生物体光测量装置及使用生物体光测量装置的生物体光测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用可见光或近红外光的生物体光测量装置。
【背景技术】
[0002]在通过使用了包括光拓扑造影法的、近红外分光法(Near — infraredspectroscopy:NIRS)的无侵袭光脑功能成像得到的光检测信号以及生物体信号(以下，称为NIRS信号)中，为了从头皮上开始照射光，存在有可能受到头皮中的皮肤血流变动的影响的报告。考虑这样的皮肤血流的影响，正在研宄提取/去除这些成分的方法。这些中的多数通过多个照射-检测器(送光器-受光器)间距离(以下，称为SD (Source-Detector)距离)方式来取得来自深度不同的部位的信号成分，并使用这些来去除认为对较浅层部分的测量数据产生影响的皮肤血流信号。以下，将在多个SD距离中进行测量的方式称为多SD方式。
[0003]作为利用多SD方式的皮肤血流去除方法，以往，在专利文献I中公开了如下的方法，即:为了去除皮肤血流等信号，依存于被检者以及测量部位，从较长SD距离中的测量信号减去对较短SD距离中的测量信号乘上适当的系数(scaling factor)而得的信号。但是，该方法以可使用多SD测量数据为前提，当不能在各SD距离中取得适当的信号时，例如在光量较大而引起检测器的饱和时很难应用。
[0004]此外，在专利文献2中公开了如下的方法，即:使具有可被测量对象吸收的波长的光的强度按时间变化的同时，从光照射部向被检体内照射该光，将透过被检体的光通过沿着扫描方向排列的多个检测元件来进行检测。该方法适用于一维方向的测量，但很难应用于在脑功能测量等中使用的二维成像中。
[0005]并且，在专利文献3中公开了如下的方法，S卩:为了分离、去除NIRS信号中包含的皮肤血流的影响，提取来自脑或大脑皮质的信号，以实现基于多个SD距离的测量，并且各受光器接收的光在灰白质内传播的方式配置送光器以及受光器，使用各测量点的数据来实施独立成分分析(Independent component analysis、ICA)，使用各分离成分的权重值的SD距离依存性，由此判定每个独立成分是来自脑还是来自皮肤。在该方法中，也存在以可使用多SD测量数据为前提，取得稳定的信号的课题。
[0006]如非专利文献3所记载那样，在多SD方式中具有:在不同的多个SD距离的测量中，共通使用某送光器或受光器时，通过时间分割调整受光灵敏度的方法以及通过时间分割使光源的功率发生变化的方法，但在多SD方式中高密度地配置探针，因此在通过时间分害J进行测量时，存在时间分解率低下的问题。并且，在通过时间分割进行测量时，例如同时进行SD距离为5mm和30mm的测量时，如图3所示具有4位数以上的检测光量的差异，在基于电磁作用的控制中，需要高精度且多级的放大电路等，从而引起生产成本增大。
[0007]并且，进行多SD测量时，具有多个SD距离的种类，并且将各SD距离的测量点在空间上均等配置，从而使各测量点处的灵敏度为一样的设计具有高效性。在将测量对象图像化为二维或三维的解析中，使测量点分布成一样变得重要，需要用于实现这样的测量的送光器以及受光器的适当的配置。
[0008]光透过率根据SD距离、被检者(年龄、性别)、测量部位等各种条件而不同。尤其，在人的前额部中，由于副鼻腔(或前头洞)的个人差的影响，平均光路长度以及透过率的变化较大(参照专利文献4)。在基于多SD方式的光脑功能测量中，需要根据测量时的各条件来调整光量或通过光学滤光器或光衰减器插入等来应对。在不使用光学滤光器时，有可能无法对检测器的动态范围以上的来自多个光源的检测光量差，设定检测器的适当的增益。当使用光学滤光器时，需要在探针侧或装置本体侧暂时拔出光纤，从而存在费时间的问题。并且，一个检测器同时接收来自位于多个SD距离的位置的光源的光时，为了稳定地检测出光量不同的多个信号，需要使用动态范围较广的检测器，或根据SD距离或检测光量将光学滤光器插入到光源侧。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2010-240298号公报
[0012]专利文献2:日本特开2006-200943号公报
[0013]专利文献3: PCT 公报 W0/2012/005303
[0014]专利文献4:PCT 公报 W0/2010/150751
[0015]非专利文献
[0016]非专利文献1:A.Maki et al.，“Spatial and temporal analysis of human motor activity using noninvasive NIR topography，，，Medical Physics, Vol.22，N0.12，pp.1997-2005(1995)
[0017]非专利文献2:T.Funane et al.、使用多距离探针以及独立成分分析的光脑机能测量中的皮肤血流影响的分离方法(Y少于r 4只夕 > 只7° 口一7''及r/独立成分分析奁用光脳機能計測朽汀皮膚血流影響?分離方法)(Discriminat1n of Skin BloodFlow Using Multi — Distance Probe and Independent Component Analysis in OpticalBrain Funct1n Monitoring)、电学会研宄会资料(電気学会研宄会資料)(The papers ofTechnical Meeting on Optical and Quantum Devices, IEE Japan)、OQD — 11 — 033，pp.17 - 22(2011)
[0018]非专利文献3:1.0da et al.，“Near Infrared Imager with a FlexibleSource — Detector Arrangement and a New Detect1n Gain Control，，，Optical Review10(5)，pp.422 - 426(2003).
【发明内容】
[0019]发明要解决的课题
[0020]但是，将光学滤光器用于送光器或检测器中时，该送光器或检测器在用于光衰减的较长SD距离中信噪比(S/N)较小，因而测量变得困难，存在仅可以在较短SD距离的测量中使用的问题。此外，当使用安装有光学滤光器的探针(送光器或受光器)来进行较长SD距离的测量时，需要使光检测器的灵敏度随时间流逝而发生变化(参照非专利文献3)，或使光量随时间流逝而发生变化。
[0021]本发明的目的是为了根据近红外分光技术(Near — infraredspectroscopy:NIRS)来分离生物体组织的表层以及深层中的光吸收变化，在使用具有多个照射-检测器间距离的多距离探针的生物体光测量装置中，通过调整送光或接收的光的衰减量，在各被检者/各部位稳定受光灵敏度。
[0022]用于解决课题的手段
[0023]为了解决上述课题，本发明的生物体光测量装置具有光衰减量调整单元，通过调整送光或接收的光的衰减量，来稳定受光灵敏度。
[0024]作为本发明的生物体光测量装置的一例，具有:一个或多个光照射单元，其向被检体照射光；一个或多个光检测单元，其在所述被检体上的检测点检测从所述光照射单元向所述被检体上的照射点进行照射，并从所述被检体内传播来的光；光衰减量调整单元，其被设置在所述光照射单元所包含的光源元件与所述被检体之间，或所述光检测单元所包含的受光元件与所述被检体之间的光传播路径上；解析部，其对由所述光检测单元得到的信号进行分析；以及显示部，其显示所述解析部中的解析结果，以使所述被检体上的、被定义为所述照射点与所述检测点之间的距离的SD距离至少成为2种以上的方式将所述光照射单元和所述光检测单元分别配置在所述被检体上，所述解析部分别对至少I个所述光检测单元检测出的、来自位于2种以上的SD距离的位置上的所述光照射单元的光的信号进行解析，并算出用于使各受光量在预定的范围内的光衰减调整量，所述光衰减量调整单元可以通过使向所述光检测单元入射的光量发生变化，来分别调整所述光检测单元检测出的、来自位于2种以上的SD距离的位置上的所述光照射单元的光衰减量。
[0025]使用本发明的生物体光测量装置的生物体测量方法包括如下的步骤:在SD距离不到10mm、优选8mm以下的至少I个测量点以及SD距离在1mm以上、优选12mm以上的2个以上的测量点中，测量在被检体内传播的光的步骤；在绘制SD距离和通过信号分离方法得到的各成分的权重值的图中，使用SD距离为1mm以上的2个以上的测量点的权重值来求出一次函数直线，并求出与权重零对应的SD距离的步骤；使用SD距离不到1mm的测量点的权重值来求出与轴平行的直线的步骤和求出同所述轴平行的直线与所述一次函数直线的交点的SD距离作为灰白质到达最小SD距离的步骤；以及根据与所述权重零对应的SD距离和所述灰白质到达最小SD距离算出脑贡献率的步骤。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，在考虑被检者个人间或测量部位间的透过率的不同的基础上，通过调整送光或接收的光的衰减量，可以实现受光信号的稳定化。此外，可以自动地或装置的操作员容易手动地调整各送光器以及受光器的波导中的光衰减量，从而可以实现降低时间、人力成本的高效的信号取得。
【附图说明】
[0028]图1是表示本发明的生物体光测量装置的装置结构的一例的图。
[0029]图2是表示多SD方式的测量截面图的例子的图。
[0030]图3是表示典型的头部模型中的SD距离与光子透过率的关系的图。
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