(57)【要約】光誘導ミキサー装置（ＰＭＤ）を用いる近赤外（ＮＩＲ）分光法による組織誘発腫瘍における酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を測定する装置及び方法が記載される。【選択図】図２
2019513439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織領域における腫瘍の連続的モニタリングのための装置であって、
ＰＭＤカメラチップと、
前記ＰＭＤカメラチップ及び近赤外線光源が反射配置にあるように前記ＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される少なくとも１つの振幅変調された近赤外光源：
を具備する、装置。
【請求項２】
前記ＰＭＤカメラチップが、マルチ画素ＰＭＤカメラチップである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの変調された近赤外線光源が、前記ＰＭＤカメラチップの周りに配置される変調された近赤外線光源のアレイを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの変調された近赤外線光源が、異なる周波数で変調される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＰＭＤカメラチップの周りで前記少なくとも１つの変調された近赤外線光源を移動させるためのモータを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
遠隔処理ユニットまたはクラウドサーバへと記録されたデータを送信するための無線通信システムを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
無線電力システムを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記変調された近赤外線光源と前記ＰＭＤカメラチップとの間の距離が、前記組織領域の表面からの腫瘍の深さの約２倍である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
腫瘍低酸素症の連続的モニタリングのための方法であって、
ａ）前記腫瘍に近接して設けられる振幅変調された近赤外光源で腫瘍を有する組織領域を照射することと、
ｂ）前記腫瘍に近接して設けられるマルチ画素ＰＭＤカメラチップを使用して前記組織領域からの反射光を記録することであって、前記近赤外光源が前記ＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される、記録することと、
ｃ）前記反射光の振幅及び位相シフトを測定することと、
ｄ）前記反射光の振幅及び位相シフトを使用して吸収及び低減された散乱係数を計算することと、
ｅ）少なくとも２つの異なる波長の光について工程ａ〜ｄを繰り返すことと、
ｆ）前記少なくとも２つの異なる波長の光について計算された前記吸収及び低減された散乱係数を使用して前記組織領域における酸素化されたヘモグロビン濃度及び脱酸素化されたヘモグロビンの濃度を計算すること：
を含む、方法。
【請求項１０】
前記組織領域が、前記ＰＭＤカメラチップの周囲に配置される複数の近赤外光源で照射される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の赤外光源が、各光源について振幅及び位相シフトが別々に記録されるように多重化方式で動作される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの波長の光の第１の波長が、ヘモグロビンの等吸収点を超え、かつ前記少なくとも２つの波長の光の第２の波長が、ヘモグロビンの等吸収点未満である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の波長が、約７８０ｎｍであり、かつ前記第２の波長が、約８３０ｎｍである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記近赤外線光源が、１０〜１０００ＭＨｚ範囲の周波数で変調される、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記近赤外線光源が、３０ＭＨｚの周波数で変調される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記近赤外線光源が、２００ＭＨｚの周波数で変調される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記振幅及び位相シフトの値が、前記吸収及び低減された散乱係数並びに酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を計算するためにクラウドサーバへと無線で送信される、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記変調された近赤外光源及び前記ＰＭＤカメラチップが、前記組織領域の表面からの前記腫瘍の深さの約２倍の距離で配置される、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記近赤外光源及び前記ＰＭＤカメラチップが、無線で電力を供給される、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記近赤外光源が、前記ＰＭＤカメラチップの周りで回転される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［0001］  本開示は一般に、組織の酸素化、特に腫瘍低酸素症の酸素化の連続的モニタリングに関し、より詳細には、腫瘍を取り囲む組織中の酸素化されたヘモグロビン濃度及び脱酸素化されたヘモグロビン濃度を計算する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［0002］  固形腫瘍周辺の微小環境は一般に低酸素状態である。腫瘍を取り囲む組織における酸素化されたヘモグロビン濃度に対する脱酸素化されたヘモグロビン濃度の比は、健常組織における比よりも高い。組織の酸素化を測定することにより、腫瘍の機能的挙動を評価することができる。組織の酸素化状態はまた、従来の化学療法または術前化学療法の有効性を評価するため、及び疾患の進行を決定し予後を助けるために使用され得る。
【０００３】
［0003］  近赤外（ＮＩＲ）吸収分光法は、組織中の酸素化されたヘモグロビンと脱酸素化されたヘモグロビンの相対量を測定するために用いられてきた技術である。６００〜１０００ｎｍのＮＩＲスペクトル窓において、組織中の光子伝播は吸収よりむしろ散乱に支配される。標的組織中のヘモグロビン濃度を正確に測定するためには、光子の吸収画分と散乱画分を分離しなければならない。しかしながら、定常状態の照明を用いる連続波ＮＩＲ吸収分光法では通常、光子の吸収画分と散乱画分を分離することは困難である。従って、ＮＩＲ吸収分光法の従来の方法は、腫瘍を取り囲む組織中の酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度の正確な測定を可能にしない。この問題を改善するために、研究者らは、光子の散乱画分及び吸収画分を独立して測定するために、時間及び周波数領域の様々な技術を開発し、それによってより正確な絶対ヘモグロビン濃度の値を計算している。吸収及び散乱を別々に測定できるこれらの測定技術は、ひと纏めに拡散光学分光法（ＤＯＳ）と称される。光子の散乱画分及び吸収画分が組織の空間的再構成のために使用されるとき、その技術は拡散光学断層撮影法（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＤＯＴ）と称される。
【０００４】
［0004］  市販の連続波ＮＩＲ・ＤＯＳ装置（例えば、Ｍｅｄｒｏ−ＣｏｖｉｄｉｅｎのＩＮＶＯＳ［商標］酸素飽和度測定システム、ＨａｍａｍａｔｓｕのＮＩＲＯ−２００ＮＸ近赤外線酸素化モニタなど）が存在するが、周波数ドメインＮＩＲ・ＤＯＳ装置は、周波数ドメイン技術の複雑さが加わるため、研究から実際の使用には移行していない。研究のために現在使用されている周波数ドメインのＤＯＳ装置は、一般に嵩高くて高価であるため、現実の病院施設や臨床現場で使用するための医療機器へと簡単には移行できない。
【０００５】
［0005］  従って、連続的な組織酸素化測定に適用できる、小型で低コストの周波数ドメイン分光法及び断層撮影装置を開発する必要性が未だ残されている。
【発明の概要】
【０００６】
［0006］  本開示は、腫瘍低酸素症をモニタリングするための装置及び方法に関する。本開示の装置及び方法は、化学療法を受けている患者における腫瘍の機能状態を継続的にモニタリングするために使用できる。この装置は、腫瘍近傍の患者の体内に埋め込むことができるように、または着用可能な装置の形態で腫瘍部位近傍の患者の身体に取り付けることができるように小型化できる。幾つかの実施態様において、上記装置は、腫瘍の機能的状態を評価するために、臨床現場で（例えば、患者の病院のベッドサイド、医師のオフィス、または患者の家庭で）使用できるように手持ち式にできる。
【０００７】
［0007］  本開示の１つの態様は、組織領域において腫瘍を連続的にモニタリングするための装置である。この装置は、ＰＭＤカメラチップと、このＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される少なくとも１つの振幅変調された近赤外光源とを含んでよく、上記ＰＭＤカメラチップ及び上記近赤外光源は反射配置にある。
【０００８】
［0008］  本開示の別の態様は、腫瘍低酸素症を連続的にモニタリングするための方法である。この方法は、ａ）腫瘍を有する組織領域を、上記腫瘍に近接して設けられる振幅変調された近赤外光源を用いて照射することと、ｂ）上記腫瘍に近接して設けられるマルチ画素ＰＭＤカメラチップを使用して上記組織領域からの反射光を記録することであって、上記近赤外光源が上記ＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される、記録することと、ｃ）上記反射光の振幅及び位相シフトを測定することと、ｄ）上記反射光の振幅及び位相シフトを使用して吸収及び低減された散乱係数を計算することと、ｅ）少なくとも２つの異なる波長の光に対して工程ａ〜ｄを繰り返すことと、ｆ）上記少なくとも２つの異なる波長の光について計算された上記吸収及び低減された散乱係数を使用して上記組織領域における酸素化されたヘモグロビン濃度及び脱酸素化されたヘモグロビンの濃度を計算すること、を含む。
【０００９】
［0009］  添付の図面、説明、及び特許請求の範囲には、本開示の他の実施形態が含まれる。従って、この概要は単なる例示であり、限定的であるとみなされるべきではない。
【００１０】
［0010］  本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する添付の図面は、開示される実施形態を説明するものであり、また上記説明と共に、開示される実施形態の様々な態様の原理を説明するのに役立つものである。添付の図面は概略図であり、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面において、
【図１】［0011］例示的実施形態に従う、ＮＩＲ分光装置の概略側面図である。
【図２】［0012］例示的実施形態に従う、組織領域のサンプリングされた体積中の腫瘍の結果としての、反射光の時間遅延及び位相シフトを示す。
【図３】［0013］例示的実施形態に従う、ＮＩＲ分光装置の概略頂面図である。
【図４】［0014］例示的実施形態に従い、異なる変調周波数及び異なる光源−検出器離間で計算された位相シフトを示すチャートである。
【図５】［0015］例示的実施形態による、ＮＩＲ分光装置の概略図である。
【００１２】
［0016］  前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、例示的で説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の通り、開示された実施形態を限定するものでないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［0017］  次に、本開示と一致する特定の実施形態を参照するが、その例は添付の図面に示される。同じ参照番号は、可能な限り、図面全体に亘って同一または類似の部分を指称するために使用される。
【００１４】
［0018］  本開示は、周波数領域ＮＩＲ分光法及びフォトニックミキサ装置（ＰＭＤ）を用いる断層撮影法を介して、固形腫瘍周囲の組織における酸素化状態を測定する技術を記載する。ＰＭＤは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ技術に基づく半導体構造であり、ここで各画素は２つの電荷蓄積位置（即ち、サブ画素）を含む。ＰＭＤ中の光電子は、無線周波数（ＲＦ）制御電圧によって決定されるように、２つのサブ画素に交互に割り当てられる。上記ＲＦ電圧信号は、同じ周波数で変調されるシーン照明用光源に位相ロックされる。上記シーンからの反射光は光電子を生成し、これは上記２つのサブ画素において電荷を蓄積させる。上記２つのサブ画素において収集される電荷は、上記反射された光信号の同位相の成分及び１８０度位相のずれた異位相成分を与える。この情報を使用して、上記反射光の位相シフトが下記の式（１）を使用して計算される。
【００１５】
［0019］
【数１】
2019513439.tif 000003
【００１６】
［0020］  ここでＶｉ及びＶＱは、反射光信号の同位相成分及び異位相成分である。位相シフトは、カメラと照明されている物体との間の距離を推定するために使用できる。距離検知のために使用される場合、ＰＭＤ装置は飛行時間型（ＴｏＦ）カメラと呼ばれることが多い。本開示の例示的実施形態では、反射光信号の振幅及び位相シフトを測定するためにＰＭＤに基づくＴｏＦカメラを使用でき、生体組織の光学特性を測定するために上記振幅及び位相シフト値を次いで使用できる（照明されている物体からの距離の代わりに）。
【００１７】
［0021］  例示的実施形態において、振幅と、反射光及び入射光の間の位相シフトを使用して、組織吸収及び減少した散乱係数（μａ及びμａ’）を測定でき、これを次いで酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を測定するために使用できる。これは、組織中の光の吸収が組織発色団（即ち、酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン、水、脂質など）の濃度に直線的に依存するため、可能である。この波長依存性の吸収係数は、以下の式（２）で与えられる。
【００１８】
［0022］
【数２】
2019513439.tif 000004
【００１９】
［0023］  ここでε１（λ）は波長依存性吸光係数（通常は典型的な組織発色団について知られている）であり、Ｃｉはｉ番目の発色団の濃度である。複数の光学波長でμ１を測定することによって、連立方程式（式（２））の系が形成され、これを次いで解くことによって未知の発色団濃度を得ることができる。一般に、Ｎ個の発色団の濃度を推定するためには、Ｎ個以上の波長でμａを決定しなければならない。従って、例示的実施形態では、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を測定するために、２以上の波長においてμａが決定される。
【００２０】
［0024］  図１は、生物学的組織３０の光学特性を決定するために使用できる、PMDに基づく例示的ＮＩＲ分光装置の側面図を示す。装置１０は、腫瘍部位に近接して配置されるＮＩＲ光源２０を含む。例示的実施形態において、ＮＩＲ光源２０は、ＬＥＤ、ファイバ結合レーザ、または適切な波長で光を放出する調整可能なレーザであってよい。例示的実施形態において、ＮＩＲ光源２０は、約６００ｎｍ〜約１０００ｎｍの波長の光を放出できる。幾つかの実施形態では、２以上のＮＩＲ光源２０を使用して、異なる波長で光を放出できる。前述したように、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を測定するためには、２つの波長での位相測定及び振幅測定が必要とされる。従って、幾つかの実施形態では、２つの異なる波長で光を放出するために２つのＮＩＲ光源２０を使用できる。別の実施形態では、異なるＮＩＲ光源２０を使用して、異なる波長の光を放出できる。より多くの波長の使用は、測定の冗長性を可能にし、それにより今度はヘモグロビン濃度測定の精度を向上させることができる。
【００２１】
［0025］  ヘモグロビン濃度の測定は、２以上の光学波長において、組織散乱から組織吸収を分離することが必要である。例示的実施形態では、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンとの間のクロストークを最小にする波長を選択できる。例えば、幾つかの実施形態において、ＮＩＲ窓内の少なくとも１つの波長は、ヘモグロビンの等吸収点（即ち、８００ｎｍ）未満であってよく、１つの波長は等吸収点を超えてよい。例えば、２つの波長のみを使用して、約７８０ｎｍ及び約８３０ｎｍの対を使用できる。幾つかの実施形態では、位相及び振幅の測定のために、約６６０ｎｍ及び約９４０ｎｍの対を使用できる。
【００２２】
［0026］  例示的実施形態において、ＮＩＲ光源２０は、１０〜１０００ＭＨｚ範囲の周波数で振幅変調できる。例えば、幾つかの実施形態において、ＮＩＲ光源２０は、２００ＭＨｚで振幅変調できる。別の実施形態において、ＮＩＲ光源は３０ＭＨｚで振幅変調できる。
【００２３】
［0027］  図１を再度参照すると、ＮＩＲ分光装置１０は、腫瘍部位に近接して配置される検出器４０を備える。検出器４０は、入射光に対して、受信された変調光の位相および振幅の両方を測定する。例示的実施形態では、図１に示すように、装置１０は、ＮＩＲ光源２０及び検出器４０が水平に離間されかつ組織の同じ側に配置されるように、反射モードで動作されてよい。組織から反射された光は、検出器４０によって捕捉される。図１に示す三日月形状の領域は、反射ジオメトリーでサンプリングされる体積である。透過モードで動作されるとき、ＮＩＲ光源２０及び検出器４０は組織領域の反対側に配置され、組織を透過した光が検出器４０によって捕捉される。反射ジオメトリーにおいて、ＮＩＲ光源２０から組織に注入された光は、距離ρにおいて検出器４０により検出できる。例示的実施形態において、ＮＩＲ光源２０と検出器４０の間の離間距離ρは、組織表面からの腫瘍の深さの約２倍であってよい。
【００２４】
［0028］  例示的実施形態において、検出器４０は、PMDに基づくＴｏＦカメラであってよい。幾つかの実施形態において、検出器４０は、マルチ画素ＰＭＤカメラチップであってよい。このような実施形態では、ＮＩＲ光源２０及び検出器４０の異なる変調周波数について、振幅及び位相シフト情報を各ピクセルで記録できる。この振幅及び位相シフト情報を次いで使用して、媒体中の拡散光子密度波に関連した複素波数因子（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｗａｖｅｆａｃｔｏｒ）（ｋ）の実部及び虚部を推計できる。無限の均一な混濁媒質を含む例示的実施形態において、拡散光子密度波のフルエンス率（Ｕ（ｒ））は、下記のように書くことができる：
【００２５】
［0029］
【数３】
2019513439.tif 000005
【００２６】
［0030］  複素波数因子ｋは、
【数４】
2019513439.tif 000006
および
【数５】
2019513439.tif 000007
のように定義され、
【数６】
2019513439.tif 000008
は媒体中の光の速度であり、Ｄは光子拡散係数であり、また
【数７】
2019513439.tif 000009
である。光源からの距離ｒにおける振幅反射率はｋｒ＊ｒに等しく、一方、光源からの距離ｒにおける位相シフトはｋｉ＊ｒに等しい。’複素波数ベクトル（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｗａｖｅｖｅｃｔｏｒ）（ｋ）から、吸収係数μ及び低下した散乱係数μｓ’を、式（３）を用いて計算できる。
【００２７】
［0031］  例示的実施形態において、複数の波長で記録された吸収及び散乱係数（それぞれμａおよびμｓ’）を、酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度を計算するために使用できる。例えば、幾つかの実施形態では、式（２）を使用して、ヘモグロビンまたは任意の他の発色団濃度を計算できる。
【００２８】
［0032］  図２は、組織領域のサンプリングされた体積における腫瘍の影響を図示する。固形腫瘍の存在は、より多くの光の散乱および検出器４０に到達する光の遅延を生じさせることができ、これは次いで、入射光と反射光との間で位相シフトを引き起こす可能性がある。２つのサブ画素で収集された電荷は、図２においてＱ１、Ｑ’１及びＱ２、Ｑ’２として示される。位相シフトは、第２の電荷蓄積位置（即ち、位相外画素）における電荷の増加（Ｑ２）として記録される。位相シフトの量は、２つの充電場所において収集された電荷から計算できる。振幅及び位相シフトは、異なる変調周波数について、ＰＭＤに基づく検出器４０の各画素において記録できる。
【００２９】
［0033］  検出器としてマルチ画素ＰＭＤカメラチップを含む例示的実施形態では、腫瘍の粗い構造及び位置情報もまた、図４０に示すように、断層撮影再構成アルゴリズムを使用することによって決定できる。幾つかの実施形態では、図３に示すように、複数のＮＩＲ光源２０を、ＰＭＤに基づく検出器４０の周りでアレイ状に配置できる。別の実施形態において、１以上の近赤外光源２０は、光源をＰＭＤベース検出器４０の周りで移動させるためにモータと共に取り付けられる。例示的実施形態において、複数のＮＩＲ光源２０は、各光源の振幅及び位相信号が別々に記録されるように、多重化された様式（時間分割または周波数分割）で動作され得る。記録された情報を次いで用いて、組織媒体内における吸収体及び散乱体の空間的分布を断層的に再構築し、それによって腫瘍のサイズ、構造及び位置に関する情報を得ることができる。
【００３０】
［0034］  図５は、例示的実施形態による、ＮＩＲ分光装置１０’の概略図を示す。ＰＭＤ・ＴｏＦカメラのスモールフォームファクタのため、装置１０’は手持ち型装置、着用型装置、または埋め込み型装置として実施できる。装置１０’は、ＮＩＲ光源２０及び検出器４０に加えて、プロセッサ５０、通信システム６０、及び電力システム８０を含んでよい。プロセッサ５０は、装置１０’の全体的な動作を制御できる。プロセッサ５０はまた、記録された位相及び振幅データを処理及び／または分析し、標的組織の酸素化状態を決定することもできる。通信システム６０は、アンテナ、トランシーバ、エンコーダ、デコーダ等を含む、有線または無線の通信機能を含んでよい。幾つかの実施形態において、通信システム６０は上記処理されたデータを遠隔記憶装置または遠隔表示装置へと送信でき、そこで上記酸素化状態を表示できる。幾つかの実施形態において、通信システム６０は、生データを遠隔処理装置またはクラウドサーバへ送信でき、そこで計算を実行でき、かつその結果を患者または医療従事者へ送信できる。幾つかの実施形態において、装置１０’は、プロセッサ５０による処理の前に、または遠隔処理装置またはクラウドサーバへの送信の前に、記録されたデータを前処理するオンチップエレクトロニクスを含んでよい。そのような実施形態において、装置１０’は、取得したデータを前処理するための増幅器、アナログ／デジタル変換器、マルチプレクサ、及び他の電子回路を含んでよい。電力システム８０は、処理システム５０、通信システム６０、ＮＩＲ光源２０及び検出器４０に電力を供給できる。幾つかの実施形態において、装置１０’は、無線で電力供給されてよい。このような実施形態において、電力システム８０は、遠隔装置により無線で充電できるスーパーキャパシター、バッテリー、または他のタイプの充電システムを含んでよい。幾つかの実施形態では、光電池のアレイを用いる光学的電力供給を使用して、装置１０’の内蔵電子機器に電力を供給し、またはその電池を再充電できる。
【００３１】
［0035］  例：位相シフト測定のためのＰＭＤ−ＴｏＦカメラの応用
【００３２】
［0036］  ＰＭＤ・ＴｏＦカメラを使用して代表的な位相シフトが測定可能であることを検証するために、半無限媒体（組織に類似した光学特性を備える）において多くの異なる変調周波数について入射光と反射光の間の位相シフトを計算した。図４は、異なる光源−検出器間距離ρでの、異なる変調周波数（ｆ）についての位相シフトを示す。この結果は、光源−検出器間距離が増加するにつれて、位相シフトが増加することを示す。一例として、ρ＝５ｃｍ及びｆ＝３０ＭＨｚのとき、位相シフトは３５°であり、これは〜３ｎｓの時間遅延に対応する。距離検出に使用される場合、〜３ｎｓの時間遅延はカメラから対象までの距離４５ｃｍに対応し、これはＰＭＤ・ＴｏＦカメラで検出でき、従って３５°の対応する位相シフトもまたＰＭＤ・ＴｏＦカメラにより検出できることを示唆している。
【００３３】
［0037］  前述の説明は、例証のために提示されたものである。それは網羅的ではなく、従って開示された精密な形態または実施形態に限定されることはない。当業者には、本明細書の考察及び開示された実施形態の実施から、修飾及び適合が明らかであろう。更に、例示的実施形態を本明細書で説明したが、本開示は、当業者が本開示に基づいて理解するように、均等な要素、修正、省略、組み合わせ（例えば様々な実施形態に亘る態様の）、適合及び／または変更を有する任意の及び全ての実施形態の範囲を含むものである。特許請求の範囲における限定は、特許請求の範囲で使用される言語に基づいて広く解釈されるべきものであり、本願または出願遂行中の明細書に記載された実施例に限定されないように解釈されるべきである。実施例は、非排他的なものと解釈されるべきである。更に、開示された方法の工程は、工程の並べ替え及び／または工程の挿入もしくは削除を含めて変更できる。従って、本明細書及び例は単なる例示に過ぎず、真の範囲及び精神は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等の全範囲によって示されるものである。
【図１】
2019513439.tif 000010
【図２】
2019513439.tif 000011
【図３】
2019513439.tif 000012
【図４】
2019513439.tif 000013
【図５】
2019513439.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月22日(2018.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織領域における腫瘍の連続的モニタリングのための装置であって、
ＰＭＤカメラチップと、
前記ＰＭＤカメラチップ及び近赤外線光源が反射配置にあるように前記ＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される少なくとも１つの振幅変調された近赤外光源：
を具備し、
第１の振幅変調された近赤外光源が第１の波長で近赤外光を放出し、前記第１の波長がヘモグロビンの等吸収点未満であり、かつ
第２の振幅変調された近赤外光源が第２の波長で近赤外光を放出し、前記第２の波長がヘモグロビンの等吸収点を超える、装置。
いる前記装置。
【請求項２】
前記ＰＭＤカメラチップが、マルチ画素ＰＭＤカメラチップである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの変調された近赤外線光源が、前記ＰＭＤカメラチップの周りに配置される変調された近赤外線光源のアレイに含まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの変調された近赤外線光源の各々が、異なる周波数で変調される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＰＭＤカメラチップの周りで前記少なくとも２つの変調された近赤外線光源を移動させるためのモータを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
遠隔処理ユニットまたはクラウドサーバへと記録されたデータを送信する無線通信システムを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
無線電力システムを更に具備する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記変調された近赤外線光源と前記ＰＭＤカメラチップとの間の距離が、前記組織領域の表面からの腫瘍の深さの約２倍である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
腫瘍低酸素症の連続的モニタリングのための方法であって、
ａ）前記腫瘍に近接して設けられる振幅変調された近赤外光源で腫瘍を有する組織領域を照射することと、
ｂ）前記腫瘍に近接して設けられるマルチ画素ＰＭＤカメラチップを使用して前記組織領域からの反射光を記録することであって、前記近赤外光源が前記ＰＭＤカメラチップから水平方向に離間される、記録することと、
ｃ）前記反射光の振幅及び位相シフトを測定することと、
ｄ）前記反射光の振幅及び位相シフトを使用して吸収及び低減された散乱係数を計算することと、
ｅ）少なくとも２つの異なる波長の光について工程ａ〜ｄを繰り返すことと、
ｆ）前記少なくとも２つの異なる波長の光について計算された前記吸収及び低減された散乱係数を使用して前記組織領域における酸素化されたヘモグロビン濃度及び脱酸素化されたヘモグロビンの濃度を計算すること：
を含む、方法。
【請求項１０】
前記組織領域が、前記ＰＭＤカメラチップの周囲に配置される複数の近赤外光源で照射される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の赤外光源が、各光源について振幅及び位相シフトが別々に記録されるように多重化方式で動作される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの波長の光の第１の波長が、ヘモグロビンの等吸収点を超え、かつ前記少なくとも２つの波長の光の第２の波長が、ヘモグロビンの等吸収点未満である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の波長が、約７８０ｎｍであり、かつ前記第２の波長が、約８３０ｎｍである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記近赤外線光源が、１０〜１０００ＭＨｚ範囲の周波数で変調される、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記近赤外線光源が、３０ＭＨｚの周波数で変調される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記近赤外線光源が、２００ＭＨｚの周波数で変調される、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
2019513439.tif 000015
2019513439.tif 000016