JP2010151616A - 光測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光伝送路13の他端部と接続されるとともに、発光部2と光検出部3と接続される光路切替部5を備え、光路切替部5は、発光部2から出射された光を光伝送路13の他端部に入射させるか、或いは、光伝送路13の他端部から出射された光を光検出部4に入射させるかのいずれかとなるように光路を切り替えることが可能となっており、送受光部制御部4は、複数個のプローブ12のうちから選択される少なくとも1個のプローブ12に発光部2から光伝送路13を介して光を送光するとともに、光を送光したプローブ12以外の全てのプローブ12からの光を光伝送路13を介して光検出部3で受光するように、光路切替部5を制御することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
なお、各波長λ1、λ2の近赤外光は、頭皮組織や骨組織を透過し、かつ、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとが可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有するので、血液中のオキシヘモグロビン或いはデオキシヘモグロビンのいずれかに特に吸収される。
A(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
A(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
送光プローブ61が被検者の頭皮表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光プローブ62が被検者の頭皮表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光プローブ61から光を照射させるとともに、受光プローブ62に頭皮表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭皮表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭皮表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭皮表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検者の部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)が得られる。
このような光脳機能イメージング装置では、複数個の送光プローブと、複数個の受光プローブとを所定の配列で被検者の頭皮表面に密着させるために、ホルダが使用される。このようなホルダとしては、例えば、頭皮表面の形状に合わせて椀形状に成型された成型ホルダが使用される。成型ホルダには貫通孔が(S+T)個設けられ、S個の送光プローブとT個の受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入される。
図5は、4個の送光プローブと5個の受光プローブとの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。送受光部60は、送光プローブ61a〜61dと受光プローブ62a〜62eとが行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置された半球状のものである。そして、送受光部60は、被検者の頭部に装着されることになる。
送光プローブ61a〜61dと接続された光ファイバー13の他端部は、発光部2に接続される。発光部2は、近赤外光を出射するものである。これにより、発光部2から出射した近赤外光が、光ファイバー13のいずれかの他端部に入射する。そして、光ファイバー13の他端部から入射した近赤外光が、光ファイバー13の内部を通過して光ファイバー13の一端部から出射するようになっている。
また、受光プローブ62a〜62eと接続された光ファイバー13の他端部は、光検出部3に接続されている。光検出部3は、近赤外光の強度A(λ1)、A(λ2)を検出するものである。これにより、光ファイバー13の一端部から入射した近赤外光が、光ファイバー13の内部を通過して光ファイバー13の他端部から出射する。そして、光ファイバー13の他端部から出射した近赤外光が、光検出部3で検出されるようになっている。
図6は、光を出射する機能と光を入射する機能との両方の機能を持つプローブの位置関係と発光部と光検出部との一例を示す図である。図7は、一対のプローブと、測定部位との関係を示す断面図である。
送受光部70は、プローブ71a〜71iが行方向と列方向とに配置された半球状のものである。プローブ71は、細長い直径約3mmの円柱形状の光ファイバー(光伝送路)72と接続されており、光ファイバー72の一端部を、被検者の頭皮表面に接触することができるようになっている。
石英単芯ファイバー72aは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、他端部から入射した近赤外光が、石英単芯ファイバー72aの内部を通過して一端部から出射するようになっている。また、多成分バンドルファイバー72bは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、多成分バンドルファイバー72bの内部を通過して他端部から出射するようになっている。
そこで、本発明は、狭い範囲に多数の測定部位を設定することができる上に、正確な受光量情報を得ることができる光測定装置を提供することを目的とする。
そして、送受光部制御部は、複数個のプローブのうちから選択される少なくとも1個のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、光を送光したプローブ以外の全てのプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光するように、光路切替部を制御する。例えば、9個のプローブを配置して、順番に1個ずつプローブから光を照射させるとともに、近赤外光を照射したプローブ以外の8個のプローブに頭皮表面から放出される光を入射させることによって、合計(9×8)/2箇所の測定部位に関する受光量情報を得ることができる。
また、本発明の光測定装置は、前記光路切替部は、1個のオプティカルスイッチと1本の光伝送路の他端部とそれぞれ接続されるオプティカルスイッチ群であるようにしてもよい。
光脳機能イメージング装置1は、送受光部11と、発光部2と、光検出部3と、光路切替部5と、光ファイバー(光伝送路)群14と、光脳機能イメージング装置1全体の制御を行う制御部(コンピュータ)20とにより構成される。
送受光部11は、9個のプローブ12a〜12iを有し、9個のプローブ12a〜12iが行方向と列方向とに配置された半球状のものである。なお、プローブとプローブとの間の最短の間隔は、30mmとなっている。
プローブ12a〜12iは、細長い直径約1.5mmの円柱形状の光ファイバー(光伝送路)13と接続されており、光ファイバー13の一端部を、被検者の頭皮表面に接触することができるようになっている。
光ファイバー13は、多成分バンドルファイバー13aと、多成分バンドルファイバー13aの外周面を覆う被覆部(図示せず)とを有する。多成分バンドルファイバー13aは、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
光検出部3は、近赤外光の強度を検出することにより、受光量情報An(λm)をコンピュータ20に出力する。
オプティカルスイッチ5aは、プローブ12aに接続された光ファイバー13の他端部と接続されるとともに、発光部2と接続され、光検出部3と接続される。そして、オプティカルスイッチ5aは、例えばミラー(図示せず)等を備え、ミラー等によって発光部2から出射された近赤外光を光ファイバー13の他端部に入射させるか、或いは、光ファイバー13の他端部から出射された近赤外光を光検出部3に入射させるかのいずれかとなるように切り替えることができるようになっている。このようなミラー等の制御は、コンピュータ20から入力された駆動信号により行われる。
また、オプティカルスイッチ5b〜5iも、オプティカルスイッチ5aと同様に、それぞれプローブ12b〜12iに接続された光ファイバー13の他端部と接続されるとともに、発光部2と接続され、光検出部3と接続される。そして、オプティカルスイッチ5b〜5iも、発光部2から出射された近赤外光を光ファイバー13の他端部に入射させるか、或いは、光ファイバー13の他端部から出射された近赤外光を光検出部3に入射させるかのいずれかとなるように切り替えることができるようになっている。このようなミラー等の制御も、コンピュータ20から入力された駆動信号により行われる。
また、CPU21が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部2、光検出部3及び光路切替部5を制御する送受光部制御部4と、脳活動算出部31とを有する。さらに、メモリ25は、受光量情報An(λm)を記憶する受光量情報記憶領域51と、光路を切り替えるタイミングを示す光路切替タイミング表を記憶する光路切替タイミング記憶領域52とを有する。
発光制御部42は、光路切替タイミング記憶領域52に記憶された光路切替タイミング表に基づいて、2種類の設定波長のうちから選択される1種類の設定波長の近赤外光を出射させる駆動信号を発光部2に出力する制御を行う。例えば、まず、780nmの近赤外光を出射させ、次に、850nmの近赤外光を出射させるということを所定の間隔で繰り返すような駆動信号を発光部2に出力する。
次に、オプティカルスイッチ5bに、発光部2から出射された近赤外光を光ファイバー13の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、オプティカルスイッチ5aに、光ファイバー13の他端部から出射された近赤外光を光検出部3に入射させるような駆動信号を出力する。つまり、1個のプローブ12bに近赤外光を送光するとともに、近赤外光を送光したプローブ12b以外の8個のプローブ12a、12c〜12iから受光する。
このようにして、順番に1個ずつプローブから近赤外光を照射させるとともに、近赤外光を照射したプローブ以外の8個のプローブに頭皮表面から放出される近赤外光を入射させる。
まず、ステップS101の処理において、被検者の頭皮表面に送受光部11を配置する。
次に、ステップS102の処理において、近赤外光を照射するプローブを示すプローブ番号パラメータn=0とする。
次に、ステップS104の処理において、発光制御部42は、光路切替タイミング表に基づいて、発光部2に駆動信号を出力するとともに、光検出制御部43は、光検出部3から受光量情報An(λm)を受信することにより、受光量情報An(λm)を受光量情報記憶領域51に記憶させる。
次に、ステップS107の処理において、光路切替制御部44は、光路切替タイミング表に基づいて、オプティカルスイッチ5a〜5iに駆動信号を出力する。具体的には、n=nのプローブに対応するオプティカルスイッチに、発光部2から出射された近赤外光を光ファイバー13の他端部に入射させるような駆動信号を出力するとともに、n=n−1のプローブに対応するオプティカルスイッチに、光ファイバー13の他端部から出射された近赤外光を光検出部3に入射させるような駆動信号を出力する。
そして、ステップS107の処理が終了したときには、ステップS104の処理に戻る。
次に、ステップS109の処理において、測定を終了するか否かを判断する。測定を終了しないと判断したときには、ステップS102の処理に戻る。
一方、測定を終了すると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
上述した光脳機能イメージング装置1では、9個のプローブ12a〜12iを有する送受光部11を示したが、異なる数、例えば18個のプローブを有する送受光部としてもよい。
2:発光部
3:光検出部
4:送受光部制御部
5:光路切替部
11、60、70:送受光部
12、71:プローブ
13、72:光ファイバー(光伝送路)
14:光ファイバー(光伝送路)群
20:制御部(コンピュータ)
Claims (2)
- 被検体の表面上に配置される複数個のプローブを有する送受光部と、
光を出射する発光部と、
光を検出する光検出部と、
1個のプローブと1本の光伝送路の一端部とがそれぞれ接続される光伝送路群と、
前記発光部からプローブに光伝送路を介して光を送光するとともに、前記光検出部でプローブから光伝送路を介して光を受光するように制御することで、前記被検体の内部における複数箇所の測定部位に関する受光量情報を得る送受光部制御部とを備える光測定装置であって、
前記光伝送路の他端部と接続されるとともに、前記発光部と光検出部と接続される光路切替部を備え、
前記光路切替部は、前記発光部から出射された光を光伝送路の他端部に入射させるか、或いは、前記光伝送路の他端部から出射された光を光検出部に入射させるかのいずれかとなるように光路を切り替えることが可能となっており、
前記送受光部制御部は、複数個のプローブのうちから選択される少なくとも1個のプローブに発光部から光伝送路を介して光を送光するとともに、光を送光したプローブ以外の全てのプローブからの光を光伝送路を介して光検出部で受光するように、前記光路切替部を制御することを特徴とする光測定装置。 - 前記光路切替部は、1個のオプティカルスイッチと1本の光伝送路の他端部とそれぞれ接続されるオプティカルスイッチ群であることを特徴とする請求項1に記載の光測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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