生物体光计测用探测器及使用它的生物体光计测装置

摘要

本发明提供即使被检测者的头部尺寸改变也可在前后或者左右大致均等且对称地分布光纤固定工具而且安装简便的探测器。将固定入射用光纤及检测用光纤的多个光纤固定工具大致直线状地配置在固定部上，具有多个固定部，上述固定部以其直线方向大致朝向头顶方向的方式配置，用连接部件连接上述固定部上的光纤固定工具和其它相邻的固定部上的光纤固定工具，通过使上述连接部件以光纤固定工具为中心可旋转，从而能够以在前后或者左右大致对称且均匀地配置光纤的方式安装探测器。

说明书

技术领域

本发明涉及使用光计测生物体的代谢物质浓度或者其浓度变化的生物体光计测技术，尤其是涉及用于计测被检测体的代谢物质浓度的生物体光计测用探测器及使用它的生物体光计测装置。

背景技术

已经提出了以多点计测在伴随着大脑活动的大脑皮质的血液量变化并将该血液量变化作为动图像显示的技术(生物体光计测装置)(“Medical Physics，vol.22，No.12，pp1997-2005(1995)”以及“Proceedings of SPIE，vol.3597，pp230-237”)。在这些技术中，使用着入射用光纤和检测用光纤以正方网格状交替配置的四边探测器。

由于很难将上述正方网格状探测器紧贴在大致球状的头部上，所以已经提出了如下方案。

(1)专利文献1(日本特开2001-286449号公报)记载了具有从连接轴呈枝状伸展的枝状部，并适于头部形状的生物体光计测装置用探测器。

(2)专利文献2(日本特开2002-143169号公报)记载了一种生物体光计测用探测器，特征是，呈网格状配置的探测器的连接部进行旋转，并且保持各探测器的保持部具有伸缩性。

(3)专利文献3(日本特开2002-11012号公报)记载了通过以正方网格填埋头部的多个区域，并以多边形填埋其间隙，从而覆盖整个头部的探测器。

(4)专利文献4(日本特表2002-502653号公报)记载了将探测器以几何学配置在被检测者的头部上，并对被检测者的脑组织非破坏性地进行计测的装置。

(5)专利文献5(日本特开2004-121702号公报)记载了以菱形状配置入射用光纤和检测用光纤，以4组使用它们并覆盖在球形的整个头部上，可实现用一张图像显示相当于脑的部分的探测器。

(6)专利文献6(日本特开2006-158480号公报)记载了将连接入射用光纤和检测用光纤的连接部分的一部分和一部分的光纤错开形成间隙并使配置在间隙周围的光纤之间的距离变化，即使头部的尺寸发生改变，也可实现将位于探测器外周的光纤配置在头部上的大致相同的位置例如配置在耳的正上方的探测器。

非专利文献1：Atsushi Maki，et al.，Spatial and temporal analysis of humanmotor activity Medical Physics，vol.22，pp 1997-2005(1995)

非专利文献2：Tsuyoshi Yamamoto，et al.，：Non-invasive measurement oflanguage function by using optical topography Proceedings of SPIE，vol.3597，pp230-237。

但是，上述生物体光计测装置及探测器存在以下问题。

上述以菱形及网格状配置的探测器紧贴在大致球状的头部上，虽然可以用一张图像显示头部的至少上半部的相当于脑的部分，但是存在如果头部的尺寸不同则相对的计测位置偏移，所计测的脑的部位不同的问题。即、如果头部较小，则虽然能够从头顶部覆盖至耳根附近，但是较大头部的场合，只能覆盖到离耳朵相当靠上的部分。虽然脑的靠近耳朵的部分被认为存在管理语言功能的言语区域，但当头部的尺寸变化，则还有没有覆盖语言区域的情况。

就使上述一部分光纤分离形成间隙从而实现调整尺寸的探测器而言，虽然可解决上述问题，但由于导致全部连接部旋转，所以很难以在前后或者左右大致均匀且对称地分布光纤固定工具的方式安装探测器。

即、就现有的探测器而言，存在如下问题：例如在被检测者不同的场合很难在相同的计测位置进行测量，另外例如即使被检测者相同的场合，反复测量的场合等很难在相同的测量位置进行测量，即不容易取得位置的再现性。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提出，目的在于提供通过将一部分的光纤固定工具作为一体使用从而在安装时不会使光纤固定工具的分布偏移的生物体光计测用探测器以使用它的生物体光计测装置。

为了到达上述目的，本发明具有以下特征。

将固定入射用光纤及检测用光纤的多个光纤固定工具大致直线状地配置在固定部上，具有多个上述固定部，上述固定部以其直线方向大致朝向头顶方向的方式配置，将上述固定部上的光纤固定工具和不同的相邻的固定部上的光纤固定工具用连接部件连接，可使上述连接部件以光纤固定工具为中心旋转，从而能够以在前后或者左右大致对称且均匀地配置光纤的方式安装探测器(后述图5及图6)。

这样一来，能够提供以在前后或者左右大致对称且均等地配置光纤的方式进行安装的探测器。

以下，列举有关本发明的有代表性的构成例。

(1)本发明的生物体光计测用探测器的特征是，具有：用于对被检测体照射光的多个照射用光纤；用于检测从上述照射用光纤照射而在上述被检测体内部传播过的光的多个检测用光纤；包含用于分别固定上述照射用光纤和上述检测用光纤的多个光纤固定工具的多个固定部；以及分别连接上述固定部上的光纤固定工具和邻接的不同固定部上的光纤固定工具之间的连接部件，上述固定部上的多个光纤固定工具以大致直线状且大致等间隔排列地配置，上述固定部以直线方向大致朝向头顶方向的方式配置，位于通过上述连接部件连接的邻接的不同固定部上的光纤固定工具之间的距离通过上述连接部件以大致等距离的方式连接，上述光纤固定工具之间的距离与相同固定部上的相邻的光纤固定工具之间的距离大致相等，上述连接部件以上述固定部上的光纤固定工具为中心旋转可变。

(2)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是连接上述固定部上的光纤固定工具之间的上述连接部件构成为能够固定以上述光纤固定工具为中心的旋转。

(3)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是上述固定部构成为能够配置3个以上光纤固定工具。

(4)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是上述固定部分别大致平行地配置。

(5)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是上述固定部分别大致放射状地配置。

(6)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是上述固定部分别大致平行地配置多个，多组的上述大致平行地配置多个的上述固定部大致放射状地配置

(7)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是上述固定部粘合在具有伸缩性的布状材料上。

(8)在上述(1)的生物体计测用探测器中，特征是作为上述固定部使用树脂制网状材料的不伸缩方向的织眼。

(9)本发明的生物体光计测装置的特征是，具有：用于对被检测体照射光的多个照射用光纤；用于检测从上述照射用光纤照射而在上述被检测体内部传播过的光的多个检测用光纤；包含用于分别固定上述照射用光纤和上述检测用光纤的多个光纤固定工具的多个固定部；以及分别连接上述固定部上的光纤固定工具和邻接的不同固定部上的光纤固定工具之间的连接部件，上述固定部上的多个光纤固定工具以大致直线状且大致等间隔排列地配置，上述固定部以直线方向大致朝向头顶方向的方式配置，位于通过上述连接部件连接的邻接的不同固定部上的光纤固定工具之间的距离通过上述连接部件以大致等距离的方式连接，上述光纤固定工具之间的距离与相同固定部上的相邻的光纤固定工具之间的距离大致相等，上述连接部件以上述固定部上的光纤固定工具为中心旋转可变

(10)在上述(9)的生物体光计测装置中，特征是上述运算部构成为，基于由上述探测器检测出的信号，将上述照射用光纤和上述检测用光纤之间的大致中点位置作为计测点，算出上述被检测体内部的代谢物质浓度。

对本发明的效果进行说明。

根据本发明可以实现以在前后或者左右入射、检测用光纤大致均匀或者对称的方式便于安装的生物体光计测用探测器以及使用它的生物体光计测装置。

另外，可以实现与头部大小无关地便于覆盖并容易进行探测器位置的定位的探测器以及使用它的生物体光计测装置。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器的(a)固定部，(b)连接部件的结构以及(c)第一配置例的展开图。

图2是表示将图1的探测器安装在头部较小的被检测者上状态的图。

图3是表示将图1的探测器安装在头部较大的被检测者上状态的图。

图4是本发明的探测器的第二配置例的展开图。

图5是将图4的探测器安装在头部较小的被检测者上状态的图。

图6是将图4的探测器安装在头部较大的被检测者上状态的图。

图7是本发明的探测器的第三配置例的展开图。

图8是本发明的探测器的第四配置例的展开图。

图9是本发明的探测器的第五配置例的展开图。

图10是构成本发明的探测器的(a)固定部，(b)用在其它部分上的固定部，(c)单独的光纤固定工具，(d)连接部件的零部件形状的示意图(イメ一ジ図)。

图11是图10的零部件的剖视图。

图12是图10的零部件的将光纤插入到光纤固定工具中状态的剖视图。

图13是构成本发明的探测器的其它实施例的(a)固定部，(b)用在其它部分上的固定部，(c)单独的光纤固定工具，(d)连接部件的零部件形状的示意图。

图14是图13的零部件的剖视图。

图15是本发明的探测器的使用了伸缩性材料的实施例的(a)表示将基部安装在伸缩性材料的帽上的状态，(b)表示安装了连接部件的状态的示意图。

图16是表示将图15的探测器安装在被检测者上的状态的图。

图17是图15的实施例的表示光纤固定工具的插座，环状部件，连接部件的结构的图。

图18是本发明的探测器的使用了树脂制网状部件的实施例的示意图。

图19是表示将图18的探测器安装在被检测者上的状态的图。

图20是本发明的探测器的使用了树脂制网状材料的其它实施例的示意图。

图21是表示将图20的探测器安装在被检测者上的状态的图。

图22是本发明的探测器的使用了树脂制网状材料的另一实施例的示意图。

图23是表示将图22的探测器安装在被检测者上的状态的图。

图中：

1：光纤固定工具，2：固定部，3：连接部件，4：被检测者，5：对位线，

6：对位线，7：单独的光纤固定工具，8：插座，9：盖，10：槽，

11：基部，12：光纤，12-1：光纤前端面，13：环状部件，

13-1：嵌入并固定环状部件13和连接部件3的环状部件的零部件，

14：光纤插入口，15：光纤引出口，16：紧固部件...孔，

17：伸缩部件的帽，18：树脂制网(ネトロン)。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行详细陈述。

图1(c)是表示作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器的配置结构的展开图。图1(a)表示构成本发明的生物体光计测探测器的固定部。固定入射用光纤或者检测用光纤的光纤固定工具1以大致相等的间隔配置在固定部2上。位于相邻的各个固定部2上的固定工具1彼此由如图1(b)所示的连接部件连接，相邻的固定部2以大致相等的间隔配置。连接部件3能够用没有伸缩性的材料构成，将位于相邻的各个固定部2上的固定工具1之间保持大致固定的间隔。连接部件3能够以光纤固定工具1的位置为支点进行旋转，可以实现沿着圆形头部的形状安装探测器。材料列举例如固化的硅酮橡胶、树脂、凝胶等不太具有伸缩性但较软的材料的任一种。

以位于相同的固定部2上的相邻的光纤固定工具2之间的距离和位于相邻的不同的固定工具2上的用连接部件3连接的固定工具2之间的距离大致相等的方式调整连接部件3的长度和固定部3的长度并制作。该距离例如设定为如果是成人用探测器则为3cm如果是小孩和婴幼儿或者新生儿则为2cm。当然设定其它值也没有任何问题。

在图1中记载了连接3个固定工具1的例子，但固定工具1的个数为3个以上也可以。再有，所连接的固定工具的个数期望是3，5，7...奇数。其理由是如果是奇数则能够做成“入射用光纤检测用光纤入射用光纤”这样的连接方式，能够更为有效地利用一个检测用光纤。

再有，固定纵向的理由是纵向与头围相比个体差小。虽然没有固定全部的情况很难取得安装位置的再现性，但由于在横向(装配时的头围)进行固定的场合，由于头部尺寸的个体差较大，所以也很难取得装配位置的再现性。

另外，图4～图9所示形状的场合，如果是在横向进行固定的场合，由于头部尺寸的不同，会发生探测器盖住或者盖不住的问题。

如本发明这样，在头围方向自由地改变尺寸，而在纵向进行固定之后，便能够与头部尺寸大小无关地便于盖住地容易进行探测器位置的定位。

图2表示将图1所示的作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器安装在被检测者4上的状态。这种场合是头部较小的场合。以固定部2的长轴方向与头顶至下巴的方向大致相同的方式进行安装。例如，以位于探测器中央的固定部2与从头顶通过鼻底部的对位线5重叠且位于端部的固定部2与连接耳孔的对位线6重叠的方式安装。于是，头部小的场合，如图2所示，连接部件3以光纤固定工具1为中心旋转且为使固定工具3彼此的间隔变狭小，而以连接部件2彼此为箭头那样形状的方式进行配置。

图3表示将图1所示的作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器与图2同样地安装在被检测者4上的状态。但是，这种场合是头部较大的场合。与图2的场合相同地，固定部2的长轴方向与头顶至下巴的方向大致相同地进行安装。与图2相同地，以位于探测器中央的固定部2与从头顶通过鼻底部的对位线5重叠而位于端部的固定部2与从头顶连接耳孔的对位线6重叠的方式进行安装。于是，头部较大的场合，连接部件3以光纤固定工具1为中心且为了使固定工具3彼此的间隔变宽广而以连接部件2彼此为呈大致直线状排列的形状的方式进行配置。

图4是表示作为本发明的另一实施例的生物体光计测用探测器的配置结构的展开图、固定入射用光纤或者检测用光纤的光纤固定工具1以大致相等的间隔配置在固定部2上。这种场合，固定工具2各排列三个，位于相邻的不同固定部2上的固定工具1彼此通过连接部件3连接，相邻的固定部2大致等间隔地配置。连接部件3能够用没有伸缩性的材料构成，将位于相邻的不同固定部2上的固定工具1之间维持大致固定间隔。连接部件3能够以光纤固定工具1的位置为支点旋转。排列三个固定部2的单元呈放射状配置四组。配置四组的理由是主要想计测的头部位是前额叶、后额叶、左右的侧额叶的四处。如图4所示，通过配置四组，从而对于上述四处来说，起到容易定位的效果。固定部单元之间用多个连接部件3和多个不在固定部上的单独的光纤固定工具7连接。上述连接部件3以单独的光纤固定工具7为中心可旋转，所以与固定部2单元的效果一起可实现沿着圆形头部的形状安装探测器。材料例如列举固化的硅酮树脂、树脂、凝胶等。

以位于相同的固定部2上的相邻的光纤固定工具2之间的距离、位于相邻的不同固定工具2上并用连接部件3连接着的固定工具2之间的距离、位于固定工具2上的光纤固定工具1和用连接部件3连接的单独的光纤固定工具7之间的距离、用连接部3连接的单独的光纤固定工具7彼此的距离大致相等的方式调整连接部件3的长度及固定部3的长度并制作。该距离设定为例如如果是成人用探测器则为3cm，如果是小孩和婴幼儿或者新生儿则为2cm。当然，即使设定其它数值也没有任何问题。

图5表示将作为如图4所示的本发明的另一实施例的生物体光计测用探测器安装在被检测者4上的状态。这种场合是头部较小的场合。以固定部2的长轴方向与头顶至下巴及耳朵的方向大致相同的方式安装。例如，以位于探测器前头部中央的固定部2与从头顶通过鼻底部的对位线5重合而位于侧头部中央的固定部2与从头顶连接耳孔的对位线6重合的方式进行安装。于是，头部小的场合，如图2所示，连接部件3以光纤固定工具1为中心旋转，并以固定工具3彼此的间隔变小的方式且为使未用连接部件3连接的单独的光纤固定用具7彼此的间隔变小而将连接部件2彼此配置成箭头那样的形状。

图6是表示将作为图4所示的本发明的另一实施例的生物体光计测用探测器与图5同样地安装在被检测者4上的状态。但是，这种场合是头部较大的场合。与图2的场合相同，固定部2的长轴方向与从头顶至下巴及耳的方向大致相同地进行安装。与图5相同地，以位于探测器的前头部中央的固定部2与从头顶通过鼻底部的对位线5重叠而位于侧头部中央的固定部2与从头顶连接耳孔的对位线6重叠的方式进行安装。于是，头部较大的场合，连接部件3以光纤固定工具1为中心旋转，为使固定工具3彼此的间隔变宽广，而以加宽未用连接部件3连接的单独的光纤固定工具7彼此的间隔的方式配置。

图7是表示作为本发明的再一实施例的生物体光计测用探测器的配置结构的展开图。将固定部2以四个为一组并将该四组呈放射状配置。作为一组的个数除了三个或者四个以外，例如还可以是一个，两个，五个以上。

图8是表示作为本发明的再一个实施例的生物体光计测用探测器的配置结构的展开图。在固定部2上配置有六个光纤固定工具1。配置在固定部2上的光纤固定工具三个也行，六个也行，如果是三个以上几个都行。

图9是表示作为本发明的其它实施例的生物体光计测用探测器的配置结构的展开图，固定部2以四根呈放射状配置。

图10是表示构成作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器的零部件形状的一个例子的示意图。图10(a)是光纤固定工具1和固定部2的结构。光纤固定工具1由插座8和盖9构成。在插座8上制作如图10(d)所示的连接部件3的环状部件部分和嵌入槽10。插座固定在基部11上。光纤12插入到插座8中，并通过盖上盖9从而固定。盖9和插座8粘合也可以。图10(b)表示将三个插座8中的一个改变为与连接部件3相同的环状部件13的结构。这用于例如图7及图8的固定部件2彼此不通过连接部件3而直接连接的部分。因此，在连接了零部件的状态下，会将三个以上光纤固定工具1配置在固定部2上。图10(c)是单独的光纤固定工具7的结构。同样地，由插座8、盖9构成，在插座8上具有槽10，插入到插座8中的光纤12用盖9固定。同样地，插座8和盖9粘合也可以。

图11是构成图10所示的光纤固定工具1及固定部2的零部件的剖视图的一个例子。用硅酮橡胶等构成零部件的场合，如图11所示，将操作8和基部11一体成型也可以。盖9另外成型。如图12所示，光纤的放出光或者接受光的前端面12-1插入到在插座8下部开口的光纤插入口14中，以前端面12-1与插座8的底面为大致相同高度或者从底面稍突出的方式固定光纤12。插入到光纤插入口14中的光纤12在插座8内部弯曲并从光纤引出口15引出至外部。在其上用盖9固定。在光纤插入口14及光纤引出口15内侧与光纤形状相符地制作凹凸部，不拔出光纤即可。在盖9上也可以设置凹凸部，在嵌入到插座8上时难以滑出或者难以取出即可。另外，插座8和盖9粘合也可以。再有，插座之间距离r例如是2或3cm。其它数值也可以。

图12是在插座8的光纤插入口14中插入光纤12并从光纤引出口15引出光纤12再盖上盖9的状态的剖视图。这种场合，光纤前端面12-1从插座8的底面突出。突出的场合，使突出长度在大约1mm以下。因场合不同，还可以使插座8的底面和前端面12-1的高度大致相同。

图13是表示构成作为本发明的一个实施例的生物体光计测用探测器的零部件形状的另一例子的示意图。与图10的实施例不同的是插座8和盖9用紧固部件16连接。图13(a)是与图12(a)相同的光纤固定工具1和固定部2的结构。图13(a)是与图10(a)同样的光纤固定工具1和固定部2的结构。在盖9嵌入到插座8上的状态下，紧固部件16如图13(a)所示呈环状。用该紧固部件16的环形还可以捆住位于附近的光纤12。通过捆住从而能够使光纤12难以缠绕。图13(b)表示插座8中的一个成为环状部件13并用于与图10(b)相同的位置。图13(c)是与10(c)相同的单独的光纤固定部。图13(d)是连接部件3。

图14是构成如图13所示的光纤固定工具1及固定部2的零部件的剖视图的一个例子。在该结构中，用硅酮橡胶等构成零部件的场合，如图14所示，不仅插座8和基部11而且盖9也能够一体成型，特征是用一个种类便完成成型用的模具。在与插座8的上面相同的高度成型紧固部件16，在此之前成型盖9。与图12相同地，光纤12的放出光或者接受光的前端面12-1插入到在插座8下部开口的光纤插入口14中并以前端面12-1与插座8的底面为大致相同的高度或者稍微(1mm以下)从底面突出的方式固定光纤。将端面插入到光纤插入口14中的光纤在插座8内部弯曲，并从光纤引出口15引出到外部。在其上用盖9固定。在光纤插入口14及光纤引出口15的内侧与光纤的形状相符地制作凹凸部，光纤不拔出即可。在盖9上也制作凹凸部，在嵌入到插座8中时难以滑出或者难以取出即可。另外，插座8和盖9还可以粘合。

图15是表示构成作为本发明的另一实施例的生物体光计测用探测器的零部件形状的一个例子的示意图。图15(a)表示将固定部的基部11粘合在能够用具有伸缩性的材料制成的帽17上。所谓具有伸缩性的材料例如是具有伸缩性的布等。这种场合，在基部11上取代插座8能够插入单独的光纤固定工具7，并设置三个环状部件13。如图15(b)所示，相邻的基部11的环状部件13用连接部件3连接，连接部件3构成为能够以环状部件13为中心进行旋转。该方式，可以如图17(a)所示在光纤固定工具7的槽10中一起嵌入环状部件13和连接部件3的环状部件，也可以如图17(b)所示在环状部件13上设置嵌入连接部件3的槽状固定部分。另外，如图17(c)所示，还可以准备与环状部件13不同的嵌入并固定环状部件13和连接部件3的环状部件的零部件13-1。再有，还可以在伸缩性材料的一部分或者多个部分上安装脑电波电极。

图16是将图15的探测器佩戴在被检测者4上的状态。伸缩性材料的帽17伸展，与此相伴连接部件3以插座8所插入的环状部件13的大致中央为中心旋转从而能够展开基部11的间隔。由于基部11及连接部件3的材料几乎没有伸缩性，所以基部11被粘合的部分不会伸展，能够在将用连接部件3连接的相邻的基部11上的环状部件13彼此保持大致固定距离的状态下在各种尺寸的头部上适宜地安装探测器。

图17是如上所述地表示插座8、和基部11的环状部件13、连接部件3的位置关系的剖视图。图17(a)表示将环状部件13和连接部件3通过插入到插座8中从而紧固。连接部件3绕插座8旋转。图17(b)是在环状部件13上具有紧固连接部件的突起的实施例。连接部件3嵌入到该环状部件13的突出部分中，并绕环状部件13的突出部分的周围旋转。图17(c)表示使用嵌入并固定环状部件13和连接部件3的环状部件的零部件13-1，紧固连接部件3。连接部件3绕零部件13-1旋转。

图18表示取代图15的具有伸缩性材料18使用树脂制网(ネトロン)。树脂制网在固定方向进行伸缩，但在其它方向不伸展。将该不伸展的方向作为基部11利用，在不伸展方向等间隔地配置环状部件13。该距离与现有的相同是2或者3cm。与基部11的方向不一致的部分如图18所示，连接多个树脂制网，转换方向使用也可以。再有，还可以在网的一部分上或者多个部分上安装脑电波用电极。

图19是将图18的探测器佩戴在被检测者4上的状态。作为功能与图16相同。

图20虽然表示利用了图18的树脂制网的探测器，但切除不使用的网部分，例如能够避开耳朵地安装。

图21是安装了图20的探测器的状态。

图22是除了将树脂制的不伸展方向作为基部11利用之外，还将网的网眼作为环状部件13的替代而使用的结构。在网的网眼上直接插入独立后的光纤固定工具并使用。此时，所插入的不伸缩方向的网眼间距离为2或3cm。

图23表示将图22安装在被检测者4上的状态。

如上详细陈述那样，根据本发明，入射点和检测点之间的距离不会因被检测体头部的尺寸而改变，且即使能够调整位置的尺寸改变也能够相对地计测相同部位，还提高计测位置的再现性，能够实现便于安装且可计测整个头部的生物体光计测用探测器。