[发明专利]近红外脑功能测量装置及测量方法

说明书

提供检测器噪音平均化简单的多通道近红外脑功能测量装置。预先将所有光衰减器的透过率设定为1，将所有光源强度设定为可安全地照射的最大光量，求出各光源探测器i的有效入射光量和其中最小的有效入射光量及最大的有效入射光量；通过将光源探测器侧的光衰减器i的透过率a_i变更为[最小的有效入射光量/光源探测器i的有效入射光量]而使有效入射光量平均化，进而，将所有光源强度变更为W＝[最大的有效入射光量/最小的有效入射效率]倍，求出检测器探测器j的有效检测效率和其中最小的有效检测效率；以通过将检测器探测器侧的光衰减器j的透过率a_j变更为[最小的有效检测效率/检测器探测器j的有效检测效率]而事先使有效检测效率平均化的方式进行控制，使所有通道k间的检测器噪音平均化。

技术领域

本发明涉及近红外脑功能测量装置及测量方法。

背景技术

近红外脑功能测量方法(functional near－infrared spectroscopy，以下，有时简记为“fNIRS”)是利用血液中的血红蛋白在氧运输时(氧合血红蛋白)和非运输时(去氧血红蛋白)在近红外区域的光吸收特性不同的特点，测量伴随脑神经活动而变化的氧、去氧血红蛋白的动态的方法，该方法被认为是无创检测脑功能活动的重要的方法之一。通常，在从头皮上彼此离开30mm的位置配置光源和检测器。使多个波长的近红外光从光源经过表层组织浸透到脑组织，基于返回头表的检测器的光的光量和血红蛋白的分光吸收特性，测量各状态的血红蛋白的变化量。这些光源、检测器称为探测器，这样配置以供测量之用的一组光源－检测器称为通道。

在该测量中，探测器和生物组织的贴紧非常重要。探测器通常具有数毫米的窗口直径，而在人头部的毛发部，即使是成年人，毛发也以约1毫米的间隔生长，因此将窗口正下方的毛发全部排除而使探测器与头皮贴紧，这在实际上是很困难的。由于这个原因，在头皮和探测器之间必然会产生光衰减，该光衰减因探测器正下方的毛发的多少或者探测器与头皮的贴紧度而不同。因此，在将许多这种探测器并排地配置而进行的多通道测量中，每个通道所检测的光量常常大不相同。

针对这种情况，现在市售的多通道fNIRS装置中，首先进行临时测量，在光量不足的通道中，进行将检测器信号放大到恰当的大小的校准处理。其目的是为了在测量中有效地使用A/D转换器的分辨率。原信号由光量和噪音构成，但由于将原信号放大的程度在每个通道中不同，因此使得经过该校准处理而得到的信号在每个通道具有不同大小的噪音成分(噪音方差)。例如，在检测器使用光电倍增管的装置中，在通常的校准处理范围即外加电压700V和1000V之间，来源于暗电流的噪音的大小也相差20倍左右。因此，虽然在实行实际的测量之前，反复进行好几次将光量不足且噪音大的通道的探测器正下方的毛发小心地排除的操作，但是在某阶段妥协而开始数据采集。该操作在多通道fNIRS测量中成为花费劳力和时间的瓶颈。另外，产生测量数据的质量在很大程度上取决于有关探测器安装的实验者的熟练度、受验者或者测量部位的毛发量、颜色等的结果(参照专利文献1、非专利文献1)。

进而，如以下所述，这种信号强度校准的方法成为对于信号的统计分析的主要障碍。作为多通道fNIRS装置的一般的应用形式，广泛使用事先遍及具有一定程度的扩展的面积在多个通道测量脑功能活动，事后调查在其测量区域内的哪个部位活动显著的方法。另一方面，正统的统计分析方法几乎都将抽样群彼此具有同等的方差设计为前提。因此，对于在每个通道中，信号中的噪音方差显著不同的fNIRS测量数据，不能应用严格的统计分析，结果是，用于多通道数据的定量比较的统计学上的基础尚未配备。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014－83069号公报

非专利文献