JP4157761B2 - 生体光計測用ヘッドギア及びそれを用いた生体光計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内部の情報を光で計測する生体光計測技術に係り、特に、光照射／光検出プローブを被検体に装着するための生体光計測装置用ヘッドギアを含む生体光計測技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体光計測装置は、光照射／光検出プローブを計測部位に装着し、生体内部の情報を得るものである。
【０００３】
例えば、被検体の頭部に複数の光照射／光検出プローブを配置し、近赤外光を用いて脳活動の時空間的な情報を計測する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この技術では、頭皮上より照射した近赤外光を約３ｃｍ離れた場所から検出することにより、その照射点と検出点の間にある大脳皮質のヘモグロビン濃度変化を計測する。脳活動に伴い局所的な血行動態、すなわちヘモグロビン濃度が変化するため、脳活動の時空間的変化が分かるという仕組みである。
【０００４】
従来は、光照射／光検出プローブを保持するシェルを、例えば、図２のように装着していた。図中、◎印は光検出プローブの保持部、○印は光照射プローブの保持部を示す。図２のヘッドギアは、シェル部１２２を被検体１０の頭皮に密着させるため、各プローブの保持部を配置するシェル部１２２、および被検体へ固定する装着ベルト１５０から構成される。他にも、全てのプローブが容易に頭皮に密着し、頭部形状にフィットするようなヘッドギアが提案されており、固定ベルトやヘッドバンド、あるいは帽子などを用いて固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、従来の生体光計測用ヘッドギアは、被検体の形状にフィットよく装着することが主目的となっており、装着する位置の決定方法については考慮されていなかった。
【０００６】
しかし、脳活動の空間情報を得るためには、各光照射／光検出プローブの装着位置と、実際に計測している脳部位との正確な対応関係が重要となる。一般に、頭部の外見から内部構造（脳部位）との対応関係を知ることは困難であるため、従来は、他の脳画像撮影装置によって撮影した構造画像を用いて、活動部位が検討されていた。例えば、被検体に計測位置を示すマーカーを付けてＭＲＩ構造画像を撮影し、そのマーカーと構造画像を対応づけて活動部位を表示する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、他の脳機能計測技術の中に脳波計測がある。脳波とは、頭皮上に装着する電極により記録される、脳活動に伴い発生する電位変化である。電極は、国際脳波学会で標準化された「１０−２０電極配置法」により、被験者頭部の外的指標（眉根部、後頭極、耳介前点など）を基準に配置されることが多い。各電極位置の下に存在する皮質部位を検討した研究では、複数の被験者でほぼ共通の対応関係が示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
しかし、脳波の空間分解能は概して低く、電極の位置だけから信号の発生源となる皮質部位を同定することは不可能である。これに対して、生体光計測装置では、光の照射点と検出点の中点を中心とした皮質部位が、計測された信号変化の発生源であることが知られているが、光照射／光検出プローブの装着位置を被検体の外的指標から決定する標準的方法はなかった。
【０００９】
【非特許文献１】
Atsushi Maki et al., Medical Physics 22, 1997-2005, (1995)
【特許文献１】
特開２００１−２８６４４９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９８１１２号公報
【非特許文献２】
Vernon L. Towel et al., Electroencephalography and clinical
Neurophysiology 86, 1-3（1993）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の生体光計測用ヘッドギアは、上記のように光照射／光検出プローブの装着位置を決定する手段を持っていなかった。計測部位あるいは活動部位を同定するためには、ＭＲＩや３Ｄデジタイザなど他の装置が用いられることが多く、金銭的および時間的コストがかかるという問題があった。
【００１１】
また、脳波における電極配置法を利用し頭部の外的指標に応じて計測位置を決めようとしても、外的指標からの相対距離を正確に計測する手段がないため、異なる被検体に対して標準的な計測位置を決定することが困難であった。同様に、同一の被検体に対して繰り返し装着する場合も、装着位置の再現性は低かった。
【００１２】
さらに、生体光計測特有の困難点として、１計測点に対し光照射用と光検出用、計２つのプローブを要するため、多点同時計測を行う場合、プローブ間距離の微調整が難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、計測位置を同定するための他の装置を用いることなく、容易且つ正確に被検体の計測部位を決定し、光照射／検出プローブを固定する機構を有した生体光計測用ヘッドギアを含む生体光計測技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体の外的指標からの相対距離を計測する手段を備えた生体光計測用ヘッドギアによって、他の装置を用いることなく光照射／検出プローブの正確な位置決めを可能とする。また、前記手段によって決定した計測位置に光照射／検出プローブを固定する手段を備えることにより、光照射／検出プローブの容易な装着を可能とする。
【００１５】
以下、本発明の構成例を列挙する。
【００１６】
（１）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとをそれぞれ保持する保持部を備えたシェル部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部上を移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
（２）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部が前記シェル部内部を通過し得る通過孔を少なくとも１つ備えていることを特徴とする。
【００１８】
（３）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記メジャー部材の目盛表示部は、伸縮性の材料を含むことを特徴とする。
【００１９】
（４）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが交互に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
（５）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが、同一の面板上に交互にかつ格子状に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
（６）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記メジャー部材を前記シェル部と一体化するための機構と、前記メジャー部材の目盛表示に合わせて任意の位置で固定する機構とを備えてなることを特徴とする。
【００２２】
（７）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部が、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部との間の距離を可変とする機構を備えていることを特徴とする。
【００２３】
（８）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、被検体へ光を照射する光照射プローブを保持する保持部と、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブを保持する保持部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記光照射プローブの保持部および前記光検出プローブの保持部を、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着する機構を備えてなることを特徴とする。
【００２４】
（９）本発明の生体光計測装置は、被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとを前記被検体上に装着して、前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置により定まる部位を計測部位として、前記光検出プローブによって検出された信号に基き、被検体内の情報を計測するよう構成した生体光計測装置において、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材と、前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着し得る機構を備えた生体光計測用ヘッドギアを有してなることを特徴とする。
【００２５】
（１０）本発明の生体光計測装置は、前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、交互にかつ格子状に配置し、前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置との間の略中点位置を計測部位として被検体内の情報を計測するよう構成したことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、本発明の形態を示す全図において、同一機能を有するものには同じ符号を付け、繰り返しとなる説明は省略する場合がある。
【００２７】
（実施例１）
始めに、被検体１０に対するメジャーの装着方法を、図３に従い説明する。相対距離を示す目盛りを備えたメジャー５０、６０、７０を、眉根部２０、耳介前端部３０、後頭極４０などの外的指標を基準点とし装着する。ここでは、メジャー５０の両端にある固定部８０、９０をそれぞれ眉根部２０と後頭極４０に固定して、メジャー５０が示す中点に、メジャー上をスライドする可動固定部１００を装着する。この可動固定部１００はメジャー５０と直交するメジャー６０の固定部を兼ねており、メジャー６０の一端にある固定部１１０は左の耳介前点３０に固定される。同様に、図示されていないもう一端の固定部も右の耳介前点に固定される。
【００２８】
眉根部２０、耳介前部３０、後頭極９０を水平に結ぶメジャー７０は、点線で示したメジャー７５のように、メジャー５０上の可動固定部８５や、メジャー６０上の可動固定部１１５を用いて平行移動することが可能である。従って、メジャー５０、６０の目盛りに従いその位置を調整することが出来る。もちろん、本実施例で挙げた眉根部や後頭極以外にも外的指標となる特徴を用いることは可能であり、またメジャーの装着方法もこの限りではない。
【００２９】
次に、具体的なメジャーの機能について、図４を用いて説明する。本実施例で用いるメジャーは、ある基準点からある基準点までの距離を等分し、相対的な位置を示すものであるため、目盛り表示部１８０には伸縮性素材を用いて、両端の固定部１６０、１６２に目盛表示部の固定具１９０を会して固定する機構を備える。
【００３０】
ある外的指標から一定の長さを計測しても、サイズが異なる被検体に対しては同じ皮質部位に対応する計測位置とはならないが、眉根部、耳介前端部、後頭極などの外的指標に対応する皮質部位は、被検体間でほぼ一致するため、外的指標を基準とした相対距離を使うことにより共通した計測位置の決定が可能になる。例えば、眉根部から後頭極へ装着するメジャー５０に目盛りを１０表示しておけば、どのような大きさの被検体であっても、眉根部と後頭極の間１０分の１の位置を同定でき、ほぼ共通の部位を計測することが出来る。
【００３１】
固定部１６０、１６２は、被検体の外的指標に装着すれば、基準位置となるため、皮膚と接する面２１０等には滑りにくい素材を用いる。また、目盛り表示部と平行に非伸縮性のベルト１７０を備え、一度決定した位置がずれないようにする。一方の固定部１６０は、ベルト１７０に沿ってスライド移動することが出来るため、固定部１６０の外側にはみ出した部分２００を引っ張って調整し、その後に固定部１６０で動かないように固定することが可能である。このことにより、伸縮性を持つ目盛り表示部１８０によって、常に固定部１６０、１６２が引っ張り合い、計測位置がずれる状態を防ぐことが出来る。
【００３２】
可動固定部２２０は、確定した目盛りに従い、任意の位置に固定することが出来る。これは、例えば、図３に示した可動固定部１００のように、直交する別のメジャーの固定部になり得る。
【００３３】
図１に、本実施例の全体構成図を示した。上記図３および図４を用いて説明したように、眉根部２０、耳介前端部３０、後頭極４０にそれぞれ固定部８０、１１０、９０を付けて基準点とし、メジャー５０、６０、７５を装着する。本実施例では、メジャー７５上をスライド移動するように、計測シェル１２０を装着した。従って、メジャー７５で示す頭囲を任意に等分した目盛りに従い、例えばシェル上の計測点１３０を任意の位置に合わせて計測部位を決定することが出来る。
【００３４】
本発明では、光検出用プローブ４つと光検出用プローブ５つを格子状に配置し計１２点を計測するデザインのシェルを例示したが、各プローブの数や配置方法は必ずしもこの通りではない。同じデザインのシェルを対称的に頭部右側に装着する場合や、より多くのプローブを配置して頭部全体を覆うようなシェルを用いる場合もあり得る。各プローブの配置が固定されたシェルを用いることの利点は、組み合わせる光照射／光検出プローブ間の距離を一定に出来ることであり、深さ方向の計測位置を一定にしたい場合に有効である。
【００３５】
シェル部１２０を被検体１０に出来るだけフィットさせるために、伸縮素材である固定ベルト１４０を用いる。固定ベルト１４０は、調整器具１４５を用いて簡便に長さを調整することが出来る。本実施例では、シェル部１２０がメジャー７５に取り付けられているが、シェル部の取り付け方法は、この限りではない。また、図３に示すようにメジャーだけで用いて、被検体の外的指標からの相対距離を計測し計測位置を決め、独立の計測具を装着することも可能である。
【００３６】
次に、シェル部をメジャーの目盛りに合わせる機構について、図５に従い詳細を説明する。正確にメジャーに合わせてシェル部２３０を固定するため、目盛り表示部１８２および非伸縮性ベルト１７２がシェル部内部を通過できるように通過孔２７０を備える。シェル部２３０の上部には、例えば、光照射プローブの保持部２５０と光検出プローブの保持部２４０の略中点にある計測点を示す目盛り２６０を表示し、シェル部内部を通過しているメジャーの目盛りと合わせることを可能とする。シェル部内部にあるメジャーの目盛りが読めるように、上記シェル部２３０の上部には半透明の素材を用いる。
【００３７】
以上のように、被検体の外的指標に装着された非伸縮性素材のベルト１７２にシェル部２３０を固定し計測位置を決め、伸縮性素材で作られた固定ベルト１４２を用いて被検体に装着する。
【００３８】
さらに、光照射―検出プローブ間の距離を変化させる機構を有するシェルについて、図６を用いて説明する。これは、被検体のサイズが固体により異なる場合、光の照射―検出間距離を相対的に変化させ、計測位置を深さ方向でも調整したい場合に用いる。シェル部２８０は、光照射プローブの保持部２５２や光検出プローブの保持部２４２など複数のプローブ保持部を備える。1つの光検出プローブは複数の光照射プローブと組み合わされ、また逆に1つの光照射プローブは複数の光検出プローブと組み合わされるため、この例では関連する光照射―検出プローブ保持部は連動して同じ距離だけ変化するようになっている。各プローブ保持部が決められた方向で移動できるような溝２９０を設け、シェルに備えた調整器３００のつまみ３１０を動かすことによって、全ての光照射―検出プローブ保持部が連動する。
【００３９】
（実施例２）
実施例２における被検体１０に対するメジャーの装着方法は、実施例１と共通であるので省略し、特徴となる点についてのみ、図７に従い説明する。
【００４０】
本実施例では、光照射／光検出用プローブの保持部を配置するシェル部を設けず、メジャーを利用したプローブ保持ベルト３２０に保持部を備える方法を採った。プローブ保持ベルト３２０は、基本的に図4で示したメジャーと同じ機構を持ち、伸縮性素材と非伸縮性素材を併用したものである。外的指標を基準として装着したメジャー５０、６０、７０上をスライド移動できる固定部３３０と、プローブ保持ベルト３２０上をスライド移動できるプローブ保持部を使い、容易に各プローブ位置、すなわち計測点を決定し固定することが出来る。
【００４１】
本実施例の特徴は、このようにプローブ保持部を固定したシェル部を使わずに、各プローブを固定する点にある。プローブ保持部を固定したシェル部を用いないため、よりフレキシブルな位置決めと、照射―検出間距離の変更が可能となる。従って、１２点計測用シェルにおいて全プローブ保持部が連動する機構とした実施例１とは異なり、本実施例では、複数の計測点に対し、独立に光照射―検出間距離を変化させることが出来る。被検体のサイズが異なれば、その違いに応じて計測したい皮質部位の深さも異なる可能性が高く、この機構は有用である。計測位置の範囲によっては、同一の被検体に対し異なる光照射―検出間距離を用いる場合もあり得る。この時、本実施例のようにプローブ保持ベルトを用いることによって、各プローブ間の距離を容易に調整することが出来る。
【００４２】
また、計測点毎に異なるシェルを用いて光照射プローブ保持部と光検出プローブ保持部の距離を調整したり、1つのシェル上でも異なる光照射―検出間距離を設定したりしてもよい。特に、頭部全体を同時に計測する場合は、複数の計測点を決めることが多く、計測点毎に光照射―検出間の距離を変化させることは重要である。
【００４３】
図７には、被検体頭部の左前部分だけを計測する場合として例示したが、同様の方法で全体をカバーすることも可能である。また、被検体頭部のサイズに応じて、光照射／光検出プローブの数を変える場合もある。
【００４４】
以上の実施例で詳述したように、本発明の生体光計測用ヘッドギアによれば、被検体の外的指標を基準として容易且つ正確に被検体の計測部位を決定し、光照射／光検出プローブを有するシェル部もしくはプローブ保持部自体を固定することが出来る。眉根部や後頭極などを基準に相対的な位置を決定するとおよその皮質部位が同定できるため、従来のようにＭＲＩなどの他の構造画像撮影技術を併用する必要がなくなる。
【００４５】
また、光照射／検出プローブおよびシェル部は、非伸縮性素材で作られたベルトと伸縮性素材で作られたベルトを併用することにより、決定した装着位置からのずれを防ぐと同時に被検体にフィット感よく装着することが可能となる。
【００４６】
さらに、複数配列された光照射／検出プローブ間の距離を同時に、あるいは独立に変化させる機構を有するため、被検体のサイズに応じて光照射／光検出間の距離を容易に変化させることが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、生体光計測装置において用いる光照射／検出プローブの固定ヘッドギアに関して、計測位置を同定するための他の装置を用いることなく、正確且つ容易に被検体の計測部位を決定し、光照射／検出プローブを装着し得る生体光計測用ヘッドギアが実現でき、また、それを用いた生体光計測技術を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の全体構成を説明する図。
【図２】従来技術による生体光計測用ヘッドギア装着方法の一例を示す図。
【図３】実施例１および２において、外的指標から相対距離を計測するためのメジャーを被検体に装着する方法について説明する図。
【図４】実施例１および２において、外的指標から相対距離を計測するメジャーの詳細な機能について示す図。
【図５】実施例１において、メジャーの目盛りにシェル部を合わせ被検体に装着する機構について示す図。
【図６】実施例１において、全ての光照射／光検出プローブ間の距離を共通に変化させるシェル部の機構について示す図。
【図７】本発明の第２の実施例の全体構成を説明する図。
【符号の説明】
１０…被検体、２０…眉根部、３０…耳介前部、４０…後頭極、５０…メジャー、６０…メジャー、７０…メジャー、７５…メジャー、８０…メジャー固定部、８５…メジャー固定部、９０…メジャー固定部、９５…メジャー固定部、１００…メジャー固定部、１１０…メジャー固定部、１１５…メジャー固定部、１２０…シェル部、１３０…計測点、１４０…伸縮性を持つ固定ベルト、１４５…固定ベルトの長さ調整器具、１６０…メジャー固定部、１６２…メジャー固定部、１７０…非伸縮性素材で作られた固定ベルト、１７２…非伸縮性素材で作られた固定ベルト、１８０…伸縮性を持つ目盛り表示部、１８２…伸縮性を持つ目盛り表示部、１９０…目盛り表示部の固定具、２００…固定ベルトの長さ調整部分、２１０…滑りにくい素材、２２０…可動固定部、２３０…シェル部、２４０…光検出プローブの保持部、２４２…光検出プローブの保持部、２５０…光検出用プローブの保持部、２５２…光検出用プローブの保持部、２６０…計測点を示す目盛り、２７０…メジャーの通過孔、２８０…シェル部、２９０…プローブ保持部を移動させる溝、３００…プローブ間距離の調整器具、３１０…調整つまみ、３２０…プローブ保持ベルト、３３０…プローブ保持ベルト固定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内部の情報を光で計測する生体光計測技術に係り、特に、光照射／光検出プローブを被検体に装着するための生体光計測装置用ヘッドギアを含む生体光計測技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体光計測装置は、光照射／光検出プローブを計測部位に装着し、生体内部の情報を得るものである。
【０００３】
例えば、被検体の頭部に複数の光照射／光検出プローブを配置し、近赤外光を用いて脳活動の時空間的な情報を計測する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この技術では、頭皮上より照射した近赤外光を約３ｃｍ離れた場所から検出することにより、その照射点と検出点の間にある大脳皮質のヘモグロビン濃度変化を計測する。脳活動に伴い局所的な血行動態、すなわちヘモグロビン濃度が変化するため、脳活動の時空間的変化が分かるという仕組みである。
【０００４】
従来は、光照射／光検出プローブを保持するシェルを、例えば、図２のように装着していた。図中、◎印は光検出プローブの保持部、○印は光照射プローブの保持部を示す。図２のヘッドギアは、シェル部１２２を被検体１０の頭皮に密着させるため、各プローブの保持部を配置するシェル部１２２、および被検体へ固定する装着ベルト１５０から構成される。他にも、全てのプローブが容易に頭皮に密着し、頭部形状にフィットするようなヘッドギアが提案されており、固定ベルトやヘッドバンド、あるいは帽子などを用いて固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、従来の生体光計測用ヘッドギアは、被検体の形状にフィットよく装着することが主目的となっており、装着する位置の決定方法については考慮されていなかった。
【０００６】
しかし、脳活動の空間情報を得るためには、各光照射／光検出プローブの装着位置と、実際に計測している脳部位との正確な対応関係が重要となる。一般に、頭部の外見から内部構造（脳部位）との対応関係を知ることは困難であるため、従来は、他の脳画像撮影装置によって撮影した構造画像を用いて、活動部位が検討されていた。例えば、被検体に計測位置を示すマーカーを付けてＭＲＩ構造画像を撮影し、そのマーカーと構造画像を対応づけて活動部位を表示する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、他の脳機能計測技術の中に脳波計測がある。脳波とは、頭皮上に装着する電極により記録される、脳活動に伴い発生する電位変化である。電極は、国際脳波学会で標準化された「１０−２０電極配置法」により、被験者頭部の外的指標（眉根部、後頭極、耳介前点など）を基準に配置されることが多い。各電極位置の下に存在する皮質部位を検討した研究では、複数の被験者でほぼ共通の対応関係が示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
しかし、脳波の空間分解能は概して低く、電極の位置だけから信号の発生源となる皮質部位を同定することは不可能である。これに対して、生体光計測装置では、光の照射点と検出点の中点を中心とした皮質部位が、計測された信号変化の発生源であることが知られているが、光照射／光検出プローブの装着位置を被検体の外的指標から決定する標準的方法はなかった。
【０００９】
【非特許文献１】
Atsushi Maki et al., Medical Physics 22, 1997-2005, (1995)
【特許文献１】
特開２００１−２８６４４９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９８１１２号公報
【非特許文献２】
Vernon L. Towel et al., Electroencephalography and clinical
Neurophysiology 86, 1-3（1993）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の生体光計測用ヘッドギアは、上記のように光照射／光検出プローブの装着位置を決定する手段を持っていなかった。計測部位あるいは活動部位を同定するためには、ＭＲＩや３Ｄデジタイザなど他の装置が用いられることが多く、金銭的および時間的コストがかかるという問題があった。
【００１１】
また、脳波における電極配置法を利用し頭部の外的指標に応じて計測位置を決めようとしても、外的指標からの相対距離を正確に計測する手段がないため、異なる被検体に対して標準的な計測位置を決定することが困難であった。同様に、同一の被検体に対して繰り返し装着する場合も、装着位置の再現性は低かった。
【００１２】
さらに、生体光計測特有の困難点として、１計測点に対し光照射用と光検出用、計２つのプローブを要するため、多点同時計測を行う場合、プローブ間距離の微調整が難しいという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、計測位置を同定するための他の装置を用いることなく、容易且つ正確に被検体の計測部位を決定し、光照射／検出プローブを固定する機構を有した生体光計測用ヘッドギアを含む生体光計測技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体の外的指標からの相対距離を計測する手段を備えた生体光計測用ヘッドギアによって、他の装置を用いることなく光照射／検出プローブの正確な位置決めを可能とする。また、前記手段によって決定した計測位置に光照射／検出プローブを固定する手段を備えることにより、光照射／検出プローブの容易な装着を可能とする。
【００１５】
以下、本発明の構成例を列挙する。
【００１６】
（１）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとをそれぞれ保持する保持部を備えたシェル部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部上を移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
（２）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部が前記シェル部内部を通過し得る通過孔を少なくとも１つ備えていることを特徴とする。
【００１８】
（３）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記メジャー部材の目盛表示部は、伸縮性の材料を含むことを特徴とする。
【００１９】
（４）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが交互に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
（５）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが、同一の面板上に交互にかつ格子状に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
（６）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記メジャー部材を前記シェル部と一体化するための機構と、前記メジャー部材の目盛表示に合わせて任意の位置で固定する機構とを備えてなることを特徴とする。
【００２２】
（７）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、前記シェル部が、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部との間の距離を可変とする機構を備えていることを特徴とする。
【００２３】
（８）本発明の生体光計測用ヘッドギアは、被検体へ光を照射する光照射プローブを保持する保持部と、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブを保持する保持部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記光照射プローブの保持部および前記光検出プローブの保持部を、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着する機構を備えてなることを特徴とする。
【００２４】
（９）本発明の生体光計測装置は、被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとを前記被検体上に装着して、前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置により定まる部位を計測部位として、前記光検出プローブによって検出された信号に基き、被検体内の情報を計測するよう構成した生体光計測装置において、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材と、前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着し得る機構を備えた生体光計測用ヘッドギアを有してなることを特徴とする。
【００２５】
（１０）本発明の生体光計測装置は、前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、交互にかつ格子状に配置し、前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置との間の略中点位置を計測部位として被検体内の情報を計測するよう構成したことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、本発明の形態を示す全図において、同一機能を有するものには同じ符号を付け、繰り返しとなる説明は省略する場合がある。
【００２７】
（実施例１）
始めに、被検体１０に対するメジャーの装着方法を、図３に従い説明する。相対距離を示す目盛りを備えたメジャー５０、６０、７０を、眉根部２０、耳介前端部３０、後頭極４０などの外的指標を基準点とし装着する。ここでは、メジャー５０の両端にある固定部８０、９０をそれぞれ眉根部２０と後頭極４０に固定して、メジャー５０が示す中点に、メジャー上をスライドする可動固定部１００を装着する。この可動固定部１００はメジャー５０と直交するメジャー６０の固定部を兼ねており、メジャー６０の一端にある固定部１１０は左の耳介前点３０に固定される。同様に、図示されていないもう一端の固定部も右の耳介前点に固定される。
【００２８】
眉根部２０、耳介前部３０、後頭極９０を水平に結ぶメジャー７０は、点線で示したメジャー７５のように、メジャー５０上の可動固定部８５や、メジャー６０上の可動固定部１１５を用いて平行移動することが可能である。従って、メジャー５０、６０の目盛りに従いその位置を調整することが出来る。もちろん、本実施例で挙げた眉根部や後頭極以外にも外的指標となる特徴を用いることは可能であり、またメジャーの装着方法もこの限りではない。
【００２９】
次に、具体的なメジャーの機能について、図４を用いて説明する。本実施例で用いるメジャーは、ある基準点からある基準点までの距離を等分し、相対的な位置を示すものであるため、目盛り表示部１８０には伸縮性素材を用いて、両端の固定部１６０、１６２に目盛表示部の固定具１９０を会して固定する機構を備える。
【００３０】
ある外的指標から一定の長さを計測しても、サイズが異なる被検体に対しては同じ皮質部位に対応する計測位置とはならないが、眉根部、耳介前端部、後頭極などの外的指標に対応する皮質部位は、被検体間でほぼ一致するため、外的指標を基準とした相対距離を使うことにより共通した計測位置の決定が可能になる。例えば、眉根部から後頭極へ装着するメジャー５０に目盛りを１０表示しておけば、どのような大きさの被検体であっても、眉根部と後頭極の間１０分の１の位置を同定でき、ほぼ共通の部位を計測することが出来る。
【００３１】
固定部１６０、１６２は、被検体の外的指標に装着すれば、基準位置となるため、皮膚と接する面２１０等には滑りにくい素材を用いる。また、目盛り表示部と平行に非伸縮性のベルト１７０を備え、一度決定した位置がずれないようにする。一方の固定部１６０は、ベルト１７０に沿ってスライド移動することが出来るため、固定部１６０の外側にはみ出した部分２００を引っ張って調整し、その後に固定部１６０で動かないように固定することが可能である。このことにより、伸縮性を持つ目盛り表示部１８０によって、常に固定部１６０、１６２が引っ張り合い、計測位置がずれる状態を防ぐことが出来る。
【００３２】
可動固定部２２０は、確定した目盛りに従い、任意の位置に固定することが出来る。これは、例えば、図３に示した可動固定部１００のように、直交する別のメジャーの固定部になり得る。
【００３３】
図１に、本実施例の全体構成図を示した。上記図３および図４を用いて説明したように、眉根部２０、耳介前端部３０、後頭極４０にそれぞれ固定部８０、１１０、９０を付けて基準点とし、メジャー５０、６０、７５を装着する。本実施例では、メジャー７５上をスライド移動するように、計測シェル１２０を装着した。従って、メジャー７５で示す頭囲を任意に等分した目盛りに従い、例えばシェル上の計測点１３０を任意の位置に合わせて計測部位を決定することが出来る。
【００３４】
本発明では、光検出用プローブ４つと光検出用プローブ５つを格子状に配置し計１２点を計測するデザインのシェルを例示したが、各プローブの数や配置方法は必ずしもこの通りではない。同じデザインのシェルを対称的に頭部右側に装着する場合や、より多くのプローブを配置して頭部全体を覆うようなシェルを用いる場合もあり得る。各プローブの配置が固定されたシェルを用いることの利点は、組み合わせる光照射／光検出プローブ間の距離を一定に出来ることであり、深さ方向の計測位置を一定にしたい場合に有効である。
【００３５】
シェル部１２０を被検体１０に出来るだけフィットさせるために、伸縮素材である固定ベルト１４０を用いる。固定ベルト１４０は、調整器具１４５を用いて簡便に長さを調整することが出来る。本実施例では、シェル部１２０がメジャー７５に取り付けられているが、シェル部の取り付け方法は、この限りではない。また、図３に示すようにメジャーだけで用いて、被検体の外的指標からの相対距離を計測し計測位置を決め、独立の計測具を装着することも可能である。
【００３６】
次に、シェル部をメジャーの目盛りに合わせる機構について、図５に従い詳細を説明する。正確にメジャーに合わせてシェル部２３０を固定するため、目盛り表示部１８２および非伸縮性ベルト１７２がシェル部内部を通過できるように通過孔２７０を備える。シェル部２３０の上部には、例えば、光照射プローブの保持部２５０と光検出プローブの保持部２４０の略中点にある計測点を示す目盛り２６０を表示し、シェル部内部を通過しているメジャーの目盛りと合わせることを可能とする。シェル部内部にあるメジャーの目盛りが読めるように、上記シェル部２３０の上部には半透明の素材を用いる。
【００３７】
以上のように、被検体の外的指標に装着された非伸縮性素材のベルト１７２にシェル部２３０を固定し計測位置を決め、伸縮性素材で作られた固定ベルト１４２を用いて被検体に装着する。
【００３８】
さらに、光照射―検出プローブ間の距離を変化させる機構を有するシェルについて、図６を用いて説明する。これは、被検体のサイズが固体により異なる場合、光の照射―検出間距離を相対的に変化させ、計測位置を深さ方向でも調整したい場合に用いる。シェル部２８０は、光照射プローブの保持部２５２や光検出プローブの保持部２４２など複数のプローブ保持部を備える。1つの光検出プローブは複数の光照射プローブと組み合わされ、また逆に1つの光照射プローブは複数の光検出プローブと組み合わされるため、この例では関連する光照射―検出プローブ保持部は連動して同じ距離だけ変化するようになっている。各プローブ保持部が決められた方向で移動できるような溝２９０を設け、シェルに備えた調整器３００のつまみ３１０を動かすことによって、全ての光照射―検出プローブ保持部が連動する。
【００３９】
（実施例２）
実施例２における被検体１０に対するメジャーの装着方法は、実施例１と共通であるので省略し、特徴となる点についてのみ、図７に従い説明する。
【００４０】
本実施例では、光照射／光検出用プローブの保持部を配置するシェル部を設けず、メジャーを利用したプローブ保持ベルト３２０に保持部を備える方法を採った。プローブ保持ベルト３２０は、基本的に図4で示したメジャーと同じ機構を持ち、伸縮性素材と非伸縮性素材を併用したものである。外的指標を基準として装着したメジャー５０、６０、７０上をスライド移動できる固定部３３０と、プローブ保持ベルト３２０上をスライド移動できるプローブ保持部を使い、容易に各プローブ位置、すなわち計測点を決定し固定することが出来る。
【００４１】
本実施例の特徴は、このようにプローブ保持部を固定したシェル部を使わずに、各プローブを固定する点にある。プローブ保持部を固定したシェル部を用いないため、よりフレキシブルな位置決めと、照射―検出間距離の変更が可能となる。従って、１２点計測用シェルにおいて全プローブ保持部が連動する機構とした実施例１とは異なり、本実施例では、複数の計測点に対し、独立に光照射―検出間距離を変化させることが出来る。被検体のサイズが異なれば、その違いに応じて計測したい皮質部位の深さも異なる可能性が高く、この機構は有用である。計測位置の範囲によっては、同一の被検体に対し異なる光照射―検出間距離を用いる場合もあり得る。この時、本実施例のようにプローブ保持ベルトを用いることによって、各プローブ間の距離を容易に調整することが出来る。
【００４２】
また、計測点毎に異なるシェルを用いて光照射プローブ保持部と光検出プローブ保持部の距離を調整したり、1つのシェル上でも異なる光照射―検出間距離を設定したりしてもよい。特に、頭部全体を同時に計測する場合は、複数の計測点を決めることが多く、計測点毎に光照射―検出間の距離を変化させることは重要である。
【００４３】
図７には、被検体頭部の左前部分だけを計測する場合として例示したが、同様の方法で全体をカバーすることも可能である。また、被検体頭部のサイズに応じて、光照射／光検出プローブの数を変える場合もある。
【００４４】
以上の実施例で詳述したように、本発明の生体光計測用ヘッドギアによれば、被検体の外的指標を基準として容易且つ正確に被検体の計測部位を決定し、光照射／光検出プローブを有するシェル部もしくはプローブ保持部自体を固定することが出来る。眉根部や後頭極などを基準に相対的な位置を決定するとおよその皮質部位が同定できるため、従来のようにＭＲＩなどの他の構造画像撮影技術を併用する必要がなくなる。
【００４５】
また、光照射／検出プローブおよびシェル部は、非伸縮性素材で作られたベルトと伸縮性素材で作られたベルトを併用することにより、決定した装着位置からのずれを防ぐと同時に被検体にフィット感よく装着することが可能となる。
【００４６】
さらに、複数配列された光照射／検出プローブ間の距離を同時に、あるいは独立に変化させる機構を有するため、被検体のサイズに応じて光照射／光検出間の距離を容易に変化させることが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、生体光計測装置において用いる光照射／検出プローブの固定ヘッドギアに関して、計測位置を同定するための他の装置を用いることなく、正確且つ容易に被検体の計測部位を決定し、光照射／検出プローブを装着し得る生体光計測用ヘッドギアが実現でき、また、それを用いた生体光計測技術を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の全体構成を説明する図。
【図２】従来技術による生体光計測用ヘッドギア装着方法の一例を示す図。
【図３】実施例１および２において、外的指標から相対距離を計測するためのメジャーを被検体に装着する方法について説明する図。
【図４】実施例１および２において、外的指標から相対距離を計測するメジャーの詳細な機能について示す図。
【図５】実施例１において、メジャーの目盛りにシェル部を合わせ被検体に装着する機構について示す図。
【図６】実施例１において、全ての光照射／光検出プローブ間の距離を共通に変化させるシェル部の機構について示す図。
【図７】本発明の第２の実施例の全体構成を説明する図。
【符号の説明】
１０…被検体、２０…眉根部、３０…耳介前部、４０…後頭極、５０…メジャー、６０…メジャー、７０…メジャー、７５…メジャー、８０…メジャー固定部、８５…メジャー固定部、９０…メジャー固定部、９５…メジャー固定部、１００…メジャー固定部、１１０…メジャー固定部、１１５…メジャー固定部、１２０…シェル部、１３０…計測点、１４０…伸縮性を持つ固定ベルト、１４５…固定ベルトの長さ調整器具、１６０…メジャー固定部、１６２…メジャー固定部、１７０…非伸縮性素材で作られた固定ベルト、１７２…非伸縮性素材で作られた固定ベルト、１８０…伸縮性を持つ目盛り表示部、１８２…伸縮性を持つ目盛り表示部、１９０…目盛り表示部の固定具、２００…固定ベルトの長さ調整部分、２１０…滑りにくい素材、２２０…可動固定部、２３０…シェル部、２４０…光検出プローブの保持部、２４２…光検出プローブの保持部、２５０…光検出用プローブの保持部、２５２…光検出用プローブの保持部、２６０…計測点を示す目盛り、２７０…メジャーの通過孔、２８０…シェル部、２９０…プローブ保持部を移動させる溝、３００…プローブ間距離の調整器具、３１０…調整つまみ、３２０…プローブ保持ベルト、３３０…プローブ保持ベルト固定部。
Claims (10)
- 被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとをそれぞれ保持する保持部を備えたシェル部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部上を移動可能に構成されていることを特徴とする生体光計測用ヘッドギア。
- 前記シェル部は、前記メジャー部材の目盛表示部が前記シェル部内部を通過し得る通過孔を少なくとも１つ備えていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 前記メジャー部材の目盛表示部は、伸縮性の材料を含むことを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが交互に配置されていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 前記シェル部は、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部とが、同一の面板上に交互にかつ格子状に配置されていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 前記メジャー部材を前記シェル部と一体化するための機構と、前記メジャー部材の目盛表示に合わせて任意の位置で固定する機構とを備えてなることを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 前記シェル部が、前記光照射プローブの保持部と前記光検出プローブの保持部との間の距離を可変とする機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の生体光計測用ヘッドギア。
- 被検体へ光を照射する光照射プローブを保持する保持部と、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブを保持する保持部と、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材とを有し、かつ、前記光照射プローブの保持部および前記光検出プローブの保持部を、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着する機構を備えてなることを特徴とする生体光計測用ヘッドギア。
- 被検体へ光を照射する光照射プローブと、前記光照射プローブから照射され前記被検体内を伝播した通過光を検出する光検出プローブとを前記被検体上に装着して、前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置により定まる部位を計測部位として、前記光検出プローブによって検出された信号に基き、被検体内の情報を計測するよう構成した生体光計測装置において、前記被検体の複数の外的指標間を連結するように配設され、前記複数の外的指標を基準点として各外的指標間の相対距離を示す目盛表示部を備えたメジャー部材と、前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、前記メジャー部材の目盛表示部上の所望の位置に配置し、前記被検体に装着し得る機構を備えた生体光計測用ヘッドギアを有してなることを
特徴とする生体光計測装置。 - 前記光照射プローブおよび前記光検出プローブを、交互にかつ格子状に配置し、
前記光照射プローブの光照射位置と前記光検出プローブの光検出位置との間の略中点位置を計測部位として被検体内の情報を計測するよう構成したことを
特徴とする請求項９記載の生体光計測装置。
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