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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024035423
(43)【公開日】2024-03-14
(54)【発明の名称】計測装置、計測方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01N 21/359 20140101AFI20240307BHJP
A61B 5/1455 20060101ALI20240307BHJP
A61B 5/026 20060101ALI20240307BHJP
G01N 21/49 20060101ALI20240307BHJP
G01N 21/85 20060101ALI20240307BHJP
【ＦＩ】
G01N21/359
A61B5/1455
A61B5/026 120
G01N21/49 Z
G01N21/85 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022139865
(22)【出願日】2022-09-02
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１） 発行日（公開日） 令和４年６月２４日 刊行物 第６１回日本生体医工学会大会 抄録・予稿集 ＊参加者専用アドレスより公開（参加者のみ閲覧可） （２） 開催日（公開日） 令和４年６月２８日 集会名、開催場所 第６１回日本生体医工学会大会 朱鷺メッセ（新潟コンベンションセンター）（新潟県新潟市中央区万代島６－１） ＜資 料＞ 第６１回日本生体医工学会大会 開催概要／抄録・予稿集公開告知 ＜資 料＞ 第６１回日本生体医工学会大会 プログラム ＜資 料＞ 第６１回日本生体医工学会大会 口頭研究発表資料 （３） 発行日（公開日） 令和４年６月２４日 刊行物 第６１回日本生体医工学会大会 抄録・予稿集 ＊参加者専用アドレスより公開（参加者のみ閲覧可） （４） 開催日（公開日） 令和４年６月２８日 集会名、開催場所 第６１回日本生体医工学会大会 朱鷺メッセ（新潟コンベンションセンター）（新潟県新潟市中央区万代島６－１） ＜資 料＞ 第６１回日本生体医工学会大会 ポスター研究発表資料
(71)【出願人】
【識別番号】801000027
【氏名又は名称】学校法人明治大学
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】小野 弓絵
(72)【発明者】
【氏名】中林 実輝絵
【テーマコード（参考）】
2G051
2G059
4C017
4C038
【Ｆターム（参考）】
2G051AA48
2G051AB20
2G051BA01
2G051BA06
2G051BC01
2G051CA07
2G051CB02
2G051CB05
2G059AA01
2G059AA03
2G059BB12
2G059CC16
2G059EE01
2G059EE02
2G059EE11
2G059GG01
2G059GG03
2G059HH01
2G059KK03
2G059MM01
4C017AA11
4C017AA12
4C017AA20
4C017AB01
4C017AC26
4C017BC11
4C017FF02
4C038KK01
4C038KL05
4C038KL07
4C038KX02
4C038KY02
(57)【要約】
【課題】近赤外分光法によって酸素飽和度と拡散相関分光法によって血流量とを計測できる計測装置、計測方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】計測装置は、第１光源が発生する第１光と第２光源が発生する第２光とが切り替えて入力され、第１光と第２光とを生体に照射する送光プローブと、送光プローブから離間して設置され生体に照射された第１光に対して生体からの第１受光第１光を受光し、生体に照射された第２光に対して生体からの第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、送光プローブ及び第１受光プローブから離間して設置され、生体に照射された第１光に対して生体からの第２受光第１光を受光し、生体に照射された第２光に対して生体からの第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、第１受光第１光、第１受光第２光、第２受光第１光及び第１受光第２光の各々に基づいて光量を検出する第２検出部とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】計測装置は、第１光源が発生する第１光と第２光源が発生する第２光とが切り替えて入力され、第１光と第２光とを生体に照射する送光プローブと、送光プローブから離間して設置され生体に照射された第１光に対して生体からの第１受光第１光を受光し、生体に照射された第２光に対して生体からの第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、送光プローブ及び第１受光プローブから離間して設置され、生体に照射された第１光に対して生体からの第２受光第１光を受光し、生体に照射された第２光に対して生体からの第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、第１受光第１光、第１受光第２光、第２受光第１光及び第１受光第２光の各々に基づいて光量を検出する第２検出部とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、
第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、
前記第１光源が発生する前記第１光と前記第２光源が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、
前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、
前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、
前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、
前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部と
を備える、計測装置。
第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、
前記第１光源が発生する前記第１光と前記第２光源が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、
前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、
前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、
前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、
前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部と
を備える、計測装置。
【請求項2】
前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する導出部
をさらに備える、請求項１に記載の計測装置。
をさらに備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項3】
前記導出部は、前記第１受光第１光量及び前記第２受光第１光量の時間変化からそれぞれ第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第１光自己相関関数及び前記第２受光第１光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量の時間変化からそれぞれ第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第２光自己相関関数及び前記第２受光第２光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する、請求項２に記載の計測装置。
【請求項4】
前記導出部は、拡散相関方程式において、前記第１波長を使用して前記第１受光第１光血流速度及び前記第２受光第１光血流速度を導出し、前記第２波長を使用して前記第１受光第２光血流速度及び前記第２受光第２光血流速度を導出する、請求項３に記載の計測装置。
【請求項5】
前記導出部は、前記第１受光第１光量、前記第２受光第１光量、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量に基づいて前記第１波長及び前記第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する、請求項２に記載の計測装置。
【請求項6】
前記導出部は、前記送光プローブと前記第１受光プローブとの間の距離と、前記送光プローブと前記第２受光プローブとの間の距離に基づいて前記酸素飽和度を導出する、請求項５に記載の計測装置。
【請求項7】
前記導出部は、前記酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を導出し、前記血流速度と前記組織酸素飽和度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する、請求項２に記載の計測装置。
【請求項8】
前記生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生する信号を検出する信号検出部
を更に備え、
前記第１検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第１受光第１光量と前記第１受光第２光量とを検出し、
前記第２検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第２受光第１光量と前記第２受光第２光量とを検出する、請求項１に記載の計測装置。
を更に備え、
前記第１検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第１受光第１光量と前記第１受光第２光量とを検出し、
前記第２検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第２受光第１光量と前記第２受光第２光量とを検出する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項9】
前記送光プローブに前記第１光源が発生する前記第１光と前記第２光源が発生する前記第２光とを切り替えて入力する制御部
を更に備える、請求項１に記載の計測装置。
を更に備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項10】
第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、前記第１光源が発生する前記第１光と前記第２光源が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置が実行する計測方法であって、
前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、
導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する、計測方法。
前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、
導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する、計測方法。
【請求項11】
第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、前記第１光源が発生する前記第１光と前記第２光源が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、
前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、
前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、
前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、
前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部と
を備える、計測装置のコンピュータに、
前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出させ、
導出させた前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出させる、プログラム。
前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、
前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、
前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、
前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部と
を備える、計測装置のコンピュータに、
前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出させ、
導出させた前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、計測装置、計測方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
生体の非侵襲的な光計測技術として、近赤外分光法（Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＮＩＲＳ）と、拡散相関分光法（ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＤＣＳ）とが知られている。
近赤外分光法は、近赤外線の吸収される程度がヘモグロビンの酸素化状態によって変化することを利用して、酸素飽和度の測定に用いられる。
拡散相関分光法は、赤血球の移動に伴う近赤外線の拡散現象を利用して、血流速度の測定に用いられる。
近赤外分光法は、近赤外線の吸収される程度がヘモグロビンの酸素化状態によって変化することを利用して、酸素飽和度の測定に用いられる。
拡散相関分光法は、赤血球の移動に伴う近赤外線の拡散現象を利用して、血流速度の測定に用いられる。
【0003】
近赤外分光法で計測される酸素飽和度と拡散相関分光法で計測される血流量とを同時に計測し、情報を組み合わせると、局所組織における酸素代謝率が分かる。
浅層組織の影響などを補正して人体や果物等の深層組織の光の吸収度合いを正確に測定可能な技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、光学的測定装置は、１つの発光ダイオードと２つのフォトダイオードを備えたプローブを有する。発光ダイオードからの光のうち組織の浅層及び深層を通過した光が一方のフォトダイオードで受光され、組織の浅層及び深層を通過した光であり一方のフォトダイオードでの検出光とは深層の通過距離の異なる光が他方のフォトダイオードで受光される。制御部が、各フォトダイオードで受光した光の光強度に基づいて光が伝搬する媒体中の伝搬定数を算出する。入力された組織の脂肪厚に対応する演算式を選択して、脂肪厚及び空間的傾きに基づき演算式により筋組織の光の吸収係数を求める。求めた光の吸収係数に基づいて、ヘモグロビン濃度や酸素飽和度を求める。
浅層組織の影響などを補正して人体や果物等の深層組織の光の吸収度合いを正確に測定可能な技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、光学的測定装置は、１つの発光ダイオードと２つのフォトダイオードを備えたプローブを有する。発光ダイオードからの光のうち組織の浅層及び深層を通過した光が一方のフォトダイオードで受光され、組織の浅層及び深層を通過した光であり一方のフォトダイオードでの検出光とは深層の通過距離の異なる光が他方のフォトダイオードで受光される。制御部が、各フォトダイオードで受光した光の光強度に基づいて光が伝搬する媒体中の伝搬定数を算出する。入力された組織の脂肪厚に対応する演算式を選択して、脂肪厚及び空間的傾きに基づき演算式により筋組織の光の吸収係数を求める。求めた光の吸収係数に基づいて、ヘモグロビン濃度や酸素飽和度を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５０６２６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来の深部組織の血流量、酸素飽和度、酸素代謝率を測定する技術では、近赤外分光法による計測装置と拡散相関分光法による計測装置とを別々に用意する必要があるため、装置は巨大かつ高額になり、被験者が運動中に計測する動的計測には向いていなかった。
本発明は、前述した問題を解決すべくなされたもので、近赤外分光法で計測される酸素飽和度と拡散相関分光法で計測される血流量とを計測できる計測装置、計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明は、前述した問題を解決すべくなされたもので、近赤外分光法で計測される酸素飽和度と拡散相関分光法で計測される血流量とを計測できる計測装置、計測方法及びプログラム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】
【0006】
本発明の一実施形態は、第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、前記第１光源１０１が発生する前記第１光と前記第２光源１０２が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置である。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する導出部をさらに備える。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記第１受光第１光量及び前記第２受光第１光量の時間変化からそれぞれ第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第１光自己相関関数及び前記第２受光第１光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量の時間変化からそれぞれ第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第２光自己相関関数及び前記第２受光第２光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、拡散相関方程式において、前記第１波長を使用して前記第１受光第１光血流速度及び前記第２受光第１光血流速度を導出し、前記第２波長を使用して前記第１受光第２光血流速度及び前記第２受光第２光血流速度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記第１受光第１光量、前記第２受光第１光量、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量に基づいて前記第１波長及び前記第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記送光プローブと前記第１受光プローブとの間の距離と、前記送光プローブと前記第２受光プローブとの間の距離に基づいて前記酸素飽和度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を導出し、前記血流速度と前記組織酸素飽和度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生する信号を検出する信号検出部を更に備え、前記第１検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第１受光第１光量と前記第１受光第２光量とを検出し、前記第２検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第２受光第１光量と前記第２受光第２光量とを検出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記送光プローブに前記第１光源１０１が発生する前記第１光と前記第２光源１０２が発生する前記第２光とを切り替えて入力する制御部を更に備える。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する導出部をさらに備える。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記第１受光第１光量及び前記第２受光第１光量の時間変化からそれぞれ第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第１光自己相関関数及び前記第２受光第１光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量の時間変化からそれぞれ第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数を導出し、導出した前記第１受光第２光自己相関関数及び前記第２受光第２光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、拡散相関方程式において、前記第１波長を使用して前記第１受光第１光血流速度及び前記第２受光第１光血流速度を導出し、前記第２波長を使用して前記第１受光第２光血流速度及び前記第２受光第２光血流速度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記第１受光第１光量、前記第２受光第１光量、前記第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量に基づいて前記第１波長及び前記第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記送光プローブと前記第１受光プローブとの間の距離と、前記送光プローブと前記第２受光プローブとの間の距離に基づいて前記酸素飽和度を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記導出部は、前記酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を導出し、前記血流速度と前記組織酸素飽和度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生する信号を検出する信号検出部を更に備え、前記第１検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第１受光第１光量と前記第１受光第２光量とを検出し、前記第２検出部は、前記信号検出部が検出した前記信号に基づいて前記第２受光第１光量と前記第２受光第２光量とを検出する。
本発明の一実施形態は、前述の計測装置において、前記送光プローブに前記第１光源１０１が発生する前記第１光と前記第２光源１０２が発生する前記第２光とを切り替えて入力する制御部を更に備える。
【0007】
本発明の一実施形態は、第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、前記第１光源１０１が発生する前記第１光と前記第２光源１０２が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置が実行する計測方法であって、前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する、計測方法である。
【0008】
本発明の一実施形態は、第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、前記第１光源１０１が発生する前記第１光と前記第２光源１０２が発生する前記第２光とが切り替えて入力され、前記第１光と前記第２光とを生体に照射する送光プローブと、前記送光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、前記送光プローブ及び前記第１受光プローブから離間して設置され、前記生体に前記第１光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第１光を受光し、前記生体に前記第２光が照射された場合に前記生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、前記第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、前記第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置のコンピュータに、前記第１検出部が検出した前記第１受光第１光量及び前記第１受光第２光量と、前記第２検出部が検出した前記第２受光第１光量及び前記第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出させ、導出させた前記酸素飽和度と前記血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出させる、プログラムである。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、近赤外分光法で計測される酸素飽和度と拡散相関分光法で計測される血流量とを計測できる計測装置、計測方法及びプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る計測装置１００の一例を示す図である。
【図2】本実施形態に係る計測装置１００の動作の一例を示す図である。
【図3】本実施形態に係る計測装置１００の動作の一例を示すフロー図である。
【図4】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの一例を示す図である。
【図5A】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの動作の一例を説明するための図である。
【図5B】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの動作の一例を説明するための図である。
【図6】空間分解分光法を説明するための図である。
【図7】波長と吸収係数との関係の一例を示す図である。
【図8】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの動作の一例を示すフロー図である。
【図9】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの解析タイミングの一例を示す図である。
【図10】筋の収縮と弛緩とを説明するための図である。
【図11】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの解析タイミングの一例を示す図である。
【図12】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の比較の一例を示す図である。
【図13A】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。
【図13B】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。
【図13C】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。
【図13D】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。
【図14】実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本発明の実施形態に係る計測装置、計測方法及びプログラムを、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【0012】
（実施形態）
（計測装置）
以下、本発明の実施形態に係る計測装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る計測装置１００の一例を示す図である。
計測装置１００は、第１光源１０１と、第２光源１０２と、送光プローブ１０３と、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５と、第１検出部１０６と、第２検出部１０７と、制御部１０８と、プローブホルダーＰＨとを備える。図１に示される例では、送光プローブ１０３、第１受光プローブ１０４及び第２受光プローブ１０５は前腕ＦＡなどの生体表面（体表面）に取り付けられる。以下、体表面の一例として前腕ＦＡを適用した場合について説明を続ける。送光プローブ１０３、第１受光プローブ１０４及び第２受光プローブ１０５は、プローブホルダーＰＨによって前腕ＦＡに固定される。
（計測装置）
以下、本発明の実施形態に係る計測装置を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係る計測装置１００の一例を示す図である。
計測装置１００は、第１光源１０１と、第２光源１０２と、送光プローブ１０３と、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５と、第１検出部１０６と、第２検出部１０７と、制御部１０８と、プローブホルダーＰＨとを備える。図１に示される例では、送光プローブ１０３、第１受光プローブ１０４及び第２受光プローブ１０５は前腕ＦＡなどの生体表面（体表面）に取り付けられる。以下、体表面の一例として前腕ＦＡを適用した場合について説明を続ける。送光プローブ１０３、第１受光プローブ１０４及び第２受光プローブ１０５は、プローブホルダーＰＨによって前腕ＦＡに固定される。
【0013】
第１光源１０１は、第１光を発生する。第１光源１０１の一例は、近赤外光レーザーである。近赤外光レーザーは、波長８００～２５００ｎｍ、波数１２５００～４０００ｃｍ＾－１の領域の電磁波（コヒーレント光）を発生する。本実施形態では、第１光源１０１は、第１波長λ１の電磁波を発生する。第１波長λ１は、７７５ｎｍから７９５ｎｍである。
第２光源１０２は、第２光を発生する。第２光源１０２の一例は、近赤外光レーザーである。本実施形態では、第２光源１０２は、第２波長λ２の電磁波を発生する。第２波長λ２は、８２０ｎｍから８４０ｎｍである。
制御部１０８は、第１光源１０１と第２光源１０２とを、第１光源１０１がオンの時に第２光源１０２がオフになり、第２光源１０２がオンの時に第１光源１０１がオフになるよう切り替える。
第２光源１０２は、第２光を発生する。第２光源１０２の一例は、近赤外光レーザーである。本実施形態では、第２光源１０２は、第２波長λ２の電磁波を発生する。第２波長λ２は、８２０ｎｍから８４０ｎｍである。
制御部１０８は、第１光源１０１と第２光源１０２とを、第１光源１０１がオンの時に第２光源１０２がオフになり、第２光源１０２がオンの時に第１光源１０１がオフになるよう切り替える。
【0014】
送光プローブ１０３は、第１光源１０１及び第２光源１０２と接続される。送光プローブ１０３は、第１光源１０１が発生する第１光と第２光源１０２が発生する第２光とが切り替えて入力され、第１光と第２光とを前腕ＦＡに照射（入力）する。
第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光（以下「第１受光第１光」という）を受光する。第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光（以下「第１受光第２光」という）を受光する。第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から離間して前腕ＦＡに取り付けられる。例えば、第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から２ｃｍから４ｃｍ離間して前腕ＦＡに取り付けられる。
第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光（以下「第１受光第１光」という）を受光する。第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光（以下「第１受光第２光」という）を受光する。第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から離間して前腕ＦＡに取り付けられる。例えば、第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から２ｃｍから４ｃｍ離間して前腕ＦＡに取り付けられる。
【0015】
第２受光プローブ１０５は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光（以下「第２受光第１光」という）を受光する。第２受光プローブ１０５は、送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力され、赤血球によって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光「第２受光第２光」を受光する。第２受光プローブ１０５は、送光プローブ１０３及び第１受光プローブ１０４から離間して設置される。例えば、第１受光プローブ１０４は、送光プローブ１０３から１ｃｍから２ｃｍ程度、第１受光プローブ１０４から１ｃｍから２ｃｍ程度離間して前腕ＦＡに取り付けられる。図１に示される例では、送光プローブ１０３、第１受光プローブ１０４及び第２受光プローブ１０５の前腕ＦＡ上の位置は、一直線に並ぶように取り付けられている。
【0016】
第１検出部１０６は、例えばフォトンカウンタによって構成され、第１受光プローブ１０４と接続される。第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第１光に基づいて光量（以下「第１受光第１光量」という）を検出し、第１受光第２光に基づいて光量（以下「第１受光第２光量」という）を検出する。
第２検出部１０７は、例えばフォトンカウンタによって構成され、第２受光プローブ１０５と接続される。第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光に基づいて光量（以下「第２受光第１光量」という）を検出し、第２受光第２光に基づいて光量（以下「第２受光第２光量」という）を検出する。
第２検出部１０７は、例えばフォトンカウンタによって構成され、第２受光プローブ１０５と接続される。第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光に基づいて光量（以下「第２受光第１光量」という）を検出し、第２受光第２光に基づいて光量（以下「第２受光第２光量」という）を検出する。
【0017】
図２は、本実施形態に係る計測装置１００の動作の一例を示す図である。図２には、送光プローブ１０３に入力される第１光源１０１が発生する第１光と第２光源１０２が発生する第２光とのオンオフの切り替えの一例が示される。第１光源１０１と第２光源１０２とが、短時間でオンオフが切り替えられる。第１光源１０１がオンの場合に第２光源１０２はオフにされ、第２光源１０２はオンの場合に第１光源１０１がオフにされる。例えば、第１光源１０１が４９５ｍｓの間オンにされ、その後オフにされる。第１光源１０１がオフにされてから５ｍｓ後に第２光源が４９５ｍｓの間オンにされ、その後オフにされる。第２光源１０２がオフにされてから５ｍｓ後に第１光源が４９５ｍｓの間オンにされ、その後オフにされる。以降は同様である。以降、照射時間が４９５ｍｓで、休止時間が５ｍｓである場合について説明するが、これは本実施形態の一例であって、照射時間と休止時間との各々の時間幅は適宜変更可能である。
【0018】
送光プローブ１０３は、第１光源１０１が発生した第１光又は第２光源１０２が発生した第２光を前腕ＦＡに照射（入力）する。第１光又は第２光が照射される前腕ＦＡ上の位置は同じである。
送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力された第１光は、表皮・真皮ＥＤを伝搬し、皮下組織ＳＴ及び筋肉ＭＵに到達する。皮下組織ＳＴに到達した第１光は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。筋肉ＭＵに到達した第１光は、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。図２では、赤血球ＲＢＣで拡散される第１光の進路を矢印の向きで示す。図２では、第１光が赤血球ＲＢＣにあたる度に吸収されていくことを線が細くなることで表す。
送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力された第１光は、表皮・真皮ＥＤを伝搬し、皮下組織ＳＴ及び筋肉ＭＵに到達する。皮下組織ＳＴに到達した第１光は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。筋肉ＭＵに到達した第１光は、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。図２では、赤血球ＲＢＣで拡散される第１光の進路を矢印の向きで示す。図２では、第１光が赤血球ＲＢＣにあたる度に吸収されていくことを線が細くなることで表す。
【0019】
図２に示される例では、第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第１光を受光する。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第１光を受光する。
送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力された第２光は、表皮・真皮ＥＤを伝搬し、皮下組織ＳＴ及び筋肉ＭＵに到達する。皮下組織ＳＴに到達した第２光は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。筋肉ＭＵに到達した第２光は、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。図２では、赤血球ＲＢＣで拡散される第２光の進路を矢印の向きで示す。図２では、第２光が赤血球ＲＢＣにあたる度に吸収されていくことを線が細くなることで表す。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第１光を受光する。
送光プローブ１０３から前腕ＦＡに入力された第２光は、表皮・真皮ＥＤを伝搬し、皮下組織ＳＴ及び筋肉ＭＵに到達する。皮下組織ＳＴに到達した第２光は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。筋肉ＭＵに到達した第２光は、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受ける。図２では、赤血球ＲＢＣで拡散される第２光の進路を矢印の向きで示す。図２では、第２光が赤血球ＲＢＣにあたる度に吸収されていくことを線が細くなることで表す。
【0020】
図２に示される例では、第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第２光を受光する。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第２光を受光する。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第２光を受光する。
【0021】
（計測装置の動作）
図３は、本実施形態に係る計測装置１００の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１－１）
制御部１０８の制御によって第１光源１０１は、第１光を発生する。
（ステップＳ２－１）
第１光源１０１が発生した第１光は、送光プローブ１０３に入力される。
（ステップＳ３－１）
送光プローブ１０３は、第１光源１０１から入力された第１光を前腕ＦＡに送光する。
（ステップＳ４－１）
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第１光を受光する。
図３は、本実施形態に係る計測装置１００の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１－１）
制御部１０８の制御によって第１光源１０１は、第１光を発生する。
（ステップＳ２－１）
第１光源１０１が発生した第１光は、送光プローブ１０３に入力される。
（ステップＳ３－１）
送光プローブ１０３は、第１光源１０１から入力された第１光を前腕ＦＡに送光する。
（ステップＳ４－１）
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第１光を受光する。
【0022】
（ステップＳ５－１）
第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光は、第２検出部１０７に入力される。
（ステップＳ６－１）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５から入力された第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出する。
（ステップＳ７－１）
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第１光を受光する。
（ステップＳ８－１）
第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第１光は、第１検出部１０６に入力される。
（ステップＳ９－１）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４から入力された第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出する。
第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光は、第２検出部１０７に入力される。
（ステップＳ６－１）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５から入力された第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出する。
（ステップＳ７－１）
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第１光を受光する。
（ステップＳ８－１）
第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第１光は、第１検出部１０６に入力される。
（ステップＳ９－１）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４から入力された第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出する。
【0023】
（ステップＳ１０－１）
制御部１０８の制御によって第２光源１０２は、第２光を発生する。
（ステップＳ１１－１）
第２光源１０２が発生した第２光は、送光プローブ１０３に入力される。
（ステップＳ１２－１）
送光プローブ１０３は、第２光源１０２から入力された第２光を前腕ＦＡに送光する。
（ステップＳ１３－１）
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第２光受光する。
制御部１０８の制御によって第２光源１０２は、第２光を発生する。
（ステップＳ１１－１）
第２光源１０２が発生した第２光は、送光プローブ１０３に入力される。
（ステップＳ１２－１）
送光プローブ１０３は、第２光源１０２から入力された第２光を前腕ＦＡに送光する。
（ステップＳ１３－１）
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第２受光第２光受光する。
【0024】
（ステップＳ１４－１）
第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第２光は、第２検出部１０７に入力される。
（ステップＳ１５－１）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５から入力された第２受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する。
（ステップＳ１６－１）
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第２光を受光する。
（ステップＳ１７－１）
第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第２光は、第１検出部１０６に入力される。
（ステップＳ１８－１）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４から入力された第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する。
以降ステップＳ１－１に戻り、同様の処理が繰り返される。
第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第２光は、第２検出部１０７に入力される。
（ステップＳ１５－１）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５から入力された第２受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する。
（ステップＳ１６－１）
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光とのうち少なくとも一方を含む第１受光第２光を受光する。
（ステップＳ１７－１）
第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第２光は、第１検出部１０６に入力される。
（ステップＳ１８－１）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４から入力された第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する。
以降ステップＳ１－１に戻り、同様の処理が繰り返される。
【0025】
前述した実施形態では、一例として、第１光及び第２光が前腕ＦＡに入力される場合について説明したがこの例に限られない。例えば、第１光及び第１光が太腿などの生体の任意の筋組織に入力されてもよい。
前述した実施形態では、一例として、計測装置１００が、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５とを備える場合について説明したがこの例に限られない。例えば、計測装置１００が、３個以上の受光プローブを備えるようにしてもよい。
本実施形態に係る計測装置１００によれば、第１光源１０１が発生した第１光及び第２光源１０２が発生した第２光を切り替えながら送光プローブ１０３へ入力（照射）し、送光プローブ１０３は、第１光又は第２光を筋組織の同一位置（範囲）へ入力する。
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光との少なくとも一方を含む第１受光第１光を受光できる。
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光との少なくとも一方を含む第１受光第２光を受光できる。
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出でき、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出できる。
前述した実施形態では、一例として、計測装置１００が、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５とを備える場合について説明したがこの例に限られない。例えば、計測装置１００が、３個以上の受光プローブを備えるようにしてもよい。
本実施形態に係る計測装置１００によれば、第１光源１０１が発生した第１光及び第２光源１０２が発生した第２光を切り替えながら送光プローブ１０３へ入力（照射）し、送光プローブ１０３は、第１光又は第２光を筋組織の同一位置（範囲）へ入力する。
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光との少なくとも一方を含む第１受光第１光を受光できる。
第１受光プローブ１０４は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光との少なくとも一方を含む第１受光第２光を受光できる。
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４が受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出でき、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出できる。
【0026】
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第１光との少なくとも一方を含む第２受光第１光を受光できる。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光との少なくとも一方を含む第２受光第２光を受光できる。
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出でき、第２受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出できる。
第２受光プローブ１０５は、皮下組織ＳＴに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光と、筋肉ＭＵに含まれる赤血球ＲＢＣによって吸収及び拡散の少なくとも一方の影響を受けた第２光との少なくとも一方を含む第２受光第２光を受光できる。
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５が受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出でき、第２受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出できる。
【0027】
このように構成することによって、第１光源１０１からの第１光及び第２光源１０２からの第２光を筋組織に入力するための送光プローブ１０３を共用できるため、第１光源１０１からの第１光を筋組織に入力するための送光プローブ及び第２光源１０２からの第２光を筋組織に入力するための送光プローブを別々の設けた場合と比較して、小型化できるとともに低価格化が可能になる。さらに、被験者の筋組織の同一範囲に第１光及び第２光を入力できる。このため、被験者の筋組織の同一範囲に第１光及び第２光を入力した場合の第１光量及び第２光量を検出できる。
【0028】
（実施形態の変形例）
図４は、実施形態の変形例に係る計測装置の一例を示す図である。実施形態の変形例に係る計測装置１００ａは、計測装置１００に血流速度と、酸素飽和度と、組織酸素代謝率とを導出する機能を備えたものである。
計測装置１００ａは、第１光源１０１と、第２光源１０２と、送光プローブ１０３と、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５と、第１検出部１０６と、第２検出部１０７と、制御部１０８と、プローブホルダーＰＨと、情報処理装置１１０とを備える。情報処理装置１１０は、血流速度と、相対濃度・酸素飽和度と、組織酸素代謝率とを導出する
図４は、実施形態の変形例に係る計測装置の一例を示す図である。実施形態の変形例に係る計測装置１００ａは、計測装置１００に血流速度と、酸素飽和度と、組織酸素代謝率とを導出する機能を備えたものである。
計測装置１００ａは、第１光源１０１と、第２光源１０２と、送光プローブ１０３と、第１受光プローブ１０４と、第２受光プローブ１０５と、第１検出部１０６と、第２検出部１０７と、制御部１０８と、プローブホルダーＰＨと、情報処理装置１１０とを備える。情報処理装置１１０は、血流速度と、相対濃度・酸素飽和度と、組織酸素代謝率とを導出する
【0029】
情報処理装置１１０は、パーソナルコンピュータ、サーバ、スマートフォン、タブレットコンピュータ又は産業用コンピュータ等の装置によって実現される。情報処理装置１１０は、データ収集部１１２と、導出部１１４と、出力部１１６と、信号検出部１１７、記憶部１１８とを備える。
データ収集部１１２は、データを収集する。一例として、データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第１光量を示す情報及び第１受光第２光量を示す情報と、第２検出部１０７によって検出された第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報とを収集する。
他の例として、データ収集部１１２は、キーボード及びマウスなどの操作部を有してもよい。この場合、データ収集部１１２は、ユーザによって当該操作部に対して行われる操作に応じた情報を入力する。他の例として、データ収集部１１２は、外部の装置から情報を入力してもよい。当該外部の装置は、例えば、可搬な記憶媒体であってもよい。この場合、データ収集部１１２には、第1受光第１光量を示す情報及び第１受光第２光量を示す情報と、第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報とを示す情報とが入力される。
データ収集部１１２は、データを収集する。一例として、データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第１光量を示す情報及び第１受光第２光量を示す情報と、第２検出部１０７によって検出された第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報とを収集する。
他の例として、データ収集部１１２は、キーボード及びマウスなどの操作部を有してもよい。この場合、データ収集部１１２は、ユーザによって当該操作部に対して行われる操作に応じた情報を入力する。他の例として、データ収集部１１２は、外部の装置から情報を入力してもよい。当該外部の装置は、例えば、可搬な記憶媒体であってもよい。この場合、データ収集部１１２には、第1受光第１光量を示す情報及び第１受光第２光量を示す情報と、第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報とを示す情報とが入力される。
【0030】
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報及び第２受光第１光量を示す情報を取得する。導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報及び第２受光第１光量を示す情報の各々に基づいて血流速度を導出する。
例えば、導出部１１４は、拡散相関分光法によって血流速度を導出する。拡散相関分光法は、近赤外光の散乱を利用して組織末梢血流動態を計測する方法である。つまり、拡散相関分光法では、赤血球の移動に伴う近赤外線の拡散現象を利用して、血流速度を導出する。拡散相関分光法は、プローブ間距離の変更により皮膚から深部まで計測深度を調節可能、非侵襲性、測定が容易、体動の制限が少ない、時間分解能が高い、任意の組織末梢血流の計測が可能などの特徴がある。
例えば、導出部１１４は、第１受光第１光量の時間変化から自己相関関数（以下「第１受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第１受光第１光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第１光量の時間変化から自己相関関数（以下「第２受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第１光血流速度」という）を導出する。
例えば、導出部１１４は、拡散相関分光法によって血流速度を導出する。拡散相関分光法は、近赤外光の散乱を利用して組織末梢血流動態を計測する方法である。つまり、拡散相関分光法では、赤血球の移動に伴う近赤外線の拡散現象を利用して、血流速度を導出する。拡散相関分光法は、プローブ間距離の変更により皮膚から深部まで計測深度を調節可能、非侵襲性、測定が容易、体動の制限が少ない、時間分解能が高い、任意の組織末梢血流の計測が可能などの特徴がある。
例えば、導出部１１４は、第１受光第１光量の時間変化から自己相関関数（以下「第１受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第１受光第１光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第１光量の時間変化から自己相関関数（以下「第２受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第１光血流速度」という）を導出する。
【0031】
また、導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得する。導出部１１４は、取得した第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報の各々に基づいて血流速度を導出する。例えば、導出部１１４は、拡散相関分光法によって血流速度を導出する。
例えば、導出部１１４は、第１受光第２光量の時間変化から自己相関関数（以下「第１受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第２光量の時間変化から自己相関関数（以下「第２受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
具体的には、導出部１１４は、光量を示す情報（第1受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第1受光第２光量を示す情報、第２受光第２光量を示す情報）から、光強度Ｉ（ｔ）を導出する。導出部１１４は、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数ｇ２（τ）を求め、求めた自己相関関数ｇ２（τ）の傾きから血流速度を導出する。
例えば、導出部１１４は、第１受光第２光量の時間変化から自己相関関数（以下「第１受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第２光量の時間変化から自己相関関数（以下「第２受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
具体的には、導出部１１４は、光量を示す情報（第1受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第1受光第２光量を示す情報、第２受光第２光量を示す情報）から、光強度Ｉ（ｔ）を導出する。導出部１１４は、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数ｇ２（τ）を求め、求めた自己相関関数ｇ２（τ）の傾きから血流速度を導出する。
【0032】
また、導出部１１４は、第１受光第１光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第１受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第１受光第１光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第１光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第２受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第１光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第１光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第２受光第１光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第１光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第１光血流速度」という）を導出する。
【0033】
導出部１１４は、第１受光第２光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第１受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第１受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第１受光第２光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第２光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第２受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
導出部１１４は、第２受光第２光量の時間変化から光強度Ｉ（ｔ）を導出し、導出した光強度Ｉ（ｔ）から自己相関関数（以下「第２受光第２光自己相関関数」という）を導出する。導出部１１４は、導出した第２受光第２光自己相関関数に基づいて血流速度（以下「第２受光第２光血流速度」という）を導出する。
【0034】
図５Ａ、図５Ｂは、実施形態の変形例に係る計測装置の動作の一例を説明するための図である。ここでは、一例として光量を示す情報から光強度Ｉ（ｔ）が導出された後について説明する。流速がゼロの場合、光子数は変化しないため、光強度Ｉ（ｔ）も変化しない。このため、自己相関関数ｇ２（τ）は高い値で一定となる。
図５Ａは、流速が遅い場合を示す。この場合、光子数の変化が小さいため、光強度Ｉ（ｔ）も変化が小さい。このため、自己相関関数ｇ２（τ）の傾きは滑らかになり、血流速度は遅くなる。
図５Ｂは、流速が速い場合を示す。この場合、光子数の変化が大きいため、光強度Ｉ（ｔ）も変化が大きい。このため、自己相関関数ｇ２（τ）の傾きは急になり、血流速度は速くなる。
図５Ａは、流速が遅い場合を示す。この場合、光子数の変化が小さいため、光強度Ｉ（ｔ）も変化が小さい。このため、自己相関関数ｇ２（τ）の傾きは滑らかになり、血流速度は遅くなる。
図５Ｂは、流速が速い場合を示す。この場合、光子数の変化が大きいため、光強度Ｉ（ｔ）も変化が大きい。このため、自己相関関数ｇ２（τ）の傾きは急になり、血流速度は速くなる。
【0035】
また、導出部１１４が導出する自己相関関数をＧ２（τ）とすると、自己相関関数Ｇ２（τ）は、式（１）のように表される。
一方、拡散方程式は、式（２）のように表される。
式（２）から式（３）が導かれる。
【数1】
【数2】
【数3】
【0036】
式（３）に含まれるｋＤは式（４）のように表される。
式（１）と式（３）との誤差が最小となる場合の式(４)に含まれるαＤＢが求める血流量である。
式（１）から式（４）において、μｓ´は減衰散乱係数であり、μaは吸収係数であり、ｒ１、ｒ２はプローブ間距離である。また、ｋ０は波長の逆数であり、αは光子の散乱の割合を示す係数であり、ＤＢは（ブラウン）拡散係数である。
【数4】
式（１）から式（４）において、μｓ´は減衰散乱係数であり、μaは吸収係数であり、ｒ１、ｒ２はプローブ間距離である。また、ｋ０は波長の逆数であり、αは光子の散乱の割合を示す係数であり、ＤＢは（ブラウン）拡散係数である。
【0037】
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報及び第２受光第１光量を示す情報を取得した場合には、第１光の波長λ１を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、それぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出する。
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得した場合には、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、それぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得した場合には、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、それぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
【0038】
また、導出部１１４は、近赤外分光法によって組織酸素動態（ヘモグロビン濃度）を計測する。近赤外分光法は、近赤外の吸収を利用して、組織酸素動態を計測する方法である。実施形態の変形例では、組織酸素動態の一例として、相対濃度・酸素飽和度を適用した場合について説明を続ける。
導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報に基づいて相対濃度・酸素飽和度を導出する。
ここで、近赤外光の吸収を利用した組織酸素動態の計測手法について説明する。組織酸素動態の計測手法には、ＭＢＬ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ）法と、時間分解分光法（Ｔｉｍｅ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＴＲＳ）法と、空間分解分光法（Ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＳＲＳ）とが知られている。
導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報に基づいて相対濃度・酸素飽和度を導出する。
ここで、近赤外光の吸収を利用した組織酸素動態の計測手法について説明する。組織酸素動態の計測手法には、ＭＢＬ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ）法と、時間分解分光法（Ｔｉｍｅ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＴＲＳ）法と、空間分解分光法（Ｓｐａｔｉａｌ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ： ＳＲＳ）とが知られている。
【0039】
ＭＢＬ法は、光源は連続光を使用し、検出光強度から濃度変化を算出する方法である。ＭＢＬ法は、定量化のために光路長の情報が必要である。
時間分解分光法は、光源は１ｎｓ以下の短パルス光を使用し、受光点での時間的広がりから濃度絶対値・酸素飽和度を算出する方法である。
空間分解分光法は、光源は連続光を使用し、２つの受光点での検出光量の差から相対濃度・酸素飽和度を算出する方法である。
図６は、空間分解分光法を説明するための図である。送光プローブ１０３と第１受光プローブ１０４との間のプローブ間距離をρ１とし、送光プローブ１０３と第２受光プローブ１０５との間のプローブ間距離をρ２とする。空間分解分光法では、第１受光プローブ１０４における検出光量と第２受光プローブ１０５における検出光量との差から相対濃度・酸素飽和度を算出する。
実施形態の変形例では、一例として、空間分解分光法によって、相対濃度・酸素飽和度を算出する場合について説明を続ける。この場合、導出部１１４は、第１受光第１光量、第２受光第１光量、第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量に基づいて第１波長及び第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
時間分解分光法は、光源は１ｎｓ以下の短パルス光を使用し、受光点での時間的広がりから濃度絶対値・酸素飽和度を算出する方法である。
空間分解分光法は、光源は連続光を使用し、２つの受光点での検出光量の差から相対濃度・酸素飽和度を算出する方法である。
図６は、空間分解分光法を説明するための図である。送光プローブ１０３と第１受光プローブ１０４との間のプローブ間距離をρ１とし、送光プローブ１０３と第２受光プローブ１０５との間のプローブ間距離をρ２とする。空間分解分光法では、第１受光プローブ１０４における検出光量と第２受光プローブ１０５における検出光量との差から相対濃度・酸素飽和度を算出する。
実施形態の変形例では、一例として、空間分解分光法によって、相対濃度・酸素飽和度を算出する場合について説明を続ける。この場合、導出部１１４は、第１受光第１光量、第２受光第１光量、第１受光第２光量及び前記第２受光第２光量に基づいて第１波長及び第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
【0040】
検出光強度Ａ（ρ）は、式（５）のように表される。
検出光子量Ｒ（ρ、ｔ）は、式（６）のように表される。
ここで、
である。左側の式は散乱係数を示し、右側の式は減衰散乱係数と吸収係数をかけたものが右辺のように近似できることを示したものである。
【数5】
【数6】
【数7】
【0041】
相対吸収係数は、式（７）のように表される。
相対吸収係数は、式（８）のように表される。
ここで、
である。
【数8】
【数9】
【数10】
【0042】
図７は、波長と吸収係数との関係の一例を示す図である。図７において、横軸は波長［ｎｍ］であり、縦軸は吸収係数［ｃｍ－１ｍＭ－１］である。図７は、ヘモグロビン（Ｈｂ）と酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）とについて波長と吸収係数との関係を示す。
図７によれば、波長が８００ｎｍの近傍でヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数と酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数とは等しいことが分かる。また、波長が約８００ｎｍよりも短波長側でヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数の方が酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数よりも大きいことが分かる。また、波長が約８００ｎｍよりも長波長側で酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数の方がヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数よりも大きいことが分かる。
図７によれば、波長が８００ｎｍの近傍でヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数と酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数とは等しいことが分かる。また、波長が約８００ｎｍよりも短波長側でヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数の方が酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数よりも大きいことが分かる。また、波長が約８００ｎｍよりも長波長側で酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の吸収係数の方がヘモグロビン（Ｈｂ）の吸収係数よりも大きいことが分かる。
【0043】
組織酸素飽和度ＳｔＯ２は、式（９）のように表される。
式（５）から式（９）において、ρはプローブ間距離であり、μｓ´は減衰散乱係数であり、μaは吸収係数であり、ｋは比例定数であり、ｈは減衰散乱係数の線形回帰の勾配であり、λは波長であり、Ｃｏｘｙは相対酸素化ヘモグロビン濃度であり、Ｃｄｅｏｘｙは相対脱酸素化ヘモグロビン濃度であり、εはヘモグロビンの分子吸光係数である。
【数11】
【0044】
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得する。導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報に基づいて、プローブ間距離ρ１、ρ２を使用して、第１光の波長λ１及び第２光の波長λ１の各々について相対吸収係数を導出する。導出部１１４は、導出した２つの相対吸収係数の連立方程式を解くことで式（９）の相対濃度を導出し、その解を用いて式（１０）で表される酸素飽和度を導出する。
【0045】
導出部１１４は、導出した血流速度指標及び相対濃度・酸素飽和度に基づいて、組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２（ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ Ｒａｔｅ ｏｆ Ｏｘｙｇｅｎ）を導出する。例えば、導出部１１４は、式（１０）から組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を導出する。
式（１０）において、ｒＢＦＩは血流速度指標（ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｂｌｏｏｄ ｆｌｏｗ ｉｎｄｅｘ）であり、ｒＯＥＦは酸素摂取率（ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｏｘｙｇｅｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）である。
信号検出部１１７は、生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生するアナログ信号を検出する。第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号に基づいて第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。つまり、第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号に基づいて第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。つまり、第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
【数12】
信号検出部１１７は、生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生するアナログ信号を検出する。第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号に基づいて第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。つまり、第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号に基づいて第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。つまり、第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
【0046】
出力部１１６は、導出部１１４から、組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を取得し、取得した組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を出力する。例えば、出力部１１６は、音声によって出力してもよいし、表示部（図示なし）に表示することによって出力してもよい。出力部１１６は、組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２に加え、または組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２の代わりに血流速度指標（ＢＦＩ）及び相対濃度・酸素飽和度のいずれか一方又は両方を出力してもよい。
【0047】
データ収集部１１２、導出部１１４、出力部１１６及び信号検出部１１７の全部または一部は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサが記憶部１１８に格納されたプログラムを実行することにより実現される機能部（以下、ソフトウェア機能部と称する）である。
なお、データ収集部１１２、導出部１１４、出力部１１６及び信号検出部１１７の全部または一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
なお、データ収集部１１２、導出部１１４、出力部１１６及び信号検出部１１７の全部または一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【0048】
（計測装置の動作）
図８は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの動作の一例を示す図である。第２検出部１０７が第２受光第１光量と第２受光第２光量を検出し、第１検出部１０６が第１受光第１光量と第１受光第２光量を検出するまでの動作については、図３と同様である。ただし、第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過したのとに第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
ここでは、第２検出部１０７が第２受光第１光量と第２受光第２光量を検出し、第１検出部１０６が第１受光第１光量と第１受光第２光量を検出した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－２）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５からの第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出する。
（ステップＳ２－２）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４からの第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出する。
（ステップＳ３－２）
データ収集部１１２は、第２検出部１０７によって検出された第２受光第１光量を示す情報を収集する。
図８は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの動作の一例を示す図である。第２検出部１０７が第２受光第１光量と第２受光第２光量を検出し、第１検出部１０６が第１受光第１光量と第１受光第２光量を検出するまでの動作については、図３と同様である。ただし、第１検出部１０６は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過した後に第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出する。第２検出部１０７は、信号検出部１１７が検出したアナログ信号のアーチファクトをトリガとしてアーチファクトを検出してから所定の時間が経過したのとに第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
ここでは、第２検出部１０７が第２受光第１光量と第２受光第２光量を検出し、第１検出部１０６が第１受光第１光量と第１受光第２光量を検出した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－２）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５からの第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出する。
（ステップＳ２－２）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４からの第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出する。
（ステップＳ３－２）
データ収集部１１２は、第２検出部１０７によって検出された第２受光第１光量を示す情報を収集する。
【0049】
（ステップＳ４－２）
データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第１光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ５－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第２受光第１光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ６－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ７－２）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５からの第２受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する。
データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第１光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ５－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第２受光第１光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ６－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ７－２）
第２検出部１０７は、第２受光プローブ１０５からの第２受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する。
【0050】
（ステップＳ８－２）
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４からの第１受光第２光に基づいて第１受光第２１光量を検出する。
（ステップＳ９－２）
データ収集部１１２は、第２検出部１０７によって検出された第２受光第２光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ１０－２）
データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第２光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ１１－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第２受光第２光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ１２－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第２光量を示す情報を取得する。
第１検出部１０６は、第１受光プローブ１０４からの第１受光第２光に基づいて第１受光第２１光量を検出する。
（ステップＳ９－２）
データ収集部１１２は、第２検出部１０７によって検出された第２受光第２光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ１０－２）
データ収集部１１２は、第１検出部１０６によって検出された第1受光第２光量を示す情報を収集する。
（ステップＳ１１－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第２受光第２光量を示す情報を取得する。
（ステップＳ１２－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第２光量を示す情報を取得する。
【0051】
（ステップＳ１３－２）
導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報に基づいて、第１光の波長λ１を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第１受光第１光血流速度指標を導出する。導出部１１４は、取得した第２受光第１光量を示す情報に基づいて、第１光の波長λ１を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第２受光第１光血流速度指標を導出する。
導出部１１４は、取得した第１受光第２光量を示す情報に基づいて、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第１受光第２光血流速度指標を導出する。導出部１１４は、取得した第２受光第２光量を示す情報に基づいて、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第２受光第２光血流速度指標を導出する。
（ステップＳ１４－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得する。導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報に基づいて、酸素飽和度を導出する。
導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報に基づいて、第１光の波長λ１を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第１受光第１光血流速度指標を導出する。導出部１１４は、取得した第２受光第１光量を示す情報に基づいて、第１光の波長λ１を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第２受光第１光血流速度指標を導出する。
導出部１１４は、取得した第１受光第２光量を示す情報に基づいて、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第１受光第２光血流速度指標を導出する。導出部１１４は、取得した第２受光第２光量を示す情報に基づいて、第２光の波長λ２を式(４)に入力し、αＤＢを導出することによって、第２受光第２光血流速度指標を導出する。
（ステップＳ１４－２）
導出部１１４は、データ収集部１１２から第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報を取得する。導出部１１４は、取得した第１受光第１光量を示す情報、第２受光第１光量を示す情報、第１受光第２光量を示す情報及び第２受光第２光量を示す情報に基づいて、酸素飽和度を導出する。
【0052】
（ステップＳ１５－２）
導出部１１４は、導出した第１受光第１光血流速度指標、第２受光第１光血流速度指標、第１受光第２光血流速度指標及び第２受光第２光血流速度指標のいずれかと、酸素飽和度に基づいて、組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を導出する。
（ステップＳ１６－２）
出力部１１６は、導出部１１４から、血流速度指標、相対濃度、酸素飽和度及び組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を取得する。
（ステップＳ１７－２）
出力部１１６は、取得した血流速度指標、相対濃度、酸素飽和度及び組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を出力する。
以降ステップＳ１－２に戻り、同様の処理が繰り返される。
導出部１１４は、導出した第１受光第１光血流速度指標、第２受光第１光血流速度指標、第１受光第２光血流速度指標及び第２受光第２光血流速度指標のいずれかと、酸素飽和度に基づいて、組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を導出する。
（ステップＳ１６－２）
出力部１１６は、導出部１１４から、血流速度指標、相対濃度、酸素飽和度及び組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を取得する。
（ステップＳ１７－２）
出力部１１６は、取得した血流速度指標、相対濃度、酸素飽和度及び組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を出力する。
以降ステップＳ１－２に戻り、同様の処理が繰り返される。
【0053】
計測装置１００ａの適用例について説明する。一例として、運動時の前腕ＦＡの組織酸素代謝率ｒＭＲＯ２を計測する場合について説明する。
図９は、実施形態の変形例に係る計測装置の解析タイミングの一例を示す図である。図９には、第１光源１０１及び第２光源１０２のオンオフのタイミングと、アナログ信号によって信号検出部１１７によって検出される前腕ＦＡの筋収縮及び筋弛緩のタイミングと、血流速度とが示されている。血流速度に示されるＭＡは、筋の物理的な動きにより血管が変形することで生じる血流変化（モーションアーチファクト）であり、生理学的な血流量変化ではない。解析範囲の一例は、第１光源１０１がオンになってからオフになり、その後再びオンになるまでの期間である。換言すれば、第２光源１０２がオンからオフになってからオンになり、その後再びオフになるまでの期間である。
図９は、実施形態の変形例に係る計測装置の解析タイミングの一例を示す図である。図９には、第１光源１０１及び第２光源１０２のオンオフのタイミングと、アナログ信号によって信号検出部１１７によって検出される前腕ＦＡの筋収縮及び筋弛緩のタイミングと、血流速度とが示されている。血流速度に示されるＭＡは、筋の物理的な動きにより血管が変形することで生じる血流変化（モーションアーチファクト）であり、生理学的な血流量変化ではない。解析範囲の一例は、第１光源１０１がオンになってからオフになり、その後再びオンになるまでの期間である。換言すれば、第２光源１０２がオンからオフになってからオンになり、その後再びオフになるまでの期間である。
【0054】
図１０は、筋の収縮と弛緩とを説明するための図である。図１０において、左図は筋収縮を示し、右図は筋弛緩を示す。前腕ＦＡが筋収縮及び筋弛緩することで血流が変化する。この血流変化は、生理学的なものではない。
筋収縮することで毛細血管が圧迫されるため血流速度は、収縮開始時に血管内の血液が押し出されることにより増加するが、その後は血液の流入が阻害されるため低下する。逆に、筋弛緩すると毛細血管の圧迫が除去され、滞留していた血液が弛緩開始と共に血管内へ流入して血流速度が増加し、その後は血管への神経支配・液性因子による支配を受けて生理学的な速度増加・減少を示す。図９に戻り説明を続ける。
計測装置１００ａは、安静時には解析時間範囲（１）から解析時間範囲（６）に示されるように、連続した第１光源１０及び第２光源１０２のオンの後のタイミングで、１秒分の解析を行う。計測装置１００ａは、運動時に、運動量（握力や圧力、張力）の変化をアナログ信号で記録する。計測装置１００ａは、アナログ信号と、第１光源１０１及び第２光源１０２のオンオフのタイミングとに基づいて解析を行うタイミングを決定する。
具体的には、血流速度はタイミングが切り替えられる場合には体動ノイズがのり、筋収縮時は震えなども発生して生理学的な応答が見にくい。このため、体動ノイズが少ない弛緩後の自然な血管拡張・収縮状態で、かつ連続した第１光源１０１及び第２光源１０２のオンの後のタイミングで１秒分の測定(解析)を行う。図９では、解析時間範囲（４）から解析時間範囲（６）が該当する。
筋収縮することで毛細血管が圧迫されるため血流速度は、収縮開始時に血管内の血液が押し出されることにより増加するが、その後は血液の流入が阻害されるため低下する。逆に、筋弛緩すると毛細血管の圧迫が除去され、滞留していた血液が弛緩開始と共に血管内へ流入して血流速度が増加し、その後は血管への神経支配・液性因子による支配を受けて生理学的な速度増加・減少を示す。図９に戻り説明を続ける。
計測装置１００ａは、安静時には解析時間範囲（１）から解析時間範囲（６）に示されるように、連続した第１光源１０及び第２光源１０２のオンの後のタイミングで、１秒分の解析を行う。計測装置１００ａは、運動時に、運動量（握力や圧力、張力）の変化をアナログ信号で記録する。計測装置１００ａは、アナログ信号と、第１光源１０１及び第２光源１０２のオンオフのタイミングとに基づいて解析を行うタイミングを決定する。
具体的には、血流速度はタイミングが切り替えられる場合には体動ノイズがのり、筋収縮時は震えなども発生して生理学的な応答が見にくい。このため、体動ノイズが少ない弛緩後の自然な血管拡張・収縮状態で、かつ連続した第１光源１０１及び第２光源１０２のオンの後のタイミングで１秒分の測定(解析)を行う。図９では、解析時間範囲（４）から解析時間範囲（６）が該当する。
【0055】
図１１は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの解析タイミングの一例を示す図である。図１１において、横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は血流速度指標（ＢＦＩ）である。トリガなしの場合、収縮時をトリガとした場合、弛緩時をトリガとした場合について示す。
図１１は、一例として腓腹（ふくらはぎの）筋の血流動態と酸素動態とを同時に計測した場合を示す。計測は、最大随意収縮力で踵の上げ／下げ運動を２分間実施した後に行った。計測後、圧力センサからのアナログ信号を基に筋弛緩時／弛緩時でのＢＦＩを算出した。
図１１によれば、トリガなしの場合には、収縮時をトリガとした場合及び弛緩時をトリガとした場合と比較して、ＢＦＩのばらつきが大きくなることが分かる。
収縮時をトリガとした場合及び弛緩時をトリガとした場合には、トリガなしの場合と比較して、筋組織などの移動に伴って発生したモーションアーチファクトが軽減できることが分かる。収縮時及び弛緩時をトリガとすることによって、目的筋の活動が弛緩／収縮の位相に分離可能な計測ではより正確な血流速度が算出可能であることが分かる。つまり、握力や圧力などのアナログ信号をトリガタイミングとして筋運動の特定の位相での血流速度を検出可能であることが分かる。
図１１は、一例として腓腹（ふくらはぎの）筋の血流動態と酸素動態とを同時に計測した場合を示す。計測は、最大随意収縮力で踵の上げ／下げ運動を２分間実施した後に行った。計測後、圧力センサからのアナログ信号を基に筋弛緩時／弛緩時でのＢＦＩを算出した。
図１１によれば、トリガなしの場合には、収縮時をトリガとした場合及び弛緩時をトリガとした場合と比較して、ＢＦＩのばらつきが大きくなることが分かる。
収縮時をトリガとした場合及び弛緩時をトリガとした場合には、トリガなしの場合と比較して、筋組織などの移動に伴って発生したモーションアーチファクトが軽減できることが分かる。収縮時及び弛緩時をトリガとすることによって、目的筋の活動が弛緩／収縮の位相に分離可能な計測ではより正確な血流速度が算出可能であることが分かる。つまり、握力や圧力などのアナログ信号をトリガタイミングとして筋運動の特定の位相での血流速度を検出可能であることが分かる。
【0056】
図１２は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の比較の一例を示す図である。計測装置１００ａによって導出した酸素代謝率ｒＭＲＯ２と、ＮＩＲＳ法によって導出した酸素代謝率ｒＶＯ２とを比較した。
被験者は、前腕ＦＡに筋損傷のない成人男性２名、女性３名（年齢２２．３±０．３７歳）である。計測部位は、非利き手の浅指屈筋とした。最大握力（ＭＶＣ）は、男性について３８．０±４．０ｋｇ、女性について１９．３±３．３ｋｇであった。計測指標は、血流速度指標ＢＦＩ、酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂ、酸素飽和度ＳｔＯ２、酸素摂取率ｒＯＥＦ、酸素代謝率ｒＭＲＯ２とした。
被験者は、前腕ＦＡに筋損傷のない成人男性２名、女性３名（年齢２２．３±０．３７歳）である。計測部位は、非利き手の浅指屈筋とした。最大握力（ＭＶＣ）は、男性について３８．０±４．０ｋｇ、女性について１９．３±３．３ｋｇであった。計測指標は、血流速度指標ＢＦＩ、酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂ、酸素飽和度ＳｔＯ２、酸素摂取率ｒＯＥＦ、酸素代謝率ｒＭＲＯ２とした。
【0057】
図１２は、計測プロトコルの一例を示す。方法（１）と方法（２）との試験を行った。
方法（１）は、６分間の安静時駆血試験（Ｒｅｓｔ試験）である。方法（１）では、駆血時の酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの最低値を０とし、安静時の酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの平均値を１と定義した。方法（１）では、駆血開始直後から３６０秒間の傾きを直線近似し、傾きをＳ１とした。方法（１）では、駆血にはＤｅｌｆｉ ＰＴＳｉｉタニケットシステム（Ｚｉｍｍｅｒ Ｂｉｏｍｅｔ）を使用した。
方法（２）は、５分間の掌握運動後、１分間の安静時駆血試験（ＨＧ試験）である。方法（２）では、運動強度として、０％最大握力ＭＶＣ、２０％最大握力ＭＶＣ、３５％最大握力ＭＶＣ、５０％最大握力ＭＶＣの掌握運動を０．２５Ｈｚで５分間実施した。方法（２）では、方法（１）で求めた最低値と平均値とを用いて酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂを正規化した。方法（２）では、運動直後の駆血中の２０秒間の傾きを直線近似し、傾きをＳ２とした。
方法（１）は、６分間の安静時駆血試験（Ｒｅｓｔ試験）である。方法（１）では、駆血時の酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの最低値を０とし、安静時の酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの平均値を１と定義した。方法（１）では、駆血開始直後から３６０秒間の傾きを直線近似し、傾きをＳ１とした。方法（１）では、駆血にはＤｅｌｆｉ ＰＴＳｉｉタニケットシステム（Ｚｉｍｍｅｒ Ｂｉｏｍｅｔ）を使用した。
方法（２）は、５分間の掌握運動後、１分間の安静時駆血試験（ＨＧ試験）である。方法（２）では、運動強度として、０％最大握力ＭＶＣ、２０％最大握力ＭＶＣ、３５％最大握力ＭＶＣ、５０％最大握力ＭＶＣの掌握運動を０．２５Ｈｚで５分間実施した。方法（２）では、方法（１）で求めた最低値と平均値とを用いて酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂを正規化した。方法（２）では、運動直後の駆血中の２０秒間の傾きを直線近似し、傾きをＳ２とした。
【0058】
図１３Ａから図１３Ｄは、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。血流速度指標ＢＦＩ、酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂ、酸素摂取率ｒＯＥＦ、酸素代謝率ｒＭＲＯ２の４種類の計測指標に対して局所中央絶対偏差の３倍以上を外れ値として除去し、１Ｈｚにリサンプリングを実施した。
図１３Ａは血流速度指標ＢＦＩについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｂは酸素化ヘモグロビン濃度ｒＯｘｙＨｂについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｃは酸素摂取率ｒＯＥＦについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｄは酸素代謝率ｒＭＲＯ２についての全条件の時系列平均波形である。
図１３Ａは血流速度指標ＢＦＩについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｂは酸素化ヘモグロビン濃度ｒＯｘｙＨｂについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｃは酸素摂取率ｒＯＥＦについての全条件の時系列平均波形であり、図１３Ｄは酸素代謝率ｒＭＲＯ２についての全条件の時系列平均波形である。
【0059】
図１３Ａから図１３Ｄによれば、運動強度の増加に伴って、運動中の血流速度指標ＢＦＩ、酸素摂取率ｒＯＥＦ、酸素代謝率ｒＭＲＯ２、駆血直後の酸素化ヘモグロビン濃度ｒＯｘｙＨｂの傾き（Ｓ２）が増加した。
方法（１）、方法（２）で計測された酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの傾きから酸素代謝率ｒＶＯ２（＝Ｓ２／Ｓ１）を推定した。運動終了直前２０秒間の酸素代謝率ｒＭＲＯ２の平均値を算出した。ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２の各運動強度に対する応答を比較し、相関を検討した。
図１４は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。図１４は、酸素代謝率ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２との関係を示す。図１４によれば、酸素代謝率ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２との間に相関があることが分かる。相関値ｒは０．７３、Ｐ値は０．０００４であった。これによって、計測装置１００ａにより虚血を必要とせず筋の酸素代謝を非侵襲的に計測可能であることが確認できた。
方法（１）、方法（２）で計測された酸素化ヘモグロビン濃度ＯｘｙＨｂの傾きから酸素代謝率ｒＶＯ２（＝Ｓ２／Ｓ１）を推定した。運動終了直前２０秒間の酸素代謝率ｒＭＲＯ２の平均値を算出した。ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２の各運動強度に対する応答を比較し、相関を検討した。
図１４は、実施形態の変形例に係る計測装置１００ａの計測結果の一例を示す図である。図１４は、酸素代謝率ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２との関係を示す。図１４によれば、酸素代謝率ｒＶＯ２と酸素代謝率ｒＭＲＯ２との間に相関があることが分かる。相関値ｒは０．７３、Ｐ値は０．０００４であった。これによって、計測装置１００ａにより虚血を必要とせず筋の酸素代謝を非侵襲的に計測可能であることが確認できた。
【0060】
実施形態の変形例に係る計測装置１００ａによれば、計測装置１００ａは、拡散相関分光法によって血流速度を導出することと、近赤外分光法によって組織酸素動態を導出することとを同時に行うことができる。つまり、同一の装置で、同時に血流速度と組織酸素動態とを計測できる。従来法では、血流速度と組織酸素動態とは、別々の装置で測定され、交互に時間差を入れて計測することしかできなかった。このため、計測装置１００ａは、導出した血流速度と組織酸素動態とを組み合わせることによって、局所組織における酸素代謝量を導出できる。つまり、生体組織の血流動態、酸素動態、酸素摂取率、酸素代謝率の同時計測が可能となる。また、被験者が運動中に計測する動的計測を行うことができる。
従来、酸素代謝率は呼気ガス分析などで全身の酸素摂取を調べることが一般的であった。計測装置１００ａでは、筋の酸素代謝率の情報を取得できるため、局所筋組織の機能評価ができる。運動生理学の基礎研究の他、加齢・循環器疾患による運動機能低下・筋萎縮（フレイル）の評価など臨床的応用も可能である。
従来、酸素代謝率は呼気ガス分析などで全身の酸素摂取を調べることが一般的であった。計測装置１００ａでは、筋の酸素代謝率の情報を取得できるため、局所筋組織の機能評価ができる。運動生理学の基礎研究の他、加齢・循環器疾患による運動機能低下・筋萎縮（フレイル）の評価など臨床的応用も可能である。
【0061】
また、計測装置１００ａでは、送光プローブ１０３への入力が、第１光と第２光との間で切り替えられた後、運動（筋収縮と筋弛緩)のタイミングに基づいて測定のタイミングを決定できる。このように構成することによって、運動によるノイズを減少させることができるため、測定精度を向上させることができる。
【0062】
＜構成例＞
一構成例として、第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、第１光源が発生する第１光と第２光源が発生する第２光とが切り替えて入力され、第１光と第２光とを生体に照射する送光プローブと、送光プローブから離間して設置され、生体に第１光が照射された場合に生体からの光である第１受光第１光を受光し、生体に第２光が照射された場合に生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、送光プローブ及び第１受光プローブから離間して設置され、生体に第１光が照射された場合に生体からの光である第２受光第１光を受光し、生体に第２光が照射された場合に生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置である。
一構成例として、第１検出部が検出した第１受光第１光量及び第１受光第２光量と、第２検出部が検出した第２受光第１光量及び第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した酸素飽和度と血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する導出部をさらに備える。
一構成例として、導出部は、第１受光第１光量及び第２受光第１光量の時間変化からそれぞれ第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数を導出し、導出した第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、第１受光第２光量及び第２受光第２光量の時間変化からそれぞれ第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数を導出し、導出した第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
一構成例として、導出部は、拡散相関方程式において、第１波長を使用して第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、第２波長を使用して第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
一構成例として、導出部は、第１受光第１光量、第２受光第１光量、第１受光第２光量及び第２受光第２光量に基づいて前記第１波長及び前記第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
一構成例として、導出部は、送光プローブと第１受光プローブとの間の距離と、送光プローブと第２受光プローブとの間の距離に基づいて酸素飽和度を導出する。
一構成例として、導出部は、酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を導出し、前記血流速度と前記組織酸素飽和度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する。
一構成例として、生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生する信号を検出する信号検出部を更に備え、第１検出部は、信号検出部が検出した信号に基づいて第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出し、第２検出部は、信号検出部が検出した信号に基づいて第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
一構成例として、送光プローブに第１光源１０１が発生する第１光と第２光源１０２が発生する第２光とを切り替えて入力する制御部を更に備える。
一構成例として、第１波長を有する第１光を発生する第１光源と、第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を発生する第２光源と、第１光源が発生する第１光と第２光源が発生する第２光とが切り替えて入力され、第１光と第２光とを生体に照射する送光プローブと、送光プローブから離間して設置され、生体に第１光が照射された場合に生体からの光である第１受光第１光を受光し、生体に第２光が照射された場合に生体からの光である第１受光第２光を受光する第１受光プローブと、送光プローブ及び第１受光プローブから離間して設置され、生体に第１光が照射された場合に生体からの光である第２受光第１光を受光し、生体に第２光が照射された場合に生体からの光である第２受光第２光を受光する第２受光プローブと、第１受光プローブが受光した第１受光第１光に基づいて第１受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第１受光第２光量を検出する第１検出部と、第２受光プローブが受光した第２受光第１光に基づいて第２受光第１光量を検出し、第１受光第２光に基づいて第２受光第２光量を検出する第２検出部とを備える、計測装置である。
一構成例として、第１検出部が検出した第１受光第１光量及び第１受光第２光量と、第２検出部が検出した第２受光第１光量及び第２受光第２光量とに基づいて酸素飽和度と血流速度とを導出し、導出した酸素飽和度と血流速度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する導出部をさらに備える。
一構成例として、導出部は、第１受光第１光量及び第２受光第１光量の時間変化からそれぞれ第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数を導出し、導出した第１受光第１光自己相関関数及び第２受光第１光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、第１受光第２光量及び第２受光第２光量の時間変化からそれぞれ第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数を導出し、導出した第１受光第２光自己相関関数及び第２受光第２光自己相関関数に基づいてそれぞれ第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
一構成例として、導出部は、拡散相関方程式において、第１波長を使用して第１受光第１光血流速度及び第２受光第１光血流速度を導出し、第２波長を使用して第１受光第２光血流速度及び第２受光第２光血流速度を導出する。
一構成例として、導出部は、第１受光第１光量、第２受光第１光量、第１受光第２光量及び第２受光第２光量に基づいて前記第１波長及び前記第２波長での相対吸収係数を導出し、導出した相対吸収係数に基づいて酸素飽和度を導出する。
一構成例として、導出部は、送光プローブと第１受光プローブとの間の距離と、送光プローブと第２受光プローブとの間の距離に基づいて酸素飽和度を導出する。
一構成例として、導出部は、酸素飽和度に基づいて組織酸素飽和度を導出し、前記血流速度と前記組織酸素飽和度とに基づいて組織酸素代謝率を導出する。
一構成例として、生体が筋収縮または筋弛緩した場合に発生する信号を検出する信号検出部を更に備え、第１検出部は、信号検出部が検出した信号に基づいて第１受光第１光量と第１受光第２光量とを検出し、第２検出部は、信号検出部が検出した信号に基づいて第２受光第１光量と第２受光第２光量とを検出する。
一構成例として、送光プローブに第１光源１０１が発生する第１光と第２光源１０２が発生する第２光とを切り替えて入力する制御部を更に備える。
【0063】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合わせを行うことができる。これら実施形態及びその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
なお、前述の計測装置１００、計測装置１００ａは内部にコンピュータを有している。そして、前述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどをいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
なお、前述の計測装置１００、計測装置１００ａは内部にコンピュータを有している。そして、前述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどをいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【0064】
１００、１００ａ…計測装置、 １０１…第１光源、 １０２…第２光源、 １０３…送光プローブ、 １０４…第１受光プローブ、 １０５…第２受光プローブ、 １０６…第１検出部、 １０７…第２検出部、 １１０…情報処理装置、 １１２…データ収集部、 １１４…導出部、 １１６…出力部、 １１８…記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14】