JP5459406B2 - 送光用プローブ、受光用プローブ、送受光用プローブ及びこれを用いた光測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光を用いて非侵襲で脳活動を測定するための送光用プローブ、受光用プローブ、送受光用プローブ及びこれを用いた光測定装置に関する。
近年、脳の活動状況を観察するために、光を用いて簡便に非侵襲で測定する光脳機能イメージング装置(光測定装置)が開発されている。このような光脳機能イメージング装置では、送光用プローブと受光用プローブとを備える。これにより、光脳機能イメージング装置では、被検者の頭部表面上に配置した送光用プローブにより、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3(例えば、780nmと805nmと830nm)の近赤外光を脳に照射するとともに、頭部表面上に配置した受光用プローブにより、脳から放出された各波長の近赤外光の強度(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式(1)(2)(3)に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている(例えば、非特許文献1参照)。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を算出している。
A(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
A(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
A(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
A(λ1)=EO(λ1)×[oxyHb]+Ed(λ1)×[deoxyHb]・・・(1)
A(λ2)=EO(λ2)×[oxyHb]+Ed(λ2)×[deoxyHb]・・・(2)
A(λ3)=EO(λ3)×[oxyHb]+Ed(λ3)×[deoxyHb]・・・(3)
なお、EO(λm)は、波長λmの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ed(λm)は、波長λmの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
ここで、送光用プローブと受光用プローブとの間の距離(チャンネル)と、測定部位との関係について説明する。図5(a)は、一対の送光用プローブ及び受光用プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図5(b)は、図5(a)の平面図である。
送光用プローブ112が被検者の頭部表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光用プローブ113が被検者の頭部表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光用プローブ112から光を照射させるとともに、受光用プローブ113に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭部表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検者の測定部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られるとしている。
送光用プローブ112が被検者の頭部表面の送光点Tに押し当てられるとともに、受光用プローブ113が被検者の頭部表面の受光点Rに押し当てられる。そして、送光用プローブ112から光を照射させるとともに、受光用プローブ113に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Tから照射された光のうちで、バナナ形状(測定領域)を通過した光が、頭部表面の受光点Rに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Tと受光点Rとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Lの中点Mから、送光点Tと受光点Rとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さL/2である被検者の測定部位Sに関する受光量情報A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)が得られるとしている。
また、光脳機能イメージング装置では、脳の複数箇所の測定部位に関するオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])をそれぞれ測定するために、例えば、近赤外分光分析計(以下、NIRSと略す)等が利用されている(例えば、特許文献1参照)。
図6は、従来の光脳機能イメージング装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
光脳機能イメージング装置(近赤外分光分析計)101は、直方体形状の筐体6を有する。筐体6の内部には、光を出射する光源(発光部)102と、光源102を駆動する光源駆動機構4と、受光量情報An(λm)を検出する光検出器(受光部)103と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部22と、メモリ23とを備えるとともに、筐体6の外部には、被検者の頭部に装着されるホルダ50と、ホルダ50に固定されるN個の送光用プローブ112と、ホルダ50に固定されるM個の受光用プローブ113と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
図6は、従来の光脳機能イメージング装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
光脳機能イメージング装置(近赤外分光分析計)101は、直方体形状の筐体6を有する。筐体6の内部には、光を出射する光源(発光部)102と、光源102を駆動する光源駆動機構4と、受光量情報An(λm)を検出する光検出器(受光部)103と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部22と、メモリ23とを備えるとともに、筐体6の外部には、被検者の頭部に装着されるホルダ50と、ホルダ50に固定されるN個の送光用プローブ112と、ホルダ50に固定されるM個の受光用プローブ113と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
光源駆動機構4は、送受光用制御部21から入力された駆動信号により光源102を駆動する。光源102は、例えば、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光を出射することができる半導体レーザLD1、LD2、LD3等である。
光検出器103は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等が用いられる。
光検出器103は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等が用いられる。
このような近赤外分光分析計101では、N個の送光用プローブ112と、M個の受光用プローブ113とを所定の配列で被検者の頭部表面に密着させるために、ホルダ50が使用される。ホルダ50としては、例えば、頭部表面の形状に合わせて椀形状に成型されたものが使用される。図7は、ホルダの一例を示す斜視図である。ホルダ50には、(N+M)個の貫通孔(装着部)51が行方向と列方向とで30mmをあけるように形成されている。貫通孔51は円柱形状で、その直径は10mm程度であり、深さは5mm程度である。
そして、図8は、送光用プローブ(受光用プローブ)の一例を示す図である。図8(a)は、送光用プローブの斜視図であり、図8(b)は、送光用プローブの断面図であり、図8(c)は、送光用プローブの正面図である。
送光用プローブ112は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体112aを有し、筐体112aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体112aの内部には、直径2mmの管状の送光用光ファイバ130aの一端部が挿入されている。これにより、送光用光ファイバ130aの他端部が、発光部102と接続されることで、送光用光ファイバ130aの他端部から入射した近赤外光が、送光用光ファイバ130aの内部を通過して送光用光ファイバ130aの一端部(送光用プローブ112の先端)から出射することができるようになっている。
受光用プローブ113も、送光用プローブ112と同様の構造をしており、外径が10mm程度である円筒形状の筐体113aを有し、筐体113aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体113aの内周面には、直径2mmの管状の受光用光ファイバ140aの一端部が挿入されている。これにより、受光用光ファイバ140aの他端部が、光検出器103と接続されることで、受光用光ファイバ140aの一端部(受光用プローブ113の先端)から入射した近赤外光が、受光用光ファイバ140aの内部を通過して受光用光ファイバ140aの他端部から出射することができるようになっている。
送光用プローブ112は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体112aを有し、筐体112aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体112aの内部には、直径2mmの管状の送光用光ファイバ130aの一端部が挿入されている。これにより、送光用光ファイバ130aの他端部が、発光部102と接続されることで、送光用光ファイバ130aの他端部から入射した近赤外光が、送光用光ファイバ130aの内部を通過して送光用光ファイバ130aの一端部(送光用プローブ112の先端)から出射することができるようになっている。
受光用プローブ113も、送光用プローブ112と同様の構造をしており、外径が10mm程度である円筒形状の筐体113aを有し、筐体113aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体113aの内周面には、直径2mmの管状の受光用光ファイバ140aの一端部が挿入されている。これにより、受光用光ファイバ140aの他端部が、光検出器103と接続されることで、受光用光ファイバ140aの一端部(受光用プローブ113の先端)から入射した近赤外光が、受光用光ファイバ140aの内部を通過して受光用光ファイバ140aの他端部から出射することができるようになっている。
このようなN個の送光用プローブ112とM個の受光用プローブ113とが、ホルダ50の貫通孔51に、行方向と列方向とに交互となるように挿入されることになる。図9は、N個の送光用プローブとM個の受光用プローブとの位置関係の一例を示す図である。なお、送光用プローブ112を白丸で示し、受光用プローブ113を黒丸で示す。
このとき、ホルダ50のどの貫通孔51に、どの送光用プローブ112T1〜112Tn又は受光用プローブ113R1〜113Rmが挿入されたかが認識されるように、各貫通孔51には、異なる番号(T1、T2、・・・、Tn、R1、R2、・・・、Rm)がそれぞれ振り当てられているとともに、各送光用プローブ112T1〜112Tnにも、異なる番号(T1、T2、・・・、Tn)がそれぞれ振り当てられ、各受光用プローブ113R1〜113Rmにも、異なる番号(R1、R2、・・・、Rm)がそれぞれ振り当てられている。これにより、各送光用プローブ112T1〜112Tnと各受光用プローブ113R1〜113Rmとは、対応する番号の各貫通孔51にそれぞれ挿入される。
このとき、ホルダ50のどの貫通孔51に、どの送光用プローブ112T1〜112Tn又は受光用プローブ113R1〜113Rmが挿入されたかが認識されるように、各貫通孔51には、異なる番号(T1、T2、・・・、Tn、R1、R2、・・・、Rm)がそれぞれ振り当てられているとともに、各送光用プローブ112T1〜112Tnにも、異なる番号(T1、T2、・・・、Tn)がそれぞれ振り当てられ、各受光用プローブ113R1〜113Rmにも、異なる番号(R1、R2、・・・、Rm)がそれぞれ振り当てられている。これにより、各送光用プローブ112T1〜112Tnと各受光用プローブ113R1〜113Rmとは、対応する番号の各貫通孔51にそれぞれ挿入される。
そして、N個の送光用プローブ112T1〜112TnとM個の受光用プローブ113R1〜113Rmとの位置関係では、1個の受光用プローブ113で、複数個の送光用プローブ112から照射された光を同時に受光しないで、1個の送光用プローブ112から照射された光のみを受光するように、送光用プローブ112から光を照射するタイミングと、受光用プローブ113で光を受光するタイミングとを調整する必要がある。このため、メモリ23には、光源102で光を出射するタイミングと光検出器103で光を検出するタイミングとを示す制御テーブルが記憶されている。
このような制御テーブルがメモリ23に記憶された送受光用制御部21は、所定の時間に、1個の送光用プローブ112に光を送光する駆動信号を光源102に出力するとともに、受光用プローブ113で受光された受光信号(受光量情報)を光検出器103で検出する。その結果、X箇所の測定部位に関する受光量情報Ax(λ1)、Ax(λ2)、Ax(λ3)(x=1,2,・・・,X)の収集が行なわれる。
このような制御テーブルがメモリ23に記憶された送受光用制御部21は、所定の時間に、1個の送光用プローブ112に光を送光する駆動信号を光源102に出力するとともに、受光用プローブ113で受光された受光信号(受光量情報)を光検出器103で検出する。その結果、X箇所の測定部位に関する受光量情報Ax(λ1)、Ax(λ2)、Ax(λ3)(x=1,2,・・・,X)の収集が行なわれる。
解析用制御部22は、X箇所の測定部位に関する受光量情報Ax(λ1)、Ax(λ2)、Ax(λ3)(x=1,2,・・・,X)に基づいて、関係式(1)(2)(3)を用いて、各波長(オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長)の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積([oxyHb]+[deoxyHb])を求めている。
Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
しかしながら、ホルダ50を被検者の頭部に装着させた後に、送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmをホルダ50の貫通孔51に固定することになるが、人体の頭部表面には毛髪が存在するので、毛髪を避けて送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmの先端を頭部表面に接触させなければならないため、毛髪を掻き分けながら送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmを取り付けるという作業が発生する。
よって、送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmをホルダ50の貫通孔51に固定する場合には、毛髪を掻き分けることになり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかるものであった。
さらに、被検者はリハビリ等の運動を毎日行うこともあり、そして、その場所が被検者の家等である場合に、家族等が被検者にホルダ50の貫通孔51へ送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmを固定するには非常に手間と時間がかかっていた。
よって、送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmをホルダ50の貫通孔51に固定する場合には、毛髪を掻き分けることになり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかるものであった。
さらに、被検者はリハビリ等の運動を毎日行うこともあり、そして、その場所が被検者の家等である場合に、家族等が被検者にホルダ50の貫通孔51へ送光用プローブ112T1〜112Tnや受光用プローブ113R1〜113Rmを固定するには非常に手間と時間がかかっていた。
そこで、発明者は、被検者の頭部に短時間で配置することができるプローブについて検討を行った。上述したようなプローブでは、先端を頭部表面と接触させる際に、毛髪を掻き分ける必要がある。よって、プローブをホルダへ固定する際に、プローブ自体が毛髪を掻き分けるようにすることを見出した。つまり、プローブの先端部を櫛型形状にした。
本発明の送光用プローブは、被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、前記筐体の先端部に配置され、光を出射する発光部と、一端部が発光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、前記ホルダに固定されることで、当該被検体に光を照射する送光用プローブであって、前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、前記発光部は複数個の発光素子であり、当該発光素子は各突出部の先端部にそれぞれ配置されており、前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されているようにしている。
本発明のプローブは、複数本の棒状の突出部を有する。つまり、プローブの先端は櫛型形状となっている。これにより、プローブをホルダの装着部に挿入していくと同時に毛髪を掻き分けることができる。
以上のように、本発明の送光用プローブによれば、被検者の頭部に短時間で配置することができる。
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
また、本発明の受光用プローブは、被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、前記筐体の先端部に配置され、光を検出する受光部と、一端部が受光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、前記ホルダに固定されることで、当該被検体から放出される光を受光する受光用プローブであって、前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、前記受光部は複数個の受光素子であり、当該受光素子は各突出部の先端部にそれぞれ配置されており、前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されているようにしている。
以上のように、本発明の受光用プローブによれば、被検者の頭部に短時間で配置することができる。
また、本発明の受光用プローブは、被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、前記筐体の先端部に配置され、光を検出する受光部と、一端部が受光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、前記ホルダに固定されることで、当該被検体から放出される光を受光する受光用プローブであって、前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、前記受光部は複数個の受光素子であり、当該受光素子は各突出部の先端部にそれぞれ配置されており、前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されているようにしている。
以上のように、本発明の受光用プローブによれば、被検者の頭部に短時間で配置することができる。
また、本発明の送受光用プローブは、被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、前記筐体の先端部に配置され、光を出射する発光部と、一端部が発光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路と、前記筐体の先端部に配置され、光を検出する受光部と、一端部が受光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、前記ホルダに固定されることで、当該被検体に光を照射するとともに、当該被検体から放出される光を受光する送受光用プローブであって、前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、前記発光部は発光素子であり、当該発光素子は突出部の先端部に配置されており、前記受光部は受光素子であり、当該受光素子は突出部の先端部に配置されており、前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されているようにしている。
以上のように、本発明の送受光用プローブによれば、被検者の頭部に短時間で配置することができる。
以上のように、本発明の送受光用プローブによれば、被検者の頭部に短時間で配置することができる。
そして、本発明の光測定装置は、上述したようなプローブと、前記被検体に装着されるホルダと、前記プローブに対して光の送光又は受光を制御する制御部とを備えるようにしてもよい。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
図1は、本発明の一実施形態である光脳機能イメージング装置の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、光脳機能イメージング装置101と同様のものについては、同じ符号を付している。
光脳機能イメージング装置(近赤外分光分析計)1は、直方体形状の筐体6を有する。筐体6の内部には、発光部2(図2参照)を駆動する光源駆動機構4と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部22と、メモリ23とを備えるとともに、筐体6の外部には、被検者の頭部に装着されるホルダ50と、ホルダ50に固定されるN個の送光用プローブ12と、ホルダ50に固定されるM個の受光用プローブ13と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
光脳機能イメージング装置(近赤外分光分析計)1は、直方体形状の筐体6を有する。筐体6の内部には、発光部2(図2参照)を駆動する光源駆動機構4と、A/D(A/Dコンバータ)5と、送受光用制御部21と、解析用制御部22と、メモリ23とを備えるとともに、筐体6の外部には、被検者の頭部に装着されるホルダ50と、ホルダ50に固定されるN個の送光用プローブ12と、ホルダ50に固定されるM個の受光用プローブ13と、モニタ画面26a等を有する表示装置26と、キーボード(入力装置)27とを備える。
図2は、送光用プローブの一例を示す図である。図2(a)は、送光用プローブの斜視図であり、図2(b)は、送光用プローブの断面図であり、図2(c)は、送光用プローブの正面図である。
送光用プローブ12は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体12aを有し、筐体12aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体12aの先端部には、軸方向の伸びる5本の円柱形状の突出部12bが形成されている。突出部12bの直径は1mm程度であり、突出部12bの長さは10〜20mm程度である。そして、送光用プローブ12の先端部を軸方向から視ると、図2(c)に示す通り、1個の突出部12bは、送光用プローブ12の中心に配置され、4個の突出部12bは、送光用プローブ12の周縁部に等間隔をあけて円形状に並ぶように配置されている。
送光用プローブ12は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体12aを有し、筐体12aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体12aの先端部には、軸方向の伸びる5本の円柱形状の突出部12bが形成されている。突出部12bの直径は1mm程度であり、突出部12bの長さは10〜20mm程度である。そして、送光用プローブ12の先端部を軸方向から視ると、図2(c)に示す通り、1個の突出部12bは、送光用プローブ12の中心に配置され、4個の突出部12bは、送光用プローブ12の周縁部に等間隔をあけて円形状に並ぶように配置されている。
各突出部12bの先端部には、LED(発光素子)2がそれぞれ固定されている。LED2は、例えば、異なる3種類の波長λ1、λ2、λ3の近赤外光を出射することができるようになっている。
各突出部12bの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)30aの一端部が挿入されている。そして、電線30aの一端部がLED2と接続されている。また、電線30aの他端部がお互いに接続されて電線30となり、電線30の他端部が光源駆動機構4と接続されている。これにより、光源駆動機構4は、送受光用制御部21から入力された駆動信号によりLED2を駆動することができるようになっている。
各突出部12bの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)30aの一端部が挿入されている。そして、電線30aの一端部がLED2と接続されている。また、電線30aの他端部がお互いに接続されて電線30となり、電線30の他端部が光源駆動機構4と接続されている。これにより、光源駆動機構4は、送受光用制御部21から入力された駆動信号によりLED2を駆動することができるようになっている。
図3は、受光用プローブの一例を示す図である。図3(a)は、受光用プローブの斜視図であり、図3(b)は、受光用プローブの断面図であり、図3(c)は、受光用プローブの正面図である。
受光用プローブ13は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体13aを有し、筐体13aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体13aの先端部には、軸方向の伸びる5本の円柱形状の突出部13bが形成されている。突出部13bの直径は1mm程度であり、突出部13bの長さは10〜20mm程度である。そして、受光用プローブ13の先端部を軸方向から視ると、1個の突出部13bは、送光用プローブ13の中心に配置され、4個の突出部13bは、送光用プローブ13の周縁部に、等間隔をあけて円形状に並ぶように配置されている。
受光用プローブ13は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体13aを有し、筐体13aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体13aの先端部には、軸方向の伸びる5本の円柱形状の突出部13bが形成されている。突出部13bの直径は1mm程度であり、突出部13bの長さは10〜20mm程度である。そして、受光用プローブ13の先端部を軸方向から視ると、1個の突出部13bは、送光用プローブ13の中心に配置され、4個の突出部13bは、送光用プローブ13の周縁部に、等間隔をあけて円形状に並ぶように配置されている。
各突出部13bの先端部には、フォトダイオード(受光素子)3がそれぞれ固定されている。フォトダイオード3は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)を出力することができるようになっている。
各突出部13bの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)40aの一端部が挿入されている。そして、電線40aの一端部がフォトダイオード3と接続されている。また、電線40aの他端部がお互いに接続されて電線40となり、電線40の他端部がA/D5を介して送受光用制御部21と接続されている。これにより、フォトダイオード3は、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力することができるようになっている。
各突出部13bの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)40aの一端部が挿入されている。そして、電線40aの一端部がフォトダイオード3と接続されている。また、電線40aの他端部がお互いに接続されて電線40となり、電線40の他端部がA/D5を介して送受光用制御部21と接続されている。これにより、フォトダイオード3は、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力することができるようになっている。
そして、ホルダ50を被検者の頭部に装着させた後に、送光用プローブ12T1〜12Tnや受光用プローブ13R1〜13Rmをホルダ50の貫通孔51に固定することになるが、人体の頭部表面に毛髪が存在しても、送光用プローブ12T1〜12Tnや受光用プローブ13R1〜13Rmの先端部が挿入される際に毛髪を掻き分けるので、被検者の頭部に短時間で装着することができる。
(他の実施形態)
上述した光脳機能イメージング装置1では、N個の送光用プローブ12と、M個の受光用プローブ13とを用いるような構成を示したが、(N+M)個の送受光用プローブ14を用いるような構成としてもよい。
図4は、送受光用プローブの一例を示す図である。図4(a)は、送受光用プローブの斜視図であり、図4(b)は、送受光用プローブの断面図であり、図4(c)は、送受光用プローブの正面図である。
送受光用プローブ14は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体14aを有し、筐体14aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体14aの先端部には、軸方向の伸びる4本の円柱形状の突出部14bが形成されている。突出部14bの直径は1mm程度であり、突出部14bの長さは10〜20mm程度である。そして、送受光用プローブ14の先端部を軸方向から視ると、4個の突出部14bは、送光用プローブ14の周縁部に、等間隔をあけて円形状に順番に並ぶように配置されている。
上述した光脳機能イメージング装置1では、N個の送光用プローブ12と、M個の受光用プローブ13とを用いるような構成を示したが、(N+M)個の送受光用プローブ14を用いるような構成としてもよい。
図4は、送受光用プローブの一例を示す図である。図4(a)は、送受光用プローブの斜視図であり、図4(b)は、送受光用プローブの断面図であり、図4(c)は、送受光用プローブの正面図である。
送受光用プローブ14は、外径が10mm程度である円筒形状の筐体14aを有し、筐体14aの外周面は、貫通孔51の内周面に固定できるようになっている。筐体14aの先端部には、軸方向の伸びる4本の円柱形状の突出部14bが形成されている。突出部14bの直径は1mm程度であり、突出部14bの長さは10〜20mm程度である。そして、送受光用プローブ14の先端部を軸方向から視ると、4個の突出部14bは、送光用プローブ14の周縁部に、等間隔をあけて円形状に順番に並ぶように配置されている。
第一の突出部14bと第三の突出部14bとの先端部には、LED(発光素子)2がそれぞれ固定されている。第一の突出部14bと第三の突出部14bとの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)30aの一端部が挿入されている。そして、電線30aの一端部がLED2と接続されている。また、電線30aの他端部がお互いに接続されて電線30となり、電線30の他端部が光源駆動機構4と接続されている。これにより、光源駆動機構4は、送受光用制御部21から入力された駆動信号によりLED2を駆動することができるようになっている。
第二の突出部14bと第四の突出部14bとの先端部には、フォトダイオード(受光素子)3がそれぞれ固定されている。第二の突出部14bと第四の突出部14bとの内部には、直径1mmの管状の電線(伝送路)40aの一端部が挿入されている。そして、電線40aの一端部がフォトダイオード3と接続されている。また、電線40aの他端部がお互いに接続されて電線40となり、電線40の他端部がA/D5を介して送受光用制御部21と接続されている。これにより、フォトダイオード3は、受光信号(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)、A(λ3)をA/D5を介して送受光用制御部21に出力することができるようになっている。
本発明は、非侵襲で脳活動を測定する光脳機能イメージング装置等に利用することができる。
1:光脳機能イメージング装置(光測定装置)
2:発光素子(発光部)
3:受光素子(光検出部)
12:送光用プローブ
12a:筐体
12b:突出部
21:送受光用制御部
30:電線(伝送路)
30a:電線(伝送路)
50:ホルダ
51:貫通孔(装着部)
2:発光素子(発光部)
3:受光素子(光検出部)
12:送光用プローブ
12a:筐体
12b:突出部
21:送受光用制御部
30:電線(伝送路)
30a:電線(伝送路)
50:ホルダ
51:貫通孔(装着部)
Claims (4)
- 被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、
前記筐体の先端部に配置され、光を出射する発光部と、
一端部が発光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、
前記ホルダに固定されることで、当該被検体に光を照射する送光用プローブであって、
前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、
前記発光部は複数個の発光素子であり、当該発光素子は各突出部の先端部にそれぞれ配置されており、
前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されていることを特徴とする送光用プローブ。 - 被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、
前記筐体の先端部に配置され、光を検出する受光部と、
一端部が受光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、
前記ホルダに固定されることで、当該被検体から放出される光を受光する受光用プローブであって、
前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、
前記受光部は複数個の受光素子であり、当該受光素子は各突出部の先端部にそれぞれ配置されており、
前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されていることを特徴とする受光用プローブ。 - 被検体に装着されるホルダの装着部に固定するための筐体と、
前記筐体の先端部に配置され、光を出射する発光部と、
一端部が発光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路と、
前記筐体の先端部に配置され、光を検出する受光部と、
一端部が受光部と接続されるとともに、他端部が制御部と接続される伝送路とを備え、
前記ホルダに固定されることで、当該被検体に光を照射するとともに、当該被検体から放出される光を受光する送受光用プローブであって、
前記筐体の先端部は、複数本の棒状の突出部を有し、
前記発光部は発光素子であり、当該発光素子は突出部の先端部に配置されており、
前記受光部は受光素子であり、当該受光素子は突出部の先端部に配置されており、
前記伝送路は複数本の伝送路であり、当該伝送路は各突出部の内部にそれぞれ配置されていることを特徴とする送受光用プローブ。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載のプローブと、
前記被検体に装着されるホルダと、
前記プローブに対して光の送光又は受光を制御する制御部とを備えることを特徴とする光測定装置。
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