JP5621851B2 - プローブ保持具及びそれを用いた光測定装置 - Google Patents
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Description
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。
送光用プローブ12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13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12から光を照射させるとともに、受光用プローブ13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。
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。また、図8は、図6に示す光脳機能イメージング装置で測定を行う際の外観の一例を示す斜視図であり、図7は、片付けた際の外観の一例を示す斜視図である。なお、図を見やすくするために、数本の送光用光ファイバ(送光用伝送路)30aと数本の受光用光ファイバ(受光用伝送路)40aとを省略している。
光脳機能イメージング装置101は、筐体190aを有する装置本体190と、被検者の頭部表面に装着させる送受光部10と、S(ただし、S≧1)個の送光用プローブ12と、T(ただし、T≧1)個の受光用プローブ13と、S本の送光用光ファイバ30aからなる送光用光ファイバ群30と、T本の受光用光ファイバ40aからなる受光用光ファイバ群40とにより構成される。
なお、コンピュータ20は、CPU21を備え、さらにメモリ25と、モニタ画面23a等を有する表示装置23と、入力装置22であるキーボード22aやマウス22bとが連結されている。
1本の送光用光ファイバ30aは、1個の送光用プローブ12と、筐体190aの内部の発光部2とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
1本の受光用光ファイバ40aは、1個の受光用プローブ13と、筐体190aの内部の光検出部3とを設定長さ(2m〜10m)で離れるように両端部に接続している。
送光用プローブ12は、円筒形状であり、その外周面は、送受光部10の貫通孔11a(後述する)に固定できるようになっており、その内周面には、送光用光ファイバ30a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30aの他端部が、発光部2と接続されているので、送光用光ファイバ30aの他端部から入射した近赤外光が、送光用光ファイバ30aの内部を通過して送光用光ファイバ30aの一端部(送光用プローブの先端)から出射することができるようになっている。
また、受光用プローブ13も、送光用プローブ12と同様の構造をしており、円筒形状で、その外周面は、送受光部10の貫通孔11aに固定できるようになっており、その内周面には、受光用光ファイバ40a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40aの他端部が、光検出部3と接続されているので、受光用光ファイバ40aの一端部(受光用プローブの先端部)から入射した近赤外光が、受光用光ファイバ40aの内部を通過して受光用光ファイバ40aの他端部から出射することができるようになっている。
そして、測定を行う際には、S個の送光用プローブ12とT個の受光用プローブ13とが、ホルダ11の貫通孔11a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11参照)。このとき、ホルダ11のどの貫通孔11aに、どの送光用プローブ12又は受光用プローブ13が挿入されたかが認識されるように、各貫通孔11aには、異なる番号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12と各受光用プローブ13とにも、異なる番号がそれぞれ振り当てられている。そして、各送光用プローブ12と各受光用プローブ13とは、対応する番号の各貫通孔11aにそれぞれ挿入されることになる。
このようにS個の送光用プローブとT個の受光用プローブとを配置して、順番に1個ずつ送光用プローブ12から光を照射させるとともに、T個の受光用プローブ13に頭部表面から放出される光を入射させることによって、N箇所の測定部位に関する受光量情報An(λ1)、An(λ2)、An(λ3)(n=1,2,・・・,N)を得ている。さらに、N箇所の測定部位における受光量情報An(λ1)、An(λ2)、An(λ3)から、上述したような連立方程式を作成して、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]とを算出している。
また、被検者がリハビリ等の運動を行う時間は、1時間程度であるのにもかかわらず、医師等が被検者の頭部にホルダ11を取り付け、そして、送光用プローブ12や受光用プローブ13をホルダ11の貫通孔11aに取り付ける時間も、1時間程度かかっていた。つまり、被検者がリハビリ等の運動を行う時間に対して、ホルダ11に送光用プローブ12や受光用プローブ13を取り付ける取付時間が非常に長くなっていた。
そこで、本発明は、複数個の送光用プローブや複数個の受光用プローブをホルダに短時間で取り付けることができるプローブ保持具及びそれを用いた光測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明のプローブ保持具は、各送光用プローブと各受光用プローブとには、異なる番号がそれぞれ振り当てられるとともに、各送光用プローブ保持手段と各受光用プローブ保持手段とには、異なる番号がそれぞれ表示されており、各送光用プローブと各受光用プローブとは、対応する番号の各送光用プローブ保持手段と各受光用プローブ保持手段とにそれぞれ保持されるようにしてもよい。
本発明の光測定装置によれば、番号がそれぞれ振り当てられた送光用プローブと受光用プローブとを、表示された番号を確認しながら、容易に見つけることができる。
本発明のプローブ保持具によれば、複数個の送光用プローブや複数個の受光用プローブをホルダの装着部(貫通孔)に、より短時間で取り付けることができる。
本発明のプローブ保持具によれば、複数本の送光用伝送路や複数本の送光用伝送路が邪魔にならない。
本発明のプローブ保持具によれば、送光用伝送路や受光用伝送路の重さを支えることができる。
また、本発明のプローブ保持具は、上下に伸びた支柱と、前記支柱の下部に取り付けられた車輪と、前記支柱の上部に取り付けられた固定部材とを備えるようにしてもよい。
本発明のプローブ保持具によれば、固定部材を被検体の頭部近傍に容易に移動させることができる。
本発明の光測定装置によれば、複数個の送光用プローブや複数個の受光用プローブをホルダに短時間で取り付けることができることができる。
発光部2は、コンピュータ20から入力された駆動信号により3種類の設定波長のうちから選択される1種類の設定波長の近赤外光を出射する。上記設定波長としては、例えば、780nm(λ1)と805nm(λ2)と830nm(λ3)とが用いられる。
光検出部3は、近赤外光の強度を検出することにより、受光量情報An(λm)をコンピュータ20に出力する。
プローブ保持具50は、上下に伸びた円管形状の支柱51と、支柱51の下部に取り付けられた5個の車輪52と、支柱51の上部に取り付けられた固定部材60とを備える(図2,3参照)。
固定部材60は、円環形状の円環部61と、一端部が円環部61に取り付けられるとともに他端部が支柱51の上部に取り付けられた水平に伸びた棒部62とを備える。
支柱51は、外側ポール51aと、外側ポール51aの内側に挿入される内側ポール51bとの二重構造となっており、ネジ(円環部材保持手段)63を用いて、外側ポール51aから内側ポール51bが引き出される上下方向の距離を変更することができるようになっている。これにより、円環部61の高さの位置を調整することができる。
円環部61の上面の外周側には、垂直方向に掘られたT個の挿入孔(受光用プローブ保持手段)60bが、平面視で円形に並ぶように形成されている。そして、各挿入孔60bには、順番に1,2,・・・,Tとなるように番号がそれぞれ振り当てられている。
また、円環部61の内周面において、貫通孔60cと貫通孔60dとの間のスペースには、対応する番号が表示されている。具体的には、順番に1,2,・・・となるように番号がそれぞれ表示されている。これにより、例えば、1番と表示された直ぐ上の貫通孔60cから引出されている送光用光ファイバ30aの先端部に接続された送光用プローブ12を1番の挿入孔60aに挿入することになり、その結果、表示された番号を確認しながら対応する番号の送光用プローブ12を確実に見つけることができる。また、1番と表示された直ぐ下の貫通孔60dから引出されている受光用光ファイバ40aの先端部に接続された受光用プローブ13を1番の挿入孔60bに挿入することになり、その結果、表示された番号を確認しながら対応する番号の受光用プローブ13を確実に見つけることができる。
また、円環部61は、棒部62が取り付けられた位置と対抗する箇所を左右に開放することができるようになっている。これにより、円環部61は、内径が一般的な被検者の頭部の大きさよりも大きくなるように形成されているが、被検者の頭部が大きくても、円環部61の内部に被検者の頭部を配置することができるようになっている。
まず、医師等は、被検者を椅子に座らせ、被検者の頭部にホルダ11を装着する。次に、医師等は、プローブ保持具50を被検者の近傍に移動させて、固定部材60の高さの位置を調整して、円環部61の内部に被検者の頭部を配置する。次に、医師等は、S個の送光用プローブ12とT個の受光用プローブ13とを、円環部61の挿入孔60a、60bから移し変えるように、ホルダ11の対応する番号の貫通孔11aに取り付ける(図3参照)。次に、医師等は、固定部材60の高さの位置を調整して、固定部材60を被検者の頭部の上方に配置する(図2参照)。
その後、医師等は、測定が終了すると、S個の送光用プローブ12とT個の受光用プローブ13とをホルダ11の対応する番号の貫通孔11aから取り外す。次に、医師等は、被検者の頭部からホルダ11を取り外す。次に、医師等は、S個の送光用プローブ12とT個の受光用プローブ13とを固定部材60の対応する番号の挿入孔60a、60bに取り付ける。次に、医師等は、プローブ保持具50を移動させて片付ける。
(1)上述した光脳機能イメージング装置1において、円環形状の円環部61を備えるような構成を示したが、四角形状の円環部を備えるような構成としてもよい。
(2)上述した光脳機能イメージング装置1において、円環部61の内周面に貫通孔60c、60dが形成されたような構成を示したが、円環部の外周面に貫通孔が形成されるような構成としてもよい。
(3)上述した光脳機能イメージング装置1において、貫通孔60cと貫通孔60dとの間のスペースには、対応する番号が表示されているような構成を示したが、挿入孔60a、60bの近傍に、対応する番号が表示されているような構成としてもよい。
2:発光部
3:光検出部
10:送受光部
12:送光用プローブ
13:受光用プローブ
20:コンピュータ
30:送光用光ファイバ群(送光用伝送路群)
30a:送光用光ファイバ(送光用伝送路)
40:受光用光ファイバ群(受光用伝送路群)
40a:受光用光ファイバ(受光用伝送路)
50:プローブ保持具
60:固定部材
60a、60b:挿入孔(プローブ保持手段)
90、190:装置本体
90a、190a:筐体
Claims (7)
- 被検体に光を照射する複数個の送光用プローブと、
前記被検体から放出される光を受光する複数個の受光用プローブと、
複数本の送光用伝送路からなる送光用伝送路群と、
複数本の受光用伝送路からなる受光用伝送路群とを備え、
1本の送光用伝送路の先端部には、1個の送光用プローブが接続され、
1本の受光用伝送路の先端部には、1個の受光用プローブが接続された光測定装置に用いられ、
前記複数個の送光用プローブ及び前記複数個の受光用プローブを保持し、
前記被検体の頭部に装着されるホルダの装着部に前記複数個の送光用プローブ及び前記複数個の受光用プローブを取り付ける際に用いられるプローブ保持具であって、
各送光用プローブに応じて予め定められた位置に各送光用プローブを保持する各送光用プローブ保持手段と、各受光用プローブに応じて予め定められた位置に各受光用プローブを保持する各受光用プローブ保持手段とを有する固定部材を備えることを特徴とするプローブ保持具。 - 各送光用プローブと各受光用プローブとには、異なる番号がそれぞれ振り当てられるとともに、各送光用プローブ保持手段と各受光用プローブ保持手段とには、異なる番号がそれぞれ表示されており、
各送光用プローブと各受光用プローブとは、対応する番号の各送光用プローブ保持手段と各受光用プローブ保持手段とにそれぞれ保持されることを特徴とする請求項1に記載のプローブ保持具。 - 前記固定部材は、内径が被検体の頭部の大きさよりも大きくなる円環部材と、当該円環部材を移動可能とする円環部材保持手段とを有し、
前記円環部材の上面には複数個の送光用プローブ保持手段と複数個の受光用プローブ保持手段とが形成されており、
複数個の送光用プローブ及び複数個の受光用プローブを、前記ホルダの装着部に取り付ける際には、前記円環部材の内部に被検体の頭部が配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプローブ保持具。 - 前記円環部材の内周面又は外周面には、水平方向に貫通する複数個の貫通孔が形成されるとともに、
前記円環部材の内部には、送光用伝送路群と受光用伝送路群とが配置されており、
1個の貫通孔に1本の送光用伝送路或いは1本の受光用伝送路が内側から外側に通過するように引出されていることを特徴とする請求項3に記載のプローブ保持具。 - 前記固定部材は、前記円環部材を上下方向に移動可能とする円環部材保持手段を有し、
前記測定を行う際には、前記被検体の頭部の上方に配置されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のプローブ保持具。 - 上下に伸びた支柱と、
前記支柱の下部に取り付けられた車輪と、
前記支柱の上部に取り付けられた固定部材とを備えることを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに記載のプローブ保持具。 - 被検体に光を照射する複数個の送光用プローブと、
前記被検体から放出される光を受光する複数個の受光用プローブと、
複数本の送光用伝送路からなる送光用伝送路群と、
複数本の受光用伝送路からなる受光用伝送路群とを備え、
1本の送光用伝送路の先端部には、1個の送光用プローブが接続され、
1本の受光用伝送路の先端部には、1個の受光用プローブが接続される光測定装置であって、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載のプローブ保持具を備えることを特徴とする光測定装置。
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