特許 5997384 生体光計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997384

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】生体光計測装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 10/00 20060101AFI20160915BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   A61B10/00 E

   A61B5/14 322

【請求項の数】15

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-529245(P2015-529245)

(86)(22)【出願日】2013年7月29日

(86)【国際出願番号】JP2013070521

(87)【国際公開番号】WO2015015557

(87)【国際公開日】20150205

【審査請求日】2015年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】舟根 司

(72)【発明者】

【氏名】敦森 洋和

(72)【発明者】

【氏名】木口 雅史

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０４５２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９７５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４８９６８７４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００１−１２０５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８２２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６１７８３４２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 A.M.Weindling et al，"Effect of electrode size on the contributions of intracranial and extracranial blood flow to the ce，Medical & Biological Engineering & Computing Vol.20,No.5，１９８２年 ９月，pp.545-549

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １０／００

Ａ６１Ｂ ５／１４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体へ光を照射するための１つまたは複数の光照射手段と、
前記光照射手段から前記被検体上の所定の照射点に照射され、前記被検体内を伝播してきた光を前記被検体上の所定の検出点において検出するための１つまたは複数の光検出手段と、
前記光検出手段で得られる信号を解析するための解析部と、
印加される圧力を受けるための受圧部と、
前記受圧部に印加する圧力を制御するための加圧制御部と、
前記光照射手段及び前記光検出手段の周囲に設けられ、前記受圧部で受けた圧力を前記被検体の表層組織へ伝える加圧部と、
前記被検体の止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態、を確認するための状態確認手段と、
前記解析部が解析した結果及び前記状態確認手段による結果を表示できる表示部と、
前記解析部が解析した結果及び前記状態確認手段による結果を記憶できる記憶部と、を有し、
前記解析部は、
前記受圧部に所定の圧力を印加することで、前記被検体を前記加圧部において、所定の圧力で加圧したときに前記光検出手段で取得される信号を演算して得られる加圧時信号から、前記被検体内部の情報を取得し、
前記被検体内部の情報を用いて、前記加圧部から前記被検体へ圧力を加えない、もしくは加えない状態に近いときに前記光検出手段で取得される信号を演算して得られる非加圧時信号に含まれる、主に深部組織に由来する深部信号と、主に浅部組織に由来する浅部信号とをそれぞれ取得する、
ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記光照射手段及び前記光検出手段を前記被検体に対して接触固定し保持するための保持手段を有し、
前記保持手段は、前記被検体との間に空隙、もしくは前記受圧部からの圧力を前記加圧部へ伝えにくい材質を有するよう、前記被検体に接触固定される、
ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の生体光計測装置において、
前記加圧制御部は、圧力を調整可能な空気袋である、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の生体光計測装置において、
前記加圧制御部は、受圧部に圧力を印加するための取っ手である、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項5】

請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記照射点と前記検出点との間の距離である照射―検出距離（SD距離）が２種類以上となるように、前記光照射手段及び前記光検出手段が配置される、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項6】

請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記状態確認手段は、前記保持手段の表面もしくは内部に設置され、前記加圧部と、前記照射点と前記検出点のいずれかとの間の圧力を測定するための圧力測定手段であることを特徴とする生体光計測装置。

【請求項7】

請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記状態確認手段は、前記被検体の生体信号の周波数成分を解析することにより、前記被検体の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態、を確認する手段である、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項8】

請求項７に記載の生体光計測装置において、
前記止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態に基づいて、それらの状態を測定実施者へ報知するための視覚的もしくは聴覚的な報知手段を有する、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項9】

請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記状態確認手段は、照射点―検出点間距離が10 mm以内、より好ましくは5 mm以内の計測データである、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項10】

請求項１〜請求項９の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記加圧部は、前記被検体への設置時に、照射点及び検出点のそれぞれの中心点を中心とする半径5 mmの円、好ましくは半径10 mmの円を含むよう構成されることを特徴とする生体光計測装置。

【請求項11】

請求項１〜請求項１０の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記被検体内部の情報は、前記被検体の深部組織由来の血液量変化の照射―検出器間距離依存性に関するものであることを特徴とする生体光計測装置。

【請求項12】

請求項１〜請求項１１の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記加圧部の面積を変えるための加圧領域調整手段を有する、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項13】

請求項４〜請求項１２の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記受圧部及び前記加圧部を含むプローブモジュールが、弾性機構を介して前記保持部に対して弾性的に固定され、前記加圧制御部もしくは加圧制御部としての前記取っ手が、前記保持部と干渉しないように前記プローブモジュール上の前記受圧部に設置される、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項14】

請求項２〜請求項１３の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記受圧部もしくは前記加圧制御部は、前記保持手段の表面において設置される凹部である、ことを特徴とする生体光計測装置。

【請求項15】

請求項２〜請求項１４の何れか１つに記載の生体光計測装置において、
前記保持手段は、前記被検体における設置面に合わせた曲率を有する、ことを特徴とする生体光計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可視光または近赤外光を用いた生体光計測装置において、特に、生体組織の酸素化状態または組織中の血行動態変化を計測するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近赤外分光法（Near-infrared spectroscopy: NIRS）を用いた脳機能計測装置（特許文献１参照）は、医療用および研究用機器として、あるいは教育効果・リハビリ効果の確認、家庭における健康管理、商品モニタ等の市場調査に用いることができる。また、同様の手法により組織酸素飽和度計測や筋組織の酸素代謝計測に用いることができる。さらに、果実の糖度計測を始め、一般の吸収分光装置にも用いることができる。

【0003】

一方で、頭部にプローブを設置する従来の光脳機能計測装置及び組織酸素モニタでは、表層組織の光吸収量変化の影響を考慮することの重要性が報告されており（非特許文献２、３参照）、表層組織由来の信号寄与の定量化が課題となっている。さらに、皮膚−脳間距離（脳の深さ）に依存して表層信号の影響度が変化するので、組織構造パラメータの取得は重要な課題である。

【0004】

表層組織の光吸収量変化の影響を分離する方法として、表層組織のみを透過する短い光源、検出器間距離のプローブ配置により表層組織の血液量変化を計測し、長い照射−検出器間距離（SD距離）で取得した信号から引き算することで表層組織の影響を除去する方法が提案されている。または、表層組織の相対的な影響が無視できる長い照射、検出器間距離で複数点を計測し、生体組織の一様性を仮定した上で組織の光学特性を定量化する空間分解分光法がある。しかし、表層影響の大きさは表層部の光路長により変わるため、生体構造を考慮せずに信号波形のみを用いた方法では深部及び浅部組織由来の生体信号を正確に分離できない。また、そのような生体構造は、頭部各層の光学定数や厚みを含み、さらにSD距離、被検者（年齢、性別）、計測部位等の各種条件により異なる。生体構造情報が仮定された場合、もしくは既知であった場合には、その情報を用いてSD距離を複数有するプローブ配置でNIRS計測し、表層及び灰白質における平均実効光路長のSD距離依存性をモデル化することにより、NIRS信号を深部、浅部信号に分離する方法が開示されている（特許文献２、非特許文献４参照）。一方、生体構造情報を仮定しない場合、もしくは未知である場合には、各条件で最適な解析パラメータを用い、深部、浅部における酸素化状態もしくは血液量変化計測を可能とする技術が必要となるが、従来法ではこのような解析パラメータを簡便に決定することは困難であった。さらに、通常のNIRS計測では生体構造情報が利用できない、もしくは未知である場合が多く、生体構造情報を事前に仮定せずに、被検者毎、部位毎に最適な値を用いることが望ましい。止血帯を用いて頭皮を虚血に近い状態とすることにより表層組織の影響を排除して計測を行うことが１つの方法であるが、光の照射位置及び検出位置において頭皮を加圧する必要があり、これまでにそのような測定を効率良く、かつ再現性良く行うことは困難であった。

【0005】

非特許文献４には、プローブにより頭皮を加圧し、表層信号を抑制した状態におけるNIRS信号のSD距離依存性の情報を取得する方法に関する記載があるが、加圧に最適な構造、及び効率的に加圧するための工夫等については記載されていない。プローブを介して頭皮を圧迫する場合には、手動の場合には特に、時間的に安定に圧力をかけることが困難であり、圧迫不要な箇所も圧迫してしまうという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平9-019408号公報

【特許文献2】PCT公報WO/2012/005303

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】A. Maki et al.、“Spatial and temporal analysis of human motor activity using noninvasive NIR topography”、Medical Physics、Vol.22、 No.12、 pp.1997−2005（1995）

【非特許文献2】S. N. Davie and H. P. Grocott、 2012. “Impact of Extracranial Contamination on Regional Cerebral Oxygen Saturation: A Comparison of Three Cerebral Oximetry Technologies”. Anesthesiology 116、 pp.834-840.

【非特許文献3】P. Smielewski et al.、“Clinical evaluation of near-infrared spectroscopy for testing cerebrovascular reactivity in patients with carotid artery disease”. Stroke 28、 331-338.

【非特許文献4】T. Funane et al.、“Quantitative evaluation of deep and shallow tissue layers' contribution to fNIRS signal using multi-distance optodes and independent component analysis”、 NeuroImage (2013)、 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuroimage.2013.02.026.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

深部組織及び浅部組織の酸素飽和度もしくは血行動態変化を計測する生体光計測装置において、表層組織の影響度の異なる計測部位及び被検者においても精度の高い計測を実現するため、生体構造データ及びパラメータ、特に、脳の深さに関連するパラメータを取得する手段を提供する。また、効率的に被検者の皮膚を圧迫する手段を提供する。

【0009】

さらに、生体構造に依存する、表層組織における吸収変化寄与率を算出する手段を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の生体光計測装置は、圧力測定部と、圧力を受ける受圧部と、被検体における光の照射及び検出位置において被検体を加圧する加圧部を有し、加圧時の計測から、被検体の内部情報である深部由来の血液量変化の照射―検出器間距離依存性を算出する。さらに、前記依存性を用いて、非加圧時の信号を、深部及び浅部由来信号に分離し、浅部由来信号の寄与率を定量化する。

【0011】

本発明の生体光計測装置の一例を挙げるならば、被検体へ光を照射するための１つまたは複数の光照射手段と、前記光照射手段から前記被検体上の所定の照射点に照射され、前記被検体内を伝播してきた光を前記被検体上の所定の検出点において検出するための１つまたは複数の光検出手段と、前記光検出手段で得られる信号を解析するための解析部と、印加される圧力を受けるための受圧部と、前記受圧部に印加する圧力を制御するための加圧制御部と、前記光照射手段及び前記光検出手段の周囲に設けられ、前記受圧部で受けた圧力を前記被検体の表層組織へ伝える加圧部と、前記被検体の止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態、を確認するための状態確認手段と、前記解析部が解析した結果及び前記状態確認手段による結果を表示できる表示部と、前記解析部が解析した結果及び前記状態確認手段による結果を記憶できる記憶部と、を有し、前記解析部は、前記受圧部に所定の圧力を印加することで、前記被検体を前記加圧部において、所定の圧力で加圧したときに前記光検出手段で取得される信号を演算して得られる加圧時信号から、前記被検体内部の情報を取得し、前記被検体内部の情報を用いて、前記加圧部から前記被検体へ圧力を加えない、もしくは加えない状態に近いときに前記光検出手段で取得される信号を演算して得られる非加圧時信号に含まれる、主に深部組織に由来する深部信号と、主に浅部組織に由来する浅部信号とをそれぞれ取得する、ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、特に生体組織の酸素化状態または組織中の血行動態変化を精度よく計測するための生体内部情報、もしくは組織構造情報、もしくは解析パラメータを簡便に決定することが可能となる。また、生体組織を再現性良く、かつ効率的に圧迫し、表層組織を止血あるいは虚血に近い状態とすることでより安定に、精度良く生体内部情報、特に深部組織の吸収変化のSD距離依存性を取得できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の生体光計測装置の装置構成の一例を示す図。

【図2】本発明の実施例１に従った測定と解析の手順を表すフローチャート。

【図3】被検者内部情報を取得する手順を示すフローチャート。

【図4】ヒト頭部における皮膚及び灰白質の平均実効光路長の照射―検出器間（SD）距離依存性を示す図。

【図5】非加圧時信号、及び前記被検者内部情報から、非加圧時信号に含まれる深部信号、浅部信号を取得する手順を示すフローチャート。

【図6】複数の照射―検出器間距離を有する配置の場合のプローブ断面を示す図。

【図7】空隙を有する保持部及び周辺の構成を示す図。

【図8】円形の加圧部を有し、接触固定部が曲率を有するプローブの断面図。

【図9】光子伝播シミュレーションにより得られた皮膚部の実効光路長分布を示す図。

【図10】加圧領域調整手段を有するプローブを示す図。

【図11】適切な加圧領域を算出し、適切なプローブを選択するためのフローチャート。

【図12】押下位置案内手段を有する保持部を示す図。

【図13】(a) 凹部のある受圧部を有する保持部の断面を示す図、(b) 突起状の滑り止めを有する保持部の断面を示す図。

【図14】屈曲もしくは湾曲のある導波路を有する保持部を示す図。

【図15】(a) 取っ手を有する保持部の断面を示す図、(b) 取っ手及び弾性機構を有する保持部の断面を示す図。

【図16】(a) 加圧機構を有する保持部の断面を示す図、(b) 空気袋により加圧するときのプローブ断面を示す図。

【図17】通常のSD距離配置（約30 mm）のプローブを用いたときの、表層成分における光吸収の寄与率を推定する手順を示すフローチャート。

【図18】照射―検出器間（SD）距離が約30 mmの場合のプローブ断面を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

【実施例1】

【0015】

図１に、本発明の生体光計測装置の装置構成の一例を示す。光を生体に入射し、生体内を散乱・吸収され伝播して生体外に放出される光を検出できる生体光計測装置において、装置本体２０に含まれる１つまたは複数の光源１０１から照射される光３０を、光を伝播させるための導波路４０を介して、被検者１０に入射させる。光３０は、照射点１２から被検者１０内に入射し、被検者１０内を透過、伝播した後は、照射点１２とは離れた位置にある検出点１３から導波路４０を介して、１つまたは複数の光検出器１０２で検出される。SD距離は、前述のように照射点１２と検出点１３間の距離で定義される。
ここで、１つまたは複数の光源１０１は半導体レーザ（LD）や発光ダイオード（LED）等であり、１つまたは複数の光検出器はアバランシェフォトダイオード（APD）やフォトダイオード（PD）、光電子増倍管（PMT）等であれば良い。また、導波路４０は光ファイバ、ガラス、ライトガイド等の使用する波長が伝播可能な媒体であれば良い。

【0016】

光源１０１は、光源駆動装置１０３により駆動され、１つまたは複数の光検出器１０２の増倍率及びゲインは制御・解析部１０６により制御される。制御・解析部１０６は、光源駆動装置１０３の制御も行い、入力部１０７からの条件等の入力を受ける。

【0017】

光検出器１０２で光電変換して得られた電気信号は、増幅器１０４で増幅され、アナログ−デジタル変換器１０５でアナログ−デジタル変換され、制御・解析部１０６へ送られ、処理される。微小信号の検出及び複数信号の分離の方法としては、複数の光源を強度変調方式で駆動し、光検出器で検出された信号をロックイン検出してからアナログ−デジタル変換する方法や、受光器からの信号を増幅・アナログ−デジタル変換した後に、ロックイン処理をデジタル的に行う方法がある。また、これに限定されず、たとえば、複数の光を照射するタイミングを時間的にずらすことで複数光を弁別する時分割方式や、スペクトラム拡散変調方式を用いることも可能である。

【0018】

尚、光源１０１及び光検出器１０２は、導波路４０と一体となる構成でも良い。例えば、LD、LED等の光源素子、PD、APD等の光検出素子をプローブ内に設置することで、光損失の低下、装置の小型化、低コスト化、低消費電力化、等の効果がある。

【0019】

制御・解析部１０６では、光検出器１０２で検出された信号に基づき解析を実行する。具体的には、アナログ−デジタル変換器１０５で変換して得られたデジタル信号を受け当該デジタル信号をもとに、例えば非特許文献１に記載されている方法に基づいて、検出光量変化もしくは吸光度変化から、酸素化、脱酸素化ヘモグロビン変化（oxy-Hb、deoxy-Hb）を算出する。ここでの酸素化及び脱酸素化ヘモグロビン変化は、ヘモグロビン濃度と実効光路長との積の変化量に相当する値である。もしくは、実効光路長を仮定し代入することによりヘモグロビン濃度の変化量を算出しても良い。

【0020】

ここでは、制御・解析部１０６は光源１０１の駆動、光検出器１０２のゲイン制御、アナログ−デジタル変換器１０５からの信号処理を全て行うことを想定して記述したが、それぞれ別個の制御部を有し、さらにそれらを統合する手段を有することでも同機能を実現できる。

【0021】

また、計測データおよびヘモグロビン変化の算出結果は、記憶部１０８に保存され、解析結果および／または保存データに基づいて表示部１０９で計測結果を表示することが可能である。

【0022】

送光器５０、受光器６０は、図１に記載していないが、送光器５０は、例えば光源１０１側の導波路４０を含み、被検者１０に接触あるいは接触に近い状態で設置され、受光器６０は、例えば光検出器１０２側の導波路４０を含み、被検者１０に接触あるいは接触に近い状態で設置される。

【0023】

さらに、本発明の生体光計測装置には、印加される圧力を受けるための受圧部１４と、受圧部１４で受けた圧力を前記被検者１０へ伝える加圧部１５と、前記被検者１０の表層組織における止血もしくは虚血の状態を確認するための圧力センサ１６を具備する。また、受圧部１４に効率的に圧力をかけるとともに加圧する圧力を制御する手段を有する加圧制御部１１を備える。加圧制御部１１は、手動で制御するものでも、電磁気的な方法で自動制御するものでもよい。加圧制御部は着脱可能であってもよい。非加圧時の計測を行う場合には加圧制御部は不要となるため、加圧制御部を取り外すことにより、性能を変えずにプローブを軽量化することができるという効果がある。プローブを軽量化することは、被検者の負担軽減につながる。

【0024】

制御・解析部１０６は、受圧部１４に所定の圧力を印加することで被検者１０を加圧部１５において加圧したときに光検出器１０２で取得される信号を演算して得られる加圧時信号から、前記被検者内部の情報を取得する。圧力印加時には、好ましくは表示部１０９において、圧力情報を測定時に表示、もしくは音で報知する。これにより、オペレータは圧力が安定に印加されているかどうかを確認することが可能になる。このとき、圧力センサ１６を保持部１７の内部に設置すれば、加圧部の凹凸を小さくした平面とすることができる。

【0025】

尚、以下では被検者１０に接触する保持部１７、保持部１７が保持する送光器５０、受光器６０、及び周辺の構成要素からなるコンポーネントをプローブと呼ぶ。送光器５０、受光器６０がそれぞれ光源１０１、光検出器１０２であってもよい。前記圧力センサ１６は、保持部１７もしくは前記プローブの、表面もしくは内部に設置され、加圧部１５と、照射点１２と検出点１３のいずれかとの間の圧力を測定する。ここでは圧力センサ１６は、加圧状態を測定することで、被検者１０の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態、を確認する目的であるので、印加圧力に関連するパラメータを取得できればよい。

【0026】

尚、ここでは、圧力センサ１６を用いる方法を説明したが、圧力センサ以外に、パルスオキシメータやレーザドップラ血流計等の生体信号を用いて、周波数成分の解析を行うことにより、具体的には、脈波信号が小さくなることを確認することにより、被検者１０の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態、を確認する方法でもよい。また、これらの方法を圧力センサ１６と併用して用いてもよい。このように、計測原理の異なる、もしくは独立の生体信号を別途取得することにより、圧力センサのみで計測する場合よりも、精度よく血液の状態を計測できる可能性がある。

【0027】

図２に示すフローチャートを参照しながら、実施例１に従った測定と解析の流れを説明する。まず、加圧制御部１１により受圧部１４に圧力を印加することで、加圧部１５から被検者１０に圧力を印加する（ステップＳ２０１）。次に、加圧時信号を取得する（ステップＳ２０２）。加圧時信号を取得開始するには、表層組織における血液量変化が十分抑制されていることを確認する必要があるが、十分抑制されていることを視覚（色ランプ）もしくは聴覚的な手段（音）等の報知手段で報知してもよい。次に、加圧時信号から、被検者内部情報を取得する（ステップＳ２０３）。 次に、加圧部からの圧力を解放する（ステップＳ２０４）。さらに、非加圧時信号を取得し（ステップＳ２０５）、非加圧時信号、及び前記被検者内部情報から、非加圧時信号に含まれる深部信号、浅部信号を取得する（ステップＳ２０６）。フローチャートには示していないが、加圧時信号のデータ保存時には、圧力センサ１６で計測した圧力情報を含めて保存することにより、次回からの計測で加圧時信号の取得が不要となり、計測者の手間、被検者１０の負担を軽減し、計測を効率的に進めることができる。さらに、必要に応じて、圧力が十分であったかどうかを後の解析時に判断することが可能となる。

【0028】

図２の手順では、加圧時信号を取得後、非加圧時信号を取得する場合について説明したが、非加圧時信号を取得した後に、加圧時信号を取得しても良い。加圧時信号は、被検者の内部情報、つまり構造パラメータを取得する目的であるので、既に取得済みであれば、加圧時信号の再度の取得は不要と判断してもよい。さらに、ここでは加圧時信号の取得と、非加圧時信号の取得を別個の測定と想定して説明したが、一回の測定中において、加圧時信号を取得後に圧力を解放し、非加圧時信号を取得しても良い。その場合、加圧状態と非加圧状態の変化時において、表層組織由来の信号が過渡的な応答を示すことが予想されるため、非加圧時の有効なデータを取得するために、一定の時間を空ける必要がある。例えば、１０秒程度は必要であると考えられる。この一回の測定で加圧時信号及び非加圧時信号の両方を取得する手順においても、先に非加圧時信号を取得し、その後に加圧時信号を取得する手順でもよい。

【0029】

図３に示すフローチャートを参照しながら、被検者内部情報を取得する流れを説明する（特許文献２、非特許文献４、非特許文献５を参照）。まず、加圧時に測定されたマルチディスタンス計測データ（電圧もしくは電圧データから変換されたヘモグロビン変化）に独立成分分析を適用する （ステップＳ３０１）。次に、独立成分及びそれらの重みから、各SD距離における信号寄与を算出する （ステップＳ３０２）。次に、各独立成分について、SD距離に対して信号寄与をプロットし、最小二乗法により1次回帰直線を算出し、回帰直線の傾き及びx切片を算出する（ステップＳ３０３）。最後に、各独立成分のx切片に対し、信号寄与による重みづけ平均化処理を行い、被検者内部情報（Xi_gr）を求める（ステップＳ３０４）。

【0030】

ステップＳ３０１では信号分離手法として、独立成分分析を用いる方法を説明したが、主成分分析、因子分析等の方法でも良い。また、信号分離手法を用いなくても、検出光量またはヘモグロビン変化の代表振幅を用いる方法でも良い。

【0031】

ステップＳ３０４で求める被検者内部情報（Xi_gr）は、ここでは灰白質の平均実効光路長のSD距離依存直線におけるSD距離軸の切片に相当する値であり、光子が灰白質へ到達する（灰白質における光吸収変化への感度を有する）ための最小SD距離である。尚、被検者内部情報は、頭部組織各層の厚みに依存するパラメータ、灰白質深さに比例するパラメータ等、被検者頭部構造に関する他のパラメータであってもよい。

【0032】

図３の手順ではx切片を被検者内部情報として抽出する方法について説明したが、回帰直線の傾きを内部情報として抽出しても良い。回帰直線の傾きは、振幅情報を表しており、被検者が遂行する課題にも依存するものである。課題の情報との組み合わせにより、該課題の特性（脳血液量及び皮膚血液量変化への影響等）を知る上で、有効なデータベースとなり得る。

【0033】

図４は、ヒト頭部における皮膚及び灰白質の平均実効光路長の照射―検出器間（SD）距離依存性を示す図である。横軸はSD距離、縦軸は平均実効光路長、もしくは部分光路長である。図４によれば、皮膚における平均実効光路長（７４）はSD距離10〜40 mmにおいてあまり変化が無いが、灰白質における平均実効光路長（７５）は、SD距離に応じて線形的に増加する。よって、SD距離が大きくなると、NIRS計測信号における灰白質由来成分は大きくなるが、皮膚由来成分は変化しないことが予想される。さらに、灰白質の平均実効光路長を、SD距離10 mmから40 mmのデータを用いて線形回帰により求めた一次回帰直線（７２）とSD距離軸（７０）との交点として、SD距離軸（x軸）切片（Xi_grと表す）（７３）を得ることができる。ここでは約10 mmの値となっている。このXi_grは、脳、皮膚分離時の解析パラメータとなる。特許文献２等の手順に従って、このx切片を用いることで、SD距離を複数種類有するマルチディスタンス計測で取得されたNIRS信号を、深部信号及び浅部信号に分離することが可能となる。

【0034】

ここで得た生体内部情報を深部、浅部信号除去における解析パラメータとして用いるが、既に取得済みの場合には、記憶部１０８もしくはメモリに保存されている既取得データを読み出し、制御・解析部１０６が用いても良い。深部寄与率算出式には、SD距離軸切片７３が必要であるが、個人、さらには同じ個人においても計測部位によって異なるため、各被検者及び計測部位における最適値をメモリから取りだすことは解析結果の精度向上に有効である。

【0035】

次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、非加圧時信号、及び前記被検者内部情報から、非加圧時信号に含まれる深部信号、浅部信号を取得する流れを説明する。まず、非加圧時に測定されたマルチディスタンス計測データ（検出光量として検出される電圧データもしくは電圧データから変換されたヘモグロビン変化）に独立成分分析を適用する（ステップＳ５０１）。次に、独立成分及びそれらの重みから、各SD距離における信号寄与を算出する（ステップＳ５０２）。次に、各独立成分について、SD距離に対して信号寄与をプロットし、最小二乗法により1次回帰直線 f(x) = a(x − Xi_ex) を算出し、直線の傾きa、及びx切片(Xi_ex)を算出する（ステップＳ５０３）。最後に、Xi_gr、Xi_exと寄与率を算出するSD距離（x）から、各独立成分の深部寄与率を算出する（ステップＳ５０４）。ステップＳ５０４において、各独立成分の深部寄与率及び浅部寄与率を算出する際には、例えば、表１に示す式を用いる（非特許文献４を参照）。

【0036】

【表1】

最後に、独立成分と深部、浅部各寄与率から、例えば数式１を用いて深部信号、浅部信号を再構成する（ステップＳ５０５）。

【0037】

【数1】

ただし、ｒ_ｄｐ^Ｃｉは独立成分iの深部寄与率、Ｗ_Ｃｉ^Ｐｊは計測点mにおける独立成分iの重み、ｕ_Ｃｉは独立成分iの時系列データ、ΔＣＬは計測点mにおけるヘモグロビン（酸素化、もしくは脱酸素化）の深部信号である。浅部信号は、同様に浅部寄与率を用いる、もしくは元信号から深部信号を差し引く、等により求めることが可能である。

【0038】

このようにして得られた浅部信号は、表層組織における血液量変化の課題（タスク）依存性を調べることや、表層組織の血液量変化に対する個人差の影響を調べることに有効である。さらに、浅部信号のNIRS信号への寄与を事前に調べることで、マルチディスタンス配置ではない方法でのデータ解釈に対して有効な指針が得られるという効果がある。

【0039】

次に、以上のような測定を実現するプローブについて説明する。図６は、本発明の実施例１に従った測定を行うための、複数の照射―検出器間距離を有する配置（マルチディスタンス配置）の場合のプローブ断面を示す図である。

【0040】

特許文献２にあるように、マルチディスタンス配置においてはSD距離に応じて光量を変化させることが有効である。送光器５０及び受光器６０を保持するための保持部１７は、保持部１７と被検者１０との間に空隙１８を設けるように設置される。保持部１７の材料には、内部応力の発生しにくい（変形しにくい）、硬いゴムもしくはプラスチック等を使用することが望ましい。空隙１８を構成する表面の材質としては、光の反射の少ない低反射体１９とすることが望ましい。一度空間に出た光子が再び組織に入射し、いずれかの光検出器１０２で検出されてしまうと、実効光路がより浅い位置に移動してしまい、深部組織への感度が相対的に低下するためである。このような現象を防ぐため、空隙１８の内壁部のみの材質を低反射体１９もしくは高吸収体とするか、もしくはこれらの材質のコーティング加工としても良い。

【0041】

空隙１８は、加圧部１５からの被検者１０に対する印加圧力を加圧部１５もしくはプローブ直下に集中させることに効果がある。さらに、空隙１８は、加圧部１５により圧迫され、押し出された生体組織を逃がす空間としての役割がある。これにより、加圧部１５から被検者１０に、加圧制御部１１から受圧部１４に印加された圧力２１を効率的に伝えることに効果がある。つまり、より小さい力でより大きな圧力を印加できる効果がある。空隙１８が無い場合、印加圧力が分散し、印加圧力を大きくする必要が生じる。尚、空隙は圧力を伝えず、加圧領域を制限するための効果があるが、同効果を実現するために受圧部１４からの圧力を加圧部１５へ伝えにくい材質で置き換えても良い。

【0042】

保持部１７には、被検者を所定の圧力で加圧できているかモニタするために、つまり、被検者１０の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態を確認する手段として、圧力センサ１６を設置する。加圧部１５を介して被検者１０に加わる圧力の時間的変化は、NIRS信号に影響を与えるため、常にモニタしておく必要がある。圧力センサ１６は、プローブ内部に設置することが望ましい。圧力センサ１６が加圧部１５の面に設置されないことで、生体組織接触部の平面性を維持できる。よって、被検者１０に対し一様に圧力印加が可能である、という効果がある。

【0043】

十分な圧力であること、被検者１０の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態の確認は、心拍の拍動（パルス）が無くなることで確認しても良い。心拍の拍動は、NIRS波形の脈動の有無を目視確認するか、圧力センサの出力値、もしくはNIRSプローブの直近に設置された光学的計測システムでも良い。ここでの光学的計測システムは、パルスオキシメータもしくは光電式容積脈波計測装置（フォトプレチスモグラフィ）等の技術に基づくもので良い。前記光学的計測システムによる計測結果から、脈動（脈波）成分の有無に基づいて圧力の判定を行う。つまり、脈動（脈波）成分が無い場合に、表層組織の血流がNIRS信号に影響を与えない程度に十分に抑制されていると判定する。尚、その結果を視覚（色ランプ）もしくは聴覚的な手段（音）等の報知手段により報知するようにしてもよい。また、図２のフローチャートにおける加圧時信号を取得し（ステップＳ２０２）、加圧時信号から、被検者内部情報を取得する（ステップＳ２０３）ことを終了したことを知らせるための視覚（色ランプ）もしくは聴覚的な手段（音）等の報知手段を有してもよい。これにより、手動で加圧する場合に、加圧をやめるタイミングを知ることができ、不要な加圧を防ぐことができるという効果がある。

【0044】

さらに、止血の状態を確認する手段として、検出器を1個追加して、5 mmの計測点を1点追加する構成を用いても良い。さらに、このSD距離5 mmの計測点は、脳、皮膚由来信号分離後に、分離性能の評価に用いることができる。また、皮膚血流が対象となる計測範囲で一様と仮定したときに、SD距離5 mmの計測点を参照信号として利用して、皮膚血流成分を分離する解析に用いることもできる。

【0045】

図６では受圧部１４は外部から圧力を受け、加圧部１５を介して被検者１０へ圧力を伝達する構成について説明したが、加圧制御手段として、保持部１７、もしくはプローブ内に圧力発生手段を有することにより、内部に受圧部を包含する構成であってもよい。

【0046】

以上は脳酸素モニタ、組織酸素モニタ装置、光トポグラフィ等の光脳機能計測装置のいずれのNIRS装置にも使用可能である。

【0047】

尚、加圧時の加圧領域としては、被検者への設置時に、前記照射点または前記検出点を囲むように配置される。照射点及び検出点のそれぞれの中心点を中心とする半径5 mmの円、好ましくは半径10 mmの円、を含むよう構成される。半径5 mmの円とすれば加圧部１５は比較的小さい面積で済み、プローブ直下の表層血液を有る程度抑えられるという効果がある。半径10 mmとした場合には、加圧時に、受圧部１４への印加圧力を大きくする必要があるが、表層組織の血液変化を抑制するのにさらに顕著な効果がある。しかし、加圧領域を大きくすることは、所定圧力を被検者１０に伝えるために印加圧力を大きくする必要性が生じ、特に手動で加圧することを想定した場合には現実的な手段では無く、圧力センサ１６等の情報を利用して、表層組織由来信号を十分抑制可能な、最小の印加圧力を見出すことが重要である。

【0048】

図７は、空隙を有する保持部及び周辺の構成を示す図である。上図は断面ＡＡ、下図は断面ＢＢを示す。受圧部１４から受けた圧力を加圧部１５より生体へ伝える構造において、空隙１８及びその周囲に接触固定部２４を有する。加圧部１５は、光源１０１及び光検出器１０２を含んでおり、当該光源１０１及び検出器１０２の周囲へ均一な圧力を印加する目的から、当該光源１０１及び検出器１０２が、圧力を伝えるよう構成されることが望ましいが、圧力を伝えない構成としても良い。生体への接触部は、加圧部１５の他に、生体接触部２４が設けられており、空隙１８を有するため、圧力が加わりにくい構成となっている。空隙１８は、圧力が加圧部１５に集中させ、受圧部に加える力を低減させるために有効である。光源１０１及び検出器１０２が被検者１０へ圧力を伝えるよう構成される場合には、例えば導波路４０としてL字状に湾曲及び屈曲した光ファイバ束を用い、ファイバ周囲を金属もしくはプラスチック等の被覆で覆い、さらに被覆と保持部１７と一体化させることで実現できる。または、光源及び光検出器の素子を保持部に接触させ、受圧部に印加された圧力が伝わるよう配置することで、光学素子の筺体を介して圧力を被検者１０に伝えることが可能である。

【0049】

図８は、円形の加圧部を有し、接触固定部が曲率を有するプローブの断面図である。円形とすることで、光源１０１及び光検出器１０２の真下に位置する照射点１２及び検出点１３の周囲を均一に加圧可能であり、圧迫が必要な部位において均一に表層組織を圧迫できるという効果がある。また、圧力不均一による痛み等を軽減できる。さらに、曲率を有する生体接触部２５、保持バンド２６と組み合わせることで、加圧制御部１１から受圧部１４に印加された圧力２１による生体表面への局所的な圧力印加を防ぐことが可能となる。例えば、加圧部においては平面であり、保持バンド２６と連結する場所の下に位置する生体接触部においては生体表面の曲面に合わせた曲率を有する構造とすることで、加圧部には圧力を集中させ、曲率を有する生体接触部２５においては圧力を分散させるという効果がある。曲率を有する生体接触部２５を構成する材料としては、ゴム材料等の弾性体もしくはプラスチック等であればよい。尚、ここでは光源１０１と光検出器１０２間、及び両光検出器１０２間に空隙１８を設ける構成としたが、これらの間の空隙を設けずに、生体接触部２４と加圧部の間にのみ空隙もしくは圧力を伝えにくい部材を有する構成でもよい。

【0050】

図９は、光子伝播シミュレーションにより得られた、頭皮における実効光路長分布を示す図である。実効光路長の大きさを濃淡で表現している。色が濃いほど実効光路長が大きいことを示す。頭部構造（各組織厚み、吸収係数、散乱係数）を仮定した上で、光子の経路を光子伝播シミュレーションにより算出後、100個の光子の経路を、検出光量に応じて重みづけ平均し、表層組織に位置する各ボクセル(2 mm×2 mm×3 mm (皮膚厚み))における実効光路長を算出したものである。照射・検出点の直径は1.5 mmと仮定した。照射点１２と検出点１３の周囲、及び照射点１２と検出点１３を結ぶ直線状に、表層組織（頭皮）光路長の分布が集中することがわかる。特に、照射点１２と検出点１３を中心とする半径5 mmの円内に集中している。よって、この領域を加圧すれば、検出光変化に寄与する表層組織内血液量変化を効果的に抑制することが可能となる。実際にはこの領域に流れ込む血液を流すための血管を圧迫することが効果的であるので、この領域の周囲の領域を同時に圧迫することが重要である。よって実際には、加圧部の固定時の安定性も考慮し、半径10〜15 mm程度としてもよい。頭皮の厚みは被検者毎、測定部位毎に異なるので、最適な加圧領域は条件により異なる。加圧時の負担を考慮しなければ、十分に広い範囲を圧迫することが表層組織の血液量を抑えるのに効果的であると考えられる。このように、頭部構造及び光学特性分布を仮定した上での光子伝播シミュレーション結果を用いることで、最小限で効率良く加圧可能な領域を決めることができる。MRIやX線CT等の結果等を用いて頭部構造のシミュレーションモデルを作成することで、被検者毎に最適な加圧領域を決めることが可能である。尚、加圧部１５の形状としては、円形に限らず、好ましくは実効光路長分布の形状をカバーするような形状であることがさらに効果的である。つまり、前記加圧部１５は、検出光の表層組織における実効光路長の分布において、表層組織における実効光路長の総和のうち所定の割合（例えば、95%）以上を覆う領域を含む形状とすればよい。

【0051】

図１０は、加圧領域調整手段２８を有するプローブを示す図である。最適な加圧領域は被検者、測定部位、可能な加圧範囲により異なるので、条件に応じて加圧領域を調整することが有効である。ここでは、加圧領域調整手段を有するプローブについて説明する。加圧領域調整手段２８は、加圧制御部１１から受圧部１４に印加された圧力２１を生体表面へ伝える領域である加圧部１５の面積を調整するためのものである。例えばプローブ（もしくは保持部１７）に対して着脱可能な部材であり、空隙１８を構成する保持手段内壁に設置される溝にはめ込むように挿入することが可能であればよい。当該部材をプローブに挿入すると、加圧部１５の面積を広げることができる。この構成により、容易に加圧領域を調整することが可能で、さまざまな条件（被検者、測定部位、可能な加圧範囲）に応じてプローブを構成することが可能となるため、加圧部の異なるプローブに交換する等の手間を低減できるという効果がある。さらに、SD距離に応じて実効光路が変わることから、適切な加圧領域面積も変わるため、SD距離を複数計測する場合にも、SD距離に応じて加圧領域面積を変えることが可能となる。

【0052】

次に、図１１に示すフローチャートを参照しながら、適切な加圧領域を算出し、適切なプローブを選択する流れを説明する。まず、MRI、X線CT画像、プローブ位置情報、 データベース等から頭部構造データを取得する（ステップＳ１１０１）。次に、文献等を参考にしながら、吸収係数、散乱係数を仮定する（ステップＳ１１０２）。次に、散乱係数と、アルゴリズムに応じて吸収係数を用いて、光子伝播シミュレーションにより光子伝播経路を算出する （ステップＳ１１０３）。例えば、モンテカルロシミュレーション、もしくは光拡散方程式を有限要素法により解く方式、等を用いれば良い。次に、吸収係数分布を考慮しながら、表層組織における実効光路長分布を算出する（ステップＳ１１０４）。次に、全検出パワーに対する比率（及び加圧領域のマージン）を設定する（ステップＳ１１０５）。ここでのマージンとは、前記全検出パワーに対する所定の比率を含む領域からの一定の余裕幅のことである。余裕幅を持たせ、より広い範囲を加圧領域と指定することで、加圧に必要な領域下の血管を十分に圧迫することが可能となる。次に、加圧領域を算出する（ステップＳ１１０６）。次に、加圧領域調整手段２８を用いて加圧領域を調整する（ステップＳ１１０７）。以上のステップＳ１１０１からステップＳ１１０６までの手順を、制御・解析部１０６で行っても良いし、オフラインでユーザが行っても良い。

【0053】

図１２は、押下位置案内手段を有する保持部を示す図である。送光器５０及び受光器６０を保持する保持部１７において、押下位置案内手段８０を有する。押下位置案内手段８０は、最も効果的に加圧部１５より被検者１０に圧力を印加できる場所に表示される。例えば、SD距離約30 mmに設定されている送光器５０と受光器６０との間の中点に配置される。受圧部１４は図には表示されていないが、ここでは押下位置案内手段８０の位置と同位置となる。これにより、圧力を手動により印加する場合に、押下場所のガイドとなるため、再現性良く、簡便に計測を行うことができるという効果がある。

【0054】

次に、特に手動で加圧する場合の押下部の構造についての実施例を説明する。図１３(a)は、凹部のある受圧部を有する保持部の断面を示す図である。送光器５０及び受光器６０を保持する保持部１７が、凹部を有する受圧部８１を有する。保持部１７が受圧部１４において凹部を有することにより、触覚的なガイドとなると同時に、手動による圧力を受圧部１４に集中させることに効果がある。図１３(b)は、突起状の滑り止めを有する保持部の断面を示す図である。押下位置のガイドとしての役割がある滑り止め８２を設けることで、手動で加圧する場合に、より安定して加圧できる。尚、このとき凹部を有する受圧部８１は、加圧制御部１１としての役割を兼ね備えるため、別途加圧制御部１１を設けなくてもよい。

【0055】

図１４は、屈曲もしくは湾曲のある導波路を有する保持部を示す図である。保持部１７において保持される送光器５０及び受光器６０が屈曲もしくは湾曲を有する導波路４１を有する。圧力２１を印加する際に、送光器５０及び受光器６０が物理的、空間的な障害を小さくし、圧力を効率よく伝えるという効果を有する。つまり、加圧制御部１１と空間的な干渉を無くすという効果がある。さらに、送光器５０及び受光器６０が光ファイバ等で構成される場合には、手動による圧力印加の際の接触により折れるという可能性も少なくなる。さらに、手動により受圧部１４への圧力印加の際に、圧力をかけやすいという効果がある。同効果を得るために、光源素子及び検出器素子等の光学素子を直接、被検者に対して接触に近い位置関係で配置するという構成でもよい。

【0056】

図１５(a)は、取っ手を有する保持部の断面を示す図である。保持部１７には、受圧部１４へ圧力を印加するための加圧制御部１１として、取っ手２２が接続される。取っ手２２を有することにより、特に保持部１７が小さい場合には、手動にてより圧力を印加しやすいという効果がある。さらに、手動で圧力を印加する際の受圧部１４も取っ手の接続位置に固定されるため、目的の位置に圧力を印加可能であるという効果がある。尚、取っ手２２は取り外し可能としてもよい。

【0057】

図１５(b)は、取っ手及び弾性機構を有する保持部の断面を示す図である。受圧部１４、加圧部１５を含むプローブモジュールが、保持部１７により、弾性機構２９を介して被検者１０に対して固定される。このとき、加圧制御部１１としての取っ手２２を、保持部１７と干渉しないようにプローブモジュール上の受圧部１４に取り付けることで、保持部１７が弾性機構２９を有する場合にも、取っ手２２を介して直接受圧部１４に圧力を印加可能である。この構成により、加圧時信号取得時には所定の圧力を効率的に加圧部１５から被検者１０に印加可能であり、かつ非加圧時信号取得時には弾性機構２９がプローブ装着の改善、及び過剰圧力の防止に寄与するという効果がある。

【0058】

図１６(a)は、加圧機構を有する保持部１７の断面を示す図である。受圧部１４に対して加圧機構２３が圧力を印加する。加圧機構２３としては、機械式、電磁式、油圧式等でよい。特に、気体または液体の圧力を使用するもの、もしくはネジ式にねじることで加圧部を被検者１０に弾性体を押しつけるものでもよい。もしくは、頭部に巻くベルトにボルト状の部材をねじ込むことで前記部材直下の圧力を調整する構造でもよい。尚、加圧機構２３は被検者１０に対して固定されていてもよく、それにより、被検者１０における加圧部１５との接触部に効果的に圧力を印加する構成としてもよい。また、加圧機構２３は取り外し可能としてもよい。

【0059】

図１６(b)は、空気袋により受圧部１４を加圧するときのプローブ断面を示す図である。加圧機構として、空気袋２７を用いる。空気袋２７が膨張することで、受圧部１４に圧力が加わる。そして、受圧部１４に加わった圧力は、加圧部１５を介して生体表面に伝わる。空気袋の空気圧を電磁気的な手段で制御することにより、精度良くかつ再現性良く、生体表面に加える圧力を調整することが可能となる。これにより、自動制御を用いて高い再現性で生体表面を加圧することが可能となり、これまでの、測定日や個人によって加圧圧力が変わり得るという課題を解決することが可能となる。さらに、印加圧力を外部のポンプによる空気圧で制御し、空気圧を外部機器で測定及びモニタしている場合等は、圧力センサを保持部１７に設けない構成も可能となる。

【0060】

加圧機構２３を自動制御するよう構成した場合には、被検者１０を自動圧迫し、さらに加圧部１５より印加する圧力を制御することが可能である。記憶部１０８が被検者毎、部位毎に十分に表層血流が抑制された圧力の情報と計測データ及び内部構造情報を結びつけて記憶、保存しておくことで、再度同じ被検者が計測する際には記憶部１０８から、対応する圧力情報及び内部構造情報を読み込むことで、自動圧迫を効率的に行うことができる。または、内部構造情報を再計測する必要が無い場合、加圧時計測を省略することも可能となる。

【0061】

加圧機構２３を用いる自動圧迫時においては、圧力センサ１６等の、被検者１０の表層組織における止血状態、もしくは虚血状態、もしくは血管の閉塞状態を確認する手段を用いて、十分に表層組織における血流の影響が抑制される圧力に自動調整可能である。

【実施例2】

【0062】

以上では照射−検出器間（SD）距離を複数有するプローブ配置について説明したが、１つのSD距離の配置の場合の応用例についての実施例を説明する。図１７に示すフローチャートを参照しながら、実施例２に従った通常のSD距離配置のプローブを用いたときの表層成分の吸収寄与を推定する流れを説明する。ここで、通常のSD距離配置とは、例えば、光源―検出器間距離が30 mmのプローブ配置のことを指す。

【0063】

まず、受圧部１４に圧力２１を印加することで、加圧部１５から被検者１０に圧力を印加し、加圧時信号を取得する（ステップＳ１７０１）。次に、加圧部１５からの圧力を解放し、非加圧時信号を取得する（ステップＳ１７０２）。次に、表層成分の吸収寄与率を算出する（ステップＳ１７０３）。

【0064】

以上の手順による測定を実現するためのプローブを以下に説明する。図１８は照射―検出器間（SD）距離が約30 mmの場合のプローブ断面を示す図である。送光器５０及び受光器６０は保持部１７に保持され、被検者１０へ光を入射し、被検者１０内を伝播した光（光路分布：３１）を検出する。保持部１７は空隙１８を有し、空隙１８の内壁には低反射体１９が配置される。加圧制御部１１から受圧部１４に印加される圧力２１は、保持部１７を介して加圧部１５から被検者１０へ伝えられる。被検者１０へ印加される圧力は、圧力センサ１６により検出する。加圧の方式は、実施例１で述べた方法を用いればよい。

【0065】

受光器６０で検出される光は、表層組織及び深部組織の両方で減衰されたものであるから、被検者１０の表層組織への圧迫により、表層組織における血液等による吸収が小さくなる。これにより、表層成分の血液による吸収寄与率を推定可能である。表層成分の血液による吸収寄与率を定量化することにより、例えば、NIRS計測における、表層成分の影響の小さい計測点の選択に利用することが可能であるという効果がある。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明により、医療用および研究用機器として、あるいは教育効果・リハビリ効果の確認、家庭における健康管理、商品モニタ等の市場調査、さらに、同様の手法により組織酸素飽和度計測や筋肉の酸素代謝計測に用いることができる生体計測装置、特に表層及び深層成分を分離する等のための、複数の照射―検出器間距離（SD距離）を有するプローブを用いた装置において、空間分解能向上の手段として利用できる。

【符号の説明】

【0067】

１０：被検者
１１：加圧制御部
１２：照射点
１３：検出点
１４：受圧部
１５：加圧部
１６：圧力センサ
１７：保持部
１８：空隙
１９：低反射体
２０：装置本体
２１：圧力
２２：取っ手
２３：加圧機構
２４：生体接触部
２５：曲率を有する生体接触部
２６：保持バンド
２７：空気袋
２８：加圧領域調整手段
２９：弾性機構
３０：光
３１：光路分布
４０：導波路
４１：屈曲もしくは湾曲を有する導波路
５０：送光器
６０：受光器
７０：SD距離軸
７１：平均実効光路長
７２：一次回帰直線
７３：SD距離軸（X軸）切片
７４：皮膚平均実効光路長
７５：灰白質平均実効光路長
８０：押下位置案内手段
８１：凹部を有する受圧部
８２：滑り止め
１０１：光源
１０２：光検出器
１０３：光源駆動装置
１０４：増幅器
１０５：アナログ−デジタル変換器
１０６：制御・解析部
１０７：入力部
１０８：記憶部
１０９：表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】