JP3682793B2 - 光による散乱体内部画像化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光散乱体内部、例えば生体内部の情報を光を用いて画像化する装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内部を簡便かつ生体に害を与えずに測定する装置が臨床医学及び脳科学などの分野で望まれている。例えば具体的に頭部を測定対象と考えると、脳梗塞・脳内出血などの脳疾患及び、思考・言語・運動などの高次脳機能の計測などが挙げられる。また、このような測定対象は頭部に限らず、胸部では心筋梗塞などの心臓疾患、腹部では腎臓・肝臓などの内臓疾患に対する予防診断等も挙げられる。
頭部を計測対象と考えて脳内の疾患もしくは高次脳機能を計測する場合、疾患部または機能領域を明確に特定する必要がある。このため頭部の広い領域を画像として計測することが非常に重要である。この重要性を示す例としては、脳内の画像計測装置として、ポジトロンエミッション断層装置（ＰＥＴ）及び機能的核磁気共鳴断層装置（ｆＭＲＩ）が現在広く用いられていることが挙げられる。これらの装置は、生体内部の広い領域を画像として計測可能という利点がある一方、装置が大型でその扱いが煩雑である。例えば、これらの装置の設置には専用の部屋が必要となり、もちろん装置の移動は容易ではなく被験者に対する拘束性は高い。さらに、保守管理の専任者も必要になることから、装置の運用には莫大なコストを要することになる。
【０００３】
一方、前述の要望に対し、光計測は非常に有効である。その第１の理由は、生体内器官の正常及び異常、さらには高次脳機能に関する脳の活性化は、生体内部の酸素代謝及び血液循環と密接に関係している。この酸素代謝と血液循環は、生体中の特定色素(ヘモグロビン，チトクロームａａ₃，ミオグロビン等)の濃度に対応し、この色素濃度は可視から赤外領域の波長の光吸収量から求められるからである。また、光計測が有効である第２、第３の理由としては、光は光ファイバによって扱いが簡便であり、さらに安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えないことが挙げられる。このように、光計測は実時間計測及び生体中の色素濃度定量化など、ＰＥＴ及びｆＭＲＩには無い利点を有し、また光による計測装置は小型・簡便化に適している。
このような光計測の利点を利用して、可視から赤外の波長の光を生体に照射し、生体から反射された光を検出することで生体内部を計測する装置が、例えば特開昭５７−１１５２３２号公報、特開昭６３−２６０５３２号公報、特開昭６３−２７５３２３号公報もしくは特開平５−３１７２９５号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の光による生体計測技術では、生体の特定の位置もしくは限られた狭い領域しか計測できず、生体の広い空間領域における画像計測について考慮されていない。
ここで、光計測方法及び光照射・検出点配置について、従来の方法による具体的問題点を以下に示す。
まず、光計測方法について示す。広い空間領域での画像計測には、多点での光照射及び検出が必要になる。この多点計測の一例を、図２で簡単に説明する。この例では、被検体表面の３個所の位置（「照射位置１」、「照射位置２」、「照射位置３」）から光を照射し、反射光を被検体表面の３個所の位置（「検出位置１」、「検出位置２」、「検出位置３」）で光を検出する場合を示す。画像計測の場合には、計測位置を特定しなければならない。光散乱体中例えば生体中での光伝播については、例えば、エヌ・シー・ブルース(N.C.Bruce)による「高散乱媒質中における吸収性及び透過性含有物の効果の実験的検討(Experimental study of the effect of absorbing and transmitting inclusions in highly scattering media)」，１９９４年１０月１日，アプライドオプティクス，第３３巻，第２８号，第６６９２〜６６９８項(Applied optics,33,28,6692(1994))により報告されており、その結果を図３に示す。この図３より、光照射位置と検出位置の中点近傍が、表面から深い場所の情報を多く有することが知られている。そこで、生体の深部、例えば皮膚や骨のさらに深部を皮膚上から計測する場合、照射・検出位置の中点が計測位置となる。このような計測には、照射及び検出位置を対にして、個々の対ごとに特定される計測位置での情報を求める必要がある。
【０００５】
例えば図２の計測配置において、光を同時にこれら３個所の照射位置から照射して、３個所の検出位置で検出する場合を考える。この場合、「照射位置２」と「検出位置２」の中点である「計測位置２」に対する計測では、「検出位置２」で検出された光に対して「照射位置２」で照射された光を正確に計測する必要がある。しかしこの場合、「検出位置２」で検出された光は、「照射位置２」からだけではなく、「照射位置１」及び「照射位置３」から照射された光も含むことになり、すなわちクロストークが生じる。従って、「照射位置２」で照射された光の検出光量を正確に求めることができない。
ここで、照射位置ごとにスイッチなどを用いて時系列的に計測位置を順次切替えると、このようなクロストークは生じなくなるが、しかし多くの照射位置を切替るためにはそれだけ切替えの時間を要し、そのため時間的に非効率的になる。
本発明の目的は、このような問題点を改善し、光を用いた小型・簡便な装置であって、生体内部の情報を広い空間領域で時間的及びシステム的に効率良く画像計測する装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、可視から赤外領域における複数波長の光を散乱体の複数部位に照射し、散乱体内部を通過した光を散乱体の複数部位から検出して画像化する装置において、例えば発振器、半導体レーザ、光ファイバ等にて、異なる変調周波数の光を発生させ複数部位ごとに照射し、例えば光ファイバ、フォトダイオードを含む光検出器、ロックインアンプ、Ａ／Ｄ変換器等にて、複数検出部位で得られた通過光に対し変調計測を行うことにより、個々の照射位置及び検出位置に対応する散乱体内部の情報を画像化するように構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、前記クロストークの問題を解決するため、照射位置ごとに異なった変調周波数の光を照射する。例えば、図２に示した「照射位置１」、「照射位置２」、「照射位置３」において、変調周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の光をそれぞれ照射する。この場合、「検出位置２」で光を検出した場合、検出光を光検出器例えば光電子増倍管もしくはフォトダイオードによって電気信号に変換した後、変調周波数と位相を照射位置２で照射された周波数ｆ２と同期させて検出すると（ロックイン検出）、「照射位置２」から照射された変調周波数ｆ２の検出光量のみを、「照射位置１」及び「照射位置３」から照射された変調周波数ｆ１、ｆ３から分離して選択的に計測することが可能となる。
さらに、ヘモグロビン，チトクロームａａ₃，ミオグロビンの色素濃度の定量計測のために、照射光として複数波長を用いて分光計測する場合、用いる波長ごとに異なる変調周波数を割り当てて照射する。そうすると、同一位置に照射する異なった波長の光に対して、それぞれの変調周波数ごとにロックイン検出を行うことにより、複数波長の光を光学フィルタ、回折格子、プリズムなど、反射、散乱等の光の損失を伴う光学的分光手段によらずに電気的に分光計測することが可能となる。
【０００８】
また、この変調方法を用いると、「検出位置２」で検出された光に対して、「照射位置２」からの光だけではなく、「照射位置１」及び「照射位置３」で照射された光の検出光量も計測可能となる。この利点は効率的な光照射・検出点配置に関連し、その詳細を次に示す。
複数の計測位置に対して、計測位置ごとに独占的に特定の照射位置及び検出位置を割り当てた場合、すなわち図２に示したように例えば計測位置が３個の場合、照射位置及び検出位置がそれぞれ３個所必要になる。ここで、照射位置及び検出位置を図４に示すように、格子状に交互に配置して複数の計測位置に対して共用可能にすると、照射位置及び検出位置がそれぞれ２個所のみで、４個の計測位置を設定することが出来る。ここで、前述の変調計測により、図４の「検出位置１」で計測された光に対して、異なった変調周波数による「照射位置１」、「照射位置２」の光をそれぞれロックイン検出により独立に計測することで、「計測位置１」、「計測位置２」について同時に計測することが可能となる。同様にして、「検出位置２」で計測された光に対して、異なった変調周波数による「照射位置１」、「照射位置２」の光をそれぞれロックイン検出により計測することで、「計測位置３」、「計測位置４」についても同時に計測することが可能となる。
以上より、照射位置数（すなわち付随する光源数）及び検出位置（すなわち付随する検出器数）を大幅に減ずることが可能となり、システム的に効率が向上する。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例における画像化装置の要部を示す構成図である。
本実施例では、例えば頭部の皮膚上から光を照射・検出することにより大脳内部を画像化する実施形態を、計測チャンネルの個数すなわち計測位置の数が６４の場合で示す。
光源部１は、１６個の光モジュール２から構成されている。各光モジュールは、可視から赤外の波長領域中で複数の波長、例えば７７０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍの三波長の光をそれぞれ放射する三個の半導体レーザから構成されている。この光源部１に含まれる全ての半導体レーザ４８個は、それぞれ発振周波数の異なる４８個の発振器で構成されている発振部３により、それぞれ異なる周波数で変調される。
【００１０】
ここで、光モジュール２内の構成を、光モジュール２(1)を例にして図５で説明する。光モジュール２(1)内には、半導体レーザ３(1-a)、３(1-b)、３(1-c)、及びこれらレーザの駆動回路４(1-a)、４(1-b)、４(1-c)が含まれている。ここで、括弧内の文字については、数字は含まれる光モジュール番号を、a,b,cはそれぞれ波長７７０ｎｍ、８０５ｎｍ、８３０ｎｍを示している。これらの半導体レーザ駆動回路４(1-a)、４(1-b)、４(1-c)に対して、発振器３によりそれぞれ異なる周波数ｆ(1-a)、ｆ(1-b)、ｆ(1-c)を印加することで、半導体レーザ３(1-a)、３(1-b)、３(1-c)から放射される光に変調を与える。これら半導体レーザから放射される光は、それぞれの半導体レーザごとに集光レンズ５により光ファイバ６に個々に導入される。個々の光ファイバに導入された三波長の光は、各光モジュールごとに光ファイバ結合器７により１本の光ファイバ、たとえば照射用光ファイバ８−１内に導入される。
各光モジュールごとに、三波長の光が照射用光ファイバ８−１から８−１６内に導入され、これら照射用光ファイバの他端から被検体９の表面上の異なる１６個所から被検体に光が照射される。
被検体から反射された光は、被検体表面上の２５個所に配置されている検出光ファイバ１０−１〜１０−２５で検出される。
【００１１】
ここで、被検体表面上における、照射位置１−１６及び検出位置１−２５の幾何学的配置を図６に示す。本実施例では、照射・検出位置を交互に正方格子上に配置する。この時、隣接する照射・検出位置の中点を計測位置とすると、この場合、隣接する照射・検出位置の組合せが６４通り存在するため、計測位置数すなわち計測チャンネルが６４個となる。
ここで、隣接する照射及び検出位置間隔を３ｃｍに設定すると、各検出位置で検出された光は、皮膚、頭蓋骨を通過して大脳の情報を有していることが、例えばピィー・ダブル・マコーミック(P.W.McCormic)他による「赤外光の大脳内部の浸透(Intracerebral penetration of infrared light)」，１９９２年，ジャーナルオブニューロサージェリ，第７６巻，第３１５〜３１８項(J.Neurosurg.,33,315(1992))により報告されている。そのため、この照射検出位置の配置で６４計測チャンネルを設定すれば、全体として１５ｃｍ×１５ｃｍの広い領域において大脳の計測が可能となる。
それぞれの検出光ファイバ１０−１〜１０−２５で捕らえられた反射光は、検出位置ごと、すなわち検出光ファイバごとに独立に２５個の光検出器たとえばフォトダイオード１１−１〜１１−２５で検出する。これらのフォトダイオードで光信号が電気信号に変換された後、複数のロックインアンプから構成されるロックインアンプモジュール１２で、照射位置かつ波長に対応した変調信号を選択的に検出する。
【００１２】
ここで、図６の検出位置７における検出信号すなわちフォトダイオード１１−７における検出信号を例にして変調信号分離の具体例を図７を用いて説明する。「検出位置７」では、隣接した「光照射位置１」、「光照射位置２」、「光照射位置５」、「光照射位置６」から照射された光、すなわち「計測位置１０」、「計測位置１１」、「計測位置１８」、「計測位置１９」を計測対象とする。ここで、フォトダイオード１１−７で検出された光は主に、「照射位置１」、「照射位置２」、「照射位置５」、「照射位置６」で照射された変調周波数ｆ(1-a)、ｆ(1-b)、ｆ(1-c)、ｆ(2-a)、ｆ(2-b)、ｆ(2-c)、ｆ(5-a)、ｆ(5-b)、ｆ(5-c)、ｆ(6-a)、ｆ(6-b)、ｆ(6-c)の１２の変調周波数信号を含んでいる。そこで、フォトダイオード１１−７の出力信号を１２個所に分配し、それぞれ、これら１２個の変調周波数を参照信号としている１２個のロックインアンプ１３−３１〜１３−４２で計測する。その結果、例えばロックインアンプ１３−３１では参照信号の周波数がｆ(1-a)のため、フォトダイオード１１−７で検出された光に対して、「照射位置１」で照射された波長７７０ｎｍの光、すなわち光の変調周波数がｆ(1-a)の光のみを選択的に検出することが出来る。同様に他のロックインアンプにおいても、特定の照射位置かつ波長の光をそれぞれ選択的に検出することが出来る。
このようにして、他の検出位置で検出された光、すなわち他のフォトダイオードからの検出信号についても、それぞれの隣接した照射位置及び波長に対応する変調周波数に対して個々にロックイン検出を行うことにより、全ての計測位置及び波長に対する検出光量を計測することが可能となる。この実施例で示している三波長及び６４個の計測位置の場合、ロックインモジュール１２では合計１９２個のロックインアンプを含むことになる。
【００１３】
これらロックインアンプ１３−１から１３−１９２のアナログ出力信号は、１９２チャンネルのＡ／Ｄ変換器１４によりそれぞれデジタル信号に変換されて、データ記録部１５で記録される。また、これら記録された信号はデータ処理部１６において、各計測位置ごとに三波長の検出光量を用いて、酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度さらにはこれらヘモグロビン濃度総量としての全ヘモグロビン濃度を、例えば、講談社、１９７９年発行の柴田正三等編集による著書「二波長分光光度法とその応用」記載の方法で求める。
各計測位置で求められた酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン、及び全ヘモグロビン濃度を、表示部１７において例えばトポグラフィ画像として表示する。このトポグラフィ画像は、例えば各計測位置における各ヘモグロビン濃度を計測位置間で補間例えば線形補間により求める。以上の計測は、制御部１８により制御されている。
【００１４】
また、被検体への光照射及び光検出には、たとえば、図８に示すようなヘルメットもしくはキャップ形状のプローブ２１を用いる。このプローブ２１は、例えば厚さ３ｍｍ程度の熱可塑性プラスティクシートを基盤として用いる。この基盤を用いて、あらかじめ被検体の測定領域において型、すなわちモールドを作成しておき、被検体には例えばゴムひも２２で装着する。このプローブの構造を図９を用いて説明する。プローブ基盤２３には、被検体に光を照射・検出する複数の位置ごとに穴を作成しておく。この穴に光ファイバホルダ２４を配置する。この光ファイバホルダ２４は、中空状のホルダ本体２４、ナットネジ２５、光ファイバ固定ネジ２６から構成され、このナットネジ２５によりプローブ基盤２３にホルダ本体２３を固定して取り付ける。このホルダ本体２３の内部に、照射用光ファイバもしくは検出用光ファイバを挿入し、被検体表面に光ファイバを軽く接触させて光ファイバ固定ネジ２６で固定する。
本実施例では計測チャンネル数が６４の場合を示したが、もちろん本発明の実施においてはチャンネル数は限定されたものではない。なお本実施例は、光を用いて人体内部の断層撮影を行い、得られたデータを計算機にて画像処理する光ＣＴ装置にも容易に適用することができる。
【００１５】
（第２の実施例）
本発明による第２の実施例を図１０で説明する。この実施例では、基本的な計測系の構造は第１の実施例と同様であり、光源部１の構造が異なる場合を示す。図１０にこの第２の実施例の光源部１を示す。波長７７０ｎｍの光源、例えば半導体レーザ３１はレーザ駆動回路４１により駆動され、変調が印加されない連続した光を放射する。この光は、光ファイバ６に導入され、光ファイバ結合器５１により、１６本の光ファイバ６１−１〜６１−１６に分配される。
これら光ファイバはその経路中に光変調器７１−１〜７１−１６を含んでいる。これらの光変調器の構造を光変調器７１−１を例にして図１１に示す。この光変調器内には、例えば液晶フィルタ１０１が内蔵されており、発振部３内の発振器からの変調電圧信号により、この液晶フィルタを周期的にオンオフを繰り返すようにする。例えば、光変調器７１−１では変調周波数ｆ(1-a)を液晶フィルタ１０１に印加する。光ファイバ６１−１からの光はレンズ５を介して液晶フィルタ１０１に照射され、この液晶フィルタを透過した光はレンズ５により集光され再び光ファイバ８１−１に導入される。ここで、光変調器７１−１〜７１−１６はお互いに異なる変調周波数、例えばｆ(1-a)、ｆ(2-a)、からｆ(16-a)で、液晶フィルタをオンオフされる。なお、この光変調器としては、液晶フィルタの他に回転式の機械的光チョッパを用いてもよい。
【００１６】
同様にして、光源部内部の他の波長の光源、例えば波長８０５及び８３０ｎｍの半導体レーザ３２、３３についても、それぞれレーザ駆動回路４２、４３により駆動され、おのおのの波長ごとに光ファイバ結合器５２、５３にそれぞれ１６本の光ファイバ、６２−１から６２−１６及び６３−１〜６３−１６に分配される。ここで、これらの光ファイバを伝達する光にに対して、それぞれ異なる変調周波数を光変調器７２−１〜７２−１６及び７３−１〜７３−１６により印加する。ここで、光変調器７２−１〜７２−１６では、それぞれ変調周波数ｆ(1-b)からｆ(16-b)を、光変調器７３−１〜７３−１６では、それぞれ変調周波数ｆ(1-c)からｆ(16-c)を印加する。ここで、光変調器７２−１〜７２−１６を透過した光はそれぞれ光ファイバ８２−１から８２−１６へ、また、光変調器７３−１〜７３−１６を透過した光はそれぞれ光ファイバ８３−１〜８３−１６へ再び導入される。
ここで、合計４８個の光変調器を通過した光がおのおの含まれる４８本の光ファイバは、以下の要領で三波長ごとに１本の光ファイバに導入される。例えば、光ファイバ８１−１、８２−１、８３−１は光ファイバ結合器９１−１により１本の照射用光ファイバ８−１に導入される。同様にして、光ファイバ８１−１６、８２−１６、８３−１６の光ファイバまで、光ファイバ結合器９１−１６によってり１本の照射用光ファイバ８−１６に導入する。
それぞれ三波長ずつ、すべてお互いに異なった変調周波数を有する光を含む照射用光ファイバ８−１〜８−１６は、第１の実施例と同様に被検体に照射される。また、これらの光を用いた計測も第１の実施例と同様である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により、生体内部の情報を広い空間領域で時間的及びシステム的に効率良く、かつ小型・簡便に画像計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の画像化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光計測における照射位置、検出位置、計測位置の配置を説明する図である。
【図３】光計測における散乱体中での光伝播を示す図である。
【図４】本発明における効率的な光照射・検出位置配置を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例における光モジュールの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施例における照射検出位置配置を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例におけるロックインアンプモジュールの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施例におけるプローブの形状を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施例におけるプローブの構造を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施例における光源部の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における光変調器の構造を示す図である。
【符号の説明】
１：光源部，２：光モジュール，３：発振部、３(1-a)〜３(1-c)：半導体レーザ，４(1-a)〜４(1-c)：レーザ駆動回路，５：集光レンズ，６：光ファイバ，７：光ファイバ結合器，８−１〜８−１６：照射用光ファイバ，９：被検体，１０−１〜１０−２５：検出用光ファイバ，１１−１〜１１−２５：フォトダイオード，１２：ロックインアンプモジュール，１３−１〜１３−１９２：ロックインアンプ，１４：Ａ／Ｄ変換器，１５：記憶部，１６：処理部，１７：表示部，１８：制御部，２１：プローブ，２２：ゴムひも，２３：プローブ基盤，２４：光ファイバホルダ本体，２５：ナット，２６：光ファイバ固定ネジ，３１，３２，３３：半導体レーザ，４１，４２，４３：半導体レーザ駆動回路，５１，５２，５３：光ファイバ結合器，６１−１〜６１−１６，６２−１〜６２−１６，６３−１〜６３−１６，８１−１〜８１−１６，８２−１〜８２−１６，８３−１〜８３−１６：光ファイバ，７１−１〜７１−１６，７２−１〜７２−１６，７３−１〜７３−１６：光変調器，９１−１〜９１−１６：光ファイバ結合器，１０１：液晶フィルタ。

Claims (13)

1. 被検体頭部に対し光を照射する複数の光照射手段と、
   前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する複数の受光手段とを有し、
   前記複数の光照射手段および前記複数の受光手段は格子状に交互に配置されており、
   外周側に配置された隣接する複数の受光手段同士を連続して仮想線で結ぶと、前記仮想線は四角形になるように、前記受光手段は配置されており、
   前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
   前記計測対象の信号の空間分布を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
2. 被検体頭部に対し光を照射する複数の光照射手段と、
   前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する複数の受光手段とを有し、
   前記複数の光照射手段および前記複数の受光手段は格子状に交互に配置されており、
   外周側に配置された隣接する複数の光照射手段同士を連続して仮想線で結ぶと、前記仮想線は四角形になるように、前記光照射手段は配置されており、
   前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
   前記計測対象の信号の空間分布を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
3. 被検体頭部に対し光を照射する第１から第９の光照射手段と、
   前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する第１から第４の受光手段とを有し、
   第１、第３、第９、第７の光照射手段はこの順で時計周りに正方形の各頂点上に配置され、
   前記第１の光照射手段と前記第３の光照射手段との略中点位置に第２の光照射手段が配置され、前記第３の光照射手段と前記第９の光照射手段との略中点位置に第６の光照射手段が配置され、前記第９の光照射手段と前記第７の光照射手段との略中点位置に第８の光照射手段が配置され、前記第７の光照射手段と前記第１の光照射手段との略中点位置に第４の光照射手段が配置され、 前記第２の光照射手段と前記第８の光照射手段との略中点位置に第５の光照射手段が配置され、
   前記第１、第２、第５、第４の光照射手段からなる正方形の略中央の位置に第１の受光手段が配置され、前記第２、第３、第６、第５の光照射手段からなる正方形の略中央の位置に第２の受光手段が配置され、前記第４、第５、第８、第７の光照射手段からなる正方形の略中央の位置に第３の受光手段が配置され、前記第５、第６、第９、第８の光照射手段からなる正方形の略中央の位置に第４の受光手段が配置され、
   前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
   前記計測対象の信号の空間分布を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
4. 前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する第１から第９の受光手段と、
   被検体頭部に対し光を照射する第１から第４の光照射手段とを有し、
   第１、第３、第９、第７の受光手段はこの順で時計周りに正方形の各頂点上に配置され、
   前記第１の受光手段と前記第３の受光手段との略中点位置に第２の受光手段が配置され、前記第３の受光手段と前記第９の受光手段との略中点位置に第６の受光手段が配置され、前記第９の受光手段と前記第７の受光手段との略中点位置に第８の受光手段が配置され、前記第７の受光手段と前記第１の受光手段との略中点位置に第４の受光手段が配置され、 前記第２の受光手段と前記第８の受光手段との略中点位置に第５の受光手段が配置され、
   前記第１、第２、第５、第４の受光手段からなる正方形の略中央の位置に第１の光照射手段が配置され、前記第２、第３、第６、第５の受光手段からなる正方形の略中央の位置に第２の光照射手段が配置され、前記第４、第５、第８、第７の受光手段からなる正方形の略中央の位置に第３の光照射手段が配置され、前記第５、第６、第９、第８の受光手段からなる正方形の略中央の位置に第４の光照射手段が配置され、
   前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
   前記計測対象の信号の空間分布を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
5. 被検体頭部に対し光を照射する複数の光照射手段と、
   前記光照射手段から照射され、前記被検体内部で反射された光を検出する複数の受光手段とを有し、
   計測点は前記光照射手段と前記受光手段の略中点位置であり、
   前記計測点が、外周が四角形の格子状に配置されるよう前記複数の光照射手段および前記複数の受光手段が配置され、
   前記受光手段で検出された信号から計測対象の信号の空間分布を算出する演算手段と、
   前記計測対象の信号の空間分布を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
6. 前記受光手段は、前記受光手段に隣接する複数の前記光照射手段から照射された光を検出し、
   前記光照射手段から照射された光は、前記光照射手段に隣接する複数の前記受光手段で検出されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５のいずれか一に記載の生体光計測装置。
7. 隣接する前記光照射手段および前記受光手段の距離は等距離であることを特徴とする請求項項１、２、３、４、５、６のいずれか一に記載の生体光計測装置。
8. 前記光照射手段が照射する光を所定の変調周波数で強度変調する変調器と、
   前記変調器が変調した光を変調周波数ごとに分離する分離手段とを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６のいずれか一に記載の生体光計測装置。
9. 前記変調器は前記光照射手段の位置ごとに、異なる変調周波数で光を強度変調することを特徴とする請求項８記載の脳の血液動態変化を計測するための生体光計測装置。
10. 前記光照射手段は波長の異なる複数の光を照射することを特徴とする請求項８または９に記載の生体光計測装置。
11. 前記光照射手段が照射する光を、波長ごとに異なる変調周波数で強度変調する変調器と、
    前記変調器が変調した光を変調周波数ごとに分離する分離手段とを有することを特徴とする請求項１０に記載の生体光計測装置。
12. 前記分離手段は前記変調器の変調信号で駆動するロックインアンプで構成されることを特徴とする請求項８、９、１０または１１のいずれか一に記載の生体光計測装置。
13. 前記光照射手段が照射する光は、可視から近赤外領域の波長の光であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６のいずれか一に記載の生体光計測装置。

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