特許 6202324 脳機能計測装置及び脳機能計測方法

(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】6202324

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】脳機能計測装置及び脳機能計測方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 10/00 20060101AFI20170914BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20170914BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   A61B10/00 EZDM

   A61B5/14 322

   G01N21/17 625

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-241119(P2013-241119)

(22)【出願日】2013年11月21日

(65)【公開番号】特開2015-100410(P2015-100410A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年7月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(72)【発明者】

【氏名】山田 亨

(72)【発明者】

【氏名】梅山 伸二

【審査官】 宮川 哲伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１４８７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１１４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４８６１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １０／００

Ａ６１Ｂ ５／１４５５

Ｇ０１Ｎ ２１／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一体的に形成され選択的に動作する光照射部と光検出部とを含み、被験者の頭部において規則的に配置された複数の探知手段と、
いずれの時刻においても、前記光照射部から照射された光を検出する全ての前記光検出部が、隣接する一つの前記探知手段に含まれた前記光照射部から照射された光だけを検出するよう各々の前記探知手段に含まれた前記光照射部と前記光検出部を選択的に動作させる制御手段と、
前記光検出部で検出された前記光の強度を計測する計測手段とを備えた脳機能計測装置。

【請求項2】

前記配置は最密充填格子状である、請求項１に記載の脳機能計測装置。

【請求項3】

前記光は近赤外線である、請求項１に記載の脳機能計測装置。

【請求項4】

一体的に形成された光照射部と光検出部を有し、前記光照射部と前記光検出部とが選択的に動作する複数の探知手段を被験者の頭部へ規則的に配置する第一のステップと、
いずれの時刻においても、前記光照射部から照射された光を検出する全ての前記光検出部が、隣接する一つの前記探知手段に含まれた前記光照射部から照射された光だけを検出するよう各々の前記探知手段に含まれた前記光照射部と前記光検出部を選択的に動作させ、前記光検出部で検出された前記光の強度を計測する第二のステップとを有する脳機能計測方法。

【請求項5】

前記配置は最密充填格子状である、請求項４に記載の脳機能計測方法。

【請求項6】

前記光は近赤外線である、請求項４に記載の脳機能計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体医工学等の分野で活用される脳機能計測装置及び脳機能計測方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

これまで、生体内部の機能を示す情報を得るために種々の装置及び方法が考案されており、例えば特許文献１には同文献の図３に示された光ファイバ束１４を用いた光計測装置及び光計測方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１１１４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

脳機能の計測に当たってはプローブが使用されるが、通常は図７に示されるように光源専用とされる光照射プローブＰＥと検出専用とされる光検出プローブＰＤとが３０ｍｍ間隔で繰り返すような空間パターンで頭部に配置され、隣接する光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤの中間点における多数の計測点（以下「チャンネル」ともいう。）Ｍにおいて光学的な計測がなされてきた。

【0005】

しかし、光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤをこのように配置した場合には、計測点Ｍにより３０ｍｍ四方間隔の空間密度でしかデータを計測（サンプリング）できないため、仮に脳機能の賦活が計測点Ｍの間の位置で生じた場合には、検知漏れを招来する。

【0006】

また、このような不都合を回避するためには、図８に示されるように、近赤外線分光法による脳機能賦活検出の理論的空間分解能である約１５ｍｍ間隔で光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤを配置するいわゆる倍密度配置法が考えられるものの、本手法では同一面積に対して計測を行うにあたり必要とされる光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤの数が図７に示された配置法に比して二倍となるため、被験者への装着の手間や時間がかかり、また光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤや、これらと計測端末とを結ぶワイヤ等により被験者に大きな負荷もかかるといった問題がある。

【0007】

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、より少ない数のプローブ等の探知手段によって効率的な脳機能の計測を実現し、被験者に対する負荷を軽減するための装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、一体的に形成された光照射部と光検出部を有し、上記光照射部と上記光検出部とが選択的に動作する複数の探知手段を被験者の頭部へ規則的に配置し、いずれの時刻においても、上記光照射部から照射された光を検出する全ての上記光検出部が、隣接する一つの探知手段に含まれた上記光照射部から照射された光だけを検出するよう各々の探知手段に含まれた上記光照射部と上記光検出部を選択的に動作させ、上記光検出部で検出された光の強度を計測する脳機能計測手段を提供するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、より少ない数のプローブ等の探知手段によって効率的な脳機能の計測を実現し、被験者に対する負荷を軽減できる脳機能計測装置及び脳機能計測方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１の構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示された検知部３に含まれた二分岐型プローブＴＰの構成を示す図である。

【図3】図１に示された制御部１０による光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤの制御法を示す図である。

【図4】二分岐型プローブＴＰを３０ｍｍ間隔の六方最密充填により配置した場合の脳機能計測方法を説明するための図である。

【図5】従来の光照射プローブ及び光検出プローブが単純正方格子状に配置された場合における計測法を示す図である。

【図6】従来の光照射プローブ及び光検出プローブが倍密度正方格子状に配置された場合における計測法を示す図である。

【図7】光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤとが単純正方格子状に配置された場合の脳機能計測方法を説明するための図である。

【図8】光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤとが倍密度正方格子状に配置された場合の脳機能計測方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下において、本発明に係る実施の形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一又は相等部分を示す。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、脳機能計測装置１は計測端末２と検知部３とを備え、計測端末２は制御部１０、データ計測部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、及び光源部１５を含む。そして、検知部３と光源部１５とは光照射用ワイヤ５により接続され、検知部３とデータ計測部１１とはデータ用ワイヤ７により接続される。なお、光照射用ワイヤ５及びデータ用ワイヤ７は、後述するように検知部３に配置された複数の二分岐型プローブＴＰに対応するものとされる。

【0013】

ここで、制御部１０はデータ計測部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、及び光源部１５に接続され、記憶部１２はデータ計測部１１及び表示部１４に接続される。また、表示部１４は操作部１３にも接続される。

【0014】

一方、検知部３には図２に示された二分岐型プローブＴＰが複数含まれる。この二分岐型プローブＴＰは、図２に示されるように、光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤとで一体的なワイヤを形成すると共に、被験者の頭部にあてがう先端部分においては光照射プローブＰＥと光検出プローブＰＤとが二分岐した構成を有する。また、光照射プローブＰＥの他端は光照射用ワイヤ５を介して光源部１５に接続され、光検出プローブＰＤの他端はデータ用ワイヤ７を介してデータ計測部１１に接続される。

【0015】

そして、一対の上記二分岐型プローブＴＰにおいて、一方の二分岐型プローブＴＰに含まれた光照射プローブＰＥの先端から被験者の頭部へ近赤外線を含む光が照射され、他方の二分岐型プローブＴＰに含まれた光検出プローブＰＤの先端において該頭部からの光が検出されることにより、機能的近赤外線分光法（functional near-infrared spectroscopy：fNIRS）を利用した脳機能の計測が実現される。

【0016】

上記のような構成を有する脳機能計測装置１において、制御部１０はユーザーによる操作部１３の操作により選択された動作を実行すべく、複数の光照射プローブＰＥに対して選択的に光を照射させるよう光源部１５をスイッチングすると共に、複数の光検出プローブＰＤで受光された光の強度を選択的に計測するようデータ計測部１１を制御する。なお、制御部１０による光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤの選択的な制御については、後に詳しく説明する。

【0017】

また、制御部１０はユーザーによる操作部１３の操作に応じて、データ計測部１１で計測された上記光の強度を記憶部１２に記憶させ、記憶部１２に記憶された上記光の強度等のデータを表示部１４に表示させる。なお、制御部１０は上記操作に応じて表示部１４の表示を制御することができ、操作部１３は上記操作に応じて表示部１４の表示機能を調整することができる。

【0018】

以下において、図３を参照しつつ、制御部１０による光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤの選択的な制御について詳しく説明する。

【0019】

図３（ａ）に示されるように、複数の上記二分岐型プローブＴＰは検知部３において六方最密充填配置をなし、本配置により隣接する二分岐型プローブＴＰの各中点が被験者の脳機能を計測するための計測点Ｍとされる。

【0020】

ここで、上記のように隣接する二分岐型プローブＴＰの中点を計測点Ｍとすると、仮に本プローブを３０ｍｍ間隔で図７に示されるように単純正方格子状に配置した場合には、計測点Ｍ間の距離は約２１ｍｍとなる。これに対し、二分岐型プローブＴＰを図４に示すように３０ｍｍ間隔の六方最密充填により配置した場合には、計測点Ｍ間の距離は１５ｍｍに短縮することができる。

【0021】

制御部１０は、このように六方最密充填配置された各二分岐型プローブＴＰにおける光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤを選択的に動作させる。

【0022】

すなわち、制御部１０は、光照射プローブＰＥから光を照射する二分岐型プローブＴＰにおいては、上記光照射プローブＰＥと対をなす光検出プローブＰＤによる光の検出を同時に行わないよう二分岐型プローブＴＰを制御し、いずれの時刻においても、光照射プローブＰＥから照射された光を検出する全ての光検出プローブＰＤが、隣接する一つの二分岐型プローブＴＰに含まれた光照射プローブＰＥから照射された光だけを検出するよう各々の二分岐型プローブＴＰに含まれた光照射プローブＰＥ及び光検出プローブＰＤを選択的に動作させる。

【0023】

以下において、図３（ａ）に示された６個の二分岐型プローブＴＰを対象とした制御部１０による上記制御の一例を具体的に説明する。なお、本制御は各計測点Ｍで計測されるデータに混信が生じることを防ぐため、データ計測部１１に対して光検出プローブＰＤで検出された光の強度を計測点Ｍ毎に異なる時刻において計測させるという時間割り付け方式（Time Division Multiple Access：TDMA）が採用されている。

【0024】

時刻Ｔにおいては、図３（ｂ）に示されるように、制御部１０は黒丸で示された二分岐型プローブＴＰ２〜ＴＰ５では光検出プローブＰＤを選択的に動作させて光を検出させ、白丸で示された二分岐型プローブＴＰ１，ＴＰ６では光照射プローブＰＥを選択的に動作させて光を照射させる。

【0025】

これによって、二分岐型プローブＴＰ２，ＴＰ３は二分岐型プローブＴＰ１から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ１と二分岐型プローブＴＰ２との中間及び二分岐型プローブＴＰ１と二分岐型プローブＴＰ３との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。また同様に、二分岐型プローブＴＰ４，ＴＰ５は二分岐型プローブＴＰ６から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ６と二分岐型プローブＴＰ４との中間及び二分岐型プローブＴＰ６と二分岐型プローブＴＰ５との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。なお、二分岐型プローブＴＰ４及び二分岐型プローブＴＰ５においては、二分岐型プローブＴＰ１から遠く離れているため、二分岐型プローブＴＰ１から照射された光は検出されない。また同様に、二分岐型プローブＴＰ２及び二分岐型プローブＴＰ３においては、二分岐型プローブＴＰ６から照射された光は検出されない。

【0026】

次に、時間Ｔだけ経過した後の時刻２Ｔにおいては、図３（ｃ）に示されるように、制御部１０は二分岐型プローブＴＰ１，ＴＰ３，ＴＰ４では光検出プローブＰＤを選択的に動作させて光を検出させ、二分岐型プローブＴＰ２では光照射プローブＰＥを選択的に動作させて光を照射させる。

【0027】

これによって、二分岐型プローブＴＰ１，ＴＰ３，ＴＰ４は二分岐型プローブＴＰ２から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ２と二分岐型プローブＴＰ１との中間、二分岐型プローブＴＰ２と二分岐型プローブＴＰ３との中間、及び二分岐型プローブＴＰ２と二分岐型プローブＴＰ４との中間に位置する三つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0028】

次に、さらに時間Ｔだけ経過した後の時刻３Ｔにおいては、図３（ｄ）に示されるように、制御部１０は二分岐型プローブＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ４，ＴＰ５では光検出プローブＰＤを選択的に動作させて光を検出させ、二分岐型プローブＴＰ３では光照射プローブＰＥを選択的に動作させて光を照射させる。

【0029】

これによって、二分岐型プローブＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ４，ＴＰ５は二分岐型プローブＴＰ３から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ３と二分岐型プローブＴＰ１との中間、二分岐型プローブＴＰ３と二分岐型プローブＴＰ２との中間、二分岐型プローブＴＰ３と二分岐型プローブＴＰ４との中間、及び二分岐型プローブＴＰ３と二分岐型プローブＴＰ５との中間に位置する四つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0030】

次に、さらに時間Ｔだけ経過した後の時刻４Ｔにおいては、図３（ｅ）に示されるように、制御部１０は二分岐型プローブＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ５，ＴＰ６では光検出プローブＰＤを選択的に動作させて光を検出させ、二分岐型プローブＴＰ４では光照射プローブＰＥを選択的に動作させて光を照射させる。

【0031】

これによって、二分岐型プローブＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ５，ＴＰ６は二分岐型プローブＴＰ４から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ４と二分岐型プローブＴＰ２との中間、二分岐型プローブＴＰ４と二分岐型プローブＴＰ３との中間、二分岐型プローブＴＰ４と二分岐型プローブＴＰ５との中間、及び二分岐型プローブＴＰ４と二分岐型プローブＴＰ６との中間に位置する四つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0032】

次に、さらに時間Ｔだけ経過した後の時刻５Ｔにおいては、図３（ｆ）に示されるように、制御部１０は二分岐型プローブＴＰ３，ＴＰ４，ＴＰ６では光検出プローブＰＤを選択的に動作させて光を検出させ、二分岐型プローブＴＰ５では光照射プローブＰＥを選択的に動作させて光を照射させる。

【0033】

これによって、二分岐型プローブＴＰ３，ＴＰ４，ＴＰ６は二分岐型プローブＴＰ５から照射された光を検出することにより、二分岐型プローブＴＰ５と二分岐型プローブＴＰ３との中間、二分岐型プローブＴＰ５と二分岐型プローブＴＰ４との中間、及び二分岐型プローブＴＰ５と二分岐型プローブＴＰ６との中間に位置する三つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0034】

以上のような図３（ｂ）〜（ｆ）に示された制御部１０による二分岐型プローブＴＰの制御をまとめると図３（ｇ）のように図示できる。ここで、図中の数字は、時刻Ｔ〜時刻５Ｔにおいて計測される計測点Ｍの順序を、当該計測点Ｍの位置に記したものである。

【0035】

図３（ｇ）によれば、隣接する二分岐型プローブＴＰの中間に位置する各計測点Ｍでは、上記時刻５Ｔまでの間にそれぞれ二回ずつ光の強度が計測されることがわかる。

【0036】

ここで、図３に示された上記制御法と対比するため、従来の光照射プローブ及び光検出プローブが単純正方格子状に配置された場合における計測法について図５を参照しつつ説明する。

【0037】

図５（ａ）は、従来の光照射プローブ及び光検出プローブが単純正方格子状に配置された場合の一例を示したものであり、白丸で示された光照射プローブＰＥ１,ＰＥ２，ＰＥ３と黒丸で示された光検出プローブＰＤ１,ＰＤ２，ＰＤ３が単純正方格子状に交互に配置される。

【0038】

そして時刻Ｔにおいては、図５（ｂ）に示されるように、光検出プローブＰＤ１，ＰＤ２は光照射プローブＰＥ１から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ１と光検出プローブＰＤ１との中間、及び光照射プローブＰＥ１と光検出プローブＰＤ２との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0039】

次に、時間Ｔ経過後の時刻２Ｔにおいては、図５（ｃ）に示されるように、光検出プローブＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３は光照射プローブＰＥ２から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ１との中間、光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ２との中間、及び光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ３との中間に位置する三つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0040】

そして、さらに時間Ｔ経過後の時刻３Ｔにおいては、図５（ｄ）に示されるように、光検出プローブＰＤ２，ＰＤ３は光照射プローブＰＥ３から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ３と光検出プローブＰＤ２との中間、及び光照射プローブＰＥ３と光検出プローブＰＤ３との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0041】

以上のような図５（ｂ）〜（ｄ）に示された制御法をまとめると図５（ｅ）のように図示できる。ここで、図中の数字は、時刻Ｔ〜時刻３Ｔにおいて計測される計測点Ｍの順序を、当該計測点Ｍの位置に記したものである。

【0042】

図５（ｅ）によれば、隣接するプローブの中間に位置する各計測点Ｍでは、上記時刻３Ｔまでの間にそれぞれ一回光の強度が計測されることがわかる。

【0043】

同様に、従来の光照射プローブ及び光検出プローブが倍密度正方格子状に配置された場合における計測法について図６を参照しつつ説明する。

【0044】

図６（ａ）は、従来の光照射プローブ及び光検出プローブが倍密度正方格子状に配置された場合の一例を示したものであり、白丸で示された光照射プローブＰＥ１,ＤＰＥ１，ＰＥ２，ＤＰＥ２，ＰＥ３と黒丸で示された光検出プローブＰＤ１,ＤＰＤ１，ＰＤ２，ＤＰＤ２，ＰＤ３が倍密度正方格子状に交互に配置される。

【0045】

そして時刻Ｔにおいては、図６（ｂ）に示されるように、光検出プローブＰＤ１，ＰＤ２は光照射プローブＰＥ１から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ１と光検出プローブＰＤ１との中間、及び光照射プローブＰＥ１と光検出プローブＰＤ２との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0046】

次に、時間Ｔ経過後の時刻２Ｔにおいては、図６（ｃ）に示されるように、光検出プローブＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３は光照射プローブＰＥ２から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ１との中間、光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ２との中間、及び光照射プローブＰＥ２と光検出プローブＰＤ３との中間に位置する三つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0047】

そして、さらに時間Ｔ経過後の時刻３Ｔにおいては、図６（ｄ）に示されるように、光検出プローブＰＤ２，ＰＤ３は光照射プローブＰＥ３から照射された光を検出することにより、光照射プローブＰＥ３と光検出プローブＰＤ２との中間、及び光照射プローブＰＥ３と光検出プローブＰＤ３との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0048】

さらに時間Ｔ経過後の時刻４Ｔにおいては、図６（ｅ）に示されるように、光検出プローブＤＰＤ１，ＤＰＤ２は光照射プローブＤＰＥ１から照射された光を検出することにより、光照射プローブＤＰＥ１と光検出プローブＤＰＤ１との中間、及び光照射プローブＤＰＥ１と光検出プローブＤＰＤ２との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0049】

さらに時間Ｔ経過後の時刻５Ｔにおいては、図６（ｆ）に示されるように、光検出プローブＤＰＤ１，ＤＰＤ２は光照射プローブＤＰＥ２から照射された光を検出することにより、光照射プローブＤＰＥ２と光検出プローブＤＰＤ１との中間、及び光照射プローブＤＰＥ２と光検出プローブＤＰＤ２との中間に位置する二つの計測点Ｍにおける被験者の脳の機能を計測する。

【0050】

以上のような図６（ｂ）〜（ｆ）に示された制御法をまとめると図６（ｇ）のように図示できる。ここで、図中の数字は、時刻Ｔ〜時刻５Ｔにおいて計測される計測点Ｍの順序を、当該計測点Ｍの位置に記したものである。

【0051】

図６（ｇ）によれば、隣接するプローブの中間あるいはプローブの位置とされる各計測点Ｍでは、上記時刻５Ｔまでの間にそれぞれ一回光の強度が計測されることがわかる。

【0052】

ここで、図３に示された本発明の実施の形態に係る制御法と図５及び図６に示された制御法とを比較すると、図５及び図６に示された制御法では一つの計測サイクルが終了した時刻３Ｔあるいは時刻５Ｔにおいては上記のように各計測点Ｍで一回のみ計測が行われるのに対し、図３に示された制御法では上記のように、隣接する二分岐型プローブＴＰの各中間において順逆二方向の光路を用いた二回の計測が行われる。

【0053】

このことから、時間Ｔ当たりに実行される計測数を比較すると、図５に示された制御法においては２.３回（＝計測点数合計７／時間３Ｔ）、図６に示された制御法においては２.２回（＝計測点数合計１１／時間５Ｔ）となるのに対し、図３に示された制御法によれば３.６回（＝計測点数延べ１８／時間５Ｔ）となり、図５あるいは図６に示された従来の光照射プローブ及び光検出プローブを用いた制御法に比して時間的効率がより高い脳機能の計測を実現することができる。

【0054】

さらに、図３に示された制御法によるこのような時間的効率性は、多数の計測点Ｍで脳の機能を計測する多チャンネル計測においては、計測対象となる面積が大きくなるほど高まる。例えば、縦横３０ｍｍ間隔で合計１６個の従来型プローブが図７に示された配置と同様に単純正方格子状に配置された場合には計測対象となる面積は８１平方センチメートルとなるが、これとほぼ同じ広さの領域を図８に示された配置と同様に倍密度正方格子状に配置された合計４９個の従来型プローブ、あるいは図３に示された配置と同様に最密充填格子状に配置された合計１８個の二分岐型プローブＴＰで計測する場合には、計測対象面積はそれぞれ８１平方センチメートル、８１．８平方センチメートルとなる。

【0055】

そして、これらの計測対象面積内における上記計測点Ｍの数はそれぞれ、上記単純正方格子状配置の場合は２４、上記倍密度正方格子状配置の場合は４５、上記最密充填格子状配置の場合は３８となるため、上記倍密度正方格子状配置の場合と上記最密充填格子状配置の場合における計測点Ｍの面内密度は上記単純正方格子状配置の場合の該面内密度の約２倍となることがわかる。

【0056】

また、一周期の計測を終えるまでの所要時間はそれぞれ、上記単純正方格子状配置の場合は時間４Ｔ、上記倍密度正方格子状配置の場合は時間８Ｔ、上記最密充填格子状配置の場合は時間７Ｔであり、上記最密充填格子状配置の場合には各計測点Ｍで２回ずつ計測が行われることから、時間Ｔ当たりに実行される計測回数はそれぞれ順に６回／時間Ｔ、５.６回／時間Ｔ、１０.９回／時間Ｔとなる。このことから、上記最密充填格子状配置による計測によれば、他の二つの配置による計測に対して約２倍の時間効率性を実現することができる。

【0057】

また、上記各配置のいずれにおいても計測対象面積が大きくなると共に上記時間効率性は高まっており、図３〜図６に示された場合との比がそれぞれ、上記単純正方格子状配置の場合は２.６倍（＝６回／２.３回）、上記倍密度正方格子状配置の場合は２.５倍（＝５.６回／２.２回）、上記最密充填格子状配置の場合は３.０倍（＝１０.９回／３.６回）となっている。

【0058】

このことから、図３に示されたように上記二分岐型プローブＴＰを最密充填格子状に配置した脳機能計測法は、広い面積を計測対象とした場合に他の配置による脳機能計測法よりも計測の時間効率性が高まる性質を持った計測方法であることがわかる。

【0059】

従って、広い面積において多チャンネル計測を実施して脳機能賦活部位を探索する場合、例えば全頭計測のような大規模な多チャンネル近赤外分光法（near-infrared spectroscopy：NIRS）を用いた探索的脳機能計測等においては、上記のように二分岐型プローブＴＰを最密充填格子状に配置して、図３に示されたように各二分岐型プローブＴＰを切り替え制御する脳機能計測法がとりわけ適しているということができる。

【0060】

以上のように、本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１及び図３に示された脳機能計測方法によれば、従来の脳機能計測法に対して空間的なサンプリング密度を飛躍的に改善し、かつ、倍密度正方格子状配置による計測法に比して必要なプローブ数を大幅に削減することができる。

【0061】

また、必要なプローブ数を削減できることから、脳機能計測の際に被験者の頭部へ該プローブを取り付けるために要する時間を短縮できると共に、頭部と各プローブとの密着度の管理も徹底することが容易になることから計測データの質の向上も図ることができる。

【0062】

さらに、本発明の実施の形態に係る脳機能計測装置１及び図３に示された脳機能計測方法によれば、図１に示された検知部３を被験者が頭部に装着した際に生じる検知部３に含まれた該プローブや該プローブと計測端末とを接続するワイヤ等による被験者への負荷を軽減することができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 脳機能計測装置
３ 検知部
１０ 制御部
１１ データ計測部
ＴＰ 二分岐型プローブ
ＰＥ 光照射プローブ
ＰＤ 光検出プローブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】