JPWO2011007409A1 - Holder and optical biometric apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
被検者の頭部表面に装着されるホルダ11であって、ホルダ11には、五角形の周りには六角形が形成されるとともに、六角形の周りには五角形と六角形とが交互に形成され、五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、送光プローブ12又は受光プローブ13が挿入される貫通孔が設けられており、重心となる位置には、送光プローブ12が挿入されるとともに、頂点となる位置には、受光プローブ13が挿入されるか、或いは、重心となる位置には、受光プローブ13が挿入されるとともに、頂点となる位置には、送光プローブ12が挿入されることを特徴とする。A holder 11 to be mounted on the surface of a subject's head. The holder 11 has a hexagon around the pentagon and alternately forms a pentagon and a hexagon around the hexagon. In addition, a through hole into which the light transmitting probe 12 or the light receiving probe 13 is inserted is provided at a position corresponding to a pentagonal vertex and a center of gravity and a hexagonal vertex and a center of gravity. Is inserted, and the light receiving probe 13 is inserted at the position that becomes the apex, or the light receiving probe 13 is inserted at the position that becomes the center of gravity, and the light transmitting probe is inserted at the position that becomes the apex. 12 is inserted.
Description
本発明は、非侵襲で脳活動を測定するためのホルダ及びこれを用いた光生体測定装置に関する。 The present invention relates to a holder for non-invasively measuring brain activity and an optical biometric apparatus using the holder.
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(光生体測定装置)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により、異なる2種類の波長λ1、λ2(例えば、780nm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により、脳から放出された各波長の近赤外光の強度(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)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)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)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)
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。In recent years, in order to observe the activity state of the brain, an optical brain functional imaging apparatus (optical biometric apparatus) that performs simple noninvasive measurement using light has been developed. In such an optical brain functional imaging apparatus, near-infrared light of two different wavelengths λ 1 and λ 2 (for example, 780 nm and 830 nm) is transmitted to the brain by a light transmission probe arranged on the head surface of the subject. , And the intensity (received light amount information) A (λ 1 ) and A (λ 2 ) of near-infrared light of each wavelength emitted from the brain is detected by a light receiving probe arranged on the head surface. .
Then, from the received light quantity information A (λ 1 ) and A (λ 2 ) thus obtained, the concentration / optical path length product [oxyHb] of oxyhemoglobin in the cerebral blood flow and the concentration / optical path length of deoxyhemoglobin In order to obtain the product [deoxyHb], for example, the simultaneous equations shown in the relational expressions (1) and (2) are created using the Modified Beer Lambert rule, and the simultaneous equations are solved (for example, Non-Patent Document 1). reference). Furthermore, the concentration / optical path length product of total hemoglobin ([oxyHb] + [deoxyHb]) is calculated from the concentration / optical path length product [oxyHb] of oxyhemoglobin and the deoxyhemoglobin concentration / optical path length product [deoxyHb]. Yes.
A (λ 1 ) = E O (λ 1 ) × [oxyHb] + E d (λ 1 ) × [deoxyHb] (1)
A (λ 2 ) = E O (λ 2 ) × [oxyHb] + E d (λ 2 ) × [deoxyHb] (2)
E O (λm) is an absorbance coefficient of oxyhemoglobin in light having a wavelength λm, and E d (λm) is an absorbance coefficient of deoxyhemoglobin in light having a wavelength λm.
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6(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6(b)は、図6(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)が得られるとしている。Here, the relationship between the distance (channel) between the light transmitting probe and the light receiving probe and the measurement site will be described. FIG. 6A is a cross-sectional view showing a relationship between a pair of light transmitting probe and light receiving probe and a measurement site, and FIG. 6B is a plan view of FIG. 6A.
The light transmitting
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。
近赤外分光分析計においては、送光プローブと受光プローブ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、ホルダが使用される。ホルダには貫通孔が複数個設けられ、送光プローブと受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入されることによって、送光プローブと受光プローブ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)を得ている。In the optical brain functional imaging system, oxyhemoglobin concentration / optical path length product [oxyHb], deoxyhemoglobin concentration / optical path length product [deoxyHb] and total hemoglobin concentration / optical path length product (multiple measurement sites in the brain) In order to measure [oxyHb] + [deoxyHb]), for example, a near-infrared spectrometer is used.
In a near-infrared spectrometer, a holder is used to bring a light-transmitting probe and a light-receiving probe into contact with the subject's head surface in a predetermined arrangement. The holder is provided with a plurality of through-holes, and by inserting the light-transmitting probe and the light-receiving probe into the through-holes, the probe interval between the light-transmitting probe and the light-receiving probe is constant, and a specific distance from the head surface The received light amount information that is the depth is obtained. Note that the probe interval is called a channel, and a channel with a channel of 30 mm is generally used. When the channel is 30 mm, received light amount information with a depth of 15 mm to 20 mm from the midpoint of the channel is obtained. It is believed that. That is, the position at a depth of 15 mm to 20 mm from the head surface substantially corresponds to the brain surface region, and the received light amount information A (λ 1 ) and A (λ 2 ) related to the brain activity is obtained.
ここで、図7は、複数の送光プローブ及び複数の受光プローブの従来の配置を示す平面図である。15個の送光プローブ(黒丸)12と15個の受光プローブ(白丸)13とが行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置されている。そして、送光プローブ12から光を出射させるとともに、光を出射した送光プローブ12に隣接した受光プローブ13に頭部表面から放出される光を検出させることにより、受光量情報A(λ1)、A(λ2)を取得している。これにより、図7に示すように平面視すると、測定部位(×印)Sは、送光プローブ12と、送光プローブ12からの光を受光する受光プローブ13との中点となり、計49個の受光量情報A(λ1)、A(λ2)の収集が行なわれる。Here, FIG. 7 is a plan view showing a conventional arrangement of a plurality of light transmitting probes and a plurality of light receiving probes. Fifteen light transmitting probes (black circles) 12 and fifteen light receiving probes (white circles) 13 are arranged in a square lattice pattern so as to alternate in the row direction and the column direction. Then, light is emitted from the light-transmitting
ところで、頭部表面の曲率は、男女差、年齢差、個人差によって異なるので、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12及び受光プローブ13が保持される保持部を頭部表面に正方格子状に配置するとともに、保持部を所定の範囲内で伸縮性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で連結部の回転可変性を有するホルダが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、伸縮性を示さない連結部で保持部を連結するホルダ部品からなるホルダも提案されている(例えば、特許文献2参照)。図4及び図5は、ホルダ部品について説明するための図である。図4は、送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す分解斜視図である。図5は、組み立てた後の送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す図である。
ホルダは、15個の送光プローブ12と、15個の受光プローブ13と、送光プローブ12や受光プローブ13を固定する30個のソケット部品33と、49個の接続部品31と、30個のナット部品32とを備える。
接続部品31は、一の字形状の板状体である。そして、接続部品31は、両端に円環形状の挿入部31aと、両端の挿入部31aをチャンネル長さXで連結する連結部31bとを有する。各挿入部31aの中央には、ソケット部品33が挿入されるための円形状の貫通孔がそれぞれ開けられている。また、連結部31bは、幅10mm、厚さ0.1mmであり、かつ、貫通孔の中心と貫通孔の中心との間の距離がチャンネル長さ30mmとなるように形成されており、厚さ方向にだけ可撓性を有する。つまり、両端の挿入部31aは、常にチャンネル長さXで保持されるようになっている。このような接続部品31を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。By the way, the curvature of the head surface varies depending on gender differences, age differences, and individual differences. Therefore, the
In addition, a holder made of a holder part that connects the holding portion with a connecting portion that does not exhibit elasticity has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). 4 and 5 are diagrams for explaining the holder part. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the
The holder includes 15
The
そして、15個の送光プローブ12と15個の受光プローブ13と30個のソケット部品33と49個の接続部品31と30個のナット部品32とを用いて、図7に示す網形状体を作製する。このようなホルダによれば、頭部表面に密着するように装着するために、図5(a)に示すように一の接続部品31と他の接続部品31とは、上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定するとともに、図5(b)に示すように接続部品31の連結部31bは可撓性を有するので、頭部表面と一致するような曲率を有する面となるように変形することができる。
7 using the 15
しかしながら、上述したような伸縮性を示す連結部を用いたホルダを使用した場合には、様々な曲率の頭部表面に密着させる際に、連結部の伸縮によって送光プローブ12と受光プローブ13との間隔(チャンネル)も変化してしまい、その結果、脳表部位に対応する深度の受光量情報A(λ1)、A(λ2)を得ることができなくなることがあった。
また、伸縮性を示さない連結部を用いたホルダを使用した場合には、送光プローブ12と受光プローブ13との間隔(チャンネル)は変化しなくなるが、様々な曲率の頭部表面に密着させる際に、正方格子が菱形に変形してしまい、その結果、各測定部位(×印)Sの間隔が不均一となることがあった。However, when a holder using a connecting portion exhibiting elasticity as described above is used, the light-transmitting
In addition, when a holder using a connecting portion that does not exhibit stretchability is used, the distance (channel) between the
本件発明者らは、上記課題を解決するために、複数の送光プローブ12及び複数の受光プローブ13の配置について検討を行った。その結果、図7に示すような複数の送光プローブ12と複数の受光プローブ13とを行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置したものを、様々な曲率の頭部表面に密着させることは無理であることがわかった。そこで、五角形の周りに六角形を形成するとともに、六角形の周りに五角形と六角形とを交互に形成し、五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、送光プローブ12又は受光プローブ13を配置することを見出した。
In order to solve the above problems, the present inventors have examined the arrangement of the plurality of light transmitting
すなわち、本発明のホルダは、先端から光を照射する複数の送光プローブと、先端から光を受光する複数の受光プローブとを保持して、被検者の頭部表面に装着されるホルダであって、前記ホルダには、五角形の周りには六角形が形成されるとともに、当該六角形の周りには五角形と六角形とが交互に形成され、当該五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、前記送光プローブ又は受光プローブが挿入される貫通孔が設けられており、前記重心となる位置には、前記送光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記受光プローブが挿入されるか、或いは、前記重心となる位置には、前記受光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記送光プローブが挿入されるようにしている。 That is, the holder of the present invention is a holder that holds a plurality of light-transmitting probes that irradiate light from the tip and a plurality of light-receiving probes that receive light from the tip and is mounted on the surface of the subject's head. In the holder, a hexagon is formed around the pentagon, and a pentagon and a hexagon are alternately formed around the hexagon, and the vertex of the pentagon and the center of gravity and the vertex of the hexagon are formed. And a through hole into which the light transmitting probe or the light receiving probe is inserted is provided at the position to be the center of gravity, and at the position to be the center of gravity, the light transmitting probe is inserted and at the position to be the top. The light receiving probe is inserted, or the light receiving probe is inserted at the center of gravity, and the light transmitting probe is inserted at the top. .
本発明のホルダによれば、送光プローブと受光プローブとの間隔を変化させたり、各測定部位の間隔が不均一となったりすることもなく、様々な曲率を有する面に対して密着することができる。 According to the holder of the present invention, the distance between the light-transmitting probe and the light-receiving probe is not changed, and the distance between the measurement parts does not become non-uniform, so that the holder is in close contact with a surface having various curvatures. Can do.
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
また、本発明のホルダは、一の字形状の複数のホルダ部品からなり、前記ホルダ部品は、両端に送光プローブ又は受光プローブを1個ずつ保持するソケット部と、当該ソケット部を一定の間隔で連結する連結部とを有し、前記ホルダ部品は、前記頭部表面の当接面内でソケット部を回転軸として他のホルダ部品と回動可能とされるとともに、前記頭部表面の法線方向で連結部により可撓性を有するようにしてもよい。(Means and effects for solving other problems)
The holder of the present invention comprises a plurality of holder parts having a single letter shape. The holder part includes a socket part for holding one light transmitting probe or one light receiving probe at each end, and the socket part at a fixed interval. And the holder part is rotatable with respect to the other holder part about the socket part as a rotation axis within the contact surface of the head surface. You may make it have flexibility by a connection part in a line direction.
そして、本発明の光生体測定装置は、上述したようなホルダと、先端から光を照射する複数の送光プローブと、先端から光を受光する複数の受光プローブと、前記送光プローブ及び受光プローブに対して光の送受光を制御する制御部とを備えるようにしている。 The optical biometric apparatus of the present invention includes a holder as described above, a plurality of light transmitting probes that irradiate light from the tip, a plurality of light receiving probes that receive light from the tip, and the light transmitting probe and the light receiving probe. And a controller for controlling light transmission / reception.
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ことはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.
図1は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の概略構成を示すブロック図である。また、図2は、マネキンの頭部に装着した網形状体を示す斜視図であり、図3は、ホルダの概略構成を示す斜視図である。なお、図1及び図3中では、送光プローブを黒丸で示し、受光プローブを白丸で示している。また、上述した従来のホルダと同様のものについては、同じ符号を付している。
光生体測定装置1は、被検者の頭部表面上に装着するためのホルダ11と、送光プローブ12と導光路(図示せず)により接続される発光部2と、受光プローブ13と導光路(図示せず)により接続される光検出部3と、光生体測定装置1全体の制御を実行する制御部(コンピュータ)20とにより構成される。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical biometric apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a net-like body mounted on the mannequin head, and FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the holder. In FIG. 1 and FIG. 3, the light transmitting probe is indicated by a black circle, and the light receiving probe is indicated by a white circle. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the conventional holder mentioned above.
The optical
まず、ホルダ11を構成する部品について説明する。図4は、送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す分解斜視図である。
ホルダ11は、11個の送光プローブ12と、20個の受光プローブ13と、送光プローブ12や受光プローブ13を固定する31個のソケット部品33と、50個の接続部品31と、31個のナット部品32とを備える。First, components constituting the
The
送光プローブ12は、ソケット部品33と固定するために上端部が少し大きくなった細長い円柱形状をしている。そして、送光プローブ12の上端部は、光ファイバ等の導光路を介して発光部2と接続され、下端部から光を照射するようになっている。
受光プローブ13も、送光プローブ12と同様な上端部が少し大きくなった細長い円柱形状をしている。そして、受光プローブ13の上端部は、光ファイバ等の導光路を介して光検出部3と接続され、その下端部で光を受光するようになっている。The
The
ソケット部品33は、円筒形状の本体部33aと、円環形状の顎部33bと、円環形状の底部(密着機構)33cとを有し、その内側に送光プローブ12や受光プローブ13を挿入可能とするとともに、本体部33aの外周面にナット部品32が螺合されるネジ(固定機構)が形成されている。
なお、上記ソケット部品の本体部及び顎部を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。
また、上記ソケット部品の底部を構成する材質としては、頭部表面と密着できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、スポンジ等が挙げられる。
これにより、ソケット部品33の内側に送光プローブ12を挿入することにより、ソケット部品33と送光プローブ12とを固定することになる。このとき、底部33cの底面と、送光プローブ12の下端面とが同一平面となるように固定する。よって、送光プローブ12とともに底部33cも頭部表面と接触させることになるので、底部33cにより頭部表面と密着させるようになっている。さらに、底部33cが毛髪等を押さえる役割を果たすので、送光プローブ12をソケット部品33の内側に単純に挿入することで、送光プローブ12を頭部表面に接触させることができる。
なお、送光プローブ12と同様に受光プローブ13もソケット部品33の内側に挿入することにより、ソケット部品33と受光プローブ13とを固定することになる。The
In addition, although it does not specifically limit as a material which comprises the main-body part and jaw part of the said socket component, For example, a polypropylene, a polyvinyl chloride, a polyacetal etc. are mentioned.
Moreover, as a material which comprises the bottom part of the said socket component, if it can closely_contact | adhere to the head surface, it will not specifically limit, For example, sponge etc. are mentioned.
Accordingly, the
Similar to the
ナット部品32は、円形状の貫通孔を有する円環形状であり、その内周面にソケット部品33の本体部33aに螺合されるメスネジが形成されている。なお、貫通孔の大きさは、上方から見ると、ソケット部品33の本体部33aの大きさよりも大きく、ソケット部品33の顎部33bよりも小さくなっている。
上記ナット部品を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、ソケット部品の本体部及び顎部を構成する材質と同様に、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。
これにより、ナット部品32の内側にソケット部品33の本体部33aをネジ機構を用いて挿入することにより、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に接続部品31の挿入部31aを挟み込んで固定することができる。このとき、1個の接続部品31を固定するときには、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に1個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むことになる。一方、5個の接続部品31を固定するときには、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に5個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むことになる。すなわち、任意の数の接続部品31を固定することができるようになっている。The
The material constituting the nut part is not particularly limited, and examples thereof include polypropylene, polyvinyl chloride, and polyacetal as well as the material constituting the body part and the jaw part of the socket part.
Thus, the
次に、11個の送光プローブ12と20個の受光プローブ13と31個のソケット部品33と50個の接続部品31と31個のナット部品32とをホルダ11に組み立てる組立方法について説明する(図3参照)。
まず、五角形を形成する。5個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、5個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで5個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として72°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない5個の挿入部31aを結ぶと正五角形が形成されることになる。また、正五角形の重心には、ソケット部品33が挿入された5個の挿入部31aが配置されることになる。Next, an assembling method for assembling 11 light transmitting probes 12, 20 light receiving probes 13, 31
First, a pentagon is formed. The through holes of the
次に、六角形を形成する。6個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、6個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで6個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として60°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない6個の挿入部31aを結ぶと正六角形が形成されることになる。また、正六角形の重心には、ソケット部品33が挿入された6個の挿入部31aが配置されることになる。そして、このような六角形を、5個作製する。
Next, a hexagon is formed. The through holes of the
次に、一部分の五角形を形成する。3個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、3個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで3個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として72°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない3個の挿入部31aを結ぶと一部分の正五角形が形成されることになる。また、正五角形の重心には、ソケット部品33が挿入された3個の挿入部31aが配置されることになる。そして、このような一部分の正五角形を、5個作製する。
Next, a partial pentagon is formed. The through holes of the
次に、1個の五角形の周りに、5個の六角形を形成する。五角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにするとともに、六角形の他の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、他の六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにして、一のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に3個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むとともに、他のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に3個の接続部品31の挿入部31aを挟み込む。そして、このようにして1個の五角形の周りに5個の六角形を形成する。
次に、1個の六角形の周りに、五角形と六角形と一部分の五角形と一部分の五角形と六角形とがこの順に並ぶように形成する。一部分の五角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにするとともに、一部分の五角形の他の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、他の六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにして、一のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に2個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むとともに、他のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に2個の接続部品31の挿入部31aを挟み込む。
その結果、図2に示す網形状体を作製する。なお、図2(b)は、図2(a)に示す網形状体を別の角度から見たものである。Next, five hexagons are formed around one pentagon. The two
Next, a pentagon, a hexagon, a partial pentagon, a partial pentagon, and a hexagon are formed in this order around one hexagon. The two
As a result, the net-like body shown in FIG. 2 is produced. FIG. 2B shows the net-like body shown in FIG. 2A viewed from another angle.
そして、作製した網形状体を被検者の頭部表面上に装着する。このとき、被検者の頭部表面は曲面形状であるので、頭部表面に密着するように装着するために、図5(a)に示すように一の接続部品31と他の接続部品31とは、上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定するとともに、図5(b)に示すように接続部品31の連結部31bは可撓性を有するので、頭部表面と一致するような曲率を有する面となるように変形する。
このとき、変形が加えられた状態で、一の接続部品31と他の接続部品31との間の角度で形成される角度が固定されると、その曲率が保持される結果となる。
最後に、五角形の重心と六角形の重心となる位置に配置されたソケット部品33の内側に、送光プローブ12を挿入するとともに、五角形の頂点と六角形の頂点となる位置に配置されたソケット部品33の内側に、受光プローブ13を挿入することによって、ホルダ11を作製する。Then, the produced net-shaped body is mounted on the surface of the head of the subject. At this time, since the head surface of the subject has a curved surface shape, one connecting
At this time, if the angle formed by the angle between one
Finally, the
次に、上述したホルダ11以外の構成について説明する。
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11個の送光プローブ12のうちから選択される1個の送光プローブ12に光を送光する光源であり、例えば、LED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)等の発光素子等である。
上記光としては、近赤外光(例えば、780nmと830nm)が用いられる。
光検出部3は、20個の受光プローブ13で受光した近赤外光を個別に検出することにより、20個の受光信号をコンピュータ20に出力する検出器であり、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子、光電子増倍管等である。Next, configurations other than the above-described
The light-emitting
Near-infrared light (for example, 780 nm and 830 nm) is used as the light.
The light detection unit 3 is a detector that outputs 20 received light signals to the
コンピュータ20においては、CPU21を備え、さらに、メモリ50と、モニタ画面23a等を有する表示装置23と、入力装置であるキーボード22aやマウス22bとが連結されている。CPU21が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部2及び光検出部3を制御する送受光部制御部40と、演算部41と、脳活動画像表示部44とを有する。
送受光部制御部40は、発光部2に駆動信号を出力する発光制御部42と、光検出部3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)をメモリ50に記憶させる光検出制御部43とを有する。
発光制御部42は、送光プローブ12に光を順次送光する駆動信号を発光部2に出力する制御を行う。
光検出制御部43は、光検出部3からの受光信号を受けることにより、20個の受光プローブ13から検出された20個の測定データA(λ1)、A(λ2)をメモリ50に記憶させる制御を行う。The
The light transmission / reception
The light
The light
演算部41は、メモリ50に記憶された測定データA(λ1)、A(λ2)において、送光プローブ12から、送光プローブ12と隣接した受光プローブ13への測定データA(λ1)、A(λ2)を取得して、取得した測定データA(λ1)、A(λ2)に基づいて、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濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度を求める制御を行う。
脳活動画像表示部44は、モニタ画面23aに、情報の表示を行う制御を行う。例えば、脳平面でのオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度の等高線グラフを表示する。Calculating
The brain activity
以上のように、本発明の光生体測定装置1に用いるホルダ11によれば、送光プローブ12と受光プローブ13との間隔を変化させたり、各測定部位Sの間隔が不均一となったりすることもなく、様々な曲率を有する面に対して密着することができる。
As described above, according to the
(他の実施形態)
上述した光生体測定装置1では、11個の送光プローブ12と20個の受光プローブ13とを有するホルダ11を示したが、異なる数の送光プローブと受光プローブとを有するホルダとしてもよい。(Other embodiments)
In the optical
本発明は、非侵襲で脳活動を測定するためのホルダ及びそれを用いた光生体測定装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a holder for non-invasively measuring brain activity and an optical biometric apparatus using the holder.
1:光生体測定装置
11:ホルダ
12:送光プローブ
13:受光プローブ
20:コンピュータ(制御部)
31:接続部品
31a:挿入部
31b:連結部
32:ナット部品
33:ソケット部品
41:演算部
T:送光点
R:受光点
M:中点
S:測定部位1: Optical biometric apparatus 11: Holder 12: Light transmitting probe 13: Light receiving probe 20: Computer (control unit)
31:
本発明は、非侵襲で脳活動を測定するためのホルダ及びこれを用いた光生体測定装置に関する。 The present invention relates to a holder for non-invasively measuring brain activity and an optical biometric apparatus using the holder.
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(光生体測定装置)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により、異なる2種類の波長λ1、λ2(例えば、780nm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により、脳から放出された各波長の近赤外光の強度(受光量情報)A(λ1)、A(λ2)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)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)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)
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。
In recent years, in order to observe the activity state of the brain, an optical brain functional imaging apparatus (optical biometric apparatus) that performs simple noninvasive measurement using light has been developed. In such an optical brain functional imaging apparatus, near-infrared light of two different wavelengths λ 1 and λ 2 (for example, 780 nm and 830 nm) is transmitted to the brain by a light transmission probe arranged on the head surface of the subject. , And the intensity (received light amount information) A (λ 1 ) and A (λ 2 ) of near-infrared light of each wavelength emitted from the brain is detected by a light receiving probe arranged on the head surface. .
Then, from the received light quantity information A (λ 1 ) and A (λ 2 ) thus obtained, the concentration / optical path length product [oxyHb] of oxyhemoglobin in the cerebral blood flow and the concentration / optical path length of deoxyhemoglobin In order to obtain the product [deoxyHb], for example, the simultaneous equations shown in the relational expressions (1) and (2) are created using the Modified Beer Lambert rule, and the simultaneous equations are solved (for example, Non-Patent Document 1). reference). Furthermore, the concentration / optical path length product of total hemoglobin ([oxyHb] + [deoxyHb]) is calculated from the concentration / optical path length product [oxyHb] of oxyhemoglobin and the deoxyhemoglobin concentration / optical path length product [deoxyHb]. Yes.
A (λ 1 ) = E O (λ 1 ) × [oxyHb] + E d (λ 1 ) × [deoxyHb] (1)
A (λ 2 ) = E O (λ 2 ) × [oxyHb] + E d (λ 2 ) × [deoxyHb] (2)
E O (λm) is an absorbance coefficient of oxyhemoglobin in light having a wavelength λm, and E d (λm) is an absorbance coefficient of deoxyhemoglobin in light having a wavelength λm.
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6(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6(b)は、図6(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)が得られるとしている。
Here, the relationship between the distance (channel) between the light transmitting probe and the light receiving probe and the measurement site will be described. FIG. 6A is a cross-sectional view showing a relationship between a pair of light transmitting probe and light receiving probe and a measurement site, and FIG. 6B is a plan view of FIG. 6A.
The
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。
近赤外分光分析計においては、送光プローブと受光プローブ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、ホルダが使用される。ホルダには貫通孔が複数個設けられ、送光プローブと受光プローブとがそれらの貫通孔に挿入されることによって、送光プローブと受光プローブ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)を得ている。
In the optical brain functional imaging system, oxyhemoglobin concentration / optical path length product [oxyHb], deoxyhemoglobin concentration / optical path length product [deoxyHb] and total hemoglobin concentration / optical path length product (multiple measurement sites in the brain) In order to measure [oxyHb] + [deoxyHb]), for example, a near-infrared spectrometer is used.
In a near-infrared spectrometer, a holder is used to bring a light-transmitting probe and a light-receiving probe into contact with the subject's head surface in a predetermined arrangement. The holder is provided with a plurality of through-holes, and by inserting the light-transmitting probe and the light-receiving probe into the through-holes, the probe interval between the light-transmitting probe and the light-receiving probe is constant, and a specific distance from the head surface The received light amount information that is the depth is obtained. Note that the probe interval is called a channel, and a channel with a channel of 30 mm is generally used. When the channel is 30 mm, received light amount information with a depth of 15 mm to 20 mm from the midpoint of the channel is obtained. It is believed that. That is, the position at a depth of 15 mm to 20 mm from the head surface substantially corresponds to the brain surface region, and the received light amount information A (λ 1 ) and A (λ 2 ) related to the brain activity is obtained.
ここで、図7は、複数の送光プローブ及び複数の受光プローブの従来の配置を示す平面図である。15個の送光プローブ(黒丸)12と15個の受光プローブ(白丸)13とが行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置されている。そして、送光プローブ12から光を出射させるとともに、光を出射した送光プローブ12に隣接した受光プローブ13に頭部表面から放出される光を検出させることにより、受光量情報A(λ1)、A(λ2)を取得している。これにより、図7に示すように平面視すると、測定部位(×印)Sは、送光プローブ12と、送光プローブ12からの光を受光する受光プローブ13との中点となり、計49個の受光量情報A(λ1)、A(λ2)の収集が行なわれる。
Here, FIG. 7 is a plan view showing a conventional arrangement of a plurality of light transmitting probes and a plurality of light receiving probes. Fifteen light transmitting probes (black circles) 12 and fifteen light receiving probes (white circles) 13 are arranged in a square lattice pattern so as to alternate in the row direction and the column direction. Then, light is emitted from the light-transmitting
ところで、頭部表面の曲率は、男女差、年齢差、個人差によって異なるので、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12及び受光プローブ13が保持される保持部を頭部表面に正方格子状に配置するとともに、保持部を所定の範囲内で伸縮性を示す連結部で連結し、さらに、所定の角度内で連結部の回転可変性を有するホルダが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、伸縮性を示さない連結部で保持部を連結するホルダ部品からなるホルダも提案されている(例えば、特許文献2参照)。図4及び図5は、ホルダ部品について説明するための図である。図4は、送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す分解斜視図である。図5は、組み立てた後の送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す図である。
ホルダは、15個の送光プローブ12と、15個の受光プローブ13と、送光プローブ12や受光プローブ13を固定する30個のソケット部品33と、49個の接続部品31と、30個のナット部品32とを備える。
接続部品31は、一の字形状の板状体である。そして、接続部品31は、両端に円環形状の挿入部31aと、両端の挿入部31aをチャンネル長さXで連結する連結部31bとを有する。各挿入部31aの中央には、ソケット部品33が挿入されるための円形状の貫通孔がそれぞれ開けられている。また、連結部31bは、幅10mm、厚さ0.1mmであり、かつ、貫通孔の中心と貫通孔の中心との間の距離がチャンネル長さ30mmとなるように形成されており、厚さ方向にだけ可撓性を有する。つまり、両端の挿入部31aは、常にチャンネル長さXで保持されるようになっている。このような接続部品31を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。
By the way, the curvature of the head surface varies depending on gender differences, age differences, and individual differences. Therefore, the
In addition, a holder made of a holder part that connects the holding portion with a connecting portion that does not exhibit elasticity has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). 4 and 5 are diagrams for explaining the holder part. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the
The holder includes 15 light transmitting probes 12, 15 light receiving probes 13, 30
The
そして、15個の送光プローブ12と15個の受光プローブ13と30個のソケット部品33と49個の接続部品31と30個のナット部品32とを用いて、図7に示す網形状体を作製する。このようなホルダによれば、頭部表面に密着するように装着するために、図5(a)に示すように一の接続部品31と他の接続部品31とは、上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定するとともに、図5(b)に示すように接続部品31の連結部31bは可撓性を有するので、頭部表面と一致するような曲率を有する面となるように変形することができる。
7 using the 15 light transmitting probes 12, 15 light receiving probes 13, 30
しかしながら、上述したような伸縮性を示す連結部を用いたホルダを使用した場合には、様々な曲率の頭部表面に密着させる際に、連結部の伸縮によって送光プローブ12と受光プローブ13との間隔(チャンネル)も変化してしまい、その結果、脳表部位に対応する深度の受光量情報A(λ1)、A(λ2)を得ることができなくなることがあった。
また、伸縮性を示さない連結部を用いたホルダを使用した場合には、送光プローブ12と受光プローブ13との間隔(チャンネル)は変化しなくなるが、様々な曲率の頭部表面に密着させる際に、正方格子が菱形に変形してしまい、その結果、各測定部位(×印)Sの間隔が不均一となることがあった。
However, when a holder using a connecting portion exhibiting elasticity as described above is used, the light-transmitting
In addition, when a holder using a connecting portion that does not exhibit stretchability is used, the distance (channel) between the
本件発明者らは、上記課題を解決するために、複数の送光プローブ12及び複数の受光プローブ13の配置について検討を行った。その結果、図7に示すような複数の送光プローブ12と複数の受光プローブ13とを行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置したものを、様々な曲率の頭部表面に密着させることは無理であることがわかった。そこで、五角形の周りに六角形を形成するとともに、六角形の周りに五角形と六角形とを交互に形成し、五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、送光プローブ12又は受光プローブ13を配置することを見出した。
In order to solve the above problems, the present inventors have examined the arrangement of the plurality of light transmitting probes 12 and the plurality of light receiving probes 13. As a result, a plurality of light transmitting probes 12 and a plurality of light receiving probes 13 as shown in FIG. 7 are arranged in a square lattice pattern so as to alternate in the row direction and the column direction. It turned out that it was impossible to make it adhere to. Therefore, a hexagon is formed around the pentagon, and pentagons and hexagons are alternately formed around the hexagon. Alternatively, it has been found that the
すなわち、本発明のホルダは、先端から光を照射する複数の送光プローブと、先端から光を受光する複数の受光プローブとを保持して、被検者の頭部表面に装着されるホルダであって、前記ホルダには、五角形の周りには六角形が形成されるとともに、当該六角形の周りには五角形と六角形とが交互に形成され、当該五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、前記送光プローブ又は受光プローブが挿入される貫通孔が設けられており、前記重心となる位置には、前記送光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記受光プローブが挿入されるか、或いは、前記重心となる位置には、前記受光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記送光プローブが挿入され、また、前記ホルダは、一の字形状の複数のホルダ部品からなり、前記ホルダ部品は、両端に送光プローブ又は受光プローブを保持するソケット部と、当該ソケット部を一定の間隔で連結する連結部とを有し、前記ホルダ部品は、前記頭部表面の当接面内でソケット部を回転軸として他のホルダ部品と回動可能とされるとともに、前記頭部表面の法線方向で連結部により可撓性を有し、前記ホルダ部品は、五角形の頂点と重心とを結ぶように配置されるとともに、六角形の頂点と重心とを結ぶように配置され、かつ、五角形の頂点と頂点とを結ぶように配置されないとともに、六角形の頂点と頂点とを結ぶように配置されないようにしている。 That is, the holder of the present invention is a holder that holds a plurality of light-transmitting probes that irradiate light from the tip and a plurality of light-receiving probes that receive light from the tip and is mounted on the surface of the subject's head. In the holder, a hexagon is formed around the pentagon, and a pentagon and a hexagon are alternately formed around the hexagon, and the vertex of the pentagon and the center of gravity and the vertex of the hexagon are formed. And a through hole into which the light transmitting probe or the light receiving probe is inserted is provided at the position to be the center of gravity, and at the position to be the center of gravity, the light transmitting probe is inserted and at the position to be the top. The light receiving probe is inserted, or the light receiving probe is inserted at the center of gravity, the light transmitting probe is inserted at the top, and the holder Is The holder part comprises a socket part that holds a light transmitting probe or a light receiving probe at both ends, and a connecting part that connects the socket part at a constant interval, The holder part can be rotated with another holder part around the socket part as a rotation axis within the contact surface of the head surface, and has flexibility by the connecting part in the normal direction of the head surface. The holder part is arranged so as to connect the vertex of the pentagon and the center of gravity, is arranged so as to connect the vertex of the hexagon and the center of gravity, and is not arranged so as to connect the vertex of the pentagon and the vertex. At the same time, they are not arranged so as to connect the vertices of the hexagon .
本発明のホルダによれば、送光プローブと受光プローブとの間隔を変化させたり、各測定部位の間隔が不均一となったりすることもなく、様々な曲率を有する面に対して密着することができる。 According to the holder of the present invention, the distance between the light-transmitting probe and the light-receiving probe is not changed, and the distance between the measurement parts does not become non-uniform, so that the holder is in close contact with a surface having various curvatures. Can do.
(その他の課題を解決するための手段及び効果)
そして、本発明の光生体測定装置は、上述したようなホルダと、先端から光を照射する複数の送光プローブと、先端から光を受光する複数の受光プローブと、前記送光プローブ及び受光プローブに対して光の送受光を制御する制御部とを備えるようにしている。
(Means and effects for solving other problems)
The optical biometric apparatus of the present invention includes a holder as described above, a plurality of light transmitting probes that irradiate light from the tip, a plurality of light receiving probes that receive light from the tip, and the light transmitting probe and the light receiving probe. And a controller for controlling light transmission / reception.
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ことはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.
図1は、本発明の一実施形態である光生体測定装置の概略構成を示すブロック図である。また、図2は、マネキンの頭部に装着した網形状体を示す斜視図であり、図3は、ホルダの概略構成を示す斜視図である。なお、図1及び図3中では、送光プローブを黒丸で示し、受光プローブを白丸で示している。また、上述した従来のホルダと同様のものについては、同じ符号を付している。
光生体測定装置1は、被検者の頭部表面上に装着するためのホルダ11と、送光プローブ12と導光路(図示せず)により接続される発光部2と、受光プローブ13と導光路(図示せず)により接続される光検出部3と、光生体測定装置1全体の制御を実行する制御部(コンピュータ)20とにより構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical biometric apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a net-like body mounted on the mannequin head, and FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the holder. In FIG. 1 and FIG. 3, the light transmitting probe is indicated by a black circle, and the light receiving probe is indicated by a white circle. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the conventional holder mentioned above.
The optical
まず、ホルダ11を構成する部品について説明する。図4は、送光プローブ12とナット部品32と2個の接続部品31とソケット部品33とを示す分解斜視図である。
ホルダ11は、11個の送光プローブ12と、20個の受光プローブ13と、送光プローブ12や受光プローブ13を固定する31個のソケット部品33と、50個の接続部品31と、31個のナット部品32とを備える。
First, components constituting the
The
送光プローブ12は、ソケット部品33と固定するために上端部が少し大きくなった細長い円柱形状をしている。そして、送光プローブ12の上端部は、光ファイバ等の導光路を介して発光部2と接続され、下端部から光を照射するようになっている。
受光プローブ13も、送光プローブ12と同様な上端部が少し大きくなった細長い円柱形状をしている。そして、受光プローブ13の上端部は、光ファイバ等の導光路を介して光検出部3と接続され、その下端部で光を受光するようになっている。
The
The
ソケット部品33は、円筒形状の本体部33aと、円環形状の顎部33bと、円環形状の底部(密着機構)33cとを有し、その内側に送光プローブ12や受光プローブ13を挿入可能とするとともに、本体部33aの外周面にナット部品32が螺合されるネジ(固定機構)が形成されている。
なお、上記ソケット部品の本体部及び顎部を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。
また、上記ソケット部品の底部を構成する材質としては、頭部表面と密着できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、スポンジ等が挙げられる。
これにより、ソケット部品33の内側に送光プローブ12を挿入することにより、ソケット部品33と送光プローブ12とを固定することになる。このとき、底部33cの底面と、送光プローブ12の下端面とが同一平面となるように固定する。よって、送光プローブ12とともに底部33cも頭部表面と接触させることになるので、底部33cにより頭部表面と密着させるようになっている。さらに、底部33cが毛髪等を押さえる役割を果たすので、送光プローブ12をソケット部品33の内側に単純に挿入することで、送光プローブ12を頭部表面に接触させることができる。
なお、送光プローブ12と同様に受光プローブ13もソケット部品33の内側に挿入することにより、ソケット部品33と受光プローブ13とを固定することになる。
The
In addition, although it does not specifically limit as a material which comprises the main-body part and jaw part of the said socket component, For example, a polypropylene, a polyvinyl chloride, a polyacetal etc. are mentioned.
Moreover, as a material which comprises the bottom part of the said socket component, if it can closely_contact | adhere to the head surface, it will not specifically limit, For example, sponge etc. are mentioned.
Accordingly, the
Similar to the
ナット部品32は、円形状の貫通孔を有する円環形状であり、その内周面にソケット部品33の本体部33aに螺合されるメスネジが形成されている。なお、貫通孔の大きさは、上方から見ると、ソケット部品33の本体部33aの大きさよりも大きく、ソケット部品33の顎部33bよりも小さくなっている。
上記ナット部品を構成する材質としては、特に限定されるものではないが、ソケット部品の本体部及び顎部を構成する材質と同様に、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール等が挙げられる。
これにより、ナット部品32の内側にソケット部品33の本体部33aをネジ機構を用いて挿入することにより、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に接続部品31の挿入部31aを挟み込んで固定することができる。このとき、1個の接続部品31を固定するときには、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に1個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むことになる。一方、5個の接続部品31を固定するときには、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に5個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むことになる。すなわち、任意の数の接続部品31を固定することができるようになっている。
The
The material constituting the nut part is not particularly limited, and examples thereof include polypropylene, polyvinyl chloride, and polyacetal as well as the material constituting the body part and the jaw part of the socket part.
Thus, the
次に、11個の送光プローブ12と20個の受光プローブ13と31個のソケット部品33と50個の接続部品31と31個のナット部品32とをホルダ11に組み立てる組立方法について説明する(図3参照)。
まず、五角形を形成する。5個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、5個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで5個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として72°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない5個の挿入部31aを結ぶと正五角形が形成されることになる。また、正五角形の重心には、ソケット部品33が挿入された5個の挿入部31aが配置されることになる。
Next, an assembling method for assembling 11 light transmitting probes 12, 20 light receiving probes 13, 31
First, a pentagon is formed. The through holes of the
次に、六角形を形成する。6個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、6個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで6個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として60°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない6個の挿入部31aを結ぶと正六角形が形成されることになる。また、正六角形の重心には、ソケット部品33が挿入された6個の挿入部31aが配置されることになる。そして、このような六角形を、5個作製する。
Next, a hexagon is formed. The through holes of the
次に、一部分の五角形を形成する。3個の接続部品31の挿入部31aの貫通孔を重ね合わせ、3個の貫通孔に下方向からソケット部品33の本体部33aを挿入して、さらにナット部品32の貫通孔に下方向からネジ機構を用いて挿入する。このとき、ソケット部品33の顎部33bとナット部品32とで3個の接続部品31を挟み込むようにネジ機構で締付けることによって、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定することができるが、一の接続部品31と他の接続部品31とが上方から見てソケット部品33を軸として72°を形成するように固定する。つまり、ソケット部品33が挿入されていない3個の挿入部31aを結ぶと一部分の正五角形が形成されることになる。また、正五角形の重心には、ソケット部品33が挿入された3個の挿入部31aが配置されることになる。そして、このような一部分の正五角形を、5個作製する。
Next, a partial pentagon is formed. The through holes of the
次に、1個の五角形の周りに、5個の六角形を形成する。五角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにするとともに、六角形の他の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、他の六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにして、一のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に3個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むとともに、他のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に3個の接続部品31の挿入部31aを挟み込む。そして、このようにして1個の五角形の周りに5個の六角形を形成する。
次に、1個の六角形の周りに、五角形と六角形と一部分の五角形と一部分の五角形と六角形とがこの順に並ぶように形成する。一部分の五角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにするとともに、一部分の五角形の他の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aと、他の六角形の一辺の頂点に配置される2個の挿入部31aとが重なるようにして、一のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に2個の接続部品31の挿入部31aを挟み込むとともに、他のソケット部品33の顎部33bとナット部品32との間に2個の接続部品31の挿入部31aを挟み込む。
その結果、図2に示す網形状体を作製する。なお、図2(b)は、図2(a)に示す網形状体を別の角度から見たものである。
Next, five hexagons are formed around one pentagon. The two
Next, a pentagon, a hexagon, a partial pentagon, a partial pentagon, and a hexagon are formed in this order around one hexagon. The two
As a result, the net-like body shown in FIG. 2 is produced. FIG. 2B shows the net-like body shown in FIG. 2A viewed from another angle.
そして、作製した網形状体を被検者の頭部表面上に装着する。このとき、被検者の頭部表面は曲面形状であるので、頭部表面に密着するように装着するために、図5(a)に示すように一の接続部品31と他の接続部品31とは、上方から見てソケット部品33を軸として所望角度を形成するように固定するとともに、図5(b)に示すように接続部品31の連結部31bは可撓性を有するので、頭部表面と一致するような曲率を有する面となるように変形する。
このとき、変形が加えられた状態で、一の接続部品31と他の接続部品31との間の角度で形成される角度が固定されると、その曲率が保持される結果となる。
最後に、五角形の重心と六角形の重心となる位置に配置されたソケット部品33の内側に、送光プローブ12を挿入するとともに、五角形の頂点と六角形の頂点となる位置に配置されたソケット部品33の内側に、受光プローブ13を挿入することによって、ホルダ11を作製する。
Then, the produced net-shaped body is mounted on the surface of the head of the subject. At this time, since the head surface of the subject has a curved surface shape, one connecting
At this time, if the angle formed by the angle between one
Finally, the
次に、上述したホルダ11以外の構成について説明する。
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11個の送光プローブ12のうちから選択される1個の送光プローブ12に光を送光する光源であり、例えば、LED(発光ダイオード)やLD(レーザーダイオード)等の発光素子等である。
上記光としては、近赤外光(例えば、780nmと830nm)が用いられる。
光検出部3は、20個の受光プローブ13で受光した近赤外光を個別に検出することにより、20個の受光信号をコンピュータ20に出力する検出器であり、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子、光電子増倍管等である。
Next, configurations other than the above-described
The light-emitting
Near-infrared light (for example, 780 nm and 830 nm) is used as the light.
The light detection unit 3 is a detector that outputs 20 received light signals to the
コンピュータ20においては、CPU21を備え、さらに、メモリ50と、モニタ画面23a等を有する表示装置23と、入力装置であるキーボード22aやマウス22bとが連結されている。CPU21が処理する機能をブロック化して説明すると、発光部2及び光検出部3を制御する送受光部制御部40と、演算部41と、脳活動画像表示部44とを有する。
送受光部制御部40は、発光部2に駆動信号を出力する発光制御部42と、光検出部3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)をメモリ50に記憶させる光検出制御部43とを有する。
発光制御部42は、送光プローブ12に光を順次送光する駆動信号を発光部2に出力する制御を行う。
光検出制御部43は、光検出部3からの受光信号を受けることにより、20個の受光プローブ13から検出された20個の測定データA(λ1)、A(λ2)をメモリ50に記憶させる制御を行う。
The
The light transmission / reception
The light
The light
演算部41は、メモリ50に記憶された測定データA(λ1)、A(λ2)において、送光プローブ12から、送光プローブ12と隣接した受光プローブ13への測定データA(λ1)、A(λ2)を取得して、取得した測定データA(λ1)、A(λ2)に基づいて、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濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度を求める制御を行う。
脳活動画像表示部44は、モニタ画面23aに、情報の表示を行う制御を行う。例えば、脳平面でのオキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度及び全ヘモグロビン濃度の等高線グラフを表示する。
Calculating
The brain activity
以上のように、本発明の光生体測定装置1に用いるホルダ11によれば、送光プローブ12と受光プローブ13との間隔を変化させたり、各測定部位Sの間隔が不均一となったりすることもなく、様々な曲率を有する面に対して密着することができる。
As described above, according to the
(他の実施形態)
上述した光生体測定装置1では、11個の送光プローブ12と20個の受光プローブ13とを有するホルダ11を示したが、異なる数の送光プローブと受光プローブとを有するホルダとしてもよい。
(Other embodiments)
In the optical
本発明は、非侵襲で脳活動を測定するためのホルダ及びそれを用いた光生体測定装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a holder for non-invasively measuring brain activity and an optical biometric apparatus using the holder.
1:光生体測定装置
11:ホルダ
12:送光プローブ
13:受光プローブ
20:コンピュータ(制御部)
31:接続部品
31a:挿入部
31b:連結部
32:ナット部品
33:ソケット部品
41:演算部
T:送光点
R:受光点
M:中点
S:測定部位
1: Optical biometric apparatus 11: Holder 12: Light transmitting probe 13: Light receiving probe 20: Computer (control unit)
31:
Claims (3)
前記ホルダには、五角形の周りには六角形が形成されるとともに、当該六角形の周りには五角形と六角形とが交互に形成され、当該五角形の頂点及び重心と六角形の頂点及び重心となる位置に、前記送光プローブ又は受光プローブが挿入される貫通孔が設けられており、
前記重心となる位置には、前記送光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記受光プローブが挿入されるか、或いは、
前記重心となる位置には、前記受光プローブが挿入されるとともに、前記頂点となる位置には、前記送光プローブが挿入されることを特徴とするホルダ。Holding a plurality of light-transmitting probes that irradiate light from the tip and a plurality of light-receiving probes that receive light from the tip, a holder that is attached to the surface of the subject's head,
In the holder, a hexagon is formed around the pentagon, and a pentagon and a hexagon are alternately formed around the hexagon, and the vertex and the center of gravity of the pentagon, the vertex and the center of gravity of the hexagon, Is provided with a through hole into which the light transmitting probe or the light receiving probe is inserted,
The light transmitting probe is inserted at the position to be the center of gravity, and the light receiving probe is inserted at the position to be the apex, or
The holder, wherein the light receiving probe is inserted at a position that becomes the center of gravity, and the light transmission probe is inserted at a position that becomes the apex.
前記ホルダ部品は、両端に送光プローブ又は受光プローブを1個ずつ保持するソケット部と、当該ソケット部を一定の間隔で連結する連結部とを有し、
前記ホルダ部品は、前記頭部表面の当接面内でソケット部を回転軸として他のホルダ部品と回動可能とされるとともに、前記頭部表面の法線方向で連結部により可撓性を有することを特徴とする請求項1に記載のホルダ。The holder is composed of a plurality of holder parts having a single letter shape,
The holder part has a socket part for holding one light transmitting probe or one light receiving probe at both ends, and a connecting part for connecting the socket part at a constant interval,
The holder part can be rotated with another holder part around the socket part as a rotation axis within the contact surface of the head surface, and is flexible by a connecting part in the normal direction of the head surface. The holder according to claim 1, wherein the holder is provided.
先端から光を照射する複数の送光プローブと、
先端から光を受光する複数の受光プローブと、
前記送光プローブ及び受光プローブに対して光の送受光を制御する制御部とを備えることを特徴とする光生体測定装置。The holder according to claim 1 or claim 2,
A plurality of light transmitting probes that emit light from the tip;
A plurality of light receiving probes for receiving light from the tip;
An optical biometric apparatus comprising: a control unit that controls light transmission / reception with respect to the light transmission probe and the light reception probe.
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