[发明专利]生物体光测量装置和使用它的生物体光测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在使用了可视光或近红外光的生物体光测量装置中分离/除去与信号成分混合的皮肤血流成分等表层成分的影响的技术。 

背景技术

使用了近红外分光法的脑功能测量装置能够作为医疗用和研究用设备，或者用于教育效果、康复训练效果的确认、家庭中的健康管理、商品监视等市场调查。另外，能够通过同样的方法用于组织氧饱和度测量、肌肉的氧代谢测量。进而，以果实的糖度测量为首，还能够用于一般的吸收分光装置。 

在使用了现有的近红外分光法（NIRS）的脑功能测量装置中，有光地貌法（OT：Optical topography），其无侵扰地对人的脑的表层附近的局部血液动态变化进行图像化。光地貌法是以下的方法，即向被检测体照射属于从可视到红外的区域的波长的光，通过光检测器从离开数厘米的点检测通过了被检测体内部的光，测量血红蛋白浓度变化量（或血红蛋白浓度与光路长度的积的变化量），并二维地图像化（例如参照专利文献1、非专利文献1）。与核磁共振图像法（MRI：Megnetic resonance imaging）、阳电子断层摄影法（PET：Positron emission tomography）等脑功能测量技术相比，具有对被检测者的约束性低的特征。在临床现场，进行语言功能、视觉功能等的测量。 

有以下的报告，即在通过包含光地貌法的使用NIRS的无侵扰光脑功能成像得到的光检测信号和生物体信号（以下称为NIRS信号）中，由于从头皮上照射光，有可能受到头皮中的皮肤血流变动的影响。考虑到这样的皮肤血流的影响，对抽出/除去这些成分的方法进行了研究。这许多成分都是通过多个照射-检测器（发光器-受光器）间距离（以下称为SD（Source Detector：源检测器）距离）方式取得来自深度不同的部位的信号成分，要使用它们除去被认为对浅层部分的测量数据产生影响的皮肤血流信号的成分。以下，将在多个SD距离处进行测量的方式称为多SD方式。 

例如，有按照短SD距离、长SD距离分别使用头皮和脑（灰白质）中的光路长度，通过联立方程式确定头皮和脑（灰白质）中的吸收系数的方法（例如参照专利文献2）。但是，在该方法中，必须假定头部构造为2层模型，进而假定各层的部分平均光路长度，但难以推测被检测体的光路长度。 

另外，提出了使用了适应性滤波器的减法方法，在该方法中，通过从长SD距离的测量数据（以下称为长SD数据）减去短SD距离的测量数据乘以适当的系数所得的值，来除去皮肤血流信号（例如参照非专利文献3）。另外，作为使用了线性回归的减法方法，提出了通过从长SD数据减去使短SD数据线性回归到长SD数据所得的拟合信号来求出脑活动信号的方法（例如参照非专利文献4）。 

作为与之相关联的技术，揭示了以下的方法。 

在专利文献2中，其目的在于：提供一种光测量装置，使用具有多个发光探头、多个受光探头的收发光部，能够除去皮肤血流等的不需要的信息，具有以下的方法，即以中点相等的方式配置多个照射-检测器对，实施测量，通过运算处理除去不需要的信息。另外，在专利文献3中，有以下的方法，即通过在针对一个光源使用2个检测器的装置结构中，适当地区别从2个检测器得到的信息，没有因与相邻的组织的重叠等引起的影响地，得到其特征主要在于脑组织自身内的状态的结果。进而，在专利文献4、5、6中，有以下的方法，即计算吸光度变化，根据长SD数据和短SD数据进行减法等运算。其中，在这些方法中，存在以下所述的问题。 

第一，存在难以解决各SD距离的测量数据之间的减法等运算中的各种系数的问题。在这样的运算中，各种系数对结果产生影响，因此，必须设定适当的值。另外，在取得短SD数据时，偶尔将SD距离设为10mm以下，取得不由脑血流决定而只由皮肤的吸收变化决定的信号成分，因此，脑、皮肤起因的成分的振幅比未知，难以决定运算中的适当的系数。为了对包含皮肤的贡献和脑的贡献在内的长SD测量数据适当地进行修正，必须知道皮肤/脑的各贡献率和光路长度比。 

进而，在使短SD数据拟合长SD数据时，在皮肤血流信号和脑血流信号不独立的情况，即皮肤血流信号和脑血流信号存在相关性的情况下，无法排除从长SD数据中除去了脑血流信号的可能性。