JP2013188347A - Probe for biological light measuring apparatus and biological light measuring apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、寝た状態でも脳活動の計測を容易に実現することが可能な生体光計測装置用プローブに関するものである。 The present invention relates to a probe for a biological optical measurement device that can easily measure brain activity even in a sleeping state.
脳の局所的血液量変化は、光トポグラフィ法により無侵襲に計測可能である。光トポグラフィ法で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複数信号の光を同一の光検出器で検出し、ヘモグロビン変化量（または、ヘモグロビン濃度と光路長の積の変化量）を計測する。この方法は、磁気共鳴描画装置（MRI）、ポジトロン断層撮影法（PET）等の他の脳機能計測技術に比べ被験者に対する拘束性も低いという特徴を有する。この特徴を活かして、臨床現場などの場において、言語機能や神経性発作などの計測が行われている。 The local blood volume change in the brain can be measured non-invasively by optical topography. The optical topography method irradiates a subject with light having a wavelength belonging to the visible to infrared region, detects multiple signals of light that have passed through the subject with the same photodetector, and determines the amount of hemoglobin change (or hemoglobin concentration). The amount of change in the product of the optical path length) is measured. This method is characterized by low restraint on the subject as compared with other brain function measurement techniques such as magnetic resonance lithography (MRI) and positron tomography (PET). Taking advantage of this feature, language functions and neurological seizures are measured in clinical settings.
脳活動に伴う血液量変化を計測する生体光計測装置は、既に特許文献１にて公開され、大脳表面での脳活動部位を決定することで、精神疾患、言語機能計測などの医療分野のみならず、心理学、認知科学分野などの人文科学分野などへ広く活用されている。 A biological optical measurement device that measures changes in blood volume associated with brain activity has already been published in Patent Document 1, and by determining the brain activity site on the surface of the cerebrum, only in the medical field such as mental illness and language function measurement It is widely used in humanities such as psychology and cognitive science.
脳神経外科向けの臨床応用としては、神経性発作の手術前の診断、言語機能の診断・計測などが挙げられ、保健収載の上臨床現場でも使用されている。このような臨床応用に加え、被験者に酸素吸入を行うことで脳梗塞部位周囲の酸素の伝播を計測することで脳梗塞部位を推定する診断方法の研究も進んでいる。この脳梗塞部位の診断は、複数波長を用いて大脳皮質における酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化の計測が可能な光トポグラフィ法のメリットを活用している。梗塞部位へは血液が流れないため、この血液により伝播される酸素も到達しないことから、酸素濃度の空間分布の差異を用いて診断を行うものである。 Clinical applications for neurosurgery include diagnosis before surgery for neurological seizures, diagnosis / measurement of language function, etc., which are also used in clinical settings on the health report. In addition to such clinical applications, research on diagnostic methods for estimating the cerebral infarction site by measuring oxygen propagation around the cerebral infarction region by inhaling oxygen to the subject is also progressing. Diagnosis of this cerebral infarction site utilizes the merit of the optical topography method that can measure the concentration change of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin in the cerebral cortex using a plurality of wavelengths. Since blood does not flow to the infarcted region, oxygen transmitted by the blood does not reach, and therefore, diagnosis is performed using a difference in spatial distribution of oxygen concentration.
生体光計測装置用プローブは、生体頭部に光を照射する複数の光照射器と、生体頭部内を通過して生体表面から出射する光を検出する光受光器と、これらの光照射器および光受光器を固定するホルダから構成されている。生体光計測装置用プローブを被検体に装着するための構成として、例えば特許文献２，３記載のものがある。 A probe for a biological light measurement device includes a plurality of light irradiators that irradiate light on a living body head, a light receiver that detects light that passes through the living body head and is emitted from the surface of the living body, and these light irradiators. And a holder for fixing the optical receiver. For example, Patent Documents 2 and 3 disclose configurations for mounting the biological optical measurement device probe on a subject.
特許文献２には、照射・受光点に接続された光ファイバ固定ソケット１７が取り付けられたシェル３の上から、固定用帽子１８を被せて、プローブ全体を頭に固定することが、開示されている。（図２１）
また、特許文献３には、複数のプローブ装着部を有するプローブホルダと、上記プローブホルダを固定する帯状の装着具本体と、上記装着具本体の長手方向の両端部にその一端が接続され、その他端で係合されるベルトと、上記装着具本体の短手方向において上記プローブホルダが固定される位置で上記装着具本体と接続される調整用ベルトとを備える生体光計測装置のプローブホルダ装着具が、開示されている。
Patent Document 2 discloses that the entire probe is fixed to the head by putting a fixing cap 18 on the shell 3 to which the optical fiber fixing socket 17 connected to the irradiation / light receiving point is attached. Yes. (Fig. 21)
In Patent Document 3, a probe holder having a plurality of probe mounting portions, a band-shaped mounting tool main body for fixing the probe holder, and one end thereof are connected to both longitudinal ends of the mounting tool main body. A probe holder mounting tool for a biological optical measurement device, comprising: a belt engaged at an end; and an adjustment belt connected to the mounting tool body at a position where the probe holder is fixed in a short direction of the mounting tool body. Is disclosed.
脳神経外科向けの臨床計測などでは、被験者はベッド上にて寝た状態で計測を行うことも多い。この場合、被験者の頭部へプローブを装着する際に、言語機能などのヒト固有の脳機能が集中する両側頭部へ、被験者への負荷がより少なくプローブ（照射用光ファイバ、検出用光ファイバ、これらの光ファイバを固定するホルダ）を装着できる必要がある。また、装着に際しては、検査技師１名のみで対応できることが、検査にかかわる人件費を抑制するなど、病院経営上も必要不可欠である。また、装着時に、被験者が出来るだけ動かずに装着できることも医学上きわめて好ましい。しかし、それに資するプローブはいまだ開示されていない。 In clinical measurements for neurosurgery, subjects often make measurements while lying on the bed. In this case, when the probe is mounted on the subject's head, the probe (irradiation optical fiber, detection optical fiber) has less load on the subject on both heads where human brain functions such as language function are concentrated. It is necessary to be able to mount a holder for fixing these optical fibers. In addition, it is indispensable for hospital management that only one laboratory technician can handle the installation, such as reducing labor costs related to the examination. In addition, it is extremely preferable from a medical point of view that the subject can wear it while moving as little as possible. However, a probe that contributes to this has not been disclosed yet.
本発明は、プローブの装着時に、被検体への負荷が少なく、短時間に、1名の検査技師または医師が装着することができる生体光計測装置用プローブを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a probe for a biological optical measurement device that can be worn by one laboratory technician or doctor in a short time with a small load on a subject when the probe is worn.
上記の課題を解決するために、本発明の生体光計測装置用プローブは、生体頭部に光を照射する複数の光照射器と、生体頭部内を通過して生体表面から出射する光を検出する光受光器と、当該光照射器および光受光器を固定するホルダを有し、生体に装着可能な生体光計測装置用プローブにおいて、前記プローブは、可とう性を有する取り付け部材を備え、前記取り付け部材により、前頭部および／または頭頂部側から、生体頭部へ前記プローブを固定するように構成されているものである。 In order to solve the above problems, a probe for a biological light measurement device of the present invention includes a plurality of light irradiators that irradiate light on a living body head, and light that passes through the living body head and is emitted from the surface of the living body. In the probe for a biological light measurement device that has a light receiver to detect, a holder for fixing the light irradiator and the light receiver, and is attachable to a living body, the probe includes a flexible attachment member, The attachment member is configured to fix the probe to the living body head from the frontal and / or parietal side.
本発明の生体光計測装置用プローブにおいて、前記取り付け部材は、樹脂または金属から成るものでよい。
また、本発明の生体光計測装置用プローブにおいて、前記取り付け部材は、半円状の形状であるものでよい。
また、本発明の生体光計測装置用プローブにおいて、前記可とう性を有する取り付け部材は、前記ホルダの両へりに配置されているものでよい。
また、本発明の生体光計測装置用プローブにおいて、前記光照射器および光受光器を固定するホルダは、生体頭部の前頭部または側頭部へ配置されるものでよい。
また、本発明の生体光計測装置用プローブにおいて、前記取り付け部材は、耳掛け部を備えるものでよい。
In the probe for biological light measurement device of the present invention, the attachment member may be made of resin or metal.
Moreover, the probe for biological optical measurement apparatus of this invention WHEREIN: The said attachment member may be a semicircle shape.
Moreover, the probe for biological optical measurement apparatus of this invention WHEREIN: The said attachment member which has the flexibility may be arrange | positioned at the both ends of the said holder.
In the probe for a biological light measurement device of the present invention, the holder for fixing the light irradiator and the light receiver may be disposed on the frontal or temporal region of the biological head.
Moreover, the probe for biological light measuring devices of this invention WHEREIN: The said attachment member may be provided with an ear hook part.
本発明の生体光計測装置は、上記の生体光計測装置用プローブを具備し、前記光検出器から取得された信号に基づいて、生体内代謝物質の濃度もしくは濃度変化を計測するものである。 The biological light measurement device of the present invention comprises the above-described probe for biological light measurement device, and measures the concentration or concentration change of the in vivo metabolic substance based on the signal acquired from the photodetector.
本発明の生体光計測装置用プローブによれば、被検体の負荷が少なくプローブの装着が可能になる。また、短時間に、かつ、1名の検査技師もしくは医師がプローブを装着することが可能となる。そして、臨床検査のコストを低減することも可能となる。 According to the probe for biological light measurement device of the present invention, the load on the subject is small and the probe can be attached. Moreover, it becomes possible for a single laboratory technician or doctor to wear the probe in a short time. And it also becomes possible to reduce the cost of a clinical test.
本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の生体光計測装置用プローブが適用される生体光計測装置の構成について、図３を用いて説明する。図３は、頭部を代表とする生体について、生体内の代謝物質の濃度、もしくはその濃度変化を計測する生体光計測装置の装置構成図の一例を示す。３−１は、計測制御を行い、また、計測結果を表示することに代表される機能を有する電子計算機である。この電子計算機は、３−２に示す制御装置へ接続されており、３−３に示す計測システム内に具備する光源（半導体レーザ、発光ダイオード、ランプなどから構成）の点滅周期、光検出器（フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、などから構成）からの生体内光伝播強度、もしくはその伝播強度の変化の取り込みなどを実施する。３−４は計測用光導波路であり、３−３に示す計測システムと３−５に示す被検体との間を、光ファイバに代表される光学素子、並びに、３−６に示す光ファイバホルダを用いて、光信号の伝送を実施する。また、３−６に示した光ファイバホルダは、光源に結合された光ファイバおよび光検出器に結合された光ファイバを被検体３−５の頭皮上に複数点、空間分布を持たせて配置し、被検体内部の血液量変化に代表される生体内代謝物質の濃度、もしくはその濃度変化を空間的に取得することを可能とする。 Before describing the embodiment of the present invention, the configuration of a biological light measurement apparatus to which the probe for biological light measurement apparatus of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an example of a device configuration diagram of a biological light measurement device that measures the concentration of a metabolite in the living body or a change in the concentration of a living body represented by the head. Reference numeral 3-1 denotes an electronic computer having a function represented by performing measurement control and displaying a measurement result. This electronic computer is connected to the control device shown in 3-2. The blinking cycle of a light source (comprising a semiconductor laser, a light emitting diode, a lamp, etc.) included in the measurement system shown in 3-3, a photodetector ( Incorporation of in vivo light propagation intensity from a photodiode, avalanche photodiode, or the like, or a change in the propagation intensity is implemented. 3-4 is an optical waveguide for measurement, between the measurement system shown in 3-3 and the object shown in 3-5, an optical element typified by an optical fiber, and an optical fiber holder shown in 3-6 Is used to transmit optical signals. In addition, the optical fiber holder shown in 3-6 is arranged with a plurality of optical fibers coupled to the light source and optical fibers coupled to the photodetector on the scalp of the subject 3-5 with spatial distribution. Thus, it is possible to spatially acquire the concentration of the in-vivo metabolite typified by the change in blood volume inside the subject, or the change in concentration thereof.
なお、図３では、計測システムの光源または光検出器と被検体とを光ファイバに代表される光学素子を用いて伝送する例を説明したが、光ファイバを介することなく、ホルダ３−６上に直接に光源および光検出器を設けるようにしてもよい。 In addition, although FIG. 3 demonstrated the example which transmits the light source or photodetector of a measurement system, and a test object using the optical element represented by the optical fiber, on holder 3-6, without passing through an optical fiber. A light source and a light detector may be provided directly on.
図1に、本発明の実施例１の生体光計測装置用プローブを被検体に装着した状態を示す。また、図２に、この実施例の生体光計測装置用プローブを被検体から外した状態を示す。１−１は被検体であり、ベッド上などで仰向けに寝ている状態を図示している。１−２は枕などに代表される頭部固定具であり、被検体の快適性のためにベッド上などに配置される寝具などである。１−３はプローブホルダであり、本実施例では９箇所の照射用光ファイバもしくは検出用光ファイバの装着位置を有している。プローブホルダは、例えば柔らかいプラスチックやゴムで形成され、装着時に頭部に沿うように構成されている。脳神経外科向けの臨床計測では、このようなプローブホルダを、一般に前頭部や側頭部に装着する必要がある、これら前頭部もしくは側頭部へ装着する理由としては、前頭部については、判断・意思に関する脳機能が集中しており、一方、側頭部については、言語・運動に関する脳機能が集中しているためである。しかし、１−３に示すようなプローブホルダを載置するだけでは、頭皮上において、被検体上から脱落してしまい、実際にヒトの脳機能の検査に使用することは困難である。そこで、プローブホルダ１−３を固定する方法が必要となる。 FIG. 1 shows a state in which the biological optical measurement device probe of Example 1 of the present invention is attached to a subject. FIG. 2 shows a state in which the biological light measurement device probe of this embodiment is removed from the subject. 1-1 is a subject, and shows a state of sleeping on his / her back on a bed or the like. 1-2 is a head fixing tool represented by a pillow or the like, such as a bedding placed on a bed or the like for the comfort of a subject. Reference numeral 1-3 denotes a probe holder, and in this embodiment, there are nine positions for attaching irradiation optical fibers or detection optical fibers. The probe holder is formed of soft plastic or rubber, for example, and is configured to follow the head when worn. In clinical measurements for neurosurgery, it is generally necessary to attach such a probe holder to the frontal region or temporal region. This is because the brain functions related to judgment / intention are concentrated, while the brain functions related to language / movement are concentrated in the temporal region. However, if the probe holder as shown in 1-3 is simply placed, it will fall off the subject on the scalp, and it is difficult to actually use it for testing human brain function. Therefore, a method for fixing the probe holder 1-3 is required.
図４もしくは図５に、従来技術におけるプローブホルダの固定方法を示す。図４では、樹脂、もしくは布から構成される帽子状(水泳帽）の固定具４−１の内部に、光照射／検出用ホルダ４−２を固定したプローブホルダを示している。同様に、図５では、樹脂、もしくは布から構成されるバンド状（はちまき）の固定具５−１の内部に、光照射／検出用ホルダ５−２を固定したプローブホルダを示している。これらのプローブホルダであっても、被検査体４−３、５−３への装着感は得られるものの、安定して固定をするためには、複数人の検査技師・医師によりプローブホルダを装着する必要がある。また、図６に示すように被検体の頭部６−１が枕に代表される頭部固定具６−２の上部に存在する場合もある。特に、脳梗塞のような疾患では、被検体の頭部を動かすことは、生命維持のためにも可能な限り回避すべきであり、これは頭部へプローブホルダを装着する際にも同様にいえる。 FIG. 4 or FIG. 5 shows a probe holder fixing method in the prior art. FIG. 4 shows a probe holder in which a light irradiation / detection holder 4-2 is fixed inside a cap-shaped (swimming cap) fixture 4-1 made of resin or cloth. Similarly, FIG. 5 shows a probe holder in which a light irradiation / detection holder 5-2 is fixed inside a band-shaped fixture 5-1 made of resin or cloth. Even with these probe holders, a feeling of attachment to the inspected objects 4-3 and 5-3 can be obtained, but in order to stably fix the probe holders, a plurality of inspection technicians / doctors attach the probe holders. There is a need to. Moreover, as shown in FIG. 6, the subject's head 6-1 may be present on the upper part of the head fixture 6-2 represented by a pillow. In particular, in diseases such as cerebral infarction, moving the subject's head should be avoided as much as possible for life support. This is also true when attaching the probe holder to the head. I can say that.
実施例１では、プローブホルダ１−３の取り付けに、可とう性を有する樹脂もしくは金属から成る取り付け部材１−４を用いる。この取り付け部材１−４は、図２に示すように、半円状の形状をしており、この取り付け部材１−４を、図１に示すように、前頭部側を経由させてプローブホルダ１−３を被検体１−１の側頭部に固定する。ここで、可とう性を有する取り付け部材１−４は、線材で形成されており、取り付けには複数本用いることが望ましい。また、該取り付け部材は前頭部および／または頭頂部を通すことが望ましい。 In the first embodiment, a mounting member 1-4 made of a flexible resin or metal is used for mounting the probe holder 1-3. The attachment member 1-4 has a semicircular shape as shown in FIG. 2, and the attachment member 1-4 is passed through the frontal head side as shown in FIG. 1-3 is fixed to the temporal region of the subject 1-1. Here, the attachment member 1-4 having flexibility is formed of a wire, and it is desirable to use a plurality of attachment members for attachment. Further, it is desirable that the attachment member passes through the forehead and / or the top of the head.
プローブホルダ１−３上への配置位置については、プローブホルダ１−３の両へりへ可とう性を有する取り付け部材１−４を配置することが望ましい。プローブホルダの両へりへ可とう性を有する取り付け部材を配置することにより、面状のプローブホルダの端の領域においても、光導波路先端と被検体との接触を確保することができる。 As for the arrangement position on the probe holder 1-3, it is desirable to arrange the attachment member 1-4 having flexibility to both edges of the probe holder 1-3. By arranging flexible attachment members on both edges of the probe holder, contact between the tip of the optical waveguide and the subject can be ensured even in the region of the end of the planar probe holder.
この実施例においては、可とう性を有する樹脂または金属から成る取り付け部材を用いて、被検体の前頭部および／または頭頂部側からプローブホルダを取り付けることにより、ベッド上に寝た状態の被検体に対して頭部を持ち上げることなくプローブの装着が可能になり、プローブ装着時の被検体の負荷を少なくすることができる。また、短時間に、一人の検査技師または医師がプローブを装着することが可能になる。 In this embodiment, the probe holder is attached from the frontal and / or top side of the subject using a flexible resin or metal attachment member, so that the subject is in a state of lying on the bed. The probe can be attached to the specimen without lifting the head, and the load on the subject when the probe is attached can be reduced. In addition, it becomes possible for one laboratory technician or doctor to wear the probe in a short time.
実施例１では、可とう性を有する樹脂もしくは金属から成る取り付け部材を前頭部もしくは頭頂部を経由して配置して、プローブを被検体に装着することを開示したが、その他の頭部部位との固定方法を開示する。図7に、本発明の実施例２の生体光計測装置用プローブを被検体に装着した状態を示す。また、図８に、この実施例の生体光計測装置用プローブを被検体から外した状態を示す。この実施例では、実施例１の構成に加えて、可とう性のある樹脂もしくは金属から成る取り付け部材７−１に、耳掛け部７−５を設け、被検体の耳７−２の下部へ通す方法を開示している。また、プローブホルダ７−３の間を通す方法も開示している。この実施例によれば、取り付け部材が耳掛け部７−５を備えることから、被検査体７−４に対して、快適に、また、プローブの脱落が無くプローブを装着することが可能となる。 In the first embodiment, it has been disclosed that the mounting member made of a resin or metal having flexibility is arranged via the frontal head or the top of the head, and the probe is attached to the subject. A fixing method is disclosed. FIG. 7 shows a state in which the biological optical measurement device probe of Example 2 of the present invention is attached to a subject. FIG. 8 shows a state in which the biological optical measurement device probe of this embodiment is removed from the subject. In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, an ear hooking portion 7-5 is provided on a mounting member 7-1 made of a flexible resin or metal, and the lower portion of the subject's ear 7-2 is provided. The method of passing is disclosed. Moreover, the method of passing between the probe holders 7-3 is also disclosed. According to this embodiment, since the attachment member includes the ear hooking portion 7-5, the probe can be mounted comfortably on the inspected object 7-4 without causing the probe to drop off. .
１−１ 被検体
１−２ 枕などに代表される頭部固定具
１−３ プローブホルダ
１−４ 可とう性を有する樹脂もしくは金属から成る取り付け部材
３−１ 電子計算機
３−２ 制御装置
３−３ 計測システム
３−４ 計測用光導波路
３−５ 被検体
３−６ 光ファイバホルダ
４−１ 樹脂、もしくは布から構成される帽子状の固定具
４−２ 光照射／検出用ホルダ
４−３ 被検体
５−１ 樹脂、もしくは布から構成されるバンド状の固定具
５−２ 光照射／検出用ホルダ
５−３ 被検体
６−１ 被検体
６−２ 枕
７−１ 樹脂もしくは金属から成る可とう性のある取り付け部材
７−２ 耳
７−３ プローブホルダ
７−４ 被検体
７−５ 耳掛け部
1-1 Subject 1-2 Head fixing tool represented by pillow, etc. 1-3 Probe holder 1-4 Mounting member made of resin or metal having flexibility 3-1 Computer 3-2 Control device 3- 3 Measurement System 3-4 Measurement Optical Waveguide 3-5 Subject 3-6 Optical Fiber Holder 4-1 Hat-shaped Fixture 4-2 Constructed from Resin or Cloth 4-2 Light Irradiation / Detection Holder 4-3 Subject Specimen 5-1 Band-shaped fixture made of resin or cloth 5-2 Light irradiation / detection holder 5-3 Specimen 6-1 Specimen 6-2 Pillow 7-1 Flexible made of resin or metal Mounting member 7-2 ear 7-3 probe holder 7-4 subject 7-5 ear hook
Claims (7)
前記プローブは、可とう性を有する取り付け部材を備え、前記取り付け部材により、前頭部および／または頭頂部側から、生体頭部へ前記プローブを固定するように構成されていることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 A plurality of light irradiators that irradiate light on the living body head, a light receiver that detects light emitted from the living body surface through the living body head, and a holder that fixes the light irradiator and the light receiver. In a probe for a biological optical measurement device that can be attached to a living body,
The probe includes a flexible attachment member, and is configured to fix the probe to the living body head from the frontal and / or top side by the attachment member. Probe for biological light measurement device.
前記取り付け部材は、樹脂または金属から成ることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 The probe for biological light measurement device according to claim 1,
The probe for a biological optical measurement device, wherein the attachment member is made of resin or metal.
前記取り付け部材は、半円状の形状であることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 In the probe for biological optical measurement device according to claim 1 or 2,
The attachment member has a semicircular shape, and is a probe for a biological light measurement device.
前記可とう性を有する取り付け部材は、前記ホルダの両へりに配置されていることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 In the probe for living body light measuring devices according to any one of claims 1 to 3,
The probe for a living body optical measurement device, wherein the flexible attachment member is disposed on both edges of the holder.
前記光照射器および光受光器を固定するホルダは、生体頭部の前頭部または側頭部へ配置されることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 In the probe for living body light measurement devices according to any one of claims 1 to 4,
The probe for a living body light measurement apparatus, wherein the holder for fixing the light irradiator and the light receiver is disposed on the frontal or temporal region of the living body head.
前記取り付け部材は、耳掛け部を備えることを特徴とする生体光計測装置用プローブ。 In the probe for living body light measurement devices according to any one of claims 1 to 5,
The probe for a biological optical measurement device, wherein the attachment member includes an ear hooking portion.
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