光检测单元以及使用了该光检测单元的脑功能测量装置的制作方法

1.本发明涉及光检测单元以及使用了该光检测单元的脑功能测量装置，特别是涉及具备配设于被检体的头部的光检测单元的脑功能测量装置。


背景技术：

2.以往，公知有通过对被检体的头部照射光而观察脑的活动状况的脑功能测量装置(例如，专利文献1)。这样的脑功能测量装置具备：测量单元，其安装于被检体的头部；以及主体单元，其经由光纤与测量单元连接。
3.测量单元具备：光照射单元，其对被检体的脑照射多个波长的近红外光；以及光接收单元，其接收透过脑内而从脑放出的近红外光。对光照射单元所照射的光的强度和光检测单元检测到的光的强度进行比较，测量光的强度变化，从而能够测量脑血流的活动状况。
4.主体单元具备以发光二极管为例的光源、光检测单元以及统一控制各结构的主控制部。光检测单元具备：光检测器，其用于检测光；放大器，其放大检测到的光信号；以及a/d转换器，其将放大的光信号转换为数字信号。通常来说，放大器和a/d转换器配设在印刷电路板。
5.光源经由光纤与以送光探针为例的光照射机构连接，光检测器经由光纤与光接收单元连接。即，从光源射出的近红外光经由光纤向测量单元侧传送，从光照射机构向被检体的脑照射。从被检体的脑放出的近红外光由测量单元所具备的光接收单元接收，接收到的近红外光经由光纤向主体单元侧传送。传送到主体单元侧的近红外光由光检测器进行检测。即，光信号在印刷电路板由放大器放大，进而由a/d转换器从模拟信号转换为数字信号。通过分析进行了数字转换的光信号，从而能够获得与脑的活动状况相关的信息。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本特开2017－080479号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的问题
10.然而，在具有这样结构的以往例的情况下，存在以下问题。
11.在以往的结构中，在将由测量单元侧接收到的光向主体单元侧发送之后，对作为模拟信号的光信号进行放大处理和数字转换处理。因此，在向主体单元侧发送的期间发生光的减少。若光信号的强度降低，则噪声的比率变高，因此，作为其结果，担心存在s/n比(信噪比)降低这一问题。此外，为了从测量单元向主体单元发送光，需要数m程度的长度的光纤，因此，导致成本的上升。此外，由于光纤与普通的线缆相比耐久性较低，因此，需要谨慎地使用脑功能测量装置。
12.本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够提高光信号的s/n比的光检测单元以及具备该光检测单元的脑功能测量装置。
13.用于解决问题的方案
14.本发明为了达成这样的目的，采用以下结构。
15.即，本发明的光检测单元具备：光检测器，其用于检测光；收纳容器，其为筒状，收纳所述光检测器；以及挠性基板，其搭载有包括a/d转换器的信号处理电路，该a/d转换器将所述光检测器检测到的光信号从模拟信号转换为数字信号，所述挠性基板以弯曲变形的状态配置在所述收纳容器的内部。
16.在该结构中，包括a/d转换器的信号处理电路搭载于挠性基板，因此，能够使该挠性基板弯曲变形而成为更小的形状。而且，通过使挠性基板以弯曲变形的状态配置在收纳容器的内部，从而使光检测器和a/d转换器这两者配置在收纳容器的内部。即，由于能够使光检测器和a/d转换器配置在更靠近的位置，因此，能够将光检测器检测到的光信号迅速地从模拟信号转换为数字信号。因而，能够避免因以模拟信号的状态发送光信号而引起的光信号强度的降低，能够使光检测单元小型化并且使光信号的s/n比提高。
17.此外，优选的是，在上述的发明中，所述挠性基板具备：第1部位，其与所述光检测器连接；第2部位，其搭载有包括所述a/d转换器的信号处理电路；以及连结部位，其连结所述第1部位和所述第2部位，以所述第1部位和所述第2部位正交的方式弯折所述连结部位并且使所述第2部位弯曲变形，从而使所述挠性基板变形为沿着所述收纳容器的内表面的筒状。
18.[作用/效果]根据本发明的光检测单元，弯折将构成挠性基板的第1部位和第2部位连结的连结部位，并且使第2部位弯曲变形，从而能够使挠性基板变形为沿着收纳容器的内表面的筒状。因此，能够使平板状的挠性基板变形为更小的形状的筒状。此外，根据这样的结构，由于第2部位试图恢复为原来的形状的恢复力，自挠性基板对收纳容器的内表面作用有按压力。在该按压力的作用下，挠性基板被保持在收纳容器的内部，因此，能够不使用螺钉等固定件地使挠性基板稳定地保持在收纳容器的内部。
[0019]
此外，优选的是，在上述的发明中，所述挠性基板具备：第1部位，其与所述光检测器连接；第2部位，其搭载有包括所述a/d转换器的信号处理电路；以及连结部位，其连结所述第1部位和所述第2部位，以所述第1部位和所述第2部位重叠的方式弯折所述连结部位，从而使所述挠性基板在所述收纳容器的内部变形为折叠的状态。
[0020]
[作用/效果]根据本发明的光检测单元，弯折将构成挠性基板的第1部位和第2部位连结的连结部位，从而使第1部位和第2部位重叠，因此，能够使挠性基板在收纳容器的内部变形为折叠的状态。因此，能够使平板状的挠性基板变形为更小的形状。因而，能够进一步降低挠性基板所占据的容积，因此，能够使光检测单元进一步小型化。
[0021]
此外，本发明为了达成这样的目的，也可以采用以下结构。
[0022]
即，本发明的脑功能测量装置具备：测量单元，其具有上述所记载的光检测单元和对所述被检体的脑照射光的光照射单元，该测量单元安装于所述被检体的头部；以及主体单元，其与所述测量单元电连接，并且具有脑功能测量部，该脑功能测量部基于由所述a/d转换器进行了数字转换的所述光信号，获得与所述被检体的脑活动相关的测量数据。
[0023]
[作用/效果]根据本发明的脑功能测量装置，通过将搭载a/d转换器的基板设为挠性基板，从而能够使基板弯曲变形为能够配置在光检测单元所具备的收纳容器的内部。因此，能够使光检测单元小型化，所以，能够使光检测单元不配设在主体单元侧而是配设在安
装于被检体的头部的测量单元侧。
[0024]
根据这样的结构，从光照射单元照射且透过被检体的脑的光在由光检测单元所具备的光检测器检测到之后，迅速地由a/d转换器转换为数字信号。因而，能够避免因以模拟信号的状态发送光信号而引起的光信号强度的降低，因此，能够提高光信号的s/n比。其结果是，能够进一步提高脑功能测量数据的精度。
[0025]
发明的效果
[0026]
根据本发明的光检测单元以及具备该光检测单元的脑功能测量装置，包括a/d转换器的信号处理电路搭载于挠性基板，因此，能够使该挠性基板弯曲变形而成为更小的形状。而且，通过使挠性基板以弯曲变形的状态配置在收纳容器的内部，从而使光检测器和a/d转换器这两者配置在收纳容器的内部。即，由于能够使光检测器和a/d转换器配置在更靠近的位置，因此，能够将光检测器检测到的光信号迅速地从模拟信号转换为数字信号。因而，能够避免因以模拟信号的状态发送光信号而引起的光信号强度的降低，能够使光检测单元小型化并且使被光检测单元检测到的光信号的s/n比提高。
附图说明
[0027]
图1是说明实施例1的脑功能测量装置的整体结构的立体图。
[0028]
图2是说明实施例1的脑功能测量装置的结构的功能框图。
[0029]
图3是表示实施例1的成对的送光探针和光接收探针与脑的测量部位之间的位置关系的剖视图。
[0030]
图4是说明实施例1的探针单元保持件的结构的剖视图。
[0031]
图5是表示对于实施例1的探针单元的主体部，安装了罩构件的状态的立体图。
[0032]
图6是表示对于实施例1的探针单元的主体部，拆下了罩构件的状态的立体图。
[0033]
图7是实施例1的探针单元的主体部的沿着图6的a－a线的剖视图。
[0034]
图8是说明实施例1的探针单元的保持构件的结构的立体图。
[0035]
图9是说明组合实施例1的探针单元的保持构件和主体部的状态的立体图。
[0036]
图10是实施例1的光检测单元的纵剖视图。
[0037]
图11是实施例1的挠性基板的俯视图。
[0038]
图12是表示对于实施例1的挠性基板，使第2部位立起的状态的立体图。
[0039]
图13是表示对于实施例1的挠性基板，使第2部位弯曲为筒状的状态的立体图。
[0040]
图14是表示组装实施例1的光检测单元的状态的立体图。
[0041]
图15是实施例1的光检测单元的纵剖视图。
[0042]
图16是实施例2的挠性基板的俯视图。
[0043]
图17是表示对于实施例2的挠性基板，使第2部位立起的状态的立体图。
[0044]
图18是表示对于实施例2的挠性基板，使第2部位弯曲为筒状的状态的立体图。
[0045]
图19是实施例2的光检测单元的纵剖视图。
[0046]
图20是实施例3的挠性基板的俯视图。
[0047]
图21是表示对于实施例2的挠性基板，通过弯折各连结部位而使挠性基板整体变形为柱状的状态的立体图。
[0048]
图22是实施例3的光检测单元的纵剖视图。
[0049]
图23是变形例的光检测单元的纵剖视图。
具体实施方式
[0050]
实施例1
[0051]
以下，参照附图说明本发明的实施例1。
[0052]
＜整体结构的说明＞
[0053]
如图1所示，实施例1的脑功能测量装置1具备测量单元3和主体单元5。测量单元3和主体单元5经由线缆6电连接。测量单元3安装于被检体m的头部。在本实施例中，作为主体单元5，使用了便携式计算机。
[0054]
测量单元3具备探针单元7和探针单元保持件8。探针单元保持件8保持探针单元7。探针单元保持件8具有包覆被检体m的头部的形状，由具有遮光性的材料构成。作为探针单元保持件8的构成材料的一例，可列举出具有头盔形状的树脂。通过使探针单元保持件8安装于被检体m的头部，从而使探针单元7保持于被检体m的头部。
[0055]
在探针单元保持件8配设的探针单元7的位置和数量根据被检体m的脑的要测量功能的部分而变更。在本实施例中，如图1所示，四个探针单元7被保持于探针单元保持件8。探针单元保持件8具备未图示的固定用带。在被检体m将探针单元保持件8搭载于头部的状态下，进一步将固定用带安装于被检体m的头部，从而使探针单元保持件8固定于被检体m的头部。
[0056]
如图1和图2所示，主体单元5具备主控制部9、操作部11、存储部13以及显示部15。作为一例，主控制部9具备中央处理运算装置(cpu：central processing unit)等信息处理单元。主控制部9统一控制脑功能测量装置1的各种结构。
[0057]
操作部11用于输入与脑功能测量装置1的操作相关的操作者的指示，根据操作者输入操作部11的指示，主控制部9进行统一控制。在本实施例中，使用计算机所具备的键盘作为操作部11。作为操作部11的例子，除了键盘以外，可列举出触摸面板、鼠标、拨码开关、按钮式开关等。
[0058]
存储部13存储主控制部9所执行的各种程序、以及以由测量单元3测量到的各种数据为例的各种信息。作为存储部13的一例，可列举出非易失性存储器。显示部15显示测量单元3的测量条件、以及以由测量单元3测量到的各种数据为例的各种信息。作为显示部15的一例，可列举出液晶显示器等。
[0059]
如图2所示，探针单元7具备光输出器17、送光探针19、光接收探针21以及光检测单元23。在本实施例中，探针单元7具备两个送光探针19和两个光接收探针21。探针单元7所具备的送光探针19和光接收探针21的数量也可以适当变更。
[0060]
光输出器17是产生光的光源，作为一例，输出780nm、805nm以及830nm的波长的近红外光。作为光输出器17的一例，可列举出发光二极管(led：light emitting diode)或半导体激光器等。光输出器17利用以光纤为例的光传输构件与送光探针19连接，构成为光输出器17产生的光被向送光探针19传输。
[0061]
送光探针19具有沿一方向延伸的形状。送光探针19的一端侧与光输出器17连接，送光探针19的另一端侧构成为能够与被检体m的头部表皮25接触。如图3所示，送光探针19在与被检体m的头部表皮25接触的状态下将光向被检体m射出。从送光探针19射出的光经由
头部表皮25和头盖骨27向被检体m的脑区域29传输。作为构成送光探针19的材料的例子，可列举出具备柱状的玻璃构件的光导。因而，光输出器17和送光探针19构成将光向被检体m的脑照射的光照射单元20。
[0062]
光接收探针21具有与送光探针19同样的结构。即，光接收探针21具有沿一方向延伸的形状，作为一例，由具备柱状的玻璃构件的光导构成。光接收探针21的一端侧与光检测单元23连接，光接收探针21的另一端侧构成为能够与被检体m的头部表皮25接触。光接收探针21构成为接收光并且使接收到的光向光检测单元23传输。
[0063]
光接收探针21的一端侧的直径构成为比后述的贯通孔72的直径大。而且，光接收探针21的另一端侧的直径构成为贯通孔72的直径以下。即，光接收探针21的另一端侧构成为能够贯穿设于收纳容器71的贯通孔72。
[0064]
光检测单元23具备光检测器31和a/d转换器33。光检测器31检测光接收探针21接收到的光，并且进行光信号的放大。作为光检测器31的一例，可列举出光电倍增管或光电二极管等。a/d转换器33将由光检测器31检测且放大后的光信号从模拟信号转换为数字信号。如后所述，a/d转换器33搭载于挠性基板73。a/d转换器33相当于本发明的a/d转换器。
[0065]
测量单元3还具备测量单元控制部35。测量单元控制部35由包括处理器和存储器的计算机构成。测量单元控制部35控制以光输出器17和光检测单元23为例的测量单元3中的各种结构。测量单元控制部35接收主控制部9的控制，进行测量单元3中的各种结构的控制。测量单元控制部35经由线缆18与光照射单元20连接。此外，测量单元控制部35经由线缆18与光检测单元23连接。
[0066]
＜使用了脑功能测量装置的测量操作＞
[0067]
在此，对使用脑功能测量装置1而对被检体m的脑功能进行测量的操作进行说明。在使用脑功能测量装置1而进行测量的情况下，如图3所示，使送光探针19和光接收探针21与被检体m的头部表皮25接触。然后，使从光输出器17输出的近红外光区域的测量光l从送光探针19向头部表皮25射出。
[0068]
另外，如图3等所示，以保持于探针单元保持件8的探针单元7为基准，将朝向头部表皮25的方向作为z1方向，将远离头部表皮25的方向作为z2方向。以下，将z1方向和z2方向合起来作为z方向。此外，将与z方向正交的平面作为xy平面，将在xy平面上正交的两个方向作为x方向和y方向。
[0069]
射出到头部表皮25的测量光l经由头盖骨27到达脑区域29，一部分测量光l透过脑区域29。并且，使透过脑区域29而从头部表皮25放出的测量光l向光接收探针21射入。此时，由在一个送光探针19和一个光接收探针21之间成为测量光l的路径的区域构成呈香蕉形状的一个测量通道ch。
[0070]
由光接收探针21接收到的测量光l被向光检测单元23发送。由设于光检测单元23的光检测器31检测测量光l。此外，在光检测器31中，进行测量光l的检测信号的放大。被放大的测量光l的检测信号由a/d转换器33转换为数字信号。进行了数字转换的检测信号经由线缆6向主体单元5发送。主控制部9基于数字信号的数据，计算出表示被检体m的脑活动的测量数据。
[0071]
具体地说，若反映被检体m的脑活动，脑内的血中血红蛋白量在活性化部位增大，则血红蛋白对测量光l的吸收量增大。因此，能够基于获得的测量光l的强度来获得血红蛋
白量的随着脑活动而发生的变化。另外，对于血红蛋白来说，与氧结合而成的氧合血红蛋白和未与氧结合的脱氧血红蛋白彼此的吸光特性不同。因此，脑功能测量装置1使用考虑了吸光特性的差异的多个波长(作为一例为780nm、805nm以及830nm的波长)的测量光l来进行测量。
[0072]
主控制部9基于光接收探针21接收到的各个波长的测量光l的强度，计算出氧合血红蛋白的浓度的时间变化和脱氧血红蛋白的浓度的时间变化。基于计算该时间变化而得到的各血红蛋白的浓度的时间变化，能够以非侵入的方式获得被检体m的脑内的血流量的变化和氧代谢的活性化状态。主控制部9相当于本发明的脑功能测量部。
[0073]
测量单元3具备多个送光探针19和多个光接收探针21。使用多个送光探针19和多个光接收探针21在多个测量通道ch测量脑区域29，从而能够获得表示关于脑的活动状况的二维分布的数据。
[0074]
作为一例，通过使用操作部11的输入操作来开始脑功能的测量。在操作者使用操作部11输入与测量相关的各种指示时，主控制部9对测量单元控制部35进行用于开始测量的控制。若开始测量，则由测量单元控制部35控制光输出器17，以便对各个送光探针19以预定周期依次输出测量光l。
[0075]
与光输出器17输出测量光l同步地，测量单元控制部35控制光检测单元23。即，测量单元控制部35控制光检测单元23，以使与输出测量光l的送光探针19构成测量通道ch的光接收探针21检测测量光l。而且，测量单元控制部35将由光检测单元23检测到的测量光l的检测信号向主控制部9发送。
[0076]
主控制部9基于测量光l的检测信号分析血红蛋白量的随着脑活动而发生的变化，在显示部15显示出测量结果。在执行预定的任务之后，操作者对操作部11输入使脑功能的测量结束的指示。在进行了测量结束的输入操作时，主控制部9对测量单元控制部35进行结束测量的控制，通过该控制结束与脑功能测量相关的一系列动作。
[0077]
＜探针单元保持件的结构＞
[0078]
在此，使用图4对探针单元保持件8的结构和将探针单元保持件8和探针单元7连接的结构进行说明。图4是探针单元保持件8的纵剖视图。
[0079]
探针单元7具备主体部39、保持构件41以及连接构件43。探针单元保持件8具备连接构件保持部47和开口部49。主体部39整体具有筒状的结构，在内部收纳光输出器17和光检测单元23。后面叙述主体部39的详细的结构。保持构件41保持主体部39。连接构件43配设于保持构件41，为弯曲的板状构件。
[0080]
连接构件保持部47配设在探针单元保持件8的头顶部背面侧，保持连接构件43。即，板状的连接构件43在其一端侧与保持构件41连接，在另一端侧与连接构件保持部47连接。因此，探针单元7和探针单元保持件8经由连接构件43连接。开口部49设置在探针单元保持件8的、配置各个探针单元7的位置的附近，连接构件43贯穿于开口部49。
[0081]
如图4所示，连接构件43以弯曲为向附图标记p1所示的方向突出的状态配设。附图标记p1所示的方向为从被检体m的头部表面25朝向探针单元保持件8的内周面的方向，换言之，相当于与被检体m的头部表皮25相反的方向。另外，由附图标记p2表示从探针单元保持件8的内周面朝向被检体m的头部表面25的方向。方向p2相当于与方向p1相反的方向。
[0082]
连接构件43构成为能够向方向p1和方向p2弹性变形。因此，当被检体m安装测量单
元3时，若被检体m的头部表皮25将探针单元7向方向p1按压，则由于因弹性变形而引起的恢复力，对探针单元7施加朝向方向p2的按压力。即，由于连接构件43弹性变形而产生朝向方向p2的按压力，从而探针单元7被压靠于被检体m的头部表皮25。其结果是，能够使送光探针19和光接收探针21可靠地与头部表皮25接触。
[0083]
＜探针单元的结构＞
[0084]
对探针单元7的结构更详细地进行说明。如图5和图6所示，探针单元7的主体部39具备基部构件51、罩构件53、中心轴55、转动轴57、梳状构件59以及把持部61。
[0085]
基部构件51保持光输出器17和光检测单元23。在本实施例中，基部构件51使用圆板状的构件。此外，在本实施例中，如图6所示，基部构件51以光输出器17和光检测单元23延伸的方向为z方向的方式保持光输出器17和光检测单元23。此时，基部构件51的面与xy平面平行。
[0086]
罩构件53为在z1方向上具有开口的筒状的构件，设置为从外侧覆盖被基部构件51保持的光输出器17和光检测单元23。在基部构件51的周缘部形成有槽部51a，构成为罩构件53的具有开口的那侧与槽部51a嵌合。
[0087]
中心轴55竖立设置在基部构件51的中央。主体部39构成为能够绕中心轴55的轴线转动。转动轴57配设在基部构件51的侧面，构成为朝向基部构件51的外侧突出。转动轴57构成为能够绕转动轴57的轴线58转动。基部构件51构成为与转动轴57一起绕轴线58转动。即，通过使转动轴57绕轴线58转动，主体部39能够以相对于xy平面倾斜的方式移位。
[0088]
梳状构件59由多个销状构件构成。梳状构件59配设为从主体部39的基部构件51向方向z1侧突出。如图3等所示，梳状构件59构成为能够拨开被检体m的头发26。梳状构件59由能够弹性变形的材料构成。作为梳状构件59的构成材料的例子，可列举出能够适于拨开头发26的细长的棒状的树脂。
[0089]
在测量脑功能时，通过使主体部39绕中心轴55的轴线转动，使梳状构件59拨开被检体m的头发26。通过梳状构件59拨开头发26，能够使送光探针19和光接收探针21不被头发26妨碍地可靠地与头部表皮25接触。梳状构件59的顶端具有带有圆角的平滑面。通过具有带有圆角的平滑面，能够避免在梳状构件59拨开头发26时在头部表皮25产生损伤等。
[0090]
把持部61由具有圆弧形状的两个构件构成，该两个构件配设在以中心轴55为中心互相相对的位置。操作者把持把持部61，从而能够使主体部39绕中心轴55的轴线转动。
[0091]
图7是图6所示的主体部39的a－a线剖视图。如图7所示，基部构件51具备与送光探针19和光接收探针21相同数量的贯通孔51b。此外，在基部构件51的贯通孔51b的内周面配设有弹性构件51c。通过使后述的嵌合部71b与配设有弹性构件51c的贯通孔51b嵌合，使送光探针19和光接收探针21分别保持于基部构件51。
[0092]
弹性构件51c构成为能够在贯通孔51b的内部沿z方向弹性变形。作为弹性构件51c的构成材料的例子，可列举出弹簧等。由于因弹性构件51c的弹性变形而引起的恢复力，对送光探针19和光接收探针21分别施加有z方向的作用力。
[0093]
如图8所示，探针单元7的保持构件41具有开口部41a。保持构件41构成为在开口部41a的内侧保持主体部39。在本实施例中，保持构件41具有圆环形状，但保持构件41的形状能够适当变更。如图9所示，保持构件41构成为在供主体部39贯穿的方向(在本实施例中为z方向)上，能够分割为第1构件63和第2构件64。通过将保持构件41分割为第1构件63和第2构
件64，从而主体部39构成为能够相对于保持构件41装卸。连接构件43与保持构件41中的第1构件63连接。
[0094]
在第1构件63和第2构件64的周缘部形成有凹部65。通过组合第1构件63和第2构件64，从而分别设于第1构件63和第2构件64的凹部65相组合而形成贯穿孔66。贯穿孔66构成为供转动轴57贯穿。
[0095]
即，第1构件63和第2构件64构成为在供主体部39贯穿的方向上夹着转动轴57地保持转动轴57。而且，通过以夹着转动轴57的方式组合第1构件63和第2构件64，从而在保持构件41保持着主体部39的状态下，能够使转动轴57绕轴线58转动。通过使转动轴57转动，主体部39能够向相对于xy平面倾斜的方向移动。对于因转动轴57的转动而主体部39倾斜的方向，在图4中使用附图标记f表示。
[0096]
＜光检测单元的结构＞
[0097]
使用图10至图15，对光检测单元23的结构进行说明。光检测单元23具备收纳容器71和挠性基板73。收纳容器71整体为筒状的构件，在内部收纳光检测器31和挠性基板73。在本实施例中，收纳容器71使用圆筒形状的构件。另外，图15是光检测单元23的纵剖视图，例外的是，光检测器31和挠性基板73是局部切除的剖视图。
[0098]
收纳容器71具有胴体部71a和嵌合部71b连结而成的构造。嵌合部71b为与胴体部71a相比直径小的筒状构件。通过嵌合部71b与基部构件51的贯通孔51b嵌合并且胴体部71a的下表面与基部构件51的上表面抵接，从而基部构件51稳定地保持光检测单元23所具备的收纳容器71。
[0099]
如图10所示，光检测器31配置在收纳容器71的内部底面，在光检测器31之上以焊接的状态配设有挠性基板73。图10是光检测单元23的纵剖视图，但为了方便说明，光检测器31和挠性基板73为侧视图。如后面所述，挠性基板73以变形为沿着收纳容器71的内表面的筒状的状态，配设在光检测器31之上。
[0100]
在嵌合部71b的下部形成有贯通孔72。通过使光接收探针21贯穿于贯通孔72，从而收纳容器71保持光接收探针21。此外，光接收探针21以与光检测器31抵接的方式，贯穿于嵌合部71b所具有的贯通孔72。即，在光检测单元23中，光接收探针21与光检测器31抵接，光检测器31与挠性基板73抵接。
[0101]
使用图11至图15对挠性基板73的结构进行说明。图11是初始状态的挠性基板73的俯视图。在初始状态下，挠性基板73整体呈平板状。挠性基板73由具有挠性的材料构成，挠性基板73的各部分构成为能够弯折变形。
[0102]
挠性基板73具备第1部位75、第2部位77以及连结部位79。第1部位75是与光检测器31连接的部位，具有安装部75a。安装部75a是供光检测器31所具备的配线81焊接的部位。通过在安装部75a焊接配线81，使光检测器31安装于挠性基板73的第1部位75。此外，在使挠性基板73变形为筒状的情况下，第1部位75构成成为筒状的挠性基板73的底部。第1部位75构成为能够配置在收纳容器71的内部底面的形状和尺寸。在实施例1中，第1部位75具有圆板形状。
[0103]
在第2部位77的表面(电路搭载面)搭载有a/d转换器33、传送电路83以及连接器部85。在使挠性基板73变形为筒状的情况下，第2部位77构成成为筒状的挠性基板73的侧周部。在实施例1中，第2部位77成为沿y方向延伸的矩形状。
[0104]
连结部位79连结第1部位75和第2部位77。在实施例1中，连结部位79成为沿x方向延伸的矩形状。第1部位75、第2部位77以及连结部位79的形状也可以根据收纳容器71的内表面的形状适当变更。此外，第2部位77除了搭载有a/d转换器33、传送电路83以及连接器部85以外，还适当搭载有连接各电路的配线82和进行测量光l的检测信号的处理的信号处理电路。作为信号处理电路的例子，可列举出使测量光l的检测信号放大的放大电路等。
[0105]
传送电路83是传送由a/d转换器33进行了数字转换的测量光l的检测信号的数据传送用的电路。在实施例1中，作为传送电路83，使用进行串行通信的串行外设接口(spi：serial peripheral interphase)。连接器部85是利用线缆18连接测量单元控制部35和挠性基板73的器件。由光检测器31检测到的测量光l的检测信号在被发送至挠性基板73之后被a/d转换器33迅速地转换为数字信号。进行了数字转换的检测信号经由传送电路83、连接器部85以及线缆6向主体单元5发送。
[0106]
＜挠性基板的收纳过程＞
[0107]
使用图12至图15对使挠性基板73变形并将挠性基板73收纳于收纳容器71的过程进行说明。首先，对于图11所示的平板状的挠性基板73，通过弯折连结部位79而使第2部位77成为立起状态。在图12示出第2部位77成为立起的状态的挠性基板73。
[0108]
在使第2部位77成为立起状态之后，以使第2部位77的两翼部(长度方向的两端部)向内侧弯曲的方式，使第2部位77变形。通过使第2部位77的两翼部弯曲，从而如图13所示，第2部位77变形为筒状。通过使第2部位77变形为筒状，从而挠性基板73变形为第1部位75为底面、第2部位77为侧面的具有开口部76的筒状体。
[0109]
变形为筒状的第2部位77的搭载有a/d转换器33等的电路搭载面构成为成为由第2部位77形成的筒状体的内周面。由此，由第2部位77形成的筒状体的外周面成为未搭载有电路的平坦面。此外，变形为筒状体的挠性基板73在z2方向侧具有开口部76。因此，能够经由开口部76使线缆18从挠性基板73的外部连接于连接器部85。
[0110]
在使挠性基板73变形为筒状体之后，如图14所示，组合光接收探针21、光检测器31、挠性基板73以及收纳容器71而形成光检测单元23。首先，使光接收探针21的另一端侧从收纳容器71的上方贯穿于收纳容器71的嵌合部71b所具有的贯通孔72。由于光接收探针21的一端侧的直径比贯通孔72的直径大，因此，如图10所示，能够避免光接收探针21的一端侧穿过贯通孔72而光接收探针21从收纳容器71脱落的状况。因此，光接收探针21由收纳容器71稳定地保持。
[0111]
在组合光接收探针21和收纳容器71之后，使光检测器31搭载于沿z方向延伸的收纳容器71的内部底面。搭载的光检测器31与成为从贯通孔72向上方突出的状态的光接收探针21的一端侧连接。在使光检测器31搭载于沿z方向延伸的收纳容器71的内部底面之后，使变形为筒状体的挠性基板73自z方向收纳于收纳容器71的内部。此时，通过焊接光检测器31所具备的配线81和第1部位75的安装部75a，使光检测器31和挠性基板73连接。
[0112]
作为挠性基板73的材料，使用具有弹性力的材料，从而在使初始状态下为平板状的挠性基板73变形为筒状体时，在弯曲变形为筒状的第2部位77作用有欲使其恢复为平板状的恢复力g。即，在使变形为筒状体的挠性基板73收纳在收纳容器71的内部的状态下，自挠性基板73对收纳容器71的内表面作用有恢复力g。该恢复力g作用在对收纳容器71的内表面向外侧按压的方向上。因而，通过作用有恢复力g，能够不对挠性基板73使用以螺钉为例
的固定件地将挠性基板73稳定地保持在收纳容器71的内部。
[0113]
实施例1的光检测单元23具有在收纳容器71的内部收纳光检测器31和挠性基板73的结构，该光检测器31检测测量光l并发送检测信号，该挠性基板73具备将测量光l的检测信号从模拟信号转换为数字信号的a/d转换器33。因此，在光检测单元23中，光检测器31和a/d转换器33为靠近的状态，因此，能够对由光接收探针21接收到的测量光l的检测信号迅速地进行数字转换。也就是说，能够大幅度地缩短在进行数字转换之前发送测量光l的距离，因此，能够避免因以模拟信号的状态发送测量光l而引起的测量光l的降低。其结果是，能够提高由光检测单元23检测到的信号的s/n比。
[0114]
另外，在脑功能测量装置中，谋求的是安装于被检体m的头部的测量单元小型且轻量。因此，在本发明的脑功能测量装置1中，通过使挠性基板73变形为筒状体，从而能够大幅度地降低在初始状态下为平板状的挠性基板73所占据的区域。即，由于能够将光检测单元23的尺寸维持为小型，并且在光检测单元23的内部收纳具备a/d转换器33的挠性基板73，因此，能够实现光检测单元23处的s/n比的提高和光检测单元23的小型化这两者。
[0115]
收纳容器71是沿z方向延伸的筒状，以使光检测器31和变形为沿z方向延伸的筒状体的挠性基板73在z方向上连结的状态收纳该光检测器31和该挠性基板73。根据这样的结构，光检测单元23整体成为沿z方向延伸的形状，因此，能够减小在xy平面中挠性基板73和光检测单元23所占据的区域。换言之，由于能够减小在被检体m的头部表皮25的面中光检测单元23所占据的区域，因此，能够使脑功能测量装置1的测量被检体m的脑功能的测量通道ch的数量进一步增加。
[0116]
在实施例1的脑功能测量装置1中，使搭载a/d转换器33的挠性基板73变形为小型而收纳于光检测单元23的收纳容器71。因此，在脑功能测量装置1中，能够使光检测器31和a/d转换器33不配设在主体单元5侧而是配设在安装于被检体m的头部的测量单元3侧。
[0117]
即，在脑功能测量装置1中，能够在测量单元3侧执行测量光l的检测、光检测信号的放大以及光检测信号的数字转换等一系列的信号处理。由此，与在主体单元侧进行光检测信号的数字转换的以往的装置不同，在实施例1的脑功能测量装置1中，不需要利用光纤连接测量单元3和主体单元5。即，作为线缆6，能够使用通常的电信号发送用的线缆，因此，能够避免因大量地使用光纤而引起的成本的上升和信号发送构件的耐久力的降低。
[0118]
【实施例2】
[0119]
接着，使用图16至图19对本发明的实施例2进行说明。在实施例2中，挠性基板73的结构与实施例1不同。因而，对实施例2的挠性基板73标注附图标记73a而与实施例1的挠性基板73区分开。另一方面，对与实施例1共通的结构标注相同的附图标记来图示，并省略其说明。图19与图15同样，是光检测器31和挠性基板73a局部切除的剖视图。
[0120]
图16是实施例2的挠性基板73a的俯视图。挠性基板73a在初始状态下，整体具有十字型的平板形状。挠性基板73a除了具备第1部位75、第2部位77以及连结部位79之外，还具备第3部位91和连结部位93。第1部位75具有与光检测器31连接的安装部75a。第2部位77具有沿y方向延伸的矩形状，在上表面侧具备a/d转换器33和传送电路83。第3部位91具有矩形状，在下表面侧具备连接器部85。连结部位93连结第2部位77和第3部位91。
[0121]
对在实施例2中使挠性基板73a变形并将挠性基板73a收纳于收纳容器71的过程进行说明。首先，对于如图16所示的平板状的挠性基板73a，通过弯折连结部位79而使第2部位
77成为立起状态。接着，通过弯折连结部位93，使第3部位91成为与第2部位77相比向靠近第1部位75的中央部的一侧突出的立起状态。在图17中示出第2部位77和第3部位91成为立起的状态的挠性基板73a。
[0122]
在使第2部位77和第3部位91成为立起状态之后，与实施例1同样，以使第2部位77的两翼部向内侧弯曲的方式，使第2部位77变形。通过使第2部位77的两翼部弯曲，从而如图18所示，第2部位77变形为筒状。通过使第2部位77变形为筒状，从而挠性基板73a变形为第1部位75为底面、第2部位77为侧面的具有开口部76的筒状体。在该筒状体中，第3部位91配置在变形为筒状的第2部位77的上方。此外，通过使连结部位93弯折，从而第3部位91成为从挠性基板73a的侧周部向中央部突出的形状。
[0123]
在使挠性基板73a变形为筒状体之后，组合光接收探针21、光检测器31、挠性基板73a以及收纳容器71，形成如图19所示的光检测单元23。组合的过程与实施例1同样而省略详细的说明。如此，如图16所示的挠性基板73a的结构也与实施例1同样，能够使挠性基板73a从平板状的初始状态变形为筒状体，并使变形为紧凑的形状的挠性基板73a收纳于收纳容器71。
[0124]
【实施例3】
[0125]
接着，使用图20至图22对本发明的实施例3进行说明。对实施例3的挠性基板标注附图标记73b而与实施例1的挠性基板73等区分开。图20是实施例3的挠性基板73b的俯视图。挠性基板73b在初始状态下，整体具有沿一方向延伸的平板形状。另外，图22是光检测单元23的剖视图，例外的是，光检测器31是局部切除的剖视图。
[0126]
实施例3的挠性基板73b具备第1部位75、第2部位77、第3部位103、第4部位105、连结部位79、连结部位109以及连结部位111。第1部位75具有与光检测器31连接的安装部75a。第2部位77在上表面侧具备a/d转换器33。第3部位103在上表面侧具备传送电路83。
[0127]
在实施例3中，第1部位75、第2部位77以及第3部位103均具有圆板形状。第4部位105具有矩形状，在上表面侧具备连接器部85。连结部位79连结第1部位75和第2部位77。连结部位109连结第2部位77和第3部位103。连结部位111连结第3部位103和第4部位105。
[0128]
第2部位77和第3部位103与第1部位75同样，构成为与收纳容器71的内部底面同样的形状和尺寸。通过构成为与收纳容器71的内部底面同样的形状和尺寸，从而在使挠性基板73b变形为柱状并收纳于收纳容器71的情况下，能够减小在挠性基板73b和收纳容器71之间产生的间隙。由此，能够使挠性基板73b更稳定地保持在收纳容器71的内部。
[0129]
对在实施例3中使挠性基板73b变形并将挠性基板73b收纳于收纳容器71的过程进行说明。首先，对于如图20所示的平板状的挠性基板73b，通过弯折连结部位79而使挠性基板73b变形为第1部位75和第2部位77在z方向上重叠。接着，通过弯折连结部位109，使挠性基板73b变形为第2部位77和第3部位103在z方向上重叠。最后，通过弯折连结部位111，使第4部位105成为在第3部位103的中央部上方立起的状态。
[0130]
以第1部位75、第2部位77以及第3部位103在z方向上重叠的方式使挠性基板73b变形，从而挠性基板73b整体变形为沿z方向延伸的柱状。通过弯折各个连结部位79～111而变形为柱状的挠性基板73b的结构为图21所示的那样。在实施例3中，通过圆板状的第1部位75、第2部位77以及第3部位103在z方向上重叠，从而挠性基板73b被折叠，整体变形为圆柱状。
[0131]
在使挠性基板73b变形为柱状体之后，与实施例1同样，组合光接收探针21、光检测器31、挠性基板73b以及收纳容器71，形成如图22所示的光检测单元23。如此，能够使如图20所示的挠性基板73b从平板状的初始状态变形为柱状体，并使变形为紧凑的形状的挠性基板73b收纳于收纳容器71。在实施例3中，在三个连结部位79、109、111进行弯折，通过增加弯折变形的部位的数量，能够使挠性基板73b变形为压缩得更小的形状。
[0132]
＜实施方式的结构的效果＞
[0133]
(第1项)本实施方式的光检测单元23具备：光检测器31，其用于检测光；收纳容器71，其为筒状，收纳光检测器31；以及挠性基板73，其搭载包括a/d转换器33的信号处理电路，该a/d转换器33将光检测器31检测到的光信号从模拟信号转换为数字信号，挠性基板73以弯曲变形的状态配置在收纳容器71的内部。
[0134]
根据第1项所记载的光检测单元23，包括a/d转换器33的信号处理电路搭载于挠性基板73，因此，能够使该挠性基板73弯曲变形而成为更小的形状。而且，通过使挠性基板73以弯曲变形的状态配置在收纳容器71的内部，从而使光检测器31和a/d转换器33这两者配置在收纳容器71的内部。即，由于能够使光检测器31和a/d转换器33配置在更靠近的位置，因此，能够将光检测器31检测到的光信号迅速地从模拟信号转换为数字信号。因而，能够避免因以模拟信号的状态发送光信号而引起的光信号强度的降低，能够使光检测单元23小型化并且使光信号的s/n比提高。
[0135]
(第2项)此外，在第1项所记载的光检测单元23中，挠性基板73具备：第1部位75，其与光检测器31连接；第2部位77，其搭载有包括a/d转换器33的信号处理电路；以及连结部位79，其连结第1部位75和第2部位77，以第1部位75和第2部位77正交的方式弯折连结部位79并且使第2部位77弯曲变形，从而使挠性基板73变形为沿着收纳容器71的内表面的筒状。
[0136]
根据第2项所记载的光检测单元23，弯折将构成挠性基板73的第1部位75和第2部位77连结的连结部位79，并且使第2部位77弯曲变形，从而能够使挠性基板73变形为沿着收纳容器71的内表面的筒状。因此，能够使平板状的挠性基板73变形为更小的形状的筒状。此外，根据这样的结构，由于第2部位77试图恢复为原来的形状的恢复力，自挠性基板73对收纳容器71的内表面作用有按压力g。在该按压力g的作用下，挠性基板73被保持在收纳容器71的内部，因此，能够不使用螺钉等固定件地使挠性基板73稳定地保持在收纳容器71的内部。
[0137]
(第3项)此外，在第1项所记载的光检测单元23中，挠性基板73b具备：第1部位75，其与光检测器31连接；第2部位77，其搭载有包括a/d转换器33的信号处理电路；以及连结部位79，其连结第1部位75和第2部位77，以第1部位75和第2部位77重叠的方式弯折连结部位，从而使挠性基板73b在收纳容器71的内部变形为折叠的状态。
[0138]
根据第3项所记载的光检测单元23，弯折将构成挠性基板73b的第1部位75和第2部位77连结的连结部位79，从而使第1部位75和第2部位77重叠，因此，能够使挠性基板73b在收纳容器71的内部变形为折叠的状态。因此，能够使平板状的挠性基板73b变形为更小的形状。因而，能够进一步降低挠性基板73b所占据的容积，因此，能够使光检测单元23进一步小型化。
[0139]
(第4项)此外，本实施方式的脑功能测量装置1具备：测量单元3，其具有第1项至第3项中任一项的光检测单元23和对被检体m的脑照射测量光l的光照射单元20，该测量单元3
安装于被检体m的头部；以及主体单元5，其与测量单元3电连接，并且具有主控制部9，该主控制部9基于由a/d转换器33进行了数字转换的光信号，获得与被检体m的脑活动相关的测量数据。
[0140]
根据第4项所记载的脑功能测量装置1，通过将搭载a/d转换器的基板设为挠性基板，从而能够使基板弯曲变形为能够配置在光检测单元所具备的收纳容器的内部。因此，能够使光检测单元小型化，所以，能够使光检测单元不配设在主体单元侧而是配设在安装于被检体的头部的测量单元侧。
[0141]
根据这样的结构，从光照射单元20照射且透过被检体m的脑的测量光l在由光检测单元23所具备的光检测器31检测到之后，迅速地由a/d转换器33转换为数字信号。因而，能够避免因以模拟信号的状态发送光信号而引起的光信号强度的降低，因此，能够提高光信号的s/n比。其结果是，能够进一步提高脑功能测量数据的精度。
[0142]
＜其他实施例＞
[0143]
另外，本次公开的实施例在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围包含权利要求书以及与权利要求书等同的含义和范围内的所有的变更。作为一例，本发明能够如下所述实施变形。
[0144]
(1)在上述的实施例中，作为主体单元5，使用了便携式计算机，但不限于此。作为主体单元5的其他例，可列举出台式计算机或内置了计算机的台车等。
[0145]
(2)在上述的实施例或变形例中，以由线缆6连接测量单元3和主体单元5并经由线缆6从测量单元3向主体单元5发送脑功能测量数据的结构为例进行了说明。但是，在脑功能测量装置1中，连接测量单元3和主体单元5的结构不限于有线式，也可以以无线方式连接测量单元3和主体单元5。
[0146]
在本发明的实施方式中，在配设于测量单元3侧的光检测单元23中，对测量光l的检测信号迅速地进行数字转换，因此，能够以无线方式向主体单元5发送进行了数字转换的测量光l的检测信号。通过以无线方式连接测量单元3和主体单元5，能够扩大在进行脑功能的测量时被检体m的可行动范围，因此，能够在以运动时或长距离移动时等为例的更多样的情况下测量脑功能的活动状况。
[0147]
(3)在上述的实施例3中，在使挠性基板73变形为柱状的情况下，第1部位75、第2部位77以及第3部位103以互相平行的方式重叠，但不限于此。即，也可以是，如图23所示，第1部位75配置为与收纳容器71的内部底面(在此为xy平面)平行，另一方面，使连结部位79和连结部位109弯折为第2部位77和第3部位103相对于收纳容器71的内部底面倾斜。此外，第2部位77和第3部位103不限于与第1部位75尺寸相同的结构，也可以是，第2部位77和第3部位103构成为与第1部位75相比尺寸较小。此外，也可以是，第2部位77和第3部位103为与第1部位75不同的形状。
[0148]
附图标记说明
[0149]
1、脑功能测量装置；3、测量单元；5、主体单元；6、线缆；7、探针单元；8、探针单元保持件；9、主控制部；11、操作部；13、存储部；15、显示部；17、光输出部；19、送光探针；20、光照射单元；21、光接收探针；23、光检测单元；25、头部表皮；29、脑区域；31、光检测器；39、主体部；41、保持构件；43、连接构件；51、基部构件；53、罩构件；57、转动轴；59、梳状构件；71、收纳容器；73、挠性基板；75、第1部位；77、第2部位；79、连结部位；83、传送电路；85、连接器部。

技术特征：
1.一种光检测单元，其中，该光检测单元具备：光检测器，其用于检测光；收纳容器，其为筒状，收纳所述光检测器；以及挠性基板，其搭载有包括a/d转换器的信号处理电路，该a/d转换器将所述光检测器检测到的光信号从模拟信号转换为数字信号，所述挠性基板以弯曲变形的状态配置在所述收纳容器的内部。2.根据权利要求1所述的光检测单元，其中，所述挠性基板具备：第1部位，其与所述光检测器连接；第2部位，其搭载有包括所述a/d转换器的信号处理电路；以及连结部位，其连结所述第1部位和所述第2部位，以所述第1部位和所述第2部位正交的方式弯折所述连结部位并且使所述第2部位弯曲变形，从而使所述挠性基板变形为沿着所述收纳容器的内表面的筒状。3.根据权利要求1所述的光检测单元，其中，所述挠性基板具备：第1部位，其与所述光检测器连接；第2部位，其搭载有包括所述a/d转换器的信号处理电路；以及连结部位，其连结所述第1部位和所述第2部位，以所述第1部位和所述第2部位重叠的方式弯折所述连结部位，从而使所述挠性基板在所述收纳容器的内部变形为折叠的状态。4.一种脑功能测量装置，其中，该脑功能测量装置具备：测量单元，其具有权利要求1至权利要求3中任一项所述的光检测单元和对被检体的脑照射光的光照射单元，该测量单元安装于所述被检体的头部；以及主体单元，其与所述测量单元电连接，并且具有脑功能测量部，该脑功能测量部基于由所述a/d转换器进行了数字转换的所述光信号，获得与所述被检体的脑活动相关的测量数据。

技术总结
光检测单元(23)具备：光检测器(31)，其用于检测光；收纳容器(71)，其为筒状，收纳光检测器(31)；以及挠性基板(73)，其搭载有包括A/D转换器(33)的信号处理电路，该A/D转换器(33)将光检测器(31)检测到的光信号从模拟信号转换为数字信号，挠性基板(73)以弯曲变形的状态配置在收纳容器(71)的内部。置在收纳容器(71)的内部。置在收纳容器(71)的内部。


技术研发人员：佐佐木隆
受保护的技术使用者：株式会社岛津制作所
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2023/9/9