JP6164160B2 - Optical measuring device and optical measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、光計測装置および光計測方法に関し、特に、被験者の頭部に所定間隔を隔てるように配置される計測プローブにより計測を行う光計測装置および光計測方法に関する。 The present invention relates to an optical measurement device and an optical measurement method, and more particularly, to an optical measurement device and an optical measurement method that perform measurement with a measurement probe arranged at a predetermined interval on a subject's head.
従来、被験者の頭部に所定間隔を隔てるように配置される計測プローブにより計測を行う光計測装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical measurement device that performs measurement using a measurement probe arranged at a predetermined interval on a subject's head (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、被験者の頭部に装着されたホルダ(固定部材)に計測プローブを取り付け、近赤外分光法(NIRS)による光計測(脳機能計測)を行う光計測装置が開示されている。複数の計測プローブは、送光プローブおよび受光プローブにより構成される。光計測は、送光プローブから頭部に照射された計測光が頭部内で反射され、反射された計測光が受光プローブにより受光されることにより、行われる。この結果、送光プローブと受光プローブとの中間位置に、計測点(計測チャンネル)が配置される。この脳機能計測装置では、それぞれ複数の送光プローブおよび受光プローブがホルダによって被験者の頭部表面に所定間隔の正方格子状に配置される。この結果、複数の計測点が所定範囲に分布するようになっている。
光脳機能計測において、隣接する送光プローブと受光プローブとの間の距離(距離Dとする)は、頭表から計測部位となる脳表領域までの深さに応じて、一定に設定されている。すなわち、送光プローブから入射された計測光は、頭表から略D/2の深さの計測部位で反射され、受光プローブよって受光される。人(成人)の頭部表面から計測部位である脳表領域までの深さは略一定の範囲に収まるため、距離Dが一定に定められている。 In optical brain function measurement, the distance between adjacent light transmitting probes and light receiving probes (distance D) is set to be constant according to the depth from the head surface to the brain surface area as the measurement site. Yes. That is, the measurement light incident from the light transmission probe is reflected from the head surface by the measurement part having a depth of approximately D / 2 and received by the light reception probe. Since the depth from the surface of the head of a person (adult) to the brain surface area, which is the measurement site, falls within a substantially constant range, the distance D is set to be constant.
上記のように、計測プローブ間の距離が一定に定まるため、光脳機能計測において一度に計測可能な計測範囲の広さは、計測プローブ(計測点)の数によって決定される。そのため、装置の計測プローブ数ではカバーできない広い計測範囲の計測を行うためには、異なる計測範囲で複数回の計測を行う必要がある。その場合、計測データの解析もそれぞれの計測毎に別個に行う必要があることから、煩雑であるとともに統一的なデータ解析が困難となっていた。このように、従来、計測プローブ(計測点)の数によって計測範囲が制約されているため、計測プローブの数に応じた計測範囲よりも広い範囲の計測を行うことを可能にするという課題が存在する。このような課題は、十分な計測プローブ数を確保することが困難な、小型で携帯可能タイプの光計測装置において顕著である。 As described above, since the distance between the measurement probes is fixed, the width of the measurement range that can be measured at once in the optical brain function measurement is determined by the number of measurement probes (measurement points). Therefore, in order to perform measurement in a wide measurement range that cannot be covered by the number of measurement probes of the apparatus, it is necessary to perform multiple measurements in different measurement ranges. In that case, since it is necessary to perform analysis of measurement data separately for each measurement, it is complicated and difficult to perform unified data analysis. As described above, since the measurement range is conventionally limited by the number of measurement probes (measurement points), there is a problem that it is possible to perform measurement in a wider range than the measurement range according to the number of measurement probes. To do. Such a problem is conspicuous in a small and portable optical measuring device in which it is difficult to secure a sufficient number of measuring probes.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、計測プローブの数に応じた計測範囲よりも広い範囲の計測を行うことが可能な光計測装置および光計測方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide light capable of performing measurement in a wider range than the measurement range according to the number of measurement probes. It is to provide a measurement device and an optical measurement method.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における光計測装置は、被験者の頭部に互いに所定間隔を隔てるように配置される複数の計測プローブによる複数の計測点での所定の計測範囲の計測に際して、重複部分を含むように計測範囲を分割した複数の部分領域毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うための計測手段と、複数の部分領域のそれぞれの重複部分の計測データに基づいて複数の部分領域毎の計測データを統合し、計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するデータ統合手段とを備える。 In order to achieve the above object, the optical measurement apparatus according to the first aspect of the present invention provides a predetermined measurement at a plurality of measurement points by a plurality of measurement probes arranged at predetermined intervals on the subject's head. When measuring a range, a measurement means for performing measurement individually under the same measurement conditions for each of a plurality of partial areas obtained by dividing the measurement range so as to include an overlapping part, and measurement of each overlapping part of the plurality of partial areas Data integration means for integrating measurement data for each of a plurality of partial areas based on the data and generating a single integrated data over the entire measurement range.
この発明の第1の局面による光計測装置では、上記のように、重複部分を含むように計測範囲を分割した複数の部分領域毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うための計測手段と、複数の部分領域のそれぞれの重複部分の計測データに基づいて複数の部分領域毎の計測データを統合し、計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するデータ統合手段とを設ける。これにより、部分領域のそれぞれにおいて、同じ計測点について同一の計測条件で計測した重複部分の計測データに基づいて、個別に計測した部分領域毎の計測データを統合することができる。その結果、光計測装置で計測可能な広さの部分領域毎の計測データから、より広い計測範囲全体にわたる単一の統合データを得ることができる。これにより、計測プローブの数に応じた計測範囲よりも広い範囲の計測を行うことができる。この効果は、十分な計測プローブ数を確保することが困難な、小型で携帯可能なタイプの光計測装置に本発明を適用する場合に特に有効である。また、単純に複数回の計測を行う場合には計測データ解析も別個に行う必要があるのに対して、本発明によれば、広い計測範囲全体にわたる単一の統合データによって、計測データ解析を、容易に、かつ、計測範囲全体にわたって統一的に行うことが可能となる。 In the optical measurement device according to the first aspect of the present invention, as described above, the measurement means for performing measurement individually under the same measurement condition for each of the plurality of partial regions obtained by dividing the measurement range so as to include the overlapping portion. And data integration means for integrating the measurement data for each of the plurality of partial areas based on the measurement data of the overlapping portions of the plurality of partial areas and generating a single integrated data over the entire measurement range. Thereby, in each of the partial areas, it is possible to integrate the measurement data for each partial area measured individually based on the measurement data of the overlapped part measured under the same measurement condition at the same measurement point. As a result, single integrated data over a wider measurement range can be obtained from the measurement data for each partial region having a width that can be measured by the optical measurement device. Thereby, the measurement of the range wider than the measurement range according to the number of measurement probes can be performed. This effect is particularly effective when the present invention is applied to a small and portable type optical measurement device in which it is difficult to secure a sufficient number of measurement probes. In addition, when simply performing multiple measurements, it is necessary to perform measurement data analysis separately, whereas according to the present invention, measurement data analysis is performed using a single integrated data over a wide measurement range. It can be performed easily and uniformly over the entire measurement range.
上記第1の局面による光計測装置において、好ましくは、データ統合手段は、重複部分の計測データ同士が互いに略一致するように部分領域の計測データを補正することにより、複数の部分領域毎の計測データを統合するように構成されている。このように構成すれば、別個に計測した部分領域毎の計測データの相互の重複部分の計測データを略一致させることによって、それぞれの部分領域の計測データを、同時に計測した場合と同等のデータとみなすことが可能となる。この結果、複数の部分領域の計測データを統合する場合でも、計測範囲全体を一度に計測した場合と同等の信頼性の高い統合データを得ることができる。 In the optical measurement device according to the first aspect, preferably, the data integration unit corrects the measurement data of the partial regions so that the measurement data of the overlapping portions substantially coincide with each other, thereby measuring each of the plurality of partial regions. Configured to consolidate data. If comprised in this way, the measurement data of each overlapped part of the measurement data of each partial area measured separately will be made to correspond substantially, and the measurement data of each partial area will be equivalent to the data measured simultaneously. Can be considered. As a result, even when measuring data of a plurality of partial areas is integrated, highly reliable integrated data equivalent to the case where the entire measuring range is measured at once can be obtained.
この場合、好ましくは、重複部分の計測データに基づいて、重複部分で互いに重複する複数の部分領域を相互に対応付ける補正係数を算出する係数算出手段をさらに備え、データ統合手段は、補正係数を用いて重複部分の計測データ同士が互いに略一致するように部分領域の計測データを補正するように構成されている。このように構成すれば、重複部分の計測データから得られた補正係数を用いることにより、部分領域全体の計測データの補正を容易に行うことができる。 In this case, preferably, the apparatus further includes coefficient calculation means for calculating a correction coefficient that correlates a plurality of partial areas that overlap each other in the overlapping portion based on the measurement data of the overlapping portion, and the data integration means uses the correction coefficient. Thus, the measurement data of the partial area is corrected so that the measurement data of the overlapping portions substantially coincide with each other. If comprised in this way, the correction of the measurement data of the whole partial area can be easily performed by using the correction coefficient obtained from the measurement data of the overlapping part.
上記係数算出手段を備える構成において、好ましくは、係数算出手段は、互いに重複する複数の部分領域のうち、一方の重複部分の計測データと、他方の重複部分の計測データに補正係数を乗じたデータとの誤差が最小となる値を、補正係数として算出するように構成されている。このように構成すれば、重複部分の計測同士を精度よく近似する(略一致させる)ことができる。 In the configuration including the coefficient calculation means, preferably, the coefficient calculation means is data obtained by multiplying the measurement data of one overlapping portion and the measurement data of the other overlapping portion by a correction coefficient among a plurality of partial regions overlapping each other. A value that minimizes the error is calculated as a correction coefficient. If comprised in this way, the measurement of an overlap part can be approximated accurately (substantially match).
上記第1の局面による光計測装置において、好ましくは、重複部分は、部分領域の重複部分以外の非重複部分に含まれる計測点数よりも少ない数の、複数の計測点を含む。このように構成すれば、重複部分に比べて非重複部分の計測点数を多くすることができるので、その分、少ない分割数でより多くの計測点(より広い計測範囲)の計測データを得ることができる。すなわち、重複部分では、同じ位置で複数回の計測を行うことになるため、同じ分割数では非重複部分の計測点数が多いほど計測範囲が広くなる。そのため、非重複部分の計測点数が多い分、より広い計測範囲の統合データを得ることが可能となる。 In the optical measurement device according to the first aspect described above, preferably, the overlapping portion includes a plurality of measurement points that are smaller than the number of measurement points included in the non-overlapping portion other than the overlapping portion of the partial region. By configuring in this way, the number of measurement points in the non-overlapping part can be increased compared to the overlapping part, and accordingly, measurement data of more measurement points (wider measurement range) can be obtained with a smaller number of divisions. Can do. That is, since the measurement is performed a plurality of times at the same position in the overlapping portion, the measurement range becomes wider as the number of measurement points in the non-overlapping portion increases with the same number of divisions. Therefore, it is possible to obtain integrated data in a wider measurement range as the number of measurement points in the non-overlapping portion is larger.
この場合、好ましくは、重複部分は、重複部分の計測点数が非重複部分の計測点数に対して所定割合の数となるように設定される。このように構成すれば、非重複部分の広さ(すなわち、計測点数の多さ)に応じた広さ(計測点数)の重複部分を設定することができる。ここで、重複部分の計測データを多くするほど、計測範囲全体を一度に計測した場合のデータに統合データを近似させることができる。一方、上記の通り、重複部分が狭いほど、少ない分割数で広い計測範囲の統合データを得ることが可能となる。そのため、非重複部分の広さに応じた適切な広さ(適切な所定割合)の重複部分を設定することによって、統合データの信頼性と、計測範囲の広さとのバランスのとれた良好な統合データを得ることが可能となる。 In this case, preferably, the overlapping portion is set so that the number of measurement points of the overlapping portion is a predetermined ratio with respect to the number of measurement points of the non-overlapping portion. If comprised in this way, the duplication part of the width (measurement point number) according to the width (namely, the number of measurement points) of a non-overlapping part can be set. Here, as the measurement data of the overlapping portion is increased, the integrated data can be approximated to data when the entire measurement range is measured at once. On the other hand, as described above, it is possible to obtain integrated data in a wide measurement range with a smaller number of divisions as the overlapping portion is narrower. Therefore, by setting the overlapping part of the appropriate width (appropriate predetermined ratio) according to the width of the non-overlapping part, good integration that balances the reliability of the integrated data and the width of the measurement range Data can be obtained.
上記第1の局面による光計測装置において、好ましくは、複数の部分領域毎の計測プローブの配置情報の入力を受け付ける領域設定手段をさらに備え、領域設定手段は、受け付けたそれぞれの部分領域の配置情報に基づいて、部分領域同士の重複部分における計測点を抽出するように構成されている。このように構成すれば、計測プローブの配置によって計測点の位置が決まるので、計測プローブの配置情報を入力するだけで、計測データを統合するための重複部分における計測点を決定することができる。この結果、単一の統合データによって計測データ解析を容易化するのに加えて、単一の統合データを得るための作業を簡略化することができる。 In the optical measurement device according to the first aspect, preferably, the optical measurement device further includes an area setting unit that receives an input of measurement probe arrangement information for each of the plurality of partial areas, and the area setting unit receives the arrangement information of each received partial area. Based on the above, it is configured to extract the measurement points in the overlapping part of the partial areas. If comprised in this way, since the position of a measurement point is decided by arrangement | positioning of a measurement probe, the measurement point in the duplication part for integrating measurement data can be determined only by inputting the arrangement information of a measurement probe. As a result, in addition to facilitating measurement data analysis with a single integrated data, the work for obtaining a single integrated data can be simplified.
上記第1の局面による光計測装置において、好ましくは、計測手段は、少なくとも、計測データのサンプリング間隔と、タスク期間およびレスト期間を含む計測プロトコルとが同一の計測条件で、複数の部分領域毎の計測を行うように構成されている。このように構成すれば、それぞれの部分領域の重複部分の計測データを等価なデータと見なすことができるので、統合データの信頼性を向上させることができる。また、サンプリング間隔が一致することから、計測データ同士の統合を容易に行うことができる。 In the optical measurement apparatus according to the first aspect described above, preferably, the measurement unit has at least the measurement data sampling interval and the measurement protocol including the task period and the rest period under the same measurement condition for each of the plurality of partial regions. It is configured to take measurements. With this configuration, the measurement data of the overlapping portions of the respective partial areas can be regarded as equivalent data, so that the reliability of the integrated data can be improved. In addition, since the sampling intervals match, measurement data can be easily integrated.
この発明の第2の局面における光計測方法は、被験者の頭部に互いに所定間隔を隔てるように配置される複数の計測プローブによる複数の計測点での所定の計測範囲の計測に際して、重複部分を含むように計測範囲を分割した複数の部分領域毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うステップと、複数の部分領域のそれぞれの重複部分の計測データに基づいて複数の部分領域毎の計測データを統合し、計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するステップとを備える。 In the optical measurement method according to the second aspect of the present invention, when measuring a predetermined measurement range at a plurality of measurement points by a plurality of measurement probes arranged to be spaced apart from each other on the subject's head, overlapping portions are measured. For each of a plurality of partial areas that are divided so that the measurement range is included, a step of performing measurement individually under the same measurement condition, and a measurement for each of the plurality of partial areas based on measurement data of each overlapping part of the plurality of partial areas Integrating the data and generating a single integrated data over the entire measurement range.
この発明の第2の局面による光計測方法では、上記のように、重複部分を含むように計測範囲を分割した複数の部分領域毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うステップと、複数の部分領域のそれぞれの重複部分の計測データに基づいて複数の部分領域毎の計測データを統合し、計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するステップとを設ける。これにより、部分領域のそれぞれにおいて、同じ計測点について同一の計測条件で計測した重複部分の計測データに基づいて、個別に計測した部分領域毎の計測データを統合することができる。その結果、計測プローブの数に応じた計測範囲よりも広い範囲の計測を行うことができる。また、広い計測範囲全体にわたる単一の統合データによって、計測データ解析を容易に、かつ、計測範囲全体にわたって統一的に行うことが可能となる。 In the optical measurement method according to the second aspect of the present invention, as described above, for each of a plurality of partial areas obtained by dividing the measurement range so as to include overlapping portions, a step of individually measuring under the same measurement condition, And integrating the measurement data for each of the plurality of partial areas based on the measurement data of the overlapping portions of the partial areas, and generating a single integrated data over the entire measurement range. Thereby, in each of the partial areas, it is possible to integrate the measurement data for each partial area measured individually based on the measurement data of the overlapped part measured under the same measurement condition at the same measurement point. As a result, it is possible to perform measurement in a wider range than the measurement range according to the number of measurement probes. Moreover, measurement data analysis can be performed easily and uniformly over the entire measurement range by a single integrated data over the entire measurement range.
本発明によれば、上記のように、計測プローブの数に応じた計測範囲よりも広い範囲の計測を行うことができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to perform measurement in a wider range than the measurement range corresponding to the number of measurement probes.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1〜図11を参照して、本発明の一実施形態による光計測装置100の全体構成について説明する。本実施形態では、光計測装置100は、近赤外分光法(NIRS)による光計測(脳機能計測)を行う脳機能計測装置である。
First, with reference to FIGS. 1-11, the whole structure of the
図1に示すように、光計測装置100は、光計測ユニット1と、制御ユニット2とから構成されている。光計測装置100は、光ファイバを介して接続された計測プローブ3(送光プローブ3aおよび受光プローブ3b)を用いて、被験者の脳活動を計測する機能を有する。
As shown in FIG. 1, the
光計測装置100の送光プローブ3aおよび受光プローブ3bは、それぞれ、被験者の頭部に装着されたプローブ固定用のホルダ4に取り付けられることにより、被験者の頭部表面上の所定位置に配置される。そして、光計測装置100は、送光プローブ3aから近赤外光の波長領域の計測光を照射し、被験者の頭内で反射した計測光を受光プローブ3bに入射させて検出することにより、計測光の強度(受光量)を取得する。取得した計測光の強度に基づいて、脳活動に伴うヘモグロビン量(酸素化ヘモグロビン、脱酸素化へグロビンおよび総ヘモグロビン)の変化を取得することができる。これにより、光計測装置100は、脳活動に伴うヘモグロビン量の変化、すなわち血流量の変化や酸素代謝の活性化状態を非侵襲で取得することが可能である。光計測では、送光プローブ3aおよび受光プローブ3bのペアによって構成される計測点毎に、脳活動が計測される。計測データは、脳機能計測におけるレスト期間に対するタスク期間の相対的なヘモグロビン変化量として取得される。なお、計測チャンネル6は、本発明の「計測点」の一例である。
The
図2に示すように、ホルダ4は、等間隔D(たとえば3cm)で行列状に配列された多数の取付穴4aを有しており、それぞれの取付穴4aに1つずつ計測プローブ3を挿入して固定することが可能となっている。このため、隣接する送光プローブ3aと受光プローブ3bとは、所定間隔Dを隔てるように配置される。送光プローブ3aおよび受光プローブ3bは、各取付穴4aに対して、行および列の各方向に交互に並ぶように配置される。これにより、隣接する送光プローブ3aと受光プローブ3bとの間に計測点(計測チャンネル6、図5参照)が形成される。使用者は、計測したい部位(前頭部、頭頂部、側頭部、後頭部など)に応じて取付穴4aへのプローブ配置を決定し、計測プローブ3をホルダ4に取り付ける。
As shown in FIG. 2, the
次に、光計測装置100の装置構成について詳細に説明する。
Next, the device configuration of the
図3に示すように、光計測ユニット1は、被験者によって携行可能に構成された小型の携帯型ユニットとして構成されている。また、複数の光計測ユニット1と制御ユニット2とは、相互通信が可能なように無線接続されている。これにより、光計測装置100では、脳機能計測中も被験者が制御ユニット2の近傍位置に拘束されることなく、被験者が光計測ユニット1を携行して自由に移動可能であり、日常生活に近い環境で脳機能計測を行うことが可能である。
As shown in FIG. 3, the
光計測ユニット1は、光ファイバ5を介して接続された送光プローブ3aおよび受光プローブ3bを備えている。光計測ユニット1には、それぞれ複数の送光プローブ3aおよび受光プローブ3bが接続可能である。光計測ユニット1は、たとえば、8本の送光プローブ3aおよび8本の受光プローブ3bの、合計16本の計測プローブ3を備えている。各8本の送光プローブ3aおよび受光プローブ3bでは、最大の計測チャンネル数(計測点数)は、23(図6および図7参照)である。
The
光計測ユニット1は、携行可能なサイズの筐体10内に、光源11と、光検出部12と、光源駆動部13と、A/D変換器14と、本体制御部15と、通信部16と、記憶部17とを備えている。
The
光源11は、光ファイバ5を介して送光プローブ3aに計測光を出力するように構成されている。光源11は、半導体レーザーやLEDなどからなり、近赤外光の波長領域で複数波長の計測光を出力可能に構成されている。光検出部12は、APD(アバランシェフォトダイオード)や光電子増倍管などからなり、受光プローブ3bに入射した計測光を、光ファイバ5を介して検出するように構成されている。その結果、光検出部12は、検出した計測光に応じた受光量信号を出力する。光源駆動部13は、本体制御部15からの制御信号に従って光源11を点灯および消灯させるように構成されている。A/D変換器14は、光検出部12の受光量信号を所定のデジタル信号に変換して、本体制御部15へ出力するように構成されている。本体制御部15は、設定されたサンプリング期間や計測チャンネル数などの計測条件と、計測光の出力強度および光検出部12の検出感度などに関する計測パラメータとに従って、光源11(光源駆動部13)および光検出部12の動作制御を行う。
The
本体制御部15は、CPUやメモリなどから構成されるコンピュータであり、計測用プログラムを実行することにより、上記した光計測ユニット1の各部を制御するように構成されている。これにより、本体制御部15は、計測動作の実行、得られた受光量信号に基づく計測データの制御ユニット2へのなどの制御を行う。
The main
通信部16は、無線の通信モジュールからなり、通信部16は、制御ユニット2の後述する通信部24との間で相互に無線通信可能に構成されている。記憶部17は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリからなる。記憶部17には、脳機能計測の計測データなどが格納される。光計測ユニット1は、通信部16により計測データを制御ユニット2にリアルタイムで送信するほか、計測データを記憶部17に記録しておくことが可能である。
The
次に、制御ユニット2は、CPUなどから構成される制御部21および解析部22と、HDDなどからなる記憶部23と、無線の通信モジュール(または外部接続の無線通信ユニット)からなる通信部24とを備えたコンピュータ(PC)である。制御部21および解析部22は、それぞれ、記憶部23に格納された制御プログラムをCPUが実行することによって実現される機能ブロックとして構成されている。なお、制御部21および解析部22は、機能ブロックとしてではなく、専用のハードウェア(専用CPU)により構成されてもよい。また、制御ユニット2は、液晶ディスプレイなどからなる表示部25と、キーボードやマウスなどからなる操作入力部26とを備えている。
Next, the
制御ユニット2の各部は、制御部21により制御される。制御部21は、通信部24を介して光計測ユニット1の計測データを取得するように構成されている。解析部22は、記憶部23に記録された計測データ(後述する統合データ23b)に対する画像化(グラフ化)処理や、統計処理等を施すための演算処理を行う。
Each part of the
記憶部23は、制御プログラム23aや、計測条件およびパラメータなどの各種情報を記憶する。また、記憶部23は、計測結果としての統合データ23bを記憶するように構成されている。また、通信部24は、光計測ユニット1の通信部16との相互通信により、計測条件および計測パラメータや計測データなどの情報伝送を行うように構成されている。
The
ここで、計測チャンネル(計測点)と、計測範囲との関係について説明する。たとえば図5に示すように、14本の送光プローブ3aと、13本の受光プローブ3bとを用いる場合、最大で42点の計測チャンネル6での計測を一度に行うことが可能となる。送光プローブ3aおよび受光プローブ3bの間隔(距離Dとする)は一定となっているため、送光プローブ3aおよび受光プローブ3bの数が決まると、被験者の頭部において一度に計測可能な計測範囲MAの広さ(面積)も決まることになる。すなわち、図5の場合、計測範囲MAは、横8D×縦2Dに相当する広さとなる。図5では、3行9列のプローブ配置であるが、行列の数を変更しても計測範囲MAの広さに大きな違いは生じない。
Here, the relationship between the measurement channel (measurement point) and the measurement range will be described. For example, as shown in FIG. 5, when 14 light transmitting probes 3a and 13 light receiving probes 3b are used, it is possible to perform measurement in a maximum of 42
したがって、たとえば図6および図7に示すように、各8本の送光プローブ3aおよび受光プローブ3bでは、最大23点の計測チャンネル6しか構成することができないため、図5の計測範囲MA(42ch)を一度に計測することはできない。また、計測データは、図8に示すようにレスト期間Rに対するタスク期間Tの相対的なヘモグロビン変化量として取得されるため、別個に行った計測データを単純に結合することはできない。被験者の状態が時々刻々と変化し、たとえ計測データ(ヘモグロビン変化量)が同値でも、ベースライン(レスト期間Rのヘモグロビン量に相当)が変化している場合には同じデータとして扱うことはできないためである。
Therefore, for example, as shown in FIGS. 6 and 7, each of the eight light-transmitting
そこで、本実施形態では、光計測装置100は、計測範囲MAを分割した複数の部分領域A毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うように構成されている。そして、光計測装置100は、部分領域A毎に得られた計測データを統合して、一度に計測可能な計測チャンネル数よりも多い計測チャンネル数の計測データを含んだ統合データ23bを生成するように構成されている。以下では、分割の一例として、図5の計測範囲MAを、図6の部分領域A1と図7の部分領域A2とに2分割する場合について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的に、図4に示すように、本実施形態では、制御部21は、CPUが記憶部23に記憶された制御プログラム23aを実行することによって、領域設定部31、計測部32、係数算出部33、および、データ統合部34として機能するように構成されている。これらの各部の処理によって、統合データ23bの生成が行われる。なお、領域設定部31、計測部32、係数算出部33、および、データ統合部34は、機能ブロックとしてではなく、それぞれ専用のハードウェア(専用CPU)により構成されてもよい。領域設定部31、計測部32、係数算出部33、および、データ統合部34は、それぞれ、本発明の「領域設定手段」、「計測手段」、「係数算出手段」、および、「データ統合手段」の一例である。
Specifically, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
領域設定部31は、図6および図7に示すように、複数の部分領域A毎の計測プローブ3の配置情報41の入力を受け付けるように構成されている。領域設定部31は、操作入力部26(図3参照)を介したユーザの入力操作や記憶部23からの情報読み込みにより、配置情報41の入力を受け付ける。具体的には、領域設定部31は、計測範囲MAを分割した部分領域A1における各計測プローブ3の配置情報41と、部分領域A2における各計測プローブ3の配置情報41とを、それぞれ取得するように構成されている。なお、最終的な計測範囲MA(図5参照)の配置情報自体は、計測条件として制御部21に設定される。これにより、領域設定部31は、設定された計測範囲MAに対して、どのようなプローブ配置の部分領域A1および部分領域A2に分割するかの配置情報41を取得する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
個々の部分領域Aは、ユーザによって、隣接する部分領域Aとの重複部分B1と、他の部分領域Aとは重複しない非重複部分B2とを含むように設定される。図6の部分領域A1では、1ch〜19chの計測チャンネル6が非重複部分B2に含まれ、20ch〜23chの計測チャンネル6が重複部分B1に含まれる。図7の部分領域A2では、5ch〜23chの計測チャンネル6が非重複部分B2に含まれ、1ch〜4chの計測チャンネル6が重複部分B1に含まれる。
Each partial region A is set by the user so as to include an overlapping portion B1 with an adjacent partial region A and a non-overlapping portion B2 that does not overlap with another partial region A. In the partial region A1 of FIG. 6, the
部分領域A(A1、A2)は、光計測ユニット1で一度に計測可能な広さ(計測チャンネル数)に設定される。重複部分B1は、非重複部分B2に含まれる計測チャンネル数よりも少ない数の、複数の計測チャンネル6(重複チャンネルCとする)を含むように設定される。また、重複部分B1は、重複部分B1の計測チャンネル数が非重複部分B2の計測チャンネル数に対して所定割合の数となるように設定される。すなわち、重複部分B1の広さ(計測チャンネル数)は、非重複部分B2の広さ(計測チャンネル数)に応じた広さとなるように設定される。なお、図5〜図7では、重複チャンネルCの番号を囲み文字で示している。図6および図7に示した例では、重複部分B1の計測チャンネル数が4、非重複部分B2の計測チャンネル数が19の、合計23チャンネルである。
The partial area A (A1, A2) is set to a size (number of measurement channels) that can be measured at once by the
計測チャンネル数の割合については、非重複部分B2の計測チャンネル数に対する重複部分B1の計測チャンネル数の割合を、1/9以上とすることが好ましい。後述するように、重複部分B1の計測チャンネル数が多い程、計測データの補正の精度を向上させることが可能である一方、個々の部分領域Aがカバーする範囲としては狭くなって同じ分割数での計測範囲MAが狭くなる。したがって、計測データの補正の精度と計測範囲MAの広さとの両立を図るため、重複部分B1の計測チャンネル数の割合は、1/9以上を確保しつつ、1/9に近づけることが好ましい。なお、計測範囲MAの分割数は、最小で2である。そのため、光計測ユニット1の計測プローブ3の数(部分領域Aの最大計測チャンネル数)を考慮して、所望の計測範囲MAを2分割した場合でも重複部分B1の計測チャンネル数を十分に確保できる場合には、この割合を1/9よりも大きくすればよい。この結果、図6および図7に示した例における重複部分B1の計測チャンネル数の割合は、4/19=1/4.75である。計測範囲MAを2分割した場合に重複部分B1の計測チャンネル数の割合が1/9を下回る場合や、2分割では計測範囲MAをカバーできない場合には、重複部分B1の計測チャンネル数の割合を1/9以上にすることが可能な分割数を検討すればよい。
Regarding the ratio of the number of measurement channels, it is preferable that the ratio of the number of measurement channels of the overlapping portion B1 to the number of measurement channels of the non-overlapping portion B2 is 1/9 or more. As will be described later, as the number of measurement channels of the overlapping portion B1 increases, the accuracy of correction of measurement data can be improved. On the other hand, the range covered by each partial region A becomes narrower and has the same number of divisions. The measurement range MA becomes narrower. Therefore, in order to achieve both the correction accuracy of the measurement data and the wide measurement range MA, it is preferable that the ratio of the number of measurement channels of the overlapping portion B1 is close to 1/9 while ensuring 1/9 or more. Note that the minimum number of divisions of the measurement range MA is two. Therefore, considering the number of
領域設定部31は、受け付けたそれぞれの部分領域Aの配置情報41に基づいて、部分領域A同士の重複部分B1における計測チャンネル6を抽出するように構成されている。すなわち、領域設定部31は、隣接する部分領域A1の計測プローブ3の配置と部分領域A2の計測プローブ3の配置とを比較して、互いに重複している計測チャンネル6を、重複チャンネルCとして抽出する。
The
図4に示すように、計測部32は、計測範囲MA全体の計測に際して、重複部分B1を含むように計測範囲MAを分割した複数の部分領域A毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うように構成されている。具体的には、計測部32は、少なくとも、計測データのサンプリング間隔と、タスク期間およびレスト期間を含む計測プロトコルとが同一の計測条件で、複数の部分領域A毎の計測を行うように構成されている。
As shown in FIG. 4, when measuring the entire measurement range MA, the
計測プロトコルは、タスク期間Tの長さ(秒)、レスト期間Rの長さ(秒)、タスクとレストとの反復回数や、タスク内容などを含む。これらの計測条件を同一にすることにより、各部分領域Aで得られる計測データを、実質的に等価なデータと見なせるようになる。計測部32は、計測条件に従って光源11(光源駆動部13)および光検出部12の動作制御を行うことにより、部分領域Aに含まれる各計測チャンネル6(重複チャンネルCを含む)の計測データを取得する。計測部32は、部分領域Aの数(計測範囲MAの分割数)に応じた回数の計測を実施することにより、計測範囲MA全体にわたる個々の部分領域Aの計測データを取得する。
The measurement protocol includes the length of the task period T (seconds), the length of the rest period R (seconds), the number of iterations between the task and rest, the task content, and the like. By making these measurement conditions the same, the measurement data obtained in each partial area A can be regarded as substantially equivalent data. The
図4に示すように、係数算出部33は、重複部分B1に含まれる重複チャンネルCの計測データに基づいて、重複部分B1で互いに重複する複数の部分領域Aを相互に対応付ける補正係数Kを算出するように構成されている。補正係数Kは、重複(隣接)する部分領域A同士を統合する際の、一方の部分領域A(A1)の計測データに対する他方の部分領域A(A2)の計測データの補正乗数である。係数算出部33は、互いに重複する複数の部分領域Aのうち、一方の重複部分B1の計測データと、他方の重複部分B1の計測データに補正係数Kを乗じたデータとの誤差が最小となる値を、補正係数Kとして算出するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
たとえば、図6および図7の例では、係数算出部33は、一方の部分領域A1の重複チャンネルC(20ch〜24ch)の計測データと、他方の部分領域A2の重複チャンネルC(1ch〜4ch)の計測データとに基づいて、補正係数Kを算出する。まず、係数算出部33は、図8に示すように、部分領域A1の4つの重複チャンネルC(20ch〜24ch)の計測データを加算平均して、部分領域A1の重複チャンネルデータ42aを算出する。また、係数算出部33は、部分領域A2の4つの重複チャンネルC(1ch〜4ch)の計測データを加算平均して、部分領域A2の重複チャンネルデータ42bを算出する。係数算出部33は、これらの部分領域A1の重複チャンネルデータ42a(関数Fとする)と部分領域A2の重複チャンネルデータ42b(関数Gとする)とに基づいて、補正係数Kを算出する。
For example, in the example of FIGS. 6 and 7, the
補正係数Kとしては、計測データの全区間(全計測時間)で一定の値を補正係数Kとして採用することができる。また、補正係数Kは、計測時間に応じて変化する値(時間の関数)であってもよい。 As the correction coefficient K, a constant value can be adopted as the correction coefficient K in all sections (total measurement time) of measurement data. Further, the correction coefficient K may be a value (a function of time) that changes according to the measurement time.
補正係数Kを一定値とする場合、係数算出部33は、所定の区間(所定の時間間隔)において、重複チャンネルデータ42bに補正係数Kを乗じたデータ(K×G)と、重複チャンネルデータ42a(F)との誤差(差分)が最小となるような補正係数K(K≒F/G)の値を決定する。所定の区間は、具体的には、タスク期間Tである。補正係数Kの算出は、最小二乗法などの統計的手法による。図9に、重複チャンネルデータ42a(F)と、補正前の重複チャンネルデータ42b(G)および補正後の重複チャンネルデータ42b(K×G)との一例を示す。
When the correction coefficient K is set to a constant value, the
補正係数Kを時間関数とする場合、係数算出部33は、重複チャンネルデータ42aの任意の時間ウィンドウ(全波形から所定時間分の一部を切り取ったもの)の移動平均Fm(t)と、重複チャンネルデータ42bの任意の時間ウィンドウの移動平均Gm(t)とを求める。そして、係数算出部33は、K(t)≒Fm(t)/Gm(t)となるような補正係数K(t)を求める。なお、時間ウィンドウの範囲は、所定の時間値(sec)またはデータ点数(2048点など)である。図10に、算出した補正係数K(t)の一例を示す。また、図11に重複チャンネルデータ42a(F)と、補正前の重複チャンネルデータ42b(G)および補正後の重複チャンネルデータ42b(K(t)×G)との一例を示す。
When the correction coefficient K is a time function, the
図4に示すように、データ統合部34は、複数の部分領域Aのそれぞれの重複部分B1(重複チャンネルC)の計測データに基づいて複数の部分領域A毎の計測データを統合し、計測範囲MA全体にわたる単一の統合データ23bを生成するように構成されている。また、データ統合部34は、重複部分B1(重複チャンネルC)の計測データ同士が互いに略一致(近似)するように部分領域Aの計測データを補正することにより、複数の部分領域A毎の計測データを統合するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
データ統合部34は、最初に計測された部分領域A(A1)の計測データに合わせるように、後に計測された部分領域A(A2)の計測データに補正係数Kを乗じて補正していくことにより、統合データ23bを生成する。また、データ統合部34は、重複部分B1(重複チャンネルC)については、相互の部分領域Aの計測データの加算平均を重複チャンネルCの計測データとして統合するように構成されている。
The
図6の部分領域A1および図7の部分領域A2の計測データを統合して、図5の計測範囲MAの統合データ23bを生成する場合、データ統合部34は、以下のようにして統合データ23bを生成する。以下では、統合データ23bのXch(X=1〜42)のデータをPs(X)、部分領域A1のYch(Y=1〜23)の計測データをP1(Y)、部分領域A2のZch(Z=1〜23)の計測データをP2(Z)として表す。
1:統合データ23bの1ch〜19chでは、Ps(X)=P1(Y)とする。ここで、X=Y=1〜19である。
2:統合データ23bの20ch〜23chでは、Ps(X)=(P1(Y)+K×P2(Z))/2とする。ここで、Y=20〜23、Z=1〜4である。
3:統合データ23bの24ch〜42chでは、Ps(X))=K×P2(Z)とする。ここで、Z=5〜23である。
When integrating the measurement data of the partial area A1 of FIG. 6 and the partial area A2 of FIG. 7 to generate the
1: For 1ch to 19ch of the
2: In the
3: For 24ch to 42ch of the
たとえば、統合データ23bの22chのデータPs(22)は、(P1(22)+K×P2(3))/2となる。以上のようにして、データ統合部34は、計測範囲MAの全体にわたる各計測データ(1ch〜42ch)をまとめて、単一の統合データ23bとして生成する。データ統合部34は、生成した統合データ23bを単一の計測データファイルとして記憶部23に記憶させる。
For example, the 22ch data Ps (22) of the
ここで、部分領域A1の計測データと部分領域A2の計測データとは、個別に取得されることから、それぞれの計測データの間には必ず変動要因が存在する。しかし、同一の被験者に対して、同一の計測条件でそれぞれの計測を行う場合には、1回目の部分領域A1の計測と、2回目の部分領域A2の計測との間の時間間隔も、計測プローブ3の配置を変更するだけの比較的短時間とすることができる。そのため、重複チャンネルデータ42bを補正係数Kにより補正して、重複チャンネルデータ42aと略一致させることにより、これらの計測データを等価なデータと見なすことが可能である。この結果得られた補正係数Kによって部分領域A2の計測データP2(Z)を補正することによって、統合データ23bに含まれる部分領域A1の計測データP1(Y)と、部分領域A2の計測データP2(Z)とを、実際上要求される精度範囲で同等のデータとして取り扱う(統合する)ことが可能となる。これにより、光計測ユニット1に備えられた計測プローブ3では一度に計測することができない広い計測範囲MAの計測データを、統合データ23bとして統一的に取り扱い解析することが可能となる。
Here, since the measurement data of the partial area A1 and the measurement data of the partial area A2 are acquired separately, there is always a variation factor between the respective measurement data. However, when each measurement is performed on the same subject under the same measurement conditions, the time interval between the measurement of the first partial area A1 and the measurement of the second partial area A2 is also measured. It can be a relatively short time to change the arrangement of the
次に、図4、図6〜図8および図12を参照して、本実施形態の光計測装置100による統合データ23bの生成処理について説明する。以下の制御処理は、光計測装置100の制御部21(領域設定部31、計測部32、係数算出部33、および、データ統合部34)(図4参照)によって実行される。
Next, with reference to FIG. 4, FIG. 6 to FIG. 8, and FIG. 12, the generation processing of the
まず、図12のステップS1において、制御部21の計測プログラムが起動される。ステップS2において、制御部21は、計測条件および計測パラメータを設定する。制御部21は、操作入力部26を介したユーザの入力操作や記憶部23からの情報読み込みにより、計測条件および計測パラメータを取得する。制御部21は、サンプリング期間および計測プロトコルと、計測チャンネル数(計測範囲MA)などの計測条件と、計測光の出力強度および光検出部12の検出感度などに関する計測パラメータを、通信部24を介して光計測ユニット1に送信する。
First, in step S1 of FIG. 12, the measurement program of the
ステップS3において、領域設定部31は、計測プローブ3の分割配置条件を設定する。すなわち、領域設定部31は、操作入力部26(図4参照)を介したユーザの入力操作や記憶部23からの情報読み込みにより、部分領域A毎の計測プローブ3の配置情報41(図6および図7参照)の入力を受け付ける。この結果、計測範囲MAの分割回数(部分領域Aの数)と、部分領域A毎の計測チャンネル6の数および配置が決定する。
In step S <b> 3, the
ステップS4において、領域設定部31は、部分領域A毎の配置情報41を比較して、重複部分B1(重複チャンネルC)を抽出する。図6および図7の例では、領域設定部31は、部分領域A1の20ch〜24chと、部分領域A2の1ch〜4chとを、重複チャンネルCとして自動抽出する。
In step S4, the
ステップS5において、計測部32は、計測開始指示を受け付けたか否かを判断する。操作入力部26を介したユーザの入力操作により、計測開始指示を受け付けた場合、ステップS6に進む。計測開始指示を受け付けていないと判断した場合、計測部32は、ステップS5の判断を繰り返すことにより待機する。この際、ユーザは、ホルダ4に計測プローブ3を取り付けて、部分領域A1の配置情報として設定した配置を実現してから、計測開始指示を入力する。
In step S5, the
計測開始指示を受け付けると、ステップS6において、計測部32は、光計測ユニット1に計測開始指示を送信する。これにより、光計測ユニット1は、ステップS2において設定された計測条件に従って計測を実施するとともに、得られた計測データを制御ユニット2に送信する。計測部32は、通信部24を介して取得した計測データを部分領域A1の計測データとして記憶部23に記憶させる。
When the measurement start instruction is accepted, the
ステップS7において、計測部32は、計測を終了するか否かを判断する。計測部32は、操作入力部26を介したユーザの入力操作(計測終了の操作)、または、予め設定された所定時間経過などに基づいて、計測終了の判断を行う。計測を終了すると判断するまでは、計測が続行されるとともにステップS7の判断が繰り返される。計測を終了すると判断した場合、計測部32は、ステップS8において、計測終了の指示を光計測ユニット1に送信する。この結果、1回目の(部分領域A1の)計測が終了する。
In step S7, the
ステップS9において、計測部32は、分割回数分の計測が完了したか否かを判断する。すなわち、計測部32は、全ての部分領域Aについての計測が完了したか否かを判断する。計測が完了していない場合、処理がステップS5に戻り、計測部32は、次(2回目)の部分領域A2の計測を開始する。ユーザは、ステップS5において、ホルダ4の計測プローブ3の配置を変更し、部分領域A2の配置情報として設定した配置を実現してから、計測開始指示を入力する。ステップS5〜S9の処理を繰り返すことにより、計測部32は、部分領域A毎の同一の計測条件での計測データを、個別に取得する。ステップS9において計測部32が分割回数分の計測が完了したと判断した場合、処理がステップS10に進む。
In step S9, the
ステップS10では、係数算出部33が、重複部分B1(重複チャンネルC)の計測データに基づいて補正係数Kを算出する。すなわち、係数算出部33は、図8に示すように、部分領域A1の重複チャンネルデータ42aと部分領域A2の重複チャンネルデータ42bとを算出する。そして、係数算出部33は、重複チャンネルデータ42aと重複チャンネルデータ42bとに基づいて、補正係数Kの値を決定する。
In step S10, the
図12のステップS11において、データ統合部34は、補正係数Kを用いて部分領域Aの計測データを補正し、複数の部分領域A毎の計測データを統合する。データ統合部34は、2回目以降に計測された部分領域Aの計測データに補正係数Kを乗じて補正する。また、データ統合部34は、重複部分B1(重複チャンネルC)については、相互の部分領域Aの計測データの加算平均を重複チャンネルCの計測データとして統合する。これにより、部分領域A毎の計測データ(各23ch)から、計測範囲MA(42ch)の全体にわたる単一の統合データ23bが生成される。そして、ステップS12において、データ統合部34は、生成した統合データ23bを記憶部23に記憶させる。
In step S <b> 11 of FIG. 12, the
以上により、光計測装置100による統合データ23bの生成処理が完了する。この結果、ユーザは、制御ユニット2の解析部22によるデータ解析の際に、単一の統合データ23bに対して統一的な解析処理を行うことが可能となる。
Thus, the generation process of the
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。 In the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、重複部分B1を含むように計測範囲MAを分割した複数の部分領域A毎に、同一の計測条件で個別に計測を行うための計測部32と、複数の部分領域Aのそれぞれの重複部分B1の計測データに基づいて複数の部分領域A毎の計測データを統合し、計測範囲MA全体にわたる単一の統合データ23bを生成するデータ統合部34とを設ける。これにより、部分領域Aのそれぞれにおいて、同じ計測チャンネル6について同一の計測条件で計測した重複部分B1の計測データに基づいて、個別に計測した部分領域A毎の計測データを統合することができる。その結果、光計測装置で計測可能な広さの部分領域A毎の計測データから、より広い計測範囲MA全体にわたる単一の統合データ23bを得ることができる。これにより、計測プローブ3の数に応じた計測範囲MAよりも広い範囲の計測を行うことができる。この効果は、十分な計測プローブ3の数を確保することが困難な、小型で携帯型の光計測ユニット1を備えた光計測装置100において特に有効である。また、単純に複数回の計測を行う場合には計測データ解析も別個に行う必要があるのに対して、本実施形態の光計測装置100によれば、広い計測範囲MA全体にわたる単一の統合データ23bによって、計測データ解析を、容易に、かつ、計測範囲MA全体にわたって統一的に行うことが可能となる。
In the present embodiment, as described above, for each of the plurality of partial areas A obtained by dividing the measurement range MA so as to include the overlapping portion B1, the
また、本実施形態では、上記のように、重複部分B1の計測データ同士が互いに略一致するように部分領域Aの計測データを補正することにより、複数の部分領域A毎の計測データを統合するようにデータ統合部34を構成する。これにより、それぞれの部分領域Aの計測データを、同時に計測した場合と同等のデータとみなすことが可能となる。この結果、複数の部分領域Aの計測データを統合する場合でも、計測範囲MA全体を一度に計測した場合と同等の信頼性の高い統合データ23bを得ることができる。
In the present embodiment, as described above, the measurement data for each of the plurality of partial areas A is integrated by correcting the measurement data for the partial area A so that the measurement data of the overlapping portion B1 substantially match each other. Thus, the
また、本実施形態では、上記のように、重複部分B1の計測データに基づいて、重複部分B1で互いに重複する複数の部分領域Aを相互に対応付ける補正係数Kを算出する係数算出部33を設けるそして、補正係数Kを用いて重複部分B1の計測データ同士が互いに略一致するように部分領域Aの計測データを補正するようにデータ統合部34を構成する。これにより、重複部分B1の計測データから得られた補正係数Kを用いることによって、部分領域A全体の計測データの補正を容易に行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、上記のように、互いに重複する複数の部分領域Aのうち、一方の重複部分B1の計測データと、他方の重複部分B1の計測データに補正係数Kを乗じたデータとの誤差が最小となる値を、補正係数Kとして算出するように係数算出部33を構成する。これにより、重複部分B1の計測同士を精度よく近似する(略一致させる)ことができる。
In the present embodiment, as described above, among the plurality of partial areas A that overlap each other, the measurement data of one overlapping portion B1, and the data obtained by multiplying the measurement data of the other overlapping portion B1 by the correction coefficient K The
また、本実施形態では、上記のように、部分領域Aの重複部分B1以外の非重複部分B2に含まれる計測チャンネル数よりも少ない数の、複数の計測チャンネル6(重複チャンネルC)を重複部分B1に含める。これにより、非重複部分B2の計測チャンネル数が多くなる分、少ない分割数でより多くの計測チャンネル6(より広い計測範囲MA)の計測データを得ることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, a plurality of measurement channels 6 (overlap channel C) having a smaller number than the number of measurement channels included in the non-overlap portion B2 other than the overlap portion B1 of the partial region A are overlapped portions. Include in B1. Thereby, as the number of measurement channels of the non-overlapping portion B2 increases, measurement data of more measurement channels 6 (wider measurement range MA) can be obtained with a smaller number of divisions.
また、本実施形態では、上記のように、重複部分B1の計測チャンネル数が非重複部分B2の計測チャンネル数に対して所定割合の数となるように重複部分B1を設定する。これにより、非重複部分B2の広さ(すなわち、計測チャンネル数の多さ)に応じた広さ(計測チャンネル数)の重複部分B1を設定することができる。ここで、重複部分B1の計測データを多くするほど、計測範囲MA全体を一度に計測した場合のデータに統合データ23bを近似させることができる。そのため、非重複部分B2の広さに応じた適切な広さ(適切な所定割合)の重複部分B1を設定することによって、統合データ23bの信頼性と、計測範囲MAの広さとのバランスのとれた良好な統合データ23bを得ることが可能となる。
Further, in the present embodiment, as described above, the overlapping portion B1 is set so that the number of measurement channels of the overlapping portion B1 is a predetermined ratio with respect to the number of measurement channels of the non-overlapping portion B2. Thereby, the overlapping part B1 having a width (number of measurement channels) corresponding to the width of the non-overlapping part B2 (that is, the number of measurement channels) can be set. Here, as the measurement data of the overlapping portion B1 is increased, the
また、本実施形態では、上記のように、複数の部分領域A毎の計測プローブ3の配置情報41の入力を受け付ける領域設定部31を設ける。そして、領域設定部31を、受け付けたそれぞれの部分領域Aの配置情報41に基づいて、部分領域A同士の重複部分B1における計測チャンネル6を抽出するように構成する。これにより、計測プローブ3の配置情報41を入力するだけで、重複部分B1における計測チャンネル6(重複チャンネルC)を決定することができる。この結果、単一の統合データ23bを得るための作業を簡略化することができる。
Moreover, in this embodiment, the area |
また、本実施形態では、上記のように、計測データのサンプリング間隔と、タスク期間Tおよびレスト期間Rを含む計測プロトコルとが同一の計測条件で、複数の部分領域A毎の計測を行うように計測部32を構成する。これにより、それぞれの部分領域Aの重複部分B1の計測データを等価なデータと見なすことができるので、統合データ23bの信頼性を向上させることができる。また、サンプリング間隔が一致することから、計測データ同士の統合を容易に行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the measurement data sampling interval and the measurement protocol including the task period T and the rest period R are measured under the same measurement condition so that the measurement is performed for each of the plurality of partial areas A. The measuring
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、携帯型の光計測ユニット1と、制御ユニット2とを備えた光計測装置の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、筐体内に光計測ユニットと制御ユニットとを内蔵した大型の光計測装置に本発明を適用してもよい。
For example, in the above-described embodiment, an example of the optical measurement device including the portable
また、上記実施形態において示した計測範囲MA、計測プローブ3の配置、計測チャンネル6の数および重複チャンネルCの数は、あくまでも一例である。これらの計測範囲MA、計測プローブ3の配置、計測チャンネル6の数および重複チャンネルCの数は、上記した以外の構成であってもよい。
In addition, the measurement range MA, the arrangement of the measurement probes 3, the number of
また、上記実施形態では、計測範囲MAを部分領域A1と部分領域A2とに2分割する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、計測範囲を何分割してもよい。 In the above embodiment, an example in which the measurement range MA is divided into two parts, that is, the partial area A1 and the partial area A2, is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, any number of measurement ranges may be divided.
また、上記実施形態では、係数算出部により補正係数Kを算出する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、補正係数を算出せずに部分領域毎のデータを補正してもよい。本発明では、部分領域毎の重複チャンネルの計測データに基づいて、互いの重複チャンネルの計測データ同士を略一致させるように、部分領域の各計測データを補正するものであれば、どのような補正方法を用いてもよい。たとえば、独立成分分析ICAや、主成分分析PCAなどと呼ばれる統計的手法を用いて計測データを補正してもよい。 Moreover, although the example of the structure which calculates the correction coefficient K by the coefficient calculation part was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this. In the present invention, the data for each partial region may be corrected without calculating the correction coefficient. In the present invention, based on the measurement data of the overlapping channels for each partial area, any correction is possible as long as each measurement data of the partial area is corrected so as to substantially match the measurement data of the overlapping channels. A method may be used. For example, the measurement data may be corrected using a statistical method called independent component analysis ICA or principal component analysis PCA.
また、上記実施形態では、統合データ23bのうち、重複部分B1(重複チャンネルC)のデータについては、相互の部分領域A1およびA2の計測データ(部分領域A2については、補正係数Kを乗じた値)の加算平均を採用する例について示したが、本発明はこれに限られない。重複部分については、部分領域A1の計測データをそのまま用いてもよいし、部分領域A2の計測データに補正係数を乗じた値を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, about the data of the overlapping part B1 (overlapping channel C) among the
また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型(イベントドリブン型)の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。 Further, in the above-described embodiment, for the sake of convenience of explanation, the description has been given using the flow-driven flowchart in which processing is performed in order along the control processing flow, but the present invention is not limited to this. In the present invention, event-driven (event-driven) processing that executes processing in units of events may be performed. In this case, it may be performed by a complete event drive type or a combination of event drive and flow drive.
3 計測プローブ
6 計測チャンネル(計測点)
23b 統合データ
31 領域設定部(領域設定手段)
32 計測部(計測手段)
33 係数算出部(係数算出手段)
34 データ統合部(データ統合手段)
41 配置情報
100 光計測装置
A、A1、A2 部分領域
B1 非重複部分
B2 重複部分
C 重複チャンネル(重複部分における計測点)
K 補正係数
MA 計測範囲
R レスト期間
T タスク期間
3
32 Measuring unit (measuring means)
33 Coefficient calculation unit (coefficient calculation means)
34 Data Integration Department (Data Integration Method)
41
K Correction factor MA Measurement range R Rest period T Task period
Claims (9)
前記複数の部分領域のそれぞれの前記重複部分の計測データに基づいて複数の前記部分領域毎の計測データを統合し、前記計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するデータ統合手段とを備える、光計測装置。 When measuring a predetermined measurement range at a plurality of measurement points by a plurality of measurement probes arranged so as to be spaced apart from each other on the subject's head, a plurality of partial regions obtained by dividing the measurement range so as to include overlapping portions A measuring means for individually measuring under the same measuring conditions,
Data integration means for integrating the measurement data for each of the plurality of partial areas based on the measurement data of the overlapping portions of the plurality of partial areas, and generating single integrated data over the entire measurement range, Optical measuring device.
前記データ統合手段は、前記補正係数を用いて前記重複部分の計測データ同士が互いに略一致するように前記部分領域の計測データを補正するように構成されている、請求項2に記載の光計測装置。 Based on the measurement data of the overlapping part, further comprising a coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for associating a plurality of the partial areas that overlap each other in the overlapping part,
3. The optical measurement according to claim 2, wherein the data integration unit is configured to correct the measurement data of the partial region using the correction coefficient so that the measurement data of the overlapping portion substantially match each other. apparatus.
前記領域設定手段は、受け付けたそれぞれの前記部分領域の前記配置情報に基づいて、前記部分領域同士の前記重複部分における前記計測点を抽出するように構成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光計測装置。 A region setting means for receiving input of arrangement information of the measurement probe for each of the plurality of partial regions;
The said area | region setting means is comprised so that the said measurement point in the said overlapping part of the said partial areas may be extracted based on the said arrangement | positioning information of each said partial area received. The optical measuring device according to claim 1.
前記複数の部分領域のそれぞれの前記重複部分の計測データに基づいて複数の前記部分領域毎の計測データを統合し、前記計測範囲全体にわたる単一の統合データを生成するステップとを備える、光計測方法。 When measuring a predetermined measurement range at a plurality of measurement points by a plurality of measurement probes arranged so as to be spaced apart from each other on the subject's head, a plurality of partial regions obtained by dividing the measurement range so as to include overlapping portions Each step of measuring individually under the same measurement conditions;
Integrating the measurement data for each of the plurality of partial regions based on the measurement data of the overlapping portions of each of the plurality of partial regions, and generating a single integrated data over the entire measurement range. Method.
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