JP5537076B2

JP5537076B2 - 生体光計測装置

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Publication number: JP5537076B2
Application number: JP2009159408A
Authority: JP
Inventors: 洋和敦森; 司舟根; 雅史木口
Original assignee: Hitachi Ltd
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Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: JP2011010968A

Description

本発明は、光を用いて生体内部の情報を計測する装置に関する。

生体内部の情報を、簡便で生体に害を与えずに計測する装置が、臨床医療や脳科学等の分野で用いられている。その中でも、特に光を用いた計測法は非常に有効な手段である。その第一の理由は、生体内部の酸素代謝機能は生体中の特定色素（ヘモグロビン、チトクロームａａ_３、ミオグロビン等）の濃度に対応しており、これらの色素の濃度は、光の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二、第三の理由は、光は光ファイバにより扱いが簡便であり、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。

このような光計測の利点を活かして、可視から赤外の波長の複数の光を用いて生体内部を計測し二次元画像化する生体光計測装置が、例えば、特許文献１もしくは特許文献２に記載されている。これらの文献に記載の生体光計測装置は、半導体レーザで光を発生させ、発生させた光を光ファイバで導いて被検体頭部の複数箇所に照射し、生体内を透過あるいは反射してきた光を複数箇所で検出し、検出した光を光ファイバによってフォトダイオードまで導き、検出光量から血液循環、血行動態、ヘモグロビン濃度変化などの生体情報を二次元画像化している。

特開平９−９８９７２号公報特開平９−１４９９０３号公報

生体光計測において、ヘモグロビン濃度変化など生体内の特定色素濃度の変化の生体情報は、検出光量の変化を計測することにより獲得する事が可能である。
その際、これらの情報を扱う際に、生体情報は、対象となる被検体の識別情報とともに保存することは不可欠である。特に、長期にわたり生体情報の経過を観察する際には、計測のたびに、被検体の識別情報を読み出したり入力したりという作業が必要となる。

通常、被検体の識別情報（被検体ID）は、コンピュータのキーボードやマウス等の入力装置を用い、計測者によって手入力される。しかし、計測者による被検体の識別情報の入力作業は、多数の被検体の生体情報を取得する場面では煩雑さをもたらし情報管理の困難さが高まる上、入力ミスの危険性も生じるという問題があった。

また、被検者個人により情報を入力する場面においても、被検体IDを忘れてしまったり、入力困難な患者が対象となる場合においては、手入力を介する認証は困難であった。

手入力を介さずに、手、指紋、虹彩等により本人特定を行う生体認証技術が知られているが、別途装置を設けなくてはならず、構成も煩雑となり、コスト高になるという課題があった。

この問題に対処するために、より効果的な被検体の識別情報の入力あるいは認識技術を確立することが課題であった。

上記の課題を解決するために、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射手段と、前記被検体内部を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の光検出手段と、前記光検出手段の出力値から検出した光の強度を計算するとともに、前記被検体に照射した光の強度に対する前記検出した光の強度の比である前記被検体における光減衰量および吸光度を計算する情報処理手段と、記憶手段とを備え、被検体に照射した光の強度と、被検体内部を透過あるいは反射した光の強度と、前記情報処理手段により計算された光減衰量および吸光度とを、前記記憶手段にあらかじめ保存された１つまたは複数の被検体情報と比較し、当該比較結果を前記表示手段に表示する光計測装置を提供する。

本発明における生体光計測装置によれば、生体の光減衰量と吸光度から、最適な被検体情報を選択する事ができる。

本発明における生体光計測装置の概略図。被験者IDを選択し表示する手続きを示すフローチャート。最適な被験者IDを選択する手続きの一例を示すフローチャート。最適な被験者IDがデータベースに存在しない場合の手続きの一例を示すフローチャート。被験者IDの候補を表示する手続きの一例を示すフローチャート。検出光量を一定とするように照射光量を調整し最適な被験者IDを選択する手続きの一例を示すフローチャート。被験者情報のテーブルの一例を示す図。選択された最適な被験者IDを表示する一例を示す図。被験者IDの候補を最適な順に表示する一例を示す図。被験者IDの最適な候補以外が選択された場合の表示の一例を示す図。課題の種類を示す番号と、この課題に対する被験者の光透過率変化の時間的な変化とを、被験者情報のテーブルに追加した一例を示す図。課題番号と課題内容の対応付けを示すテーブルの一例を示した図。課題呈示画面の一例を示す図。課題呈示画面の一例を示す図。課題に対する色素濃度変化を求め、データベースより得られる色素濃度変化との相関係数を計算し一致度として表示する一例を示すフローチャート。選択された被験者IDと一致度を表示する一例を示す図。光ファイバを使用せず被験者の被るキャップに光照射部と光検出部を具備した装置構成の外観を示す図。光ファイバを使用せず被験者の被るキャップに光照射部と光検出部を具備した装置構成の外観を示す図。５名の被験者の頭部２２箇所における吸光度計測結果を示す図。図１７に示した結果を各計測箇所において正規化した結果を示す図。被験者認証、課題選択、課題呈示、生体計測結果の一連の流れを示す図。（ａ）被験者認証の結果、Ｎｏ．０００８が選択され、これを表示装置に表示した一例を示す図。（ｂ）（ａ）に基づき、選択された被験者ＩＤに適切な課題として空間性ＷＭ課題が選択され、この課題の名称を表示装置に表示した一例を示す図。（ｃ）選択された空間性ＷＭ課題を表示装置に表示した一例を示す図。（ｄ）（ｃ）で表示された課題に対する被験者の生体情報を解析した結果の一例を示す図。新規ユーザであるかどうかを問う画面を表示装置に表示する一例を示す図。当該被験者を新規ユーザとして登録する旨を表示装置に表示する一例を示す図。光照射部および光検出部が未装着であるか装着できていない可能性があることを表示装置に表示する一例を示す図。光照射部および光検出部からなる容易装着キャップを複数台用いる構成のうち、２台のキャップを用いて１つの記憶装置により被験者識別情報を一括管理する構成の一例を示す図。本発明による生体光計測装置をゲームに応用した場合の表示装置の表示の一例を示す図。本発明による生体光計測装置をゲームに応用した場合の表示装置の表示の一例を示す図。

以下、本発明において、発明の実施の形態を示すとともに図面を参照して詳細に説明する。

上記課題を解決するため、生体光計測における光透過率に着目した。
特許文献１および２を例とする生体光計測装置は、被検体頭部の複数箇所に光を照射し、生体内を透過あるいは反射したきて複数箇所の検出光量から、血液循環、血行動態、ヘモグロビン濃度変化などの生体情報を二次元画像化する。このとき、各検出光量は、各計測箇所の光透過率により異なる。一方で、生体組織における光透過率のうち、特に頭部の光透過率は、脳活動や呼吸および血圧等に伴う血行動態により変化するが，この変化量は多くて数％程度である。

ここで、頭部の複数箇所において光透過率Ｔを繰り返し計測し、各箇所において吸光度Ａ＝ｌｏｇ_１０（１／Ｔ）を求めたところ、全体の８０％以上の計測箇所で吸光度Ａのばらつきが１０％以内となることを見出した。この結果を、図１７および図１８に示す。図１７は、光照射点と光検出点の距離を３０ｍｍとし、頭皮、頭骨、大脳皮質などの複数の生体組織を透過あるいは反射した光を検出する構成において、全２２箇所の吸光度Ａを５名の被験体から計測した結果である。吸光度は５回繰り返し計測し、エラーバーは標準偏差である。図１７より、各計測箇所および各被験者により、得られる吸光度にはばらつきがあることがわかる。また、図１８は、図１７における各吸光度を１に正規化したものである。図２より、全被験者の全２２箇所の正規化吸光度のうち、１８箇所以上の計測箇所においてエラーバーが１０％未満にあることがわかった。

頭部は頭皮、頭骨、大脳皮質などの複数の生体組織からなる複雑な構造からなり、これらの構造は個人差が大きいため光透過率Ｔおよび吸光度Ａは個人差が大きい一方で（図１７）、特定の個人の各計測箇所においては光透過率Ｔおよび吸光度Ａが再現よく計測されることがわかった（図１８）。

そこで上記知見を利用し、且つ生体内の血行動態などの生体情報を画像化する、本発明による生体光計測装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態を示す図である。情報処理装置３０１はケーブル９０２を通じて記憶装置４０１に保存されている照射光量データを読み出し、ケーブル９０１を通じて装置本体１００に送る。装置本体１００の内部にあるＣＰＵ１０００の制御により回路１００１で発生させられた光源制御信号が光源駆動装置１０３１および１０３２に送られる。

光源駆動装置１０３１および１０３２は光源制御信号に基づき発光素子１０１および１０２を発光させる。ここで発光素子１０１、１０２はレーザーダイオード、ＬＥＤ、面発光レーザなどである。

発光素子１０１および１０２で発光された光は光ファイバ９０５を通じてそれぞれ光照射部１０１１および１０１２により被検体１に照射される。被検体１の内部で透過あるいは反射された光は光検出部２０１１および２０１２で集光され、光ファイバ９０５を通じてそれぞれ受光素子２０１および２０２に伝達される。
ここでは光ファイバ９０５を用いて受光素子に光を伝達する例を説明したが、図１６（ａ）（ｂ）に示すように光ファイバを用いない形態においても実現可能である。
図１６（ａ）（ｂ）は、図１の生体光計測装置のうち、光ファイバ９０５を用いずに構成した生体光計測装置１６０１の一例を夫々示している。
図１６(ａ)では、生体光計測装置１６０１の外観、下図は生体光計測装置１６０１の内側面を示している。一方、図１６(ｂ)では、上図は生体光計測装置１７０１の外観、下図は、生体光計測装置１７０１の一部である１７０１１の内側面を示している。夫々、光ファイバを用いていないため、図１における光源素子１０１や受光素子２０１は、それぞれ光照射部１０１１および光検出部２０１１に一致する。

次に、受光素子２０１および２０２において受光した光は光電変換され、それぞれゲイン１０４１および１０４２により増幅される。その後、増幅された光信号は、アナログ―デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０５１および１０４２でデジタル信号に変換され、回路１００２に送られる。

ここで、ゲイン１０４１および１０４２は、ＣＰＵ１０００によりＡ／Ｄ変換器１０５１および１０５２の分解能を考慮した適切な値に設定される。デジタル信号は、ゲイン１０４１および１０４２のデータとともにケーブル９０１を通じて情報処理装置３０１に送られ、ゲイン１０４１および１０４２のデータ、および受光素子２０１および２０２の感度情報に基づき、検出光量を算出する。

情報処理装置３０１は、内部に認証部３０１１、課題呈示部３０１２、生体情報解析部３０１３を有している。認証部３０１１は、算出された検出光量に基づき、また、のちに示す比較方法により記憶装置４０１に保存された被験者情報データベースと比較し、最適な被験者識別情報を選択し、これを、例えば図１９（ａ）のように表示装置５０１に表示する。認証部３０１１は、記憶装置４０１に記憶されている課題の中から、選択された被験者識別情報に適切な課題を選択し、図１９（ｂ）のようにその課題名称を表示装置５０１に表示する。これに続き、生体情報解析部３０１３は被験者の生体情報の取得を開始するとともに、課題呈示部３０１２は、例えば図１９（ｃ）のように、表示装置５０１に課題を呈示する。課題呈示および被験者の生体情報の取得を終えたのち、生体情報解析部３０１３は、被験者に呈示した課題に対する被験者の生体情報を解析し、その結果を図１９（ｄ）のように表示装置５０１に表示する。さらに、生体情報解析部３０１３は、生体情報の解析結果を記憶装置４０１に保存する。

以上の構成により、本発明による生体光計測装置は、当該被験者の被験者識別情報の選択、当該被験者に適切な課題選択、およびその課題に対する被験者の血行動態などの生体情報の取得、解析、表示、保存に至るまでの一連の生体光計測を、自動的に実施するものである。

以下では、被検体識別情報を選択する方法について詳細に記述する。

図２は、照射光量の読み出しから検出光量計算まで間の手続きを除く、本実施の形態の手続きを示すフローチャートである。認証部３０１１は、ステップＳ２０１により読み出した照射光量と、ステップＳ２０２により計算された検出光量より、ステップＳ２０３において光透過率Ｔ＝照射光量／検出光量を計算し、ステップＳ２０４において吸光度Ａ＝ｌｏｇ_１０（１／Ｔ）を計算する。記憶装置４０１には、図６に示すようなデータベースが保存されている。
このデータベースは、被験者ごとに、各計測点および各波長における照射光量、各計測点においてあらかじめ計測された検出光量、光透過率、吸光度が記録されており、図６はＮ箇所の計測点につきそれぞれ２波長の光で計測されたデータを記録したデータを示している。

認証部３０１１は、ステップＳ２０５において、計算した各計測点にける吸光度Ａを、データベースの吸光度と比較しステップＳ２０６において最適な被験者を選択し、ケーブル９０３を通じて表示装置５０１に表示する。表示装置５０１での表示の一例を図７に示す。図７は、被験者の識別情報の番号「０００８」が最適なものとして選択された例である。

図３（ａ）に、ステップＳ２０５の比較およびＳ２０６の最適な被験者を選択する具体的な手続きの一例を示す。ステップＳ２０６１において、各計測点における計算された吸光度Ａと、データベースの各被験者の各計測点における吸光度の差を求め，各被験者につき全計測点の平方平均を計算する。ステップＳ２０６２では、認証部３０１１は、各被験者の平方平均の値のうち、最小値を示す平方平均を持つ被験者がデータベース中で最適な被験者として選択し、ステップ２０６３において被験者の識別情報を表示装置５０１に図７のように表示する。

一方で、記憶装置４０１のデータベースに記憶された被験者識別情報の中から最適なものを選択できない可能性もある。図３（ｂ）は、最適な被験者識別情報を選択できない場合のフローチャートを示す。ステップＳ２０６７は、認証部３０１１によって計測された吸光度と、記憶装置４０１のデータベースに記憶された被験者識別情報との不一致判定を行うステップである。ここでは、認証部３０１１によって算出された前記平方平均の値がいずれの被験者に対しても大きい場合に不一致判定を出す。例えば、当該被験者の吸光度の全計測点の平均値を計算し、前記平方平均の値がこの平均値と同等かそれ以上である場合、すなわち記憶装置４０１のデータベースに記録された吸光度と当該被験者の吸光度とに２倍以上の差が見られる場合に不一致判定を出す。不一致と判定された場合、ステップＳ２０６８において、当該被験者が記憶装置４０１のデータベースに登録されていない新規の被験者であるかどうかを確認するため、例えば図２０のように表示する。ここでＹＥＳが選択された場合、ステップＳ２０６９ａにおいて、例えば図２１のように表示装置５０１に表示するとともに、新規の被験者として記憶装置４０１のデータベースに吸光度データを記憶する。また、ステップＳ２０６８においてＮＯが選択された場合、例えば図２２のように表示装置５０１に表示し、光照射部および光検出部が未装着あるいはしっかりと装着されてない旨を示す。

次に、本発明による生体光計測装置の第２の実施の形態を示す。図４は、図３にかえて、最適な被験者の識別情報の複数の候補を順に表示する方法のフローチャートを示している。ステップＳ２０６１のあと、ステップＳ２０６５において、平方平均の値を小さいほうから順に被験者識別除法の候補順位を決定する。

ステップＳ２０６６において、表示装置５０１に、候補順位の順に被験者識別情報を表示する。この時の表示の一例を図８に示す。ここでは、候補順位の第１位から第５位までを示している。候補順位ごとに被験者識別番号を示すとともに、どの識別番号が該当するかを選択するボタンを表示する。ここで、第１位が選択された場合、情報処理装置３０１は第１位の識別番号を認識するが、第２位以降が選択された場合、図９のような確認画面を表示装置５０１に表示する。確認画面では、第１位の被験者識別番号が選択されなかったことを示すとともに、今回計測されたデータ（読み出された照射光量、および計測された検出光量、光透過率、吸光度）をデータベースに反映するかどうかを問うメッセージと、ＹＥＳ、ＮＯボタンを表示する。ＹＥＳが選択された場合、データベースに記録されたデータにかえて、今回計測されたデータを反映する。ＮＯが選択された場合、保存されたデータを変更しないまま、図８で選択された識別番号を認識するものとする。

次に、本発明による生体光計測装置の第３の実施の形態を示す。実施例１、２では、一定の照射光量に対して各計測点における検出光量を求める例を示したが、本実施例では図５のように、検出光量を一定とするよう照射光量を調整したのち、吸光度に基づき最適な被験者識別情報を選択するフローチャートを示す。ステップＳ５０１で読み出した照射光量に対し、ステップＳ５０２で検出光量を求め、ステップＳ５０３で光透過率を計算する。ここで、ある一定の検出光量の値を導入する。これは、あらかじめ指定された検出光量の値でも、ステップＳ５０２で求めた検出光量の平均値、最大値、最小値などの値でも良い。一定の検出光量の値を、ステップＳ５０３で求めた光透過率で除算すると、一定の検出光量に対する照射すべき光の強度が求まり、これを照射光量として設定する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０５で吸光度を求め、Ｓ５０６でデータベースの吸光度と比較し、実施例１，２と同様に最適な被験者識別情報を選択し、Ｓ５０７で最適な被験者識別情報を表示する。さらに、ステップＳ５０４で設定した照射光量と一定の検出光量の値をデータベースに反映させる（ステップ５０８）。本実施例では、検出光量を一定とする照射光量を保存することにより、次回からの光計測にこの照射光量を用いることで、各計測点における光透過率のバラつきによらず信号対雑音比をほぼ一定にすることが可能となる。

次に、本発明による生体光計測装置の第４の実施の形態を示す。図１０は、記憶装置４０１のデータベースに、表示装置５０１により被験者に呈示する課題番号と、この課題を呈示したときの検出光量の時間的な変化（時系列データ）とを加えて記録した例を示す。

図１０の課題番号は、図１１のように課題内容と対応付けたテーブルがあり、このテーブルは記憶装置４０１に保存されている。図２のＳ２０１−Ｓ２０６、あるいは図３、あるいは図５のＳ５０１−Ｓ５０５の手続きにより、最適な被験者を選択したのち、図１２のような画面を表示装置５０１に呈示する。ここでは、図１０および図１１のテーブルに従うものとし、ここで選択された被験者への課題として、課題呈示部３０１２が課題番号Ｔ０００３「空間性ワーキングメモリ１」を呈示し（図１３）、生体情報解析部３０１３がこの時の光透過率の時間的な変化を計測し、計測結果を記憶装置４０１に保存する。計測結果に基づき、図１４に示すフローチャートに従い，ステップＳ１４０１で課題に対する色素濃度の時間的な変化Ｃ_１（ｔ）を求める。次に、ステップＳ１４０２において、データベースに保存された光透過率の時系列変化から色素濃度の時間的な変化Ｃ_２（ｔ）を求める。続いて、ステップＳ１４０３で、Ｃ_１（ｔ）とＣ_２（ｔ）の相関係数を計算する。その後、相関係数に基づく被験者の一致度を求め、表示装置５０１に表示する（ステップＳ１４０４）。図１５は、この時の表示の例であり、Ｃ_１（ｔ）とＣ_２（ｔ）の相関係数が０．９０３であった場合の一致度を「９０．３％」とし、吸光度計測により選択された被験者の識別番号「０００１」と、この識別番号に対して設定された課題を呈示した時の色素濃度変化の一致度「９０．３％」を表示している。以上により、被験者の構造情報に基づく各計測点の吸光度の値に加え、被験者の機能的な変化である課題に対する生体内の色素濃度変化の一致度を用いることにより、より頑健な被験者認証を実現することができる。

一方、課題に対する色素濃度変化は、当該被験者が課題に対して慣れることにより、変化が小さくなることが想定される。例えば、毎日同一課題を実施していると、課題に対して反応する色素濃度変化が十分に得られなくなる可能性がある。この場合、一致度を判定する基準となる色素濃度変化を、課題に対する慣れに応じて変更していく必要がある。ここで、記憶装置４０１に保存されている色素濃度変化のデータは全て保存されており、計測された日時とともに保存するものとする。当該被験者の課題に対する色素濃度変化の計測を終えた時点で、生体情報解析部３０１３は、同一課題に対する前回データの日時を参照する。この前回日時と計測日時の期間が１４日未満であれば、課題に対する慣れの効果が強いものとし、記憶装置４０１に保存された過去の色素濃度変化データのうち最新のデータを基準として一致度を算出する。１４日以上２８日未満の場合は、慣れの効果が弱まりつつあるものとし、記憶装置４０１に保存されている過去の色素濃度変化データの各計測点における平均値を算出し、この平均値を基準として一致度を算出する。２８日以上の場合、慣れの効果は無視できると判断し、記憶装置４０１に保存されている過去のデータのうち最初の色素濃度変化データを基準として一致度を算出する。

次に、本発明による生体光計測装置の第５の実施の形態を示す。本実施例では、デイケアセンターあるいはデイサービスセンターなどで認知症患者の脳機能観察データを多数取得する状況を想定する。データ取得にあたり被験者情報の入力または認証が必要となるが、被験者である認知症患者は、自身の被験者情報を入力することは困難である。本発明による生体光計測装置を用いれば、被験者は、図１に示す生体光計測装置の光照射部および光検出部のセット、あるいは図１６（ａ）および（ｂ）に示すような容易装着タイプのキャップを被るだけで、実施例１から４に示す方法により、被験者の識別情報を認識することが可能であり、多数の被験者の脳機能観察データを取得することを容易に実現できる。

また、このような施設での多数データ取得は、図１６（ａ）および（ｂ）に示すような容易装着タイプのキャップを複数台設置しておき、施設の利用者がリハビリテーションの合間などにゲーム感覚でデータ取得することが想定される。このような場合、施設利用者は複数台のキャップのうちどのキャップを装着しても被験者の識別情報を認識する必要があり、被験者識別情報を一括して管理する必要がある。図２３は、このような複数台のキャップを用いる構成のうち、２台のキャップを用いた構成において、被験者識別情報を一括管理する図を示す。２台のキャップのそれぞれに対し、装置本体１０１、情報処理装置３０１、表示装置５０１、を有するものとする構成はこれまで同様であるが、記憶装置４０１を１台としている。実施例１より６に記載の記憶装置４０１に保存された情報は全てこの１台に保存されているものとする。本構成によれば、当該被験者がどちらのキャップを装着しても、被験者識別情報や呈示課題や色素濃度変化などの情報は上記実施例と同様に読み出したり保存したりすることができる。

次に、本発明による生体光計測装置の第６の実施の形態を示す。本実施例では、脳機能観察データを用いたＴＶゲームを実施する状況を想定する。ＴＶゲームの一例として、ここでは坐禅ゲームとし、表示装置５０１に表示するコンテンツの例を図２４に示す。被験者は、図１６（ａ）および（ｂ）のような容易装着キャップを装着し、被験者識別情報の認証を行う。個人設定が読み出された後、表示装置５０１の指示に従いゲームを開始するとともに、生体情報解析部３０１３は、このときの生体内の血行動態などの生体情報を計測する。ゲーム終了後、生体情報解析部３０１３は、血行動態などの生体情報に含まれる様々な情報（生体活性化状態など）を抽出および解析する。生体情報解析部３０１３は、この解析結果に基づき、ゲームの結果を表示装置５０１に図２５のように表示する。ここでは坐禅の上達度を表示するものとし、併せて前回の上達度を表示し、上達度の変化がわかるよう示す。以上の構成によれば、被験者はゲーム開始前に被験者識別情報を入力する必要はなく、容易装着キャップを被るだけでゲームを開始でき、且つ過去のゲーム結果と比べて上達したかどうかが一目でわかるものとなる。

また、本実施例の構成を利用すれば、途中でゲームを終了して続きを後日行いたい場合、途中終了したゲームと設定を記憶装置４０１に保存しておくことにより、後日、ゲーム開始前にキャップを装着し個人設定を読み出すことにより、即座にゲームの続きを開始することができる。

本発明による生体光計測装置は、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射手段と、被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の光検出手段と、前記光検出手段の出力値から検出した光の強度を計算するとともに、前記被検体に照射した光の強度に対する前記検出した光の強度の比である前記被検体における光減衰量および吸光度を計算する情報処理手段と、前記被検体に対応する、前記照射した光の強度と、前記検出した光の強度と、前記光減衰量と、前記吸光度と、前記被検体の識別情報とを各項目とする被検体情報として保存する記憶手段と、前記被検体情報を表示する表示手段とを有し、被検体に照射した光の強度と、被検体内部を透過あるいは反射した光の強度と、前記情報処理手段により計算された光減衰量および吸光度とを、前記記憶手段にあらかじめ保存された１つまたは複数の前記被検体情報と比較することにより、最適な被検体の識別情報を選択し、前期表示手段に選択した前記識別情報を表示するができる。本発明による生体光計測装置により、計測者が個々の被検体情報を認識する事なく被検体の生体情報を獲得できるばかりでなく、被検体の識別手段として信頼度の高いセキュリティ装置として活用可能である。

１…被検体、
１００…装置本体、
１０００…ＣＰＵ、
１００１…電子回路、
１００２…電子回路、
１０１…光源素子、
１０２…光源素子、
１０１１…光照射部、
１０１２…光照射部、
１０３１…光源駆動装置、
１０３２…光源駆動装置、
１０４１…ゲイン、
１０４２…ゲイン、
１０５１…アナログ／デジタル変換器、
１０５２…アナログ／デジタル変換器、
２０１…受光素子、
２０２…受光素子、
２０１１…光検出部、
２０１２…光検出部、
３０１…情報処理装置、
３０１１…認証部、
３０１２…課題呈示部、
３０１３…生体情報解析部、
４０１…記憶装置、
５０１…表示装置、
９０１…ケーブル、
９０２…ケーブル、
９０３…ケーブル、
９０５…光ファイバ、
Ｓ２０１…照射光量読み出しステップ、
Ｓ２０２…検出光量計算ステップ、
Ｓ２０３…光透過率計算ステップ、
Ｓ２０４…吸光度計算ステップ、
Ｓ２０５…吸光度を被験者情報データベースと比較するステップ、
Ｓ２０６…最適な被験者を選択するステップ、
Ｓ２０６１…各計測点に対し計算した吸光度とデータベースの吸光度の差の平方平均を計算するステップ、
Ｓ２０６２…Ｓ２０６１で計算した値の最小値を選択するステップ、
Ｓ２０６３…Ｓ２０６２で選択された被験者ＩＤを選択するステップ、
Ｓ２０６５…Ｓ２０６１で計算された平方平均が小さい順に候補順位を決定するステップ、
Ｓ２０６６…表示画面に候補順位を並べてユーザに選択肢を与えるステップ、
Ｓ２０６７…データベースに登録された被験者識別情報のいずれとも一致しないかどうかを判定するステップ、
Ｓ２０６８…新規被験者であるかどうかを判定するステップ、
Ｓ２０６９ａ…新規被験者として登録することを表示するステップ、
Ｓ２０６９ｂ…データベースに登録された被験者識別情報に該当しないことを表示するステップ、
Ｓ２０７…最適な被験者の被験者ＩＤを表示するステップ、
Ｓ５０１…照射光量読み出しステップ、
Ｓ５０２…検出光量計算ステップ、
Ｓ５０３…光透過率計算ステップ、
Ｓ５０４…特定の検出光量を各計測点の光透過率で除算したものを照射光量として設定するステップ、
Ｓ５０５…吸光度を求め被験者情報データベースと比較するステップ、
Ｓ５０６…最適な被験者を選択するステップ、
Ｓ５０７…最適な被験者の被験者ＩＤを表示するステップ、
Ｓ５０８…照射光量と検出光量をデータベースに反映するステップ、
Ｓ１４０１…課題に対する光透過率変化より色素濃度変化を計算するステップ、
Ｓ１４０２…データベースに保存された光透過率の時間的な変化から得られる色素濃度変化を計算するステップ、
Ｓ１４０３…Ｓ１４０１とＳ１４０２で求められた色素濃度変化の相関係数を計算するステップ、
Ｓ１４０４…Ｓ１４０３で計算された相関係数に基づく一致度を表示するステップ、
１６０１…生体光計測装置、
１７０１…生体光計測装置、
１７０１１…生体光計測装置１７０１の一部

Claims

被検体の頭部の複数の個所にそれぞれ光を照射する複数の光照射手段と、
前記被検体内部を透過あるいは反射した光を検出する複数の光検出手段と、前記光検出手段の出力値から検出した光の強度を計算するとともに、前記被検体に照射した光の強度に対する前記検出した光の強度の比である前記被検体における光透過率または吸光度を計算する情報処理手段と、
記憶手段とを備え、
前記情報処理手段は、
前記複数の個所毎に、前記情報処理手段により計算された光透過率または吸光度と、前記記憶手段にあらかじめ保存された複数の被検者の複数の被検体情報とを比較し、前記比較結果をもとに前記被検体の識別情報を選択し、前記表示手段に選択した前記識別情報を表示することを特徴とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記記憶手段は被検体に対応する、前記照射した光の強度と、前記検出した光の強度と、前記光透過率と、前記吸光度と、前記被検体の識別情報とを各項目とする被検体情報として保存することを特徴とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記情報処理手段は前記光透過率の時間的な変化を計測し、前記記憶手段の前記被検体情報に、前記光透過率の時間的な変化を新たな項目として保存することを特長とする、生体光計測装置。
請求項３に記載の生体光計測装置において、
前記被検体に照射する光の波長は複数あり、前記記憶手段には、前記被検体の内部に含まれる１つまたは複数の色素物質の吸光スペクトルがあらかじめ保存され、
前記情報処理手段は、前記表示装置により前記被検体に特定の課題を呈示するとともに、各波長に対する前記光透過率の時間的な変化と、前記記憶手段に保存された１つまたは複数の前記色素物質の前記吸光スペクトルより、前記色素物質の濃度の時間的な変化を計算し、前記記憶手段の前記被検体情報に、前記課題の内容と、前記課題に対応する前記色素物質の濃度の時間的な変化を新たな項目として保存することを特長とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、複数の前記光検出手段で検出される光の強度が一定となるよう、前記被検体に照射する光の強度を調節することを特長とする、生体光計測装置。