JP5486816B2

JP5486816B2 - 脳機能測定装置

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Publication number: JP5486816B2
Application number: JP2009011236A
Authority: JP
Inventors: 修木村
Original assignee: Hitachi Kokusai Denki Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Kokusai Denki Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010167039A

Description

本発明は、近赤外分光法を用いて脳機能を測定する脳機能測定装置に関する。

一般に近赤外光（波長：７００ｎｍ〜１０００ｎｍ)は、筋肉や骨などの生体組織を透過し、血液中のヘモグロビンに吸収される性質を有している。そのため、この性質を利用する近赤外分光法（以下、ＮＩＲＳ：Ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が血流の変化を測定するために用いられている。

このＮＩＲＳを用いて脳機能を測定する脳機能測定システムは、例えば頭部から近赤外光を照射し、脳によって拡散反射された光を受光し、この光を検出し、この検出結果を基に脳に流れる血液中のヘモグロビンの酸素状態を測定し、このヘモグロビンの酸素状態から脳の活動状態（脳機能）を測定する脳機能測定装置を有している。またこの脳機能測定システムは、測定結果を管理する例えばパソコンなどの測定本体装置を有している。

脳機能測定装置は、頭部に装着される装着体である。脳機能測定装置は、近赤外光を頭部に向けて出射する光源部と、脳によって拡散反射された近赤外光を受光し、この光を検出する検出部とを有している。脳機能測定装置は、測定本体装置と例えば光ファイバなどの有線にて連結している。そのためこの脳機能測定システムは、据え置きタイプである。

例えば特許文献１には、鎮痛効果を奏する電気パルスの出力を１／ｆのゆらぎを発生させるように容易にランダマイズできる電気パルス制御装置が開示されている。

また例えば特許文献２には、アパレルとともに使用される成型可能なトランシーバが開示されている。

特開平９−１５４９５７号公報特表２００２−５２５９０４号公報

上述した頭部に装着される脳機能測定装置において、大人と子供とのように頭部の大きさや形状が異なる場合、光源部と検出部とが頭部に密着せず、光源部と検出部とが頭部からずれてしまい、脳機能を容易に測定できない虞が生じる。また脳機能測定装置は、頭部の大きさや形状によって、頭部に容易に装着できない虞が生じる。

そのため本発明は、上記事情に鑑み、頭部に容易に密着且つ装着でき、脳機能を容易に測定することができる近赤外分光法を用いる脳機能測定装置を提供することを目的とする。

本発明は目的を達成するために、脳機能の測定結果を管理する測定本体装置に、近赤外分光法によって近赤外光を頭部に向けて出射し、脳によって拡散反射された前記近赤外光を検出し、検出結果を基にした前記測定結果を無線によって送信する脳機能測定装置であって、前記頭部に向けて前記近赤外光を出射する光源部と、前記光源部と対の関係を有し、前記光源部と共に１つのユニットを構成し、前記光源部から出射された後、前記脳によって拡散反射された前記近赤外光を検出する検出部と、前記光源部と前記検出部とを１つのユニットとして支持する支持部と、前記支持部に配設され、前記光源部と前記検出部とに連接し、前記光源部と前記検出部とを一体にして、前記光源部と前記検出部とを頭部に密着させるために、前記光源部と前記検出部とを頭部に押し付ける押し付け部と、前記光源部と前記検出部とにそれぞれ配設され、前記押し付け部が前記光源部と前記検出部とを頭部に押し付けた際に、前記頭部に貼り付く貼付部と、前記頭部の周囲方向に沿って前記光源部と前記検出部とが互い違いに配設されるように前記支持部同士を数珠繋ぎに連結し、前記支持部を通じて前記光源部と前記検出部とを前記頭部に密着させるために、連結した前記支持部を前記頭部の周囲方向に回動させる回動性を有するリンク機構と、を具備し、前記支持部は、前記脳機能測定装置を前記頭部に装着させるベルトと連結し、前記ベルトの長手方向に沿って前記支持部同士が隣り合って配設され、前記リンク機構に配設され、前記リンク機構は、前記ベルトの長手方向に沿って前記支持部を挿通している第１のケーブルと第２のケーブルと第３のケーブルと、前記第１のケーブルを介してレーザ基板と接続し前記光源部を制御する光源制御基板と、前記第２のケーブルを介して受光基板と接続し前記検出部を制御する検出制御基板と、前記第３のケーブルを介して前記レーザ基板と前記受光基板とに接続し、前記光源部と前記検出部とに電力を供給する電源と、を有し、前記第１のケーブルと前記第２のケーブルと前記第３のケーブルとは束部材によって束ねられ、前記第１のケーブルと前記第２のケーブルと前記第３のケーブルと前記束部材とは、ケーブル保持部材によってまとめて保持されることを特徴とする脳機能測定装置を提供する。

本発明によれば、頭部に容易に密着且つ装着でき、脳機能を容易に測定することができる近赤外分光法を用いる脳機能測定装置を提供することができる。

図１は、脳機能測定装置と測定本体装置とを有する脳機能測定システムの概略図である。図２は、ＮＩＲＳを用いた携帯型の脳機能測定装置が頭部に装着された状態を示す斜視図である。図３Ａは、脳機能測定装置における光源と検出器との配列を示す図である。図３Ｂは、光源と検出器とにおける近赤外光の流れを示す図である。図４Ａは、前から見た脳機能測定装置の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す脳機能測定装置から保護部を取り外した際の電源収納部近傍の脳機能測定装置の斜視図である。図４Ｃは、後ろから見た脳機能測定装置の斜視図である。図５は、光源部と検出部との分解斜視図である。図６は、リンク機構を示す斜視図である。図７は、脳機能測定装置におけるケーブルの配線を示す概略図である。図８は、束部材とケーブル保持部材とを示す斜視図である。図９Ａは、板ばね部が、頭部５の曲率及び凸凹と、リンク機構と、の間に形成されるずれ角θ１を板ばね部のねじれによって０にするように補正する状態を示す図である。図９Ｂは、板ばね部が、頭部の周囲方向に略直交する傾斜方向における凸凹と、例えば額における頭部の傾斜といった頭部の曲率とによって生じ、光源部と頭部との間に形成されるずれ角θ２と、上述した凸凹と曲率とによって生じ、検出部と頭部との間に形成されるずれ角θ２とを０にするように補正する状態を示す図である。図１０Ａは、ベルトの断面図である。図１０Ｂは、ベルトの正面図である。図１０Ｃは、ベルトの側面図である。図１１Ａは、ヘルメットに装着された脳機能測定装置を示す斜視図である。図１１Ｂは、スポーツヘッドギアに装着された脳機能測定装置の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように脳機能測定システム１００は、例えば近赤外分光法（以下、ＮＩＲＳ：Ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて図２に示す例えば頭部５に向けて透過性が高い近赤外光（波長：７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）を照射し、脳によって拡散反射された光を受光し、この光を検出し、検出した検出結果を基に脳に流れる血液中の例えばヘモグロビンの酸素状態を測定し、このヘモグロビンの酸素状態から脳の活動状態（脳機能）を測定する脳機能測定装置１と、測定結果を管理する例えばパソコンなどの測定本体装置１１０とを有している。

脳機能測定装置１は、例えば光ファイバなどの有線ケーブル２にて脳機能測定装置１と接続している制御部３を有している。この制御部３は、脳機能測定装置１の初期設定と、計測の開始と停止と、測定結果の取得と一時保存と、脳機能測定装置１への電力供給と、測定本体装置１１０との無線通信とを制御する。脳機能測定装置１は、制御部３を通じて無線によって測定本体装置１１０と接続している。

つまり脳機能測定装置１は、ＮＩＲＳによって近赤外光を頭部５に向けて出射し、脳によって拡散反射された近赤外光を受光し、この近赤外光を検出する。そして脳機能測定装置１は、検出結果を基にした測定結果を、制御部３を介して無線によって測定本体装置１１０に送信する。測定本体装置１１０は、この検出結果を管理する。

図２に示すように脳機能測定装置１は、子供や大人の頭部５（被装着体）に直接装着される帯であり、携帯型である。脳機能測定装置１は、頭部５に装着される際、頭部５の周囲を囲む。本実施形態における脳とは例えば前頭葉を示し、頭部５は額を含んでいる。

図１乃至図６に示すように、脳機能測定装置１は、頭部５に向けて光を出射する光源部１０と、光源部１０から出射された後、脳によって拡散反射された光を検出する検出部２０と、光源部１０と検出部２０とを１つのユニットとして支持する支持部３０と、支持部３０に配設され、光源部１０と検出部２０とに連接し、光源部１０と検出部２０とを一体にして、光源部１０と検出部２０とを頭部５に密着させるために、光源部１０と検出部２０とを頭部５に押し付ける押し付け部である板ばね部４０と、光源部１０と検出部２０とにそれぞれ配設され、板ばね部４０が光源部１０と検出部２０とを頭部５に押し付けた際に、頭部５に貼り付く貼付部である接触パッド１２，２２と、頭部５の周囲方向に沿って光源部１０と検出部２０とが互い違いに配設されるように支持部３０同士を数珠繋ぎに連結し、支持部３０を通じて光源部１０と検出部２０とを頭部５に密着させるために、連結した支持部３０を頭部５の周囲方向に回動させる回動性を有するリンク機構５０とを有している。

また脳機能測定装置１は、支持部３０と連結し、脳機能測定装置１を頭部５に装着させるベルト６０を有している。

図３Ａと図３Ｂと図４Ａと図４Ｂと図４Ｃと図５とを参照して光源部１０と検出部２０との関係について説明する。
光源部１０が出射する光は、例えば上述した７００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長を有する近赤外光である。

光源部１０と検出部２０とは、板ばね部４０によって一体化し、ベルト６０の幅方向において互いに対向している。ベルト６０の幅方向とは、帯である脳機能測定装置１の幅方向でもある。このように光源部１０と検出部２０とは、対の関係を有しており、１つのユニットを構成し、板ばね部４０において、支持部３０によって１つのユニット毎に支持されている。このような１組の光源部１０と検出部２０とは、ベルト６０の長手方向（頭部５の周囲）に沿って互い違い且つ等間隔に配設されている。ベルト６０の長手方向とは、帯である脳機能測定装置１の長手方向でもある。つまり板ばね部４０において支持部３０に支持されている光源部１０と検出部２０とは、ベルト６０の幅方向に沿って２列配置されている。

例えば図３Ｂに示すようにベルト６０の長手方向と幅方向とにおいて、光源部１０の隣には、検出部２０が配設されていることとなる。そのため光源部１０から出射された近赤外光は、隣接する３つの検出部２０によって検出される。なおベルト６０の長手方向において、両端側に配設される光源部１０から出射された近赤外光は、隣接する２つの検出部２０によって検出される。なお光源部１０と検出部２０との数は、限定されず、どちらも少なくとも１つあればよい。

次に図５を参照して光源部１０と検出部２０との構造について説明する。光源部１０の構造と検出部２０の構造とは、略同一である。

光源部１０は、円筒形状のホルダ１１を有している。光源部１０には、このホルダ１１の前面１１ａにて、頭部５に貼り付いて密着するリング状の接触パッド１２が配設されている。

接触パッド１２は、前面１１ａの周縁に沿って配設されている。なお接触パッド１２は、前面１１ａの開口部１１ｂ以外の平面部１１ｄに配置されることが好適である。接触パッド１２の中空部と開口部１１ｂとは、同一直線状に配設されている。なお接触パッド１２の形状は、後述するレーザ基板１４から出射される近赤外光を遮光せず、頭部５に貼り付くことができれば、リング状に限定されることはない。

接触パッド１２は、弾力性と外光を遮光する遮光性と対薬性とを有しており、例えばゲルやシリコンゴムといった素材によって形成されている。また接触パッド１２は、アルコールなどで洗浄可能である。

前面１１ａの中央には、後述する接触子１３が突出するための開口部１１ｂが形成されている。ホルダ１１の側面１１ｃには、板ばね部４０が配設されている。

ホルダ１１には、接触パッド１２側から順に接触子１３とレーザ基板１４と樹脂ばね１５とが積層して収納されている。樹脂ばね１５は、接触子１３とレーザ基板１４とを接触パッド１２側に付勢する。レーザ基板１４は、近赤外光を出射する。接触子１３は、レーザ基板１４から出射された近赤外光を導光する。また接触子１３は、樹脂ばね１５の弾性力によって開口部１１ｂから突出し、頭部５に接触する。

ホルダ１１には、フタ１６が配設される。このフタ１６は、ホルダ１１に収納される接触子１３とレーザ基板１４と樹脂ばね１５とを保護する。

接触パッド１２が頭部５に貼り付き、接触子１３が開口部１１ｂと接触パッド１２とを介して頭部５に接触すると、樹脂バネ１５の弾性力によって接触子１３とレーザ基板１４とが所望の圧力で移動し、これにより頭部５への接触力が実現される。

レーザ基板１４が近赤外光を出射した際、近赤外光は、接触子１３によって導光され、頭部５に向けて出射される。またこのとき光源部１０（接触パッド１２）が板ばね部４０によって頭部５に貼り付き、接触パッド１２は遮光性を有し、接触子１３が近赤外光を導光し、近赤外光が開口部１１ｂを通じて出射されるため、頭部５にはレーザ基板１４から出射された近赤外光のみが照射され、この近赤外光以外の光が頭部５に照射されることが防止されている。

検出部２０は、ホルダ１１と同様のホルダ２１を有している。検出部２０には、このホルダ２１の前面２１ａにて、頭部５に貼り付いて密着するリング状の接触パッド２２が配設されている。

接触パッド２２は、前面２１ａの周縁に沿って配設されている。なお接触パッド２２は、前面２１ａの開口部２１ｂ以外の平面部２１ｄに配置されることが好適である。接触パッド２２の中空部と開口部２１ｂとは、同一直線状に配設されている。なお接触パッド２２の形状は、頭部５を反射した近赤外光を遮光せず（詳細については後述する）、頭部５に貼り付くことができれば、リング状に限定されることはない。

また接触パッド２２は、接触パッド１２と同様に弾力性と遮光性と対薬性とを有しており、例えばゲルやシリコンゴムといった素材によって形成されている。また接触パッド２２は、アルコールなどで洗浄可能である。

前面２１ａの中央には、後述する接触子２３が突出するための開口部２１ｂが形成されている。ホルダ２１の側面２１ｃには、板ばね部４０が配設されている。

ホルダ２１には、接触パッド２２側から順に接触子２３と受光基板２４と樹脂ばね２５とが積層して収納されている。樹脂ばね２５は、接触子２３と受光基板２４とを接触パッド２２側に付勢する。接触子２３は、レーザ基板１４から接触子１３を通じて頭部５に向けて出射され、頭部５を反射した近赤外光を、導光する。また接触子２３は、樹脂ばね２５の弾性力によって開口部２１ｂから突出し、頭部５に接触する。受光基板２４は、接触子２３を通じて近赤外光を受光する。

ホルダ２１には、フタ２６が配設される。フタ２６は、ホルダ２１に収納される接触子２３と受光基板２４と樹脂ばね２５とを保護する。

接触パッド２２が頭部５に貼り付き、接触子２３が開口部２１ｂと接触パッド２２とを介して頭部５に接触すると、樹脂バネ２５の弾性力によって接触子２３と受光基板２４とが所望の圧力で移動し、頭部５への接触力が実現される。

検出部２０（接触パッド２２）が板ばね部４０によって頭部５に接触し、接触パッド２２は遮光性を有し、接触子２３が接触パッド２２と開口部２１ｂとを通じて近赤外光を導光するため、受光基板２４は、レーザ基板１４から出射され、頭部５から反射した近赤外光のみを受光する。またこの様な構成は、受光基板２４が外光を受光することを防止している。

また後述する図７に示すようにレーザ基板１４にはケーブル８０ａが接続し、受光基板２４にはケーブル８１ａが接続している。

次に図４Ａと図４Ｂと図４Ｃと図５と図６と図９Ａと図９Ｂとを参照して、板ばね部４０と支持部３０とリンク機構５０とについて説明する。
板ばね部４０は、光源部１０と検出部２０とに連接し、支持部３０に配設されている。板ばね部４０は、頭部５の周囲方向に略直交する傾斜方向における凸凹と、例えば額における頭部５の傾斜といった頭部５の曲率とに対して、接触パッド１２を通じて光源部１０と、接触パッド２２を通じて検出部２０と、を頭部５に密着させるために、図９Ｂに示すように光源部１０と検出部２０とを頭部５に押し付ける押し付け力（自在性）を有している押し付け部である。なお板ばね部４０の自在性は、大人と子供との頭部５に応じて光源部１０と検出部２０とを、頭部５に密着させるように所望に調整できることが好適である。

図４Ｃに示すように支持部３０は、板ばね部４０を介して１組の光源部１０と検出部２０とを１つのユニット毎に支持する。そのため支持部３０は、１組の光源部１０と検出部２０と同数である。このように支持部３０と、支持部３０によって支持される１組の光源部１０と検出部２０とは、１つのユニットを構成している。支持部３０は、例えば樹脂及び金属などの硬質材料で形成されている。

図６に示すように支持部３０は、ベルト６０の長手方向に沿って並設されている。支持部３０同士は、数珠繋ぎである。詳細には、隣接している（ベルト６０の長手方向に沿って隣りあって配設されている）支持部３０同士は、回動軸３１によって頭部５の周囲方向に回動可能に連結されている。このように支持部３０が互いに回動軸３１によって回動可能に連結されることで、湾曲（回動）可能なリンク機構（支持フレーム構造）５０は形成される。

言い換えるとリンク機構５０は、頭部５の周囲方向に沿って光源部１０と検出部２０とが互い違いに配設されるように支持部３０同士を数珠繋ぎに連結している。またリンク機構５０は、支持部３０を有し、図９Ａに示すように回動軸３１によって頭部５の周囲方向に回動可能である。そのためリンク機構５０は、支持部３０を通じて光源部１０と検出部２０とを頭部５に密着させるために、上述した回動軸３１によって連結した支持部３０を頭部５の周囲方向に回動させる回動性を有していることとなる。

このようにリンク機構５０は、１組の光源部１０と検出部２０とがベルト６０の長手方向（頭部５の周囲（リンク機構５０の長手方向））に沿って互い違い且つ等間隔に配設されるように、支持部３０を有している。言い換えると、リンク機構５０は、帯状に配設されている。

次に図６と図７と図８とを参照して、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂと中継基板収納部７２とについて説明する。
図６に示すように、ベルト６０の長手方向において、両端に配設されている支持部３０において、一端に配設されている支持部３０には制御基板収納部７１ａが配設され、他端に配設されている支持部３０には電源収納部７１ｂが配設されている。制御基板収納部７１ａと支持部３０、及び電源収納部７１ｂと支持部３０とは、支持部３０同士と同様に数珠繋ぎである。つまり制御基板収納部７１ａと支持部３０、及び電源収納部７１ｂと支持部３０とは、回動軸３１によって頭部５の周囲方向に回動可能に連結されている。

図７に示すように制御基板収納部７１ａには、レーザ基板１４を通じて光源部１０を制御する光源制御基板７３ａと、受光基板２４を通じて検出部２０を制御する検出制御基板７３ｂとが収納されている。光源制御基板７３ａと検出制御基板７３ｂとは、積層して収納されている。また図１に示すように制御基板収納部７１ａには、光源制御基板７３ａと検出制御基板７３ｂとを保護する保護部７５ａが配設されている。

電源収納部７１ｂには、レーザ基板１４を通じて光源部１０に電力を供給し、受光基板２４を通じて検出部２０に電力を供給する電源７４が収納されている。また図１に示すように電源収納部７１ｂには、電源７４を保護する保護部７５ｂが配設されている。

また図４Ａと図４Ｃとに示すように両端に配設されている支持部３０には、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂを介してベルト６０が連結している。

また図６に示すように各支持部３０には、中継基板収納部７２が配設されている。この中継基板収納部７２は、列状に配設されている光源部１０同士の電気的な接続を中継し、及び列状に配設されている検出部２０同士の電気的な接続を中継する中継基板７７を収納している。中継基板収納部７２には、中継基板７７を保護するため、図４Ａに示す保護部７５ｃが配設されている。

図６に示すように中継基板収納部７２は、ベルト６０の長手方向において制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとの間に配設されている。つまり中継基板収納部７２に対応する検出部２０と、検出部２０と対の関係で支持部３０に支持されている光源部１０とも制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとの間に配設されていることとなる。

図７に示すように光源制御基板７３ａには、ケーブル８０が接続している。このケーブル８０は、ベルト６０の長手方向に沿って支持部３０を挿通し、リンク機構５０に配設されている。

このケーブル８０は、中継基板７７と接続している。この中継基板７７には、レーザ基板１４と接続しているケーブル８０ａが接続している。なお図示の簡略化のために、これら説明の記載の図を省略している。光源制御基板７３ａは、ケーブル８０と中継基板７７とケーブル８０ａとを介してレーザ基板１４と接続し、光源部１０を制御する。

また図７に示すように検出制御基板７３ｂには、ケーブル８１が接続している。このケーブル８１は、ケーブル８０と同様に、ベルト６０の長手方向に沿って支持部３０を挿通し、リンク機構５０に配設されている。このケーブル８１は、中継基板７７と接続している。この中継基板７７には、検出部２０の受光基板２４と接続しているケーブル８１ａが接続している。検出制御基板７３ｂは、ケーブル８１と中継基板７７とケーブル８１ａとを介して受光基板２４と接続し、検出部２０を制御する。

また図７に示すように電源７４には、ケーブル８２が接続している。このケーブル８２は、ケーブル８０，８１ａと同様に、ベルト６０の長手方向に沿って支持部３０を挿通し、リンク機構５０に配設されている。このケーブル８２は、中継基板７７と接続している。電源７４は、ケーブル８２と中継基板７７とケーブル８０ａ，８１ａとを介してレーザ基板１４と受光基板２４とに接続し、光源部１０と検出部２０とに電力を供給する。

ケーブル８０，８１，８２は、頭部５の周囲よりも長い長さを有していることが好適である。ケーブル８０，８１，８２は、リンク機構５０の曲げ半径とほぼ同じ位置に配設されている。

また図８に示すようにケーブル８０，８１，８２は、ヒシチューブまたはスパイラルチューブ等の束部材８４によって束ねられている。この束部材８４とケーブル８０ａ，８１ａとは、ケーブルクランプ等のケーブル保持部材８３によってまとめて保持されている。

次に図９Ａと図９Ｂとを参照してリンク機構５０と板ばね部４０とによって頭部５へ密着する光源部１０と検出部２０とについて説明する。

上述したようにリンク機構５０は、頭部５の周囲方向に回動軸３１によって回動可能であり、光源部１０と検出部２０とを頭部５に密着させるために頭部５の周囲方向に回動する回動性を有している。このリンク機構５０は、例えば略５０ｃｍ〜略６２ｃｍといった頭部５の周方向のサイズの違いに対して、リンク機構５０の回動性によって、頭部５の周囲に沿うようにして脳機能測定装置１を密着（装着）させる。

板ばね部４０は、個人差の大きい頭部５の曲率（凸凹）と、リンク機構５０と、の間に形成されるずれ角θ１を板ばね部４０のねじれによって０にするように補正する。

また上述したように板ばね部４０は、光源部１０と検出部２０とを頭部５に密着させる押し付ける押し付け力（自在性）を有している。そのため図９Ｂに示すように、板ばね部４０は、頭部５の周囲方向に略直交する傾斜方向における凸凹と、例えば額における頭部５の傾斜といった頭部５の曲率とによって生じ、光源部１０と頭部５との間に形成されるずれ角θ２と、上述した凸凹と曲率とによって生じ、検出部２０と頭部５との間に形成されるずれ角θ２とを０にするように補正する。

図１０Ａと図１０Ｂと図１０Ｃとに示すように、ベルト６０は、頭部５に当接するベルト６０の内側に貼り付けられている凸凹形状の弾性部材６１と、弾性部材６１の凸部に貼り付けられ、頭部５への密着性を高める吸湿性部材６２と、装着される頭囲に対するベルト６０のサイズを調整する調整フック６３を有する調整部６５と、所望の弾性力を有し、頭部５を締め付ける方向に伸縮自在なゴムバンド６７とを有している。

弾性部材６１は、例えばゴムなどであり、凹部において通気溝６０ａを有している。吸湿性部材６２は、頭部５に当て付けるアテシートである。また吸湿性部材６２は、吸湿性を有している。弾性部材６１と吸湿性部材６２とは、同時成形であってもよい。

ベルト６０は、ゴムバンド６７によって頭部５を締め付ける方向に伸縮自在である。またベルト６０は、交換可能である。

次に本実施形態における脳機能測定装置１の頭部５への取り付け方法と脳機能測定装置１の動作方法とについて説明する。
光源部１０と検出部２０とは、額を含む頭部５の周囲に密着するように取り付けられる。このとき支持部３０は頭部５に当接せずに、接触パッド１２，２２が頭部５に貼り付く。

またこのとき光源部１０と検出部２０とは、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとの間に配設されているために、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとを指標に頭部５に容易に取り付けられる。制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとは、頭部５の側面側に配設される。

また支持部３０同士と、支持部３０と制御基板収納部７１ａと、支持部３０と電源収納部７１ｂとは、数珠繋ぎである（回動軸３１によって回動可能に連結されている）。つまりリンク機構５０は、回動軸３１によって湾曲可能であり、回動性を有している。また板ばね部４０は、押し付け力を有している。そのため光源部１０と検出部２０とは、図９Ａと図９Ｂとに示すように、リンク機構５０と板ばね部４０とによって頭部５の周囲に沿うようにして頭部５に隙間なく容易に密着し、頭部５に対してずれることなく安定して密着する。またこのとき光源部１０と検出部２０とは、接触パッド１２，２２によって頭部５への密着性が高められている。また吸湿性部材６２も同様に頭部５の周囲に密着する。

ベルト６０は、調整フック６３によってベルト６０のサイズを調整し、ゴムバンド６７によって頭部５を締め付ける方向に自在に伸縮する。これにより脳機能測定装置１は、密着性が向上した状態で、頭部５に着脱自在に容易に取り付けられる。

また上述したように脳機能測定装置１がベルト６０によって頭部５に取り付けられた際、接触パッド１２，２２は、弾力性を有しているために板ばね部４０による頭部５への必要以上の押し付け力を軽減する。これにより脳機能測定装置１は、押し付け力による頭部５への必要以上の押し付け力を軽減する。

また頭部５は、通気溝６０ａによって密着による蒸れやかぶれを防止される。

この状態で近赤外光は、レーザ基板１４から出射され、接触子１３によって導光され、頭部５に向けて出射される。このとき、光源部１０（接触パッド１２）が板ばね部４０によって頭部５に接触し、接触パッド１２は遮光性を有し、接触子１３が近赤外光を導光し、近赤外光が開口部１１ｂを通じて出射される。そのため、頭部５にはレーザ基板１４から出射された近赤外光のみが照射され、この近赤外光以外の光が頭部５に照射されることが防止される。

その後、近赤外光は、脳によって拡散反射され、接触子２３によって導光され、受光基板２４によって受光される。なお検出部２０（接触パッド２２）が板ばね部４０によって頭部５に接触し、接触パッド２２は遮光性を有している。そのために、受光基板２４は、頭部５から反射した近赤外光以外の光を受光することが防止される。

これにより脳機能測定装置１は、近赤外光を検出し、この検出結果を基に脳機能を測定する。測定結果は、脳機能測定装置１から制御部３に送信される。制御部３は、無線によって測定結果を測定本体装置１１０に送信する。そして測定結果は、測定本体装置１１０によって管理される。

このように本実施形態では、支持部３０同士と、支持部３０と制御基板収納部７１ａと、支持部３０と電源収納部７１ｂとを数珠繋ぎにする（回動軸３１によって回動可能にする）ことによって、湾曲可能なリンク機構５０を形成する。これにより本実施形態では、リンク機構５０によって頭部５の周囲に沿うようにして携帯型の脳機能測定装置１を容易に頭部５に密着させることができる。

また本実施形態では、板ばね部４０は、自在性を有している。これにより本実施形態では、板ばね部４０によって光源部１０と検出部２０とを頭部５に向けて押し付け、光源部１０と検出部２０とを頭部５に対してずれることなく安定させて密着させることができる。

これらにより本実施形態では、脳機能測定装置１を頭部５に容易に装着でき、脳機能を容易に測定することができる。

また本実施形態では、大人の頭部５と子供の頭部５とのように、頭部５の大きさや形状が異なっていても、リンク機構５０と板ばね部４０とによって光源部１０と検出部２０とを安定させて頭部５に密着させることができる。これにより本実施形態では、大人であっても子供であっても脳機能測定装置１によって脳機能を安定して計測することができる。

また本実施形態では、接触パッド１２，２２によって光源部１０と検出部２０との頭部５への密着性を高めている。

また本実施形態では、１組の光源部１０と検出部２０とを、ベルト６０の長手方向に沿って互い違い且つ等間隔に配設しているために、図３Ｂに示すように様々な方向から近赤外光を頭部５向けて照射でき、より確実に近赤外光を検出することができるために、より高精度に脳機能を測定することができる。

また本実施形態は、光源部１０と検出部２０とを予め等間隔に配設させているために脳全体を均等に測定することができる。なお等間隔に限定する必要はなく、所望な間隔で配設されていてもよい。

また本実施形態では、光源部１０と検出部２０とを制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとの間に配設し、光源部１０と検出部２０とを対としているために、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂを指標に脳機能測定装置１を頭部５に容易に取り付けることができる。

また本実施形態では、光源部１０と検出部２０と額側に装着させ、制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとを頭部５の側面側に配設する。これにより本実施形態では、装着させる際の脳機能測定装置１のバランスを向上させることができ、大人や子供といった被装着体への疲れを低減させることができる。

また本実施形態では、支持部３０同士と、支持部３０と制御基板収納部７１ａと、支持部３０と電源収納部７１ｂとを数珠繋ぎとし、リンク機構５０を回動可能にし、脳機能測定装置１（リンク機構５０）を携帯型且つ帯状にしている。そのため本実施形態では、例えば帽子にように頭部５全体を覆う脳機能測定装置に比べて、脳機能測定装置１を軽量にすることができ、被装着体への疲れを低減させることができる。

また本実施形態では、リンク機構５０を帯状にしているために、頭部５に容易に密着且つ装着でき、脳機能を容易に測定することができる。

また本実施形態では脳機能測定装置１と測定本体装置１１０とは、制御部３を介して無線によって接続されている。そのため本実施形態では、制御部３と測定本体装置１１０とが光ファイバなどの有線ケーブルで接続されている場合に比べて、脳機能測定装置１と測定本体装置１１０の間の距離がケーブルの長さによって制限されておらず、この距離に影響されることなく脳機能を測定できる。

また本実施形態では、据え置きタイプではなく、携帯型であるために、持ち運びが容易で、さらに脳機能を測定するためのスペースを小さくすることができる。

また本実施形態では、調整フック６３とゴムバンド６７とによって頭部５の大きさや形状が異なっていても、携帯型の脳機能測定装置１を容易に頭部５に装着できる。また本実施形態では、吸湿性部材６２によって脳機能測定装置１を頭部５の周囲に密着させることができる。これらにより本実施形態では、脳機能測定装置１によって脳機能を容易に測定することができる。

また本実施形態では、調整フック６３とゴムバンド６７とによって、脳機能測定装置１を容易に着脱自在にすることができる。

また本実施形態では、頭部５に当接するベルト６０の内側に弾性部材６１を貼り付けることで、脳機能測定装置１を頭部５に密着させることができる。

また本実施形態では、通気溝６０ａによって、脳機能測定装置１を頭部５に長時間装着させても、蒸れとかぶれとを防止することができる。

また本実施形態では、脳機能測定装置１を頭部５に密着させる際に、吸湿性部材６２によって脳機能測定装置１による頭部５の痛みを軽減することができる。

また本実施形態では、ベルト６０を交換可能であるために、ベルト６０が劣化しても光源部１０と検出部２０と支持部３０とを再利用することができ、脳機能測定装置１を安価にすることができる。また本実施形態では、ベルト６０を交換可能であるために、常に清潔なベルト６０を利用することで、頭部５に対する清潔さを保持することができる。

なお本実施形態では、ベルト６０を両端に配設されている支持部３０に連結させているが、これに限定する必要はない。例えば本実施形態では、ベルト６０を制御基板収納部７１ａと電源収納部７１ｂとに連結させてもよい。

また脳機能測定装置１は、図１１Ａと図１１Ｂとに示すように、ヘルメット９１やスポーツヘッドギア９２に装着され、頭部５に間接的に装着されていてもよい。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

１…脳機能測定装置、２…有線ケーブル、３…制御部、５…頭部、１０…光源部、１１…ホルダ、１２…接触パッド、１３…接触子、１４…レーザ基板、１５…樹脂バネ、１６…フタ、２０…検出部、２１…ホルダ、２２…接触パッド、２３…接触子、２４…受光基板、２５…樹脂バネ、２６…フタ、３０…支持部、３１…回動軸、４０…板ばね部、５０…リンク機構、１００…脳機能測定システム、１１０…測定本体装置。

Claims

脳機能の測定結果を管理する測定本体装置に、近赤外分光法によって近赤外光を頭部に向けて出射し、脳によって拡散反射された前記近赤外光を検出し、検出結果を基にした前記測定結果を無線によって送信する脳機能測定装置であって、
前記頭部に向けて前記近赤外光を出射する光源部と、
前記光源部と対の関係を有し、前記光源部と共に１つのユニットを構成し、前記光源部から出射された後、前記脳によって拡散反射された前記近赤外光を検出する検出部と、
前記光源部と前記検出部とを１つのユニットとして支持する支持部と、
前記支持部に配設され、前記光源部と前記検出部とに連接し、前記光源部と前記検出部とを一体にして、前記光源部と前記検出部とを頭部に密着させるために、前記光源部と前記検出部とを頭部に押し付ける押し付け部と、
前記光源部と前記検出部とにそれぞれ配設され、前記押し付け部が前記光源部と前記検出部とを頭部に押し付けた際に、前記頭部に貼り付く貼付部と、
前記頭部の周囲方向に沿って前記光源部と前記検出部とが互い違いに配設されるように前記支持部同士を数珠繋ぎに連結し、前記支持部を通じて前記光源部と前記検出部とを前記頭部に密着させるために、連結した前記支持部を前記頭部の周囲方向に回動させる回動性を有するリンク機構と、
を具備し、
前記支持部は、前記脳機能測定装置を前記頭部に装着させるベルトと連結し、前記ベルトの長手方向に沿って前記支持部同士が隣り合って配設され、前記リンク機構に配設され、
前記リンク機構は、
前記ベルトの長手方向に沿って前記支持部を挿通している第１のケーブルと第２のケーブルと第３のケーブルと、
前記第１のケーブルを介してレーザ基板と接続し前記光源部を制御する光源制御基板と、
前記第２のケーブルを介して受光基板と接続し前記検出部を制御する検出制御基板と、
前記第３のケーブルを介して前記レーザ基板と前記受光基板とに接続し、前記光源部と前記検出部とに電力を供給する電源と、
を有し、
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルと前記第３のケーブルとは束部材によって束ねられ、
前記第１のケーブルと前記第２のケーブルと前記第３のケーブルと前記束部材とは、ケーブル保持部材によってまとめて保持されることを特徴とする脳機能測定装置。
前記リンク機構は、帯状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の脳機能測定装置。
前記貼付部は、弾力性を有していることを特徴とする請求項２に記載の脳機能測定装置。