[發(fā)明專利]生物體光測量裝置及使用生物體光測量裝置的生物體光測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380045180.9
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN104582588B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舟根司;木口雅史;藤原倫行;加賀干廣;高寺毅
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: A61B10/00
• 分類號: A61B10/00;A61B5/1455
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 曾賢偉,郝慶芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用可見光或近紅外光的生物體光測量裝置。

背景技術(shù)

在通過使用了包括光拓?fù)湓煊胺ǖ摹⒔t外分光法(Near－infrared?spectroscopy:NIRS)的無侵襲光腦功能成像得到的光檢測信號以及生物體信號(以下，稱為NIRS信號)中，為了從頭皮上開始照射光，存在有可能受到頭皮中的皮膚血流變動的影響的報告。考慮這樣的皮膚血流的影響，正在研究提取/去除這些成分的方法。這些中的多數(shù)通過多個照射-檢測器(送光器-受光器)間距離(以下，稱為SD(Source-Detector)距離)方式來取得來自深度不同的部位的信號成分，并使用這些來去除認(rèn)為對較淺層部分的測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響的皮膚血流信號。以下，將在多個SD距離中進(jìn)行測量的方式稱為多SD方式。

作為利用多SD方式的皮膚血流去除方法，以往，在專利文獻(xiàn)1中公開了如下的方法，即：為了去除皮膚血流等信號，依存于被檢者以及測量部位，從較長SD距離中的測量信號減去對較短SD距離中的測量信號乘上適當(dāng)?shù)南禂?shù)(scaling?factor)而得的信號。但是，該方法以可使用多SD測量數(shù)據(jù)為前提，當(dāng)不能在各SD距離中取得適當(dāng)?shù)男盘枙r，例如在光量較大而引起檢測器的飽和時很難應(yīng)用。

此外，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下的方法，即：使具有可被測量對象吸收的波長的光的強(qiáng)度按時間變化的同時，從光照射部向被檢體內(nèi)照射該光，將透過被檢體的光通過沿著掃描方向排列的多個檢測元件來進(jìn)行檢測。該方法適用于一維方向的測量，但很難應(yīng)用于在腦功能測量等中使用的二維成像中。

并且，在專利文獻(xiàn)3中公開了如下的方法，即：為了分離、去除NIRS信號中包含的皮膚血流的影響，提取來自腦或大腦皮質(zhì)的信號，以實(shí)現(xiàn)基于多個SD距離的測量，并且各受光器接收的光在灰白質(zhì)內(nèi)傳播的方式配置送光器以及受光器，使用各測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)來實(shí)施獨(dú)立成分分析(Independent?component?analysis、ICA)，使用各分離成分的權(quán)重值的SD距離依存性，由此判定每個獨(dú)立成分是來自腦還是來自皮膚。在該方法中，也存在以可使用多SD測量數(shù)據(jù)為前提，取得穩(wěn)定的信號的課題。

如非專利文獻(xiàn)3所記載那樣，在多SD方式中具有：在不同的多個SD距離的測量中，共通使用某送光器或受光器時，通過時間分割調(diào)整受光靈敏度的方法以及通過時間分割使光源的功率發(fā)生變化的方法，但在多SD方式中高密度地配置探針，因此在通過時間分割進(jìn)行測量時，存在時間分解率低下的問題。并且，在通過時間分割進(jìn)行測量時，例如同時進(jìn)行SD距離為5mm和30mm的測量時，如圖3所示具有4位數(shù)以上的檢測光量的差異，在基于電磁作用的控制中，需要高精度且多級的放大電路等，從而引起生產(chǎn)成本增大。

并且，進(jìn)行多SD測量時，具有多個SD距離的種類，并且將各SD距離的測量點(diǎn)在空間上均等配置，從而使各測量點(diǎn)處的靈敏度為一樣的設(shè)計(jì)具有高效性。在將測量對象圖像化為二維或三維的解析中，使測量點(diǎn)分布成一樣變得重要，需要用于實(shí)現(xiàn)這樣的測量的送光器以及受光器的適當(dāng)?shù)呐渲谩?/p>

光透過率根據(jù)SD距離、被檢者(年齡、性別)、測量部位等各種條件而不同。尤其，在人的前額部中，由于副鼻腔(或前頭洞)的個人差的影響，平均光路長度以及透過率的變化較大(參照專利文獻(xiàn)4)。在基于多SD方式的光腦功能測量中，需要根據(jù)測量時的各條件來調(diào)整光量或通過光學(xué)濾光器或光衰減器插入等來應(yīng)對。在不使用光學(xué)濾光器時，有可能無法對檢測器的動態(tài)范圍以上的來自多個光源的檢測光量差，設(shè)定檢測器的適當(dāng)?shù)脑鲆妗．?dāng)使用光學(xué)濾光器時，需要在探針側(cè)或裝置本體側(cè)暫時拔出光纖，從而存在費(fèi)時間的問題。并且，一個檢測器同時接收來自位于多個SD距離的位置的光源的光時，為了穩(wěn)定地檢測出光量不同的多個信號，需要使用動態(tài)范圍較廣的檢測器，或根據(jù)SD距離或檢測光量將光學(xué)濾光器插入到光源側(cè)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-240298號公報

專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-200943號公報

專利文獻(xiàn)3:PCT公報WO/2012/005303

專利文獻(xiàn)4:PCT公報WO/2010/150751

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：A.Maki?et?al.，“Spatial?and?temporal?analysis?of?human?mot?or?activity?using?noninvasive?NIR?topography”，Medical?Physics，Vol.22，No.12，pp.1997-2005(1995)