JP2012125370A - Biological measurement apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the distributions of biological components in the shallow and deep parts of a subject by making NIRS measurements over a distance between a plurality of light sources and a detector at multiple measuring points while keeping the light sources and the light detector out of contact with the subject, and selecting and using predetermined measuring points.SOLUTION: A biological measurement apparatus includes a light source for applying light to a subject, a light detector for detecting the light propagating through the subject, light blocking means for blocking the light impinging on the light detector from a position other than a predetermined detection point, a control unit for controlling the light source and the light detector, and an analysis unit for calculating light absorption characteristics within the subject. The light source and the light detector are arranged out of contact with the subject. The control unit detects a plurality of signals produced by the light transmitted through different paths within the subject. The analysis unit selects predetermined signals from the plurality of signals obtained by the light detector, and calculates the light absorption characteristics within the subject using the signals selected.

Description

本発明は、可視光または近赤外光を用い、光源及び検出器が被検体に対して非接触の生体光計測装置において、生体内部の光吸収特性、生体成分の変化、組織の構造を計測するための技術に関する。   The present invention uses visible light or near-infrared light, and measures light absorption characteristics inside the living body, changes in biological components, and tissue structure in a biological light measuring device in which the light source and detector are not in contact with the subject. It relates to technology.

近赤外分光法(NIRS)を用いた脳機能計測装置は、医療用および研究用機器として、あるいは、教育効果・リハビリ効果の確認、家庭における健康管理、商品モニタ等の市場調査に用いることができる。また、同様の手法により組織酸素飽和度計測や筋肉の酸素代謝計測に用いることができる。更に、果実の糖度計測を始め、一般の吸収分光装置にも用いることができる。   A brain function measuring device using near infrared spectroscopy (NIRS) can be used as medical and research equipment or for market research such as confirmation of educational and rehabilitation effects, health management at home, and product monitoring. it can. Moreover, it can be used for tissue oxygen saturation measurement and muscle oxygen metabolism measurement by the same method. Furthermore, it can be used for general absorption spectroscopy equipment, such as sugar content measurement of fruits.

従来のNIRSを用いた脳機能計測装置には、ヒトの脳の表層付近の局所的血液動態変化を無侵襲的に画像化する光トポグラフィ法(Optical Topography: OT)がある。特許文献1、非特許文献1には、可視から赤外領域に属する波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した光を数cm離れた点から光検出器で検出しヘモグロビン濃度変化量(または、ヘモグロビン濃度と光路長の積の変化量)を計測し、2次元に画像化する方法である光トポグラフィ法が開示されている。光トポグラフィ法は、核磁気共鳴画像法(Magnetic resonance imaging: MRI)、ポジトロン断層撮影法(Positron emission tomography: PET)等の脳機能計測技術に比較し被験者に対する拘束性が低いという特徴を持つ。臨床現場において、言語機能や視覚機能の計測、てんかん発作時の発作焦点脳部位の決定等に用いられている。   Conventional brain function measuring apparatuses using NIRS include an optical topography (OT) method that non-invasively images local hemodynamic changes near the surface of the human brain. In Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, the subject is irradiated with light having a wavelength belonging to the visible to infrared region, and the light passing through the subject is detected by a photodetector from a point several centimeters away, and the hemoglobin concentration An optical topography method, which is a method of measuring a change amount (or a change amount of a product of hemoglobin concentration and optical path length) and imaging it in two dimensions, is disclosed. Optical topography is characterized by low restraint on the subject compared to brain function measurement techniques such as nuclear magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET). In clinical settings, it is used to measure language function and visual function, and to determine the focal brain region during epileptic seizures.

光トポグラフィ法を含む、NIRSを用いた無侵襲光脳機能イメージングで得られる光検出信号および生体信号(以下、NIRS信号)においては、2次元に限らず3次元的に血流変化分布を再構成する方法(拡散光トモグラフィ(Diffuse Optical Tomography: DOT))が非特許文献2において報告されている。   In the optical detection signals and biological signals (hereinafter referred to as NIRS signals) obtained by non-invasive optical brain functional imaging using NIRS, including optical topography, the blood flow change distribution is reconstructed not only in two dimensions but also in three dimensions. Non-Patent Document 2 reports a method (Diffuse Optical Tomography: DOT).

また、脳活動賦活課題遂行時のNIRS信号には、計測時に血圧を変動させる課題を使用した場合等、計測条件に依存して、脳由来の信号以外にも皮膚血流の影響が含まれることが非特許文献3等の各種研究で報告されている。そのように皮膚血流の影響を誘発する可能性のある計測条件においては、皮膚血流等の表層成分を考慮し、脳活動と分離計測することが重要となる。   In addition, NIRS signals when performing brain activity activation tasks include the effects of skin blood flow in addition to brain-derived signals, depending on measurement conditions, such as when using tasks that vary blood pressure during measurement. Have been reported in various studies such as Non-Patent Document 3. In such measurement conditions that may induce the influence of skin blood flow, it is important to separate and measure brain activity in consideration of surface layer components such as skin blood flow.

従来の光脳機能計測においては、複数の光源(Source)−検出器(Detector)間距離(以下、SD距離)での計測データを解析する方法(以下、マルチSD方式)を用いた3次元再構成や表層信号除去手法が特許文献2、非特許文献4等において各種提案されている。
マルチSD方式での計測を実現するためには、計測点数の増加及びマルチSDプローブ配置が必要である。ここでは、光源(照射手段)、検出器(光検出手段)を合わせてプローブと呼ぶ。
In conventional optical brain function measurement, three-dimensional reproduction using a method (hereinafter referred to as multi-SD method) of analyzing measurement data at a plurality of light source (Source) -detector (Detector) distances (hereinafter referred to as SD distance) is used. Various configurations and surface layer signal removal methods have been proposed in Patent Document 2, Non-Patent Document 4, and the like.
In order to realize measurement by the multi-SD method, it is necessary to increase the number of measurement points and to arrange multi-SD probes. Here, the light source (irradiation means) and the detector (light detection means) are collectively referred to as a probe.

特開平9-019408号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-019408 米国特許第5902235号U.S. Patent No. 5902235

A. Maki et al.,“Spatial and temporal analysis of human motor activity using noninvasive NIR topography,”Medical Physics 22,1997-2005(1995)A. Maki et al., “Spatial and temporal analysis of human motor activity using noninvasive NIR topography,” Medical Physics 22, 1997-2005 (1995). R. Endoh, M. Fujii and K. Nakayama, "Depth-Adaptive Regularized Reconstruction for Reflection Diffuse Optical Tomography," Optical Review 15(1), 51-56 (2008)R. Endoh, M. Fujii and K. Nakayama, "Depth-Adaptive Regularized Reconstruction for Reflection Diffuse Optical Tomography," Optical Review 15 (1), 51-56 (2008) O. Vassend and S. Knardahl,"Personality,affective response,and facial blood flow during brief cognitive task," Int J Psychophysiol 55(3),265-278 (2005)O. Vassend and S. Knardahl, "Personality, affective response, and facial blood flow during brief cognitive task," Int J Psychophysiol 55 (3), 265-278 (2005) Q. Zhang,G. E. Strangman and G. Ganis,"Adaptive filtering to reduce global interference in non-invasive NIRS measures of brain activation: How well and when does it work?," NeuroImage 45(3),788-794 (2009)Q. Zhang, G. E. Strangman and G. Ganis, "Adaptive filtering to reduce global interference in non-invasive NIRS measures of brain activation: How well and when does it work ?," NeuroImage 45 (3), 788-794 (2009)

生体光計測における従来の接触型プローブ構造では、プローブの物理的寸法の制約のため、計測点の間隔を数mm以下にはできないことから計測点数が制限されてしまう。さらに照射位置及び検出位置が固定されるため、それらを計測中に随時変化させることが難しかった。また、極端な小型化および部品点数増加は製作コストを増加させるという問題があった。たとえ小型化等を行いプローブ間隔を数mm以下に小さく配置したとしても、光は生体内を多重散乱するため、プローブ間隔の高精細化は必ずしも空間分解能の向上には比例しない。   In the conventional contact-type probe structure in biological light measurement, the number of measurement points is limited because the distance between the measurement points cannot be reduced to several mm or less due to the physical dimensions of the probe. Furthermore, since the irradiation position and the detection position are fixed, it is difficult to change them at any time during measurement. In addition, extreme miniaturization and an increase in the number of parts have a problem of increasing manufacturing costs. Even if miniaturization or the like is performed and the probe interval is set to a few millimeters or less, the light is scattered multiple times in the living body. Therefore, the high definition of the probe interval is not necessarily proportional to the improvement of the spatial resolution.

また、ある計測点において頭部における局所的な髪の毛、ほくろ、しみ等の影響で光量が減少し信号対雑音比が低下した場合でも、接触構成では計測点数が少ないため、その計測点での計測データを使わざるを得なかった。さらに、光源または検出器の不具合等のために、光源安定性、照射パワー、検出器感度等が特定の計測点で変化してしまった場合に、信号対雑音比の低下の原因が脳活動由来なのか装置由来なのかの即座の判別が難しいことがあった。   Even if the light intensity decreases due to the influence of local hair, moles, spots, etc. on the head at a certain measurement point, the contact configuration has a small number of measurement points, so the measurement at that measurement point is not possible. I had to use the data. Furthermore, when the light source stability, irradiation power, detector sensitivity, etc. change at a specific measurement point due to a failure of the light source or detector, the cause of the decrease in the signal-to-noise ratio is derived from brain activity In some cases, it was difficult to immediately determine whether it was from a device.

本発明の目的は、上記課題を解決するための技術を提供することにある。   The objective of this invention is providing the technique for solving the said subject.

上記課題を解決するための本願発明の一例としては、生体光計測装置において、被検体上の所定の照射点に光を照射するための1つまたは複数の光照射手段と、前記1つまたは複数の光照射手段から照射され、前記被検体内を伝播してきた光を所定の検出点から検出するための1つまたは複数の光検出手段と、前記所定の検出点以外の位置から前記光検出手段に入射する光を遮蔽するための光遮蔽手段と、前記1つまたは複数の光照射手段・光検出手段を制御する制御部と、前記被検体内の光吸収特性を少なくとも算出する解析部を有し、前記光照射手段と前記光検出手段のうち少なくとも一方は、前記被検体に対して非接触に配置され、前記光照射手段及び前記光検出手段は、前記照射点と前記検出点との距離が2種類以上となるように、配置または制御され、前記光検出手段は、前記被検体内の異なる経路を伝播した光による複数の信号を分離して検出し、前記解析部は、前記光検出手段で得られる前記複数の信号のうち所定の信号を選択し、選択した信号のみを用いて前記被検体表面から複数種類の深さにおける光吸収特性もしくは生体成分の、変化もしくはそれらの分布を算出する、ことを特徴とする。   As an example of the present invention for solving the above-mentioned problem, in the biological light measurement apparatus, one or a plurality of light irradiation means for irradiating a predetermined irradiation point on a subject with the one or a plurality of the light irradiation means One or a plurality of light detection means for detecting light emitted from the light irradiation means and propagating in the subject from a predetermined detection point, and the light detection means from a position other than the predetermined detection point A light shielding unit for shielding light incident on the light source, a control unit for controlling the one or more light irradiation units / light detection units, and an analysis unit for calculating at least light absorption characteristics in the subject. And at least one of the light irradiation means and the light detection means is disposed in a non-contact manner with respect to the subject, and the light irradiation means and the light detection means are distances between the irradiation point and the detection point. So that there are two or more types And the light detection means separates and detects a plurality of signals by light propagated through different paths in the subject, and the analysis unit detects the plurality of signals obtained by the light detection means. A predetermined signal is selected, and changes or distributions of light absorption characteristics or biological components at a plurality of depths are calculated from the surface of the subject using only the selected signal.

本発明によれば、被験者頭部等の浅部及び深部における生体成分の分布を計測することが可能となり、所望とする計測部位の情報を高精度に計測することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to measure distribution of the biological component in shallow parts and deep parts, such as a test subject's head, and it becomes possible to measure the information of the desired measurement site | part with high precision.

本発明の装置構成を示す図。The figure which shows the apparatus structure of this invention. 解析のフローチャート。Flow chart of analysis. 有限要素法により光学パラメータを算出するときのフローチャート。The flowchart when calculating an optical parameter by the finite element method. 血液量分布の平面表示を示す図。The figure which shows the plane display of blood volume distribution. 血液量分布の立体表示を示す図。The figure which shows the three-dimensional display of blood volume distribution. 装置光学系略図。Device optical system schematic. SD距離と光子透過率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between SD distance and photon transmittance | permeability. 光照射のフローチャート。The flowchart of light irradiation. 数1の内容を示す図。The figure which shows the content of Formula 1.

前述した目的を達成するための具体的構成の一例を以下に示し、その後、図面を用いて詳細を示すこととする。   An example of a specific configuration for achieving the above-described object will be described below, and then details will be described with reference to the drawings.

本実施例における生体計測装置は、被験者に対して少なくとも一方が非接触な光源及び光検出器を備え、波長変換のための発光体を被験者の皮膚表面に設置し、表面反射光等の不要光を波長フィルタにより遮蔽する。波長フィルタは、励起光を遮蔽し、発光体から発せられる蛍光を透過させる機能を持つ。さらに、光学系を駆動することにより照射点、検出点を随時移動させ、スキャン計測を実施する。
この方法で、使用する光源、光検出器の数を少なくできると同時に、スキャン計測により、計測点を増やすことができ、さらに複数の照射点−検出点間距離における計測を実現し、これらの大量の計測点における計測データから適当な計測点データのみを選択し、頭部血流量変化の浅部成分、深部成分を分離するための解析を行う。
The living body measurement apparatus according to the present embodiment includes a light source and a photodetector that are at least one non-contact with respect to the subject, and a light-emitting body for wavelength conversion is installed on the skin surface of the subject, and unnecessary light such as surface reflected light. Is shielded by a wavelength filter. The wavelength filter has a function of shielding excitation light and transmitting fluorescence emitted from the light emitter. Furthermore, by driving the optical system, the irradiation point and the detection point are moved as needed to perform scan measurement.
With this method, the number of light sources and photodetectors used can be reduced, and at the same time, the number of measurement points can be increased by scanning measurement, and measurement at a plurality of irradiation point-detection point distances can be realized. Only appropriate measurement point data is selected from the measurement data at the measurement points, and analysis is performed to separate the shallow component and the deep component of the head blood flow change.

これにより、光照射手段と光検出手段の少なくとも一方を非接触構成としたスキャン計測により計測点を容易に増加できるとともに、複数の異なる深さにおける血流変化の1次元、2次元的分布もしくは3次元的分布を計測できる。また、解析時において使用する計測点を選択することができる。さらに、非接触構成では同じ光源・検出器ペア数で複数の計測点が得られるので、光源及び検出器の不具合等により特定の計測点のみがそれらの不具合の影響を受けるということが無く、計測点間で光源安定性、照射パワー、検出器感度等の条件をより容易に統一することができる。   As a result, measurement points can be easily increased by scanning measurement in which at least one of the light irradiation means and the light detection means is in a non-contact configuration, and a one-dimensional, two-dimensional distribution or 3 Dimensional distribution can be measured. Moreover, the measurement point used at the time of an analysis can be selected. In addition, since multiple measurement points can be obtained with the same number of light source / detector pairs in a non-contact configuration, only specific measurement points are not affected by these defects due to defects in the light source and detector. Conditions such as light source stability, irradiation power, and detector sensitivity can be more easily unified between points.

図1に、本実施例における装置構成図を示す。光を生体に入射し、生体内を散乱・吸収され伝播して出てきた光を検出する生体光計測装置30は、1つまたは複数の光源101、光源駆動装置103、レンズ系203、光学系駆動部204からなる送光用ビームトラッキング装置210を備える。送光用ビームトラッキング装置210は、1つまたは複数の光源101から照射される光40を、レンズ系203を介して、被験者10に入射させる。ここで1つまたは複数の光源101からは生体透過性の高い可視から近赤外光の2波長、例えば、730 nm付近の波長と800 nm付近の2波長が照射される。さらに、生体透過後の光をロックイン検出するために、光40は、適当な周波数で強度変調を施される。   FIG. 1 shows an apparatus configuration diagram in this embodiment. The biological light measurement device 30 that detects light that is incident on light and that is scattered and absorbed in the living body to detect the light emitted from the living body includes one or more light sources 101, a light source driving device 103, a lens system 203, and an optical system. A light transmission beam tracking device 210 including a drive unit 204 is provided. The light transmission beam tracking device 210 causes light 40 emitted from one or more light sources 101 to enter the subject 10 via the lens system 203. Here, one or a plurality of light sources 101 irradiate two wavelengths of visible to near-infrared light having high biopermeability, for example, a wavelength near 730 nm and two wavelengths near 800 nm. Furthermore, in order to detect the lock-in of the light that has passed through the living body, the light 40 is intensity-modulated at an appropriate frequency.

光源101は、光源駆動装置103により駆動され、1つまたは複数の光検出器102のゲインは制御・解析部104により制御される。制御・解析部104は、光源駆動装置103の制御も行い、入力部105からの計測条件、被験者情報等の入力を受ける。レンズ系203は、被験者10上での照射点及び検出点を随時変化させるために、光学系駆動部204により駆動される。光学系駆動部204は、制御・解析部104により制御される。   The light source 101 is driven by a light source driving device 103, and the gain of one or more photodetectors 102 is controlled by a control / analysis unit 104. The control / analysis unit 104 also controls the light source driving device 103 and receives input of measurement conditions, subject information, and the like from the input unit 105. The lens system 203 is driven by the optical system driving unit 204 in order to change the irradiation point and the detection point on the subject 10 as needed. The optical system driving unit 204 is controlled by the control / analysis unit 104.

ここで、1つまたは複数の光源101は半導体レーザや発光ダイオード等、1つまたは複数の光検出器はアバランシェフォトダイオードやフォトダイオード等であれば良い。光学系駆動部204は、ミラー、レンズ、ミラー駆動装置等からなるものでよく、例えば、2軸のガルバノミラーとfθ(エフシータ)レンズからなる。   Here, the one or more light sources 101 may be a semiconductor laser or a light emitting diode, and the one or more photodetectors may be an avalanche photodiode or a photodiode. The optical system driving unit 204 may include a mirror, a lens, a mirror driving device, and the like, and includes, for example, a biaxial galvanometer mirror and an fθ (F-theta) lens.

送光用ビームトラッキング装置210より照射された光は、被験者10内を伝播・散乱し、被験者10の表面上の入射点とは離れた位置において検出可能である。このとき、光が被験者10内で散乱しながら伝播し、入射点付近のあらゆる場所から検出可能となるため、光検出器102が被験者10に対し非接触となり表面から離れていると、特定の場所から出た光を選択的に受光することは困難である。   The light irradiated from the light transmission beam tracking device 210 propagates and scatters in the subject 10 and can be detected at a position away from the incident point on the surface of the subject 10. At this time, since the light propagates while being scattered in the subject 10 and can be detected from any place near the incident point, if the photodetector 102 is not in contact with the subject 10 and is away from the surface, a specific place It is difficult to selectively receive light emitted from the light source.

さらに、送光器60が非接触の場合には、表面反射光が強くそれを受光してしまう恐れもある。そのために通常は光検出器102あるいは光検出器と光学的に結合された光ファイバを被験者10に接触させて設置し、光検出器102直下からの光を選択して受光する必要がある。   Furthermore, when the light transmitter 60 is non-contact, the surface reflected light is strongly received. Therefore, it is usually necessary to place the optical detector 102 or an optical fiber optically coupled with the optical detector in contact with the subject 10 and select and receive light from directly below the optical detector 102.

そこで本実施例では、このような空間フィルタリングによる選択的受光ではなく、被験者10の表面上に設置される発光体207を用いる。発光体207から離れた位置にある照射点に照射された光は、被験者10内部を伝播し、発光体207を励起して、励起光とは異なる波長を持つ蛍光80を発生させる。光源101が発する波長は発光体207を励起し得る波長である必要があるが、ここで用いた730 nm付近の波長と800 nm付近の2波長はともに条件を満たすものとする。検出側では、発光体207の表面で被験者10と接触していない面を波長フィルタ208で覆う。発光体207の表面では蛍光80の所定の光路のみ波長フィルタで覆えば良く、その他の面で被験者10と接触していない面はアルミニウム等、適当な遮光材でよい。尚、発光体207において被験者10と接触する面は、少なくとも励起光を透過させる部材で覆う必要があるが、ここでの励起光である730 nmと800 nm付近の波長の光を透過させる部材として、例えば石英等を使用すれば良い。さらに、波長フィルタ208は、光検出器102の直前、つまり光検出器102と発光体207との間で、光検出器102への光路全体を覆うように配置する。波長フィルタ208は、光源101により照射される光と同波長(スペクトル)の光を遮蔽し、かつ、発光体207により発せられる光と同波長(スペクトル)の光を透過させる機能を有する。よって波長フィルタ208は、被験者10の表面で反射した励起光や、被験者10の浅部のみを伝播し照射点近傍の被験者表面から放射された励起光による迷光等、所定の検出点以外から光検出器102に入射する光を遮蔽し、光検出器102が蛍光80のみを受光することが可能となる。これにより、被験者10内部を伝播・散乱した光でかつ所定のSD距離(例えば、30mm)に相当する光を選択的に受光することができる。   Therefore, in this embodiment, a light emitter 207 installed on the surface of the subject 10 is used instead of such selective light reception by spatial filtering. The light applied to the irradiation point at a position away from the light emitter 207 propagates inside the subject 10 and excites the light emitter 207 to generate fluorescence 80 having a wavelength different from that of the excitation light. The wavelength emitted from the light source 101 needs to be a wavelength that can excite the light emitter 207, and both the wavelength near 730 nm and the two wavelengths near 800 nm used here satisfy the condition. On the detection side, the surface of the light emitter 207 that is not in contact with the subject 10 is covered with the wavelength filter 208. Only the predetermined optical path of the fluorescence 80 may be covered with the wavelength filter on the surface of the light emitter 207, and the other surface not in contact with the subject 10 may be an appropriate light shielding material such as aluminum. Note that the surface of the illuminator 207 that contacts the subject 10 needs to be covered with at least a member that transmits excitation light, but the member that transmits light having wavelengths near 730 nm and 800 nm, which is excitation light here. For example, quartz may be used. Further, the wavelength filter 208 is disposed so as to cover the entire optical path to the photodetector 102 immediately before the photodetector 102, that is, between the photodetector 102 and the light emitter 207. The wavelength filter 208 has a function of shielding light having the same wavelength (spectrum) as light emitted from the light source 101 and transmitting light having the same wavelength (spectrum) as light emitted from the light emitter 207. Therefore, the wavelength filter 208 detects light from other than a predetermined detection point such as excitation light reflected on the surface of the subject 10 or stray light due to excitation light that propagates only in the shallow part of the subject 10 and is emitted from the subject surface near the irradiation point. The light incident on the detector 102 is shielded, and the photodetector 102 can receive only the fluorescence 80. Thereby, it is possible to selectively receive light that is propagated and scattered inside the subject 10 and that corresponds to a predetermined SD distance (for example, 30 mm).

受光側は、発光体207が発する蛍光80を受光するため、波長フィルタ208、レンズ系203、光学系駆動部204、光検出器102、増幅器106、アナログ−デジタル変換器107を含む受光用ビームトラッキング装置220を備える。光検出器102で光電変換した電気信号は、増幅器106で増幅され、アナログ−デジタル変換器107でアナログ−デジタル変換され、制御・解析部104へ送られる。   The light receiving side receives the fluorescence 80 emitted from the light emitter 207, and therefore includes a wavelength filter 208, a lens system 203, an optical system driving unit 204, a photodetector 102, an amplifier 106, and an analog-digital converter 107. A device 220 is provided. The electrical signal photoelectrically converted by the photodetector 102 is amplified by the amplifier 106, converted from analog to digital by the analog-digital converter 107, and sent to the control / analysis unit 104.

本発明の生体計測装置では、照射点及び検出点を、送光用ビームトラッキング装置210及び受光用ビームトラッキング装置220により、随時変化させることが可能である。マルチSD方式による計測を実現するために、送光用ビームトラッキング装置210、受光用ビームトラッキング装置220の少なくとも一方により照射点または検出点を移動させて、計測する。検出点を移動させる場合は、検出点が発光体207上を移動するため、あらかじめ発行体207を被験者10上に適切に配置する必要がある。配置法としては、直線形状、平行線形状、同心円形状、点形状、三角形形状、等が考えられる。直線形状の場合は、一軸のスキャン及びラスタースキャンを行うことができ、広い範囲を計測範囲とすることができるという効果がある。平行線形状の場合は、一度の照射で同時に2点以上の異なるSD距離での計測ができ、さらに、広い範囲を計測範囲とすることができるという効果がある。同心円形状の場合は、照射点を同心円形状の中心に設定することで、照射点を固定させて周囲の複数のSD距離における計測を実現できるという効果がある。点形状の場合は、照射点の軌跡を各種設計可能である。例えば、点形状、直線形状、同心円形状等にできる。検出点を固定でき、他の点からの蛍光の影響を考慮する必要が無いため、システムを簡素化できるという効果がある。三角形形状の場合は、点形状の効果に加え、画像計測した場合に、三角形の形状及び大きさから、装置を基準とした被験者10の相対位置座標及び姿勢角を算出できるという効果がある。   In the living body measurement apparatus of the present invention, the irradiation point and the detection point can be changed at any time by the beam tracking device 210 for light transmission and the beam tracking device 220 for light reception. In order to realize measurement by the multi-SD method, measurement is performed by moving an irradiation point or a detection point by at least one of the light transmission beam tracking device 210 and the light receiving beam tracking device 220. When the detection point is moved, since the detection point moves on the light emitter 207, the issuer 207 needs to be appropriately arranged on the subject 10 in advance. As the arrangement method, a straight line shape, a parallel line shape, a concentric circle shape, a point shape, a triangular shape, or the like can be considered. In the case of a linear shape, uniaxial scanning and raster scanning can be performed, and there is an effect that a wide range can be set as a measurement range. In the case of a parallel line shape, it is possible to perform measurement at two or more different SD distances at the same time by one irradiation, and further, it is possible to make a wide range a measurement range. In the case of a concentric circle shape, setting the irradiation point at the center of the concentric circle shape has an effect that the irradiation point is fixed and measurement at a plurality of surrounding SD distances can be realized. In the case of a point shape, various types of irradiation point trajectories can be designed. For example, a point shape, a linear shape, a concentric circle shape, or the like can be used. Since the detection point can be fixed and there is no need to consider the influence of fluorescence from other points, the system can be simplified. In the case of a triangular shape, in addition to the effect of a point shape, there is an effect that, when an image is measured, the relative position coordinates and posture angle of the subject 10 with reference to the apparatus can be calculated from the shape and size of the triangle.

各々のSD距離の配置で検出された光検出信号は、各々被験者10内の異なる経路を伝播した光の検出信号であり、制御・解析部において各々が分離して解析される。SD距離の異なる計測点における各々の照射光が異なる経路を伝播したことは、光強度もしくは時間分解検出波形等から確認することができる。つまり、光強度が大きいほど、生体内での吸収量が小さく伝播経路が短いことを示し、時間分解波形から、平均伝播時間が求まるが、伝播時間の違いは伝播距離・経路の違いを意味する。   The light detection signals detected at the respective SD distance arrangements are detection signals of light propagated through different paths in the subject 10 and are separately analyzed by the control / analysis unit. It can be confirmed from the light intensity or the time-resolved detection waveform that each irradiation light propagates through different paths at measurement points with different SD distances. In other words, the higher the light intensity, the smaller the amount of absorption in the living body and the shorter the propagation path, and the average propagation time is obtained from the time-resolved waveform, but the difference in propagation time means the difference in propagation distance and path .

制御・解析部104では、光検出器102で検出された信号に基づき解析を実行する。具体的には、アナログ−デジタル変換器107で変換して得られたデジタル信号を受け当該デジタル信号をもとに、各々のSD距離の計測点における検出光量もしくは透過率を算出し、前記被験者10の頭部における血液量変化(特に、酸素化・脱酸素化ヘモグロビン変化もしくは総ヘモグロビン変化)もしくは透過率分布を解析し、当該解析結果を画像構成部108に送る。血液量及びヘモグロビン変化の算出方法は、modified Beer-Lambert則に基づき、非特許文献1等に記載された方法を用いる。   The control / analysis unit 104 performs analysis based on the signal detected by the photodetector 102. Specifically, it receives the digital signal obtained by conversion by the analog-digital converter 107, calculates the detected light amount or transmittance at each SD distance measurement point based on the digital signal, and the subject 10 Blood volume change (especially oxygenated / deoxygenated hemoglobin change or total hemoglobin change) or transmittance distribution is analyzed, and the analysis result is sent to the image construction unit 108. As a method for calculating blood volume and hemoglobin change, the method described in Non-Patent Document 1 or the like is used based on the modified Beer-Lambert rule.

このとき、制御・解析部104は、複数の計測点の光検出信号のうち、適当な計測点の信号を選択して解析できる。つまり、極端に信号対雑音比の低いデータ、及び周辺の計測点と非連続的な透過率のデータ、髪の毛やほくろ等によるアーチファクト、等を排除することが可能となる。例えば、検出強度が近傍の計測点の検出強度を平均した値に近い計測点を優先的に選択して解析に用いる等の処理でも良い。この処理は、近傍の計測点に対して計測値が極端に高いもしくは低い値になっておらず、連続的に線形増加または線形減少または一定の値を取る点を選択する処理であり、アーチファクトである可能性が低い計測点を選択できるという効果がある。また、目視により、不要なデータと判断された計測点のデータを排除する手動の方法でも良い。この方法は、被験者に固有の波形の特徴に応じた解析が可能となるという効果がある。非接触構成でない場合には、計測点数が限られ、このような計測点の選択が困難となるが、非接触構成では連続的なデータ取得が可能となるため、解析に有効な計測点を選択することが可能となる。また、計測点の選択には、被験者10のMRIデータまたはX線CTデータを用いて、適当な基準によって選択する手法でもよい。例えば、頭骨の薄い部分や、副鼻腔(特に、前頭洞)の無い部分は、照射した光が灰白質に比較的通りやすい場所であるため、当該部位の計測点を優先的に解析すること等が可能となる。この方法は、取得したい生体データを高い信号対雑音比で効率的に取得できるという効果がある。   At this time, the control / analysis unit 104 can select and analyze a signal at an appropriate measurement point among the light detection signals at a plurality of measurement points. That is, it is possible to eliminate data with extremely low signal-to-noise ratio, discontinuous transmittance data with surrounding measurement points, artifacts due to hair, moles, and the like. For example, it is possible to preferentially select measurement points whose detection intensity is close to the value obtained by averaging the detection intensities of nearby measurement points and use them for analysis. This process is a process of selecting points where the measured value is not extremely high or low with respect to nearby measurement points, and continuously increases linearly, decreases linearly, or takes a constant value. There is an effect that it is possible to select a measurement point with a low possibility. Alternatively, a manual method for excluding data of measurement points determined to be unnecessary by visual observation may be used. This method has an effect that analysis according to the characteristic of the waveform unique to the subject can be performed. If it is not a non-contact configuration, the number of measurement points is limited, making it difficult to select such measurement points. However, since the non-contact configuration allows continuous data acquisition, select effective measurement points for analysis. It becomes possible to do. Further, the measurement point may be selected by a method of selecting according to an appropriate criterion using MRI data or X-ray CT data of the subject 10. For example, a thin part of the skull or a part without the paranasal sinuses (particularly the frontal sinus) is a place where the irradiated light is relatively easy to pass through the gray matter. Is possible. This method has an effect that biological data to be acquired can be efficiently acquired with a high signal-to-noise ratio.

複数のSD距離の計測データから、深部及び浅部信号へ分離する手法としては、各種報告されているが、長SD距離データから、短SD距離データを適当な係数を掛けて減算する方法、もしくは非特許文献4等に記載された方法を用いる。または、被験者のMRI、X線CT等の構造データに基づいた光伝播モンテカルロシミュレーション結果との比較から、各部位の吸収係数及び散乱係数を決定しても良い。この方法は、被験者の実際の頭部構造データに基づいた解析法のため、より精度の高い結果が得られるという効果がある。または、一様散乱体を仮定した拡散方程式による手法や、有限要素法による拡散方程式の数値解法により吸収係数及び散乱係数を決定しても良い。この方法は、各種光伝搬解析に用いられており、一般にモンテカルロシミュレーションよりも計算負荷が小さく、処理を高速にできるという効果がある。   Various methods have been reported as a method for separating deep and shallow signals from a plurality of SD distance measurement data, but a method of subtracting short SD distance data by multiplying an appropriate coefficient from long SD distance data, or The method described in Non-Patent Document 4 or the like is used. Or you may determine the absorption coefficient and scattering coefficient of each site | part from the comparison with the light propagation Monte Carlo simulation result based on structural data, such as a test subject's MRI and X-ray CT. Since this method is an analysis method based on the actual head structure data of the subject, there is an effect that a more accurate result can be obtained. Alternatively, the absorption coefficient and the scattering coefficient may be determined by a diffusion equation method assuming a uniform scatterer or a numerical solution of a diffusion equation by a finite element method. This method is used for various light propagation analyses, and generally has an effect that the calculation load is smaller than that of the Monte Carlo simulation and the processing can be performed at high speed.

図2に、複数のSD距離の計測データから、深部及び浅部信号へ分離し、浅部信号を除去し深部の脳由来信号のみを抽出するまでの一連の解析のフローチャートを示す。
(S201)マルチSD配置での非接触多点計測を実施。このステップでは、所定の軌跡を移動する照射点へ光を入射し、所定の軌跡を移動する検出点から光を検出する。検出点は発光体207上を移動し、照射点は、検出点からあらかじめ決めたSD距離となるように、所定の軌跡をたどる。
(S202)ノイズを多く含む計測点及び不連続点を除き、解析に使用する計測点を選択する。このステップでは、被験者10が課題を行っていない、つまり安静時の各計測点での計測データの標準偏差もしくは標準誤差の大きさ等から、ノイズの量を見積もる。標準偏差もしくは標準誤差が大きい場合は、ノイズが大きいと判断される。尚、これ以外の方法でも、周波数解析や目視等により不要計測点を判断しても良い。
(S203)短SD距離計測信号を参照信号として、長SD距離計測信号から、浅部由来成分、深部由来成分を抽出する。このステップでは、例えば、短SD距離計測信号の定数倍を長SD距離計測信号に線形回帰させたフィッティング信号を長SD距離計測から差し引く等の処理でも良い。
(S204)浅部由来信号を除去し、深部由来信号のみを再構成し、表示する。このステップでは、前ステップで求めた深部由来信号のみを用いて、2次元もしくは3次元で表示する。
FIG. 2 shows a flowchart of a series of analysis from the measurement data of a plurality of SD distances to separation into deep and shallow signals, removal of the shallow signals, and extraction of only the deep brain-derived signals.
(S201) Non-contact multi-point measurement is performed with a multi-SD arrangement. In this step, light is incident on an irradiation point that moves along a predetermined locus, and light is detected from a detection point that moves along the predetermined locus. The detection point moves on the light emitter 207, and the irradiation point follows a predetermined trajectory so as to have a predetermined SD distance from the detection point.
(S202) Measurement points used for analysis are selected except for measurement points and discontinuous points that contain a lot of noise. In this step, the amount of noise is estimated from the standard deviation or standard error of measurement data at each measurement point when the subject 10 is not performing a task, that is, at rest. When the standard deviation or standard error is large, it is determined that the noise is large. Note that, in other methods, unnecessary measurement points may be determined by frequency analysis or visual observation.
(S203) Using the short SD distance measurement signal as a reference signal, a shallow part-derived component and a deep part-derived component are extracted from the long SD distance measurement signal. In this step, for example, processing such as subtracting a fitting signal obtained by linearly regressing a constant multiple of the short SD distance measurement signal to the long SD distance measurement signal from the long SD distance measurement may be performed.
(S204) The signal derived from the shallow part is removed, and only the signal derived from the deep part is reconstructed and displayed. In this step, only the deep part-derived signal obtained in the previous step is used to display in two dimensions or three dimensions.

図3に、有限要素法により光学パラメータを算出するときのフローチャートを示す。
(S301)モデル入力(光学パラメータ分布推定値・各層厚み推定値)。
(S302)有限要素法により順問題を解く。
(S303)順問題結果と計測データ(光学パラメータ分布)を比較し、距離を算出。
(S304)距離を最小化する光学パラメータ分布を探索。
FIG. 3 shows a flowchart for calculating optical parameters by the finite element method.
(S301) Model input (optical parameter distribution estimated value / each layer thickness estimated value).
(S302) The forward problem is solved by the finite element method.
(S303) The forward problem result is compared with the measurement data (optical parameter distribution) to calculate the distance.
(S304) Search for an optical parameter distribution that minimizes the distance.

以上のような解析により、制御・解析部104は、被験者10表面から複数種類の深さにおける光吸収特性の分布及び変化を算出することが可能となる。さらに必要に応じて、被験者10の表層部分における血流量変化の影響を分離・除去することができる。   By the analysis as described above, the control / analysis unit 104 can calculate the distribution and change of the light absorption characteristics at a plurality of types of depths from the surface of the subject 10. Furthermore, the influence of the blood flow rate change in the surface layer portion of the subject 10 can be separated and removed as necessary.

画像構成部108において被験者10の血液量変化もしくは透過率分布を、1次元あるいは2次元あるいは3次元の画像として構成し、表示部109で結果が表示される。図4に、血液量分布の平面表示、図5に血液量分布の立体表示を示す。   The image construction unit 108 configures the blood volume change or transmittance distribution of the subject 10 as a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional image, and the display unit 109 displays the result. FIG. 4 shows a planar display of the blood volume distribution, and FIG. 5 shows a stereoscopic display of the blood volume distribution.

上記構成により、検出光量あるいは透過率の空間分布から、生体内部の血液量変化、特に酸素化・脱酸素化ヘモグロビン変化を計測することが可能となる。   With the above configuration, it is possible to measure a change in blood volume inside the living body, particularly a change in oxygenated / deoxygenated hemoglobin, from the spatial distribution of the detected light amount or transmittance.

ここでは生体内の計測成分としてヘモグロビン変化を仮定したが、他の成分についても同様に実施可能である。例えば、チトクロムオキシダーゼ、ミオグロビン、脂肪、水等であってもよい。また、ここでは光の検出方式としてロックイン検出について述べたが、時分割方式、符号変調方式等、他の方式であってもよい。   Here, a hemoglobin change is assumed as a measurement component in the living body, but other components can be similarly implemented. For example, cytochrome oxidase, myoglobin, fat, water and the like may be used. Although the lock-in detection is described here as the light detection method, other methods such as a time division method and a code modulation method may be used.

発光体207としては、例えば図9に示された数1の化合物であり、波長730 nm及び800 nm付近の波長の光で励起することにより波長1.0μm程度の蛍光を発する。励起光の波長は生体内の透過性が比較的高い波長帯であるため、光源101から照射した光40は被験者10の頭部に入射され、大脳皮質内を伝播し発光体207を励起する。蛍光強度は励起光強度に比例するため、蛍光強度を受光器102で計測することにより、皮膚、大脳皮質、頭骨等の頭部組織における光の吸収変化、血流量変化等が観測できる。   The illuminant 207 is, for example, the compound of Formula 1 shown in FIG. 9, and emits fluorescence having a wavelength of about 1.0 μm when excited with light having wavelengths of 730 nm and 800 nm. Since the wavelength of the excitation light is a wavelength band with relatively high permeability in the living body, the light 40 emitted from the light source 101 is incident on the head of the subject 10 and propagates in the cerebral cortex to excite the light emitter 207. Since the fluorescence intensity is proportional to the excitation light intensity, by measuring the fluorescence intensity with the light receiver 102, it is possible to observe light absorption change, blood flow change, etc. in the head tissue such as skin, cerebral cortex, and skull.

ここで用いた発光体207は、波長730 nm及び800 nm近傍の可視及び近赤外光で励起することができるため、生体内物質の光吸収変化を計測するために適している。その他の発光材料の場合でも、被検体の光吸収情報を得るために使用する波長で励起し発光する材料であればよく、蛍光以外にも、リン光、ラマン散乱光などを用いても良い。   The light emitter 207 used here can be excited by visible and near infrared light in the vicinity of wavelengths of 730 nm and 800 nm, and thus is suitable for measuring the light absorption change of a substance in a living body. Even in the case of other light emitting materials, any material that excites and emits light at a wavelength used for obtaining light absorption information of the subject may be used. In addition to fluorescence, phosphorescent light, Raman scattered light, or the like may be used.

また、発光体207を用いた計測では、蛍光寿命の存在のため励起から発光までに時間遅れが生じ、発光体207が発する蛍光の時間波形と、励起光の時間波形とは一般に異なる。発光体207が発する蛍光は、励起光と蛍光応答関数とを畳み込み処理した波形である。したがって、蛍光寿命により定まる蛍光応答関数が既知であれば、蛍光応答関数を用いて蛍光波形を、数値演算等により逆畳み込み処理すれば、励起光波形を得ることができる。蛍光寿命が十分に短い場合には、この処理の効果は小さいが、蛍光寿命が長い場合、逆畳み込み処理して得られた励起光波形を用いることにより、解析における精度を向上させることが可能となる。   In the measurement using the light emitter 207, a time delay occurs from excitation to light emission due to the existence of the fluorescence lifetime, and the time waveform of the fluorescence emitted from the light emitter 207 is generally different from the time waveform of the excitation light. The fluorescence emitted by the light emitter 207 has a waveform obtained by convolving the excitation light and the fluorescence response function. Therefore, if the fluorescence response function determined by the fluorescence lifetime is known, an excitation light waveform can be obtained by performing a deconvolution process on the fluorescence waveform using a fluorescence response function by numerical calculation or the like. If the fluorescence lifetime is sufficiently short, the effect of this process is small, but if the fluorescence lifetime is long, the accuracy in the analysis can be improved by using the excitation light waveform obtained by deconvolution processing. Become.

また、ここで用いた波長フィルタ208は、波長730 nm及び800 nm近傍の励起光を遮蔽し、波長1.0μm近傍の蛍光のみを通すものであれば良く、InP(インジウムリン)製のフィルタ等で良い。波長フィルタ208は発光体207の直上および受光系のレンズ系203あるいは光検出器102への入射直前の場所に設置する。それにより、被験者10内部を透過してきた光以外の迷光により発光体207が励起されるのを防ぎ、かつ、送光側での光の照射点からの直接の反射光を光検出器102が受光してしまうことを防ぐことができる。また、被験者10の位置や動きを検出するための目印205を省略し、発光体207を目印として用いてもよい。発光体207を目印として用いることで、目印205の位置の追跡が不要となり、制御・解析部104における計算の負荷が軽減されると同時に、部品点数を減らしシステムを単純化することが可能となる。   The wavelength filter 208 used here may be any filter that blocks the excitation light in the vicinity of wavelengths 730 nm and 800 nm and allows only the fluorescence in the vicinity of wavelength 1.0 μm, such as an InP (indium phosphide) filter. good. The wavelength filter 208 is installed immediately above the light emitter 207 and at a position just before entering the light receiving lens system 203 or the photodetector 102. Thereby, the light emitter 207 is prevented from being excited by stray light other than the light transmitted through the subject 10, and the photodetector 102 receives the direct reflected light from the light irradiation point on the light transmission side. Can be prevented. Further, the mark 205 for detecting the position and movement of the subject 10 may be omitted, and the light emitter 207 may be used as the mark. By using the light emitter 207 as a mark, it is not necessary to track the position of the mark 205, the calculation load in the control / analysis unit 104 is reduced, and at the same time, the number of parts can be reduced and the system can be simplified. .

発光体207の形状としては、被験者10の表面の特定の1点からの検出光を受光するために、例えば小型セル形状とすれば良いが、1次元あるいは2次元的に分布させることにより、1次元あるいは2次元的な検出光量分布を計測可能となる。例えば発光体207はバンド形状でも、被験者10に対して粘着するための接着面を有する構造でも良い。このような構造とすることで、被験者10は発光体207を快適に身に付けることが可能となり、被験者10への計測時の負担を軽減することができる。   The shape of the illuminant 207 may be, for example, a small cell shape in order to receive detection light from a specific point on the surface of the subject 10. A two-dimensional or two-dimensional detected light amount distribution can be measured. For example, the illuminant 207 may have a band shape or a structure having an adhesive surface for adhering to the subject 10. With this structure, the subject 10 can comfortably wear the light emitter 207, and the burden on the subject 10 during measurement can be reduced.

図6に、装置光学系略図を示す。この図では、装置本体30からの光40が被験者10に照射され、さらに約30mm離れた検出点に設置してある発光体207を励起し、発せられた蛍光80が発光体207の直上の波長フィルタ208と、装置本体30の検出部直前の波長フィルタ208を透過して装置本体30に検出される場合の装置光学系の略図を示している。発光体207が一次元的に配置されている。照射点と検出点が同時にSD距離を一定に保ちながら移動した場合、等しいSD距離の透過率データが効率良く取得できる。あるいは、1つの照射点に対して検出点を発光体207上でスキャンすることにより、複数SD距離の計測を行うことが可能である。さらに照射点を少しずつ移動させることにより、広範囲で複数SD距離での透過率データを取得でき、深さ方向で空間分解能を高めた計測を行いたい場合には有効である。このとき、照射点のスキャン方法により、発光体207周辺部のあらゆる組み合わせでの計測位置あるいはSD距離の計測が可能である。例えば、発光体207が直線上に1次元的に配置されていれば、照射点は所定のSD距離を保ったまま、発光体分布に対して平行にスキャンする、あるいは発光体分布に対して垂直方向にスキャンする等、各種スキャン方法およびスキャンの軌跡を設計できる。また、受光側は、十分な感度があれば、スキャンせずに撮像管、撮像器、CCDカメラ、CMOSカメラ等で発光体207全体を撮像してもよい。撮像する構成により、受光側の処理が高速になると同時に、スキャン機構が不要となることから、装置を単純化し小型化することができるという効果がある。また、計測中に被験者10と本装置との相対位置が変化するような場合には、受光系を被験者10の相対位置及び姿勢を検出するための被験体認識用センサ201として用いることができるという効果がある。   FIG. 6 shows a schematic diagram of the apparatus optical system. In this figure, the subject 10 is irradiated with light 40 from the apparatus main body 30, and further, the light emitter 207 installed at a detection point about 30 mm away is excited, and the emitted fluorescence 80 has a wavelength immediately above the light emitter 207. The schematic diagram of the apparatus optical system when the filter 208 and the wavelength filter 208 immediately before the detection unit of the apparatus main body 30 are transmitted and detected by the apparatus main body 30 is shown. The light emitters 207 are arranged one-dimensionally. When the irradiation point and the detection point are simultaneously moved while keeping the SD distance constant, transmittance data of the same SD distance can be efficiently acquired. Alternatively, a plurality of SD distances can be measured by scanning a detection point on the light emitter 207 for one irradiation point. Furthermore, by moving the irradiation point little by little, transmittance data at a plurality of SD distances can be acquired over a wide range, which is effective when it is desired to perform measurement with increased spatial resolution in the depth direction. At this time, the measurement position or the SD distance can be measured in any combination of the peripheral portions of the light emitter 207 by the irradiation point scanning method. For example, if the illuminant 207 is arranged one-dimensionally on a straight line, the irradiation point scans in parallel with the illuminant distribution while maintaining a predetermined SD distance, or is perpendicular to the illuminant distribution. Various scanning methods and scan trajectories can be designed, such as scanning in the direction. On the light receiving side, if there is sufficient sensitivity, the entire light emitter 207 may be imaged by an imaging tube, an imaging device, a CCD camera, a CMOS camera, or the like without scanning. The imaging configuration speeds up the processing on the light receiving side and eliminates the need for a scanning mechanism, so that the apparatus can be simplified and downsized. When the relative position between the subject 10 and the apparatus changes during measurement, the light receiving system can be used as the subject recognition sensor 201 for detecting the relative position and posture of the subject 10. effective.

このように、光源101と光検出器102をともに非接触とすることで、被験者10の運動や姿勢の制限が低減され、特に被験者10がヒトの場合には被験者10の快適性を増し、より自然な計測が実現できるという効果がある。さらに、心臓の拍動等に伴う皮膚血管の拡張・収縮により光源101あるいは光検出器102に伝導する振動等の影響を低減することが可能である。   Thus, by making both the light source 101 and the photodetector 102 non-contact, restrictions on the movement and posture of the subject 10 are reduced, and particularly when the subject 10 is a human, the comfort of the subject 10 is increased, and more There is an effect that natural measurement can be realized. Further, it is possible to reduce the influence of vibration or the like conducted to the light source 101 or the light detector 102 due to expansion / contraction of the skin blood vessel accompanying the pulsation of the heart or the like.

尚、1つまたは複数の光検出器102で受光する光量は、SD距離により大きく変化する。例えば、典型的な脳モデルを用いた光伝播モンテカルロシミュレーション結果等によれば、図7に示すように、SD距離10mmのときの検出光量は、SD距離30mmのときに比べ100倍以上となる。図7はSD距離と光子透過率との関係を示す図であり、横軸はSD距離、縦軸は光子透過率を示す。よって、光源の出力パワー・検出器の増幅率(ゲイン)をSD距離に応じて変化させることが好ましい。したがって、複数の光源を1つずつ順次点灯させ、SD距離に応じて光源の出力パワーを変化させ、さらに必要に応じて、検出器のゲインを随時変化させる。このように、光検出器感度とダイナミックレンジに応じて、光源101の出力強度を調整する必要があり、事前にテスト計測を行って設定するか、もしくは経験的に得られている出力強度の値を設定しておく。このような計測は1波長でも、2つ以上の波長でも実施可能である。この方法により、検出器の飽和を防ぎ、検出可能なSD距離範囲の広い計測が可能となり、さらに、様々な光学特性値が分布する広範囲の生体組織の計測を行うことが可能となる。   Note that the amount of light received by one or more photodetectors 102 varies greatly depending on the SD distance. For example, according to the result of a light propagation Monte Carlo simulation using a typical brain model, as shown in FIG. 7, the detected light quantity when the SD distance is 10 mm is 100 times or more compared to when the SD distance is 30 mm. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the SD distance and the photon transmittance. The horizontal axis indicates the SD distance, and the vertical axis indicates the photon transmittance. Therefore, it is preferable to change the output power of the light source and the amplification factor (gain) of the detector according to the SD distance. Therefore, a plurality of light sources are sequentially turned on one by one, the output power of the light source is changed according to the SD distance, and the detector gain is changed as needed. Thus, it is necessary to adjust the output intensity of the light source 101 according to the photodetector sensitivity and dynamic range, and it is set by performing test measurement in advance, or the value of the output intensity obtained empirically. Is set in advance. Such measurement can be performed at one wavelength or at two or more wavelengths. By this method, it is possible to prevent the detector from being saturated, to measure a wide SD distance range that can be detected, and to measure a wide range of living tissue in which various optical characteristic values are distributed.

以上の実施例では、変形例を除いて被験者10が静止しているかまたは照射点及び検出点が固定される場合について述べたが、一般の計測においては、被験者10と生体光計測装置30との相対的な位置関係は変動し得る。そのように被験者10が静止していない場合にも、生体光計測装置30は、被験者10の所定の位置へ光40を照射し、所定の位置からの蛍光80を受光する必要がある。よって、本発明の生体計測装置は、照射点及び検出点の座標を認識するために、被検体認識用センサ201と画像解析部202を有する。   In the above embodiment, the case where the subject 10 is stationary or the irradiation point and the detection point are fixed is described except for the modification. However, in general measurement, the subject 10 and the biological light measurement device 30 are connected to each other. The relative positional relationship can vary. Even in such a case where the subject 10 is not stationary, the biological light measurement device 30 needs to irradiate the predetermined position of the subject 10 with the light 40 and receive the fluorescence 80 from the predetermined position. Therefore, the biological measurement apparatus of the present invention includes the object recognition sensor 201 and the image analysis unit 202 in order to recognize the coordinates of the irradiation point and the detection point.

被検体認識用センサ201により得られた画像は画像解析部202で解析され、被験者10の座標(装置本体30に対する相対位置)および被験者10上レーザ照射点座標が算出される。被験者10が装置本体30に対して静止していれば、画像の座標と被験者10上の座標系が一対一に対応するため、被験者10上のレーザ照射点座標を容易に算出できる。被験者10が静止していない場合には、被験者10上に目印205あるいは慣性センサ206を設置することを必要とする。慣性センサ206を有する場合には、センサ出力を無線等の通信手段で装置本体30内の制御・解析部104等へ送信するための手段がさらに必要となる。あるいは慣性センサ206が記憶部を有している場合には、時刻とセンサデータを保持しておいて、計測終了後にオフラインで解析に加えることも可能である。被験者10上の目印205を用いて被験者10の動きを検出するためには、CCDイメージセンサ等から成る被検体認識用センサ201で撮像したときに、形状と大きさから被検体の相対座標を認識し得る目印である必要がある。形状としては、例えば左右非対称な多角形形状等で良い。この形状を用いることにより、撮像された目印の形状及び大きさから、相対座標が算出可能となる。   An image obtained by the object recognition sensor 201 is analyzed by the image analysis unit 202, and the coordinates of the subject 10 (relative position with respect to the apparatus main body 30) and the laser irradiation point coordinates on the subject 10 are calculated. If the subject 10 is stationary with respect to the apparatus main body 30, the coordinates of the image and the coordinate system on the subject 10 correspond one-to-one, so that the laser irradiation point coordinates on the subject 10 can be easily calculated. When the subject 10 is not stationary, it is necessary to install the mark 205 or the inertial sensor 206 on the subject 10. When the inertial sensor 206 is provided, a means for transmitting the sensor output to the control / analysis unit 104 in the apparatus main body 30 by wireless communication means is further required. Alternatively, when the inertial sensor 206 has a storage unit, the time and sensor data can be held and added to the analysis offline after the measurement is completed. In order to detect the movement of the subject 10 using the mark 205 on the subject 10, the relative coordinates of the subject are recognized from the shape and size when the image is picked up by the subject recognition sensor 201 such as a CCD image sensor. It must be a landmark that can. The shape may be, for example, an asymmetric polygonal shape. By using this shape, relative coordinates can be calculated from the shape and size of the imaged landmark.

あるいは、被検体認識用センサ201を複数有し、被験者10上に設置された複数の目印205を、複数のイメージセンサを用いて撮像することにより、被験者10の相対座標を決定する手法でも良い。この構成は、目印205が複数あり、それらが平面的ではなく3次元的に配置されている場合に、各目印205と各イメージセンサ間の距離が異なり、焦点が合わない目印205が存在する場合にも、複数のイメージセンサの情報を用いることで、高精度に被験者10の相対座標を決定することができるという効果がある。   Alternatively, there may be a method of determining the relative coordinates of the subject 10 by imaging a plurality of marks 205 installed on the subject 10 using a plurality of image sensors. In this configuration, when there are a plurality of marks 205 and they are arranged three-dimensionally rather than in a plane, the distance between each mark 205 and each image sensor is different, and there is a mark 205 that is out of focus. In addition, there is an effect that the relative coordinates of the subject 10 can be determined with high accuracy by using information of a plurality of image sensors.

さらに装置本体30に対する相対位置を計算し、必要に応じて光学系駆動部204を作動させ、ミラー・レンズ等のレンズ系203を駆動することで照射点及び検出点を変化させる。ここで、光学系駆動部204とは、例えば電動モータ・MEMS等で構成される。   Further, the relative position with respect to the apparatus main body 30 is calculated, the optical system driving unit 204 is operated as necessary, and the lens system 203 such as a mirror / lens is driven to change the irradiation point and the detection point. Here, the optical system driving unit 204 includes, for example, an electric motor, a MEMS, or the like.

図8に、本発明における光照射のフローチャートを示す。
(S801)被検体認識用センサにより画像を取得。
(S802)被検体上の目印の形状と大きさから、装置に対する被検体座標の決定。
(S803)装置に対する被検体の相対座標を算出。
(S804)被検体座標上での光照射点の軌跡を、装置座標に変換。
(S805)光照射点を制御するために光学系駆動部を作動させ、光学系を調整し、焦点を合わせる。
(S806)光照射開始。
FIG. 8 shows a flowchart of light irradiation in the present invention.
(S801) An image is acquired by the subject recognition sensor.
(S802) Determination of object coordinates for the apparatus from the shape and size of the mark on the object.
(S803) The relative coordinates of the subject with respect to the apparatus are calculated.
(S804) The locus of the light irradiation point on the subject coordinates is converted into device coordinates.
(S805) The optical system driving unit is operated to control the light irradiation point, the optical system is adjusted, and the focus is adjusted.
(S806) Light irradiation starts.

装置に対する被検体座標系の動きは常にリアルタイムで検出され、さらに同時に装置光源からの光入射状況から、最適な光照射方向を算出し、その光照射方向に照射されるようにする。この安全機構により、被験者10が誤って動いてしまった場合等に照射光が被験者10の眼に入るということが無くなり、より安全性が高くなる。さらに、偶発的に照射光が被験者10の眼に入ることで被験者に不快感を与えることが無く、より快適な計測を実現できるという効果がある。   The movement of the object coordinate system with respect to the apparatus is always detected in real time, and at the same time, the optimum light irradiation direction is calculated from the light incident state from the apparatus light source, and the light irradiation direction is irradiated. With this safety mechanism, when the subject 10 moves accidentally, the irradiated light does not enter the eyes of the subject 10, and safety is further improved. Furthermore, there is an effect that more comfortable measurement can be realized without causing the subject to feel uncomfortable because the incident light incidentally enters the eye of the subject 10.

本実施例により、送光器が送光用ビームトラッキング装置を有して被験者に対して非接触となることで、光の照射点をより容易にかつ高速に変えることが可能になる。検出器の位置が固定の場合でも、光の照射点が移動することで、多くの計測点での計測が可能となる。   According to the present embodiment, the light transmitter has a light beam tracking device and is not in contact with the subject, so that the light irradiation point can be changed more easily and at high speed. Even when the position of the detector is fixed, measurement at many measurement points is possible by moving the light irradiation point.

尚、本実施例では光源101及び検出器102がともに被験者10(被験者10に接触している物体も含む)に対して非接触の場合について説明したが、光源101と検出器102のいずれか一方が被験者10(被験者10に接触している物体も含む)に対して接触の構成の場合でも、非接触の送光側または受光側のビームトラッキング機構により、複数のSD距離配置でのスキャン計測を実施可能であるため、本発明は同様に適用可能である。   In this embodiment, the light source 101 and the detector 102 are not in contact with the subject 10 (including an object in contact with the subject 10). However, either the light source 101 or the detector 102 is used. Even in the case of contact configuration with the subject 10 (including an object in contact with the subject 10), scan measurement at a plurality of SD distance arrangements can be performed by the beam tracking mechanism on the non-contact light transmitting side or light receiving side. Since it can be implemented, the present invention is equally applicable.

以上の実施例では、発光体207を用いて波長変換を行うことで、波長フィルタリングにより、表面反射光等の励起光由来の不要光を遮蔽する方法について述べたが、光源101が、パルス状の光を被験者10に照射し、光検出器102が、パルス光の検出波形を時間分解計測し、被験者10内を伝播した光が光検出器102へ到達する時刻を基準として、被験者10内の深部を伝播した光の信号のみを選択する方法でも良い。つまり、光検出器102へ早期に到達した光は、表面反射光及び浅い部分を伝播した光であると考えられるため、解析に使用しない等の処置を行うことが可能となる。パルス光の検出には、ストリークカメラ等を用いれば良い。このような時間フィルタリングの方法は、光検出器102の直前に機械式シャッターを備えて、不要な時刻に光検出器102へ到達する光を遮蔽する方法でも良い。この構成により、波長フィルタ208を用いずに、表面反射光及び浅い部分を伝播した光を分離、除去することができる。さらに、被験者10表面上に、光源101により照射される光を少なくとも透過させる透明層の位置を電子的制御により変化させることのできる光学特性可変手段を配置する方法でも良い。これにより、照射側は、パワーが十分であれば、照射点を制御する送光側の光学系駆動部を無くして一様照射にすることができる。また、受光側は、被験者10上に分布する発光体207上で透明層を可変させることで、検出点以外の発光体207からの光の受光を防ぐことができるという効果がある。また、照射側、受光側ともに、装置が単純化される上、電子制御で透明層を高速に移動させることにより、より高速なスキャン計測及び大量データ取得が期待できるという効果がある。   In the above embodiment, the method of shielding unnecessary light derived from excitation light such as surface reflected light by wavelength filtering by performing wavelength conversion using the light emitter 207 has been described. The subject 10 is irradiated with light, the light detector 102 performs time-resolved measurement of the detection waveform of the pulsed light, and the deep part in the subject 10 with reference to the time when the light propagated in the subject 10 reaches the light detector 102. Alternatively, a method of selecting only the light signal propagating through the light beam may be used. That is, since the light that has reached the photodetector 102 at an early stage is considered to be surface reflected light and light that has propagated through a shallow portion, it is possible to take measures such as not using the analysis. For detection of pulsed light, a streak camera or the like may be used. Such a time filtering method may be a method in which a mechanical shutter is provided immediately in front of the photodetector 102 to block light reaching the photodetector 102 at an unnecessary time. With this configuration, it is possible to separate and remove the surface reflected light and the light propagated through the shallow portion without using the wavelength filter 208. Furthermore, a method of disposing optical property variable means on the surface of the subject 10 that can change the position of the transparent layer that transmits at least the light irradiated by the light source 101 by electronic control may be used. As a result, if the power is sufficient, the irradiation side can perform uniform irradiation without the optical system driving unit on the light transmission side that controls the irradiation point. In addition, the light receiving side has an effect that light reception from the light emitters 207 other than the detection points can be prevented by changing the transparent layer on the light emitters 207 distributed on the subject 10. In addition, both the irradiation side and the light receiving side have an effect that the apparatus is simplified, and that a high-speed scan measurement and a large amount of data acquisition can be expected by moving the transparent layer at high speed by electronic control.

SD距離が等しい条件でも、光の波長が異なる場合、一般に組織の光学特性は波長依存性を有するため、異なる波長に対して吸収係数、散乱係数は異なる。よって波長が大きく異なる複数の光を同じ照射点に入射したときには、各々の波長の光は、異なる平均光路を伝播する。近赤外領域においては、波長が短いほど生体組織の散乱係数が大きいことが報告されており(例えば、S. J. Matcher、 M. Cope and D. T. Delpy、 "In vivo measurements of the wavelength dependence of tissue-scattering coefficients between 760 and 900nm measured with time-resolved spectroscopy、" APPLIED OPTICS 36(1)、 386-396 (1997)、fig. 6)、散乱係数が大きいほど、深部に到達しにくいため、数cm離れた位置において反射型配置(光源と検出器が対面に向きあわず、平行に同方向を向いているプローブ配置)において検出する場合、検出光のうち浅部伝播光を占める割合が大きくなる。一方、ヘモグロビンの等吸収点の波長は、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの吸収係数が等しくなる波長であり、1波長のみの検出光量変化から、総ヘモグロビン変化を計測できる波長である。ヘモグロビンの等吸収点は、800 nm付近に1つ、及び500-600nm付近に複数存在しており、これらの2つ以上の波長を同時に共通の照射点に照射し、共通の検出点から検出することで、各波長に対応した組織深度における総ヘモグロビン変化を計測可能となる。この装置構成により、用いる波長数が少なく、スキャンが不要になることから装置的にも単純化され、より低コストで、浅部・深部の分離計測を実現できるという効果がある。ここで、ヘモグロビンの等吸収点の波長を用いない場合でも、複数の異なる波長帯において、近傍の波長を複数使用することで、各波長帯で吸収分光法により他の生体成分を推定するということも可能である。例えば、600 nm近傍で2波長、800 nm近傍で2波長を使用すれば良い。これにより、総ヘモグロビンに限らず、酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン等、複数波長での計測を要する生体成分の計測も可能となる。   Even when the SD distance is the same, when the light wavelength is different, the optical characteristics of the tissue generally have wavelength dependence, and therefore the absorption coefficient and the scattering coefficient differ for different wavelengths. Therefore, when a plurality of lights having significantly different wavelengths are incident on the same irradiation point, the light of each wavelength propagates through different average optical paths. In the near-infrared region, it has been reported that the shorter the wavelength, the larger the scattering coefficient of living tissue (for example, SJ Matcher, M. Cope and DT Delpy, "In vivo measurements of the wavelength dependence of tissue-scattering coefficients" between 760 and 900nm measured with time-resolved spectroscopy, "APPLIED OPTICS 36 (1), 386-396 (1997), fig. 6). The larger the scattering coefficient, the harder it is to reach the deep part. When detecting in a reflection type arrangement (probe arrangement in which the light source and the detector do not face each other and face in the same direction in parallel), the proportion of the detection light occupying shallow propagation light increases. On the other hand, the wavelength of the isoabsorption point of hemoglobin is a wavelength at which the absorption coefficients of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin are equal, and is a wavelength at which the total hemoglobin change can be measured from a change in the detected light amount of only one wavelength. There are one isosabsorption point of hemoglobin near 800 nm and multiple around 500-600 nm. These two or more wavelengths are simultaneously irradiated to a common irradiation point and detected from a common detection point. Thus, it becomes possible to measure the total hemoglobin change at the tissue depth corresponding to each wavelength. With this apparatus configuration, since the number of wavelengths used is small and scanning is not required, the apparatus is simplified, and there is an effect that it is possible to realize shallow and deep separation measurement at a lower cost. Here, even when not using the wavelength of the equiabsorption point of hemoglobin, other biological components are estimated by absorption spectroscopy in each wavelength band by using a plurality of nearby wavelengths in a plurality of different wavelength bands. Is also possible. For example, two wavelengths may be used near 600 nm and two wavelengths near 800 nm. Thereby, not only total hemoglobin, but also biological components that require measurement at a plurality of wavelengths, such as oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin, can be measured.

10 被験者
30 装置本体
40 光
80 蛍光
101 1つまたは複数の光源
102 1つまたは複数の光検出器
103 光源駆動装置
104 制御・解析部
105 入力部
106 増幅器
107 アナログ−デジタル変換器
108 画像構成部
109 表示部
201 被検体認識用センサ
202 画像解析部
203 レンズ系
204 光学系駆動部
205 目印
206 慣性センサ
207 発光体
208 波長フィルタ
210 送光用ビームトラッキング装置
220 受光用ビームトラッキング装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Test subject 30 Apparatus main body 40 Light 80 Fluorescence 101 1 or several light sources 102 1 or several photodetectors 103 Light source drive device 104 Control / analysis part 105 Input part 106 Amplifier 107 Analog-digital converter 108 Image structure part 109 Display unit 201 Subject recognition sensor 202 Image analysis unit 203 Lens system 204 Optical system drive unit 205 Marking 206 Inertial sensor 207 Light emitter 208 Wavelength filter 210 Beam tracking device for light transmission 220 Beam tracking device for light reception

Claims (18)

被検体上の所定の照射点に光を照射するための1つまたは複数の光照射手段と、
前記1つまたは複数の光照射手段から照射され、前記被検体内を伝播してきた光を所定の検出点から検出するための1つまたは複数の光検出手段と、
前記1つまたは複数の光照射手段・光検出手段を制御する制御部と、
前記被検体内の光吸収特性を少なくとも算出する解析部を有し、
前記光照射手段と前記光検出手段のうち少なくとも一方は、前記被検体に対して非接触に配置され、
前記光照射手段及び前記光検出手段は、前記照射点と前記検出点との距離が2種類以上となるように、配置または制御され、
前記光検出手段は、前記被検体内の異なる経路を伝播した光による複数の信号を分離して検出し、
前記解析部は、前記光検出手段で得られる前記複数の信号のうち所定の信号を選択し、選択した信号を用いて前記被検体表面から複数種類の深さにおける光吸収特性もしくは生体成分の、変化もしくはそれらの分布を算出することを特徴とする生体計測装置。
One or a plurality of light irradiation means for irradiating a predetermined irradiation point on the subject with light;
One or a plurality of light detecting means for detecting light emitted from the one or more light irradiating means and propagating through the subject from a predetermined detection point;
A control unit for controlling the one or more light irradiation means / light detection means;
An analysis unit for calculating at least light absorption characteristics in the subject;
At least one of the light irradiation means and the light detection means is arranged in non-contact with the subject,
The light irradiation means and the light detection means are arranged or controlled so that there are two or more types of distances between the irradiation point and the detection point,
The light detection means detects a plurality of signals separated by light propagated through different paths in the subject,
The analysis unit selects a predetermined signal from the plurality of signals obtained by the light detection means, and uses the selected signal to determine light absorption characteristics or biological components at a plurality of depths from the subject surface. A biological measuring device characterized by calculating changes or their distribution.
前記被検体上に設置され、前記光照射手段により照射された光により励起され異なる発光スペクトルを有する光を発する発光体を有し、
前記光検出手段は、前記発光体が発する光を検出可能であることを特徴とする請求項1に記載の生体計測装置。
A light emitter that is installed on the subject and emits light having a different emission spectrum that is excited by the light irradiated by the light irradiation means;
The living body measurement apparatus according to claim 1, wherein the light detection unit is capable of detecting light emitted from the light emitter.
前記所定の検出点以外の位置から前記光検出手段に入射する光を遮蔽するための光遮蔽手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の生体光計測装置。   The biological light measurement apparatus according to claim 1, further comprising a light shielding unit configured to shield light incident on the light detection unit from a position other than the predetermined detection point. 前記光遮蔽手段は、前記光検出手段と前記発光体との間に配置され、前記光照射手段により照射される光と同波長の光を遮蔽し、かつ、前記発光体により発せられる光と同波長の光を透過させる機能を有する波長フィルタであることを特徴とする請求項3に記載の生体計測装置。   The light shielding means is disposed between the light detection means and the light emitter, shields light having the same wavelength as the light emitted by the light irradiation means, and is the same as the light emitted by the light emitter. The biological measurement apparatus according to claim 3, wherein the biological measurement apparatus is a wavelength filter having a function of transmitting light having a wavelength. 前記発光体は、少なくとも一部を前記光遮蔽手段で覆われることを特徴とする請求項2から4の何れか一つに記載の生体計測装置。 The living body measuring apparatus according to claim 2, wherein at least a part of the light emitter is covered with the light shielding unit. 前記解析部は、前記光検出手段で得られる検出波形を、前記発光体の蛍光寿命もしくはリン光寿命による応答関数を用いて逆畳み込み処理し、得られた信号を検出信号とすることを特徴とする請求項2から5の何れか一つに記載の生体計測装置。 The analysis unit deconvolves the detection waveform obtained by the light detection means using a response function based on the fluorescence lifetime or phosphorescence lifetime of the light emitter, and uses the obtained signal as a detection signal. The biological measurement apparatus according to any one of claims 2 to 5. 前記制御部は、前記照射点もしくは前記検出点を随時変化させるための光学系制御機構を有することを特徴とする請求項1から6の何れか一つに記載の生体計測装置。 The biological measurement apparatus according to claim 1, wherein the control unit includes an optical system control mechanism for changing the irradiation point or the detection point as needed. 前記光学系制御機構は、ミラー、レンズ、ミラー駆動装置のいずれかよりなることを特徴とする請求項1から7の何れか一つに記載の生体計測装置。 The living body measurement apparatus according to claim 1, wherein the optical system control mechanism includes any one of a mirror, a lens, and a mirror driving device. 前記光検出手段は、撮像器であることを特徴とする請求項1から8の何れか一つに記載の生体計測装置。 The biological measurement apparatus according to claim 1, wherein the light detection unit is an imager. 前記解析部は、前記被検体内を伝播した光が前記光検出手段へ到達する時刻を基準として、前記複数の信号から所定の信号を選択することを特徴とする請求項1から9の何れか一つに記載の生体計測装置。 10. The analysis unit according to claim 1, wherein the analysis unit selects a predetermined signal from the plurality of signals on the basis of a time at which the light propagated in the subject reaches the light detection unit. The biological measurement apparatus according to one. 前記解析部における解析結果を表示するための表示部を有することを特徴とする請求項1から10の何れか一つに記載の生体計測装置。   The biological measurement apparatus according to claim 1, further comprising a display unit for displaying an analysis result in the analysis unit. 前記解析部は、前記被検体のMRIデータまたはX線CTデータを用いて、使用する計測点を選択することを特徴とする請求項1から11の何れか一つに記載の生体計測装置。   The biometric apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the analysis unit selects a measurement point to be used by using MRI data or X-ray CT data of the subject. 前記解析部は、被験者の副鼻腔分布を用いて、使用する計測点を選択することを特徴とする請求項1から12の何れか一つに記載の生体計測装置。 The living body measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis unit selects a measurement point to be used by using a paranasal sinus distribution of a subject. 前記光照射手段は、パルス状の光を前記被検体に照射し、
前記光検出手段は、パルス光の検出波形を時間分解計測し、
前記解析部は、パルス光の所定の時間における検出強度を解析することを特徴とする請求項1から13の何れか一つに記載の生体計測装置。
The light irradiation means irradiates the subject with pulsed light,
The light detection means measures the time-resolved detection waveform of the pulsed light,
The biological measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis unit analyzes a detection intensity of the pulsed light at a predetermined time.
前記被検体表面上に、前記光照射手段により照射される光を少なくとも透過させる透明層の位置を電子的制御により変化させることのできる光学特性可変手段を有することを特徴とする請求項1から14の何れか一つに記載の生体計測装置。 15. An optical characteristic varying unit capable of changing, by electronic control, a position of a transparent layer that at least transmits light irradiated by the light irradiation unit on the surface of the subject. The biological measurement apparatus according to any one of the above. 前記解析部は、検出強度が周囲の計測点の検出強度を平均した値に近い計測点を優先的に用いることを特徴とする請求項1から15の何れか一つに記載の生体計測装置。 16. The biological measurement apparatus according to claim 1, wherein the analysis unit preferentially uses a measurement point whose detection intensity is close to a value obtained by averaging detection intensities of surrounding measurement points. 前記制御部は、2次元に配置される蛍光体と所定の距離の範囲で前記照射点を変化させることを特徴とする請求項1から16の何れか一つに記載の生体計測装置。 The living body measuring apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein the control unit changes the irradiation point within a predetermined distance from a two-dimensionally arranged phosphor. 前記光照射手段より照射される光は、ヘモグロビンの等吸収点の波長で、かつ2種以上の異なる波長であることを特徴とする請求項1から17の何れか一つに記載の生体計測装置。 The biological measurement apparatus according to any one of claims 1 to 17, wherein the light irradiated from the light irradiation means has a wavelength of an isosbestic absorption point of hemoglobin and two or more different wavelengths. .
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