JP2008194453A - Optical measuring device for living body - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the activity of a gustatory area by an optical measuring device for a living body. <P>SOLUTION: Proper measuring/analysis parameters are set in accordance with the brain function as target of measurement. In a case of measuring the gustatory function, the period without the brain activity as target of measurement is set not to include the period of 60 sec after start of stimulation. The period of activity analysis is set to include the period of 16 sec to 25 sec after start of stimulation to an oxygenated hemoglobin concentration variation signal, and include the period of 28 sec to 37 sec after start of stimulation to a deoxygenated hemoglobin concentration variation signal. The interval of providing stimulation is set to be 80 sec or more. In a case of measuring the gustatory function, parameter setting and display are performed for measuring physiological variation of the salivary gland in addition to the brain activity. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は生体内部の情報、特に光吸収物質の濃度変化による信号を、光によって計測する生体光計測装置に関し、特に生体光計測で計測したデータを用いて脳活動を可視化する生体光計測装置に関する。また、脳活動だけでなく、他の生理変化を可視化する生体光計測装置にも関する。   The present invention relates to a living body light measuring device that measures information inside a living body, in particular, a signal due to a change in the concentration of a light-absorbing substance with light, and more particularly to a living body light measuring device that visualizes brain activity using data measured by living body light measurement. . The present invention also relates to a biological optical measurement device that visualizes not only brain activity but also other physiological changes.

生体に対する透過性が高い、可視から近赤外領域に光強度ピーク波長を持つ光を用いることにより、生体内部の情報を無侵襲に計測することが可能である。これは、計測される光信号の対数値が光路長と濃度の積に比例することを示したLambert-Beer則に基づく。この法則を発展させ、生体中のヘモグロビン(Hb)の相対的濃度変化を表す信号(以下Hb信号と呼ぶ)を計測する技術が開発されてきた。計測されるHb信号には「酸素化Hb(oxy-Hb)」と「脱酸素化Hb(deoxy-Hb)」に関する2種類があり、それぞれ「oxy-Hb信号」、「deoxy-Hb信号」と呼ぶ。この技術を用いて人間の大脳皮質におけるHb信号を多点同時計測し脳機能を画像化する技術が提案され(Medical Physics 22, 1997-2005 (1995))、脳神経科学分野の研究及び臨床において広まりつつある。本技術では、正確な有効光路長を見積もることが出来ないため、計測されるHb信号は相対変化であり、「計測目的とする脳活動が生じていない期間」のデータ(安静データ)を基準に算出する。あるいは、脳活動以外の生理変化を計測する場合は、「計測目的とする生理変化が生じていない期間」のデータを基準に算出する。以下に基本的な計算式を記す。   By using light having high light permeability and a light intensity peak wavelength in the visible to near-infrared region, it is possible to noninvasively measure information inside the living body. This is based on the Lambert-Beer law which showed that the logarithmic value of the measured optical signal is proportional to the product of optical path length and concentration. By developing this law, a technique for measuring a signal (hereinafter referred to as Hb signal) representing a relative concentration change of hemoglobin (Hb) in a living body has been developed. There are two types of Hb signals to be measured, “oxy-Hb” and “deoxy-Hb”, which are “oxy-Hb signal” and “deoxy-Hb signal”, respectively. Call. Using this technique, a technique for imaging Hb signals in the human cerebral cortex and imaging brain function at the same time has been proposed (Medical Physics 22, 1997-2005 (1995)). It's getting on. Since this technology cannot estimate the effective optical path length accurately, the measured Hb signal is a relative change, and is based on the data (rest data) for the period during which no target brain activity occurs. calculate. Or when measuring physiological changes other than brain activity, it calculates based on the data of "the period when the physiological change made into the measurement objective has not occurred". The basic calculation formula is shown below.

波長をλ、時刻をtとして、「計測目的とする脳活動が生じていない期間」に測定する透過光強度(安静データ)をT(l, t)とすると、以下の式(1)で表現できる。
-ln[T(l, t)] = eoxy(l)Coxy(t)d + edeoxy(l)Cdeoxy(t)d + a(l, t) + sc(l) (1)
ここで、eoxy(l)及びedeoxy(l)は波長λにおけるoxy-Hb及びdeoxy-Hbの分子吸光係数を表し、Coxy(t)及びCdeoxy(t)は時刻tにおけるoxy-Hb濃度及びdeoxy-Hb濃度、dは実効的光路長、a(l, t)はHb以外の吸収、sc(l)は生体中の散乱による減衰を表す。一方、脳活動が生じた際の透過光強度Ts(l,t)は、
-ln[Ts(l, t)] = eoxy(l)Csoxy(t)d + edeoxy(l)Csdeoxy(t)d + as(l, t) + scs(l)
(2)
で表される。ここで、添字”s”は脳活動中の値であることを示す。また、脳活動の際に変化する吸光物質はHbのみと仮定し、Hb以外の吸収、散乱は一定とする(a(l, t)=as(l, t)、 sc(l) = scs(l))。その上で、式(2)を式(1)から引くと、
-ln[Ts(l, t)/T(l、t)]
= eoxy(l)[Csoxy(t)-Coxy(t)]d + edeoxy(l)[Csdeoxy(t)-Cdeoxy(t)]d
= eoxy(l)DCoxy(t) + edeoxy(l)DCdeoxy(t) (3)
が成り立つ。ここで、DCoxy(t)=[Csoxy(t)-Coxy(t)]d、DCdeoxy(t)=[Csdeoxy(t)-Cdeoxy(t)]dであり、それぞれoxy-Hb信号、deoxy-Hb信号と定義する。実効的光路長dを特定することは困難であるため、これらの相対値信号(oxy-Hb信号、deoxy-Hb信号)を用いて脳活動を評価する。計測に用いる可視から近赤外領域の光は、Hbの酸素化状態に応じて異なる光吸収特性を持つため、2波長の分光計測により、2波長分の(3)式が得られる。これを連立方程式として解き、oxy-Hb信号及びdeoxy-Hb信号(DCoxy(t)及びDCdeoxy(t))を求める。
When the wavelength is λ and the time is t, and the transmitted light intensity (rest data) measured during the “period when the target brain activity is not occurring” is T (l, t), it is expressed by the following equation (1) it can.
-ln [T (l, t)] = eoxy (l) Coxy (t) d + edeoxy (l) Cdeoxy (t) d + a (l, t) + sc (l) (1)
Here, eoxy (l) and edeoxy (l) represent the molecular extinction coefficients of oxy-Hb and deoxy-Hb at the wavelength λ, and Coxy (t) and Cdeoxy (t) represent the oxy-Hb concentration and deoxy- Hb concentration, d is effective optical path length, a (l, t) is absorption other than Hb, and sc (l) is attenuation due to scattering in the living body. On the other hand, the transmitted light intensity Ts (l, t) when brain activity occurs is
-ln [Ts (l, t)] = eoxy (l) Csoxy (t) d + edeoxy (l) Csdeoxy (t) d + as (l, t) + scs (l)
(2)
It is represented by Here, the subscript “s” indicates a value during brain activity. In addition, it is assumed that the light-absorbing substance that changes during brain activity is only Hb, and absorption and scattering other than Hb are constant (a (l, t) = as (l, t), sc (l) = scs ( l)). Then subtracting equation (2) from equation (1),
-ln [Ts (l, t) / T (l, t)]
= eoxy (l) [Csoxy (t) -Coxy (t)] d + edeoxy (l) [Csdeoxy (t) -Cdeoxy (t)] d
= eoxy (l) DCoxy (t) + edeoxy (l) DCdeoxy (t) (3)
Holds. Here, DCoxy (t) = [Csoxy (t) -Coxy (t)] d, DCdeoxy (t) = [Csdeoxy (t) -Cdeoxy (t)] d, respectively, oxy-Hb signal, deoxy-Hb Defined as a signal. Since it is difficult to specify the effective optical path length d, brain activity is evaluated using these relative value signals (oxy-Hb signal, deoxy-Hb signal). Since light in the visible to near-infrared region used for measurement has different light absorption characteristics depending on the oxygenation state of Hb, the equation (3) for two wavelengths can be obtained by spectroscopic measurement of two wavelengths. This is solved as a simultaneous equation, and oxy-Hb signal and deoxy-Hb signal (DCoxy (t) and DCdeoxy (t)) are obtained.

単純に、計測開始時(刺激前)における初期値を安静データとして算出することも可能であるが、その信号には脳活動に無関係な長期的な変化が含まれる可能性があるため、目的とする脳活動を検出できるよう補正が必要である。   It is possible to simply calculate the initial value at the start of measurement (before stimulation) as resting data, but the signal may contain long-term changes unrelated to brain activity. Correction is necessary to detect the brain activity.

本技術の基本原理は、人の知覚機能や運動機能の活動に伴い増加した局所的な血液量を、oxy-y-Hb信号やdeoxy-Hb信号の変化として捉え、脳の活動状況を評価する点にある。脳活動に伴う典型的な変化は、oxy-Hb信号の増加とdeoxy-Hb信号の減少として知られている。これは、神経活動に伴う代謝活動で消費された酸素とグルコースを補うために血液流が増加することによって生じる。増加する血液は酸素を含んだ動脈血であるが、その増加は酸素消費に比べて過剰であるため、結果的にoxy-Hb信号は増加しdeoxy-Hb信号は減少すると考えられる。また、これらの血液量変化は、一般に神経活動から5〜7秒程度遅れることが知られている。そのため、従来研究では、計測目的とする脳機能に応じて異なる刺激や課題を設定するものの、時間的側面からは基本的に全て同様の計測パラダイム、解析方法が採用されている。つまり、「神経活動に伴う血液量変化が神経活動から5〜7秒程度遅れて生じる」という仮説に基づき、Hb信号は刺激呈示後5〜7秒から変化を始め、同じく刺激終了後5〜7秒後でベースラインに戻り始めると考え、刺激と刺激の間隔を20〜40秒程度に設定し、複数回の刺激呈示を繰り返して脳活動信号を得る方法が一般的であった。また、解析においても、「脳活動がないと仮定した安静期間」を刺激前の数秒間及び刺激終了後5〜7秒後以降と考え(安静時間パラメータを設定し)、例えば、刺激前5秒間の平均値と刺激終了後10〜15秒の5秒間の平均値を結んだ直線データを「安静時データ」として用いて算出する方法が採られる。また、刺激開始前の値(例.刺激前5秒間の平均値)を基準にHb信号を算出した場合でも、刺激開始前と刺激終了後5〜7秒以降を「計測目的とする脳活動が生じていない期間」と仮定して(例.刺激前5秒間の平均値と刺激終了後10〜15秒の5秒間の平均値を基準に)1次フィッティングあるいは周波数フィルタリングを用いたベースライン補正がされる。   The basic principle of this technology is that the local blood volume increased with the activity of human perceptual function and motor function is regarded as the change of oxy-y-Hb signal and deoxy-Hb signal, and the activity status of the brain is evaluated. In the point. Typical changes associated with brain activity are known as an increase in oxy-Hb signal and a decrease in deoxy-Hb signal. This is caused by an increase in blood flow to make up for oxygen and glucose consumed by metabolic activity associated with neural activity. The blood that increases is arterial blood containing oxygen, but the increase is excessive compared to oxygen consumption, and as a result, the oxy-Hb signal increases and the deoxy-Hb signal decreases. In addition, it is known that these blood volume changes are generally delayed by about 5 to 7 seconds from neural activity. Therefore, in the conventional research, although different stimuli and tasks are set according to the brain function to be measured, basically the same measurement paradigm and analysis method are adopted from the temporal aspect. In other words, based on the hypothesis that "the blood volume change accompanying neural activity occurs about 5-7 seconds after neural activity", the Hb signal starts to change 5-7 seconds after the stimulus presentation, and also 5-7 after the stimulation ends A method of obtaining a brain activity signal by repeating a plurality of stimulation presentations and setting a time interval between stimulations of about 20 to 40 seconds, assuming that it returns to the baseline after 2 seconds. In the analysis, the “rest period assuming no brain activity” is considered to be several seconds before stimulation and 5-7 seconds after the end of stimulation (set rest time parameter), for example, 5 seconds before stimulation. A method is used in which straight line data connecting the average value of the signal and the average value of 10 to 15 seconds after the end of stimulation for 5 seconds is used as “resting data”. In addition, even when the Hb signal is calculated based on the value before the start of stimulation (eg, the average value for 5 seconds before the stimulation), the “brain activity for the measurement purpose is Baseline correction using primary fitting or frequency filtering (for example, based on the average value for 5 seconds before stimulation and the average value for 5 seconds for 10-15 seconds after stimulation) Is done.

また、脳活動の有無あるいは強度を統計的に評価する場合には、活動を示す代表値が必要となるが、それらも従来は、計測する脳機能に依存することなく、同様の時間変化(「計測目的とする脳活動が生じていない期間」)を仮定して(活動時間パラメータを設定し)算出されてきた(例.刺激開始後10秒〜刺激終了までの平均値あるいはピーク値)。   In addition, when statistically evaluating the presence or intensity of brain activity, a representative value indicating the activity is required. However, conventionally, these are not dependent on the brain function to be measured, and the same time change (“ It has been calculated (for example, an average value or a peak value from 10 seconds after the start of the stimulus to the end of the stimulus) on the assumption that “the brain activity for the purpose of measurement is not occurring”).

この技術により、視覚、運動、言語、短期記憶などの脳機能計測が可能であることが示されており、臨床及び認知科学研究に広く利用されている。   This technology has been shown to be capable of measuring brain functions such as vision, movement, language, and short-term memory, and is widely used in clinical and cognitive science research.

味覚に関しては、従来は機能的磁気共鳴画像法(functional Magnetic Resonance Imaging: fMRI)を用いた脳機能計測が主流である。この方法は、非常に大きな騒音の中、仰向けに固定されたまま、口腔内に通されたチューブでごく少量の味覚サンプルを呈示されるなど、非日常的な環境で計測が行われる。その他、特公平3−74572号公報には、脳波計を用いた味覚認識判定装置が開示されている。また、NeuroImage31, 796-806 (2006)に、生体光計測を用いた味覚の脳機能計測についての検討が記載されている。   Regarding taste, conventionally, brain function measurement using functional magnetic resonance imaging (fMRI) has been the mainstream. In this method, measurement is performed in an extraordinary environment, for example, a very small amount of taste sample is presented in a tube passed through the oral cavity while being fixed on its back in a very loud noise. In addition, Japanese Patent Publication No. 3-74572 discloses a taste recognition determination apparatus using an electroencephalograph. Further, NeuroImage 31, 796-806 (2006) describes a study on measurement of taste brain function using biological light measurement.

Medical Physics 22, 1997-2005 (1995)Medical Physics 22, 1997-2005 (1995) NeuroImage31, 796-806 (2006)NeuroImage31, 796-806 (2006) 特公平3−74572号公報Japanese Patent Publication No. 3-74572

fMRIや脳波などの脳機能計測技術では、装置上の制限から自然な環境下における味覚野の活動を計測することが出来なかった。特開平3−74572号公報の方法は、同様に口腔内に味サンプルを供給する機械的な装置を必要としており、日常的な「味わう」という機能とはかけ離れた非日常的機能が計測されている可能性があった。更に、脳波計測の場合は、活動部位の同定が困難で、味覚野の活動かどうかは知ることが出来なかった。   With brain function measurement technologies such as fMRI and EEG, it was not possible to measure the activity of the gustatory area in a natural environment due to device limitations. Similarly, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-74572 requires a mechanical device that supplies a taste sample into the oral cavity, and an extraordinary function far from the function of “tasting” is measured. There was a possibility. Furthermore, in the case of electroencephalogram measurement, it was difficult to identify the active site, and it was not possible to know whether it was an activity of the gustatory area.

一方、生体光計測技術は、被験者に対し無侵襲且つ低拘束で、日常的な環境下にある自然な脳機能を計測できる特長を有するため、従来の基礎研究に留まらず、様々な応用への利用が期待されている。例えば、味覚や嗅覚は特に環境により左右されると考えられており、自然な環境下で脳機能を計測できる本技術の有効性は高いと考えられるが、味覚野の活動を計測した例は報告されていない。NeuroImage31, 796-806 (2006)は、味覚機能が反映される味覚野の活動ではなく、味覚を記憶、言語化する際に働く前頭葉の活動に焦点が当てられている。原因は明記されていないが、一般に知られている味覚野領域の活動は検出されていない。   On the other hand, biological optical measurement technology has the feature that it can measure natural brain functions in a daily environment without invasiveness and low restraint on subjects, so it is not limited to conventional basic research, but can be applied to various applications. Use is expected. For example, taste and olfaction are thought to be particularly affected by the environment, and the effectiveness of this technology that can measure brain function in a natural environment is considered to be high, but examples of measuring the activity of the gustatory area are reported It has not been. NeuroImage31, 796-806 (2006) focuses on the activity of the frontal lobe that works when memory and verbalize the taste, not the activity of the taste area that reflects the taste function. Although the cause is not specified, generally known activity in the gustatory area has not been detected.

また、生体光計測において、脳機能以外に、自発的な血流変化揺らぎや組織の酸素飽和度を計測する試みは一般的であるが、脳以外の器官においてその機能を計測する試みは殆ど見られない。脳の機能が計測される主な理由は、簡単な外部刺激(視覚刺激、聴覚刺激、認知タスクなど)により短時間に局所的な血流変化が生じ検出が容易であるためである。同様の手法を用いて機能を計測できる他の器官については殆ど検討されておらず、パラメータ設定を変えた場合に他の器官の機能(生理変化)を計測できる可能性については不明であった。   In addition to the brain function, in general, attempts to measure voluntary blood flow fluctuations and tissue oxygen saturation are common in biological light measurement, but attempts to measure the function in organs other than the brain are rare. I can't. The main reason for measuring the brain function is that a simple external stimulus (visual stimulus, auditory stimulus, cognitive task, etc.) causes a local blood flow change in a short time and is easy to detect. Other organs whose functions can be measured using the same method have hardly been studied, and the possibility of measuring the functions (physiological changes) of other organs when the parameter setting is changed is unknown.

本発明は、従来は困難であった自然な環境下での味覚野の脳機能計測を、生体光計測装置により実現することを課題とする。また、脳機能以外にも味覚機能を反映する生理変化の計測を実現することを課題とする。   An object of the present invention is to realize a brain function measurement of the gustatory area under a natural environment, which has been difficult in the past, by using a biological light measurement device. Another object of the present invention is to realize a physiological change measurement that reflects the taste function in addition to the brain function.

従来の生体光計測装置では、様々な脳機能(視覚、運動、言語など)を同一の手法で計測及び解析してきた。しかし、本発明者は、味覚野の活動信号が、他の典型的な活動信号とは異なる時間変化をすることを見出した。本発明は、この味覚野における特殊な活動信号を計測し得る機能を備えた生体光計測装置を提供し、上記の課題を解決する。また、本発明者は、味覚機能を反映した唾液腺の生理変化を、光により計測できることを見出した。本発明では、脳機能の活動信号だけでなく、唾液腺機能を反映した生理変化を計測して味覚機能を評価できる生体光計測装置を提供することにより、上記の課題を解決する。   In the conventional biological light measurement device, various brain functions (vision, movement, language, etc.) have been measured and analyzed by the same method. However, the present inventor has found that the activity signal of the gustatory area changes with time differently from other typical activity signals. The present invention provides a living body light measuring device having a function capable of measuring a special activity signal in this gustatory area, and solves the above problems. Further, the present inventor has found that physiological changes of salivary glands reflecting the taste function can be measured by light. The present invention solves the above-mentioned problems by providing a biological light measurement device capable of evaluating not only brain function activity signals but also physiological changes reflecting salivary gland functions to evaluate taste functions.

はじめに、味覚野の活動信号の特殊性について説明する。図1に、運動野、視覚野、味覚野、それぞれの典型的な活動信号を示す。いずれの機能の場合にも刺激期間は24秒とし、運動野の計測では指の運動課題、視覚野の計測では赤黒の格子模様が8Hzで切り替わる視覚刺激、味覚野の計測ではショ糖水溶液15mlを口腔内刺激として与えた。運動野と視覚野の活動信号は類似しており、oxy-Hb信号は刺激開始直後から増加し始め、約10秒で最大値付近に達し、刺激呈示期間中はその値が維持される。刺激終了後は、0〜5秒でoxy-Hb信号が減少を始め、5〜15秒程度で元のベースラインに戻る。Oxy-Hb信号とは逆に減少するdeoxy-Hb信号に関しては、減少のスタート及び最小値に達するまでの時間が若干遅いという特徴はあるものの、基本的にはOxy-Hb信号と類似した時間変化パターンを示し、刺激終了後15秒以内には元のベースラインに戻る。一方、味覚野の活動信号は、これらと異なる時間変化パターンを示した。oxy-Hb信号は刺激開始直後から増加し始め、最大値付近に達するまでには約20秒を要する。また、刺激終了後、oxy-Hb信号がベースラインに戻るまでには約60秒かかり、運動野及び視覚野の場合と比べ減衰が約3倍も遅いことが分かった。deoxy-Hb信号に関しては、刺激開始から約30秒経過してから最小値に達し、ベースラインに戻るまでには、oxy-Hbと同様に刺激終了から約60秒かかっている。   First, I will explain the peculiarities of the activity signal of the gustatory area. FIG. 1 shows typical activity signals of the motor area, visual area, and taste area. For both functions, the stimulation period is 24 seconds, finger movement tasks in motor area measurement, visual stimuli in which the red and black lattice pattern switches at 8 Hz in visual area measurement, and 15 ml sucrose aqueous solution in taste area measurement. It was given as an oral stimulus. The motor and visual cortex activity signals are similar, and the oxy-Hb signal begins to increase immediately after the start of stimulation, reaches the maximum value in about 10 seconds, and maintains that value during the stimulus presentation period. After completion of stimulation, the oxy-Hb signal starts decreasing in 0-5 seconds, and returns to the original baseline in about 5-15 seconds. The deoxy-Hb signal, which decreases on the contrary to the Oxy-Hb signal, is characterized by a time delay similar to the Oxy-Hb signal, although it is characterized by the start of the decrease and the time until reaching the minimum value. Shows the pattern and returns to the original baseline within 15 seconds after the end of stimulation. On the other hand, the activity signal of the gustatory area showed a different temporal change pattern. The oxy-Hb signal begins to increase immediately after the start of stimulation, and it takes about 20 seconds to reach the maximum value. In addition, it took about 60 seconds for the oxy-Hb signal to return to the baseline after the completion of stimulation, and it was found that the attenuation was about three times slower than in the motor and visual areas. As for the deoxy-Hb signal, it takes about 60 seconds from the end of stimulation in the same way as oxy-Hb until it reaches the minimum value after about 30 seconds from the start of stimulation and returns to the baseline.

図2は、運動野、視覚野、味覚野の活動信号波形を同じ座標軸に示した図である。図2より、味覚野の活動信号波形は、時間スケールだけでなく、信号変化の大きさも運動野や視覚野の活動信号波形とは大きく異なることが分かる。味覚野の活動信号波形は、運動野や視覚野の活動信号波形と比べて数倍変化量が多いため、従来は必要だった加算平均がなくても信号を検出できる。また、この信号は極端に大きいため、従来の解析では体動や筋肉の動きによるアーチファクトと間違われていた可能性がある。   FIG. 2 is a diagram showing the activity signal waveforms of the motor area, visual area, and taste area on the same coordinate axis. From FIG. 2, it can be seen that the activity signal waveform of the gustatory area is not only the time scale, but also the magnitude of the signal change is significantly different from the activity signal waveforms of the motor area and the visual cortex. The activity signal waveform of the gustatory area has a change amount several times that of the activity signal waveform of the motor cortex or visual cortex, so that the signal can be detected even without the addition average that has been required conventionally. In addition, since this signal is extremely large, it may be mistaken for an artifact caused by body movement or muscle movement in the conventional analysis.

更に、図3に示すように、味覚野における活動信号の特徴として、刺激の呈示期間に依存せず、殆ど同じ活動波形を示すということを見出した。図3(a)のグラフは、ショ糖水溶液を5秒間口に含み嚥下した場合を示し、図3(b)のグラフは同じくショ糖水溶液を24秒間口に含み嚥下した場合のHb信号を示す。いずれの場合も、刺激呈示開始時(ショ糖水溶液を口に含んだ時点)を起点として、oxy-Hb信号では20〜25秒後、deoxy-Hb信号では30〜35秒後に最大変化量に達している。これは他の一般的な脳機能では見られない現象である。例えば、図4に視覚野の活動波形を示す。図4(a)に示すように、刺激呈示期間が短い場合、刺激呈示後約10秒で最大信号変化量に達した後、10〜15秒以内にベースラインに戻る。また、活動強度も小さい。これに対し、刺激呈示期間が長ければ、図4(b)のように、その期間中は信号変化量が維持され、刺激呈示後に10〜15秒かけてベースラインに戻る。   Furthermore, as shown in FIG. 3, it has been found that the activity signal in the gustatory area shows almost the same activity waveform without depending on the stimulus presentation period. The graph of FIG. 3A shows the case where the sucrose aqueous solution is swallowed for 5 seconds and the graph of FIG. 3B shows the Hb signal when the sucrose aqueous solution is swallowed for 24 seconds. . In either case, the maximum amount of change is reached after 20-25 seconds for the oxy-Hb signal and 30-35 seconds for the deoxy-Hb signal, starting from the start of stimulus presentation (when the sucrose aqueous solution is contained in the mouth). ing. This is a phenomenon not seen in other general brain functions. For example, FIG. 4 shows an activity waveform of the visual cortex. As shown in FIG. 4A, when the stimulus presentation period is short, the maximum signal change amount is reached in about 10 seconds after the stimulus presentation, and then returns to the baseline within 10 to 15 seconds. Also, the activity intensity is small. On the other hand, if the stimulus presentation period is long, as shown in FIG. 4B, the signal change amount is maintained during that period, and returns to the baseline over 10 to 15 seconds after the stimulus presentation.

更に、この味覚野の活動波形における個人差は小さいことが分かった。図5に、ショ糖水溶液を5秒間口に含み嚥下した場合の10被験者分の加算平均データを示す。図5(a)はoxy-Hb信号、図5(b)はdeoxy-Hb信号であり、エラーバーは標準誤差を表す。エラーバーが示すとおり、被験者間のばらつきは極めて小さく、ほぼ同様の時間変化を示すことが分かる。10例のデータを解析した結果、味覚刺激の呈示からoxy-Hb信号の最大値に達するまでの時間は平均21.0秒後(標準偏差:2.0秒、レンジ:17.8〜23.5秒)、また、deoxy-Hb信号の最小値に達するまでの時間は平均32.7秒後(標準偏差:1.6秒、レンジ:29.5〜35.1秒)であった。   Furthermore, the individual differences in the activity waveform of this gustatory area were found to be small. FIG. 5 shows the addition average data for 10 subjects when the sucrose aqueous solution is swallowed for 5 seconds. 5A shows an oxy-Hb signal, FIG. 5B shows a deoxy-Hb signal, and error bars indicate standard errors. As shown by the error bar, it can be seen that the variation between subjects is very small and shows almost the same time change. As a result of analyzing the data of 10 cases, the time from the presentation of taste stimuli to the maximum value of the oxy-Hb signal after 21.0 seconds on average (standard deviation: 2.0 seconds, range: 17.8-23.5 seconds), deoxy- The average time to reach the minimum Hb signal was 32.7 seconds later (standard deviation: 1.6 seconds, range: 29.5-35.1 seconds).

また、図19に示すように、頭だけではなく耳の周辺も計測した結果、同様のHb信号変化が頬骨あたりにも見られた。ここで、図19に示した複数の小さなグラフは、上に示した耳の周辺を2.1〜3.0 cm間隔で計測したHb信号変化である。場所によって波形が異なるが、特に、最も大きな変化が、耳の前あたり(丸印)において見られる。これは、場所的に脳活動の信号ではなく、唾液腺(耳下腺)に関連した生理変化であると考えられる。図20に示すように、この頬骨付近に見られたHb信号の時間変化は、上記の味覚野(脳)の活動波形とほぼ一致する。   Further, as shown in FIG. 19, not only the head but also the periphery of the ear was measured, and as a result, a similar Hb signal change was also observed around the cheekbone. Here, a plurality of small graphs shown in FIG. 19 are changes in the Hb signal obtained by measuring the periphery of the ear shown above at intervals of 2.1 to 3.0 cm. Although the waveform varies depending on the location, the largest change is particularly seen around the front of the ear (circle). This is thought to be a physiological change related to the salivary gland (parotid gland) rather than a signal of brain activity. As shown in FIG. 20, the temporal change of the Hb signal seen in the vicinity of the cheekbone almost coincides with the activity waveform of the taste area (brain).

本発明では、上記の味覚野における活動信号が特殊であるという知見を利用し、計測する脳機能に応じて、適切な計測法及び解析法を設定及び表示する生体光計測装置を提供する。例えば、計測する脳機能に「味覚」を選択した場合、80秒以上の刺激呈示間隔を任意の手段で呈示及び/もしくは実行し、味覚野と呼ばれる脳部位(下前頭回の弁蓋部及び三角部を中心とした領域)のHb信号を計測し、oxy-Hb信号では、刺激呈示後16秒から25秒までの任意期間を含む平均値もしくは最大値、deoxy-Hb信号では刺激後28秒から37秒までの任意期間を含む平均値もしくは最小値を活動指標として、活動強度もしくは前記Hb信号の統計的有意性を算出及び表示する生体光計測装置により、従来は困難であった味覚野の脳活動信号の計測が可能となる。   The present invention provides a living body light measurement device that sets and displays an appropriate measurement method and analysis method according to the brain function to be measured, based on the knowledge that the activity signal in the gustatory area is special. For example, when “taste” is selected as the brain function to be measured, a stimulus presentation interval of 80 seconds or more is presented and / or executed by any means, and a brain region called the gustatory area (the valve front of the lower frontal gyrus and the triangle) Hb signal of the area centered on the part), in the oxy-Hb signal, the average value or maximum value including an arbitrary period from 16 seconds to 25 seconds after the stimulus presentation, deoxy-Hb signal from 28 seconds after the stimulation The brain of the gustatory area, which has been difficult in the past, has been difficult with a biological light measurement device that calculates and displays the intensity of activity or the statistical significance of the Hb signal using the average or minimum value including an arbitrary period of up to 37 seconds as an activity index. The activity signal can be measured.

また、本発明では、上記の唾液腺に関連した生理変化により味覚機能が計測できるという知見を利用し、計測する生理機能に応じて、適切な計測法および解析法を設定および表示する生体光計測装置を提供する。この場合にも、80秒以上の刺激呈示間隔を任意の手段で呈示及び/もしくは実行し、唾液腺付近のHb信号を計測し、oxy-Hb信号では、刺激呈示後16秒から25秒までの任意期間を含む平均値もしくは最大値、deoxy-Hb信号では刺激後28秒から37秒までの任意期間を含む平均値もしくは最小値を活動指標として、活動強度もしくは前記Hb信号の統計的有意性を算出及び表示することにより、味覚機能の計測が可能となる。   Further, in the present invention, the biological light measurement device that sets and displays an appropriate measurement method and analysis method according to the physiological function to be measured, utilizing the knowledge that the taste function can be measured by the physiological change related to the salivary gland I will provide a. Also in this case, the stimulus presentation interval of 80 seconds or more is presented and / or executed by any means, and the Hb signal in the vicinity of the salivary gland is measured. With the oxy-Hb signal, any stimulus from 16 seconds to 25 seconds after the stimulus presentation Calculate the activity intensity or statistical significance of the Hb signal using the average or maximum value including the period, and the deoxy-Hb signal using the average or minimum value including any period from 28 to 37 seconds after stimulation as the activity index. And the display of the taste makes it possible to measure the taste function.

本発明により、従来法では計測できなかった味覚野の脳活動信号を高感度で計測できる。また、唾液腺に関連した生理変化を計測することにより、味覚機能をより多面的に評価することができる。従来の生体光計測装置で計測されていた脳活動信号と比べて数倍〜10倍程度大きな脳活動信号が得られるため、必要な加算平均の回数は従来より大きく減少する。他の脳機能計測装置では出来なかった、自然な飲食(自然な動作、量、味)に伴う脳活動を評価することが出来るため、より実用的かつ正確な味覚機能の評価が可能である。また、本発明を、味覚障害の診断や治療の支援ツール、あるいは飲料や食品の開発・評価に応用することが可能である。   According to the present invention, a brain activity signal of the gustatory area that could not be measured by the conventional method can be measured with high sensitivity. Moreover, by measuring physiological changes related to the salivary glands, the taste function can be evaluated in a multifaceted manner. Since a brain activity signal that is several to 10 times larger than that of the brain activity signal measured by the conventional biological light measurement device can be obtained, the required number of addition averaging is greatly reduced compared to the conventional art. Since it is possible to evaluate the brain activity associated with natural eating and drinking (natural movement, amount, taste), which could not be done with other brain function measuring devices, more practical and accurate evaluation of taste function is possible. In addition, the present invention can be applied to a diagnosis and treatment support tool for taste disorders, or development and evaluation of beverages and foods.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

〔実施例1〕
本発明を実施するための基本形態を、図6、図7、図10及び図12を参照して説明する。図6、図7、図10及び図12には、本発明による生体光計測装置の概要を示すブロック図を共通で示した。
[Example 1]
A basic mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. 6, FIG. 7, FIG. 10, and FIG. 6, 7, 10, and 12 are common block diagrams showing an outline of the biological light measurement device according to the present invention.

生体光計測部は、パーソナルコンピュータやワークステーションに代表される電子計算機から構成される制御装置602と、異なる波長にピーク波長を持つ2つのレーザダイオード608と609と、前記2つのレーザダイオードを異なった周波数で変調するための信号を生成する発振器606と607と、前記ピーク波長の異なる2つの光を混合する光混合器610と、光混合器610からの光を光ファイバ612経由で被検体上の光照射位置に照射する光照射手段と、光照射手段から適度に離れた光検出位置(本実施例では約3cm離れた点)から光ファイバ613経由で混合光を検出する光検出器611と、発振器からの変調周波数が参照信号として入力されたロックインアンプ604及び605と、ロックインアンプの出力である各波長帯の光の透過光信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換するアナログ−デジタル変換器603を備える。光照射位置と光検出位置の略中点を、計測位置の中心とする。   The biological light measurement unit is composed of a control device 602 composed of an electronic computer typified by a personal computer or a workstation, two laser diodes 608 and 609 having peak wavelengths at different wavelengths, and the two laser diodes differently. Oscillators 606 and 607 that generate a signal to be modulated at a frequency, an optical mixer 610 that mixes two lights having different peak wavelengths, and light from the optical mixer 610 on an object via an optical fiber 612 A light irradiating means for irradiating the light irradiating position; a light detector 611 for detecting mixed light from the light detecting position (a point about 3 cm away in the present embodiment) that is appropriately separated from the light irradiating means via the optical fiber 613; The lock-in amplifiers 604 and 605 to which the modulation frequency from the oscillator is input as a reference signal and the transmitted light signal of each wavelength band, which is the output of the lock-in amplifier, are changed from an analog signal to a digital signal. Comprising a digital converter 603 - analog. The approximate midpoint between the light irradiation position and the light detection position is taken as the center of the measurement position.

図6、図7、図10及び図12には、光照射位置、光検出位置及び計測位置がそれぞれ1点しかない場合を示したが、実際には複数の光照射位置、光検出位置を交互に配置して、複数点の計測位置を設定することが可能である。本装置では、発振器を用いて複数の光信号を分離するため、一つの検出器でも複数の位置からの光信号を計測することが出来る。本実施例では発振器を用いて複数の光信号を分離しているが、発振器は使わずにパルス光を用いて点灯タイミングで光信号を分離することも可能である。   6, 7, 10, and 12 show a case where there is only one light irradiation position, a light detection position, and a measurement position. Actually, a plurality of light irradiation positions and light detection positions are alternately displayed. It is possible to set a plurality of measurement positions. In this apparatus, since a plurality of optical signals are separated using an oscillator, it is possible to measure optical signals from a plurality of positions even with a single detector. In this embodiment, a plurality of optical signals are separated using an oscillator, but it is also possible to separate optical signals at lighting timing using pulsed light without using an oscillator.

各波長帯の光の透過光信号はアナログ−デジタル変換器603でアナログ−デジタル変換された後、制御装置602に入力・記憶される。制御装置602では透過光信号を元に各計測部位における各Hb信号が算出され、元信号(透過光信号)と共に記憶される。透過光信号からHb信号を算出する方法については、Medical Physics 22, 1997-2005 (1995)に詳しく記されている。本実施例では、制御装置602において、計測の制御とデータの記憶・解析の両方を実施するように記載したが、制御装置と解析装置を分けて異なるPCで行うことも可能である。   The transmitted light signal of light in each wavelength band is input to and stored in the control device 602 after being converted from analog to digital by the analog-to-digital converter 603. The control device 602 calculates each Hb signal at each measurement site based on the transmitted light signal and stores it together with the original signal (transmitted light signal). The method for calculating the Hb signal from the transmitted light signal is described in detail in Medical Physics 22, 1997-2005 (1995). In the present embodiment, the control device 602 is described as performing both measurement control and data storage / analysis. However, the control device and the analysis device may be separately performed on different PCs.

制御装置602は、計測方法の提示機能及びデータ解析機能の2つの機能において、従来技術とは異なる特徴を持つ。   The control device 602 has characteristics different from those of the prior art in two functions of a measurement method presentation function and a data analysis function.

(計測方法の提示機能)
はじめに、図6及び図7を用いて、計測方法の提示機能について説明する。計測者は、はじめに表示画面601及び701において計測しようとする脳機能を選択する。図6(表示画面601)では、ラジオボタンにより「味覚」を選択した例、図7(表示画面701)では、ラジオボタンにより「視覚・その他」を選択した例を示す。なお、図示したグラフィカルユーザーインターフェースはあくまで一例であり、本発明をこの形態に限定するものではない。
(Measuring method presentation function)
First, the presentation function of the measurement method will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, the measurer selects a brain function to be measured on the display screens 601 and 701. FIG. 6 (display screen 601) shows an example in which “taste” is selected by a radio button, and FIG. 7 (display screen 701) shows an example in which “visual / others” is selected by a radio button. Note that the illustrated graphical user interface is merely an example, and the present invention is not limited to this form.

図6における「味覚」計測では、次に呈示する味の種類を具体的に選択するラジオボタンを表示した。呈示する味として、甘味が選択された場合、次の計測パラメータ一覧を表示する。まず、1次味覚野として知られている弁蓋部、島などをカバーするこめかみを中心とした最小限必要な計測領域を表示する。この計測領域をカバーする計測インタフェースの例を図8に示す。味覚野の計測に特化したプローブキャップとして、ヘッドホンタイプ801、ヘアバンドタイプ802、めがねタイプ803を示した。いずれも、1次味覚野のあるこめかみ付近を計測できる構成になっており、かつ自然な「飲む」「食べる」動作を妨げないような形状を特徴とする。更に、表示画面601の計測パラメータ一覧に、甘味サンプルの適切な濃度(グルコース、ショ糖、砂糖、人口甘味料などの水溶液濃度)、1回の呈示
量、呈示間隔、呈示回数などの刺激呈示法を表示する。味覚計測において、他の機能計測と最も明確に異なるパラメータは刺激呈示間隔である。図1、図2に示したように、味覚野の活動信号はベースラインの値に戻るまでに80〜90秒程度かかる(刺激呈示開始時を0秒とした場合)ので、呈示間隔は「80秒以上」とした。また、従来の脳活動信号と比べて信号変化量も数倍大きいため(図2)、同じ刺激の繰り返し呈示回数は少なくてよい。ここでは「2回以上」と表示したが、1回でも可能である。これらの計測パラメータは、制御装置602のメモリに記憶しておき、計測脳機能として味覚が選択されたとき、表示画面601デフォルト値として表示する。
In the “taste” measurement in FIG. 6, radio buttons for specifically selecting the type of taste to be presented next are displayed. When sweet taste is selected as the taste to be presented, the next measurement parameter list is displayed. First, the minimum necessary measurement area centered on the temple cover, which is known as the primary gustatory area, covers the island, etc. is displayed. An example of a measurement interface that covers this measurement area is shown in FIG. Headphone type 801, hair band type 802, and eyeglass type 803 are shown as probe caps specialized in the measurement of the taste area. Both are designed to measure the vicinity of the temple with a primary gustatory area, and are characterized by shapes that do not interfere with natural “drinking” and “eating” movements. Furthermore, in the list of measurement parameters on the display screen 601, a stimulus presentation method such as an appropriate concentration of a sweet sample (concentration of an aqueous solution such as glucose, sucrose, sugar, artificial sweetener, etc.), a single presentation amount, a presentation interval, and the number of presentations. Is displayed. In taste measurement, the most clearly different parameter from other function measurements is the stimulus presentation interval. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the activity signal of the gustatory area takes about 80 to 90 seconds to return to the baseline value (when the stimulus presentation start time is 0 seconds), so the presentation interval is “80”. More than a second. " Further, since the amount of signal change is several times larger than that of the conventional brain activity signal (FIG. 2), the number of repeated presentations of the same stimulus may be small. Here, “2 times or more” is displayed, but it is possible even once. These measurement parameters are stored in the memory of the control device 602, and are displayed as default values on the display screen 601 when the taste is selected as the measurement brain function.

また、味覚機能を選択する場合、図21に示すように、脳活動計測用のパラメータ以外に、唾液腺に関連した生理変化を計測するパラメータも表示することが可能である。このとき表示画面2102に表示されるパラメータは、計測部位の表示として、味覚野の代わりに唾液腺をカバーする領域が表示される以外、基本的に図6に示した脳活動計測用のパラメータと同じである。計測部位が唾液腺の場合に用いられる、計測領域をカバーする被験者インタフェースの例を図22に示す。ここでは唾液腺の計測に特化したプローブキャップとして、ヘッドホンタイプを示した。これは、耳下腺のある頬骨付近を計測するために有効な形状である。   When the taste function is selected, parameters for measuring physiological changes related to salivary glands can be displayed in addition to the parameters for brain activity measurement, as shown in FIG. The parameters displayed on the display screen 2102 at this time are basically the same as the parameters for brain activity measurement shown in FIG. 6 except that a region covering the salivary gland is displayed instead of the gustatory area as the display of the measurement site. It is. FIG. 22 shows an example of a subject interface that covers the measurement region, which is used when the measurement site is the salivary gland. Here, a headphone type is shown as a probe cap specialized in salivary gland measurement. This is an effective shape for measuring the vicinity of the cheekbone with the parotid gland.

また、これらの計測パラメータ一覧は、本実施例のように画面上に表示して計測者が実施するのを支援する方法以外に、刺激呈示システムへパラメータとして入力し、実際の刺激呈示を実行することも可能である。例えば、本計測パラメータに従って刺激の呈示タイミング(味サンプルの摂取タイミング)を画像あるいは音声で呈示する機能は、計測の自動化を進め、計測者の負担を軽くする。図9には、全て自動化した味覚機能計測システムの概念図を示した。被験者が装着した味覚野を計測するよう構成されたヘッドホン形プローブホルダ904から、光ファイバ901が計測ボックス902へ接続されており、計測した透過光データを記録する。この計測ボックス902は、被験者に装着してもよいが、計測椅子903と一体化することも可能である。計測ボックス902あるいは計測ボックスと一体化した計測椅子903は、生体光計測装置本体905と有線あるいは無線で通信できる機能を有する。生体光計測装置本体905では、計測パラダイムの実行及び計測信号の保存、解析及び結果の表示全てを行う。例えば、次に呈示する味サンプルを設定された味、量、タイミングで、直接コップ906に入れて呈示することが可能である。被験者は、呈示された飲料を呈示されたタイミング及び方法で摂取した後、自分の味覚野の活動信号を画像やグラフ、数値などで知ることが出来る。   In addition to displaying the measurement parameter list on the screen as in the present embodiment and assisting the measurer to perform, the measurement parameter list is input as a parameter to the stimulus presentation system and the actual stimulus presentation is executed. It is also possible. For example, the function of presenting stimulus presentation timing (taste sample intake timing) as an image or sound according to the measurement parameters advances measurement automation and reduces the burden on the measurer. FIG. 9 shows a conceptual diagram of a fully automated taste function measurement system. An optical fiber 901 is connected to a measurement box 902 from a headphone probe holder 904 configured to measure a taste area worn by a subject, and the measured transmitted light data is recorded. The measurement box 902 may be attached to the subject, but can be integrated with the measurement chair 903. The measurement box 902 or the measurement chair 903 integrated with the measurement box has a function capable of communicating with the biological light measurement device main body 905 by wire or wirelessly. The biological optical measurement device main body 905 performs all of the execution of the measurement paradigm, storage of the measurement signal, analysis, and display of the results. For example, the taste sample to be presented next can be presented directly in the cup 906 with the set taste, amount and timing. The subject can know the activity signal of his / her taste area with an image, a graph, a numerical value, etc. after ingesting the presented beverage at the presented timing and method.

なお、味覚野ではなく、唾液腺に関連した生理変化により味覚機能を計測する場合にも同様に、この味覚機能計測システムを利用することができる。   It should be noted that this taste function measuring system can be used in the same manner when the taste function is measured by a physiological change related to the salivary gland instead of the taste area.

計測脳機能として「視覚・その他」を選択した図7(表示画面701)の例では、計測する脳機能を具体的にポップアップメニューから選択する。ここでは「視覚(チェッカーボード)」を選択したため、視覚機能を担う後頭葉を計測部位として表示する。さらに、チェッカーボード刺激の詳細な呈示法として、切替速度、呈示時間、呈示間隔、呈示回数などを表示する。「視覚・その他」を選択した場合でも、これらの計測パラメータ一覧を刺激呈示システムへ設定パラメータとして入力し、実際の刺激呈示に利用することも可能である。「視覚・その他」を選択した場合は、従来の生体光計測装置による脳機能計測方法が採用される。味覚野計測におけるパラメータとの主な違いは、呈示間隔が20秒から60秒程度で十分である点、また、信号強度が小さいため、繰り返し呈示回数を3回以上(図の例では5回に設定)必要とする点である。   In the example of FIG. 7 (display screen 701) in which “visual / other” is selected as the measurement brain function, the brain function to be measured is specifically selected from the pop-up menu. Since “sight (checkerboard)” is selected here, the occipital lobe responsible for the visual function is displayed as the measurement site. Further, as a detailed presentation method of the checkerboard stimulation, a switching speed, a presentation time, a presentation interval, a number of presentations, and the like are displayed. Even when “visual / others” is selected, these measurement parameter lists can be input to the stimulus presentation system as setting parameters and used for actual stimulus presentation. When “visual / other” is selected, a brain function measurement method using a conventional biological light measurement device is employed. The main difference from the parameters in the gustatory area measurement is that the presentation interval of 20 to 60 seconds is sufficient, and the signal intensity is small, so the number of repeated presentations is 3 times or more (in the example of the figure to 5 times) Setting) This is a necessary point.

(データ解析機能)
次に、図10、図11、図12及び図13を用いて、データ解析機能について説明する。
図10、図11には、計測機能として「味覚」を選択した場合のデータ解析例を示す。まず、刺激呈示期間を中心にデータ解析をする範囲を設定するため、「刺激前(pre-stimulation)」期間、「刺激後(post-stimulation)」期間、「緩和(relaxation)」期間を設定する必要がある(図11及び図13参照)。刺激前期間は、刺激による変化を見るために検討する刺激前の期間であり、長さに特に制限はない。ただし、繰り返し刺激を呈示する場合、刺激呈示間隔の長さにより前の刺激による変化が残ってしまう場合があるので、その影響を避けるために出来るだけ短く設定することが望ましい(通常1秒から10秒程度)。ここでは「5秒」と設定する。次の刺激後期間が、本発明では重要なパラメータとなる。これは刺激呈示終了後に解析する期間を表すが、図1、図2に示したように、味覚野の活動は刺激呈示開始から80秒から90秒かかるため、他の脳機能より長く設定する必要がある。ここでは、刺激呈示期間が24秒あるため、60秒間の刺激後期間を設定した(刺激呈示開始を基準とすると84秒間の呈示間隔)。また、緩和期間は、刺激呈示に依存せず変化する長期的な揺らぎ成分を除去する際に用いる。例えば、刺激前期間の平均値と、緩和期間を除く刺激後期間の平均値を基準に1次フィッティングを行い、ベースライン補正を行う。出来るだけ信号の変化が残っている期間を除去したいため、ここでは「50秒」と設定した。また、刺激前期間から刺激後期間まで含む全体の時間を基準に、周波数フィルタリング(低周波成分をカットする)を用いてベースライン補正を行う場合もある。また、「飲む」動作に起因する運動野の活動など、味覚野以外の脳活動信号を同時に計測し、その活動強度を基準に脳活動信号を補正する方法も可能である。更に、味覚野計測においては1回目に与える刺激に対する反応が極端に大きくなる場合が観察されており、1回目の反応は解析に用いない方法も有効である。また、逆に1回目の活動信号だけを評価することにより、その味に対する感度を評価することも可能である。
(Data analysis function)
Next, the data analysis function will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, and FIG.
10 and 11 show data analysis examples when “taste” is selected as the measurement function. First, in order to set the range of data analysis centered on the stimulus presentation period, the "pre-stimulation" period, the "post-stimulation" period, and the "relaxation" period are set. There is a need (see FIGS. 11 and 13). The pre-stimulation period is a pre-stimulation period to be examined in order to see changes due to the stimulus, and the length is not particularly limited. However, when repeatedly presenting stimuli, changes due to the previous stimulus may remain depending on the length of the stimulus presentation interval, so it is desirable to set it as short as possible (usually 1 to 10 seconds). Seconds). In this case, set “5 seconds”. The next post-stimulation period is an important parameter in the present invention. This represents the analysis period after the end of stimulus presentation. As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the activity of the gustatory area takes 80 to 90 seconds from the start of stimulus presentation, so it must be set longer than other brain functions. There is. Here, since the stimulus presentation period is 24 seconds, a post-stimulation period of 60 seconds was set (presentation interval of 84 seconds when the stimulus presentation start is used as a reference). The relaxation period is used to remove a long-term fluctuation component that changes without depending on stimulus presentation. For example, the primary fitting is performed based on the average value of the pre-stimulation period and the average value of the post-stimulation period excluding the relaxation period, and the baseline correction is performed. In order to eliminate the period in which the signal change remains as much as possible, “50 seconds” is set here. In some cases, baseline correction is performed using frequency filtering (cutting low frequency components) based on the entire time including the period before stimulation to the period after stimulation. It is also possible to simultaneously measure brain activity signals other than the gustatory area, such as motor area activity caused by the “drinking” action, and correct the brain activity signal based on the intensity of the activity. Furthermore, in the measurement of the gustatory area, it has been observed that the response to the stimulus given to the first time becomes extremely large, and it is effective to use the first response for the analysis. Conversely, it is also possible to evaluate the sensitivity to taste by evaluating only the first activity signal.

図10には、更に、刺激によるHb信号の変化を評価するためのパラメータ設定画面を表示した。ここでは、一例として解析活動期間を設定する。解析活動期間は、この期間における信号変化量を基準に活動の有無あるいは強度を評価するためのもので、最も信頼性と妥当性を有する活動期間を設定する必要がある。図5に示すように、平均的な味覚野活動信号において、味覚刺激の呈示からoxy-Hb信号の最大値に達するまでの時間が平均21.0秒後(標準偏差:2.0秒、レンジ:17.8〜23.5秒)、deoxy-Hb信号の最小値に達するまでの時間が平均32.7秒後(標準偏差:1.6秒、レンジ:29.5〜35.1秒)であることが分かったため、oxy-Hb信号では刺激開始後16秒から25秒までの期間、deoxy-Hb信号では刺激開始後28秒から37秒までの期間を解析活動期間の例として設定した。例えば、この解析活動期間における平均値、ピーク値、あるいはそれらを使ったt検定や分散分析などの統計解析の結果を活動マップなどで表示する。あるいは、図5に示された典型的な活動波形を基準に活動を評価する方法も有効である。この場合も、fMRIの解析などで用いられる一般的なヘモダイナミックスファンクションでは、発明者らが発見した味覚野の活動信号を検出できないため、oxy-Hb信号では刺激開始後16秒から25秒までの期間に最大値を示す、また、deoxy-Hb信号では刺激開始後28秒から37秒までの期間に最小値を示す図5のような多項式関数を参照波形として使用する。この参照波形は、研究例から理論的に作成したテンプレート波形や、実際のデータを蓄積したデータベースから作成した平均波形などが用いられる。また、解析するデータによっては、それらの波形を適宜フィルタリングしたものを用いる。これらの参照波形を利用し、相関解析や一般線形モデルを用いた解析を行う。さらに、味覚野の活動波形は、ピークからの減衰が他の脳機能活動信号と比べて遅い特徴を有するため、減衰曲線の時定数(定義例e-u*t )を指標に活動を評価することも可能である。   FIG. 10 further displays a parameter setting screen for evaluating changes in the Hb signal due to stimulation. Here, an analysis activity period is set as an example. The analysis activity period is for evaluating the presence or intensity of the activity based on the signal change amount in this period, and it is necessary to set the activity period having the most reliability and validity. As shown in FIG. 5, in the average taste area activity signal, the time from the presentation of the taste stimulus to the maximum value of the oxy-Hb signal after an average of 21.0 seconds (standard deviation: 2.0 seconds, range: 17.8 to 23.5) ), The time to reach the minimum value of the deoxy-Hb signal was 32.7 seconds on average (standard deviation: 1.6 seconds, range: 29.5-35.1 seconds). The period from second to 25 seconds and the period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation were set as an example of the analysis activity period in the deoxy-Hb signal. For example, the average value or peak value in the analysis activity period, or the result of statistical analysis such as t-test or variance analysis using them is displayed on an activity map or the like. Alternatively, a method for evaluating the activity based on the typical activity waveform shown in FIG. 5 is also effective. In this case as well, the general hemodynamic function used in fMRI analysis cannot detect the activity signal of the gustatory area discovered by the inventors, so the oxy-Hb signal is 16 to 25 seconds after the start of stimulation. In the deoxy-Hb signal, a polynomial function as shown in FIG. 5 showing the minimum value in the period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation is used as the reference waveform. As the reference waveform, a template waveform theoretically created from a research example, an average waveform created from a database storing actual data, or the like is used. In addition, depending on the data to be analyzed, data obtained by appropriately filtering those waveforms is used. Using these reference waveforms, correlation analysis and analysis using a general linear model are performed. Furthermore, since the activity waveform of the gustatory area has a characteristic that the decay from the peak is slower than that of other brain function activity signals, the activity can be evaluated using the time constant of the decay curve (definition example eu * t) as an index. Is possible.

解析結果は、例えば、活動マップや活動波形により示される。活動マップには、単純な信号変化量以外に、t値、F値、p値などに代表される統計値、減衰曲線の時定数、相関係数、等を利用することが出来る。もちろん、パラメトリック解析だけでなくノンパラメトリック解析も利用できる。また、活動代表波形には、最も活動が顕著に現れた1計測点の波形、あるいは活動領域における複数計測点の平均波形を示す。これらの場合、予測される結果を示す「参照データ」と実際に計測された「実データ」を並べて表示する方法により比較が容易になる。「参照データ」には、これまで計測された同一の被験者の平均データ、被験者間の平均データ、あるいは理論的に導かれた理想的な活動データなどを用いることができる。   The analysis result is indicated by, for example, an activity map or an activity waveform. In addition to a simple signal change amount, a statistical value represented by a t value, F value, p value, etc., a time constant of an attenuation curve, a correlation coefficient, and the like can be used for the activity map. Of course, not only parametric analysis but also non-parametric analysis can be used. In addition, the activity representative waveform indicates a waveform at one measurement point where the activity appears most noticeably, or an average waveform at a plurality of measurement points in the activity region. In these cases, comparison is facilitated by a method in which “reference data” indicating a predicted result and “actual data” actually measured are displayed side by side. As the “reference data”, average data of the same subject measured so far, average data between subjects, ideal activity data theoretically derived, or the like can be used.

唾液腺に関連した生理変化により味覚機能を計測する場合の、データ解析用のパラメータ設定画面を図23に示す。刺激前期間、刺激後期間、緩和期間、及び解析活動期間には、上に説明した味覚野の機能を解析する場合と同じ理由で、ほぼ同じパラメータ値を設定する。例えば、解析活動期間は、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後16秒から25秒までの期間を含んで設定し、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後28秒から37秒までの期間を含んで設定する。生理変化の有無あるいは強度は、この解析活動期間における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号あるいは脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号の平均値もしくは最大値によって評価する。解析パラメータには、生理変化の有無あるいは強度を評価するための生理変化の参照波形データが含まれ、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する参照波形データは刺激開始後16秒後から25秒までの期間に最大値を持つ多項式関数であり、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する参照波形データは刺激開始後28秒後から37秒までの期間に最小値を持つ多項式関数である。   FIG. 23 shows a parameter setting screen for data analysis when the taste function is measured by physiological changes related to the salivary glands. In the pre-stimulation period, the post-stimulation period, the relaxation period, and the analysis activity period, almost the same parameter values are set for the same reason as that for analyzing the function of the gustatory area described above. For example, the analysis activity period is set to include a period from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation for the oxygenated hemoglobin concentration change signal, and after the start of stimulation for the deoxygenated hemoglobin concentration change signal. It is set including a period from 28 seconds to 37 seconds. The presence / absence or intensity of physiological change is evaluated by the average value or the maximum value of the oxygenated hemoglobin concentration change signal or the deoxygenated hemoglobin concentration change signal during this analysis activity period. The analysis parameter includes physiological change reference waveform data for evaluating the presence / absence or intensity of physiological change, and the reference waveform data for the oxygenated hemoglobin concentration change signal is a period from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation. The reference waveform data for the deoxygenated hemoglobin concentration change signal is a polynomial function having a minimum value in a period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation.

味覚野計測の解析法と比較するために、図12、図13には、計測機能として「視覚・その他」を選択した場合のデータ解析例を示す。両者の主な相違点は、刺激前期間、緩和期間、及び解析活動期間であり、これは、活動信号波形の違いに起因するものである。図1、図4に示すように、視覚野の活動においては、oxy-Hb信号は刺激開始直後から増加し始め、約10秒で最大値付近に達し、刺激呈示終了後、0〜5秒で減少を始め、刺激終了後15秒以内には元のベースラインに戻る。また、Oxy-Hb信号とは逆に減少するdeoxy-Hb信号に関しても、減少の開始が若干遅いという特徴はあるものの、基本的には類似した時間変化パターンを示し、刺激終了後15秒以内には元のベースラインに戻る。そのため、刺激後期間、緩和期間は、それぞれ20秒、15秒以上あれば通常のケースでは十分である。また、解析活動期間についても、図1に示した典型的な視覚野の活動波形を基準に、oxy-Hb信号では刺激開始後10秒から終了後8秒までの期間、deoxy-Hb信号では刺激開始後15秒から終了後8秒までの期間と設定した例を示した。   In order to compare with the analysis method of the gustatory area measurement, FIGS. 12 and 13 show data analysis examples when “visual / others” is selected as the measurement function. The main difference between the two is the pre-stimulation period, the relaxation period, and the analysis activity period, which is due to the difference in the activity signal waveform. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, in the activity of the visual cortex, the oxy-Hb signal begins to increase immediately after the start of stimulation, reaches the maximum value in about 10 seconds, and after the end of the stimulus presentation, it reaches 0 to 5 seconds. It starts to decrease and returns to the original baseline within 15 seconds after the end of stimulation. Also, the deoxy-Hb signal, which decreases on the contrary to the Oxy-Hb signal, has a characteristic that the start of the decrease is slightly slow, but basically shows a similar time-varying pattern within 15 seconds after the end of stimulation. Returns to the original baseline. Therefore, the post-stimulation period and the relaxation period should be 20 seconds and 15 seconds or more, respectively, and it is sufficient for normal cases. As for the analysis activity period, based on the activity waveform of the typical visual cortex shown in Fig. 1, the period from 10 seconds after the start of stimulation to 8 seconds after the end for the oxy-Hb signal, the stimulus for the deoxy-Hb signal An example of setting a period from 15 seconds after the start to 8 seconds after the end is shown.

以上に説明した「計測方法の提示機能」及び「データ解析機能」の特徴は、計測目的とする脳機能に応じた「計測パラメータ」と「解析パラメータ」のデータベースを持ち、それらを活用することにある。このデータベースは、制御装置602のメモリ内に格納されている。図14に、各種パラメータの格納例を示す。計測者が、計測したい脳機能及びその具体的な刺激を設定することにより、それぞれの刺激に適したパラメータが与えられる仕組みとなっている。   The features of the “Measuring method presentation function” and “Data analysis function” explained above have a database of “measurement parameters” and “analysis parameters” corresponding to the brain function to be measured. is there. This database is stored in the memory of the control device 602. FIG. 14 shows an example of storing various parameters. When the measurer sets the brain function to be measured and its specific stimulus, parameters suitable for each stimulus are provided.

なお、味覚に関して脳機能計測のための計測パラメータ及び解析パラメータとしてデータベースに格納されたデータは、唾液腺に関連した生理変化により味覚機能を計測する場合にそのまま適用可能である。   It should be noted that the data stored in the database as measurement parameters and analysis parameters for brain function measurement regarding the taste can be applied as they are when the taste function is measured by physiological changes related to the salivary glands.

〔実施例2〕
実施例2では、実施例1の生体光計測装置を利用した味覚計測装置を示す。図15は、「甘さ」に対する味覚感度を計測している画面例を示す。表示項目は、現在呈示しているサンプルの特性(味、濃度、量など)、計測された味覚野活動(Hb信号の活動波形、活動部位など)及び味覚感度を評価するための参照データとの比較、次に呈示するサンプルの特性(味、濃度、量など)、被験者の味覚感度を表すグラフ、等である。ここでは、味覚感度を正確に計測するために、現在のサンプルに対する味覚野活動と参照データとの差異に応じて、味覚感度を評価する例を示した。味覚感度は、例えば参照データと比較したピーク値の差分や、参照データとの相関係数を基準にした相対値を用いて評価することが可能である。また、図17のフローチャートに示すように、現在の味覚野活動(Hb信号)と参照データの差異に応じて次に呈示するサンプルを決定し、計測される味覚野活動が参照データに近づくまで、その作業を繰り返し、正確な味覚感度を評価する方法も可能である。ここでは、味覚野活動として、oxy-Hb信号のみ表示したが、deoxy-Hb信号あるいはoxy-Hb信号とdeoxy-Hb信号の総和であるtotal-Hb信号を用いてもよい。
[Example 2]
In Example 2, a taste measurement apparatus using the biological light measurement apparatus of Example 1 is shown. FIG. 15 shows an example of a screen on which the taste sensitivity for “sweetness” is measured. The display items include the characteristics (taste, concentration, amount, etc.) of the currently presented sample, the measured gustatory field activity (activity waveform of the Hb signal, activity site, etc.) and reference data for evaluating taste sensitivity. Comparison, characteristics of sample to be presented next (taste, concentration, amount, etc.), graph showing taste sensitivity of subject, and the like. Here, in order to accurately measure the taste sensitivity, an example is shown in which the taste sensitivity is evaluated according to the difference between the taste field activity for the current sample and the reference data. The taste sensitivity can be evaluated using, for example, a difference between peak values compared to reference data and a relative value based on a correlation coefficient with reference data. In addition, as shown in the flowchart of FIG. 17, the next sample to be presented is determined according to the difference between the current taste area activity (Hb signal) and the reference data, and until the measured taste area activity approaches the reference data, It is possible to evaluate the accurate taste sensitivity by repeating the work. Here, only the oxy-Hb signal is displayed as the gustatory area activity, but a deoxy-Hb signal or a total-Hb signal that is the sum of the oxy-Hb signal and the deoxy-Hb signal may be used.

このような味覚感度計測は、「甘味」「塩味」「酸味」「苦味」「旨味」から成る基本5味のそれぞれに対して可能である。これらの味覚感度計測を順番に実行することによって、最終的には図16のように総合的な味覚感度の評価が可能である。図15、図16では、味覚また、味覚野活動(Hb信号)だけでなく被験者の主観評価及び味の評価に関係する前頭葉活動(Hb信号)も同時に計測することによって、より高精度な味覚感度の評価が可能になる。例えば、被験者の前に図18のような2次元の主観評価表を用意し、呈示された味サンプルを飲んだ後に、その容器を該当の升目に置いてもらう。そうすると、その味に対して被験者がどう感じたかを「甘さ」という軸と「好き−嫌い」という軸の2軸で評価することが出来る。この主観評価の結果と脳活動計測の結果を合わせて味覚感度だけでなく被験者の主観的な味の好みまで評価することが可能となる。また、図18の主観評価表を、圧力センサを備えた電子機器とすることにより、評価結果を自動的に解析装置へ入力することが可能になると同時に、重さを計測し、被験者が飲んだ量を自動計測、記録することも可能となる。   Such taste sensitivity measurement is possible for each of the five basic tastes consisting of “sweet”, “salt”, “acid”, “bitter”, and “umami”. By executing these taste sensitivity measurements in order, the overall taste sensitivity can be finally evaluated as shown in FIG. In FIGS. 15 and 16, not only taste and taste area activity (Hb signal), but also frontal lobe activity (Hb signal) related to subject's subjective evaluation and taste evaluation are simultaneously measured, thereby enabling more accurate taste sensitivity. Can be evaluated. For example, a two-dimensional subjective evaluation table as shown in FIG. 18 is prepared in front of the subject, and after the presented taste sample is drunk, the container is placed in the corresponding cell. Then, how the subject feels about the taste can be evaluated on two axes, the axis of “sweetness” and the axis of “like-dislike”. This subjective evaluation result and brain activity measurement result can be combined to evaluate not only taste sensitivity but also subject's subjective taste preference. In addition, by making the subjective evaluation table of FIG. 18 an electronic device equipped with a pressure sensor, it is possible to automatically input the evaluation result to the analyzer, and at the same time, the weight is measured and the subject drank. It is also possible to automatically measure and record the amount.

ここでは、味覚野を計測する生体光計測装置を利用した味覚計測装置について説明したが、唾液腺に関連した生理変化により味覚機能を計測する生体光計測装置を利用しても同様の味覚計測装置を構築することができる。   Here, the taste measurement device using the biological light measurement device for measuring the gustatory area has been described, but the same taste measurement device can also be used by using the biological light measurement device for measuring the taste function due to physiological changes related to the salivary glands. Can be built.

本実施例で示した味覚計測装置により、味覚障害の診断支援や、そのリハビリ支援が可能となる。味覚障害は1万人に14人程度見られる疾病で、診断は患者の主観報告に頼らざるを得ない状況があるため、本味覚計測装置の有効性は高い。また、逆に味覚感度を高める必要のある職業(飲料パネリスト、ソムリエなど)においては、本装置を味覚トレーニングあるいは味覚テストの一環として利用することが出来る。   The taste measurement apparatus shown in the present embodiment enables diagnosis support for taste disorders and rehabilitation support thereof. Taste disorder is a disease that affects about 14 people in 10,000 people, and diagnosis has to rely on patient's subjective reports, so the effectiveness of this taste measurement device is high. On the contrary, in occupations (drink panelists, sommeliers, etc.) that need to increase the taste sensitivity, this apparatus can be used as part of taste training or taste test.

一方、被験者の好みに関する情報を用いた場合には、飲料や食品の開発を支援するツールとしても利用可能である。更に、味の好みを報告できない乳幼児あるいはペットに対する飲料及び食品の開発にも役立つ。   On the other hand, when information on the preference of the subject is used, it can also be used as a tool for supporting the development of beverages and foods. It is also useful for the development of beverages and foods for infants and pets who cannot report taste preferences.

運動野、視覚野、味覚野それぞれにおける典型的な活動Hb信号を示す図。The figure which shows the typical activity Hb signal in each of motor area, visual cortex, and gustatory area. 同一スケール上に示した、運動野、視覚野、味覚野における典型的な活動Hb信号を示す図。The figure which shows the typical activity Hb signal in the motor cortex, visual cortex, and gustatory area shown on the same scale. 異なる刺激呈示期間における味覚野の活動Hb信号を示す図。The figure which shows the activity Hb signal of the gustatory area in a different stimulus presentation period. 異なる刺激呈示期間における視覚野の活動Hb信号を示す図。The figure which shows the activity Hb signal of the visual cortex in a different stimulus presentation period. 10被験者の平均味覚野活動信号を示す図であり、(a)は oxy-Hb信号、(b)はdeoxy-Hb信号を示す図。It is a figure which shows the average taste field activity signal of 10 test subjects, (a) is an oxy-Hb signal, (b) is a figure which shows a deoxy-Hb signal. 本発明の一実施形態の装置構成を示すブロック図。The block diagram which shows the apparatus structure of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の装置構成を示すブロック図。The block diagram which shows the apparatus structure of one Embodiment of this invention. 味覚野計測を行うための被験者インタフェース(計測プローブホルダ)の例を示す図。The figure which shows the example of the test subject interface (measurement probe holder) for performing taste field measurement. 全自動型味覚機能計測システムの概念図。The conceptual diagram of a fully automatic type taste function measuring system. 本発明の一実施形態の装置構成を示すブロック図。The block diagram which shows the apparatus structure of one Embodiment of this invention. 味覚野Hb信号の例を示す図。The figure which shows the example of a gustatory field Hb signal. 本発明の一実施形態の装置構成を示すブロック図。The block diagram which shows the apparatus structure of one Embodiment of this invention. 視覚野Hb信号の例を示す図。The figure which shows the example of a visual cortex Hb signal. 脳機能及び計測刺激に対応した各種パラメータの例を示す図。The figure which shows the example of the various parameters corresponding to a brain function and a measurement stimulus. 味覚計測装置の表示画面例を示す図。The figure which shows the example of a display screen of a taste measurement apparatus. 味覚計測装置の表示画面例を示す図。The figure which shows the example of a display screen of a taste measurement apparatus. 味覚計測装置における味覚感度評価処理方法の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the taste sensitivity evaluation processing method in a taste measurement apparatus. 味覚に関する2次元の主観評価表の例を示す図。The figure which shows the example of the two-dimensional subjective evaluation table | surface regarding taste. 唾液腺機能を反映した生理変化データを示す図。The figure which shows the physiological change data reflecting the salivary gland function. 頬骨付近に見られたHb信号と味覚野(脳)の活動波形を比較して示した図。The figure which compared and showed the activity waveform of Hb signal seen near the cheekbone and the gustatory area (brain). 味覚機能計測のための計測パラメータ入力画面例を示す図。The figure which shows the example of a measurement parameter input screen for taste function measurement. 計測領域をカバーする被験者インタフェースの例を示す図。The figure which shows the example of the test subject interface which covers a measurement area | region. データ解析用のパラメータ設定画面の例を示す図。The figure which shows the example of the parameter setting screen for data analysis.

符号の説明Explanation of symbols

601…表示部、602…制御装置、603…アナログデジタル変換器、604…ロックインアンプ、605…ロックインアンプ、606…発振器、607…発振器、608…光源、609…光源、610…光混合器、611…光検出器、612…光照射用光ファイバ、613…光検出用光ファイバ、701…表示部、901…光ファイバ、902…計測ボックス、903…計測椅子、904…ヘッドホン形プローブホルダ、905…生体光計測装置本体、906…呈示味覚サンプル、1001…表示部、1201…表示部 601 ... Display unit, 602 ... Control device, 603 ... Analog / digital converter, 604 ... Lock-in amplifier, 605 ... Lock-in amplifier, 606 ... Oscillator, 607 ... Oscillator, 608 ... Light source, 609 ... Light source, 610 ... Optical mixer , 611 ... Optical detector, 612 ... Optical fiber for light irradiation, 613 ... Optical fiber for light detection, 701 ... Display unit, 901 ... Optical fiber, 902 ... Measurement box, 903 ... Measurement chair, 904 ... Headphone probe holder, 905 ... Biometric light measuring device body, 906 ... Presentation taste sample, 1001 ... Display unit, 1201 ... Display unit

Claims (26)

被検体頭部に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射され前記被検体頭部内の計測点を伝播した通過光を検出する受光手段と、
計測目的とする脳機能の種類を入力する入力部と、
前記入力部から入力された脳機能の種類に応じて異なる解析パラメータを設定して、前記受光手段により検出された信号に基づき、前記計測点における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号を演算する演算部と、
前記演算部による演算結果を表示する表示部とを有することを特徴とする生体光計測装置。
A light irradiation means for irradiating the subject's head with light;
A light receiving means for detecting passing light irradiated from the light irradiating means and propagating through a measurement point in the subject head;
An input unit for inputting the type of brain function to be measured;
Different analysis parameters are set according to the type of brain function input from the input unit, and based on the signal detected by the light receiving means, the oxygenated hemoglobin concentration change signal and the deoxygenated hemoglobin at the measurement point A calculation unit for calculating a concentration change signal;
A biological light measurement apparatus comprising: a display unit that displays a calculation result of the calculation unit.
請求項1記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、計測目的とする脳活動が生じていない期間を設定する時間パラメータが含まれることを特徴とする生体光計測装置。   The living body optical measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis parameter includes a time parameter for setting a period during which no brain activity as a measurement target occurs. 請求項2記載の生体計測装置において、前記計測目的とする脳活動が生じていない期間は、前記計測目的とする脳機能が味覚機能の場合には、刺激開始からの経過時間を基準に設定され、前記計測目的とする脳機能が味覚機能以外の場合には、刺激開始からの経過時間及び刺激終了からの経過時間を基準に設定されることを特徴とする生体光計測装置。   3. The biological measurement apparatus according to claim 2, wherein the brain activity targeted for measurement is set based on an elapsed time from the start of stimulation when the brain function targeted for measurement is a taste function. The living body light measurement device according to claim 1, wherein when the brain function to be measured is other than the taste function, the elapsed time from the start of stimulation and the elapsed time from the end of stimulation are set as a reference. 請求項2記載の生体計測装置において、前記計測目的とする脳活動が生じていない期間は、前記計測目的とする脳機能が味覚機能の場合には、刺激開始後60秒間の期間を含まないように設定され、前記計測目的とする脳機能が味覚機能以外の場合には、刺激期間及び刺激終了後5秒間の期間を含まないように設定されることを特徴とする生体光計測装置。   3. The biological measurement apparatus according to claim 2, wherein the period during which the brain activity targeted for measurement does not occur does not include a period of 60 seconds after the start of stimulation when the brain function targeted for measurement is a taste function. When the brain function for measurement is other than the taste function, it is set so as not to include the stimulation period and the period of 5 seconds after the end of the stimulation. 請求項1記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、脳活動の有無あるいは強度を評価する期間である解析活動期間が含まれることを特徴とする生体光計測装置。   2. The biological optical measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis parameter includes an analysis activity period that is a period for evaluating the presence or intensity of brain activity. 請求項5記載の生体計測装置において、前記計測目的とする脳機能が味覚機能の場合、前記解析活動期間は、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後16秒から25秒までの期間を含んで設定され、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後28秒から37秒までの期間を含んで設定されることを特徴とする生体光計測装置。   6. The biological measurement apparatus according to claim 5, wherein when the brain function to be measured is a taste function, the analysis activity period is from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation with respect to the oxygenated hemoglobin concentration change signal. A biological light measuring apparatus, which is set including a period, and is set to include a period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation with respect to a deoxygenated hemoglobin concentration change signal. 請求項5記載の生体計測装置において、脳活動の有無あるいは強度を前記解析活動期間における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号あるいは脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号の平均値もしくは最大値によって評価することを特徴とする生体光計測装置。   6. The biological measurement apparatus according to claim 5, wherein presence or intensity of brain activity is evaluated by an average value or a maximum value of a concentration change signal of oxygenated hemoglobin or a concentration change signal of deoxygenated hemoglobin during the analysis activity period. A biological light measurement device. 請求項1記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、脳活動の有無あるいは強度を評価するための脳活動の参照波形データが含まれることを特徴とする生体光計測装置。   2. The biological optical measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis parameter includes reference waveform data of brain activity for evaluating presence or intensity of brain activity. 請求項8記載の生体計測装置において、前記計測目的とする脳機能が味覚機能の場合に、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する前記活動の参照波形データは刺激開始後16秒後から25秒までの期間に最大値を持つ多項式関数であり、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する前記活動の参照波形データは刺激開始後28秒後から37秒までの期間に最小値を持つ多項式関数であることを特徴とする生体光計測装置。   9. The biological measurement apparatus according to claim 8, wherein when the brain function to be measured is a taste function, the reference waveform data of the activity with respect to the oxygenated hemoglobin concentration change signal is from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation. It is a polynomial function having a maximum value in a period, and the reference waveform data of the activity with respect to the deoxygenated hemoglobin concentration change signal is a polynomial function having a minimum value in a period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation. A biological light measuring device as a feature. 請求項8記載の生体計測装置において、前記解析パラメータは予め記憶部に記憶されていることを特徴とする生体光計測装置。   9. The biological light measurement device according to claim 8, wherein the analysis parameter is stored in advance in a storage unit. 被検体頭部に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射され前記被検体頭部内の計測点を伝播した通過光を検出する受光手段と、
計測目的とする脳機能の種類を入力する入力部と、
前記受光手段により検出された信号に基づき、前記計測点における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号を演算する演算部と、
刺激呈示法を含む計測パラメータ及び前記演算部による演算結果を表示する表示部とを有し、
前記入力部から入力された脳機能の種類に応じて異なる計測パラメータを前記表示部に表示することを有することを特徴とする生体光計測装置。
A light irradiation means for irradiating the subject's head with light;
A light receiving means for detecting passing light irradiated from the light irradiating means and propagating through a measurement point in the subject head;
An input unit for inputting the type of brain function to be measured;
Based on the signal detected by the light receiving means, a calculation unit for calculating a concentration change signal of oxygenated hemoglobin and a concentration change signal of deoxygenated hemoglobin at the measurement point;
A measurement unit including a stimulus presentation method and a display unit for displaying a calculation result by the calculation unit;
The living body light measuring device, comprising: displaying different measurement parameters on the display unit according to the type of brain function input from the input unit.
請求項11記載の生体光計測装置において、前記計測目的とする脳機能が味覚機能の場合、前記計測パラメータの一つとして80秒以上の刺激呈示間隔を表示することを特徴とする生体光計測装置。   12. The biological light measurement device according to claim 11, wherein when the brain function to be measured is a taste function, a stimulus presentation interval of 80 seconds or more is displayed as one of the measurement parameters. . 請求項11記載の生体光計測装置において、前記計測パラメータは予め記憶部に記憶されていることを特徴とする生体光計測装置。   12. The biological light measurement apparatus according to claim 11, wherein the measurement parameter is stored in advance in a storage unit. 被検体に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射され前記被検体内の計測点を伝播した通過光を検出する受光手段と、
計測目的とする生理変化の種類を入力する入力部と、
前記入力部から入力された生理変化の種類に応じて異なる解析パラメータを設定して、前記受光手段により検出された信号に基づき、前記計測点における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号を演算する演算部と、
前記演算部による演算結果を表示する表示部とを有することを特徴とする生体光計測装置。
A light irradiation means for irradiating the subject with light;
A light receiving means for detecting passing light irradiated from the light irradiating means and propagated through the measurement point in the subject;
An input unit for inputting the type of physiological change to be measured;
Different analysis parameters are set according to the type of physiological change input from the input unit, and based on the signal detected by the light receiving means, the oxygenated hemoglobin concentration change signal and the deoxygenated hemoglobin at the measurement point A calculation unit for calculating a concentration change signal;
A biological light measurement apparatus comprising: a display unit that displays a calculation result of the calculation unit.
請求項14記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、計測目的とする生理変化が生じていない期間を設定する時間パラメータが含まれることを特徴とする生体光計測装置。   15. The living body optical measurement apparatus according to claim 14, wherein the analysis parameter includes a time parameter for setting a period during which a physiological change intended for measurement has not occurred. 請求項15記載の生体計測装置において、前記計測目的とする生理変化が生じていない期間は、前記計測目的とする生理変化が唾液腺機能の場合には、刺激開始からの経過時間を基準に設定されることを特徴とする生体光計測装置。   16. The biological measurement apparatus according to claim 15, wherein a period during which the physiological change targeted for measurement does not occur is set based on an elapsed time from the start of stimulation when the physiological change targeted for measurement is a salivary gland function. A biological light measurement device characterized by the above. 請求項15記載の生体計測装置において、前記計測目的とする生理変化が生じていない期間は、前記計測目的とする生理変化が唾液腺機能の場合には、刺激開始後60秒間の期間を含まないように設定されることを特徴とする生体光計測装置。   16. The biological measurement apparatus according to claim 15, wherein the period in which the physiological change targeted for measurement does not include a period of 60 seconds after the start of stimulation when the physiological change targeted for measurement is a salivary gland function. The living body light measuring device characterized by being set to. 請求項14記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、生理変化の有無あるいは強度を評価する期間である解析活動期間が含まれることを特徴とする生体光計測装置。   15. The living body optical measurement apparatus according to claim 14, wherein the analysis parameter includes an analysis activity period that is a period for evaluating the presence or absence of a physiological change or intensity. 請求項18記載の生体計測装置において、前記計測目的とする生理変化が唾液腺機能の場合、前記解析活動期間は、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後16秒から25秒までの期間を含んで設定され、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対しては刺激開始後28秒から37秒までの期間を含んで設定されることを特徴とする生体光計測装置。   The biological measurement apparatus according to claim 18, wherein when the physiological change to be measured is a salivary gland function, the analysis activity period is from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation with respect to a concentration change signal of oxygenated hemoglobin. A biological light measuring apparatus, which is set including a period, and is set to include a period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation with respect to a deoxygenated hemoglobin concentration change signal. 請求項18記載の生体計測装置において、生理変化の有無あるいは強度を前記解析活動期間における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号あるいは脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号の平均値もしくは最大値によって評価することを特徴とする生体光計測装置。   19. The biological measurement apparatus according to claim 18, wherein the presence / absence or intensity of physiological change is evaluated by an average value or a maximum value of a concentration change signal of oxygenated hemoglobin or a concentration change signal of deoxygenated hemoglobin during the analysis activity period. A biological light measurement device. 請求項14記載の生体計測装置において、前記解析パラメータには、生理変化の有無あるいは強度を評価するための生理変化の参照波形データが含まれることを特徴とする生体光計測装置。   15. The biological optical measurement apparatus according to claim 14, wherein the analysis parameter includes physiological change reference waveform data for evaluating the presence or absence of the physiological change or the intensity. 請求項21記載の生体計測装置において、前記計測目的とする生理変化が唾液腺機能の場合に、酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する前記活動の参照波形データは刺激開始後16秒後から25秒までの期間に最大値を持つ多項式関数であり、脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号に対する前記活動の参照波形データは刺激開始後28秒後から37秒までの期間に最小値を持つ多項式関数であることを特徴とする生体光計測装置。   The biological measurement apparatus according to claim 21, wherein when the physiological change to be measured is a salivary gland function, the reference waveform data of the activity for the oxygenated hemoglobin concentration change signal is from 16 seconds to 25 seconds after the start of stimulation. It is a polynomial function having a maximum value in a period, and the reference waveform data of the activity with respect to the deoxygenated hemoglobin concentration change signal is a polynomial function having a minimum value in a period from 28 seconds to 37 seconds after the start of stimulation. A biological light measuring device as a feature. 請求項21記載の生体計測装置において、前記解析パラメータは予め記憶部に記憶されていることを特徴とする生体光計測装置。   The biological measurement apparatus according to claim 21, wherein the analysis parameter is stored in advance in a storage unit. 被検体に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射され前記被検体内の計測点を伝播した通過光を検出する受光手段と、
計測目的とする生理変化の種類を入力する入力部と、
前記受光手段により検出された信号に基づき、前記計測点における酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化信号を演算する演算部と、
刺激呈示法を含む計測パラメータ及び前記演算部による演算結果を表示する表示部とを有し、
前記入力部から入力された生理変化の種類に応じて異なる計測パラメータを前記表示部に表示することを有することを特徴とする生体光計測装置。
A light irradiation means for irradiating the subject with light;
A light receiving means for detecting passing light irradiated from the light irradiating means and propagated through the measurement point in the subject;
An input unit for inputting the type of physiological change to be measured;
Based on the signal detected by the light receiving means, a calculation unit for calculating a concentration change signal of oxygenated hemoglobin and a concentration change signal of deoxygenated hemoglobin at the measurement point;
A measurement unit including a stimulus presentation method and a display unit for displaying a calculation result by the calculation unit;
The living body light measuring device, comprising: displaying different measurement parameters on the display unit according to the type of physiological change input from the input unit.
請求項24記載の生体光計測装置において、前記計測目的とする生理変化が唾液腺機能の場合、前記計測パラメータの一つとして80秒以上の刺激呈示間隔を表示することを特徴とする生体光計測装置。   25. The biological light measurement device according to claim 24, wherein when the physiological change to be measured is a salivary gland function, a stimulus presentation interval of 80 seconds or more is displayed as one of the measurement parameters. . 請求項24記載の生体光計測装置において、前記計測パラメータは予め記憶部に記憶されていることを特徴とする生体光計測装置。   25. The biological light measurement apparatus according to claim 24, wherein the measurement parameter is stored in advance in a storage unit.
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