[go: up one dir, main page]

JP4218327B2 - Biological information measuring device - Google Patents

Biological information measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP4218327B2
JP4218327B2 JP2002346770A JP2002346770A JP4218327B2 JP 4218327 B2 JP4218327 B2 JP 4218327B2 JP 2002346770 A JP2002346770 A JP 2002346770A JP 2002346770 A JP2002346770 A JP 2002346770A JP 4218327 B2 JP4218327 B2 JP 4218327B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
blood flow
flow distribution
biological information
information measuring
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
Application number
JP2002346770A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004174126A (en
Inventor
由香里 山本
信彦 松隈
尚太郎 玉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002346770A priority Critical patent/JP4218327B2/en
Publication of JP2004174126A publication Critical patent/JP2004174126A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4218327B2 publication Critical patent/JP4218327B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (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、光を用いて生体の代謝物質濃度もしくはその濃度変化を計測する生体光計測装置に係わり、特に、少ないチャンネル数で全脳を計測し、脳状態の異常を判断することが可能な、生体情報計測装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
可視から近赤外領域の波長の光を用いた生体計測は、簡便かつ生体に害を与えずに生体の酸素代謝機能を測定可能であるため、臨床医療できわめて有用である。生体の酸素代謝機能は、生体中の特定色素(ヘモグロビン、ミオグロビン、チトクロームaa3)の酸素化状態(通常、酸素飽和度もしくは酸化度と呼ばれる)に対応する。これらの色素はそれぞれ酸素化状態により可視から近赤外領域の波長で光吸収スペクトルが変化するため、各々の色素の酸素化状態は光の吸収量から求められる。また、光は光ファイバにより扱いが簡便であり、さらに安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えない。
【0003】
このような光計測の利点を利用して、可視から近赤外の波長の光により酸素代謝機能を測定する生体光計測装置が、たとえば特開昭57−115232号もしくは特開昭63−275323号に記載されている。
【0004】
また、脳活動に伴う大脳皮質での血液量変化、あるいはヘモグロビン濃度変化を多点で計測し、その血液量変化、あるいはヘモグロビン濃度変化を動画像や静止画像として表示する技術が、メディカル・フィジクス(Medical Physics), vol.22, No.12, pp1997−2005(1995)に記載されている。
【0005】
これらの装置は、光照射部および受光部からなるプローブ、データ処理部、記憶部、表示部、計測全体を制御する制御部などから構成される。近赤外光は毛髪に含まれる色素によっても吸収されるため、光照射部および受光部は毛髪を避けるように取り付けることが望ましい。このため、プローブは慎重に選択した計測部位に固定して用いられる。
【0006】
これに対し、非固定式の光計測用プローブが、特開2001−238968号公報で提案されている。この装置は酸素代謝機能の計測を目的としたものではなく、プローブヘッド内部のレーザダイオードから皮膚表面にレーザを照射し、拡大レンズで拡大した皮膚表面の画像をCCDカメラで観察するものである。
【0007】
また、特開平7−227388号公報においては、光照射部、受光部、データ処理部、記憶部、表示部、および計測全体を制御する制御部を一体化した生体光計測装置が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述した生体光計測装置および光計測用プローブには、以下のような課題が存在する。
【0009】
前述の生体光計測装置は、病院等で使用されることを想定しており、一般家庭や仕事場、外出先など、病院外で使用するには装置規模が大きい。特開平7−227388号公報で述べられている生体光計測装置は、小型化を実現するものではあるが、年々計測領域が広くなる傾向にあり、チャンネル数の増加に伴う装置の大型化は避けられない。
【0010】
また、前述の生体光計測装置を用いた計測では、脳に対する外的あるいは内的な刺激の有無による、血液量変化やヘモグロビン濃度変化を計測する方法が一般的であり、特定の脳活動状態における血流分布画像そのものから、脳状態の異常を判断する工夫がなされていない。
【0011】
また前述の特開2001−238968号公報で提案されている光計測用プローブは、皮膚表面の画像計測を目的としたものであり、計測部位の位置に関する情報を取得する手段は設けられていない。このため、計測信号の発生部位の特定や、固定式のプローブで取得した画像との比較が困難であるという問題点を有する。
【0012】
本発明は、計測領域の増大に伴う装置の大型化を回避し、計測データの位置情報の取得が可能な、生体情報計測装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0013】
また本発明は、特定の脳活動状態における血流分布画像そのものから、脳状態の異常を判断することが可能な、生体情報計測装置を提供するためになされたものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、以下のような解決手段により、前記の課題を解決する。
【0015】
特定の基準位置に対する光照射手段および光検出手段の相対位置を検出し、計測信号の発生部位を特定する。これによりプローブを固定せず、動かしながら信号を計測することが可能となり、前記相対位置と計測信号とから、血流分布を算出することができる。また、プローブを動かしながら計測することにより、少ないチャンネル数で広い領域を計測できるので、計測領域の増大に伴う装置の大型化を回避することができる。
【0016】
また、前記位置検出手段は、生体表面の特定位置の相対位置を検出し、血流分布上に前記特定位置を表示する。これにより、固定式プローブで取得した計測データとの比較が容易となる。
【0017】
また、前記血流分布を、データ保存手段に蓄積した平常状態の血流分布と比較することにより、平常状態に対する脳状態の異常を判断することができる。
【0018】
また、上記構成に加えて外部刺激を与える刺激呈示手段を設けることにより、計測時の脳活動状態を統制し、前記脳状態の異常を判断する際の精度を高めることができる。
【0019】
さらに、前記平常状態の血流分布を、計測時刻に応じた時間帯毎に蓄積することにより、脳状態の日内変動の影響を低減することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は従来のプローブ配置を示す図である。入射点101と検出点102は、シェル103上に交互に配置されている。シェル103は固定具104によって被験者105の頭部に装着される。計測の間に装着位置がずれないように、入射点101および検出点102は固定されている。
【0021】
ランプ、発光ダイオード、半導体レーザ等から照射される測定光は、入射用光ファイバ(図示略)を通って入射点101から被験者105に入射される。被験者105の頭部内の大脳皮質部分を伝播した光は、検出点102に接続された検出用光ファイバ(図示略)を通ってフォトダイオード、光電子増倍管等の光照射器(図示略)に送られ、検出される。
【0022】
検出される光の強度は、大脳皮質内の血流状態に依存して変動するので、光が伝播してきた大脳皮質内の血液の増減が計測できる。検出信号は光が伝播してきた部分全ての血流情報を反映しているが、便宜上入射点1と検出点2のほぼ中点をサンプリング点とし、計測された信号値は前記サンプリング点の血流情報とする。複数セットの入射・検出点を設け、複数のサンプリング点の計測信号から血流分布画像を得ることができる。
【0023】
図2は、本発明による生体情報計測装置に用いられるプローブの一例である。光源201および202から発生した入射光は、通孔203を通って被験者頭部に照射される。前記光源201および202にはレーザダイオードなどを用いる。異なる波長の入射光を用いることにより、血液中に含まれる酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの濃度情報を得ることもできる。前記入射光の波長は、たとえば830nmおよび782nmとする。
【0024】
被験者頭部内の大脳皮質部分を伝播した光は、通孔206を通って光検出器207に到達し、光検出信号として検出される。通孔203、206は近赤外光に対する吸光係数が低い色を呈するプラスティック等の材料で埋められており、光が通孔外に漏れないように、遮光板204、208によって覆われている。通孔203、206および遮光板204、208からなる先端部は、脱着部205および209によって本体に固定されており、使い捨ても可能である。
【0025】
位置センサ210、211には、たとえばホール素子などが用いられ、入射点や検出点などの位置情報を取得する。前記位置情報および前記光検出器207によって検出された光検出信号は、制御部212、外部装置接続端子214を通って外部に送られる。前記照射および検出は制御部212によって制御されており、前記位置情報と光検出信号との対応付けも行う。前記装置の駆動に必要な電源は、電池213によって供給される。本実施例では、プローブ内に光源、検出器、制御部が一体化した装置の例について述べたが、外部の制御装置から光ファイバーを通して入射および検出を行ってもよい。
【0026】
図3は、本発明によって位置情報を取得する場合を示している。位置センサ302はプローブ301に内蔵されており、位置情報を取得すべき入射点および検出点に近接して配置される。前記入射点および検出点が複数ある場合には、各々の入射点および検出点に対応する位置センサを配置する。
【0027】
本実施例では、前記位置センサとしてホール素子を用いる場合について述べる。この場合、被験者の首や腰など、動きの少ない部位に、磁石303、304を装着し、位置計測における基準位置とする。前記基準位置はひとつでよい。光検出器207で検出した光検出信号および、前記位置センサで計測した前記位置情報はコントローラ305に送られる。前記光検出信号および前記位置情報に基づく血流画像の算出は、コントローラ305で行ってもよい。あるいは、通信手段を介して前記光検出信号および前記位置情報を遠隔地のサーバーに送り、前記サーバーにおいて前記血流分布画像の算出を行ってもよい。
【0028】
図4は、本発明による位置情報の算出方法を説明する図である。本実施例においてもホール素子を用いて位置情報を取得する場合について述べる。また簡単のため、2次元の位置情報を算出する例を説明する。
【0029】
磁石401は、図3における磁石303あるいは304に相当し、位置情報取得における基準位置を示している。ホール素子402および403は前記位置情報を取得すべき入射点あるいは検出点の近傍に、互いに直交する向きに配置されている。磁石401から発生した磁束がホール素子402および403を貫くと、前記ホール素子に直交する磁束成分が電気信号に変換されて検出される。従って、前記磁石と前記ホール素子との距離および傾きの変化によって、前記電気信号が変化する。
【0030】
ホール素子402および403の位置は、前記プローブの位置に応じて変化するため、この位置変化に伴って磁石401とホール素子402、403との距離および傾きが変化する。ホール素子402によって検出される磁束成分404、およびホール素子403によって検出される磁束成分405を用い、ピタゴラスの定理によって、位置情報を与える磁束成分406が算出される。3次元の位置情報を取得する場合には、互いに直交する向きに配置された3個のホール素子を用いればよい。
【0031】
本実施例では、ひとつの入射点あるいは検出点の位置情報を取得するために、複数のホール素子を用いる。このため、各ホール素子の位置は同一ではないので、算出される位置情報は正確ではない。しかし、ホール素子の大きさは一辺が2mm程度であり、光計測の空間分解能は散乱の影響により数cm程度であるため、この程度のずれであれば、あまり問題にはならない。
【0032】
本実施例で述べてきたプローブによって計測した血流分布画像と、従来技術で用いられている固定式のプローブによって計測した血流分布画像を比較する場合、両画像間において位置の対応付けがなされている必要がある。
【0033】
図5は、前記位置の対応付けを行うために、血流分布画像上に特定位置を表示する実施例を説明する図である。特定位置501〜503は、たとえば両耳の上や眉間とし、予め指定しておく。プローブ504に内蔵された、特定位置検出用の位置センサ505を特定位置501〜503に接触させ、前記特定位置の位置情報を計測する。前記光検出信号から算出された血流分布画像を表示する際に、前記血流分布画像上に、前記特定位置を表示する。固定式プローブを用いて計測した光検出信号から、血流分布画像を算出する場合には、前記固定式プローブの装着位置と前記特定位置との対応付けは容易である。
【0034】
このように、特定位置の位置情報を取得し、血流分布画像との位置の対応付けを行うことにより、固定式プローブで取得した血流分布画像との比較が可能となる。
【0035】
図6は、脳状態の異常を判断するための画像を算出する実施例を説明する図である。血流分布画像601は、データ保存手段に計測時刻の時間帯別に蓄積される。蓄積された前記血流分布画像601に基づいて、前記時間帯別に算出された平均血流分布画像602が、前期データ保存手段に保存される。さらに、計測直後の血流分布画像601と平均血流分布画像602との差分画像603が、前記時間帯別に算出され、前記データ保存手段に蓄積される。
【0036】
前記において、差分画像の画素値の総和が予め設定した閾値を超えた場合、脳状態に異常が生じたと判断する。あるいは、算出直後の前記差分画像と、前記蓄積された差分画像との加算平均画像604を算出し、前記加算平均画像604の画素値の総和が予め設定した閾値を超えた場合、脳状態に異常が生じたと判断する。
【0037】
本実施例では、計測時間帯別に平均血流分布画像および差分画像を算出する例を述べたが、このような分類を行わなくてもよい。また、計測時間帯別ではなく、計測直前直後のイベントによってカテゴリー分けしてもよい。前記イベントは、たとえば、食事や排便、睡眠などである。
【0038】
以上の実施例においては、位置情報を検出する位置センサとしてホール素子を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえばロータリーエンコーダとジャイロセンサを組み合わせてもよい。また、血流分布画像ではなく、酸素化ヘモグロビン濃度分布画像および、脱酸素化ヘモグロビン濃度分布画像を用いてもよい。
【0039】
上記生体情報計測装置において、血流分布画像の変化から脳状態の異常を検出するためには、計測条件をできるだけ一定に保つことが望ましい。特に、計測時の脳活動状態を再現させることが大切である。このため、本発明による生体情報計測装置は、生体に視覚刺激、聴覚刺激、感覚刺激等の外部刺激を与える刺激呈示手段を備える。
【0040】
たとえば、前記刺激呈示手段はディスプレイ上に特定の画像を表示し、被験者は上記画像を注視しながら前記血流分布画像を計測する。あるいは、前記刺激呈示手段はスピーカから特定の音声を発生し、被験者は上記音声を聞きながら前記血流分布画像を計測する。このように、被験者が外部刺激に集中することにより、計測時の脳活動状態の再現性を高めることができる。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、チャンネル数を少なくしても広範囲にわたって光による生体情報計測が可能であり、一般家庭や職場、外出先での全脳計測が可能になる。また、脳の健康状態などのモニタが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプローブ配置を示す説明図。
【図2】本発明の一実施例による生体情報計測装置のプローブの概略図。
【図3】本発明の一実施例における位置情報を取得する手段の説明図。
【図4】本発明の一実施例による位置情報の算出方法の説明図。
【図5】血流分布画像上に特定位置を表示して位置の対応付けを行う実施例の説明図。
【図6】本発明の実施例において脳状態の異常を判断する画像を算出する方法の説明図。
【符号の説明】
101…入射点、102…検出点、103…シェル、104…固定具、105…被験者、201,202…光源、203,206…通孔、204,208…遮光板、205,209…脱着部、207…光検出器、210,211…位置センサ、212…制御部、213…電池、214…外部装置接続端子、301…くし型プローブ、302…位置センサ、303,304…磁石、305…コントローラ、401…磁石、402,403…ホール素子、404,405…ホール素子によって検出される磁束成分、406…位置情報を与える磁束成分、501〜503…特定位置、504…プローブ、505…位置センサ、601…時間帯毎の血流分布画像、602…時間帯毎の平均血流分布画像、603…時間帯毎の血流分布と平均血流分布との差分画像、604…差分画像の加算平均の画像。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological light measuring device that measures the concentration of a metabolite in a living body or changes in the concentration using light, and in particular, can measure the whole brain with a small number of channels and determine an abnormality in the brain state. The present invention relates to a biological information measuring device.
[0002]
[Prior art]
Biological measurement using light having a wavelength in the visible to near-infrared region is extremely useful in clinical medicine because it can easily measure the oxygen metabolism function of the living body without causing harm to the living body. The oxygen metabolism function of a living body corresponds to the oxygenation state (usually called oxygen saturation or oxidation degree) of a specific pigment (hemoglobin, myoglobin, cytochrome aa3) in the living body. Each of these dyes has a light absorption spectrum that changes in the wavelength range from visible to near-infrared depending on the oxygenation state. In addition, light is easy to handle with an optical fiber, and further, it does not harm the living body when used within the range of safety standards.
[0003]
Taking advantage of such optical measurement, a biological optical measurement device that measures an oxygen metabolism function with light of visible to near-infrared wavelength is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-115232 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-275323. It is described in.
[0004]
In addition, a technology that measures blood volume changes or hemoglobin concentration changes in the cerebral cortex due to brain activity at multiple points and displays the blood volume changes or hemoglobin concentration changes as moving images or still images is a medical physics ( Medical Physics), vol. 22, no. 12, pp 1997-2005 (1995).
[0005]
These devices include a probe including a light irradiation unit and a light receiving unit, a data processing unit, a storage unit, a display unit, and a control unit that controls the entire measurement. Since near-infrared light is also absorbed by the pigment contained in the hair, it is desirable to attach the light irradiation part and the light receiving part so as to avoid the hair. For this reason, the probe is used by being fixed to a carefully selected measurement site.
[0006]
On the other hand, a non-fixed type optical measurement probe has been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-238968. This apparatus is not intended to measure the oxygen metabolism function, but irradiates the skin surface with a laser from a laser diode inside the probe head, and observes an image of the skin surface magnified with a magnifying lens with a CCD camera.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227388 proposes a biological light measurement device in which a light irradiation unit, a light receiving unit, a data processing unit, a storage unit, a display unit, and a control unit that controls the entire measurement are integrated. .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The biological light measuring device and the optical measuring probe described above have the following problems.
[0009]
The above-mentioned biological light measurement device is assumed to be used in hospitals and the like, and the device scale is large for use outside hospitals such as general homes, workplaces, and places where people go out. Although the biological optical measuring device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-227388 is intended to achieve miniaturization, the measurement area tends to become wider year by year, so avoid increasing the size of the device with an increase in the number of channels. I can't.
[0010]
Moreover, in the measurement using the above-mentioned biological optical measurement device, a method of measuring a change in blood volume or a change in hemoglobin concentration due to the presence or absence of an external or internal stimulus to the brain is generally used, and in a specific brain activity state There has been no contrivance for judging an abnormality in the brain state from the blood flow distribution image itself.
[0011]
Moreover, the probe for optical measurement proposed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-238968 is intended for image measurement of the skin surface, and no means for acquiring information relating to the position of the measurement site is provided. For this reason, it has a problem that it is difficult to specify a measurement signal generation site and to compare with an image acquired by a fixed probe.
[0012]
The present invention has been made for the purpose of providing a biological information measuring apparatus that can avoid the increase in size of the apparatus accompanying an increase in the measurement area and can acquire position information of measurement data.
[0013]
The present invention has been made in order to provide a biological information measuring apparatus capable of determining an abnormality in a brain state from a blood flow distribution image itself in a specific brain activity state.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the above-mentioned problems are solved by the following solution means.
[0015]
The relative position of the light irradiating means and the light detecting means with respect to a specific reference position is detected, and the generation site of the measurement signal is specified. This makes it possible to measure the signal while moving the probe without fixing it, and the blood flow distribution can be calculated from the relative position and the measurement signal. Further, by measuring while moving the probe, it is possible to measure a wide area with a small number of channels, so that an increase in the size of the apparatus accompanying an increase in the measurement area can be avoided.
[0016]
Further, the position detecting means detects a relative position of a specific position on the surface of the living body and displays the specific position on a blood flow distribution. This facilitates comparison with measurement data acquired by the fixed probe.
[0017]
Further, by comparing the blood flow distribution with the blood flow distribution in the normal state stored in the data storage means, it is possible to determine an abnormality in the brain state with respect to the normal state.
[0018]
In addition to the above configuration, by providing a stimulus presenting means for applying an external stimulus, it is possible to control the brain activity state at the time of measurement and to increase the accuracy when determining an abnormality in the brain state.
[0019]
Furthermore, by accumulating the blood flow distribution in the normal state for each time zone corresponding to the measurement time, it is possible to reduce the influence of the daily fluctuation of the brain state.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a conventional probe arrangement. The incident points 101 and the detection points 102 are alternately arranged on the shell 103. The shell 103 is attached to the head of the subject 105 by a fixture 104. The incident point 101 and the detection point 102 are fixed so that the mounting position does not shift during measurement.
[0021]
Measurement light emitted from a lamp, a light emitting diode, a semiconductor laser, or the like is incident on the subject 105 from an incident point 101 through an incident optical fiber (not shown). The light that has propagated through the cerebral cortex in the head of the subject 105 passes through a detection optical fiber (not shown) connected to the detection point 102, and a light irradiator (not shown) such as a photodiode or a photomultiplier tube. Sent to and detected.
[0022]
Since the intensity of the detected light varies depending on the blood flow state in the cerebral cortex, the increase or decrease of the blood in the cerebral cortex through which the light has propagated can be measured. The detection signal reflects blood flow information of all the parts through which the light has propagated. For convenience, the midpoint between the incident point 1 and the detection point 2 is a sampling point, and the measured signal value is the blood flow at the sampling point. Information. A plurality of sets of incident / detection points are provided, and blood flow distribution images can be obtained from measurement signals at a plurality of sampling points.
[0023]
FIG. 2 is an example of a probe used in the biological information measuring apparatus according to the present invention. Incident light generated from the light sources 201 and 202 is irradiated to the subject's head through the through-hole 203. A laser diode or the like is used for the light sources 201 and 202. By using incident light having different wavelengths, it is possible to obtain concentration information of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin contained in blood. The wavelength of the incident light is, for example, 830 nm and 782 nm.
[0024]
The light propagated through the cerebral cortex in the subject's head reaches the photodetector 207 through the through hole 206 and is detected as a light detection signal. The through holes 203 and 206 are filled with a material such as a plastic having a color having a low absorption coefficient for near-infrared light, and are covered with the light shielding plates 204 and 208 so that the light does not leak out of the through holes. The front end portion including the through holes 203 and 206 and the light shielding plates 204 and 208 is fixed to the main body by the detachable portions 205 and 209, and can be disposable.
[0025]
As the position sensors 210 and 211, for example, a Hall element is used, and position information such as an incident point and a detection point is acquired. The position information and the light detection signal detected by the light detector 207 are sent to the outside through the control unit 212 and the external device connection terminal 214. The irradiation and detection are controlled by the control unit 212, and the position information and the light detection signal are associated with each other. Power necessary for driving the device is supplied by a battery 213. In this embodiment, an example of a device in which a light source, a detector, and a control unit are integrated in a probe is described. However, incidence and detection may be performed through an optical fiber from an external control device.
[0026]
FIG. 3 shows a case where position information is acquired according to the present invention. The position sensor 302 is built in the probe 301 and is disposed in the vicinity of the incident point and the detection point from which position information is to be acquired. When there are a plurality of incident points and detection points, position sensors corresponding to the respective incident points and detection points are arranged.
[0027]
In this embodiment, a case where a Hall element is used as the position sensor will be described. In this case, magnets 303 and 304 are attached to a part with little movement such as a subject's neck and waist, and set as a reference position for position measurement. The reference position may be one. The light detection signal detected by the light detector 207 and the position information measured by the position sensor are sent to the controller 305. The blood flow image based on the light detection signal and the position information may be calculated by the controller 305. Alternatively, the light detection signal and the position information may be sent to a remote server via communication means, and the blood flow distribution image may be calculated in the server.
[0028]
FIG. 4 is a diagram for explaining a position information calculation method according to the present invention. Also in this embodiment, a case where position information is acquired using a Hall element will be described. For simplicity, an example of calculating two-dimensional position information will be described.
[0029]
A magnet 401 corresponds to the magnet 303 or 304 in FIG. 3 and indicates a reference position for acquiring position information. The Hall elements 402 and 403 are arranged in the directions orthogonal to each other in the vicinity of the incident point or detection point from which the position information is to be acquired. When the magnetic flux generated from the magnet 401 passes through the Hall elements 402 and 403, a magnetic flux component orthogonal to the Hall element is converted into an electric signal and detected. Therefore, the electrical signal changes due to changes in the distance and inclination between the magnet and the Hall element.
[0030]
Since the positions of the Hall elements 402 and 403 change in accordance with the position of the probe, the distance and inclination between the magnet 401 and the Hall elements 402 and 403 change with the change in position. Using the magnetic flux component 404 detected by the Hall element 402 and the magnetic flux component 405 detected by the Hall element 403, a magnetic flux component 406 that gives position information is calculated by the Pythagorean theorem. When acquiring three-dimensional position information, three Hall elements arranged in directions orthogonal to each other may be used.
[0031]
In this embodiment, a plurality of Hall elements are used in order to acquire position information of one incident point or detection point. For this reason, since the position of each Hall element is not the same, the calculated position information is not accurate. However, the size of the Hall element is about 2 mm on a side, and the spatial resolution of optical measurement is about several centimeters due to the influence of scattering.
[0032]
When comparing the blood flow distribution image measured by the probe described in this embodiment with the blood flow distribution image measured by the fixed probe used in the prior art, the positions are correlated between the two images. Need to be.
[0033]
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment in which a specific position is displayed on the blood flow distribution image in order to associate the positions. The specific positions 501 to 503 are specified in advance, for example, on both ears or between the eyebrows. A position sensor 505 for detecting a specific position built in the probe 504 is brought into contact with the specific positions 501 to 503 to measure position information of the specific position. When the blood flow distribution image calculated from the light detection signal is displayed, the specific position is displayed on the blood flow distribution image. When a blood flow distribution image is calculated from a light detection signal measured using a fixed probe, it is easy to associate the mounting position of the fixed probe with the specific position.
[0034]
Thus, by acquiring the position information of the specific position and associating the position with the blood flow distribution image, it is possible to compare with the blood flow distribution image acquired by the fixed probe.
[0035]
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment for calculating an image for determining an abnormality in a brain state. The blood flow distribution image 601 is accumulated in the data storage unit for each time zone of the measurement time. Based on the accumulated blood flow distribution image 601, an average blood flow distribution image 602 calculated for each time zone is stored in the previous term data storage means. Further, a difference image 603 between the blood flow distribution image 601 immediately after the measurement and the average blood flow distribution image 602 is calculated for each time period and stored in the data storage unit.
[0036]
In the above, when the sum of the pixel values of the difference image exceeds a preset threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in the brain state. Alternatively, when the addition average image 604 of the difference image immediately after the calculation and the accumulated difference image is calculated, and the sum of the pixel values of the addition average image 604 exceeds a preset threshold, the brain state is abnormal. Is determined to have occurred.
[0037]
In the present embodiment, an example in which an average blood flow distribution image and a difference image are calculated for each measurement time zone has been described, but such classification may not be performed. Moreover, you may categorize according to the event just before a measurement instead of according to measurement time zone. The event is, for example, a meal, defecation, or sleep.
[0038]
In the above embodiments, the case where the Hall element is used as the position sensor for detecting the position information has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a rotary encoder and a gyro sensor may be combined. In addition, an oxygenated hemoglobin concentration distribution image and a deoxygenated hemoglobin concentration distribution image may be used instead of the blood flow distribution image.
[0039]
In the biological information measuring device, it is desirable to keep the measurement conditions as constant as possible in order to detect an abnormality in the brain state from a change in the blood flow distribution image. In particular, it is important to reproduce the brain activity state at the time of measurement. For this reason, the biological information measuring apparatus according to the present invention includes a stimulus presenting unit that gives external stimuli such as visual stimuli, auditory stimuli, and sensory stimuli to the living body.
[0040]
For example, the stimulus presenting means displays a specific image on a display, and the subject measures the blood flow distribution image while gazing at the image. Alternatively, the stimulus presenting means generates a specific sound from a speaker, and the subject measures the blood flow distribution image while listening to the sound. In this way, when the subject concentrates on the external stimulus, the reproducibility of the brain activity state at the time of measurement can be improved.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to measure biological information by light over a wide range even if the number of channels is reduced, and it is possible to measure the whole brain at ordinary homes, workplaces, and wherever you go. In addition, it becomes easy to monitor the health condition of the brain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a conventional probe arrangement.
FIG. 2 is a schematic view of a probe of a biological information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a means for acquiring position information in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for calculating position information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment in which a specific position is displayed on the blood flow distribution image and the positions are associated with each other.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for calculating an image for determining an abnormality in a brain state in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Incident point, 102 ... Detection point, 103 ... Shell, 104 ... Fixture, 105 ... Test subject, 201, 202 ... Light source, 203, 206 ... Through-hole, 204, 208 ... Light-shielding plate, 205, 209 ... Desorption part, 207 ... Photo detector, 210, 211 ... Position sensor, 212 ... Control unit, 213 ... Battery, 214 ... External device connection terminal, 301 ... Comb probe, 302 ... Position sensor, 303,304 ... Magnet, 305 ... Controller, 401: Magnet, 402, 403 ... Hall element, 404, 405 ... Magnetic flux component detected by Hall element, 406 ... Magnetic flux component giving position information, 501 to 503 ... Specific position, 504 ... Probe, 505 ... Position sensor, 601 ... blood flow distribution image for each time zone, 602 ... average blood flow distribution image for each time zone, 603 ... blood flow distribution and average blood flow distribution for each time zone The difference image, 604 ... arithmetic mean of the image of the difference image.

Claims (10)

被験者の脳の活動状態を計測可能なプローブと、特定の基準位置を規定する基準位置規定手段とを少なくとも有する生体情報計測装置において、
前記プローブは、前記被験者の頭部の一部の領域に光を照射できる複数の光照射手段と、前記頭部を通過した通過光を検出する光検出手段と、前記基準位置に対する前記複数の光照射手段の夫々と前記基準位置に対する前記光検出手段の相対位置を検出し、前記光照射手段と前記光検出手段の各々に対応して近接配置された複数の位置検出手段とを少なくとも有し
前記位置検出手段により検出された、前記複数の光照射手段の夫々の前記相対位置と前記検出手段の前記相対位置の情報に基づいて、夫々に対応する測定位置を算出し、該夫々の測定位置の情報と、前記光検出手段が検出した計測信号とから、血流分布を夫々算出する演算手段とを具備することを特徴とする生体情報計測装置。
In the biological information measuring device having at least a probe capable of measuring the activity state of the brain of the subject and a reference position defining means for defining a specific reference position ,
The probe includes a plurality of light irradiating means capable of irradiating light to a partial region of the subject's head, a light detecting means for detecting light passing through the head , and the plurality of lights with respect to the reference position. At least chromatic and respective illumination means, detects a relative position between the light detection means with respect to the reference position, and a plurality of position detecting means arranged close in correspondence to each of said light detecting means and the light irradiating means And
Based on the information on the relative position of each of the plurality of light irradiation means and the relative position of the detection means detected by the position detection means , the corresponding measurement positions are calculated, and the respective measurement positions are calculated. information and the light from the detection means measuring signal is detected, the biological information measuring apparatus characterized by comprising a calculating means for respectively calculating the blood flow distribution.
前記位置検出手段は、前記基準位置に対する前記複数の光照射手段の夫々および前記光検出手段の距離および傾きを検出することを特徴とする請求項1に記載の生体情報計測装置。 It said position detecting means, the biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the benzalkonium detecting the distance and inclination of each and the light detecting means of the multiple light irradiating means with respect to the reference position. 前記血流分布上に前記測定位置を表示する表示手段とを具備することを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報計測装置。The biological information measuring apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying the measurement position on the blood flow distribution. 前記光検出手段の検出した光信号のレベルを呈示する信号レベル呈示手段を具備することを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報計測装置。  The biological information measuring apparatus according to claim 1, further comprising a signal level presenting unit that presents a level of the optical signal detected by the light detecting unit. 前記生体に外部刺激を与える刺激呈示手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報計測装置。  The biological information measuring apparatus according to claim 1, further comprising a stimulus presenting unit that applies an external stimulus to the living body. 前記血流分布を蓄積するデータ保存手段と、前記データ保存手段に蓄積された血流分布から、平均血流分布を算出する第1の演算手段と、前記平均血流分布と前記血流分布との比較演算を行う第2の演算手段とを具備することを特徴とする請求項1または2に記載の生体情報計測装置。  A data storage means for storing the blood flow distribution; a first computing means for calculating an average blood flow distribution from the blood flow distribution stored in the data storage means; the average blood flow distribution and the blood flow distribution; The biological information measuring device according to claim 1, further comprising: a second calculation unit that performs the comparison calculation. 前記データ保存手段は、計測時刻に応じた時間帯毎に前記血流分布を蓄積するデータ保存手段であり、前記第1の演算手段は、計測時刻に応じた時間帯毎に前記平均血流分布を算出する演算手段であり、前記第2の演算手段は、計測時刻に応じた時間帯毎に前記平均血流分布と前記血流分布との比較演算を行う演算手段であることを特徴とする請求項6に記載の生体情報計測装置。  The data storage means is data storage means for accumulating the blood flow distribution for each time zone corresponding to a measurement time, and the first calculation means is configured to store the average blood flow distribution for each time zone corresponding to the measurement time. The second calculation means is a calculation means for performing a comparison calculation between the average blood flow distribution and the blood flow distribution for each time zone corresponding to a measurement time. The biological information measuring device according to claim 6. 前記光照射手段と前記光検出手段との間の距離は不変であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報計測装置。The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein a distance between the light irradiation unit and the light detection unit is unchanged. 前記計測位置は前記光照射手段と前記光検出手段との略中間点であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報計測装置。The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the measurement position is a substantially middle point between the light irradiation unit and the light detection unit. 前記光照射手段と前記光検出手段とは交互に配置されていることを特徴とする請求項8または9に記載の生体情報計測装置。The biological information measuring device according to claim 8 or 9, wherein the light irradiation means and the light detection means are alternately arranged.
JP2002346770A 2002-11-29 2002-11-29 Biological information measuring device Expired - Fee Related JP4218327B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002346770A JP4218327B2 (en) 2002-11-29 2002-11-29 Biological information measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002346770A JP4218327B2 (en) 2002-11-29 2002-11-29 Biological information measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004174126A JP2004174126A (en) 2004-06-24
JP4218327B2 true JP4218327B2 (en) 2009-02-04

Family

ID=32707555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002346770A Expired - Fee Related JP4218327B2 (en) 2002-11-29 2002-11-29 Biological information measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4218327B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5071767B2 (en) * 2006-12-08 2012-11-14 学校法人日本大学 Biological tissue blood flow measurement device
JP7178614B2 (en) * 2017-06-23 2022-11-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Information processing method, information processing device, and information processing system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6321035A (en) * 1986-07-14 1988-01-28 キヤノン株式会社 Measuring probe for blood flow meter
JP2959723B2 (en) * 1990-04-25 1999-10-06 オリンパス光学工業株式会社 Endoscope insertion device
JP3091269B2 (en) * 1990-08-31 2000-09-25 花王株式会社 Surface blood flow measurement device
JP2673745B2 (en) * 1990-11-30 1997-11-05 バイオメディカルサイエンス株式会社 A method for obtaining the measurement range on a plot in a tissue blood flow measuring device using laser light
JP3362906B2 (en) * 1993-04-07 2003-01-07 オリンパス光学工業株式会社 Body cavity position detector
US5558091A (en) * 1993-10-06 1996-09-24 Biosense, Inc. Magnetic determination of position and orientation
JP3109066B2 (en) * 1994-12-28 2000-11-13 花王株式会社 Blood flow measurement method and blood flow measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004174126A (en) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11800990B2 (en) Perfusion assessment using transmission laser speckle imaging
JP6594620B2 (en) Optical brain function measuring device
JP6014605B2 (en) Apparatus, system, and method for tissue oxygen saturation measurement and perfusion imaging
JP3839202B2 (en) Biological light measuring device and program for causing this device to function
WO2005034761A1 (en) Organism information signal processing system comprising combination of organism light measuring device and brain wave measuring device, and probe used for same
Kacprzak et al. Time-resolved optical imager for assessment of cerebral oxygenation
JP2018089369A (en) Biological information detecting device
CN103732198A (en) Rehabilitation device
JP3928051B2 (en) Psychological state evaluation device
WO2015115182A1 (en) Non-invasive monitor for measuring regional saturation of oxygen
JP5347448B2 (en) Biometric device
JP5573845B2 (en) Optical measurement system, portable optical measurement device used therefor, and method of using the same
JP3711385B2 (en) Life activity measurement device
WO2010050170A1 (en) Organism light measuring device
US20220117525A1 (en) Sensor and system for neonatal jaundice monitoring and management
JP4218327B2 (en) Biological information measuring device
KR20180059984A (en) A Sensor for the depth of anesthesia and Blood Oxygenation of Brain
JP2007020735A (en) Biological light measuring device
JP7370539B2 (en) Bilirubin concentration measurement system
JP2005013464A (en) Biological light measurement device
JP3876322B2 (en) Non-invasive brain activity measurement method
Chiarelli et al. Wearable, fiber-less, multi-channel system for continuous wave functional near infrared spectroscopy based on silicon photomultipliers detectors and lock-in amplification
JP5420163B2 (en) Biological measuring device
Wieczorek et al. Custom-made Near Infrared Spectroscope as a Tool for Obtaining Information Regarding the Brain Condition
JP2807272B2 (en) Diagnostic device by light

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050621

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080821

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: 20081021

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: 20081103

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees