JP5796678B2 - 光計測システム - Google Patents
光計測システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5796678B2 JP5796678B2 JP2014508966A JP2014508966A JP5796678B2 JP 5796678 B2 JP5796678 B2 JP 5796678B2 JP 2014508966 A JP2014508966 A JP 2014508966A JP 2014508966 A JP2014508966 A JP 2014508966A JP 5796678 B2 JP5796678 B2 JP 5796678B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- housing
- control unit
- unit
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 95
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 91
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 86
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 12
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 description 10
- INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)-7-methyl-1h-1,8-naphthyridin-4-one Chemical compound N=1C2=NC(C)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CO1 INGWEZCOABYORO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 9
- 108010002255 deoxyhemoglobin Proteins 0.000 description 9
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 7
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 240000005561 Musa balbisiana Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000003727 cerebral blood flow Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
- A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
- A61B5/0042—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
- A61B5/14553—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases specially adapted for cerebral tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4058—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the central nervous system
- A61B5/4064—Evaluating the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
- A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/7475—User input or interface means, e.g. keyboard, pointing device, joystick
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Neurology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Psychology (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
本発明は、光を用いて非侵襲で生体内部情報（測定データ）を測定する光計測システムに関し、さらに詳細には、生体に光を照射するための送光点、生体から出射する光を受光するための受光点をそれぞれ複数個有し、１つの送光点と１つの受光点との組ごとに定まる複数のチャンネルについての生体内部情報を測定するマルチチャンネル方式の光計測システムに関する。
本発明は、例えば、脳内各部の血流の経時変化や、生体内部の酸素供給の変化を測定することで、脳機能計測や循環器系障害診断を行う医用機器等に適用される。
本発明は、例えば、脳内各部の血流の経時変化や、生体内部の酸素供給の変化を測定することで、脳機能計測や循環器系障害診断を行う医用機器等に適用される。
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、被検者の頭部表面上に配置した送光プローブ（送光手段）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プローブ（受光手段）により、脳から放出された各波長λ１、λ２、λ３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。
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。
ここで、送光プローブと受光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１１（ａ）は、一対の送光プローブ及び受光プローブと、測定部位との関係を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の平面図である。
送光プローブ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、送光プローブ１２から光を照射させるとともに、受光プローブ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。
送光プローブ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、送光プローブ１２から光を照射させるとともに、受光プローブ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。
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、近赤外分光分析計等が利用されている（例えば特許文献１参照）。
図１２は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。また、図１３は、図１２に示す近赤外分光分析計の外観の一例を示す斜視図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計２０１は、直方体形状（例えば７０ｃｍ×１００ｃｍ×１２０ｃｍ）の筐体２１１を有する。
筐体２１１の内部には、光を出射する光源ドライバ２０２と、光を検出する光検出器２０３と、Ａ／Ｄ５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２１１の外部には、１６個の送光プローブ１２と、１６個の受光プローブ１３と、１６本の送光用光ファイバ１４と、１６本の受光用光ファイバ１５と、表示装置２２６と、キーボード２２７とを備える。
図１２は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。また、図１３は、図１２に示す近赤外分光分析計の外観の一例を示す斜視図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計２０１は、直方体形状（例えば７０ｃｍ×１００ｃｍ×１２０ｃｍ）の筐体２１１を有する。
筐体２１１の内部には、光を出射する光源ドライバ２０２と、光を検出する光検出器２０３と、Ａ／Ｄ５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２１１の外部には、１６個の送光プローブ１２と、１６個の受光プローブ１３と、１６本の送光用光ファイバ１４と、１６本の受光用光ファイバ１５と、表示装置２２６と、キーボード２２７とを備える。
光源ドライバ２０２は、送受光用制御部２１から入力された駆動信号により各送光プローブ１２に光をそれぞれ送光する光源であり、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２０３は、各受光プローブ１３で受光した近赤外光をそれぞれ検出することにより、１６個の受光信号（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である。
光検出器２０３は、各受光プローブ１３で受光した近赤外光をそれぞれ検出することにより、１６個の受光信号（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である。
送光用光ファイバ１４と受光用光ファイバ１５とは、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
そして、１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光プローブ１２と、光源ドライバ２０２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３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。また、１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光プローブ１３と、光検出器２０３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
そして、１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光プローブ１２と、光源ドライバ２０２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３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。また、１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光プローブ１３と、光検出器２０３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
このような近赤外分光分析計２０１においては、１６個の送光プローブ１２と１６個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭部表面に接触させるために、ホルダ１３０が使用される。図１４は、１６個の送光プローブと１６個の受光プローブとが挿入されるホルダ１３０の一例を示す平面図である。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６とは、縦方向に４個と横方向に８個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ１２と受光プローブ１３とのプローブ間隔が一定となり、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。なお、プローブ間隔は、チャンネルと呼ばれ、一般的にチャンネルを３０ｍｍとしたものが用いられ、チャンネルが３０ｍｍである場合には、チャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６とは、縦方向に４個と横方向に８個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ１２と受光プローブ１３とのプローブ間隔が一定となり、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。なお、プローブ間隔は、チャンネルと呼ばれ、一般的にチャンネルを３０ｍｍとしたものが用いられ、チャンネルが３０ｍｍである場合には、チャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
なお、ホルダ１３０のどの貫通孔に、どの送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６又は受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６が挿入されたかが認識されるように、各貫通孔には、異なる番号（Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｒ１、Ｒ２、・・・）がそれぞれ振り当てられているとともに、各送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６にも、異なる番号（Ｔ１、Ｔ２、・・・）がそれぞれ振り当てられ、各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６にも、異なる番号（Ｒ１、Ｒ２、・・・）がそれぞれ振り当てられている。これにより、各送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６とは、対応する番号の各貫通孔にそれぞれ挿入されることになる。
また、被検者の頭部表面の曲率は、男女差、年齢差、個人差によって異なるために、頭部表面の曲率の差異があっても容易に対応可能にするものとして、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６とが保持される保持部を頭部表面に格子状に配置するとともに、保持部を互いに可撓性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で保持部を回転軸として連結部の回転可変性を有するホルダ１３０が使用されている（例えば特許文献２参照）。
また、被検者の頭部表面の曲率は、男女差、年齢差、個人差によって異なるために、頭部表面の曲率の差異があっても容易に対応可能にするものとして、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６とが保持される保持部を頭部表面に格子状に配置するとともに、保持部を互いに可撓性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で保持部を回転軸として連結部の回転可変性を有するホルダ１３０が使用されている（例えば特許文献２参照）。
そして、このような１６個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ１６と１６個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ１６との位置関係では、１個の受光プローブ１３で、複数個の送光プローブ１２から照射された光を同時に受光しないで、１個の送光プローブ１２から照射された光のみを受光するように、送光プローブ１２から光を照射するタイミングと、受光プローブ１３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、光源ドライバ２０２で光を出射するタイミングと光検出器２０３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。
メモリ２３に記憶された制御テーブルに基づいて、送受光用制御部２１は、所定の時間に、１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源ドライバ２０２に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器２０３で検出する。その結果、図１４に示すように平面視すると、合計５２個（Ｓ１〜Ｓ５２）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。
そして、解析用制御部２２は、合計５２個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）（測定データ）を求めている。
メモリ２３に記憶された制御テーブルに基づいて、送受光用制御部２１は、所定の時間に、１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源ドライバ２０２に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器２０３で検出する。その結果、図１４に示すように平面視すると、合計５２個（Ｓ１〜Ｓ５２）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行われる。
そして、解析用制御部２２は、合計５２個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）（測定データ）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
上述したような近赤外分光分析計２０１の筐体２１１の大きさは、例えば７０ｃｍ×１００ｃｍ×１２０ｃｍであり、かなり大きなものである。ところが、患者（被検者）はリハビリを毎日行うこともあり、またその場合、患者がリハビリを行う場所は患者の自宅やリハビリテーション施設等であり、近赤外分光分析計２０１を各家庭に配置することは、配置スペースやコスト面等から不可能に近く、また、近赤外分光分析計２０１を診察場所からリハビリテーション場所に移動させることは大変な重労働であった。
本件発明者らは、患者の自宅等で測定データを容易に測定することができる光計測システムについて以前に出願した。この光計測システムでは、例えば１６個の送光プローブと１６個の受光プローブと筐体（例えば７０ｃｍ×１００ｃｍ×１２０ｃｍ）とを備える主光計測装置と、４個の送光プローブと４個の受光プローブと筐体（例えば１０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍ）とを備える携帯型光計測装置との２種類の光計測装置を用いて使い分けるようにした。そして、高価な主光計測装置を病院に配置するとともに、安価な携帯型光計測装置を患者の自宅等に配置することにした。
さらに、患者の自宅やリハビリテーション施設等で患者が測定データを観察することができるように、安価な携帯型光計測装置で得られた測定データを、例えば外部ＰＣ等に送信することにより、外部ＰＣ等の表示装置に測定データを表示させることができるようにした。
さらに、患者の自宅やリハビリテーション施設等で患者が測定データを観察することができるように、安価な携帯型光計測装置で得られた測定データを、例えば外部ＰＣ等に送信することにより、外部ＰＣ等の表示装置に測定データを表示させることができるようにした。
しかしながら、上述したような光計測システムでは、携帯型光計測装置は患者に携帯されることになり、激しい運動を伴うリハビリを行っている状態の患者の測定データを得ることはできるが、患者が激しい運動を伴ったリハビリを行うことは少なく、実際には、上肢のリハビリテーションを行う患者の場合、椅子等に座って机上でパズル等を用いたリハビリを行うことが多く、その際には、患者に携帯された携帯型光計測装置が邪魔になるという問題点があった。
そこで、本件発明者らは、被検者が容易にリハビリを行うことができる光計測装置について検討を行った。被検者が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う場合には、被検者は操作内容やリハビリ内容等を観察するとともに、被検者が椅子等に座って机上でパズル等を用いたリハビリを一人で行うことが多い。一方、被検者が医師等によりリハビリ状態の診察を受ける場合には、被検者は医師等の指示内容に基づいて行動し、医師等は被検者の操作内容や測定データ等を観察することになる。つまり、リハビリを行う場所は一定の場所でなく、また、一人でリハビリを行う場合と二人以上でリハビリを行う場合とがある。よって、持ち運びが容易であって、かつ、被検者が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う場合には、机上に置いて被検者自身が画像を観察することができ、一方、被検者が診察される場合には、被検者が画像を観察する必要性は少ないことから、医師等が画像を観察することができるようにした。その結果、測定データを得るための光計測ユニットと、光計測ユニットに取り付け取り外し可能なタブレット制御ユニットとを用いることを見出した。
すなわち、本発明の光計測システムは、制御ユニットと光計測ユニットとを備える光計測システムであって、前記光計測ユニットは、第一筐体と、被検者に光を照射する複数個の送光手段及び当該被検者から放出される光を受光する複数個の受光手段を制御することで、脳活動に関する測定データを前記制御ユニットと通信することが可能な通信部とを備え、前記制御ユニットは、前記第一筐体に取り付け取り外し可能な第二筐体と、前記第二筐体の表面に形成された表示兼入力部と、前記光計測ユニットと通信することが可能な通信部と、前記光計測ユニットで得られた測定データを表示兼入力部に表示させる制御部とを備え、前記第一筐体は、机上に載置されることが可能となっているとともに、椅子の背もたれに掛けることが可能となっており、前記第二筐体は、机上に載置された第一筐体の上面に立て掛けるように取り付け可能となっているようにしている。
ここで、「通信部」は、光計測ユニット制御部で得られた測定データを制御ユニットに送信することができればよく、例えば、無線や有線でリアルタイムに通信を行うもの等が挙げられる。
以上のように、本発明の光計測システムによれば、被検者が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う場合には、第二筐体が第一筐体に取り付けられて使用され、被検者自身が表示兼入力部に表示された画像を観察することができる。一方、被検者が診察される場合には、第二筐体が第一筐体から取り外されて使用され、被検者と異なる人間が表示兼入力部に表示された画像を観察することができる。また、制御ユニットは光計測ユニットに取り付けることができるので、持ち運びが容易である。
また、本発明の光計測システムにおいては、第一筐体は、机上に載置されることが可能となっているとともに、椅子の背もたれに掛けることが可能となっており、第二筐体は、机上に載置された第一筐体の上面に立て掛けるように取り付け可能となっている。
ここで、「椅子の背もたれに掛けることが可能」とは、椅子の背もたれに掛けることができることをいい、例えば、ランドセルのように背もたれに掛けたりすること等が挙げられる。そのため、第一筐体の大きさは、１０００ｃｍ３以上３０００ｃｍ３以下であることが好ましい。
以上のように、本発明の光計測システムによれば、光計測ユニットを椅子の背もたれに掛けることにより、机上を広く使用することができる。
ここで、「椅子の背もたれに掛けることが可能」とは、椅子の背もたれに掛けることができることをいい、例えば、ランドセルのように背もたれに掛けたりすること等が挙げられる。そのため、第一筐体の大きさは、１０００ｃｍ３以上３０００ｃｍ３以下であることが好ましい。
以上のように、本発明の光計測システムによれば、光計測ユニットを椅子の背もたれに掛けることにより、机上を広く使用することができる。
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
そして、本発明の光計測システムにおいては、前記制御部は、前記表示兼入力部に操作内容及びリハビリ内容を表示させる一人モードと、前記表示兼入力部に操作内容及び測定データを表示させる二人モードとを有するようにしてもよい。
さらに、本発明の光計測システムにおいては、前記被検者が表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体に取り付けられるとともに、前記制御部が一人モードとなるようにして使用され、前記被検者と異なるヒトが表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体から取り外されるとともに、前記制御部が二人モードとなるようにして使用されるようにしてもよい。
そして、本発明の光計測システムにおいては、前記制御部は、前記表示兼入力部に操作内容及びリハビリ内容を表示させる一人モードと、前記表示兼入力部に操作内容及び測定データを表示させる二人モードとを有するようにしてもよい。
さらに、本発明の光計測システムにおいては、前記被検者が表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体に取り付けられるとともに、前記制御部が一人モードとなるようにして使用され、前記被検者と異なるヒトが表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体から取り外されるとともに、前記制御部が二人モードとなるようにして使用され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。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態である光計測システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図２は、図１に示す光計測ユニットの構成の詳細を示すブロック図である。また、図３は、図１に示す光計測システムの外観の一例を示す斜視図である。そして、図４は、４個の送光プローブと４個の受光プローブとが挿入される櫛形ホルダの一例を示す平面図である。
光計測システム１は、光計測ユニット４０と、光計測ユニット４０に取り付け取り外し可能な制御ユニット１０と、患者の頭部に配置される櫛形ホルダ６０と、患者の体の一部に配置される身体駆動装置７０とを備える。なお、近赤外分光分析計２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
図１は、本発明の第一実施形態である光計測システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図２は、図１に示す光計測ユニットの構成の詳細を示すブロック図である。また、図３は、図１に示す光計測システムの外観の一例を示す斜視図である。そして、図４は、４個の送光プローブと４個の受光プローブとが挿入される櫛形ホルダの一例を示す平面図である。
光計測システム１は、光計測ユニット４０と、光計測ユニット４０に取り付け取り外し可能な制御ユニット１０と、患者の頭部に配置される櫛形ホルダ６０と、患者の体の一部に配置される身体駆動装置７０とを備える。なお、近赤外分光分析計２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
本実施形態では、患者（被検者）がマヒした左手に身体駆動装置７０を取り付けて、患者が左手を用いてパズルを行うようなリハビリを行うものとする。また、患者は、毎日リハビリテーション場所でリハビリを行い、時々診察場所で医師に診察されるものとする。
なお、身体駆動装置７０は、光計測ユニット４０や制御ユニット１０からの出力信号に基づいて制御されるものであれば特に限定されないが、本実施形態では、手や指が本物と同様の動きをするヒトの腕の形状をした義手であり、出力信号に基づいて動作するものとする。
なお、身体駆動装置７０は、光計測ユニット４０や制御ユニット１０からの出力信号に基づいて制御されるものであれば特に限定されないが、本実施形態では、手や指が本物と同様の動きをするヒトの腕の形状をした義手であり、出力信号に基づいて動作するものとする。
櫛形ホルダ６０は、櫛形形状の板状体であり、所定の幅（例えば１０ｍｍ）の直線状の４本の枝部６１が間隔（例えば３０ｍｍ）を空けて平行に並べられるとともに、これらの枝部６１の片側端どうしを接続する直線状の１本の基幹部６２が設けられている。
そして、各枝部６１の先端部に円柱形状の貫通孔が形成されるとともに、その貫通孔とチャンネル長さＸ（例えば３０ｍｍ）で離れる基幹部６２の位置に円柱形状の貫通孔が形成されている。このとき、基幹部６２に形成された貫通孔どうしも、チャンネル長さＸ（例えば３０ｍｍ）で離れるようになっている。
このような櫛形ホルダ６０は、患者が一人で自分自身の頭部に取り付けられるようになっている。なお、測定を行う際には、各送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とが、対応する番号の貫通孔の内側にそれぞれ挿入されることになる。
そして、各枝部６１の先端部に円柱形状の貫通孔が形成されるとともに、その貫通孔とチャンネル長さＸ（例えば３０ｍｍ）で離れる基幹部６２の位置に円柱形状の貫通孔が形成されている。このとき、基幹部６２に形成された貫通孔どうしも、チャンネル長さＸ（例えば３０ｍｍ）で離れるようになっている。
このような櫛形ホルダ６０は、患者が一人で自分自身の頭部に取り付けられるようになっている。なお、測定を行う際には、各送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とが、対応する番号の貫通孔の内側にそれぞれ挿入されることになる。
光計測ユニット４０は、直方体形状（例えば２０ｃｍ×３０ｃｍ×３ｃｍ）の第一筐体４１と、第一筐体４１の上面に形成された凹部である取付部５５と、第一筐体４１の下面に平行に取り付けられた布製の２本のベルト５２と、第一筐体４１の側面に形成された円弧状のプラスチック製の把持部５４とを有する。
これにより、患者は、光計測ユニット４０の第一筐体４１の下面を机上に載置することができ、また、２本のベルト５２を用いて椅子の背もたれに掛けることができ、さらに、机上に載置された第一筐体４１の取付部５５に制御ユニット１０の下端部を挿入することで制御ユニット１０を９０°に立て掛けるように光計測ユニット４０に対して取り付けることができる。
これにより、患者は、光計測ユニット４０の第一筐体４１の下面を机上に載置することができ、また、２本のベルト５２を用いて椅子の背もたれに掛けることができ、さらに、机上に載置された第一筐体４１の取付部５５に制御ユニット１０の下端部を挿入することで制御ユニット１０を９０°に立て掛けるように光計測ユニット４０に対して取り付けることができる。
第一筐体４１の内部には、制御ユニット１０と無線で通信を行う無線装置（通信部）４６と、送受光用制御部５１と、制御テーブルを記憶するメモリ５３と、光を出射する光源ドライバ４２と、光を検出する光検出器４３と、Ａ／Ｄ４５とを備える。また、第一筐体４１の外部には、４個の送光プローブ（送光手段）１２Ｔ１〜１２Ｔ４と、４個の受光プローブ（受光手段）１３Ｒ１〜１３Ｒ４と、４本の送光用光ファイバ１４と、４本の受光用光ファイバ１５と、光計測ユニット４０の電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ５７とを備える。
光源ドライバ４２は、送受光用制御部５１から入力された駆動信号により各送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４に光をそれぞれ送光する光源であり、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発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３等である。よって、発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３であるため、第一筐体４１を小さくすることができる。
光検出器４３は、各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４で受光した近赤外光をそれぞれ検出することにより、４個の受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をＡ／Ｄ４５を介して送受光用制御部５１に出力する検出器であり、例えばフォトダイオード等である。よって、フォトダイオードであるため、第一筐体４１を小さくすることができる。
光検出器４３は、各受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４で受光した近赤外光をそれぞれ検出することにより、４個の受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をＡ／Ｄ４５を介して送受光用制御部５１に出力する検出器であり、例えばフォトダイオード等である。よって、フォトダイオードであるため、第一筐体４１を小さくすることができる。
送受光用制御部５１が処理する機能をブロック化して説明すると、光源ドライバ４２に駆動信号を出力する発光制御部５１ａと、光検出器４３からの受光信号を受けることにより受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を無線装置４６を介して送信する光検出制御部５１ｂとを有する。
そして、発光制御部５１ａは、制御ユニット１０からスタート信号を受信すると、メモリ５３に記憶された制御テーブルに基づいて、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４に光を送光する駆動信号を光源ドライバ４２に出力する制御を行う。また、光検出制御部５１ｂは、制御ユニット１０からスタート信号を受信すると、メモリ５３に記憶された制御テーブルに基づいて、光検出器４３からの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を、無線装置４６を介して送信する制御を行う。
そして、発光制御部５１ａは、制御ユニット１０からスタート信号を受信すると、メモリ５３に記憶された制御テーブルに基づいて、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４に光を送光する駆動信号を光源ドライバ４２に出力する制御を行う。また、光検出制御部５１ｂは、制御ユニット１０からスタート信号を受信すると、メモリ５３に記憶された制御テーブルに基づいて、光検出器４３からの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を、無線装置４６を介して送信する制御を行う。
制御ユニット１０は、直方体形状（例えば２０ｃｍ×１５ｃｍ×５ｃｍ）の第二筐体１１と、第二筐体１１の上面に形成されたタッチパネル（表示兼入力部）２６とを有する。
第二筐体１１の内部には、光計測ユニット４０の送受光用制御部５１と無線で通信を行う無線装置（通信部）６と、解析用制御部２２と、タッチパネル２６を制御するタブレット制御部２４と、無線装置６を制御する通信制御部２５と、測定データを記憶させるためのメモリ２３とを備える。
第二筐体１１の内部には、光計測ユニット４０の送受光用制御部５１と無線で通信を行う無線装置（通信部）６と、解析用制御部２２と、タッチパネル２６を制御するタブレット制御部２４と、無線装置６を制御する通信制御部２５と、測定データを記憶させるためのメモリ２３とを備える。
タッチパネル２６は、例えば、画像を表示する液晶表示板と、液晶表示板上に形成された透明電極からなる圧力検知層と、圧力検知層上に形成された透明保護層とを備える。
液晶表示板は、タブレット制御部２４からの表示信号に基づいて、画像が表示されるものである。また、圧力検知層は、縦方向に並べられた複数の帯状の透明電極と、横方向に並べられた複数の帯状の透明電極とが積層されたものであり、１個の透明電極と１個の透明電極との交点が各スイッチとなる。つまり、透明保護層の表面の位置が加圧されることにより、加圧された位置を感知することができるようになっている。そして、圧力検知層は、加圧された位置である指定位置情報をタブレット制御部２４に出力する。
液晶表示板は、タブレット制御部２４からの表示信号に基づいて、画像が表示されるものである。また、圧力検知層は、縦方向に並べられた複数の帯状の透明電極と、横方向に並べられた複数の帯状の透明電極とが積層されたものであり、１個の透明電極と１個の透明電極との交点が各スイッチとなる。つまり、透明保護層の表面の位置が加圧されることにより、加圧された位置を感知することができるようになっている。そして、圧力検知層は、加圧された位置である指定位置情報をタブレット制御部２４に出力する。
タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に画像を表示させたり、タッチパネル２６に表示させた画像の特定部分がヒトによってタッチ（加圧）されることにより指定位置情報を受信して、入力信号を作成したりする制御を行う。例えば、タブレット制御部２４は、電源が入れられると、タッチパネル２６に操作内容画像を表示させる。操作内容画像は「一人モード」か「二人モード」のいずれかを選択させるボタンや、測定を開始させるスタートボタンや、測定を終了させるエンドボタン等である。「一人モード」が選択されると、リハビリ内容画像を表示させる。リハビリ内容画像は、患者が行う動作内容の動画等である。一方、「二人モード」が選択されると、測定データ＃１〜＃１０をトレンドグラフとして表示させる。
通信制御部２５は、タブレット制御部２４からスタート信号を受信すると、無線装置６を介して、光計測ユニット４０の送受光用制御部５１にスタート信号を送信するとともに、光計測ユニット４０の送受光用制御部５１で得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を受信して、受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をメモリ２３に記憶させる制御を行う。
解析用制御部２２は、メモリ２３に記憶されていく受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）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]）の経時変化を示す測定データ＃１〜＃１０を求めメモリ２３に記憶させる制御を行う。
ここで、光計測システム１の使用方法について説明する。光計測システム１では、まず初めに「一人モード」か「二人モード」のいずれかが選択されることになる。「一人モード」は、主として患者がリハビリテーション場所でリハビリを一人で行う場合に選択される。一方、「二人モード」は、主として患者が診察場所で医師に診察される場合に選択される。
（１）一人モード
図５は、患者（被検者）が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う際のリハビリ方法の一例について説明するためのフローチャートである。また、図６は、患者がリハビリテーション場所でリハビリを行っている際（一人モード）のイメージ図である。
まず、ステップＳ１０１の処理において、光計測ユニット４０を机上に載置して、第一筐体４１の取付部５５に制御ユニット１０を立て掛けるように取り付ける。つまり、患者は椅子に座りながらタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。
図５は、患者（被検者）が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う際のリハビリ方法の一例について説明するためのフローチャートである。また、図６は、患者がリハビリテーション場所でリハビリを行っている際（一人モード）のイメージ図である。
まず、ステップＳ１０１の処理において、光計測ユニット４０を机上に載置して、第一筐体４１の取付部５５に制御ユニット１０を立て掛けるように取り付ける。つまり、患者は椅子に座りながらタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。
次に、ステップＳ１０２の処理において、患者は、患者自身の頭部表面に櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを配置する。
次に、ステップＳ１０３の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に操作内容画像を表示させる。これにより、患者はタッチパネル２６を用いて「一人モード」を選択し、スタートボタンをタッチする。
次に、ステップＳ１０３の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に操作内容画像を表示させる。これにより、患者はタッチパネル２６を用いて「一人モード」を選択し、スタートボタンをタッチする。
次に、ステップＳ１０４の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６にリハビリ内容画像を表示させる。これにより、患者は、表示された画像を観察しながらリハビリを行う。
次に、ステップＳ１０５の処理において、送受光用制御部５１は、光源ドライバ４２に駆動信号を出力するとともに、光検出器４３からの受光信号を受けることにより受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を無線装置４６を介して送信する。
次に、ステップＳ１０５の処理において、送受光用制御部５１は、光源ドライバ４２に駆動信号を出力するとともに、光検出器４３からの受光信号を受けることにより受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を無線装置４６を介して送信する。
次に、ステップＳ１０６の処理において、通信制御部２５は、無線装置６を介して、受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を受信して、受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をメモリ２３に記憶させる。
次に、ステップＳ１０７の処理において、解析用制御部２２は、メモリ２３に記憶されていく受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各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]）を求める。
次に、ステップＳ１０７の処理において、解析用制御部２２は、メモリ２３に記憶されていく受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各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]）を求める。
次に、ステップＳ１０８の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６にリハビリ結果画像を表示させる。リハビリ結果画像は、リハビリ状況を示すもの等であり、例えばリハビリ効果の得点等が挙げられる。これにより、患者はリハビリが順調に進んでいるかを確認することができる。つまり、リハビリのインセンティブになる。
次に、ステップＳ１０９の処理において、患者は、リハビリを終了するか否かを判断する。リハビリを続けると判断したときには、ステップＳ１０４の処理に戻る。
一方、リハビリを終了すると判断したときには、ステップＳ１１０の処理において、患者は、タッチパネル２６を用いてエンドボタンをタッチした後、患者自身の頭部表面から櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り外す。そして、本フローチャートを終了させることになる。
次に、ステップＳ１０９の処理において、患者は、リハビリを終了するか否かを判断する。リハビリを続けると判断したときには、ステップＳ１０４の処理に戻る。
一方、リハビリを終了すると判断したときには、ステップＳ１１０の処理において、患者は、タッチパネル２６を用いてエンドボタンをタッチした後、患者自身の頭部表面から櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り外す。そして、本フローチャートを終了させることになる。
（２）二人モード
図７は、医師等による患者の診察方法の一例について説明するためのフローチャートである。また、図８は、患者が医師等の診察を受ける際（二人モード）のイメージ図である。
まず、ステップＳ２０１の処理において、２本のベルト５２（図３参照）を用いて椅子の背もたれに光計測ユニット４０を掛けるとともに、医師は光計測ユニット４０から取り外された制御ユニット１０を持つ。つまり、医師は患者と離れた位置にいながらタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。
図７は、医師等による患者の診察方法の一例について説明するためのフローチャートである。また、図８は、患者が医師等の診察を受ける際（二人モード）のイメージ図である。
まず、ステップＳ２０１の処理において、２本のベルト５２（図３参照）を用いて椅子の背もたれに光計測ユニット４０を掛けるとともに、医師は光計測ユニット４０から取り外された制御ユニット１０を持つ。つまり、医師は患者と離れた位置にいながらタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。
次に、ステップＳ２０２の処理において、医師は、椅子に座った患者の頭部表面に櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを配置する。
次に、ステップＳ２０３の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に操作内容画像を表示させる。これにより、医師は、タッチパネル２６を用いて「二人モード」を選択し、スタートボタンをタッチする。
次に、ステップＳ２０３の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に操作内容画像を表示させる。これにより、医師は、タッチパネル２６を用いて「二人モード」を選択し、スタートボタンをタッチする。
次に、ステップＳ２０４の処理において、送受光用制御部５１は、光源ドライバ４２に駆動信号を出力するとともに、光検出器４３からの受光信号を受けることにより受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を無線装置４６を介して送信する。このとき、患者は、医師の指示によってリハビリを行う。
次に、ステップＳ２０５の処理において、通信制御部２５は、無線装置６を介して、受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を受信して、受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をメモリ２３に記憶させる。
次に、ステップＳ２０６の処理において、解析用制御部２２は、メモリ２３に記憶されていく受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各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]）を求める。
次に、ステップＳ２０６の処理において、解析用制御部２２は、メモリ２３に記憶されていく受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各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]）を求める。
次に、ステップＳ２０７の処理において、タブレット制御部２４は、タッチパネル２６に測定データを表示させる。これにより、医師は、測定方針を変更したり変更しないと決定したりすることができる。
次に、ステップＳ２０８の処理において、医師は、リハビリを終了するか否かを判断する。リハビリを継続させると判断したときには、ステップＳ２０４の処理に戻る。
一方、リハビリを終了すると判断したときには、ステップＳ２０９の処理において、医師は、タッチパネル２６を用いてエンドボタンをタッチした後、患者の頭部表面から櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り外す。そして、本フローチャートを終了させることになる。
次に、ステップＳ２０８の処理において、医師は、リハビリを終了するか否かを判断する。リハビリを継続させると判断したときには、ステップＳ２０４の処理に戻る。
一方、リハビリを終了すると判断したときには、ステップＳ２０９の処理において、医師は、タッチパネル２６を用いてエンドボタンをタッチした後、患者の頭部表面から櫛形ホルダ６０と送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り外す。そして、本フローチャートを終了させることになる。
以上のように、本発明の光計測システム１によれば、患者が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う場合には、第二筐体１１が第一筐体４１に取り付けられて使用され、患者はタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。一方、患者が診察場所で診察される場合には、第二筐体１１が第一筐体４１から取り外されて使用され、医師はタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。また、制御ユニット１０は光計測ユニット４０に取り付けることができるので、持ち運びが容易である。
＜第二実施形態＞
図９は、本発明の第二実施形態である光計測システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図１０は、図９に示す光計測ユニットの構成の詳細を示すブロック図である。
光計測システム１０１は、光計測ユニット１４０と、光計測ユニット１４０に取り付け取り外し可能な制御ユニット１０と、患者の頭部に配置される櫛形ホルダ６０と、患者の体の一部に配置される身体駆動装置７０とを備える。なお、光計測システム１と同様のものについては、同じ符号を付している。
図９は、本発明の第二実施形態である光計測システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図１０は、図９に示す光計測ユニットの構成の詳細を示すブロック図である。
光計測システム１０１は、光計測ユニット１４０と、光計測ユニット１４０に取り付け取り外し可能な制御ユニット１０と、患者の頭部に配置される櫛形ホルダ６０と、患者の体の一部に配置される身体駆動装置７０とを備える。なお、光計測システム１と同様のものについては、同じ符号を付している。
光計測ユニット１４０は、直方体形状（例えば２０ｃｍ×３０ｃｍ×３ｃｍ）の第一筐体１４１と、第一筐体１４１の上面に形成された凹部である取付部４３と、第一筐体１４１の下面に平行に取り付けられた布製の２本のベルト４２と、第一筐体１４１の側面に形成された円弧状のプラスチック製の把持部４４とを有する（図３参照）。
第一筐体１４１の内部には、制御ユニット１０と無線で通信を行う無線装置（通信部）４６と、送受光用制御部５１と、制御テーブルを記憶するメモリ５３とを備える。また、第一筐体１４１の外部には、４個の送光プローブ（送光手段）１１２Ｔ１〜１１２Ｔ４と、４個の受光プローブ（受光手段）１１３Ｒ１〜１１３Ｒ４と、４本の送光用電線１１４と、４本の受光用電線１１５と、光計測ユニット１４０の電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ５７とを備える。
１個の送光プローブ１１２は、１個の光源ドライバ１４２（発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）を有し、１本の送光用電線１１４は、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、電気信号を軸方向に伝達することができ、１個の送光プローブ１１２と、発光制御部５１ａ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。
また、１個の受光プローブ１１３は、１個の光検出器１４３（フォトダイオード）を有し、１本の受光用電線１１５は、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、電気信号を軸方向に伝達することができ、１個の受光プローブ１１３と、光検出制御部５１ｂ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。
また、１個の受光プローブ１１３は、１個の光検出器１４３（フォトダイオード）を有し、１本の受光用電線１１５は、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、電気信号を軸方向に伝達することができ、１個の受光プローブ１１３と、光検出制御部５１ｂ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。
以上のように、本発明の光計測システム１０１によれば、患者が自宅やリハビリテーション場所でリハビリを行う場合には、第二筐体１１が第一筐体１４１に取り付けられて使用され、患者はタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。一方、患者が診察場所で診察される場合には、第二筐体１１が第一筐体１４１から取り外されて使用され、医師はタッチパネル２６に表示された画像を観察することができる。また、制御ユニット１０は光計測ユニット１４０に取り付けることができるので、持ち運びが容易である。
＜他の実施形態＞
上述した光計測システム１では、光計測ユニット４０は、４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と４個の受光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４とを備えるような構成を示したが、例えば、８個の送光プローブと８個の受光プローブとを備えたり、８個の送光プローブと４個の受光プローブとを備えたりするような構成としてもよい。
上述した光計測システム１では、光計測ユニット４０は、４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と４個の受光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４とを備えるような構成を示したが、例えば、８個の送光プローブと８個の受光プローブとを備えたり、８個の送光プローブと４個の受光プローブとを備えたりするような構成としてもよい。
本発明は、生体内部に光を照射して生体内部情報を取得する光計測システム等に利用することができる。
１：光計測システム
６：無線装置（通信部）
１０：制御ユニット
１１：第二筐体
１２：送光プローブ（送光手段）
１３：受光プローブ（受光手段）
１４：送光用光ファイバ
１５：受光用光ファイバ
２２：解析用制御部
２４：タブレット制御部
２６：タッチパネル（表示兼入力部）
４０：光計測ユニット
４１：第一筐体
４２：光源ドライバ
４３：光検出器
４６：無線装置（通信部）
５１：送受光用制御部（光計測ユニット制御部）
６０：櫛形ホルダ
６：無線装置（通信部）
１０：制御ユニット
１１：第二筐体
１２：送光プローブ（送光手段）
１３：受光プローブ（受光手段）
１４：送光用光ファイバ
１５：受光用光ファイバ
２２：解析用制御部
２４：タブレット制御部
２６：タッチパネル（表示兼入力部）
４０：光計測ユニット
４１：第一筐体
４２：光源ドライバ
４３：光検出器
４６：無線装置（通信部）
５１：送受光用制御部（光計測ユニット制御部）
６０：櫛形ホルダ
Claims (3)
- 制御ユニットと光計測ユニットとを備える光計測システムであって、
前記光計測ユニットは、第一筐体と、
被検者に光を照射する複数個の送光手段及び当該被検者から放出される光を受光する複数個の受光手段を制御することで、脳活動に関する測定データを前記制御ユニットと通信することが可能な通信部とを備え、
前記制御ユニットは、前記第一筐体に取り付け取り外し可能な第二筐体と、
前記第二筐体の表面に形成された表示兼入力部と、
前記光計測ユニットと通信することが可能な通信部と、
前記光計測ユニットで得られた測定データを表示兼入力部に表示させる制御部とを備え、
前記第一筐体は、机上に載置されることが可能となっているとともに、椅子の背もたれに掛けることが可能となっており、
前記第二筐体は、机上に載置された第一筐体の上面に立て掛けるように取り付け可能となっていることを特徴とする光計測システム。 - 前記制御部は、前記表示兼入力部に操作内容及びリハビリ内容を表示させる一人モードと、前記表示兼入力部に操作内容及び測定データを表示させる二人モードとを有することを特徴とする請求項１に記載の光計測システム。
- 前記被検者が表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体に取り付けられるとともに、前記制御部が一人モードとなるようにして使用され、
前記被検者と異なるヒトが表示兼入力部に表示された画像を観察する際には、前記第二筐体が第一筐体から取り外されるとともに、前記制御部が二人モードとなるようにして使用されることを特徴とする請求項２に記載の光計測システム。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/059324 WO2013150629A1 (ja) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | 光計測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP5796678B2 true JP5796678B2 (ja) | 2015-10-21 |
| JPWO2013150629A1 JPWO2013150629A1 (ja) | 2015-12-14 |
Family
ID=49300151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014508966A Active JP5796678B2 (ja) | 2012-04-05 | 2012-04-05 | 光計測システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9993157B2 (ja) |
| JP (1) | JP5796678B2 (ja) |
| CN (1) | CN104203118B (ja) |
| WO (1) | WO2013150629A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101876607B1 (ko) * | 2014-10-30 | 2018-07-16 | 한국과학기술원 | 펌웨어 기반의 휴대 및 확장이 가능한 광분광학 시스템 및 그 제어 방법 |
| JP6444469B2 (ja) * | 2017-09-28 | 2018-12-26 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005334049A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Terumo Corp | 血圧計 |
| JP2008104849A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-05-08 | Tanita Corp | 個人別出力形式カスタマイズ機能付き身体測定装置 |
| JP2011239863A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置及び生体光計測方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3967062B2 (ja) * | 2000-04-10 | 2007-08-29 | 株式会社日立メディコ | プローブ装置 |
| JP3365397B2 (ja) | 2000-05-26 | 2003-01-08 | 株式会社島津製作所 | マルチチャンネル光計測装置 |
| JP4299965B2 (ja) | 2000-11-07 | 2009-07-22 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置及び光導波手段保持装置 |
| JP5018105B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2012-09-05 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
| CN100483299C (zh) * | 2007-02-02 | 2009-04-29 | 杨来 | 便携式计算机 |
| US8544805B2 (en) * | 2010-05-28 | 2013-10-01 | VirGiaN, LLC | Mounting system for removably securing an object to a surface |
-
2012
- 2012-04-05 US US14/390,728 patent/US9993157B2/en active Active
- 2012-04-05 CN CN201280072185.6A patent/CN104203118B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-05 WO PCT/JP2012/059324 patent/WO2013150629A1/ja active Application Filing
- 2012-04-05 JP JP2014508966A patent/JP5796678B2/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005334049A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Terumo Corp | 血圧計 |
| JP2008104849A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-05-08 | Tanita Corp | 個人別出力形式カスタマイズ機能付き身体測定装置 |
| JP2011239863A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置及び生体光計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2013150629A1 (ja) | 2015-12-14 |
| US20150080739A1 (en) | 2015-03-19 |
| CN104203118B (zh) | 2017-10-20 |
| US9993157B2 (en) | 2018-06-12 |
| CN104203118A (zh) | 2014-12-10 |
| WO2013150629A1 (ja) | 2013-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5804063B2 (ja) | リハビリ装置 | |
| JP5234186B2 (ja) | 光生体測定装置 | |
| JP5573845B2 (ja) | 光計測システム、それに用いられる携帯型光計測装置及びその使用方法 | |
| WO2019014629A1 (en) | MEDICAL MONITORING DEVICE FOR HARMONIZING PHYSIOLOGICAL MEASUREMENTS | |
| JP5610065B2 (ja) | ホルダセット及びそれを用いた脳機能計測装置 | |
| JP2003275192A (ja) | 血液分析装置 | |
| JP5435134B2 (ja) | ホルダ及びそれを用いた光計測装置 | |
| KR20050103355A (ko) | 이동통신 단말기용 건강상태 측정장치 및 그 정보관리방법 | |
| JP5796678B2 (ja) | 光計測システム | |
| JP5790877B2 (ja) | 光生体測定システム及びその使用方法 | |
| WO2000034761A1 (fr) | Dispositif de mesure optique | |
| US10307062B2 (en) | Holder and light measuring device using same | |
| JP5822444B2 (ja) | 光測定装置 | |
| JP5946028B2 (ja) | 光生体計測装置 | |
| JP5168247B2 (ja) | 光計測システム | |
| JP2012075628A (ja) | 体液成分測定装置 | |
| JP5708282B2 (ja) | 光計測装置 | |
| JP2013059437A (ja) | 光生体測定装置 | |
| JP2013236721A (ja) | 光計測システム及びその使用方法 | |
| JP2017080479A (ja) | 光計測システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150721 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150803 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5796678 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |