０６にかかる負担を最小としている。

また、ホルダーカバー２０２には、第１及び第２の凹部４０６ａ，４０６ｂが形成されている。この第１の凹部４０６ａ及び第２の凹部４０６ｂは、それぞれ第１の凸部４０２ａ及び第２の凸部４０２ｂに勘合されるものである。

ここで、プローブ本体１０１を被検体の頭部形状に合わせるために、ベース板６０１をプローブ本体１０１に接着させ補強することが有用である。図５にその例を示す。図５（ａ）は、ベース板６０１を取り付けたプローブ本体１０１を、プローブ本体１０１の方向から見た図、図５（ｂ）は、図５（ａ）を矢印の方向から見た断面図、図５（ｃ）は、ホルダーカバー２０２を取外したときの斜視図である。図５において、ベース板６０１をプラスチック等の硬い材質から構成し、その曲率をあらかじめ被検体の頭部形状に合わせておくことにより、ほぼ球形の形状の被検体の頭部にフィットする形でプローブ本体１０１を固定することができる。このことにより、被検体の頭部とプローブ本体１０１との間に余分な隙間が生じたりしなくなるので、最も感度が良くなるようにプローブ本体１０１が設定できる。

また、図示はしていないが、プローブ本体１０１の被検体側にレールを設け、レール上にベース板６０１が挟み込まれるようにすることもできる。これにより、軟らかいプローブ本体１０１にいろいろな形状のベース板６０１を挟み込ませることができるので、被検体の頭部の様々な形状に応じて最適にプローブ本体１０１を変形して取り付ける可能である。

例えば、６本のプローブ本体１０１にそれぞれの形状のベース板６０１を挟み込ませ、被検体の頭部の各所に配置することにより、複雑な形状の頭部に、最もフィットした形でプローブ本体１０１を頭部に固定することができる。図６にその例を示す。図６（ａ）は、６本のプローブ本体１０１を被検体の頭部に取り付けた図、図６（ｂ）は図６（ａ）の状態の上から締付用固定具７０１で締め付け固定したものである。これにより、６本のプローブ本体１０１全体が外れたりするのを防止することができる。この際、図示はしていないが、ベース板６０１のプローブ本体１０１からはみ出した部分へ一方側は穴、そして他方側は突起を形成し、隣り合ったプローブのベース板同志をその穴と突起を組み合わせることで、被検体の頭部の右側、左側それぞれにプローブ本体１０１が３本から成るプローブが形成される。またそれらの穴と突起による連結もスムーズにすることができるので、更にプローブ本体１０１が単独で外れたりするようなことがなくなる。なお、本実施の形態ではベース板６０１をホルダーベース２０１とは別個のものとしているが、ベース板６０１とホルダーベース２０１とを一体成型としても良い。また、締付用固定具７０１の材質としては、伸縮性のある布や、リング状の空気注入の風船等を用いればよい。

図７は本実施の形態の計測プローブを用いた生体光計測装置の概略構成を説明するための図である。
図７において、５０１は光源部、５０２は光モジュール、５０３は発振部、５１１はフォトダイオード、５１２はロックインアンプモジュール、５１６はＡ／Ｄ変換器、５１７は制御部、５１８は記録部、５１９は処理部、５２０は入出力部、５２１は画像生成部を示す。

図７において、光源部５０１は４個の光モジュール５０２から構成されている。各光モジュール５０２は、可視から赤外の波長領域中で複数の波長、例えば７８０ｎｍ及び８３０ｎｍの二波長の光をそれぞれ放射する図示しない２個の半導体レーザから構成されている。これらの二波長の値は、７８０ｎｍと８３０ｎｍとに限定されるものではなく、また、波長数も二波長に限定されるものではない。この光源部５０１については、半導体レーザの代わりに発光ダイオードを用いてもよい。この光源５０１に含まれる全ての半導体レーザは、それぞれ発振周波数の異なる発振器で構成される発振部５０３により、それぞれ変調される。ただし、この変調として、実施の形態１では正弦波によるアナログ変調の場合を示すが、これに限定されることはなく、それぞれ異なる時間間隔の矩形波によるデジタル変調を用いてもよい。また、光モジュール５０２には、それぞれの半導体レーザから放射された７８０ｎｍ及び８３０ｎｍの波長の光を１本の光ファイバ（照射用光ファイバ１０２）に導入させる図示しない光ファイバ結合器とが備えられている。

従って、光源部５０１から放射される二波長光を混合した光は、各光モジュール５０２に接続される４本の照射用光ファイバ１０２の先端部分から照射対象となる図示しない被検体に照射される。このとき、各照射用光ファイバ１０２はプローブ本体１０１で固定され、それぞれ異なる位置に光を照射する。ただし、本実施の形態では、プローブ本体１０１の内部で照射用光ファイバ１０２及び検出用光ファイバ１０３の先端部分は、交互に正方格子上に配置される。

光散乱反射体を通過した光すなわち生体通過光は、プローブ本体１０１に配設される５本の検出用光ファイバ１０３でそれぞれ集光され、各検出用光ファイバ１０３の他端に接続される光検出器であるフォトダイオード５１１で検出される。このフォトダイオード５１１としては、高感度な光計測が実現可能な周知のアバランシェフォトダイオードが望ましい。また、光検出器としては、光電子増倍管等の光電変換素子ならば他のものでもよい。

これらのフォトダイオード５１１で生体通過光は電気信号（生体通過光強度信号）に変換された後、変調信号の選択的な検出回路、例えば複数のロックインアンプから構成されるロックインアンプモジュール５１２で、照射位置且つ波長に対応した変調信号が選択的に検出される。このとき、ロックインアンプモジュール５１２から出力される変調信号は、波長及び照射位置に対応する生体通過強度信号にそれぞれ分離されたものである。ただし、本実施の形態では、二波長の光を用いて５１２の計測位置での計測を行うので、計測すべき信号数は２４となる。従って、本実施の形態のロックインアンプモジュール５１２では、合計２４個の図示しないロックインアンプを用いる。ただし、デジタル変調を用いた場合には、変調信号検出としてデジタルフィルタもしくはデジタルシグナルプロセッサを用いる。

ロックインアンプモジュール５１２からアナログ出力される生体通過光強度信号は、２４チャンネルのＡ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）５１６によりそれぞれデジタル信号に変換される。それぞれのデジタル信号は、波長及び照射位置毎の生体通過光強度信号である。これらの計測は、制御部５１７により制御されている。

デジタル信号に変換された生体通過光強度信号は、記録部５１８で記録される。記録部５１８に記録された生体通過光強度信号は処理部５１９において読み出され、該処理部５１９において、一般の生体光計測の場合には、各検出位置の生体通過光強度信号から求められる脳活動に伴う酸素化ヘモグロビン濃度変化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化、さらにはこれらヘモグロビン濃度総量が計算され、複数の計測位置の経時情報として入出力部５２０の図示しない表示画面上に表示される、あるいは、複数の計測位置の経時情報は記録部５１８に格納される。なお、各検出位置の生体通過光強度信号から酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化並びにヘモグロビン濃度総量を計算する方法については、周知であるので、詳細な説明は省略する。

このとき、本実施の形態の生体光計測装置では、プローブ本体１０１に照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３の一端が取り込まれ、プローブ本体１０１の内部で被検体表皮に対して垂直となるように屈曲されている。従って、被検体体位が横臥位等の横向きすなわち寝た姿勢の場合であっても、計測プローブ（特に、照射用及び検出用光ファイバ１０２，１０３）を損傷することなく、制定光計測が可能となる。

その結果、従来の計測プローブを用いた生体光計測では不可能であった、被検体に睡眠等の休息が必要となるような長時間に及ぶ生体光計測が可能となる。従って、従来では同定が困難であった睡眠性のてんかん焦点等の正確な位置を同定することが可能となり、治療成績を大幅に向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施の形態である計測プローブの概略構成を説明するための図である。本発明の一実施の形態である計測プローブの概略構成を説明するための断面図である。本実施の形態の計測プローブにおける光ファイバの配置位置を説明するための上面図である。本実施の形態の計測プローブを構成するホルダーベースとホルダーカバーの詳細構成を説明するための図である。本実施の形態の計測プローブにベース板を設置した例を示す図である。本実施の形態のベース板を設置した６本の計測プローブを被検体の頭部に固定した例を示す図である。本実施の形態の計測プローブを用いた生体光計測装置の概略構成を説明するための図である。本発明の他の実施の形態である計測プローブの概略構成を説明するための図である。

符号の説明

１０１…プローブ本体、１０２…照射用光ファイバ、１０３…検出用光ファイバ、１０４…ホルダー部、１０５…連結部、２０１…ホルダーベース、２０２…ホルダーカバー、２０３…光ファイバ固定具、２０４…光ファイバ保護具、２０５…高さ調整治具、２０６…光ファイバ、２０７…光ファイバ配管溝、４０１…第１の貫通穴、４０２ａ…第１の凸部、４０２ｂ…第２の凸部、４０３…環囲部、４０４…収容部、４０５…溝、４０６ａ…第１の凹部、４０６ｂ…第２の凹部、５０１…光源部、５０２…光モジュール、５０３…発振部、５１１…フォトダイオード、５１２…ロックインアンプモジュール、５１６…Ａ／Ｄ変換器、５１７…制御部、５１８…記録部、５１９…処理部、５２０…入出力部、５２１…画像生成部、６０１…ベース板、６０２…穴、７０１…締付用固定具

Claims

光源から誘導した複数波長の光を被検体に照射する照射用光ファイバと、前記被検体内を通過した光を複数部位から集光する検出用光ファイバと、前記照射用光ファイバ及び前記検出用光ファイバとを所定の計測位置に保持する保持手段とを有する生体光計測用の計測プローブにおいて、
前記保持手段は前記照射用及び検出用光ファイバの前記被検体に当接される側を収容し、当該保持手段の側面から取り出すようにしたことを特徴とする計測プローブ。
光源から光ファイバで誘導した複数波長の光を被検体に照射すると共に、前記被検体内を通過した光を複数部位から集光する計測プローブを備え、前記集光した通過光から前記被検体の生体通過光強度画像を生成する生体光計測装置において、
前記計測プローブは前記光ファイバの前記被検体に当接される側を収容し、前記収容される光ファイバを側面から取り出すように構成した保持手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。
前記計測プローブの前記被検体に接する側に、前記計測プローブの形状を前記被検体の形状に合わせるためのベース板を備えたことを特徴とする請求項２記載の生体光計測装置。