WO2005034761A1

WO2005034761A1 - 生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体情報信号処理システムおよびそれに用いられるプローブ装置

Info

Publication number: WO2005034761A1
Application number: PCT/JP2004/012856
Authority: WO
Inventors: Michiyuki Fujiwara; Tsuneaki Kawaguchi; Fumio Kawaguchi; Shingo Kawasaki; Atsushi Maki; Yukiko Hirabayashi; Yukari Yamamoto; Masashi Kiguchi; Hiroki Sato; Tsuyoshi Yamamoto; Takushige Katsura; Hideo Kawaguchi
Original assignee: Hitachi Medical Corporation; Hitachi, Ltd.
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20070083097A1; EP1665988A4; US7974671B2; EP1665988A1

Abstract

　被検体（１４０）の頭部に可視から近赤外の検査光を照射しその透過光を受光して頭部内部の脳活動によって生じた光学的特性変化を生体光信号として計測する生体光計測装置（３００）；被検体の頭部内部の脳活動によって生じた電気的特性変化を脳波信号として計測する脳波計測装置（４００）；両計測装置用のプローブ装置（５０）；および上記生体光計測装置からのそれぞれの計測位置に対応した生体光信号および上記脳波計測装置からのそれぞれの計測位置に対応した脳波信号をそれぞれの計測位置を互いに関連付けてその共通の表示装置上に表示する生体情報信号処理表示装置（２００）；を有する生体光計測装置と脳波計測装置とを有機的に組み合せた生体情報信号処理システム（１００）であってこのシステムによって両信号データを総合的に観察することが出来る。　

Description

明細書

生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体情報信号処理システムおよびそれに用いられるプローブ装置

技術分野

[0001] 本発明は生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体情報信号処理システムおよびそれに用いられるプローブ装置に関し、特に、その生体光および脳波計測結果の共通な表示装置への表示、および計測した脳波信号データを利用して無駄な計測を排除した精度の高い生体光計測および計測の準備作業を迅速化する装着の容易な生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置に関する。

背景技術

[0002] 生体光計測装置は、被検体である生体に可視から近赤外領域の波長の光を照射して生体内を乱反射しながら通過して来た透過光を計測し、生体内部の光学特性の違いを画像化する装置である。この生体光計測装置を使えば、ヘモグロビン等の生体代謝物質や血流などを計測して、生体機能を簡便に被検体に対して低拘束でかつ生体に対して非侵襲な方法で計測できることから、臨床医学及び脳科学などの分野での活用が広がっている。

例えば、脳の思考、言語、感覚、運動等に関連する高次機能の活性ィ匕は、生体内部の酸素代謝及び血液循環と密接に関連しており、これらは生体中の特定の色素（ヘモグロビン等）の濃度変化に対応する。そこで、その特定色素に吸収されやすい可視力近赤外領域の複数の波長の光を脳の複数部位に照射し、脳内部を通過した透過光を複数の部位力検出し、その光吸収量力脳内の代謝物質の濃度や血液中のヘモグロビン濃度の変化などを画像ィ匕して脳の高次機能を計測する装置が、例えば、特開平 9— 149903号公報に開示されている。

この生体光計測装置の臨床応用としては、例えば頭部を計測対象とした脳内のへモグロビンの活性化、変化の状態及び局所的な脳内出血の測定等が挙げられる。一方、同様な脳機能活動に伴い生体から生ずる脳波信号は、脳の神経活動を直接計測できる手段として、古くから脳疾患診断手段として用いられている。すなわち、脳科学分野においては、頭皮などに電極を接触させて脳の活動に伴って発生する脳波を計測し、特定周波数帯域の脳波信号波、 β波、 Θ波、 δ波など）に基づいて、思考、言語などの知的機能や運動機能などの脳の高次機能を分析する試みが行われている。例えば、頭皮表面に多数の電極を接触させて二次元脳電図を取得して脳の各部位の機能を分析し、脳障害等の有無を診断して医療に反映させる研究開発が進められている。

この両者の信号は、同じ脳活動に伴う信号でありながら計測対象の物理量が異なるため信号の持つ情報が異なり、さらに空間、時間特性が補完的な関係にあることから両者の同時計測の試みがなされてきた。

上述のような脳波信号と生体光信号との同時計測は、両信号間の物理的相互干渉が無いため計測自体は比較的容易だが、両者の時間的空間的特性が大きく異なるため、両信号を総合的に観察して疾患診断に適用するのは専門医にとっても困難であった。

特に、両者の信号を従来のそれぞれの手法において、例えば、特開 2003— 1491 37に開示されているように同時計測、同時表示するのみでは有効な診断情報を効率良く得ることができなかった。

ところで、従来の生体光計測装置によれば、思考、言語、運動などの脳の高次機能を計測する場合、聴覚や視覚などを介して脳に刺激を与え、その前後における脳の状態変化を画像化し、それらの画像を対比して脳機能を診断する。

しかし、光計測画像に表れた脳の状態と刺激との関係についての分析は進められているが、脳波計測装置による脳の状態と対応付けて、光計測画像に基づいて的確な診断を行うまでには至って、な、。

さらに、生体光計測と脳波計測を同時に行う場合、生体光計測装置用プローブ装置の複数の照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの先端部を頭部の所定の位置に計測の妨げとなる頭髪を光ファイバ毎に搔き分けながら配設し、引き続いて脳波計測装置用プローブ装置の複数の脳波電極を先の光ファイバ配設位置を避けながら配設する必要が有り、計測開始までの準備、セッティングに多くの手間を要してい本発明の目的は観察者が生体光信号および脳波信号を容易に理解出来かつ両信号の総合的な観察を容易にしさらに単独の信号では得られなヽ新規診断情報の取得が可能な生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体情報信号処理システムを提供することである。

本発明のもう 1つの目的は脳波計測装置によって計測された脳波信号データを利用して無駄な計測を排除した精度の高い生体光計測を可能とする生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体情報信号処理システムを提供することである。本発明のさらにもう 1つの目的は計測のためのセッティングに要する手間を軽減しつつ、生体光計測及び脳波計測の両方を行うことができる生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置を提供することである。

発明の開示

[0003] 本発明の 1つの観点は生体光計測装置と脳波計測装置により計測された生体光信号および脳波信号をそれぞれの計測位置と関連させて共通の表示装置上に表示し両信号の総合的観察を可能とした生体光計測装置と脳波計測装置を有機的に組み合せた生体情報信号処理システムである。

本発明のもう 1つの観点は、脳波計測装置によって計測された脳波信号データで表わされる所定の脳の状態、例えば覚醒状態に対応する生体光信号データの取得が可能な生体光計測装置と脳波計測装置を有機的に組み合せた生体情報信号処理システムである。

本発明のさらにもう 1つの観点は被検体に装着される共通のホルダ、ホルダに取り付けられ、生体光計測用の検査光を被検体に照射する照射用光ファイバ、照射用光ファイバに対して間隔をおいてホルダに取り付けられ、被検体からの検査光の透過光を受光する受光用光ファイバ、及び照射用光ファイバと受光用光ファイバとの中間でホルダに取り付けられ、被検体に接触される脳波計電極を備えた上記システム用のプローブ装置である。図面の簡単な説明

[0004] [図 1]本発明の生体光計測装置と脳波計測装置を組み合せた生体信号処理システムの概要を示すブロック図。 [図 2]本発明生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示された一表示例で、被検体の頭部を示す画像上に 2次元の脳波計測画像をさらにその上に 2次元の生体光計測画像を重畳して示したものである。

[図 3]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示されたもう一つの表示例で、被検体の頭部を示す画像上に脳波信号および生体光信号の計測位置を示す 2次元画像と矢印付引出線で示された選択位置とその選択位置における脳波信号および生体光信号の時間軸に沿った変化を並列表示したものである。

[図 4]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示されたさらにもう一つの表示例で、被検体上の光照射位置およびその透過光検出位置を示す 2次元画像上に重畳して表示された 2次元生体光計測画像と矢印付引出線で示された選択位置とその選択位置における脳波信号および生体光信号の時間軸に沿った変化を並列表示したものである。

[図 5]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示されたさらにもう一つの表示例で、図 2に表示された 2次元の脳波計測画像と 2次元の生体光計測画像の上下関係を逆にして前者を第一のレイヤに後者を第 2のレイヤに投影し、両レイヤを空間的に離間して表示したものである。

[図 6]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示されたさらにもう一つの表示例で、被検体の頭部を示す並列表示された 2つの画像の、一方にはそれぞれ対応する計測位置上に脳波計測信号のタイムコースグラフを、他方にはそれぞれ対応する計測位置上に生体光計測信号のタイムコースグラフを表示したものである。

[図 7]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置によってその表示装置上に表示されたさらにもう一つの表示例で、（a)は光計測信号の空間分布を、 ( b)は同一計測空間における脳波計測信号の空間分布、（c)は (a)、（b)の空間分布の積の空間分布を表示したものである。

圆 8]本発明の生体信号処理システム中の生体信号処理表示装置による、ある計測位置における脳波計測信号および光計測信号力両信号間の相関を求める演算を説明する図で、 (a)は時間軸に沿った最大値で規格化した脳波計測信号の強度のタィムコースグラフ、 (b)は同一時間軸に沿った最大値で規格ィ匕した光計測信号の強度のタイムコースグラフ、（c)は直交する 2軸の一方を脳波計測信号と他方を光計測信号としその強度を時間をパラメータ一としてプロットした図を示している。

圆 9]本発明の一実施例で被検体への刺激付与装置を備えた生体信号処理システムの概要を示すブロック図。

[図 10]図 9の実施例における、脳波のレベルを利用した被検体への注意喚起のための刺激付与を説明するための図である。

[図 11]図 9の実施例における、脳波のレベルを利用した被検体への注意喚起のための刺激付与の処理手順を説明するためのフローチャートである。

[図 12]図 9の実施例における、脳波のレベルを利用した光計測データの取捨選択を説明するための図である。

[図 13]図 9の実施例における、脳波レベルを利用した光計測データの取捨選択の処理手順を説明するためのフローチャートである。

[図 14]図 9の実施例における、脳波中の特定周波数のレベルを利用した光計測データの取捨選択を説明するための図である。

圆 15]図 9の実施例中の脳波計測装置に代えて体動検出装置を使用する変形例における、体動量のレベルを利用した光計測データの取捨選択を説明するための図である。

[図 16]図 15で説明した図 9の実施例の変形例における、体動量レベルを利用した光計測データの取捨選択の処理手順を説明するためのフローチャートである。

[図 17]図 9の実施例で利用されている開眼モニタに関連して、開眼の度合と脳波中の a波との関係を説明する図である。

圆 18]光計測と脳波計測の計測特性の違いを説明する図である。

[図 19]図 9の実施例における、光計測と脳波計測のための刺激付与タイミングのバターンの一例を示す図。

[図 20]図 9の実施例における協調制御部中の光計測と脳波計測のためのサンプリングパルス生成回路の一例のブロック図。 [図 21]図 20のサンプリングパルス生成回路により生成されるサンプリングパルスのタイムチャート。

[図 22]図 9の実施例における、光計測と脳波計測のための刺激付与タイミングのバターンのもう一つの例を示す図。

[図 23]本発明生体信号処理システムで用いられるプローブ装置の第 1の実施例の一部の断面斜視図。

[図 24]本発明生体信号処理システムで用いられるプローブ装置の第 2の実施例の要部の斜視図である。

[図 25]図 24の先端部の底面図である。

[図 26]本発明生体信号処理システムで用いられるプローブ装置の第 3の実施例の略側面図である。

[図 27]本発明生体信号処理システムで用いられるプローブ装置の第 4の実施例の略側面図である。

[図 28]本発明生体信号処理システムで用いられるプローブ装置の第 5の実施例の略側面図である。

[図 29]図 28の第 5実施例プローブ装置の要部の底面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面に従って、本発明に係る生体情報信号処理システムの好ま U、実施の形態について詳説する。

図 1に、本実施例に係る生体情報信号処理システム 100の構成を示す。生体情報信号処理システム 100は、生体光計測装置 300と、脳波計測装置 400と、それらの信号を入力し処理表示する生体信号処理表示装置 200から構成されている。

生体光計測装置 300および脳波計測装置 400用のプローブ装置 50は被検体 140 の頭部に装着されており、この本発明システム用のプローブ装置 50は生体光計測装置 300の複数個の検査光照射用の光ファイバ 102aおよびその透過光受光用光ファィバ 102bのおよび脳波計測装置 400の複数の脳波電極 104およびこれらを所定の位置に保持する共通のゴムあるいはプラスチック製のプローブホルダ 101から構成されている。生体信号処理表示装置 200は、データ入力部 210と、データ保存部 220と、データ処理部 230と、協調制御部 240と、表示装置 250と、操作卓 260とから構成されている。

生体光計測装置 300で計測された被検者のヘモグロビンの時間変化信号はデータ入力部 210に入力され、データ保存部 220に転送され保存される。同データには各計測点の位置を示す情報および計測時間の情報も付加され同時に転送される。一方、脳波計測装置 400で計測された上記同一被検者の頭部に配置した電極からの脳波信号の変化もまた、計測時間および各計測点を示す情報とともにデータ入力部 210に入力され、データ保存部 220に転送され保存される。

データ処理部 230では、これらの 2装置からのデータと付加された計測時間及び計測位置情報に基づいて総合的に処理し、その結果を表示装置 250に表示する。データ表示は計測中リアルタイムで表示する場合と計測終了後オフラインで行う場合があるが、以下で説明する表示法は両者に可能である。

さらに両データをリアルタイム、オフラインで表示するほか、生体光信号または脳波信号の一方のみを実時間データとし、他のデータは保存してあるデータを用いて表示する、異なる時間モードの組合せにより実時間計測の観察を容易にすることができる。

生体光信号及び脳波信号は頭皮上の複数の計測点における信号であり、計測位置を示す情報が保存されている。それぞれの信号の表示形態としては、例えば

1.各点の信号の時間変化をしめすタイムコースグラフ

2.上記 1の時間グラフを計測位置に配置したタイムコースマップ

3.各点の計測信号の特定時刻または特定時間域の平均をもとに構成した 2次元画像

4.各点の特定時刻の信号で作成した上記 3の 2次元画像の動画表示

がある。生体情報信号処理システム 100では、これらを観察者の目的に応じて適宜組み合わせ表示することで、生体光信号及び脳波信号の総合的観察を容易に行うことがでさる。

脳波計測装置 400は、被検者頭部の所定の部位に脳波電極を装着しこれから導いた電流を観察することで、脳の神経活動を脳内各点の特有な信号として捕らえることができる。脳波信号は多数回の繰り返し刺激により 10— 300ms秒の速、反応を計測する誘発脳波と、時間に従って連続的に脳波を計測する連続脳波計測がありそれぞれに適した計測法、計測装置が開発され広く臨床で使われている。

生体光計測装置 300及び脳波計測装置 400で計測された信号は、生体光信号では各計測点のヘモグロビン量変化の時間変化が、脳波信号では各時間における電気信号の変化が、誘発法では刺激の繰り返し期間の時間方向での電位変化が、連続法では計測時間全域に渡る電気信号の主に振動変化が記録され保存される。この両者の信号には被検者の ID他の情報と計測位置、及び計測の時刻に関する情報が併記され保存されてヽる。

以下では、生体光信号及び脳波信号の情報を簡便かつ観察者が容易に診断可能な形で、同時あるいは時間を互いにずらして表示する手順を、具体的な例で説明する。

図 2は、計測された信号のうち脳波計測によって得られた 2次元画像を被検者の頭部を示す画像上にまず重ね合わせて表示し、さらに上記脳波計測の 2次元画像上に生体光計測の 2次元画像を重ねて表示したものである。このとき、生体光計測の 2次元画像は前記脳波計測の 2次元画像の表示とは異なる色相を用いる。通常本例のような 2次元画像表示では、モノクロの濃淡を用いるほか、特定の 2種以上の色の混合による擬似濃淡を用いるが、本例では両 2次元画像の識別を容易にするため、例えば、前者を赤一青相、後者を黄色緑色相など、異なった擬似カラーを用いる。

また、脳波計測の 2次元画像を擬似カラーの濃淡で表示し、生体光信号を擬似カラ一に含まれな!/、色の線を用いた等高線図とし、重ね合わせてもよ、。

両者の表示層の上下関係は、これと逆の場合も可能であり、さらに観察者の希望に応じて上下関係を任意に指定できるようにしてもよい。さらに 2層の上記画像のうち一方を半透明な画像とすることで、両者の関係を容易に観察することができる。

図 3では、脳波信号及び生体光信号の計測位置を示す 2次元画像上から所望の観察位置を操作卓 260を介して選択すると、上記選択位置を示す矢印マークとともに表示画面上の位置表示画像と異なる部位に脳波信号と生体光信号の 2種のタイムコースデータの図形を並列して表示する場合の引出し画面例を示している。

図 4は上記引出し画面を 2次元の生体光計測画像上に表示したもので、 2次元的な分布画像と共にある特定の計測点の脳波および生体光の 2信号の時間変化の関係を簡便に表示したものある。この脳波及び生体光の 2信号は、同一計測位置において同一タイミングで計測したものであり、 2信号の時間変化の関係を表示させる。図 4 の並べて表示された脳波グラフと生体光グラフは、それぞれ同一タイミングで計測したものであり、時間によって脳波及び生体光のグラフがどのように変化するのかを把握することができる。なお、この計測点は操作卓によって任意に設定することができるまた、脳波を計測し、生体光を計測していない時は、脳波信号の時間変化のみを表示させ、生体光を計測し、脳波を計測していない時は、生体光信号の時間変化のみを表示させてもよい。

図 5は、図 2の 2次元の脳波計測画像と生体光計測画像の上下関係を逆にして、両画像を空間的に離間して表示したもので、 2種の 2次元画像を同時に表示しながら計測位置が容易に判別できるよう、 2層の 2次元画像を 3次元空間上の 2層の高さの異なる面に表示している。両者の表示層の上下関係は、これと逆の場合も可能であり、さらに観察者の希望に応じて操作卓 260を介して上下関係を任意に指定できるようにしてもよい。

図 6は、脳波計測および生体光計測のタイムコースグラフをそれぞれの計測位置ごとに表示するタイムコースマップ画面で、 2種の各タイムコースグラフにグラフを並列に対応させて表示しており、各計測点における両信号の関係が容易に観察できる。上記表示では 2種のデータを並列して表示しており、信号間の相互の関係は観察者が判断しているが、 2信号間の関係を数学的に処理しこれを表示すれば、さらに観察者の負担を低減することが出来る。

図 7は、光計測信号の空間分布 (a)と脳波計測信号の空間分布 (b)の、 2種の信号の空間分布を表す 2つの画像の各点で 2データの値を掛け算し、この結果を合成画像 (c)として新たに構成し表示した場合の例である。この結果、両データの信号が同時に増加する部位では合成画像が強調されることで、 2信号間の関係が明確に提示される。

ここで、 2信号の演算は、対象とする観察現象に応じて理論的または実験的に最適化された関数を用いてもよい。例えば、図 8に示すように、ある計測点の脳波計測信号 (a)および生体光計測信号 (b)の強度につ!、ての両データを最大値で規格ィ匕し、これら 2データを時間をパラメータとして直交軸上にプロットすることで両データのある計測点における時間関係を表す図形 (c)を構成し、これから例えば、各計測点の相関係数、位相差あるいは同図形の面積を求め、これらを 2次元画像に表示するようにしてちよい。

図 9に、本発明の生体情報信号処理システムのもう一実施例の全体構成図を示す。本実施例は、光計測装置と脳波計測装置とを結合したシステムである。図において、複数（図示例では 2個）の光源 301は、人体を透過しやすい波長が 600— 1200η m程度の近赤外光を発生する。光源 301より発生した近赤外光は、光ファイバ一を介して光方向性結合器 (光結合器） 302に導かれて混合され、照射光用の 1つの光ファィバー 102aで伝送可能に結合される。光ファイバ一 102aの先端は、被検者 140の頭部の所望位置に保持可能に、ヘッドキャップ 101に取り付けられている。

そのヘッドキャップ 101には、集光用の光ファイバ一 102bの先端が固定されており、被検体 140の頭内部から散乱しながら外部に戻ってきた信号透過光を光検出器 3 06に導く。光検出器 306は、フォトダイオード又は光電子増倍管などで構成され、入射される信号光を電気信号に変換する。光検出器 306により電気信号に変換された信号光は、複数（図示例では 2個）の位相検波器 (検波器) 307に入力される。位相検波器 307は光源 301ごとに設定された変調周波数を参照してフィルタリングを行い、光源 301ごとに対応する信号光の光量を AZD変換器 309に出力する。 AZD変 309は、検出した信号光の光量をディジタルデータに変換して光計測制御装置 310に出力する。

光計測制御装置 310は、レーザーダイオード等の光源 301の駆動装置 308を介して各光源 301の光強度、光検出器 306の増幅度、などを制御するとともに、生体光計測の開始力も終了までを制御する。光演算装置 311は、 AZD変 309から出力される各光源の検出光量を用いて、被検体 140の同一個所を通過する近赤外光の 2種あるいは 3種のペア力も被検体 140内の酸素ィ匕 '脱酸素ヘモグロビン及び総ヘモグロビンの変化量を計算する。その計算結果の光計測データは、数値あるいは画像ィ匕して表示装置であるモニタ 250に表示するとともに、メモリ 220に記憶する。また、刺激付与装置 521は、被検体 140の、例えば、頭部近くに設けられ、音や映像などにより被検体 140に刺激を与える装置である。

一方、脳波計測装置 400は、被検体 140の頭部に設置された脳波電極 104と、脳波受信装置 431と、脳波演算装置 432とを含んで構成されている。脳波受信装置 43 1は、脳波電極 104により検出された脳波の変化を受信して、モニタ 250に表示するとともに、脳波演算装置 432に出力する。脳波演算装置 432は、入力される脳波に基づいて、 Θ波や j8波などの脳波を検出し、それらに基づいて被検体 140の体調（例えば、眠気)などの状態を検知する。脳波演算装置 432によって求められた Θ波や j8波などの大きさあるいは割合などの演算結果は、刺激付与装置 521に設けられた表示画面 522に出力される。刺激付与装置 521は、入力される Θ波や j8波などの大きさあるいは割合が設定値を越え、あるいは下回るときに、光計測制御装置 310にトリガ信号 523を出力して、光計測の停止、ポーズ、開始の制御を行わせるように構成されている。

すなわち、光計測においては、刺激付与装置 521により聴覚又は視覚の刺激を被検体 140に与えたタイミングと脳機能変化の関係、例えば、刺激付与前後の脳機能の変化を光計測することが要望される。そこで、本実施例では、被検体の脳の状態、例えば覚醒している力否力、に応じて刺激付与装置 521から出力されるトリガ信号 5 23によって、光計測制御装置 310は光計測の開始、ポーズ及び停止を制御する。このように構成される本実施例の動作及び使用形態について、以下に詳細に説明する。まず、脳の活動状態を光計測する場合、被検体 140の脳の活動状態を一定あるいは所望の状態に管理するなど、計測条件を一定のレベルに保持する必要がある

。以下、光計測目的に応じた計測モードに分けて、本実施例の動作及び使用状態を説明する。なお、下記の計測モードは、それぞれ単独で、あるいは複数のモードを適宜組み合わせて動作な、し使用することができる。 (被検体への注意喚起付光計測制御モード）

脳の活動状態を光計測する場合、被検体 140の脳の活動状態を一定の状態に維持して計測するための例として、被検体 140が例えば、眠らないように注意を喚起する必要がある。この場合は、図 10に示すように、刺激付与装置 521の表示画面 522 に注意喚起の映像を呈示する。同図（a)の曲線 601は、脳波演算装置 432により演算された被検体 140の覚醒度の時間変化を示す。同図 (a)の線 602は、覚醒度に関する注意喚起のための判定閾値を示す。覚醒度が、判定閾値を下回る図中の B期間の場合、同図（b)の Bに示すように注意喚起のためのランプ 604を点灯し、判定閾値以上の図中の A期間の場合は同図（b)の Aに示すように注意喚起のためのランプ 604を消灯する。これによつて、光計測条件を一定の許容できる範囲内に保持する。図 11に、覚醒度を脳波演算装置 432において演算し、覚醒度を判定して注意喚起の刺激を付与する手順の一例を示す。図 11に示すように、脳波演算装置 432は、脳波受信装置 431から入力される脳波をリアルタイムで計測し (S1)、サンプリング周期ごとに、直前の一定区間（サンプリング周期）の脳波データをフーリエ変換する（S2) 。次いで、被検体が眠りかけてまどろんでいることが分力る脳波中の 0波（4一 7Hz成分)の信号強度を求める（S3)。求めた Θ波の信号強度を必要に応じて覚醒度として刺激付与装置 521の表示画面 522に表示する。次に、 Θ波の信号強度が予め設定された判定閾値を超えているカゝ否カゝ判定する（S5)。超えていない場合は、被検体に注意を喚起するために表示画面 522に注意喚起の表示を行う（S6)。 Θ波の信号強度が判定閾値を超えている場合は、表示画面 522に注意喚起の表示は行わない。ここで、被検体に注意喚起を促す要因としては、覚醒度のほかに、脳波から計測できるアテンション強度、ある、は後述する筋電信号により計測できる体動などがある。また、注意喚起の方法は、音に対する脳の反応を計測している場合は表示画面 522 に映像を表示し、視覚に対する脳の反応を計測している場合は音により行うことが好ましい。さらに、注意喚起は、例えば、アラーム音の強弱や周波数の変化、触覚 (温度)の変化、あるいは注意喚起の映像や演算結果のグラフなどによる視覚への働き力けによることができる。

このようにして、脳波の演算結果を刺激付与装置 521内の表示画面 522に表示して、眠気やアテンション強度の低下などを被検体 140にフィードバックすることにより、脳の所望の活性等を維持した状態、例えば「起きている状態」で、光計測による脳機能計測を行うことができる。その結果、取得した光計測データの無駄を少なくすることができ、光計測の演算負荷を軽減することができる。

なお、図 10、 11に示した例では、脳波の Θ波を用いる場合を説明した力 j8波（14 一 33Hz)を用いてまったく同様に注意喚起させることができる。すまわち、 j8波は緊張度が高ぐ注意力や認識力が高い状態にあることを表し、注意力が必要な事柄を行うときは j8波が出ている。なお、映画やテレビに集中しているときは α波が出ているが、この α波は受身的な注意力であるから、脳機能計測で用いられるアテンションとは異なる。これに対し、 j8波の注意力は積極的なので、アテンションを評価するには β波の変化を用いるのが好ましい。

(脳状態による光計測制御モード 1)

一般に、光計測においては光計測データを複数のサンプリング周期に渡って収集し、それらを加算することによって、計測データに含まれるノイズを低減することが行われている。そのために、同一の計測条件における計測時間が長くなり、その間に脳状態が変化すると収集した光計測データが無駄になるおそれがある。そこで、本実施例では、脳波演算装置 432から脳波データ 434を光演算装置 311に送り、光演算装置 311において脳の活動状態に応じてサンプリングされる光計測データの取捨選択を可能にしている。

図 12 (a)は図 10 (a)と同じ図で、曲線 601は、脳波演算装置 432により演算された被検体 140の覚醒度 (アテンション強度）の時間変化を示す。同図（a)の線 602は、覚醒度 (アテンション強度）に関する注意喚起のための判定閾値である。また、同図（ b)の曲線 605は対応する時間につ、ての光演算装置 311により演算された光計測データの時間変化を表している。そして、脳波演算装置 432又は光演算装置 311において、図 13に示す処理手順に従ってアテンション強度を判定して、光計測データの取捨選択を行う。まず、任意の計測区間 Aの脳波データをフーリエ変換する（S11 )。次いで、被検体が眠りかけてまどろんでいることが分力る脳波中の Θ波（4一 7Hz 成分)の信号強度を求める（S12)。求めた Θ波の信号強度が予め設定された判定閾値を超えている力否力判定する（S 13)。 Θ波の信号強度が判定閾値を超えている場合は、区間 Aを光計測データの加算区間とし (S14)、超えていない場合は、区間 Aを光計測データの加算区間から除き (S15)、次の区間に移る（S16)。つまり、ァテンション強度が判定閾値 102を超える図 12 (b)の区間 606、 607でサンプリングされた光計測データは加算し、その区間以外の区間の光計測データは加算しないで捨てる処理を行う。

この場合において、光計測データをメモリ 220に記憶するときは、加算区間 106、 1 07の始点と終点を示すマーカを付記して保存する。また、 Θ波信号強度の閾値以下への低下は眠りかけのまどろんでいる状態であるから、途中で起こさないのであれば、熟睡する可能性もあるので、 δ波（1. 5— 4Hz)も評価したほがよい場合もある。従って、この光計測制御モード 1によれば、計測条件から外れた光計測データを捨てることができるので、光計測の精度を向上させることができる。また、計測精度向上のための繰り返し計測回数を低減して、実質的な計測時間を短縮できる。

また、図 11の例の代案として説明したように、図 13の例でも Θ波に代えて、 β波に基づいてアテンション強度を判定して光計測データの取捨選択を行うことができる。図 14に、他の特定周波数の脳波に基づいて光計測データの取捨選択を行う場合の各波形図を例示する。同図（a)は脳波の波形図、同図 (b)は脳波に含まれる特定周波数帯域の脳波の一例、同図（c)は同一時間軸に沿った光計測データの波形の一例をそれぞれ示す。図示のように、特定周波数帯域の脳波が判定閾値 608を下回るときには光計測データを捨て、他の区間 609、 609の光計測データを加算する。

(脳状態による光計測制御モード 2)

脳疾患によっては、例えば、てんかんのように、何時発症するか不確実な疾患がある。このような脳疾患の発作は、発作の前後の脳状態を観察することが肝要であるが、何時発症するかわ力もないため、長時間にわたって光計測を行わなけれならず、被検体にとっても計測の負担が大きいという問題がある。また、膨大な光計測データを長時間にわたつて記憶しなければならず、膨大な記憶容量の記憶装置が必要になるそこで、脳波演算装置 432の診断結果により、てんかんの発作が検知されたとき、図 9に示すトリガ信号 435を光計測制御装置 310に送る。光計測制御装置 310はトリガ信号 435を受信したとき、その前の一定期間の光計測データのみをメモリ 220に記憶させる。これにより、メモリ 220の記憶容量を節約できる。また、脳波演算装置 432 はてんかん発作の検知を刺激付与装置 521に送り、表示画面 522にその旨を表示する。

以上説明したように、図 9の実施例によれば、被検体 140に聴覚や視覚などの刺激を与えたときの前後に、被検者 140の脳内部の酸素化 ·脱酸素ヘモグロビン及び総ヘモグロビンの変化量を求めて画像ィ匕するなどにより、脳状態の変化を観察して脳機能計測を行うことができる。

特に、本実施例によれば、脳の所望の活性等を維持した状態、例えば「起きている状態」で、光計測による脳機能計測を行うことができる。その結果、取得した光計測データの無駄を少なくすることができ、光計測の演算処理負荷を軽減することができる。また、計測条件に合致する光計測データを取捨選択して光計測結果を演算してヽることから、光計測の精度を向上させることができる。

なお、図示はしていないが、本実施例の一変形例として、脳波計測装置に加えてあるいは代えて体動検出装置を利用することが出来る。

体動検出装置は、被検体 140の頸部などに接触して取り付けられる筋電電極と、筋電電極により検出された筋電信号を受信する筋電受信装置と、筋電受信装置により受信された筋電信号に基づいて体動を演算する体動演算装置を有して構成される。体動演算装置は、例えば、被検体 140が頭部を動力たことを検出し、刺激付与装置 521の表示画面 522に表示するなどにより、被検体 140にフィードバックするようにすることができる。

本変形例によれば、脳波の覚醒度 (アテンション強度）と同様に、予め設定された体動量の許容値に対応する判定閾値（図 10の 602に相当）と比較して、被検体の注意喚起モード、脳状態による光計測制御モード 1、 2に相当する動作又は使用態様を実現できる。また、逆に、動いたときの脳の状態を光計測することもできる。つまり、体動量をパラメータとした被検体の注意喚起付光計測制御モードの場合は

、図 11の処理手順のように、筋電信号をリアルタイムで計測し、直前のサンプリング周期の筋電データ力体動量を求め、その体動量が判定閾値を超えているか否か判定し、超えている場合は、例えば表示画面 522に「動かないように」などの注意喚起を呈示する。このときの筋電信号 612と体動量 613と光計測データ 614の各波形を図 15 (a)—（c)に示す。図示のように、筋電信号 612を積分して得られる体動量 61 3が判定閾値 615を超えた力否か判定し、超えている区間は光計測データを捨て、超えていない区間 616, 616については光計測データを加算するようにする。

また、図 13の処理手順のように、区間 Aの筋電データ力体動量を求め、体動量が判定閾値を超えて、る力否力判定し、超えて、る場合は区間 Aの光計測データをカロ算区間から除き、判定閾値を超えていない場合は区間 Aを加算区間とする処理を区間ごとに行う。これにより、計測条件に合致する光計測データを取捨選択して光計測結果を演算することにより、光計測の精度を向上させることができる。

(体動量による光計測制御モードの特有例）

図 16に、体動特有の計測モードの処理例を示す。乳幼児などの場合は、検査者の合図でタスク (動きなど)を開始してくれない場合がある。この場合は、筋電信号から口や手などの動きを検出し、動きが一定の閾値以上の期間をタスク期間とみなすことができる。ただし、体動が非常に大きぐ光計測による脳機能計測が困難な区間は、計測データから除くようにすることができる。すなわち、図 16に示すように、区間 Aの筋電データから体動量を求める（S21)。次いで、求めた体動量が第 1の判定閾値 Ta を超えているカゝ否カゝ判定する（S22)。超えていれば、区間 Aの光計測データを加算区間から除く（S24)。一方、体動量が判定閾値 Taを超えていない場合は、第 2の判定閾値 Tb (ただし、 Ta>Tb)を超えてヽるカゝ否か判定する（S23)。体動量が Tbを超えていれば、つまり Tb<体動量 <Taであれば、区間 Aの光計測データを加算区間とする（S25)。一方、体動量が Tbを下まわっていれば、ステップ S24に移って区間 A の光計測データを加算区間から除く。これらの処理を終了後、次の区間に移る（S26 )。なお、図 16のステップ S21に変えて筋電データをリアルタイムで計測して体動量を求め、ステップ S24、 S25に変えて、 Tbく体動量く Taのときは、乳幼児が好きな画像を刺激付与装置 521の表示画面 522に表示し、体動量〉 Taあるいは体動量く T bのときは、乳幼児が好きでない画像を表示画面 522に表示することができる。すなわち、体動を現状に維持させるためには、乳幼児が好きな画像を表示する。体動を抑えたい場合は、スローテンポのアニメーションを、体動を上げたい場合はアップテンポのアニメーションであって、比較的好きでな、画像を表示する。

さて、図 9の実施例中の開眼モニタ 450について説明する。

脳波のうちの α波の量は、開眼により減少することから、 α波の計測精度を向上させるためには目が開かれているときと、閉じられているときで、 α波の計測値の評価を変える必要がある。特に、乳幼児の脳機能を計測するときに必要になる。そこで、本実施例では、目の開閉状態を検出する開眼モニタ 450を設け、開眼モニタ 450の検出信号 451を脳波演算装置 432に入力するようにして、る。

開眼モニタ 450は、例えば、 CCDカメラなどにより眼球の画像をリアルタイムで撮影し、黒目の面積を評価関数にして、開閉度合を検出する。つまり、図 17に示すように、目を閉じた状態から、半分開いた状態、全開の状態など、開眼状態を複数の段階に分け、各状態における α波の強度を予め計測した複数のデータに基づいて、同図に示す較正曲線 620を予め設定しておく。

これによつて、本実施例によれば、脳波演算装置 432において開眼状態に応じて α波を較正できるから、 α波の計測精度を向上できる。その結果、刺激付与装置 52 1により呈示する刺激内容を適切なものとすることができる。

以上説明した本発明の生体情報信号処理システムにお、ては、光計測と脳波計測はその計測対象の物理量および計測原理に相違があることから、計測制御の協調を図ることが好ましい。すなわち、光計測及び脳波計測はいずれも刺激に対する脳機能の変化を計測するが、計測値の精度を向上させるために、いずれの場合も同一の刺激に対して複数回のサンプリングデータを加算する。

しかし、計測原理の相違から、図 18に示すように、脳波計測に用いる典型的な誘発電位計 (ERP : Event Related Potentials)を使った場合は、刺激を与える間隔（刺激間隔）が例えば 0.1一 1秒間隔で、必要な加算回数は 20— 200回であるのに対し、光計測の場合は、刺激間隔が 15— 30秒間隔で、必要な加算回数は 5— 10回である。つまり、脳波の場合は刺激を与えて力も数 10m秒で反応を検知できるのに対し、血中ヘモグロビンの濃度変化を計測する光計測の場合は、刺激を与えて力血液状態が変化するのに 10— 15秒以上の時間が力かることに起因する。

そこで、本実施例では、図 19に示すように、刺激期間 Sとレスト (休止)期間 Rとを交互に繰り返して計測する場合に、 1つの刺激 630を刺激間隔 1秒で繰り返し与えながら、脳波計測を 100回加算可能で、光計測を 1刺激付与期間 20秒を 5回加算可能に設定する。これにより、光計測と脳波計測との協調をとることができる。この協調計測は、図 20に示した協調制御部 240を構成するサンプリングパルス生成手段により実現できる。つまり、同図に示すように、クロックパルス発生器 241力発生するクロックパルスを、第 1の分周器 242により脳波計測に適したクロックパルスに分周して刺激を与えると共に脳波計測用のサンプリング器 243に供給する。また、第 1の分周器 24 2により分周されたクロックパルスをさらに第 2の分周器 244で分周して刺激を与えると共に光計測用のサンプリング器 245に供給する。これにより、図 21に示すように、サンプリング器 245とサンプリング器 243からは、それぞれサンプリングパルス 631、 63 2が出力され、光計測データと脳波データが設定されたタイミングでサンプリングされる。

図 22に、計測協調制御の他の実施例を示す。本実施例は、光計測用刺激と脳波計測用刺激を同じものを利用し、光計測と脳波計測ごとに 1回ずつ刺激を加える。光計測 635の刺激時間は最小とし、 1回の刺激に対する反応を計測する。脳波計測 63 6の刺激は光計測 635と光計測 635との間にも刺激を加えて、計測回数を増やす。光計測の刺激の前後は必要なレスト時間を確保する。

このように、光計測と脳波計測との計測の協調を図ることにより、両者の計測特性を損なうことなく短時間で、光計測と脳波計測による脳機能計測の対応付けを行うことができる。

図 23は、本発明の生体情報信号処理システム用プローブ装置 50の 1実施例を示す断面斜視図であり、図 23ではゴム、プラスチックあるいは布製のホルダ 101の一部を切断して示している。図において、ホルダ 101は、被検体 (生体)の頭部に装着される。ホルダ 101には、例えば近赤外光等の検査光を頭部に照射する複数の照射用光ファイバ 102aと、検査光の透過光を受光する複数の受光用光ファイバ 102bとが互いに所定の間隔をおいて配置されている。各照射用光ファイバ 102aは、互いに隣接する受光用光ファイバ 102bの中間に配置されている。図 23では、 1個の照射用光ファイバ 102a及び 2個の受光用光ファイバ 102bのみを示したが、実際には、複数の照射用光ファイバ 102a及び複数の受光用光ファイバ 102bが格子状に配置されている。

各光ファイバ 102a、 102bは、光ファイバ取付具 103によりホルダ 101に取り付けられている。光ファイバ取付具 103には、ファイバ用ばね（図示せず）が内蔵されている。ファイバ用ばねは、光ファイバ 102a、 102bが被検体の頭部に押し当てられることにより圧縮される。このとき、ファイバ用ばねの復元力により、光ファイバ 102a、 102bの先端部は被検体の頭部に押し付けられる。

ホルダ 101には、脳波計測用の複数の脳波計電極 104が弾性体としての電極用ばね 105を介して取り付けられている。各脳波計電極 104は、互いに隣接する照射用光ファイバ 102aと受光用光ファイバ 102bとの中間に配置されている。さらに詳細には、各脳波計電極 104は、互いに隣接する照射用光ファイバ 102aと受光用光フアイバ 102bとを結ぶ線分の中心又はほぼ中心に配置されている。電極用ばね 105は、脳波計電極 104が被検体の頭部に押し当てられることにより圧縮される。このとき、電極用ばね 105の復元力により、脳波計電極 104は被検体の頭部に押し付けられる。ホルダ 101を被検体の頭部に装着することにより、照射用光ファイバ 102a、受光用光ファイバ 102b及び脳波計電極 104が同時に被検体の頭部に装着される。そして、適正な計測が行えるように、照射用光ファイバ 102aは受光用光ファイバ 102b及び脳波計電極 104と被検体の頭部との接触状態が調整される。この後、照射用光ファィバ 102aを介して被検体の頭部に検査光が照射される。被検体の頭部からの検査光の透過光は、受光用光ファイバ 102bにより受光され、生体光計測装置本体 300に送られる。生体光計測装置本体 300では、受光用光ファイバ 102bにより送られた透過光から、生体内の生理的変化が計測される。一方、脳波計電極 104からの出力信号は、リード線 113 (図 26参照）を介して脳波計測装置本体 400に送られる。これにより、脳波計測装置本体 400では、被検体の脳波が計測される。

また、各ファイバ取付具 103には、可視光を反射する材料からなるファイバ用反射部材 106が貼り付けられている。また、ホルダ 101の脳波計電極 104の取付位置には、可視光を反射する材料力もなる電極用反射部材 107が貼り付けられて、る。このように反射部材 106、 107を貼り付けることにより、二次元で撮影できる CCD力メラ等の撮影装置によりホルダ 101を撮影することにより、ファイバ用反射部材 106及び電極用反射部材 107の互いの相対的な位置を求める。これにより、照射用光ファィバ 102a、受光用光ファイバ 102b及び脳波計電極 104の計測位置を、個々に実測することなぐ容易に把握することができる。従って、計測のためのセッティングに要する手間を軽減することができる。

なお、複数の撮影装置で互、に異なる角度からホルダ 101を撮影することにより、照射用光ファイバ 102a、受光用光ファイバ 102b及び脳波計電極 104の 3次元的な計測位置を把握するようにしてもょヽ。

また、ファイバ用反射部材 106と電極用反射部材 107とを、互いに異なる色としたり、互いに異なる形状としたりして、容易に識別できるようにしてもよい。

さらに、照射用光ファイバ 102aに対応したファイバ用反射部材 106と受光用光ファィバ 102bに対応したファイバ用反射部材 106とを、互いに異なる色としたり、互いに異なる形状としたりして、容易に識別できるようにしてもょ、。

このような生体情報信号処理システム用プローブ装置 50によれば、照射用光フアイバ 102a、受光用光ファイバ 102b及び脳波計電極 104が共通のホルダ 101に取り付けられているので、計測のためのセッティングに要する手間を軽減しつつ、生体光計測及び脳波計測の両方を行うことができる。また、生体光計測装置 300では、照射用光ファイバ 102aと受光用光ファイバ 102bとの中間位置の脳機能が計測されるが、この例では照射用光ファイバ 102aと受光用光ファイバ 102bとの中間に脳波計電極 10 4が配置されてヽるので、生体光計測装置 300による計測位置と脳波計測装置 400 による計測位置とをほぼ一致させることができ、生体光計測装置 300と脳波計測装置 400とを組み合わせた全体の計測精度を向上させることができる。さらに、この例では、脳波計電極 104が電極用ばね 105を介してホルダ 101に取り付けられているので、脳波計電極 104を被検体の頭部にしっかりと接触させることができ、脳波を安定して計測することができる。

次に、図 24は本発明生体情報信号処理システム用プローブ装置 50のもう 1つの実施例の要部を示す斜視図、図 25は図 24の光ファイバの先端部を示す底面図である。図において、照射用光ファイバ 102a及び受光用光ファイバ 102bの先端部は、例えば、銅又は黄銅等の導電性の材料力もなるスリーブ部材 108により囲繞されている。スリーブ部材 108は、照射用光ファイバ 102a及び受光用光ファイバ 102bの先端部に固定されている。

スリーブ部材 108と光ファイバ 102a、 102bとの間には、導電性の液体が含浸された液体保持部材 109が充填されている。導電性の液体としては、例えば生理食塩水が用いられる。液体保持部材 109としては、例えば、スポンジ等の多孔質部材が用いられる。脳波計電極 110は、スリーブ部材 8、液体保持部材 9およびそれに保持された導電性の液体カゝら構成される。また、脳波計電極 110は、リード線を介して脳波計測装置本体 400に接続される。光ファイバ 102a、 102bは、ファイバ取付具 103によりホルダ 101 (図 23参照）に取り付けられている。

このような生体情報信号処理システム用プロ-ブ装置 50によれば、生体光計測用の光ファイバ 102a、 102bの先端部に脳波計電極 110を一体に設けたので、光フアイバ 102a、 102bを被検体の頭部に接触させることにより、脳波計電極 110も同時に被検体の頭部に接触させることができ、計測のためのセッティングに要する手間を軽減することができる。

次に、図 26は、本発明による生体情報信号処理システム用プロ-ブ装置 50のさらにもう 1つの実施例を示す側面図である。図において、ネット状のホルダ 111は、被検体の頭部に装着される。ネット状ホルダ 111には、複数の照射用光ファイバ 102a、複数の受光用光ファイバ 102b、及び複数の脳波計電極 104が取り付けられている。各光ファイバ 102a、 102bは、ファイバ取付具 112によりホルダ 111に取り付けられている。ファイバ取付具 112には、ホルダ 111を構成する紐を通すためのスリット（図示せず）が設けられている。即ち、ファイバ取付具 112は、ホルダ 111の紐をスリットに通すことによりホルダ 111に取り付けられている。各脳波計電極 104は、互いに隣接する照射用光ファイバ 102aと受光用光ファイバ 102bとの中間に配置されている。また、各脳波計電極 104は、リード線 113を介して脳波計測装置本体 400に接続されている。

このような生体情報信号処理装置用プロ-ブ装置 50では、脳波計電極 104装着用のホルダ 111の紐に光ファイバ 102a、 102bを取り付けられるようにしたので、計測のためのセッティングに要する手間を軽減しつつ、生体光計測及び脳波計測の両方を行うことができる。

次に、図 27は本発明による生体情報信号処理システム用プロ-ブ装置 50のさらにもう 1つの実施例を示す側面図である。図において、照射用光ファイバ 102a及び受光用光ファイバ 102bは、脳波計電極 104の取付具 114と同一構造の取付具 114によりホルダ 111に取り付けられている。従って、取付具 114による光ファイバのホルダ 11 1への取付構造は、脳波計電極 104のホルダ 111への取付構造と同様になつて!/、るこのように、脳波計電極 104及び光ファイバ 102a、 102bのホルダ 111への取付構造を互いに同じにすることにより、全体の構造を簡単にすることができ、計測のためのセッティングに要する手間を軽減することができると共に安定したセッティングを行うことがでさる。

次に、図 28は本発明による生体情報信号処理システム用プロ-ブ装置 50のさらにもう 1つの実施例を示す側面図、図 29は図 28の要部を示す底面図である。図において、照射用光ファイバ 102a及び受光用光ファイバ 102bは、ゲル状ファイバ用ホルダ（保護ゲル） 115にファイバ取付具 116を介して取り付けられている。ゲル状のファイバ用ホルダ 115は、被検体の頭部の少なくとも一部を面で覆うものである。

脳波計電極 104は、電極用ホルダとしてのネット状のホルダ 111に取り付けられている。ファイバ用ホルダ 115には、脳波計電極 104に係合する電極係合部として、脳波計電極 104の側面部を囲繞する複数の電極囲繞部 115aが設けられている。また、各電極囲繞部 115aには、ネット状のホルダ 111の紐を逃がす複数のスリット 115b が設けられている。このような生体情報信号処理システム用プロ-ブ装置 50では、照射用光ファイバ 10 2a及び受光用光ファイバ 102bは、ファイバ用ホルダ 115に予め取り付けられている。また、脳波計電極 104は、ネット状のホルダ 111に取り付けられている。光ファイバ 1 02a、 102b及び脳波計電極 104を被検体の頭部に配置する場合、まずネット状のホルダ 111を頭部に装着し、その上力もネット状のホルダ 111を覆うようにファイバ用ホルダ 115を頭部に装着する。このとき、電極囲繞部 115aに脳波計電極 104を嵌合する。

このように、ゲル状のファイバ用ホルダ 115で電極用ホルダの外周部を覆うことにより、被検体が寝たままの状態で計測を行う際に、被検体が寝返りをうつた場合などに、光ファイバ 102a、 102b及び脳波計電極 104の位置ずれを防止することができる。特に、本実施例では、脳波計電極 104を囲繞する電極囲繞部 115aを設けたので、ファイバ用ホルダ 115に直接取り付けられた光ファイバ 102a、 102bだけでなく、ネット状のホルダ 111に取り付けられた脳波計電極 104の位置ずれもより確実に防止することができる。従って、計測のためのセッティングに要する手間を軽減しつつ、生体光計測及び脳波計測の両方を同時に行うことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 被検体の頭部上の第 1の位置力可視力近赤外の光を照射用光ファイバを介して照射し、被検体の頭部上の第 2の位置でその透過光を受光用光ファイバを介して受光し、受光した透過光に基づいて第 1および第 2の位置の中間位置に対応する計測位置における被検体の頭部内部の脳活動によって生じた光学的特性変化をその計測位置に対応した生体光信号として計測する生体光計測装置；

被検体の頭部上の計測位置である第 3の位置に取り付けた脳波電極を通して被検体の頭部内部の脳活動によって生じた電気的特性変化をその計測位置に対応した脳波信号として計測する脳波計測装置；

上記照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの先端部および上記脳波電極を担持し被検体に装着される生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置；および

上記生体光計測装置からのそれぞれの計測位置に対応した生体光信号および上記脳波計測装置からのそれぞれの計測位置に対応した脳波信号をそれぞれの計測位置を互いに関連付けてその共通の表示装置上に表示する生体情報信号処理表示装置；

を有する生体光計測装置と脳波計測装置とを組み合わせた生体情報信号処理システム。

[2] 上記生体情報信号処理表示装置は、上記それぞれの計測位置に対応した生体光信号および脳波信号のそれぞれの信号強度を色の濃淡で表わした 2次元の生体光計測画像および脳波計測画像に変換し、その共通の表示装置上に個別にあるいは同時に重畳してあるいは空間的に離間させて表示することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のシステム。

[3] 上記生体情報信号処理表示装置は、上記それぞれの計測位置に対応した生体光信号および脳波信号からそれぞれ構成された上記 2次元の生体光計測画像および脳波計測画像の少なくとも一方を単位時間ごとに切替えてその共通の表示装置上に動画的に表示することを特徴とする請求の範囲第 2項記載のシステム。

[4] 上記生体情報信号処理表示装置は、同一計測位置において同一タイミングで計測した生体光信号および脳波信号カゝらそれぞれ構成されるタイムコースデータを表わす図形をその共通の表示装置上に並べて表示することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のシステム。

[5] 上記生体情報信号処理表示装置は、上記タイムコースデータを全計測位置にっ、て同時あるいは時間的に互いにずらして表示することを特徴とする請求の範囲第 4項記載のシステム。

[6] 上記生体情報信号処理表示装置は、被検体の計測部位の輪郭と共に上記生体光計測装置および上記脳波計測装置による計測位置をその共通の表示装置上に 2次元あるいは 3次元的に表示することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のシステム

[7] 上記生体情報信号処理表示装置は、操作卓を有し、その操作卓を介して上記生体光計測装置および上記脳波計測装置による計測位置の中興味のある計測位置の選択を許し、その選択された計測位置の生体光信号および脳波信号のタイムコースデータを表わす図形をその共通の表示装置上に表示することを特徴とする請求の範囲第 6項記載のシステム。

[8] 上記生体情報信号処理表示装置は、上記それぞれの計測位置に対応した生体光信号および脳波信号の強度をそれぞれの 2次元位置に対応させて 3次元的画像を構成しその共通の表示装置上に表示すると共に、上記両 3次元的画像を数学的に合成して第 3の 3次元的画像を構成し表示することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[9] 上記生体情報信号処理表示装置は、それぞれの計測位置に対応した生体光信号および脳波信号のタイムコースデータを表わす図形をその共通の表示装置上に表示すると共に上記両タイムコースデータを表わす図形を数学的に合成して第 3の図形を構成し表示することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のシステム。

[10] 上記生体情報信号処理表示装置は上記脳波計測装置により計測された脳波信号に基づいて上記生体光計測装置により計測された生体光信号を取捨選択することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[11] 上記脳波計測装置によって計測された脳波信号は、体動計測装置によって計測された体動信号に置き換えられることを特徴とする請求の範囲第 10項記載のシステム。

[12] 上記生体情報信号処理表示装置は、上記生体光計測装置および上記脳波計測装置による計測データサンプリングを協調制御する協調制御部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[13] 更に、被検体に刺激を付与する刺激付与装置を有しており、上記刺激付与装置は上記脳波計測装置により計測された脳波信号に基づいて付与する刺激を制御することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[14] 上記脳波計測装置によって計測された脳波信号は、体動計測装置によって計測された体動信号に置き換えられることを特徴とする請求の範囲第 13項記載のシステム。

[15] 更に、被検体の目の開眼度合を計測する開眼検出装置を有しており、上記脳波計測装置は上記開眼検出装置によって計測された被検体の開眼度合に応じて計測した脳波信号の強度を較正することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[16] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記照射用光フアイバおよび受光用光ファイバの先端部および上記脳波電極は共通のホルダに担持されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のシステム。

[17] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記照射用光フアイバおよび受光用光ファイバの先端部および上記脳波電極にはそれぞれ上記共通のホルダへの取付位置を示す可視光を反射する部材がそれぞれ付されていることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。

[18] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記脳波電極は、弾性体を介して上記共通のホルダに取り付けられており、上記共通のホルダを被検体に装着した際に上記弾性体が圧縮され、上記脳波電極が被検体に押し付けられることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。

[19] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の脳波電極は、上記照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの少なくともいずれか一方の先端部を囲繞するスリーブ部材、上記スリーブ部材の内部に設けられた液体保持部材および上記液体保持部材に保持された導電性の液体カゝら構成されることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。

[20] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記共通のホルダは網状の部材力構成されていることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。

[21] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記照射用光フアイバおよび受光用光ファイバの先端部および上記脳波電極は同一形状の取付具によつて上記網状の部材カゝら構成された共通のホルダに取付けられていることを特徴とする請求の範囲第 20項記載のシステム。

[22] 上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記脳波電極は脳波電極用ホルダに担持され、上記照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの先端部は上記脳波電極に係合する電極係合部を有するゲル状の光ファイバ用ホルダに担持され、上記ゲル状の光ファイバ用ホルダは上記脳波電極用ホルダの上から上記電極係合部を介して上記脳波電極用ホルダに担持された上記脳波電極と係合されて上記脳波電極用ホルダおよび上記ゲル状の光ファイバ用ホルダが一体となって被検体に装着されることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。

[23] 被検体の頭部上の計測位置である第 3の位置に取り付けられる上記生体光計測装置および脳波計測装置用プローブ装置の上記脳波電極は、上記共通のホルダ上に隣接して配設され被検体の頭部上の第 1の位置および第 2の位置に取り付けられる照射用光ファイバおよび受光用光ファイバの中間位置で上記共通のホルダに担持されていることを特徴とする請求の範囲第 16項記載のシステム。