JPWO2012008047A1 - ホルダ及びそれを用いた光計測装置 - Google Patents
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Abstract
少なくとも２個のプローブ装着部１６１ａを有し、プローブ装着部１６１ａに先端から光を照射する送光プローブ１２、又は、先端から光を受光する受光プローブ１３が上方から挿入されて、被検者の頭部に装着されるホルダ１６０であって、上方と垂直となる第一方向に伸びた直線状の基幹部１６２と、上方と垂直となり、かつ、第一方向と異なる第二方向に伸びた少なくとも２本の直線状の枝部１６１とを備え、プローブ装着部１６１ａの下端部は、基幹部１６２又は枝部１６１の下面から突出し、先細となっていることを特徴とする。
Description
本発明は、ホルダ及びそれを用いた光計測装置に関する。特に、生体に光を照射するための送光点、生体から出射する光を受光するための受光点をそれぞれ複数個有し、１つの送光点と１つの受光点との組ごとに定まる複数のチャンネルについての生体内部情報を測定するためのホルダ及びそれを用いた光計測装置に関する。
近年、脳の活動状況を観察するために、光を用いて簡便に非侵襲で測定する光脳機能イメージング装置（光計測装置）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３種類の波長λ１、λ２、λ３（例えば、７８０ｎｍと８０５ｎｍと８３０ｎｍ）の近赤外光を脳に照射するとともに、頭部表面上に配置した受光プローブにより、脳から放出された各波長λ１、λ２、λ３の近赤外光の強度（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をそれぞれ検出する。
そして、このようにして得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式（１）（２）（３）に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている（例えば、非特許文献１参照）。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
Ａ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
Ａ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
Ａ（λ３）＝ＥＯ（λ３）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ３）×[deoxyHb]・・・（３）
なお、ＥＯ（λｍ）は、波長λｍの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ｅｄ（λｍ）は、波長λｍの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
そして、このようにして得られた受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）から、脳血流中のオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とを求めるために、例えば、Modified Beer Lambert則を用いて関係式（１）（２）（３）に示す連立方程式を作成して、この連立方程式を解いている（例えば、非特許文献１参照）。さらには、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]と、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]とから総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を算出している。
Ａ（λ１）＝ＥＯ（λ１）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ１）×[deoxyHb]・・・（１）
Ａ（λ２）＝ＥＯ（λ２）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ２）×[deoxyHb]・・・（２）
Ａ（λ３）＝ＥＯ（λ３）×[oxyHb]＋Ｅｄ（λ３）×[deoxyHb]・・・（３）
なお、ＥＯ（λｍ）は、波長λｍの光におけるオキシヘモグロビンの吸光度係数であり、Ｅｄ（λｍ）は、波長λｍの光におけるデオキシヘモグロビンの吸光度係数である。
ここで、送光プローブと受光プローブとの間の距離（チャンネル）と、測定部位との関係について説明する。図５（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５（ｂ）は、図５（ａ）の平面図である。
送光プローブ１２が被検者の頭部表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検者の頭部表面の受光点Ｒに押し当てられる。そして、送光プローブ１２から光を照射させるとともに、受光プローブ１３に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Ｔから照射された光のうちで、バナナ形状（測定領域）を通過した光が、頭部表面の受光点Ｒに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さＬ／２である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られるとしている。
送光プローブ１２が被検者の頭部表面の送光点Ｔに押し当てられるとともに、受光プローブ１３が被検者の頭部表面の受光点Ｒに押し当てられる。そして、送光プローブ１２から光を照射させるとともに、受光プローブ１３に頭部表面から放出される光を入射させる。このとき、光は、頭部表面の送光点Ｔから照射された光のうちで、バナナ形状（測定領域）を通過した光が、頭部表面の受光点Ｒに到達する。これにより、測定領域の中でも、特に送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線Ｌの中点Ｍから、送光点Ｔと受光点Ｒとを被検者の頭部表面に沿って最短距離で結んだ線の距離の半分の深さＬ／２である被検者の測定部位Ｓに関する受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られるとしている。
また、光脳機能イメージング装置では、脳の複数箇所の測定部位に関するオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）をそれぞれ測定するために、例えば、近赤外分光分析計等が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
図６は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計２０１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄコンバータ）５と、送受光用制御部２１と、解析用制御部２２と、メモリ２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、６４個の送光プローブ１２と、６４個の受光プローブ１３と、６４本の送光用光ファイバ１４と、６４本の受光用光ファイバ１５と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
図６は、従来の近赤外分光分析計の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、見やすくするために、数本の送光用光ファイバや数本の受光用光ファイバ等を省略している。
近赤外分光分析計２０１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄコンバータ）５と、送受光用制御部２１と、解析用制御部２２と、メモリ２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、６４個の送光プローブ１２と、６４個の受光プローブ１３と、６４本の送光用光ファイバ１４と、６４本の受光用光ファイバ１５と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
光源駆動機構４は、送受光用制御部２１から入力された駆動信号により光源２を駆動する。光源２は、例えば、異なる３種類の波長λ１、λ２、λ３の近赤外光を出射することができる半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３等である。
光検出器３は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部２１に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等である。
光検出器３は、近赤外光をそれぞれ検出することにより、受光信号（受光量情報）Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）をＡ／Ｄ５を介して送受光用制御部２１に出力する検出器であり、例えば、光電子増倍管等である。
送光用光ファイバ１４と受光用光ファイバ１５とは、直径２ｍｍ、長さ２ｍ〜１０ｍの管状であり、近赤外光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した近赤外光が、内部を通過して他端部から出射したり、他端部から入射した近赤外光が、内部を通過して一端部から出射したりするようになっている。
１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光用プローブ１２と、光源２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光用プローブ１３と、光検出器３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
１本の送光用光ファイバ１４は、１個の送光用プローブ１２と、光源２の１個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
１本の受光用光ファイバ１５は、１個の受光用プローブ１３と、光検出器３の１個の光電子増倍管とを設定長さ（２ｍ〜１０ｍ）で離れるように両端部に接続している。
このような近赤外分光分析計２０１においては、６４個の送光プローブ１２と６４個の受光プローブ１３とを所定の配列で被検者の頭部表面に接触させるために、ホルダ３０が使用される。図７は、６４個の送光プローブと６４個の受光プローブとが挿入されるホルダ３０の一例を示す平面図である。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４とは、縦方向に１６個と横方向に１６個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ１２と受光プローブ１３とのプローブ間隔が一定となり、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。なお、一般的にチャンネルを３０ｍｍとしたものが用いられ、チャンネルが３０ｍｍである場合には、チャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４とは、縦方向に１６個と横方向に１６個とに交互となるように配置されることになる。これにより、送光プローブ１２と受光プローブ１３とのプローブ間隔が一定となり、頭部表面から特定の深度となる受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。なお、一般的にチャンネルを３０ｍｍとしたものが用いられ、チャンネルが３０ｍｍである場合には、チャンネルの中点からの深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）が得られると考えられている。すなわち、頭部表面から深度１５ｍｍ〜２０ｍｍの位置は脳表部位にほぼ対応し、脳活動に関係した受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）を得ている。
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装着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、保持部を伸縮性を示さない設定距離（例えば、３０ｍｍ）の接続部で連結し、さらに、頭部表面の当接面内において保持部を回転軸として所定の角度内で接続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２参照）。
このようなホルダ３０は、送光プローブ１２や受光プローブ１３を固定する１２８個のソケット部品３３と、２３２個の接続部品３１と、１２８個のナット部品３２とを備える。
なお、図８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り、図９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。
このようなホルダ３０は、送光プローブ１２や受光プローブ１３を固定する１２８個のソケット部品３３と、２３２個の接続部品３１と、１２８個のナット部品３２とを備える。
なお、図８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り、図９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。
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を設定距離で連結する連結部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設定距離３１．５ｍｍ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。
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が螺合されるネジが形成されている。
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。
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。
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。
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。
送光プローブ１２は、ソケット部品３３と固定することが可能となっている円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）をしている。そして、送光プローブ１２の内部には、光源２と接続された送光用光ファイバ１４（例えば、直径２ｍｍ）がバネ等を介して固定されており、送光用光ファイバ１４の先端から光が照射されるようになっている。
また、受光プローブ１３も、送光プローブ１２と同様な構造となっており、ソケット部品３３と固定することが可能となっている円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）をしている。そして、受光プローブ１３の内部には、光検出器３と接続された受光用光ファイバ１５（例えば、直径２ｍｍ）がバネ等を介して固定されており、受光用光ファイバ１５の先端から光を受光するようになっている。
また、受光プローブ１３も、送光プローブ１２と同様な構造となっており、ソケット部品３３と固定することが可能となっている円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）をしている。そして、受光プローブ１３の内部には、光検出器３と接続された受光用光ファイバ１５（例えば、直径２ｍｍ）がバネ等を介して固定されており、受光用光ファイバ１５の先端から光を受光するようになっている。
そして、例えば、１２８個のソケット部品３３と２３２個の接続部品３１と１２８個のナット部品３２とを用いて、図７に示すホルダ３０を作製する。このようなホルダ３０によれば、頭部表面に密着するよう装着するために、医師等の測定者は、ソケット部品３３の顎部３３ｂとナット部品３２との間のネジ機構を少し緩めることで、図９（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９（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。このように変形が加えられた状態で、医師等は、ソケット部品３３の顎部３３ｂとナット部品３２との間のネジ機構を、しっかり固定する。すると、ホルダ３０は平面には戻らず、その曲率が保持される結果となる。最後に、医師等は、ソケット部品３３の内側に、送光プローブ１２や受光プローブ１３を所定の配列で挿入する。
ところで、このような６４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４と６４個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４との位置関係では、１個の受光プローブ１３で、複数個の送光プローブ１２から照射された光を同時に受光せず、１個の送光プローブ１２から照射された光のみを受光するように、送光プローブ１２から光を照射するタイミングと、受光プローブ１３で光を受光するタイミングとを調整する必要がある。このため、メモリ２３には、光源２で光を出射するタイミングと光検出器３で光を検出するタイミングとを示す制御テーブルが記憶されている。
このような制御テーブルがメモリ２３に記憶された送受光用制御部２１は、所定の時間に、１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出する。
その結果、図７に示すように平面視すると、合計２３２個（Ｓ１〜Ｓ２３２）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行なわれる。
そして、解析用制御部２２は、合計２３２個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を求めている。
このような制御テーブルがメモリ２３に記憶された送受光用制御部２１は、所定の時間に、１個の送光プローブ１２に光を送光する駆動信号を光源駆動機構４に出力するとともに、受光プローブ１３で受光された受光信号（受光量情報）を光検出器３で検出する。
その結果、図７に示すように平面視すると、合計２３２個（Ｓ１〜Ｓ２３２）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集が行なわれる。
そして、解析用制御部２２は、合計２３２個の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）に基づいて、関係式（１）（２）（３）を用いて、各波長（オキシヘモグロビンの吸収波長及びデオキシヘモグロビンの吸収波長）の通過光強度から、オキシヘモグロビンの濃度・光路長積[oxyHb]、デオキシヘモグロビンの濃度・光路長積[deoxyHb]及び総ヘモグロビンの濃度・光路長積（[oxyHb]＋[deoxyHb]）を求めている。
Factors affecting the accuracy of near-infrared spectroscopy concentration calculations for focal changes in oxygenation parameters, NeuroImage 18, 865-879, 2003
ところで、上述したようなホルダ３０を、被検者の頭部表面に密着させるには、医師等は、一の接続部品３１と他の接続部品３１とで、ソケット部品３３を回転軸として所望角度を形成しながら、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ようにした上で、ソケット部品３３の顎部３３ｂとナット部品３２との間のネジ機構を、しっかり固定する必要がある。
よって、上述したようなホルダ３０を被検者の頭部表面に密着させる場合には、多数（１２８箇所）のソケット部品３３の顎部３３ｂとナット部品３２との間のネジ機構を、しっかり固定することとなり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかるものであった。
よって、上述したようなホルダ３０を被検者の頭部表面に密着させる場合には、多数（１２８箇所）のソケット部品３３の顎部３３ｂとナット部品３２との間のネジ機構を、しっかり固定することとなり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかるものであった。
さらに、ホルダ３０を被検者の頭部表面に密着させた後に、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４をホルダ３０へ取り付けることになるが、人体の頭部表面には毛髪が存在するので、毛髪を避けて送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４の先端を頭部表面に接触させなければならないため、毛髪を掻き分けながら送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４を取り付けるという作業が発生する。
よって、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４をホルダ３０に取り付ける場合にも、毛髪を掻き分けることが必要となり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかっていた。
よって、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４をホルダ３０に取り付ける場合にも、毛髪を掻き分けることが必要となり、医師等にとっては非常に手間がかかり、被検者にとっては長い時間拘束されるため非常にストレスがかかっていた。
なお、被検者がリハビリ等の運動を行っている際の被検者の脳内各部の血流の経時変化を測定する場合には、２３２箇所（Ｓ１〜Ｓ２３２）の測定部位における受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集を行う必要がなく、測定を行いたい例えば８箇所の測定部位における受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集を行えばよいので、６４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ６４のうちの４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と、６４個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ６４のうちの４個の受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り付ければよいが、それでも被検者がリハビリ等の運動を行う時間は１時間程度であるにもかかわらず、医師等が被検者の頭部にホルダ３０を取り付け、そして、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４をホルダ３０に取り付ける時間も１時間程度かかっていた。つまり、被検者がリハビリ等の運動を行う時間に対して、被検者の頭部にホルダ３０や送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４を装着する準備時間が非常に長くなっていた。
さらに、被検者はこのようなリハビリ等の運動を毎日行うこともあり、そして、その場所が被検者の家等である場合には、家族等が被検者の頭部にホルダ３０や送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４を取り付けることとなり、装着には非常に手間がかかっていた。
さらに、被検者はこのようなリハビリ等の運動を毎日行うこともあり、そして、その場所が被検者の家等である場合には、家族等が被検者の頭部にホルダ３０や送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４や受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４を取り付けることとなり、装着には非常に手間がかかっていた。
この課題を解決するべく本出願人は、被検者がホルダを頭部に装着する際に、被検者一人でも短時間かつ正確に装着することができるように、ホルダ自体が毛髪を掻き分けるようにした櫛型形状のホルダを以前に着想し出願した。
しかしながら、円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）の送光プローブや円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）の受光プローブを上方から円形状の貫通孔に挿入するために、櫛型形状のホルダの下面には円環形状の突起部が形成されていたが、送光プローブや受光プローブを挿入した突起部が、毛髪を掻き分けて櫛型形状のホルダを装着する際に邪魔になることがあった。
そこで、本出願人は、枝部を有する櫛型形状のホルダの下面に、ある方向へ進むほどに細くなる突起部を形成することを見出した。
しかしながら、円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）の送光プローブや円柱形状（例えば、直径５ｍｍ）の受光プローブを上方から円形状の貫通孔に挿入するために、櫛型形状のホルダの下面には円環形状の突起部が形成されていたが、送光プローブや受光プローブを挿入した突起部が、毛髪を掻き分けて櫛型形状のホルダを装着する際に邪魔になることがあった。
そこで、本出願人は、枝部を有する櫛型形状のホルダの下面に、ある方向へ進むほどに細くなる突起部を形成することを見出した。
すなわち、本発明のホルダは、少なくとも２個のプローブ装着部を有し、当該プローブ装着部に先端から光を照射する送光プローブ、又は、先端から光を受光する受光プローブが上方から挿入されて、被検者の頭部に装着されるホルダであって、前記上方と垂直となる第一方向に伸びた直線状の基幹部と、前記上方と垂直となり、かつ、前記第一方向と異なる第二方向に伸びた少なくとも２本の直線状の枝部とを備え、前記送光プローブ又は受光プローブの下端部は、前記基幹部又は枝部の下面から突出するとともに、前記第二方向に先細となるように取り付けられているようにしている。
ここで、「第一方向」や「第二方向」とは、ホルダの設計者等によって予め決められた任意の方向であり、例えば、第二方向は毛髪を掻き分けながらホルダを挿入しやすくなる前後方向等となる。
また、「第二方向に先細となっている」とは、髪を掻き分けるように作用する構造をいい、例えば、第二方向に頂点を有する三角形や、第二方向と長径とが一致する楕円形や、第二方向と対角線とが一致する菱形や四角形等が挙げられる。なお、円形は、全方向に均等に力が作用して髪を掻き分けるように作用しないため、「第二方向に先細となっている」とは言わないものとする。
また、「第二方向に先細となっている」とは、髪を掻き分けるように作用する構造をいい、例えば、第二方向に頂点を有する三角形や、第二方向と長径とが一致する楕円形や、第二方向と対角線とが一致する菱形や四角形等が挙げられる。なお、円形は、全方向に均等に力が作用して髪を掻き分けるように作用しないため、「第二方向に先細となっている」とは言わないものとする。
本発明のホルダは、第一方向に伸びた直線状の基幹部と、第二方向に伸びた少なくとも２個の直線状の枝部とを備える。つまり、ホルダは櫛型形状となっている。そして、本発明のホルダには、枝部と、第二方向に進めば進むほど細くなるように送光プローブや受光プローブの下端部が取り付けられる。よって、被検者は、頭部にホルダを装着する際に、第二方向から毛髪を掻き分けながらホルダを挿入していくことになる。
以上のように、本発明のホルダによれば、被検者一人でも自分自身の頭部に短時間で容易にホルダを装着することができる。
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明のホルダは、前記プローブ装着部は、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を有し、前記プローブ装着部の下端部が、前記基幹部又は枝部の下面から突出し、前記第二方向に先細となっているようにしている。
また、本発明のホルダは、前記プローブ装着部の下端部が、下方から視ると、前記第二方向に長径を有する楕円形状となっているようにしている。
また、本発明のホルダは、前記枝部は、前記第二方向に先細となっているようにしている。
本発明のホルダには、第二方向に進めば進むほど細くなる枝部と、第二方向に進めば進むほど細くなるように送光プローブや受光プローブの下端部が取り付けられる。よって、被検者は、頭部にホルダを装着する際に、第二方向から毛髪を掻き分けながらホルダを挿入していくことが非常に容易にできる。
そして、本発明の光計測装置は、上述したようなホルダと、前記被検者に光を照射する送光プローブと、前記被検者から放出される光を受光する受光プローブと、前記送光プローブ及び受光プローブを制御することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得る制御部とを備えるようにしている。
また、本発明のホルダは、前記プローブ装着部は、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を有し、前記プローブ装着部の下端部が、前記基幹部又は枝部の下面から突出し、前記第二方向に先細となっているようにしている。
また、本発明のホルダは、前記プローブ装着部の下端部が、下方から視ると、前記第二方向に長径を有する楕円形状となっているようにしている。
また、本発明のホルダは、前記枝部は、前記第二方向に先細となっているようにしている。
本発明のホルダには、第二方向に進めば進むほど細くなる枝部と、第二方向に進めば進むほど細くなるように送光プローブや受光プローブの下端部が取り付けられる。よって、被検者は、頭部にホルダを装着する際に、第二方向から毛髪を掻き分けながらホルダを挿入していくことが非常に容易にできる。
そして、本発明の光計測装置は、上述したようなホルダと、前記被検者に光を照射する送光プローブと、前記被検者から放出される光を受光する受光プローブと、前記送光プローブ及び受光プローブを制御することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得る制御部とを備えるようにしている。
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。
図１は、本発明の一実施形態である光計測装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、ホルダの一例を示す図である。なお、近赤外分光分析計２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。また、光計測装置１は、病院に配置されるものとする。
光計測装置１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ５と、送受光用制御部２１と、解析用制御部２２と、メモリ２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、６４個の送光プローブ１２と、６４個の受光プローブ１３と、６４本の送光用光ファイバ１４と、６４本の受光用光ファイバ１５と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
光計測装置１は、直方体形状の筐体１１を有する。
筐体１１の内部には、光を出射する光源２と、光源２を駆動する光源駆動機構４と、光を検出する光検出器３と、Ａ／Ｄ５と、送受光用制御部２１と、解析用制御部２２と、メモリ２３とを備えるとともに、筐体１１の外部には、６４個の送光プローブ１２と、６４個の受光プローブ１３と、６４本の送光用光ファイバ１４と、６４本の受光用光ファイバ１５と、モニタ画面２６ａ等を有する表示装置２６と、キーボード（入力装置）２７とを備える。
ここで、ホルダ１６０について説明する。図２（ａ）は、ホルダの平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すホルダの斜視図である。
ホルダ１６０は、直線状の基幹部１６２と、４本の直線状の枝部１６１と、２本の連結部１６６と、右耳にかけられる右端部６４と、左耳にかけられる左端部６５とを備える。
ホルダ１６０は、直線状の基幹部１６２と、４本の直線状の枝部１６１と、２本の連結部１６６と、右耳にかけられる右端部６４と、左耳にかけられる左端部６５とを備える。
基幹部１６２は、右側部１６２ａと中央部１６２ｂと左側部１６２ｃとに三分割されており、右側部１６２ａと中央部１６２ｂとの間及び中央部１６２ｂと左側部１６２ｃと間に空間をあけてＸ方向（第一方向）に伸びており、前方から見ると円弧状となっている。そして、右側部１６２ａと中央部１６２ｂと左側部１６２ｃとは、例えば、幅１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍとなっている。
中央部１６２ｂの中央には、円形状（例えば、直径７ｍｍ）の貫通孔である配置基準点１６３が形成されている。また、右側部１６２ａには、Ｘ方向に伸びた直線状のマークである配置基準線１６９が形成されている。
なお、ホルダ１６０には、第一特定点は頭頂であることが予め設定されており、これにより、ホルダ１６０を頭部に装着する際には、頭頂と配置基準点１６３とを一致するようにして配置することになる。また、ホルダ１６０を頭部に装着する際には、頭頂と右耳とを結んだ線上に配置基準線１６９がくるようにして配置することになる。
中央部１６２ｂの中央には、円形状（例えば、直径７ｍｍ）の貫通孔である配置基準点１６３が形成されている。また、右側部１６２ａには、Ｘ方向に伸びた直線状のマークである配置基準線１６９が形成されている。
なお、ホルダ１６０には、第一特定点は頭頂であることが予め設定されており、これにより、ホルダ１６０を頭部に装着する際には、頭頂と配置基準点１６３とを一致するようにして配置することになる。また、ホルダ１６０を頭部に装着する際には、頭頂と右耳とを結んだ線上に配置基準線１６９がくるようにして配置することになる。
枝部１６１は、Ｘ方向と垂直なＹ方向（第二方向）に伸びており、例えば、幅１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ９０ｍｍとなっている。さらに、枝部１６１の一端部から他端部に向かって３０ｍｍの位置と６１．５ｍｍの位置とに、平面視で円形状（例えば、直径５ｍｍ）の貫通孔を有するプローブ装着部１６１ａが形成されている。
そして、第一の枝部１６１の一端部と、第二の枝部１６１の一端部とをＸ方向に３１．５ｍｍの間隔をあけて連結するように、連結部１６６が形成されている。つまり、第一のコの字体が形成されている。これにより、プローブ装着部１６１ａで一辺が３１．５ｍｍとなる第一の正方形が常に形成されることになる。
また、第三の枝部１６１の一端部と、第四の枝部１６１の一端部とをＸ方向に３１．５ｍｍの間隔をあけて連結するように、連結部１６６が形成されている。つまり、第二のコの字体が形成されている。これにより、プローブ装着部１６１ａで一辺が３１．５ｍｍとなる第二の正方形が常に形成されることになる。
また、枝部１６１の他端部は、毛髪を掻き分けるため、第二方向へ進むほどに先細りした形状となっている。
そして、第一の枝部１６１の一端部と、第二の枝部１６１の一端部とをＸ方向に３１．５ｍｍの間隔をあけて連結するように、連結部１６６が形成されている。つまり、第一のコの字体が形成されている。これにより、プローブ装着部１６１ａで一辺が３１．５ｍｍとなる第一の正方形が常に形成されることになる。
また、第三の枝部１６１の一端部と、第四の枝部１６１の一端部とをＸ方向に３１．５ｍｍの間隔をあけて連結するように、連結部１６６が形成されている。つまり、第二のコの字体が形成されている。これにより、プローブ装着部１６１ａで一辺が３１．５ｍｍとなる第二の正方形が常に形成されることになる。
また、枝部１６１の他端部は、毛髪を掻き分けるため、第二方向へ進むほどに先細りした形状となっている。
ここで、図４（ａ）は、送光プローブ１２と受光プローブ１３とが取り付けられたホルダ１６０の枝部１６１の一部の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すホルダ１６０の枝部１６１の裏面図であり、図４（ｃ）は、送光プローブ１２と受光プローブ１３とが外されたホルダ１６０の枝部１６１の一部の断面図である。
プローブ装着部１６１ａの下端部は、枝部１６１の下面から突出している。さらに、プローブ装着部１６１ａの下端部は、毛髪を掻き分けるために、Ｙ方向（第二方向）に長い楕円形である。つまり、プローブ装着部１６１ａの下端部は、Ｙ方向（第二方向）に進めば進むほど細くなる先細り形状となっている。
そして、プローブ装着部１６１ａに形成された円形状の貫通孔の内側に、送光プローブ１２や受光プローブ１３を挿入して固定することが可能となっている。これにより、対応する番号のプローブ装着部１６１ａに送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを挿入すれば、図２（ａ）に示すように平面視すると、合計８個（Ｓ１〜Ｓ８）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集を行うことができる。
プローブ装着部１６１ａの下端部は、枝部１６１の下面から突出している。さらに、プローブ装着部１６１ａの下端部は、毛髪を掻き分けるために、Ｙ方向（第二方向）に長い楕円形である。つまり、プローブ装着部１６１ａの下端部は、Ｙ方向（第二方向）に進めば進むほど細くなる先細り形状となっている。
そして、プローブ装着部１６１ａに形成された円形状の貫通孔の内側に、送光プローブ１２や受光プローブ１３を挿入して固定することが可能となっている。これにより、対応する番号のプローブ装着部１６１ａに送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを挿入すれば、図２（ａ）に示すように平面視すると、合計８個（Ｓ１〜Ｓ８）の受光量情報Ａ（λ１）、Ａ（λ２）、Ａ（λ３）の収集を行うことができる。
また、図３（ａ）は、ホルダ１６０の一部の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）とは異なる状態のホルダ１６０の一部の断面図である。
第一の枝部１６１の中央の左側には、右側部１６２ａが接続されるとともに、第二の枝部１６１の中央の右側には、右方に所定の距離で伸びた挿入板１６７が形成され、一方、中央部１６２ｂの左側面には、右方に所定の距離で伸びた挿入穴１６２ｄが形成されている（図３参照）。なお、挿入板１６７と挿入穴１６２ｄとの表面は、ギザギザに加工されている。
これにより、図３（ａ）と図３（ｂ）とに示すように挿入穴１６２ｄに挿入板１６７を挿入することができ、さらに挿入穴１６２ｄに挿入板１６７を所望の距離Ｌ１、Ｌ２で挿入することができる。つまり、中央部１６２ｂに対して、第一のコの字体がＸ方向に移動可能となっている。
また、第四の枝部１６１の中央の右側には、左側部１６２ｃが接続されるとともに、第三の枝部１６１の中央の左側には、左方に所定の距離で伸びた挿入板（図示せず）が形成されている。一方、中央部１６２ｂの右側面には、左方に所定の距離で伸びた挿入穴（図示せず）が形成されている。なお、挿入板と挿入穴との表面は、ギザギザに加工されている。
これにより、挿入穴に挿入板を挿入することができ、さらに挿入穴に挿入板を所望の距離で挿入することができる。つまり、中央部１６２ｂに対して、第二のコの字体がＸ方向に移動可能となっている。
第一の枝部１６１の中央の左側には、右側部１６２ａが接続されるとともに、第二の枝部１６１の中央の右側には、右方に所定の距離で伸びた挿入板１６７が形成され、一方、中央部１６２ｂの左側面には、右方に所定の距離で伸びた挿入穴１６２ｄが形成されている（図３参照）。なお、挿入板１６７と挿入穴１６２ｄとの表面は、ギザギザに加工されている。
これにより、図３（ａ）と図３（ｂ）とに示すように挿入穴１６２ｄに挿入板１６７を挿入することができ、さらに挿入穴１６２ｄに挿入板１６７を所望の距離Ｌ１、Ｌ２で挿入することができる。つまり、中央部１６２ｂに対して、第一のコの字体がＸ方向に移動可能となっている。
また、第四の枝部１６１の中央の右側には、左側部１６２ｃが接続されるとともに、第三の枝部１６１の中央の左側には、左方に所定の距離で伸びた挿入板（図示せず）が形成されている。一方、中央部１６２ｂの右側面には、左方に所定の距離で伸びた挿入穴（図示せず）が形成されている。なお、挿入板と挿入穴との表面は、ギザギザに加工されている。
これにより、挿入穴に挿入板を挿入することができ、さらに挿入穴に挿入板を所望の距離で挿入することができる。つまり、中央部１６２ｂに対して、第二のコの字体がＸ方向に移動可能となっている。
右端部６４は、右側部１６２ａの左端部に接続されており、右耳にかけることが可能となっている。また、左端部６５は、左側部１６２ｃの右端部に接続されており、左耳にかけることが可能となっている。
このような基幹部１６２と枝部１６１と連結部１６６と右端部６４と左端部６５と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、金属等が挙げられる。
また、プローブ装着部１６１ａを構成する材質としても、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、金属等が挙げられる。
このような基幹部１６２と枝部１６１と連結部１６６と右端部６４と左端部６５と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、金属等が挙げられる。
また、プローブ装着部１６１ａを構成する材質としても、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、金属等が挙げられる。
このような光計測装置１によれば、まず、被検者は、送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とをホルダ１６０のプローブ装着部１６１ａの貫通孔に所定の配列で挿入する。
次に、被検者は、ホルダ１６０を頭部の前方から頭部の後方へ向かって、枝部１６１やプローブ装着部１６１ａで毛髪を掻き分けながら挿入するように頭部に配置していく。
そして、被検者は、配置基準点１６３と配置基準線１６９とを指で確認しながら、頭頂と配置基準点１６３とを一致するようにして配置するとともに、頭頂と右耳とを結んだ線上に配置基準線１６９がくるようにして配置する。
さらに、右端部６４と左端部６５とで頭部にホルダ１６０を固定する。
次に、被検者は、ホルダ１６０を頭部の前方から頭部の後方へ向かって、枝部１６１やプローブ装着部１６１ａで毛髪を掻き分けながら挿入するように頭部に配置していく。
そして、被検者は、配置基準点１６３と配置基準線１６９とを指で確認しながら、頭頂と配置基準点１６３とを一致するようにして配置するとともに、頭頂と右耳とを結んだ線上に配置基準線１６９がくるようにして配置する。
さらに、右端部６４と左端部６５とで頭部にホルダ１６０を固定する。
以上のように、本発明の光計測システム１によれば、被検者一人でも自分自身の頭部に短時間で容易にホルダ１６０を装着することができる。
＜他の実施形態＞
（１）上述した光計測装置１では、ホルダ１６０を頭部の前方から頭部の後方に向かって頭部に装着していくような構成としたが、ホルダを頭部の右方から頭部の左方に向かって頭部に装着していくような構成としてもよい。
（２）上述した光計測装置１では、ホルダ１６０に４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り付けるような構成としたが、ホルダに８個の送光プローブと８個の受光プローブとを取り付けるような構成としてもよく、ホルダに２個の送光プローブと２個の受光プローブとを取り付けるような構成としてもよい。
（３）上述した光計測装置１では、平面視で円形状の貫通孔を有するプローブ装着部１６１ａが形成されているような構成としたが、平面視で楕円形状の貫通孔を有するプローブ装着部６１ａが形成されており、楕円形の送光プローブ１１２を取り付けるような構成としてもよい（図１０参照）。
（１）上述した光計測装置１では、ホルダ１６０を頭部の前方から頭部の後方に向かって頭部に装着していくような構成としたが、ホルダを頭部の右方から頭部の左方に向かって頭部に装着していくような構成としてもよい。
（２）上述した光計測装置１では、ホルダ１６０に４個の送光プローブ１２Ｔ１〜１２Ｔ４と受光プローブ１３Ｒ１〜１３Ｒ４とを取り付けるような構成としたが、ホルダに８個の送光プローブと８個の受光プローブとを取り付けるような構成としてもよく、ホルダに２個の送光プローブと２個の受光プローブとを取り付けるような構成としてもよい。
（３）上述した光計測装置１では、平面視で円形状の貫通孔を有するプローブ装着部１６１ａが形成されているような構成としたが、平面視で楕円形状の貫通孔を有するプローブ装着部６１ａが形成されており、楕円形の送光プローブ１１２を取り付けるような構成としてもよい（図１０参照）。
本発明は、生体内部に光を照射して生体内部情報を取得する光計測装置等に利用することができる。
１：光計測装置
１１：筐体
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
１４：送光用光ファイバ
１５：受光用光ファイバ
２２：解析用制御部
２６：表示装置
２７：キーボード（入力装置）
１６０：ホルダ
１６１：枝部
１６１ａ：プローブ装着部
１６２：基幹部
１６３：配置基準点
１１：筐体
１２：送光プローブ
１３：受光プローブ
１４：送光用光ファイバ
１５：受光用光ファイバ
２２：解析用制御部
２６：表示装置
２７：キーボード（入力装置）
１６０：ホルダ
１６１：枝部
１６１ａ：プローブ装着部
１６２：基幹部
１６３：配置基準点
Claims (5)
- 少なくとも２個のプローブ装着部を有し、当該プローブ装着部に先端から光を照射する送光プローブ、又は、先端から光を受光する受光プローブが上方から挿入されて、被検者の頭部に装着されるホルダであって、
前記上方と垂直となる第一方向に伸びた直線状の基幹部と、
前記上方と垂直となり、かつ、前記第一方向と異なる第二方向に伸びた少なくとも２本の直線状の枝部とを備え、
前記送光プローブ又は受光プローブの下端部は、前記基幹部又は枝部の下面から突出するとともに、前記第二方向に先細となるように取り付けられていることを特徴とするホルダ。 - 前記プローブ装着部は、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を有し、
前記プローブ装着部の下端部が、前記基幹部又は枝部の下面から突出し、前記第二方向に先細となっていることを特徴とする請求項１に記載のホルダ。 - 前記プローブ装着部の下端部が、下方から視ると、前記第二方向に長径を有する楕円形状となっていることを特徴とする請求項２に記載のホルダ。
- 前記枝部は、前記第二方向に先細となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のホルダ。
- 請求項１〜請求項４のいずかに記載のホルダと、
前記被検者に光を照射する送光プローブと、
前記被検者から放出される光を受光する受光プローブと、
前記送光プローブ及び受光プローブを制御することで、前記被検者の脳活動に関する測定データを得る制御部とを備えることを特徴とする光計測装置。
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