JP2006055519A

JP2006055519A - 光生体測定装置のプローブ保持ホルダ

Info

Publication number: JP2006055519A
Application number: JP2004242697A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kono; 理河野; Kimiharu Shimizu; 公治清水
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】
被試験体上に印した位置決めマークを利用してマーク上に設置するホルダの位置および方向を決定する場合に生ずる、ホルダ自体のマークの隠蔽による位置決め時間の増加、位置決め精度の低下、測定の信頼性の低下を改善する。
【解決手段】
ホルダ１のＸＹ座標軸上の端面に、ＸＹ座標軸の原点からの距離を目盛り付けした４枚のメジャー１１、１２、１３、１４を固着し、ホルダ１を人体頭部表面に沿わせ、鼻根と後頭結節を結ぶ方向およびその中央線、左右耳介前点を結ぶ方向およびその中央点を各メジャー１１、１２、１３、１４を使用してその場で測定しホルダ１の位置を決定することにより、被試験体上にマークを印することなくホルダ１のＸＹ座標軸原点位置および方向を迅速に精度良く決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号を使用し無侵襲で生体内部の情報を測定する、たとえばマルチチャンネル酸素モニタなどの光生体測定装置に関する。

従来より光生体測定装置は、人体頭部などの被試験体へ照射する光を発生・供給する送光光源と、送光光源の光を伝送する光ファイバと、光ファイバの終端を主要構成要素とする複数の送光プローブと、光ファイバの終端を主要構成要素とし被試験体から散乱・反射する光を受光する複数の受光プローブと、送光プローブおよび受光プローブを被試験体に密着固定するためのプローブ保持ホルダ（以下、ホルダと略称する）と、受光プローブで受光した光を伝送する光ファイバと、受光した光を検出・解析する受光信号解析回路を備えている。ホルダには規定の位置にプローブ取り付け孔が設けられており、送光プローブおよび受光プローブは１個ずつ交互にホルダのプローブ取り付け孔に固定される。以下、個々のプローブを特に区別する必要がない場合は、前記プローブを各プローブと略称し、また、送光プローブと受光プローブは区別するがその中での個々のプローブを特に区別する必要がない場合は各送光プローブ、各受光プローブと略称する。また以下、被試験体は人体頭部として説明する。

ホルダには、人体頭部表面の形状に沿い且つ厚さ方向に曲げ変形の可能な薄板が使用され、また各プローブ取り付け用の円孔が設けられている（たとえば特許文献１参照）。前記円孔の位置は通常国際規格に準拠して、ホルダ中央部の座標軸原点および、人体頭部表面の形状に沿った面内の直交座標軸（以下、ＸＹ座標軸と呼称する）上の国際規格が定める基準間隔毎の点および、前記基準間隔毎の点から立てた垂線上の交点に設けられる。

図３は人体頭部にホルダおよび各プローブを取り付けた状態を示している。４は人体頭部である。１はホルダである。ＦＰは送光光源（図示せず）からの光を送光プローブＰに伝送する光ファイバである。送光プローブＰおよび受光プローブＣはホルダ１に交互に隣接して取り付けられている。受光プローブＣは光ファイバＦＣを介して受光信号解析回路（図示せず）に接続されている。

人体頭部４の正しい位置にホルダ１を装着するためには、ホルダ１の円孔と人体頭部４の表面位置との位置関係を決定する必要がある。このためにはまず人体頭部４の表面に沿って、鼻根（Ｎａｓｉｏｎ）と後頭結節（Ｉｎｉｏｎ）を結ぶ方向（以下Ｙ方向と略称する）およびその中央線、ならびに前記中央線を通りＹ方向と直交する左右耳介前点を結ぶ方向（以下、Ｘ方向と略称する）とその中点を巻き尺などの測距測定具を使用して測定し、前記中点にホルダ１のＸＹ座標軸原点に対応する位置（以下、中央点と略称する）として頭皮に中央点マークを印する。次にＸまたはＹ方向上にあり、中央点から前記基準間隔の倍数上にある１個以上の点にも同じく頭皮上に軸上マークを印し、中央点マークおよび軸上マークを結ぶ方向をホルダ１のＸＹ座標軸原点および座標軸方向と一致させホルダ１を固定する。これらの準備の後、各送光プローブＰから人体頭部４に光を供給し、各受光プローブＣからの光を検出・解析して人体頭部４内部の生体情報を得る。受光信号解析により、隣接する２個の送光プローブＰと２個の受光プローブＣで囲まれる正方形の領域の中央部付近の生体情報が得られる。すなわち、ある任意の送光プローブＰとそれに隣接する受光プローブＣを結ぶ線を一辺とし、前記任意の送光プローブＰと前記結ぶ線と直角方向に隣接する他の受光プローブＣとを結ぶ線をもう一辺とする正方形を考えると、その正方形の領域毎に、その中央部近傍且つ深さ数ｃｍ近傍の生体情報が得られることが知られている。前記正方形はチャンネルと呼ばれ、その一辺、すなわちある送光プローブＰとそれに隣接する受光プローブＣの一対の距離はチャンネル長さと呼ばれている。チャンネル長さが３ｃｍの場合、深さ１．５〜２ｃｍ付近の生体情報が得られる。この情報はその位置での脳活動に対応した情報である。なお上記チャンネル長さは前記の基準間隔と同義である。

次に図４によって従来のホルダ１の構成および作動を説明する。以下ホルダ１は平面に展開した形状を示す。１はホルダ、２は図３の送光プローブＰおよび受光プローブＣを取り付けるプローブ取り付け孔である。各プローブ取り付け孔２には、必ず送光プローブＰと受光プローブＣが隣接するように、送光プローブＰおよび受光プローブＣを交互に取り付ける。すなわち、たとえばＸＹ座標軸の原点に送光プローブＰを取り付けた場合、Ｘ軸の正方向のプローブ取り付け孔２毎に受光プローブＣ、送光プローブＰ、受光プローブＣの順に各プローブが取り付けられる。またＸ軸の負方向、Ｙ軸の正負方向にも同様に送光プローブＰまたは受光プローブＣが取り付けられる。さらにＸＹ軸の基準間隔毎に立てた垂線方向にも送光プローブＰまたは受光プローブＣが交互に取り付けられる。Ｍはその直近の２個の送光プローブＰおよび２個の受光プローブＣを頂点とする正方形の中央位置を示す計測位置指標である。あるプローブ取り付け孔２と隣接するプローブ取り付け孔２の一対は前記のようにチャンネルと呼ばれる。図４にはチャンネル長さを符号Ｓで示している。

測定時はまず準備として、図３に示す人体頭部４の正しい位置にホルダ１を装着するために、人体頭部４表面に沿って、鼻根と後頭結節を結ぶＹ方向の中央線、ならびに前記中央線を通りＹ方向と直交する左右耳介前点を結ぶＸ方向の中点を巻き尺などの測距測定具を使用して測定し、頭皮上のＸＹ方向の中央点に中央点マークを印する。次にＸまたはＹ方向上にあり、中央点から前記基準間隔の倍数上にある１個以上の点にも同じく頭皮上に軸上マークを印し、中央点マークおよび軸上マークを結ぶ方向をホルダ１のＸＹ座標軸原点および座標軸方向と合致させホルダ１を固定する。準備が完了した後、各送光プローブＰに送光光源（図示せず）から光を伝送し人体頭部４に照射するとともに、その時各受光プローブＣから取り出された光を受光信号解析回路（図示せず）で信号解析することにより、各計測位置指標Ｍの近傍の生体情報が得られる。前記のようにチャンネル長さが３ｃｍの場合は深さ１．５ｃｍ〜２ｃｍ近傍の脳活動に対応した情報が得られる。なお図４においてはホルダ１のプローブ取り付け孔２の数はＸまたはＹ方向に各７個示されているが、この数は必要に応じて増減される。

従来のホルダ１の他の例を図５に示す。図５（ａ）に示すようにホルダ１Ａはプローブ取り付け円環２Ｃおよび可撓支持板３を格子状に締結し形成されている。図５（ｂ）はプローブ取り付け円環２Ｃおよび可撓支持板３の締結方法の１例を示している。プローブ取り付け円環２Ｃの雄ネジ部に必要枚数の可撓支持板３を挿入した後、ナット２Ｄを雄ネジ部にゆるやかに螺合させ、これを繰り返してホルダ１Ａが形成される。可撓支持板３は端部に２個の孔を有する薄板で、端部の２個の孔を結ぶ方向および薄板の幅方向には伸縮性が無く、厚さ方向には可撓性を有する材料で作成する。ホルダ１Ａを人体頭部４の表面形状に沿わせた後にナット２Ｄを最終締着する。図３に示す各送光プローブＰまたは各受光プローブＣはプローブ取り付け円環２Ｃの中央の孔に交互に取り付ける。なお図５には５行５列のホルダ１Ａを示しているが、行列数は必要に応じて増減される。ホルダ１Ａの測定時の作動は前記ホルダ１の作動に類似であるので詳細な説明は省略する。

特開２００２−１４３１６９号公報（第１−１５頁）

従来の光生体測定装置のホルダ１の構造は以上のとおりであるが、この構造では人体頭部４の正しい位置および方向にホルダ１を固定することが困難である。すなわちホルダ１の装着時には、あらかじめ頭皮に印した前記中央点マークを見出しその上にホルダ１のＸＹ座標軸原点を合致させる必要があるが、頭髪に隠れた中央点マークは見落とされやすく、またホルダ１を頭皮に近接させるとホルダ１自体が中央点マークを隠蔽するので正確な一致を確認できない。さらにＸＹ座標軸原点の合致操作に引き続き、頭皮上の前記中央点マークおよび前記軸上マークを結ぶ方向を見出し、ホルダ１のＸＹ座標軸方向と一致させる必要があるが、この場合にも類似の困難が生じ、方向の正確な一致を確認できない。したがって従来のホルダ１ではホルダ１の位置・方向の確認に繰り返し試行錯誤を要しホルダ１の固定に長時間を要するのみならず、ホルダ１自体のマーク隠蔽により、試行錯誤を繰り返してもホルダ１の正確な位置・方向の確認には本質的に問題があり、測定の信頼性を低下させていた。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。

本発明が提供する光生体測定装置のホルダは上記課題を解決するために、ホルダの外方にホルダと固着された測距用物差しを取り付けたもので、したがって、頭皮にマークを印することなく人体頭部とホルダの相互位置が決定される。さらに本発明は、ホルダの外方に、ホルダと着脱可能に締結され、人体頭部とホルダの相互位置を決定する時以外はホルダから取り外して保管の可能な測距用物差しを取り付け、頭皮にマークを印することなく人体頭部とホルダの相互位置が決定される。さらに本発明は、ホルダに、ホルダに貼設され、ホルダの前後にわたり一本化され引っ張り強度を高めた測距用物差しを取り付け、頭皮にマークを印することなく人体頭部とホルダの相互位置が決定される。

本発明の効果として、頭皮にマークを印することなくホルダおよび人体頭部の相互位置を短時間に正確に決定することが可能になり、生体情報の測定精度が改善される。

被試験体に光を送光する送光プローブと、被試験体からの反射光を受光する受光プローブと、前記各プローブを保持するとともに被試験体に密着設置するためのホルダを備えた光生体測定装置において、ホルダのＸＹ座標軸上の端面に、にホルダと固着された測距用物差しを備える。

図１は本発明の第１の実施例である。１はホルダ、２は図３に示される送光プローブＰおよび受光プローブＣを取り付けるプローブ取り付け孔、Ｍはその直近の２個の送光プローブＰおよび２個の受光プローブＣを頂点とする正方形の中央位置を示す計測位置指標である。メジャー１１、１２、１３、１４はホルダ１の端面に固着された測距用物差しである。メジャー１１はＸ軸を含むＸ軸の負方向、メジャー１２はＸ軸を含むＸ軸の正方向、メジャー１３はＹ軸を含むＹ軸の負方向、メジャー１４はＹ軸を含むＹ軸の正方向にそれぞれＸ軸またはＹ軸に沿って固着されている。メジャー１１、１２においてはＸ方向、メジャー１３、１４においてはＹ方向には伸縮性が無く、厚さ方向には可撓性のある材料が使用される。各メジャー１１、１２、１３、１４にはホルダ１のＸＹ座標軸の原点からの距離を目盛り付けする。

測定時はまず準備として、ホルダ１を人体頭部４表面に沿わせ、鼻根と後頭結節位置をメジャー１３および１４を使用して測定し、各メジャー１３、１４の目盛りの絶対値を同一にするようホルダ１の位置を定める。各メジャー１３、１４にはホルダ１のＸＹ座標軸の原点からの距離が目盛り付けされているので、この操作により前記２位置間の中央線に自動的にホルダ１のＹ方向の原点位置を精度良く合致させることができる。次に左右耳介前点位置をメジャー１２および１３を使用して測定し各メジャー１２、１３の目盛りの絶対値を同一にすることにより、同じく自動的にホルダ１のＸ方向の原点位置を頭部の中央点と精度良く合致させることができる。この準備の後、各送光プローブＰから人体頭部４に光を照射し、各受光プローブＣからの光を検出・解析して人体頭部４内部の生体情報を得る。

図２は本発明の第２の実施例である。本実施例ではホルダ１ＢのＸＹ座標軸に沿ってメジャー１１Ａおよび１３Ａが取り付けられている。メジャー１１ＡはＸ軸の正負両方向に渡って一体化されており、ホルダ１Ｂに固着されている。同様にメジャー１３ＡはＹ軸の正負両方向に渡って一体化されており、ホルダ１Ｂに固着されている。メジャー１１Ａまたはメジャー１３Ａがホルダ１Ｂに載置される位置におけるプローブ取り付け孔２はホルダ１Ｂおよびメジャー１１Ａ、またはホルダ１Ｂおよびメジャー１３Ａを貫通して設けられる。本実施例の測定時の作動は実施例１の作動に類似であるので、詳細説明は省略する。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば、メジャー１１、１２、１３、１４をホルダ１に固着する代わりに、スナップやマジックテープ（登録商標）など着脱可能な部品を介して締結してもよい。また各メジャー１１、１２、１３、１４の目盛り付けはＸＹ座標軸原点からの距離に限定されることはなく、たとえばＸＹ座標軸の原点から別途定める距離の点を各メジャーの目盛りの原点としてプラス、マイナスの距離を目盛り付けしてもよい。またホルダ１の構造は図１の構造に限定されることはなく、たとえば図５のホルダ１Ａの構造を使用することもでき、ホルダ１の構造には限定されない。本発明はこれらをすべて包含する。

本発明は光信号を使用し無侵襲で生体内部の情報を測定する、たとえばマルチチャンネル酸素モニタなどの光生体測定装置に適用される。

は本発明の第１の実施例の上面図である。は本発明の第２の実施例の上面図である。は人体頭部へのホルダの装着状態を示す図である。は従来の実施例である。は従来の他の実施例である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂホルダ
２プローブ取り付け孔
２Ｃプローブ取り付け円環
２Ｄナット
３可撓支持板
４人体頭部１４
１１、１１Ａ、１２、１３、１３Ａメジャー
Ｃ受光プローブ
ＦＣ、ＦＰ光ファイバ
Ｍ計測位置指標
Ｐ送光プローブ

Claims

被試験体に光を送光する送光プローブと、被試験体からの反射光を受光する受光プローブと、前記各プローブを保持するとともに被試験体に設置するためのプローブ保持ホルダを備えた光生体測定装置において、プローブ保持ホルダの外方に、プローブ保持ホルダに測距用物差しを取り付けたことを特徴とした光生体測定装置のプローブ保持ホルダ。
被試験体に光を送光する送光プローブと、被試験体からの反射光を受光する受光プローブと、前記各プローブを保持するとともに被試験体に設置するためのプローブ保持ホルダを備えた光生体測定装置において、プローブ保持ホルダの外方に、プローブ保持ホルダと着脱可能に締結された測距用物差しを取り付けたことを特徴とした光生体測定装置のプローブ保持ホルダ。
被試験体に光を送光する送光プローブと、被試験体からの反射光を受光する受光プローブと、前記各プローブを保持するとともに被試験体に設置するためのプローブ保持ホルダを備えた光生体測定装置において、プローブ保持ホルダに、プローブ保持ホルダの前後にわたり一本化され、プローブ保持ホルダに貼設され、プローブ保持ホルダの外方に延長された測距用物差しを取り付けたことを特徴とした光生体測定装置のプローブ保持ホルダ。