脳機能イメージング近赤外線分光法システム NIRS Ultra | NIRS Revo | Actus Pro | Actus Lab | HemoX Pro | HemoX Lab

製品概要
YINGCHI fNIRS（近赤外機能的脳イメージングシステム）は、脳内の血行動態変化を計測して神経活動を推定する携帯型の光学的ニューロイメージングソリューションです。実験室研究、自然環境での測定、病棟での評価、臨床的な脳機能評価を想定して設計されており、操作の簡便性、コスト効率、干渉耐性および高い互換性に重点を置いています。

製品ファミリー／バリアント

• NIRS Ultra
• NIRS Revo
• Actus Pro
• Actus Lab
• HemoX Pro
• HemoX Lab

主な特徴

• 高チャネル数：最大224チャネルをサポート。64ソース×64検出器までの構成で柔軟な全脳カバレッジを実現。
• リアルタイムスペクトル監視：生理学的スペクトル指紋（心拍 ~1 Hz、呼吸 ~0.25 Hz）を検証し、信号品質評価を支援。
• ショートディスタンスチャネル：浅層の干渉を除去し皮質信号を回復する専用の短距離チャネル。
• 同時マルチモーダル生理記録：呼吸、パルスオキシメトリ（PPG）、心拍変動（HRV）、酸素飽和度（SpO₂）、体温、皮膚電気反応（GSR）、EMG/ECG用の双極入力を記録し生理学的文脈で脳機能を解釈。
• APD検出器（Avalanche photodiodes）：浅い活性や深部皮質からの微弱な血行動態信号を安定検出。
• デュアルヘッドオプトード設計：各オプトードは髪を分離し良好な頭皮接触を確保する二重接触点を備え、セットアップ時間を短縮。
• 3段階適応型光学プローブ：髪質や密度の違いに自動適応し、信号品質を維持。
• 慣性センサー統合：>9軸（3軸加速度＋3軸ジャイロ＋3軸磁力計）IMUを内蔵し頭部運動を取得して自然環境や臨床集団でのデータ妥当性を向上。
• 3D拡散光トモグラフィー（DOT）：異なる皮質深度にわたる三次元的な血行動態変化を再構成。
• Lab Streaming Layer互換：マルチモーダルイメージングやBCI用途の高精度な時間同期を提供。
• 取得・解析ソフトウェア：リアルタイム可視化、ワンクリックレポート、効率的なデータ管理を備えたユーザーフレンドリーな操作性。
• 科学的に設計されたパラダイム：組み込みの古典的パラダイムを含み、並列テストや課題難易度の適応をサポートして実験を柔軟にカスタマイズ可能。
• オープンソース互換性：データを直接エクスポートしサードパーティのオープンソース解析ツールで利用可能。
• マルチモーダル統合：fNIRS＋EEGの同期取得や、刺激‑応答研究およびクローズドループプロトコル向けのfNIRS＋TMS互換。
• ハイパースキャニング対応：複数デバイスの同期取得により二者または複数参加者での脳間結合や社会的相互作用の研究に対応。
• 携帯性のある非侵襲設計で小児や臨床集団にも適合。

技術的応用

• ブレイン‑コンピュータインターフェース（BCI）およびリアルタイムニューロフィードバック（運動イメージ、注意の調節、感情制御）。
• 認知神経科学：注意、作業記憶、言語処理、実行機能の研究。
• 臨床モニタリングおよび機能回復の動的追跡。
• 発達および行動評価：小児・思春期の注意、感情調節、社会認知の評価；ADHDやASDなどの介入支援。
• 行動・トレーニング・機能性研究：脳から行動までのエビデンスチェーンを構築するための心理・行動計測の統合。

fNIRSとは
近赤外分光法（fNIRS）は、近赤外光（通常650–950 nm）を用いて皮質微小血管中の酸素化ヘモグロビン（HbO）および脱酸素化ヘモグロビン（HbR）の濃度変化を定量し、神経活動に関連する脳の血行動態変化を測定する非侵襲かつ携帯型のニューロイメージング技術です。センチメートルスケールの空間分解能と秒オーダーの時間分解能を提供し、他のモダリティが実用的でない自然環境や臨床場面での利用に適しています。

fNIRSの動作原理

• 光の放出と伝播：頭皮に配置された光源が2波長の近赤外光を放射し、頭皮、頭蓋骨、皮質を透過します。
• 差動吸収：HbOとHbRは異なる吸収スペクトルを有し、吸収の変化はこれらクロモフォアの濃度変化を反映します。
• 光の検出：検出器（通常APD）は既知のソース‑ディテクター間距離で頭部から出てくる散乱光を捉えます（例：標準チャネルで約3 cm、短距離チャネルで約1 cm）。
• 信号再構成：修正ビアー‑ランバート則により複数波長での減衰変化を時間経過に沿った相対的なHbOおよびHbR濃度変化に変換し、領域的な神経活性の代理指標として用います。
• 空間マッピング：多数のソース‑ディテクターペアを配置することで、皮質活動の2Dトポグラフィックマップや3D DOT再構成が可能になります。

技術仕様

• 最大チャネル数：最大224チャネル（例：64ソース × 64検出器まで対応する構成をサポート）。
• ソース‑ディテクター幾何学：標準チャネル（約3 cm）、短距離チャネル（約1 cm）による浅層信号除去。
• 検出器：Avalanche photodiodes（APD）による高感度検出。
• オプトード設計：デュアルヘッドオプトードで頭皮接触性と髪の分離を改善。
• 光学プローブ：異なる髪条件に対応する3段階適応プローブ。
• 動作検出：統合型 >9軸慣性計測（3加速度 + 3ジャイロ + 3磁力計）。
• 生理学チャネル：呼吸、PPG、HRV、SpO₂、体温、GSR、双極性EMG/ECG入力。
• トモグラフィー：皮質深度にわたる3D DOT再構成をサポート。
• データ整合：Lab Streaming Layer互換による高精度のマルチモーダル同期。
• ソフトウェア：リアルタイム可視化、ワンクリックレポート、組み込みパラダイム、オープンソース解析ツール対応。
• マルチモーダル対応：同期化された fNIRS + EEG 取得；刺激による血行動態モニタリングのための TMS 互換性。
• ハイパースキャニング：社会神経科学実験のための同期多装置取得をサポート。