JP4230726B2 - Biological light measuring device and biological load reaction measuring device - Google Patents
Biological light measuring device and biological load reaction measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4230726B2 JP4230726B2 JP2002203895A JP2002203895A JP4230726B2 JP 4230726 B2 JP4230726 B2 JP 4230726B2 JP 2002203895 A JP2002203895 A JP 2002203895A JP 2002203895 A JP2002203895 A JP 2002203895A JP 4230726 B2 JP4230726 B2 JP 4230726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- task
- load
- subject
- biological
- sequence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 63
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 6
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 40
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 206010052804 Drug tolerance Diseases 0.000 description 4
- 230000009118 appropriate response Effects 0.000 description 4
- 230000026781 habituation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 210000004720 cerebrum Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体に照射した光が生体内を透過した光または生体内で散乱もしくは反射した光(以下、生体透過光と総称する)を用いて被検者の負荷に対する反応を計測する生体光計測装置において、被検者の負荷に対する反応の測定を、より適正化する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の生体光計測装置としては、例えば、特開平9-98972号公報等に記載されるように、異なる変調周波数の光を生成する半導体レーザと、この半導体レーザから出射された光を生体に誘導し異なる位置に照射する照射用光ファイバと、生体透過光を集光しフォトダイオードに誘導する検出用光ファイバと、照射用及び検出用光ファイバの先端部分を生体の所定位置に固定する固定部材と、フォトダイオードから出力される生体透過光強度を表す電気信号(以下、「生体透過光強度信号」と記す)から波長及び照射位置に対応する生体透過光強度信号をそれぞれ分離するロックインアンプと、このロックインアンプの出力をデジタル信号に変換するA/D変換器と、A/D変換後の生体透過光強度信号から計測点毎の酸素化へモグロビン濃度の相対変化量ΔCoxy及び脱酸素化へモグロビン濃度の相対変化量ΔCdeoxyを計算し、この相対変化量ΔCoxy、ΔCdeoxy、及び、ΔCoxyとΔCdeoxyとの総和としての全ヘモグロビン濃度の相対変化量を生体透過光強度画像(トポグラフィ画像あるいはタイムコース)として入出力部に出力する画像生成部と、装置本体の動作指示の入力及び生体透過光強度画像の表示を行う入出力部とを備えた生体光計測装置が知られてる。
【0003】
また、このような従来の生体光計測装置において、光や音などの負荷を、一定時間ずつ一定の時間間隔で被検者に与えながら、生体透過光強度の計測を行って前述した生体透過光強度画像を生成することにより、被検者の負荷に対する反応を計測する技術が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の負荷を被検者に与えながら、生体透過光強度の計測を行う技術によれば、被検者に負荷を与える時間的パターンが一定であるために、被検者が負荷に対して慣れを生じてしまい、反応が低下して負荷に対する純粋な反応を適正に計測することができなくなってしまう場合がある。逆に、負荷によっては、負荷を繰り返し与えることにより、生体の反応が増加してしまう場合もあり、この場合にも負荷に対する純粋な反応を適正に計測することができない。
【0005】
そこで、本発明は、生体光計測装置において、被検者の負荷に対する慣れによる反応の低下を軽減することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題達成のために、本発明は、被検体に光を照射し、被検体を通過した光または被検体で散乱もしくは反射した光を測定することにより、被検体の状態を計測する生体光計測装置を、被検体に対して負荷を与える負荷装置と、前記負荷装置によって、前記被検体に対して間欠的に負荷を繰り返し、負荷を与える期間の時間長をランダムに変動させながら与える負荷シーケンス制御装置とを備えて構成したものである。
【0007】
このような生体透過光検出装置によれば、被検体に負荷が加わる期間の時間長がランダムに変動する。したがって、被検体は負荷が加わる時間長を予測できず、被検体の負荷に対する慣れは抑制される。これにより、負荷に対する、より適正な反応を測定することができるようになる。
【0008】
また、本発明は、前記課題達成のために、生体光計測装置に、被検体に対して負荷を与える負荷装置と、前記負荷装置によって、前記被検体に対して間欠的に負荷を繰り返し、負荷を与えない期間の時間長をランダムに変動させながら与える負荷シーケンス制御装置とを備えたものである。
【0009】
このような生体透過光検出装置によれば、被検体に負荷が繰り返し、負荷が加わらない期間の時間長がランダムに変動しながら加えられる。したがって、被検体は負荷が加わるタイミングを予測できず、被検体の負荷に対する慣れは抑制される。これにより、負荷に対する、より適正な反応を測定することができるようになる。
【0010】
また、本発明は、前記課題達成のために、生体光計測装置を、被検体に対して負荷を与える負荷装置と、前記被検体に負荷を付与する複数のシーケンスを、ランダムな順序で前記負荷装置に実行させる負荷シーケンス制御装置とを備えて構成したものである。
【0011】
このような生体透過光検出装置によれば、測定の度に、被検体に加わる負荷シーケンスの順序をランダムに変更することができる。したがって、たとえば繰り返し測定を行う場合などに、被検体が負荷の順序に対して慣れてしまって反応が低減してしまうことを抑制し、負荷に対する、より適正な反応を測定することができるようになる。
【0012】
また、本発明は併せて、被検体に負荷を付与し、被検体の負荷に対する反応を計測する生体負荷反応計測装置であって、被検体に対して負荷を与える負荷装置と、前記被検体に負荷を付与するシーケンスを時間的にランダムに変動させながら、前記負荷装置に実行させる負荷シーケンス制御装置とを有する生体負荷反応計測装置も提供する。
【0013】
このような生体負荷反応計測装置によれば、被検体に負荷が付与されるシーケンスが時間的に変動するので、被検体の負荷に対する慣れは抑制され、負荷に対する、より適正な反応を測定することができるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1に、本実施形態に係る生体光計測装置の構成を示す。
図示するように、生体光計測装置は、複数の光モジュール2を備えた光源部1、照射用光ファイバ3、検出用光ファイバ4、複数のフォトダイオード5、ロックインアンプモジュール6、A/D変換器7、制御部8、記録部9、解析部10、タスクテーブル11、入出力部12、刺激装置21を備えている。
【0015】
なお、以下の説明では、生体光計測として、例えば被検体20の頭部の皮膚表面から光を照射し、頭部の皮膚表面で検出された透過光から大脳内部を画像化する場合を例にとり説明を行う。ただし、本実施形態は、頭部以外の他の部位を測定対象とする場合にも、同様に適用可能である。また、透過光とは、生体を散乱/反射した光と、通過した光の双方を指している。
【0016】
光源部1を構成する各光モジュール2は、可視から赤外の波長領域中で複数の波長、例えば78Onm及び83Onmの二波長の光をそれぞれ放射する2個の半導体レーザを備えている。ただし、これらの波長の値は他の値であって良く、波長数も2以外の値であって良い。また、光源部1においては、半導体レーザの代わりに発光ダイオードを用いてもよい。
【0017】
光源部1に含まれる全ての半導体レーザの射出光は、それぞれ発振周波数の異なる図示しない発振器で構成される発振部により、それぞれ変調される。また、光モジュール2には、それぞれの半導体レーザから放射された2つの波長の光を1本の光ファイバ(照射用光フアイバ)に導入させる図示しない光ファイバ結合器とが備えられている。したがって、光源部1から放射される二波長光を混合した光は、各光モジュール2に各々接続される照射用光ファイバ3の先端部分から測定対象となる被検体20の頭部に照射される。このとき、各照射用光ファイバ3は図示しない固定部材で被検体20の頭部に対して固定され、頭部のそれぞれ異なる位置に光を照射する。
【0018】
頭部を通過した光すなわち生体透過光は、固定部材に固定された複数の検出用光ファイバにそれぞれ集光され、各検出用光ファイバの他端に接続される光検出器であるフォトダイオード5で検出される。ここで、このフォトダイオード5としては、高感度な光計測が実現可能な周知のアバランシェフォトダイオードを用いることが望ましい。また、光検出器としては、光電子増倍管などの他の適当な光電変換素子を用いるようにしてもよい。
【0019】
フォトダイオード5に誘導された生体透過光は電気信号(生体透過光強度信号)に変換された後、変調信号の選択的な検出回路である複数のロックインアンプから構成されるロックインアンプモジュール6で、照射位置かつ波長に対応した生体透過光強度信号に分離される。ロックインアンプモジュール6からアナログ出力される生体透過光強度信号は、照射位置かつ波長に対応して各々設けられた複数のA/D変換器7によりそれぞれデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、波長及び照射位置毎の生体透過光強度信号であり、デジタル信号に変換された生体透過光強度信号は、記録部9に記録さる。記録部9に記録された生体透過光強度信号は、解析部10によって解析され、解析結果が入出力部12より出力される。刺激装置21は、制御部8の制御に従い、被検体20へ光や音などの負荷を付与する。
【0020】
以下、このような生体光計測装置における、被検体20に負荷を与えながら行う生体透過光の測定及び解析の動作について説明する。
【0021】
図2に、制御部8が行う制御動作の手順を示す。
まず、制御部8は、測定に先立ち、図3(a)に示す計測パラメータ設定画面を、入出力部12を介してユーザに提示する(ステップ201)。この計測パラメータ設定画面上で、タスクの定義と、タスクシーケンスと、タスクシーケンスの実行回数又は実行期間の設定を計測パラメータとして受け付け、受け付けた計測パラメータをタスクテーブル11に格納する(ステップ202)。
【0022】
タスクの定義としては、タスクシンボル、タスク名、タスクの時間、レストの時間の設定を受け付ける。
タスクシンボル[Task symbol]はタスクを表す記号であり、タスク名[Task name]はタスクで被検体20に与える負荷の種別を表し、タスクの時間は負荷を被検体20に与える時間を表し、レストの時間は被検体20に負荷を与えた時間の後に設ける負荷を被検体20に与えない時間を表す。
【0023】
ここで、本実施形態では、レストの時間として固定値またはランダム値の設定を受け付ける。図中、[Rest F/R]はレストの時間を固定値とするかランダム値とするかを表し、ユーザによって[F/R]にFが設定された場合は、固定値の設定を図中の[s/s-s]への秒設定により受け付ける。また、ユーザによって[F/R]にRが設定された場合には、ランダム値の範囲の設定を図中の[s/s-s]への秒範囲の設定により受け付ける。図示した例では、レスト時間の秒範囲として30秒から80秒が設定され、実際の計測時には、レストの時間として30秒から80秒の間のランダムに選択された時間が用いられることを表している。
【0024】
次に、タスクシーケンス[Task sequence]は、定義されたタスクをどのような順序で実行するかの設定をタスクシンボル列の記述により受け付ける。図示した例では、タスクシンボルAのみのタスクの実行がタスクシーケンス[Task sequence]として設定されている。
【0025】
タスクシーケンスの実行回数又は実行期間の設定は、タスクシーケンスの実行回数[Repeat count]または総実行時間[Total Measure Time]のいずれかの一方の記述を受け付けることにより行う。実行回数[Repeat count]に数値が記述された場合、この数値は、タスクシーケンスをその数値分の回数繰り返し実行すべきことを表す。また、総実行時間[Total Measure Time]に時間が記述された場合、この時間は、タスクシーケンスの実行開始後、その時間が経過するまでタスクシーケンスを繰り返し実行すべきことを表している。
【0026】
制御部8は、このようにして、計測パラメータ設定画面で計測パラメータを受け付けると、これをタスクテーブル11に格納し、後に、設定された計測パラメータに従った測定を行うために用いる。
次に、制御部8は、図3(b)に示す解析パラメータ設定画面を入出力部12を介してユーザに提示し(ステップ203)、解析パラメータ設定画面上で、計測パラメータ設定画面で定義された各タスクにつき、解析パラメータとして、解析対象期間と加算回数との設定を受け付ける。そして、受け付けた解析パラメータをタスクテーブル11に格納する(ステップ204)。
【0027】
すなわち、制御部8は、解析パラメータ設定画面に、計測パラメータ設定画面で定義された各タスクのタスクシンボル[Task symbol]と、タスク最小レスト時間[Task Minimum Rest]と、加算回数[Accumulation Time]を表示する。タスク最小レスト時間[Task Minimum Rest]としては、対応するタスクのレスト時間として固定値を受け付けた場合にはその固定値を、対応するタスクのレスト時間としてランダム値を受け付けた場合には受け付けたランダム値の範囲の最小値を表示する。加算回数[Accumulation Time]としては、計測パラメータ設定画面で設定された実行回数をディフォルト値として表示すると共に、ユーザの入力に従って加算回数の設定を受け付ける。
【0028】
さらに、このような解析パラメータ設定画面において、制御部8は解析対象期間としては[Pre]、[Relax]、[Post]の3つの期間の長さの設定を受け付ける。[Pre]にはタスクにおいて負荷を与える直前の時間の長さを、[Relax]にはタスクにおいて負荷を与えた直後の時間の長さを、[Post]にはタスクにおいて負荷を与えた後[Relax]に設定した時間経過後からの時間の長さを設定する。
ここで、ユーザは、[Pre]、[Relax]、[Post]の3つの期間の長さの総和が、表示されたレストの時間以下となるように設定する。
【0029】
このようにして解析パラメータ設定画面において各タスクについて受け付けた解析パラメータは、制御部8によってタスクテーブル11に格納され、後に測定した生体透過光を解析するために用いられる。
ここで、以上計測パラメータと解析パラメータとの関係を図4(a)、(b)に示す。
【0030】
図中(a)は、計測パラメータに従った負荷の被検体20に対する付与シーケンスを表しており、計測パラメータが示すタスクシーケンスとタスクの定義に従ってタスクが順次連続的に実行される。これは、計測パラメータに設定された実行回数分の回数または測定開始後に計測パラメータに設定された総実行時間が経過するまで繰り返される。そして、各タスクの実行期間では負荷が被検体20に対して付与される。また、タスクとタスクの間は、レスト時間であり、このレスト時間の時間長は、レスト時間の直前のタスクのレスト時間として固定値が設定されている場合にはタスク毎に固定時間長さとなるが、レスト時間の直前のタスクのレスト時間としてランダム値が設定された場合には同じタスクに対するレスト時間であっても、タスクの実行毎に、設定されたランダム値の範囲の間の、一様乱数を用いて選択された異なった時間長さとなる。
【0031】
図中(b)は、解析パラメータに従った各解析対象期間を表したものであり、各負荷の被検体20に対する付与期間の直前の解析パラメータで指定された[Pre]の時間長さの期間(以下、「プレ期間」と記す)と、各負荷の被検体20に対する付与期間(以下、「タスク期間」と記す)と、各負荷の被検体20に対する付与期間直後の解析パラメータで指定された[Relax]の時間長さの期間(以下、「リラックス期間」と記す)と、その直後の解析パラメータで指定された[Post]の時間長さの期間(以下、「ポスト期間」と記す)とが、それぞれ、異なる系統の解析対象期間となる。すなわち、タスクの種別(タスクシンボルに対応)毎に、そのタスクに対するプレ期間に計測された生体透過光信号は解析パラメータが示す加算回数分加算され、その平均が求められる。または、解析パラメータに加算回数が設定されていない場合には実際の計測回数分加算され、その平均が求められる。同様に、そのタスクのタスク期間、リラックス期間、ポスト期間毎に、計測された生体透過光信号は、加算回数分または実際の計測回数分加算され、その平均が求められる。そして、タスク毎に、タスクに対するプレ、タスク、リラックス、ポストの各期間の各々について加算平均された生体透過光信号が、各々解析される。
【0032】
ここで、図4(a)、(b)より理解されるように、解析パラメータで定義されるタスクに対するプレ期間は、計測パラメータでタスクに対して定義されるレスト期間外にある。したがって、タスクシーケンスが同じタスクの繰り返しを示す場合でない場合、あるタスクに対するプレ期間が、その前のタスクのタスク期間に重なる場合があるが、これは、ユーザが、このようにプレ期間がタスク期間と重ならないように、計測パラメータと解析パラメータを設定することにより避けられる。
【0033】
制御部8は、以上のようにしてタスクテーブル11に計測パラメータと解析パラメータを格納した後に、ユーザから計測開始を指示されると(ステップ206)、解析部10の解析処理を起動し(ステップ206)、タスクテーブル11に格納された計測パラメータに従って刺激装置21による被検体20の負荷の、図4(a)に示したような付与シーケンスを制御しながら、所定時間間隔(たとえば、0.1秒間隔)による生体透過光の計測動作を行わせ、計測された生体透過光強度信号を記録部9に格納していく(ステップ207)。この際、レスト時間としてランダム値が設定された各タスクに対して、それぞれ一様乱数の乱数系列を生成し、レスト時間としてランダム値が設定されたタスクに対するレスト時間は、当該タスクの実行毎に、対応する乱数系列を用いて、ランダム値の範囲内でランダムに決定する。なお、このランダムなレスト時間の決定は、計測開始前に測定において行われるタスクの全てについて予め決定しておくようにしてもよいし、計測を実行しながら、順次、次のタスクのレスト時間を算出していくようにしてもよい。
【0034】
また、制御部8は、実行したタスクの実行の時間的な履歴を、後に解析部10においてタスクによって負荷が被検体20に付与されたタスクの時間やレスト期間と、記録部9に格納した生体透過光強度信号の対応とを識別できるようにタスクテーブル11に格納する。
【0035】
一方、解析処理が起動された解析部10は、計測が開始されると、タスクテーブル11に格納された解析パラメータと、タスクの実行履歴に従って解析を行なう。すなわち、記録部9に格納された生体透過光強度信号について、タスク毎に、図4(b)に示されるようなプレ期間、タスク期間、リラックス期間、ポスト期間ごとの加算平均を求めて酸素化へモグロビン濃度や脱酸素化へモグロビン濃度を解析する。そして解析結果を、トポグラフィ画像、タイムコースなどの形態で入出力部12に表示する。解析部10は、このような生体透過光強度信号の解析、トポグラフィ画像、タイムコース表示等を、生体透過光の測定と並行してリアルタイムで行う。
【0036】
以上、タスクのレスト時間をランダムに設定可能とした場合を説明したが、これと併せて、または、これに代えて、タスクの時間、すなわち、被検体20に負荷を与える期間をランダムに設定可能としてもよい。
【0037】
この場合には、まず図3(a)に示した計測パラメータ設定画面上で、レストの時間と同様に、タスクの時間をランダム値とする設定と、ランダム値の範囲の設定を受け付けるようにし、ランダム値とすることを受け付けたタスクについて受け付けたランダム値の範囲内でタスクの実行ごとにランダムにタスクの時間を決定していく。この場合、図4(c)に示すように、タスクの実行毎に、タスクの時間が変動する。そこで、解析の対象とするタスク期間は、図4(d)に示すように、図4(c)のタスクの時間の先頭から、そのタスクのタスクの時間の設定されたランダム値の範囲の最小値分の時間が経過するまでの期間とするようにする。
【0038】
また、以上の実施形態においては、タスクシーケンスでタスクの実行順序の設定を受け付けたが、このタスクシーケンスで実行するタスクの実行順序もランダムに設定可能としてもよい。すなわち、制御部8は、計測パラメータ設定画面上で、タスクシーケンスにランダムが設定された場合には、タスクシーケンスの実行の各回を、計測パラメータ設定画面で定義されたタスクをランダムな順序で実行するものとして処理するようにする。
【0039】
以上のように、本実施形態によれば、タスクのレスト時間、タスクの時間、タスクの実行順序をランダム化することができ、これにより被検者の刺激に対する慣れを防止して、被検者の刺激に対する反応の低下或いは増加を抑制することができる。
【0040】
なお、以上の実施形態において、解析部10によるリアルタイムな解析を行わない場合には、解析パラメータ設定画面による解析パラメータの受付は、測定終了後に行うようにしてもよい。
本実施例では、同種のタスク毎にプレ、タスク、リラックス、ポストの各々の加算平均をとった後、タスク負荷時の反応を求めたが、一回毎にプレ、ポストからタスク負荷時の反応を求め、それをタスク種別毎に加算平均しても良い。
また、以上では、タスクに対して定義したレストの時間を、そのタスクの後の期間として、そのタスクのリラックス期間、そのタスクのポスト期間、そのタスクの次のタスクのプレ期間の解析に用いる期間としたが、これはタスクに対して定義したレストの時間を、そのタスクの前後に分割して配置し、そのタスクのプレ期間、そのタスクのリラックス期間、そのタスクのポスト期間の解析に用いる期間とするようにしても良い。この場合には、タスクに対して定義したレストの時間のうち、そのタスクの解析パラメータとして設定されたプレ期間の時間長分の期間を、タスクの期間の前の期間として配置し、残りをタスクの期間の後の期間として配置するようにすれば良い。
【0041】
また、本発明は、生体光計測装置のみならず、生体である被検体20に負荷を付与して、その反応を計測する任意の装置に同様に適用可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生体光計測装置において、負荷が連続することによる負荷に対する反応の低下や増加を抑制し、より正確な反応の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る生体光計測装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態に係る生体光計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施形態に係る生体光計測装置の表示画面を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係る生体光計測装置の動作シーケンス例を示す図である。
【符号の説明】
1…光源部、2…光モジュール、3…照射用光ファイバ、4…検出用光ファイバ、5…フォトダイオード、6…ロックインアンプモジュール、7…A/D変換器、8…制御部、9…記録部、10…解析部、11…タスクテーブル、12…入出力部、21…刺激装置、20…被検体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to biological light that measures the response of a subject to a load using light transmitted through the living body or light scattered or reflected in the living body (hereinafter collectively referred to as biological transmitted light). In a measuring device, it is related with the technique which optimizes the measurement of the reaction with respect to the load of a subject.
[0002]
[Prior art]
As a conventional biological light measuring device, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98972, a semiconductor laser that generates light with different modulation frequencies and light emitted from the semiconductor laser is guided to a living body. An irradiation optical fiber for irradiating different positions, a detection optical fiber for condensing the living body transmitted light and guiding it to the photodiode, and a fixing member for fixing the tip portions of the irradiation and detection optical fibers to predetermined positions on the living body A lock-in amplifier that separates a biological transmitted light intensity signal corresponding to a wavelength and an irradiation position from an electrical signal (hereinafter referred to as a “biological transmitted light intensity signal”) representing a biological transmitted light intensity output from a photodiode. An A / D converter that converts the output of this lock-in amplifier into a digital signal, and a relative change in the concentration of moglobin from the biological transmitted light intensity signal after A / D conversion to oxygenation at each measurement point The relative change amount ΔCdeoxy of the amount ΔCoxy and the deoxygenated hemoglobin concentration is calculated, and the relative change amount ΔCoxy, ΔCdeoxy, and the relative change amount of the total hemoglobin concentration as the sum of ΔCoxy and ΔCdeoxy are calculated. 2. Description of the Related Art A biological light measurement device is known that includes an image generation unit that outputs to an input / output unit as a topographic image or time course), and an input / output unit that inputs an operation instruction of the apparatus main body and displays a biological transmitted light intensity image. .
[0003]
Further, in such a conventional biological light measuring device, the above-mentioned biological transmitted light is measured by measuring the transmitted light intensity of the living body while applying a load such as light or sound to the subject at a constant time interval for a certain period of time. A technique for measuring a response to a load on a subject by generating an intensity image is known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the technique of measuring living body transmitted light intensity while applying the conventional load to the subject, the temporal pattern for applying the load to the subject is constant, so that the subject is In some cases, habituation will occur and the response will drop, making it impossible to properly measure the pure response to the load. On the contrary, depending on the load, the reaction of the living body may increase by repeatedly applying the load, and in this case also, a pure reaction to the load cannot be properly measured.
[0005]
Then, this invention makes it a subject to reduce the fall of the reaction by the habituation with respect to a subject's load in a biological light measuring device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a biological optical measurement that measures the state of a subject by irradiating the subject with light and measuring light that has passed through the subject or light that has been scattered or reflected by the subject. A load device that applies a load to the subject, and a load sequence control that applies the load to the subject intermittently by the load device and randomly varies the length of the period during which the load is applied. And a device.
[0007]
According to such a living body transmitted light detection device, the length of time during which a load is applied to the subject varies randomly. Therefore, the subject cannot predict the length of time during which the load is applied, and habituation to the subject's load is suppressed. As a result, a more appropriate response to the load can be measured.
[0008]
In order to achieve the above object, the present invention provides a load device that applies a load to the subject to the biological optical measurement device, and the load device intermittently repeats the load on the subject. And a load sequence control device that gives the time length of a period during which no change is made at random.
[0009]
According to such a living body transmitted light detection device, a load is repeatedly applied to the subject, and a time length of a period in which the load is not applied is added while randomly changing. Therefore, the subject cannot predict the timing at which the load is applied, and habituation to the load of the subject is suppressed. As a result, a more appropriate response to the load can be measured.
[0010]
In order to achieve the above object, the present invention provides a biological optical measurement device, a load device that applies a load to a subject, and a plurality of sequences that apply a load to the subject in a random order. And a load sequence control device to be executed by the device.
[0011]
According to such a living body transmitted light detection device, the order of the load sequence applied to the subject can be randomly changed for each measurement. Therefore, for example, when performing repetitive measurement, it is possible to suppress a decrease in the reaction due to the subject getting used to the load sequence and to measure a more appropriate response to the load. Become.
[0012]
The present invention also provides a biological load reaction measuring apparatus that applies a load to a subject and measures a response to the load on the subject, the load device for applying a load to the subject, and the subject There is also provided a biological load reaction measuring device having a load sequence control device for causing the load device to execute while randomly changing a sequence for applying a load in time.
[0013]
According to such a biological load reaction measuring device, since the sequence in which the load is applied to the subject fluctuates in time, the familiarity with the load on the subject is suppressed, and a more appropriate response to the load is measured. Will be able to.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
In FIG. 1, the structure of the biological light measuring device which concerns on this embodiment is shown.
As shown in the figure, the biological light measurement apparatus includes a
[0015]
In the following description, as an example of biological light measurement, light is emitted from the skin surface of the head of the
[0016]
Each
[0017]
The light emitted from all the semiconductor lasers included in the
[0018]
The light that has passed through the head, that is, the light transmitted through the living body, is collected on each of a plurality of detection optical fibers fixed to the fixing member, and is connected to the other end of each detection optical fiber. Is detected. Here, as this
[0019]
The biologically transmitted light guided to the
[0020]
Hereinafter, the measurement and analysis operations of the transmitted light through the living body while applying a load to the subject 20 in such a living body light measurement apparatus will be described.
[0021]
FIG. 2 shows the procedure of the control operation performed by the control unit 8.
First, prior to measurement, the control unit 8 presents the measurement parameter setting screen shown in FIG. 3A to the user via the input / output unit 12 (step 201). On this measurement parameter setting screen, the task definition, task sequence, and the number of executions or the execution period of the task sequence are accepted as measurement parameters, and the received measurement parameters are stored in the task table 11 (step 202).
[0022]
As a task definition, settings of a task symbol, a task name, a task time, and a rest time are accepted.
The task symbol [Task symbol] is a symbol representing a task, the task name [Task name] represents the type of load applied to the subject 20 by the task, the task time represents the time to apply the load to the subject 20, This time represents a time during which no load is applied to the subject 20 after a time when the subject 20 is loaded.
[0023]
Here, in this embodiment, a fixed value or a random value is set as the rest time. In the figure, [Rest F / R] indicates whether the rest time is a fixed value or a random value. When F is set to [F / R] by the user, the fixed value is set in the figure. It is accepted by setting the second to [s / ss]. When R is set in [F / R] by the user, the setting of the random value range is accepted by setting the second range in [s / ss] in the figure. In the illustrated example, 30 seconds to 80 seconds are set as the second range of the rest time, and at the time of actual measurement, a randomly selected time between 30 seconds and 80 seconds is used as the rest time. Yes.
[0024]
Next, the task sequence [Task sequence] accepts the setting in what order the defined tasks are executed by the description of the task symbol string. In the illustrated example, execution of a task with only task symbol A is set as a task sequence [Task sequence].
[0025]
The task sequence execution count or execution period is set by accepting one of the descriptions of the task sequence execution count [Repeat count] or the total execution time [Total Measure Time]. When a numerical value is described in the execution count [Repeat count], this numerical value indicates that the task sequence should be repeatedly executed as many times as the numerical value. Further, when time is described in the total execution time [Total Measure Time], this time indicates that the task sequence should be repeatedly executed until the time elapses after the start of execution of the task sequence.
[0026]
In this way, when receiving the measurement parameter on the measurement parameter setting screen, the control unit 8 stores the measurement parameter in the task table 11 and later uses it for measurement according to the set measurement parameter.
Next, the control unit 8 presents the analysis parameter setting screen shown in FIG. 3B to the user via the input / output unit 12 (step 203), and is defined on the measurement parameter setting screen on the analysis parameter setting screen. For each task, settings of the analysis target period and the number of additions are accepted as analysis parameters. The received analysis parameter is stored in the task table 11 (step 204).
[0027]
That is, the control unit 8 displays the task symbol [Task symbol], the minimum task rest time [Task Minimum Rest], and the addition count [Accumulation Time] of each task defined on the measurement parameter setting screen on the analysis parameter setting screen. indicate. As the task minimum rest time [Task Minimum Rest], when a fixed value is accepted as the rest time of the corresponding task, the fixed value is accepted, and when a random value is accepted as the rest time of the corresponding task, the random number accepted Displays the minimum value range. As the number of times of addition [Accumulation Time], the number of times of execution set on the measurement parameter setting screen is displayed as a default value, and the setting of the number of times of addition is accepted in accordance with user input.
[0028]
Furthermore, on such an analysis parameter setting screen, the control unit 8 accepts the setting of the lengths of three periods [Pre], [Relax], and [Post] as analysis target periods. [Pre] is the length of time immediately before the load is applied to the task, [Relax] is the length of time immediately after the load is applied to the task, and [Post] is the time after the load is applied to the task [ Set the length of time after the time set in Relax].
Here, the user sets the total length of the three periods [Pre], [Relax], and [Post] to be equal to or less than the displayed rest time.
[0029]
The analysis parameters received for each task in the analysis parameter setting screen in this way are stored in the task table 11 by the control unit 8 and used for analyzing the biologically transmitted light measured later.
Here, the relationship between the measurement parameter and the analysis parameter is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
[0030]
In the figure, (a) represents a sequence for assigning a load to the subject 20 according to the measurement parameters, and the tasks are sequentially and sequentially executed according to the task sequence and the task definition indicated by the measurement parameters. This is repeated until the number of executions set for the measurement parameter or the total execution time set for the measurement parameter after the start of measurement elapses. A load is applied to the subject 20 during the execution period of each task. In addition, between the tasks, there is a rest time. The time length of the rest time is a fixed time length for each task when a fixed value is set as the rest time of the task immediately before the rest time. However, if a random value is set as the rest time of the task immediately before the rest time, even if it is the rest time for the same task, it is uniform between the set random value range for each task execution. Different time lengths selected using random numbers.
[0031]
In the figure, (b) represents each analysis target period according to the analysis parameter, and a period of time length [Pre] specified by the analysis parameter immediately before the application period for the subject 20 of each load. (Hereinafter referred to as “pre-period”), an application period for each load subject 20 (hereinafter referred to as “task period”), and an analysis parameter immediately after the application period for each load subject 20 [Relax] time length period (hereinafter referred to as “relaxation period”), and [Post] time length period (hereinafter referred to as “post period”) specified by the analysis parameter immediately after that. However, each becomes a period for analysis of a different system. That is, for each task type (corresponding to a task symbol), the biological transmitted light signal measured during the pre-period for the task is added for the number of times indicated by the analysis parameter, and the average is obtained. Alternatively, when the number of additions is not set in the analysis parameter, the number of actual measurements is added and the average is obtained. Similarly, the measured biological transmitted light signal is added for the number of additions or the actual number of measurements for each task period, relaxation period, and post period of the task, and the average is obtained. Then, for each task, the biological transmitted light signal obtained by averaging the respective pre, task, relax, and post periods for the task is analyzed.
[0032]
Here, as understood from FIGS. 4A and 4B, the pre-period for the task defined by the analysis parameter is outside the rest period defined for the task by the measurement parameter. Therefore, if the task sequence does not indicate repetition of the same task, the pre-period for one task may overlap the task period of the previous task, which means that the user can It can be avoided by setting measurement parameters and analysis parameters so that they do not overlap with each other.
[0033]
After storing the measurement parameter and the analysis parameter in the task table 11 as described above, when the control unit 8 is instructed to start measurement by the user (step 206), the control unit 8 starts the analysis process of the analysis unit 10 (step 206). ), While controlling the application sequence as shown in FIG. 4 (a) of the load on the subject 20 by the
[0034]
In addition, the control unit 8 stores the time history of the execution of the executed task, the time and rest period of the task in which the load is later applied to the subject 20 by the task in the
[0035]
On the other hand, when the
[0036]
The case where the rest time of the task can be set at random has been described above, but in addition to or instead of this, the time of the task, that is, the period during which the load is applied to the subject 20 can be set at random. It is good.
[0037]
In this case, first, on the measurement parameter setting screen shown in FIG. 3 (a), the setting of the task time as a random value and the setting of the range of the random value as well as the rest time are accepted. For a task that has been accepted to be a random value, the task time is determined randomly for each execution of the task within the range of the accepted random value. In this case, as shown in FIG. 4C, the task time fluctuates every time the task is executed. Therefore, the task period to be analyzed is, as shown in FIG. 4 (d), from the beginning of the task time in FIG. 4 (c) to the minimum of the set random value range of the task time of that task. The period until the time corresponding to the value elapses is set.
[0038]
In the above embodiment, the setting of the task execution order is accepted in the task sequence. However, the task execution order executed in this task sequence may be set at random. That is, when the task sequence is set to random on the measurement parameter setting screen, the control unit 8 executes the tasks defined in the measurement parameter setting screen in random order each time the task sequence is executed. Treat it as a thing.
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the task rest time, the task time, and the task execution order can be randomized, thereby preventing the subject from getting used to the stimulus, The decrease or increase in the response to the stimulus can be suppressed.
[0040]
In the above embodiment, when the
In this embodiment, the pre-task, relax, and post are averaged for each task of the same type, and then the response at the time of task load is obtained. May be obtained and averaged for each task type.
In the above, the rest time defined for a task is the period after the task, and the period used for analyzing the relaxation period of the task, the post period of the task, and the pre-period of the next task after the task However, this is the rest period defined for a task divided before and after the task, and is used for analyzing the pre-period of the task, the relaxation period of the task, and the post-period of the task. You may make it. In this case, out of the rest time defined for the task, the pre-period time length set as the analysis parameter for that task is placed as the period before the task period, and the rest is the task It may be arranged as a period after the period.
[0041]
Further, the present invention can be similarly applied not only to a biological light measurement device but also to any device that applies a load to a subject 20 that is a living body and measures the reaction thereof.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the biological optical measurement device, it is possible to suppress a decrease or increase in response to a load due to a continuous load and to measure a more accurate response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biological light measurement device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the biological light measurement device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a display screen of the biological light measurement device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation sequence of the biological light measurement device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
被検体に対して負荷を与える負荷装置と、
前記負荷の種別、被検体に負荷を与えるタスク時間および被検体に負荷を与えないレスト時間で定義される複数のタスクを設定するとともに、各タスクを示す記号であるタスクシンボルの列により前記タスクの実行順序をシーケンスとして設定するシーケンス設定手段と、
前記シーケンスに基づいて、前記複数のタスクをランダムな順序で前記負荷装置に実行させるシーケンス制御装置とを有することを特徴とする生体光計測装置。A biological light measurement device that measures the state of a subject by irradiating the subject with light and measuring light that has passed through the subject or scattered or reflected by the subject,
A load device for applying a load to the subject;
A plurality of tasks defined by the type of load, a task time that applies a load to the subject, and a rest time that does not apply a load to the subject are set, and a column of task symbols that are symbols indicating each task Sequence setting means for setting the execution order as a sequence;
A biological light measurement device comprising: a sequence control device that causes the load device to execute the plurality of tasks in a random order based on the sequence.
前記シーケンス制御手段は、前記シーケンスの実行回数を受け付け、当該実行回数に達するまで前記シーケンスを繰り返すことを特徴とする生体光計測装置。 The biological light measurement apparatus, wherein the sequence control means receives the number of executions of the sequence and repeats the sequence until the number of executions is reached.
前記シーケンス制御装置は、前記シーケンスの実行時間を受け付け、当該実行時間が経過するまで前記シーケンスを繰り返すことを特徴とする生体光計測装置。 The biological light measurement apparatus, wherein the sequence control device receives an execution time of the sequence and repeats the sequence until the execution time elapses.
さらに、前記シーケンスを繰り返すことにより測定した生体透過光について、各タスクのタスク時間における測定結果の加算平均を求め、当該加算平均を用いて酸素化ヘモグロビン及び/又は脱酸素化ヘモグロビンを解析する手段を備えたことを特徴とする生体光計測装置。 Furthermore, a means for obtaining an addition average of measurement results at the task time of each task for biological transmitted light measured by repeating the sequence, and analyzing oxygenated hemoglobin and / or deoxygenated hemoglobin using the addition average A biological light measuring device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002203895A JP4230726B2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Biological light measuring device and biological load reaction measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002203895A JP4230726B2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Biological light measuring device and biological load reaction measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004041477A JP2004041477A (en) | 2004-02-12 |
| JP4230726B2 true JP4230726B2 (en) | 2009-02-25 |
Family
ID=31709638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002203895A Expired - Fee Related JP4230726B2 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Biological light measuring device and biological load reaction measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4230726B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10698013B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lock-in amplifier, integrated circuit and portable measurement device including the same |
| EP3719461A1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-10-07 | Mecwins, S.A. | Biosensor platform and method for the simultaneous, multiplexed, ultra-sensitive and high throughput optical detection of biomarkers |
-
2002
- 2002-07-12 JP JP2002203895A patent/JP4230726B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004041477A (en) | 2004-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4097522B2 (en) | Biological light measurement device | |
| US7022083B2 (en) | Measurement system for living bodies | |
| US7729732B2 (en) | Biological information measuring apparatus and method for controlling the apparatus | |
| JP3623743B2 (en) | Biological information measuring device | |
| WO2003002004A1 (en) | Biological optical measuring instrument | |
| JP4365824B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP4230726B2 (en) | Biological light measuring device and biological load reaction measuring device | |
| JP5210733B2 (en) | Biological light measuring device having stimulation presentation function and stimulation task presentation method | |
| JP6524869B2 (en) | Optical measurement device | |
| JP2004184402A (en) | Biological light measurement device | |
| JP2000300569A (en) | Biological light measuring instrument | |
| JP4071506B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP2007330381A (en) | Biological light measuring instrument | |
| JP4025176B2 (en) | Photo-stimulator and biological light measuring device using the same | |
| US8712492B2 (en) | Photon density wave based determination of physiological blood parameters | |
| JP4817808B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP4589678B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP6093142B2 (en) | Brain activity training support device using biological light measurement device, signal processing program, and signal processing method | |
| JP2010125147A (en) | Biometric instrument | |
| JP2001321360A (en) | Biological measurement device | |
| JP2001137217A (en) | Bioluminescence measuring apparatus | |
| JP4480831B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP4230729B2 (en) | Biological light measurement device | |
| JP2010178981A (en) | Optical measuring apparatus for living body | |
| JP2022064729A (en) | Measuring device, measuring method, and program |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050701 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080729 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080911 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081204 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121212 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131212 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |