脳機能計測に基づく能動型遠隔操作用ヒューマン・インターフェイスの研究

前年度の研究により、脳の深さ方向の計測をする必要がでてきた。すなわち、大脳皮質は6層からなるコラムが単位となって水平に配列しており、その層ごとに異なる機能を有する。この機能の違いを計測するために、深さ方向の分解能を持つ非侵襲、非拘束の脳機能計測技術の開発が望まれている。そこで、本年度は、非侵襲非拘束で深さごとに異なる脳機能を計測する技術の開発研究を行った。要求機能として次の事項が挙げられる:深さ方向の分解能を持つこと、非侵襲で計測可能であること、生体内からの微小な信号を検出できること、外乱の影響を受けにくい検出方法であること。非侵襲で測定するために、近赤外光を用いた。測定システムは、波長走査レーザ、ファンクションジェネレータ、ピエゾ素子、ビームスプリッタ、レンズ、フォトダイオード、ロックインアンプを用いて構成した。すなわち、マイケルソン型干渉計を構築し、深さ方向の分解能を実現するために、波長走査干渉法を用いた。検出の際のノイズを減らすために、ピエゾミラーで参照光に変調をかけ、ロックイン検出を行った。実験では、ガラス材料、および、生体のモデルとして牛乳寒天とコーヒー寒天とを作成し、測定を行った。製作したシステムの深さの分解能は1.27mmであった。脳機能計測には、100μmの分解能が要望されている。将来への課題として、分解能を向上させるために、レーザ光源の波長走査幅を大きくする必要がある。例えば、波長を10nm走査すれば、40μmの分解能が期待できる。

前年度の研究により、脳の深さ方向の計測をする必要がでてきた。すなわち、大脳皮質は6層からなるコラムが単位となって水平に配列しており、その層ごとに異なる機能を有する。この機能の違いを計測するために、深さ方向の分解能を持つ非侵襲、非拘束の脳機能計測技術の開発が望まれている。そこで、本年度は、非侵襲非拘束で深さごとに異なる脳機能を計測する技術の開発研究を行った。要求機能として次の事項が挙げられる:深さ方向の分解能を持つこと、非侵襲で計測可能であること、生体内からの微小な信号を検出できること、外乱の影響を受けにくい検出方法であること。非侵襲で測定するために、近赤外光を用いた。測定システムは、波長走査レーザ、ファンクションジェネレータ、ピエゾ素子、ビームスプリッタ、レンズ、フォトダイオード、ロックインアンプを用いて構成した。すなわち、マイケルソン型干渉計を構築し、深さ方向の分解能を実現するために、波長走査干渉法を用いた。検出の際のノイズを減らすために、ピエゾミラーで参照光に変調をかけ、ロックイン検出を行った。実験では、ガラス材料、および、生体のモデルとして牛乳寒天とコーヒー寒天とを作成し、測定を行った。製作したシステムの深さの分解能は1.27mmであった。脳機能計測には、100μmの分解能が要望されている。将来への課題として、分解能を向上させるために、レーザ光源の波長走査幅を大きくする必要がある。例えば、波長を10nm走査すれば、40μmの分解能が期待できる。