JP5944511B2 - 生体光計測装置およびそれを用いる生体光計測方法 - Google Patents
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Description
ここで、1つまたは複数の光源101は半導体レーザ(LD)や発光ダイオード(LED)等であり、1つまたは複数の光検出器はアバランシェフォトダイオード(APD)やフォトダイオード(PD)、光電子増倍管(PMT)等である。また、導波路40は光ファイバ、ガラス、ライトガイド等である。
光源101は、光源駆動部103により駆動され、1つまたは複数の光検出器102のゲインは制御・解析部106により制御される。制御・解析部106は、光源駆動部103の制御も行い、入力部107からの条件等の入力を受ける。
光検出器102で光電変換した電気信号は、増幅器104で増幅され、アナログ−デジタル変換器105でアナログ−デジタル変換され、制御・解析部106へ送られ、処理される。
ここでは、制御・解析部106は光源101の駆動、光検出器102のゲイン制御、アナログ−デジタル変換器105からの信号処理を全て行うことを想定して記述したが、それぞれ別個の制御部を有し、さらにそれらを統合する手段を有することでも同機能を実現できる。
また、計測データおよびヘモグロビン濃度長変化算出結果は、記憶部108に保存され、解析結果および/または保存データに基づいて表示部109で計測結果を表示することが可能である。
図12に、検出光量または調整量を表示するフローチャートを示す。図12のフローチャートを参照しながら、実施例1に従った調整量表示手順を説明する。まず、プローブを被検者10に装着する(ステップS101)。次に、レーザを照射し検出光量を計測する(ステップS102)。検出光量が所定の光量(例えば、A/D変換後に0.1-2 V)の範囲内かを判定する(ステップS103)。検出光量が0.1-2 Vの範囲内と判定された場合(YES)には、検出光量が適正であるため、表示部において、「正常」と表示する(ステップS104)。ステップS103において、検出光量が0.1 V未満か2 Vより大きい場合(NO)、検出光量が適正でないため、さらに閾値(例えば、2 V)より大きいかを判定する(ステップS105)。検出光量が2 Vより大きいと判定された場合(YES)には、検出光量を小さくする必要があるため、それを示すために「大きい」と表示する(ステップS106)。検出光量が2 V以下であると判定された場合(NO)、ステップS103での判定と合わせて検出光量は0.1 V未満であるから、検出光量を大きくする必要があり、それを示すために「小さい」と表示する(ステップS107)。これらの表示では、ステップS103およびS105の判定結果を、色の違いで表示してもよい。さらには、どれだけ大きいか、または小さいかを、段階的に数値(例えば、+1、+3、−2等)および色の違いで表示してもよい。さらに、これらは光減衰量調整手段による調整量として表示してもよい。
r = (x − X sgray)/(x − X s)
の式を用いる。これは、前記1次直線606と直線604の振幅比を式で表したものである。
図25に、SD距離15、30 mmを計測するときの(a)プローブ配置、(b)SD距離30 mmの計測点配置、(c)SD距離15 mmの計測点配置を示す(配置A)。
図26に、SD距離15、30 mmを計測するときの(a)プローブ配置、(b)SD距離30 mmの計測点配置、(c)SD距離15 mmの計測点配置を示す(配置B)。
図27に、SD距離15、30 mmを計測するときの(a)プローブ配置、(b)SD距離30 mmの計測点配置、(c)SD距離15 mmの計測点配置を示す(配置C)。
図28に、SD距離7.5、15、30 mmを計測するときの、(a)プローブ配置、(b)各計測単位における各SD距離の計測点個数の表を示す。
なお、図25〜図28において、符号501は送光用プローブを、符号502は受光用プローブを、符号505は送光用プローブ(減衰:大)を、符号506は受光用プローブ(減衰:大)を示す。また、符号507はSD距離30mmの計測点を、符号508はSD距離15mmの計測点を示す。
12:照射点
13:検出点
14:光減衰量調整手段
20:装置本体
30:光
40:導波路
50:送光器
60:受光器
101:光源
102:光検出器
103:光源駆動部
104:増幅器
105:アナログ−デジタル変換器
106:制御・解析部
107:入力部
108:記憶部
109:表示部
113:OKボタン
114:キャンセルボタン
134:ゲイン調整の再試行ボタン
135:凡例
136:検出光量が強いことを示す表示
137:検出光量が適正であることを示す表示
138:検出光量が弱いことを示す表示
139:SD距離30 mmの計測点における自動ゲイン設定結果
140:SD距離15 mmの計測点における自動ゲイン設定結果
201:電気信号
202:光源および検出器内臓回路
203:調整量
204:筺体
205:手動調整つまみ
206:半導体レーザ(Laser Diode、 LD)
207:フォトダイオード(Photodiode、 PD)
208:色による表示
209:中間コネクタ
210:光ファイバ挿入口(減衰量が小さい)
211:光ファイバ挿入口(減衰量が中程度)
212:光ファイバ挿入口(減衰量が大きい)
213:挿入深さ調整部
214:挿入口
215:吸収または散乱媒体
216:導波孔(減衰量が大きい)
217:導波孔(減衰量が中程度)
218:導波孔(減衰量が小さい)
403:光ファイバ
501:送光用プローブ
502:受光用プローブ
503:プローブホルダ
504:送光用プローブと受光用プローブの一体型プローブ
505:送光用プローブ(減衰:大)
506:受光用プローブ(減衰:大)
507:SD距離30 mmの計測点
508:SD距離15 mmの計測点
509:SD距離5 mmの計測点
510:SD距離16.8 mmの計測点
601:実測の成分重み
602:実測データから算出される重み直線のX 切片
603:灰白質到達最小SD距離
604:灰白質平均実効光路長
605:不使用SD距離帯
606:SD距離12mm以上の計測点における重みにフィッティングした1次直線
607:傾き0の直線
Claims (11)
- 被検体に光を照射するための1つまたは複数の光照射手段と、
前記光照射手段から前記被検体上の照射点に照射され、前記被検体内を伝播してきた光を前記被検体上の検出点において検出するための1つまたは複数の光検出手段と、
前記光照射手段に含まれる光源素子と前記被検体との間、もしくは前記光検出手段に含まれる受光素子と前記被検体との間の光の伝播路上に設置される光減衰量調整手段と、
前記光検出手段で得られる信号を解析するための解析部と、
表層及び深層由来信号の分離性能評価手段と、
前記解析部での解析結果を表示するための表示部とを有し、
前記光照射手段と前記光検出手段の各々は、前記被検体上における、前記照射点と前記検出点間の距離として定義されるSD距離が2種以上となるように前記被検体上に配置され、
前記解析部は、少なくとも1つの前記光検出手段が検出する2種以上のSD距離の位置にある前記光照射手段からの光による信号を各々解析し、各々の受光量を所定の範囲内とするための光減衰調整量を算出し、
前記解析部は、2種以上のSD距離における計測データから前記被検体の表層および深層における光吸収変化もしくは生体信号を分離する機能を備え、
前記光減衰量調整手段は、前記光検出手段が検出する2種以上のSD距離の位置にある前記光照射手段からの光の減衰量を、前記光検出手段に入射する光量を変化させることにより、各々調整可能とした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、
前記表示部は、前記解析部で算出した前記光減衰調整量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、
前記分離性能評価手段は、SD距離8 mm以下の計測点を構成する光照射手段及び光検出手段、もしくは当該計測点で得られたデータであることを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項2に記載の生体光計測装置において、
前記表示部は、前記光減衰調整量を、色の違いとして表示することを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項2または3に記載の生体光計測装置において、
前記表示部は、前記光減衰量調整手段と同一の筺体に配置されることを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の生体光計測装置において、
前記光減衰量調整手段は、前記SD距離もしくは前記解析部で算出した前記光減衰調整量をもとに、前記1つまたは複数の光検出手段における検出光量を自動調整することを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか1つに記載の生体光計測装置において、
前記解析部は、前記光照射手段と前記光検出手段との組み合わせにより計測された複数の計測データから信号分離手法を用いて1つまたは複数の分離成分を抽出することを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか1つに記載の生体光計測装置において、
所定のSD距離を優先SD距離として定義し、1つの光照射手段と1つの光検出手段により計測する領域もしくは領域を代表する位置を当該光照射手段と光検出手段に対応する計測点と定義したとき、
前記優先SD距離に対応する計測点(優先計測点)から40mm以内の距離、より好ましくは20mm以内の距離に、他のSD距離に対応する計測点(従属計測点)が位置するよう前記光照射手段と前記光検出手段が配置され、
前記解析部は、前記優先計測点と、その優先計測点に対応する前記従属計測点をまとめて1つのデータセットとして解析し、
前記表示部は、1つまたは複数のデータセットの解析結果を、データセット毎に表示することを特徴とする生体光計測装置。 - 請求項8に記載の生体光計測装置において、
前記光照射手段と前記光検出手段の位置関係を入力するための入力手段を有し、
前記解析部は、前記光照射手段と前記光検出手段の位置関係から、前記優先計測点と前記従属計測点の組み合わせを算出し、
前記表示部は、前記組み合わせを図表により表示することを特徴とする生体計測装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか1つに記載の生体光計測装置において、
前記解析部は、3種以上のSD距離の条件において検出された光量およびその時間変化、もしくは信号分離手法により得られた各成分の、各SD距離における重みおよび振幅から、前記被検体の頭部構造を推定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を用いる生体光計測方法であって、
SD距離が10mm未満、好ましくは8mm以下の少なくとも1つの計測点、およびSD距離が10mm以上、好ましくは12mm以上の2つ以上の計測点において被検体内を伝播してきた光を計測するステップと、
SD距離と信号分離手法により得られた各成分の重み値とをプロットする図において、SD距離が10mm以上の2つ以上の計測点の重み値を用いて1次直線を求め、重みゼロに対応するSD距離を求めるステップと、
SD距離が10mm未満の計測点の重み値を用いて軸に平行な直線を求めるステップと、前記軸に平行な直線と前記1次直線との交点のSD距離を、灰白質到達最小SD距離として求めるステップと、
前記重みゼロに対応するSD距離と前記灰白質到達最小SD距離から、脳寄与率を算出するステップと
を含む生体光計測装置を用いる生体光計測方法。
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