(57)【要約】患者の血液成分値を予測するためのシステムは、遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を含み、遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、該該患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成する。また遠隔侵襲的装置及び中央処理装置も含まれる。該遠隔侵襲的装置は、該患者に関する成分値を生じさせ、中央処理装置は、該スペクトルスキャン及び該成分値に基づいて、該患者の血液成分値を予測する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液中の成分の値を予測するためのシステムであって、
患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成するために構成された遠隔無線非侵襲的スペクトル装置；
前記患者に関する第１の値を生じさせるために構成された遠隔侵襲的装置；及び
前記スペクトルスキャン及び前記第１の値に基づいて前記患者の血液成分値を予測するために構成された処理装置
を含む、前記システム。
【請求項２】
中央処理装置は、さらに、少なくとも部分的に無線路を介して、前記スペクトルスキャンに関する値及び情報の少なくとも１つを受け取るために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記中央処理装置は、さらに、データ伝送モードにより、前記スペクトルスキャンに関する前記値及び情報の少なくとも１つを受け取るために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記データ伝送モードは、セルラーデータリンク、電話モデム、直接衛星リンク（direct satellite link）、インターネットリンク及びRS232データ接続のうちの少なくとも１つである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置が、前記スペクトルスキャンに関する情報をデータ伝送モードで伝送するために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記データ伝送モードは、セルラーデータリンク、電話モデム、直接衛星リンク、インターネットリンク及びRS232データ接続のうちの少なくとも１つである、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、無線分光計を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記無線分光計は、赤外線分光計を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記無線分光計は、前記身体の一部を照射するための光源と、前記身体の一部に反射した又は前記身体の一部を透過した放射線を検出するための少なくとも１つの検出器とを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの検出器は、前記身体の一部に反射した光を検出するために、前記身体の一部の前記光源に最も近い側にある、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの検出器は、前記身体の一部を透過した光を検出するために、前記身体の一部の前記光源から遠く離れた側にある、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光源が、多波長の放射線を発するシステムであって、前記システムが、フィルターを通る光の通過を、特定の所定の波長範囲のみに制限するためのフィルターをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
濾光手段が、特定の所定の波長範囲の光のみを通過させ、前記身体の一部に進むことを可能にするように、前記フィルターは、前記光源と前記身体の一部との間に置かれる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記フィルターが、前記身体の一部に反射した又は前記身体の一部を透過した特定の所定の波長範囲のみを通過させ、少なくとも１つの検出器に進むことを可能にするように、前記フィルターは、前記身体の一部と少なくとも１つの検出器との間に置かれる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィルターは、少なくとも１つのリニア可変フィルターである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つのリニア可変フィルターに動作可能に接続され、かつ少なくとも１つのリニア可変フィルターを移動させるために構成された、ソリッドステート並進装置（solid state translation device）をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの検出器は、複数の個別の検出器を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ソリッドステート並進装置が、圧電性バイモルフである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのリニア可変フィルターに前記圧電性バイモルフを接続し、かつ前記圧電性バイモルフの移動に比して前記少なくとも１つのリニア可変フィルターの移動を増幅するために構成されたレバー装置をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの検出器は、少なくとも１つのアレイ検出器である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの検出器は、少なくとも１つのダイオードである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
前記フィルターは、帯域通過フィルターである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２３】
前記フィルターは、複数の帯域通過フィルターを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記フィルターは、格子である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記格子は、回折格子である、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記光源は、特定の所定の波長範囲の光のみを発し、前記少なくとも１つの検出器は、特定の所定の波長範囲で、前記身体の一部に反射した光又は前記身体の一部を透過した光を検出する、請求項９に記載のシステム。
【請求項２７】
前記光源は、多波長の光を発し、前記少なくとも１つの検出器のそれぞれは、特定の所定の波長範囲のみで、前記身体の一部に反射した光又は前記身体の一部を透過した光を検出する、請求項９に記載のシステム。
【請求項２８】
前記無線分光計は、赤外線又は近赤外線を介して、前記分光データに関する情報を前記中央処理装置に送る、請求項７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記光源は、前記身体の一部の領域内の複数の位置に照射することができる、請求項９に記載のシステム。
【請求項３０】
前記光源は、前記複数の位置に照射するための光ファイバー束を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記光源は、各々が前記複数の位置のそれぞれの位置に照射するために、複数の近赤外線発光ダイオードを含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの検出器は、前記身体の一部に反射した光又は前記身体の一部を透過した光を検出するための領域内に配置される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの検出器のそれぞれは、各波長の光を検出するために構成される、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記身体の一部に反射した放射線又は前記身体の一部を透過した放射線を受け取り、前記それぞれの放射線を前記少なくとも１つの検出器に送達するための領域に、間隔を置いて配置された複数の光ファイバー；及び
前記複数の光ファイバーのそれぞれ及び前記少なくとも１つの検出器に接続された切り替え装置であって、一度に前記それぞれの光ファイバーの１つを前記少なくとも１つの検出器に接続するように構成された前記切り替え装置
をさらに含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、スペクトルスキャンに関する情報を無線で伝送するために構成された送信機を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、手持ちサイズのものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、センサー、モニター及び手持ちサイズの処理装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記中央処理装置と通信するために構成された遠隔処理装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記遠隔処理装置は、さらに、前記スペクトルスキャンに関する情報を前記中央処理装置に伝送するために構成される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置が、前記スペクトルスキャンに関する情報を前記遠隔処理装置に伝送するために構成される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記遠隔処理装置は、さらに、前記スペクトルスキャンに関する情報を診療所及び病院の少なくとも１つに伝送するために構成される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４２】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、無線分光計を含み、前記無線分光計は、
光源；
前記光源からの光を前記身体の一部の上に集束させるために構成された集束光学装置；
前記身体の一部を透過した光又は前記身体の一部によって反射した光を受け取り、少なくとも１つの所定の狭い波長帯域の光を通過させるために配置されたリニア可変フィルター装置；及び
前記リニア可変フィルター装置から光を受け取って検出するために構成されたアレイ検出器装置；
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、無線分光計を含み、
前記無線分光計は、
前記身体の一部の上に光を発するために構成された光源であって、プリズム光ガイドを含む前記光源；及び
前記光源に隣接して配置された少なくとも第１及び第２の検出器であって、前記身体の一部から反射された光を受け取るために構成された、前記少なくとも第１及び第２の検出器
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記プリズム光ガイドは、長方形のSiO2プリズム光ガイドである、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記プリズム光ガイドは、三角形のSiO2プリズム光ガイドであり、前記少なくとも第１及び第２の検出器は、第３の検出器を含み、前記第１、第２及び第３の検出器は、プリズム光ガイドのそれぞれの側部に隣接して配置されている、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４６】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、無線分光計を含み、
前記無線分光計は、
前記身体の一部の上に光を発するために構成された光源；
少なくとも１つの所定の波長帯域で光を通過させるために構成され、かつ前記身体の一部を透過した光又は前記身体の一部から反射された光を受け取るために配置された、リニア可変フィルター装置；
前記リニア可変フィルター装置によって進められた光を受け取るために構成されたアレイ検出器装置；
前記リニア可変フィルター装置によって進められた光を、前記検出器装置に向けるために構成された検出器イメージング光学装置；
前記リニア可変フィルター装置、前記検出器イメージング光学装置及び前記アレイ検出器装置を受けるために構成された囲い；及び
前記囲いの壁に配置され、かつ前記身体の一部を透過した光又は前記身体の一部によって反射した光を、前記リニア可変フィルターに進めるために構成された、透明な素子
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記リニア可変フィルター装置は、複数の多範囲フィルターを含み、前記多範囲フィルターのぞれぞれは、所定の各波長帯域を通過させる、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの所定の波長帯域を変えるために前記リニア可変フィルター装置を移動させるための、少なくとも１つの駆動装置をさらに含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、携帯用であり、かつ前記スペクトルスキャンに関する少なくとも１つの情報及び前記スペクトルスキャンを解釈するための式を保存するために構成された記憶媒体装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、携帯用であり、かつ前記スペクトルスキャンに関する情報を、前記中央処理装置に伝送するために構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項５６】
前記中央処理装置は、さらに、患者、診療所及び病院の少なくとも１つに情報を伝送するために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５７】
前記中央処理装置は、コンピュータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５８】
前記スペクトルスキャンに関する情報を、前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置から無線で受信するため、及び中央処理装置と通信するために構成された、基本モジュールをさらに含み、前記中央処理装置は、ファイルサーバーと、スケジュラー／送信装置を介して前記ファイルサーバーにリンクされているデータベース装置とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５９】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、前記患者の家庭に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６０】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、さらに、前記スペクトルスキャンを前記中央処理装置に伝送するため、及び前記身体の一部の複数の第２のスペクトルスキャンを作成するために構成され；
前記遠隔侵襲的装置は、さらに、前記複数の第２のスペクトルスキャンにそれぞれ関連した前記患者に関する、複数の第２の成分値を生じさせるために構成され；かつ
前記中央処理装置は、さらに、
前記複数の第２のスペクトルスキャン及び成分値を、較正サブセット及びバリデーションサブセットに分け；
複数の第１の数学関数を、前記較正サブセット及び前記バリデーションサブセットに適用することにより、前記較正サブセット及び前記バリデーションサブセット内の第２のスペクトルスキャンを変換して、複数の変換されたバリデーションデータサブセット及び複数の変換された較正サブセットを得；
少なくとも１つの第２の数学関数により、それぞれの変換された較正データサブセットを分析して、複数のモデル式を作成し；
前記複数のモデル式のうち最良のモデル式を選択し；
前記最良のモデル式を中央コンピュータに保存し；
前記最良のモデル式を使用して、患者の血液成分レベルを予測し；かつ
前記スペクトルスキャンが前記モデル式の範囲に入らないときは、前記最良のモデル式を作成し直す
ために構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６１】
前記最良のモデル式は、性能指数（FOM）を計算する関数として選択され、前記FOMは、
【数１】
2005537891.tif 000006
（式中：
SEEは、較正データを用いた計算による推定値の標準誤差であり、
SEPは、バリデーションデータを用いた計算による推定値の標準誤差である）
として定義され、
かつ、前記バリデーションサブセット内のスペクトルデータと、前記バリデーションサブセット内の対応する成分値との間に最良の相関関係を提供するモデル式は、最低のFOM値を有するモデル式であるとして認識される、
請求項６０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの第２の数学関数は、部分最小二乗、主成分回帰、ニューラルネットワーク及び多重線回帰分析のうちの１つ以上を含む、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６３】
前記第１の数学関数のセットは、前記スペクトルスキャンの正規化を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する第１の導関数（first derivative）を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する第２の導関数（second derivative）を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する増殖散乱補正を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する平滑化変換を実行すること、Savitsky-Golayの第１の導関数、Savitsky-Golayの第２の導関数、中央平均化、Kubelka-Munk変換、及び反射率／透過率から吸光度への変換を含む、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６４】
前記第１の数学関数のセットは、個々にかつ一度に２つ適用される、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６５】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、さらに、少なくとも部分的に無線伝送路を介して、前記スペクトルスキャンを、前記中央処理装置に伝送するために構成される、請求項６０に記載のシステム。
【請求項６６】
患者の血液成分値を予測するためのシステムであって、
前記患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成するために構成された遠隔無線非侵襲的スペクトル装置；
前記患者に関する第１の値を生じさせるために構成された遠隔侵襲的装置；及び
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置から前記スペクトルスキャンを受け取るため、及び前記患者の血液成分値を予測するためのモデル式を保存するために、構成された中央処理装置を含み、
前記中央処理装置は、前記スペクトルスキャン及び前記モデル式に基づいて前記患者に関する血液成分値を予測するものであり、
前記中央処理装置は、前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置からの前記患者の複数のスペクトルスキャン及び前記遠隔侵襲的装置からの前記患者に関する対応する複数の第１の値に基づいて、前記モデル式を作成し、かつ、前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を用いた前記患者の次の非侵襲的スペクトルスキャン及び前記作成されたモデル式に基づいて、前記患者に関する血液成分値を予測するものである、
前記システム。
【請求項６７】
患者の血液成分値を予測するための方法であって
遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を使用して前記患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成すること；
遠隔侵襲的装置を使用して、前記患者に関する第１の値を生じさせること；並びに
前記スペクトルスキャン及び前記第１の値に基づいて、中央処理装置を使用して、前記患者に関する血液成分値を予測すること
を含む、前記方法。
【請求項６８】
前記スペクトルスキャンを前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置から受け取ること；
前記中央処理装置を使用して、前記患者の血液成分値を予測するための１つ以上のモデル式を保存すること；
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置からの前記患者の複数のスペクトルスキャン及び前記遠隔侵襲的装置からの前記患者に関する対応する複数の第１の値に基づいて、前記中央処理装置を使用して、前記モデル式を作成し直すこと；並びに
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を用いた前記患者の次の非侵襲的スペクトルスキャン及び前記作成し直されたモデル式に基づいて、前記患者に関する成分値を予測すること
をさらに含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記遠隔スペクトル装置は、赤外線分光計を含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記赤外線分光計は、格子分光計、ダイオードアレイ分光計、フィルター型分光計、音響光学チューナブルフィルター分光計、走査分光計、ATR分光計及び非分散型分光計を含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、データ伝送モードによって、前記中央処理装置と通信する、請求項６７に記載の方法。
【請求項７２】
前記スペクトル装置は、前記患者に投与する薬物の量を制御する、請求項６７に記載の方法。
【請求項７３】
前記中央処理装置は、複数の患者に関する複数のスペクトルスキャン及びモデル式を保持することができる、ワークステーションを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７４】
非侵襲的分光技術を使用して血液成分値を予測するための自動化された方法であって、
（ａ）非侵襲的スペクトル装置及び侵襲的モニタリング方法を使用して、患者の血液成分レベルの複数の測定値を得るステップ；
（ｂ）前記侵襲的成分モニタリング方法で測定された第１の値と、前記スペクトル装置によって測定された前記血液成分レベルとを関連付けるステップ；
（ｃ）前記複数のスペクトルスキャン及び第１の値を、較正サブセット及びバリデーションサブセットに分けるステップ；
（ｄ）複数の第１の数学関数を、前記較正サブセット及び前記バリデーションサブセットに適用することにより、前記較正サブセット及び前記バリデーションサブセット内の前記スペクトルスキャンを変換して、複数の変換されたバリデーションデータサブセット及び複数の変換された較正サブセットを得るステップ；
（ｅ）ステップ（ｄ）で変換されたそれぞれの較正データサブセットを、少なくとも１つの第２の数学関数によって分析して、複数のモデル式を作成するステップ；並びに
（ｆ）前記複数のモデル式の中から最良のモデル式を選択するステップ；
（ｇ）前記最良のモデル式を中央コンピュータに保存するステップ；
（ｈ）遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を使用して、前記患者からスペクトルスキャンを得るステップ；
（Ｉ）ステップ（ｈ）からの前記スペクトルスキャンを、ステップ（ｇ）の前記中央コンピュータに伝送するステップ；
（ｊ）前記最良のモデル式を使用して、前記患者の血液成分レベルを予測するステップ；及び
（ｋ）前記スペクトルスキャンが、前記モデル式の範囲に入らないときは、前記最良のモデル式を作成し直すステップ
を含む、前記方法。
【請求項７５】
前記最良のモデル式は、性能指数（FOM）を計算する関数として選択され、前記FOMは、
【数２】
2005537891.tif 000007
（式中：
SEEは、較正データを用いた計算による推定値の標準誤差であり、
SEPは、バリデーションデータを用いた計算による推定値の標準誤差である）
として定義され
かつ、前記バリデーションサブセット内のスペクトルデータと、前記バリデーションサブセット内の対応する成分値との間に最良の相関関係を提供するモデル式は、最低のFOM値を有するモデル式であるとして認識される、
請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記少なくとも１つの第２の数学関数は、部分最小二乗、主成分回帰、ニューラルネットワーク及び多重線回帰分析のうちの１つ以上を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
前記第１のセットの数学関数は、前記スペクトルスキャンの正規化を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する第１の導関数を実行すること、前記スペクトルスキャンに関する第２の導関数を実行すること、前記スペクトルスキャンに対して増殖散乱補正を実行すること、前記スペクトルスキャンに対して平滑化変換を実行すること、Savitsky-Golayの第１の導関数、Savitsky-Golayの第２の導関数、中央平均化、Kubelka-Munk変換、及び反射率/透過率から吸光度への変換を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７８】
前記第１の数学関数のセットは、個々にかつ一度に２つ適用される、請求項７４に記載の方法。
【請求項７９】
前記ステップ（Ｉ）の伝送は、少なくとも部分的に無線伝送路を介して行われる、請求項７４に記載の方法。
【請求項８０】
前記成分は、医薬品、ヘモグロビン、ビリルビン（biliruben）、血液尿素窒素、二酸化炭素、二酸化炭素圧、コレステロール、エストロゲン、脂質、酸素、酸素圧、赤血球、脈拍数及び血圧からなる群より選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８１】
前記医薬品は、サリチレート類、キニジン及びバルビツール酸類からなる群より選択される、請求項８０に記載のシステム。
【請求項８２】
血液中の成分値を予測するためのシステムであって、
前記患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成するために構成された遠隔無線非侵襲的スペクトル装置；
前記患者に関する第１の値を生じさせるために構成された遠隔侵襲的装置；及び
前記スペクトルスキャン及び前記第１の値に基づいて、前記患者のコレステロール値を予測するために構成された処理装置；
を含む、前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液成分の非侵襲的測定のための無線分光計の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
NIR分光測定法は、分子の原子の振動変化に基づく技術である。赤外線分光測定法によれば、赤外線スペクトルは、赤外線を、有機物質のサンプル中を透過させ、サンプルにより吸収される入射光の部分を決定することにより、生成される。赤外線スペクトルは、波数、波長又は周波数に対する、吸光度（又は透過率）のプロットである。赤外線（IR）は、おおまかに３つの波長帯域、近赤外、中間赤外及び遠赤外に分けることが可能である。近赤外線（NIR）は、約750nm〜約3000nmの波長を有する放射線である。中間赤外線（MIR）は、約3000nm〜約10,000nmを有する放射線である。遠赤外（FIR）は、約10,000nm〜約1000μmの波長を有する放射線である（1000μmは、マイクロ波領域の始まりである）。所望の範囲は、実施される分析に合わせて選択すればよい。
【０００３】
様々な異なるタイプの分光計、例えば格子分光計、FT（フーリエ変換）分光計、アダマール変換分光計、AOTF（音響光学チューナブルフィルター）分光計、ダイオードアレイ分光計、フィルター型分光計、ATR（減衰全反射率）、走査分散型分光計及び非分散型分光計が、当技術分野で公知である。
【０００４】
例えば、フィルター型分光計は、連続放射を生じさせるために加熱した不活性固体（例えば、タングステンランプ）を使用して、多数の狭帯域通過光学フィルターを含む、不透明な回転ディスクを照射する。次いで、各狭帯域通過フィルターが、該光源と該サンプルとの間を横切るように、該ディスクを回転させる。エンコーダーは、どの光学フィルターが、現在、光源を受けているかを示す。該フィルターは、狭い選択された波長範囲のみが、フィルターを通過してサンプルまで行くように、光源からの光を濾光（濾波）する。光検出器は、サンプルによって反射される光（反射スペクトルを得るため）かサンプルを透過する光（透過スペクトルを生成するため）のいずれかを検出するように配置される。次いで、検出された光量を測定し、分析中の物質による、光の吸収度の量を表示する。
【０００５】
リニア可変フィルター分光計は、分析中のサンプルが、少なくとも１つの指定された波長帯域で照射され、該指定された帯域が可変であるように、光源からの光を濾光するために使用可能な、リニア可変フィルターを含む。あるいは、指定された、可変波長帯域の光のみが検出器に到達するように、リニア可変フィルターを、検出器の上流に配置してもよい。
【０００６】
ダイオードアレイ分光計は、赤外線発光ダイオード（IRED）を、近赤外線源として使用する。複数（例えば８つ）のIREDを、サンプル作用表面上に配置して、定量分析のために照射する。各IREDから放射された近赤外線は、付随の光学フィルターに衝突する。各光学フィルターは、異なる波長のNIR放射線を通過させる狭帯域通過フィルターである。サンプルを通過するNIR放射線は、検出器（例えばケイ素光検出器）で検出される。次いで、検出された光量を測定し、分析中の物質による、光の吸収度の量を表示する。
【０００７】
音響光学チューナブルフィルター分光計は、RF信号を使用して、TeO2結晶内で音波を発生する。光源は、光ビームを、結晶内を透過させ、結晶と該RF信号との間の相互作用は、該光ビームを３つのビーム、未変化白色光のセンタービーム、ならびに単色光及び直角偏光の２つのビームに分ける。サンプルは、サンプルによって反射される光（反射スペクトルを得るため）かサンプルを透過する光（透過スペクトルを生成するため）のいずれかを検出するように配置されている、単色ビーム検出器の１つの進路に置く。RF周波数を変えることにより、当該波長帯全域に、光源の波長を増加させる。次いで、検出された光量を測定し分析中の物質による光の吸収度の量を表示する。
【０００８】
格子モノクロメーター分光計では、光源は、光ビームを、入射スリットを通って回折格子（分散素子）上を透過させて、該光ビームを、異なる波長の複数のビームに分散させる（すなわち、分散スペクトル）。次いで、該分散光は、射出スリットを通って、検出器上に後方反射する。射出スリットを基準にして、該分散スペクトルの進路を選択的に変えることにより、検出器に向けられた光の波長を変えることができる。次いで、検出された光量を測定し分析中の物質による光の吸収度の量を表示する。入射スリット及び射出スリットの幅を変えて、波数によるソースエネルギー（source energy）の変動を埋め合わせることができる。
【０００９】
ATR分光計では、高屈折率の透明な材料の内面上の放射エネルギー入射は、完全に反射される。赤外線吸収性材料が、完全に内部反射する表面と光学的に接触しているとき、該材料がエネルギーを吸収する場合、内部反射した放射線の強さは、その波長又はエネルギーに関して低減する。内部反射表面は、本質的に完全な鏡であるため、その表面上の材料による、この反射強度の減衰は、該材料の吸収スペクトルの生成を意味する。このようなスペクトルは、内部反射スペクトル又は減衰全反射（ATR）スペクトルと呼ばれる。本明細書に記載のATR分光計は、構成部品としてATR結晶を含む、あらゆるタイプの分光計（例えば、格子、FT、AOTF、フィルター）を指す。
【００１０】
内部反射を作るために使用される、高い反射率を有する材料は、内部反射素子（IRE）又はATR結晶と呼ばれる。内部反射放射線の減衰は、電磁放射場（electro-magnetic radiation field）の、反射表面と接触している物質内への侵入に起因する。この電磁放射界は、N.J. Harrick（1965）により、次第に消えゆく波（evanescent wave）として記載されている。内部反射の減衰を招くのは、この電磁放射界と、IRE界面と接触している物質との相互作用である。
【００１１】
非分散型赤外線フィルター光度計は、様々な有機物質の定量分析のためにデザインされる。波長セレクタは、波長選択を制御するための既述のフィルター；光源；及び検出器を含む。該機器は、波長における多成分サンプルの吸光度を測定し、次いで、各成分の濃度を計算するようにプログラムされている。
【００１２】
非侵襲的NIR血液成分モニターに関する主要な問題は、高い操業コスト、再現性のある結果の欠如及び使用の難しさである。家庭用の手持ちサイズの機器は、該機器が、機器が使用される全時間にわたって、血液成分濃度の正確な評価を提供しない点で、役に立たない。これらの手持ちサイズの器具は、機器のハードウェアに組み込まれた一括モデル式（one-time global modeling equation）を用いて較正されており、購入時から全ての患者に使用される。該モデルは、性別、年齢又は他の既存の病状等の因子を含む、患者特有のプロフィールのばらつきに関しては規定されない。
【００１３】
例えば、Toidaらに付与された米国特許第5,961,449号の明細書では、眼球の前眼房の房水中グルコース濃度の非侵襲的測定のための方法及び装置、ならびに房水中のグルコース濃度に準拠する血中グルコース濃度の非侵襲的測定のための方法及び装置について明示されている。多変量分析を使用した公知の近赤外分析技術が、その中で使用されている。
【００１４】
米国特許第5,703,364号、同第5,028,787号、同第5,077,476号及び同第5,068,536号（全てRosenthalに付与）を含む、多数の特許の明細書においては、静脈血又は動脈血との相互作用後、あるいは血液を含む身体の一部を透過後に、近赤外エネルギーを測定することによる、血糖の非侵襲的測定のための、在宅テスト用近赤外定量分析機器及び方法について明記されている。これらの特許に記載の機器の正確度については、疑問が提起されており、また今日まで、このような機器に対するFDAの承認は得られていない。
【００１５】
Quintanaに付与された米国特許第5,574,283号の明細書では、ユーザーの指の大きさに従って、機器内の個々のユーザーの指の位置決定を容易にする、取り外し可能な挿入物を有する分析機器を含む、グルコースを測定するための近赤外定量分析機器について明記されている。
【００１６】
Petersらに付与された米国特許第5,910,109号の明細書によると、流体を照射するための、650、880、940又は1300nmの波長を有する光源；光を受けて、透過光線を示す伝送信号を発生させるために光源に付随する、被験者の身体の一部に係合するように構成された受容器；及び該被験者の血中グルコース濃度を決定するための、訓練されたニューラルネットワークを含む、信号解析器を含む、被験者の血管内グルコース濃度の決定に照準を合わせた、グルコース測定装置が記載されいている。またこの参考文献によると、グルコース濃度を決定する方法であって、測定装置の較正及び該装置の動作中に、光源を点灯させるための動作電流の設定を含む方法も、提供されている。この特許によれば、伝送信号が受容器により発生されるとき、各信号より高値及び低値は、該装置に保存され、各光源ごとに単一の透過値を得るために、平均される。次いで、この平均値は、グルコース濃度を決定するために分析され、次いで、これが表示される。
【００１７】
Messerschmidtらに付与された米国特許第5,935,062号の明細書では、組織内の第１の層又は深さから反射される拡散反射された光は受けるが、残りの拡散反射された光が、分光分析装置に到達するのを防止することにより、組織内の選択された深さ又は層から反射される拡散反射された光を区別することができる、反射制御装置について明記されている。この特許によると、第１の深さから反射される赤外線エネルギーを集め、かつ第２の深さから反射される赤外線エネルギーを拒否することにより、血液分析、例えば血糖の非侵襲的測定のために、ヒト組織から拡散反射スペクトルを得るための方法が記載されている。
【００１８】
Chouに付与された米国特許第5,941,821号の明細書によると、熱拡散により血液の一部を照射し、該照射に反応して血液表面の上の第２の媒体中で伝播する音響エネルギーを発生させるための光源と、該音響エネルギーを検出し、該音響エネルギーに反応して音響信号を提供するための検出器、ならびに該音響信号に反応して成分の濃度及び成分の特徴を決定するためのプロセッサを含む、血中成分（例えばグルコース）の濃度をより正確に測定するための装置が提供されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のものを含む、全ての分光技術で、分析を実施する前に、較正サンプルが実行されなければならない。NIR分光法において、個々の患者の血液成分プロフィールを示すモデル式（しばしば、較正モデルと呼ばれる）は、多数の血液成分サンプルを走査して一組の較正データを作成し、次いで、該データを処理してモデル式を得ることにより、作成される。
【００２０】
干渉がほとんどない静止系では、この較正は、一度だけ必要とされ、較正サンプルを再実行する必要なしに、スペクトル予測を実施することができる。現実の世界では、これは、珍しい出来事である。研究を必要とするほとんどの系は、動的であり、頻繁な再較正を必要とする。再較正手順は、一組の較正サンプルを走査し、基本的な技術、例えば高性能液体クロマトグラフィー（HPLC）で同一サンプルを分析し、モデル式を調整することを含む。
【００２１】
血液成分決定用の近赤外スペクトル装置を開発するための従来の試みにおいて、被験者の統計母集団を使用する単一静的モデル式が作成された。その後、この単一モデル式を、スペクトル検知装置内の「ハードウェアに組み込み」、全被験者に使用した。これは、水分レベル、脂肪レベル及びタンパク質レベル（いずれもエネルギー吸収の変化を引き起こす）の各人の組合せによって、広い範囲内の正常値の血液化学が示されたり、あるいは病気の状態（例えば糖尿病）の場合には異常値が示されたりするため、問題をはらむものであった。
【００２２】
Bookerらに付与された米国特許第5,507,288号の明細書では、非侵襲的システムの結果を較正することができる評価機器を含むことができる侵襲的分析システムと組み合せた、非侵襲的携帯用センサーユニットについて明記されている。この特許の評価機器は、唯一の補正式を含み、開示内容からは、時間の経過に伴う、該式の再計算又は評価機器の再較正が考慮されていない。患者の血液化学は、経時的に変化するため、「永久的な」較正は徐々に、又は急速に、不正確な予測を与え始めるため、これは、問題のある可能性がある。このように、血糖の量を正確に評価できる能力は、時が経つと低下する。
【００２３】
さらに、従来の装置は、無線のものよりむしろ、物理的接続によって、スペクトルスキャンに関するそれらのデータを伝送する赤外線分光計を使用する。従って、このような分光計は、該データを解釈する装置に、物理的に接続されたままである。このような物理的接続の必要性は、スペクトルデータの分析に必要な装置の数を増やし、また、これらの装置の複雑さ及びサイズを増大させる。特に、遠隔の、できれば手持ちサイズの、家庭用スペクトル装置が望ましいのであれば、このことは望ましくない。
【００２４】
本出願を通して、様々な特許及び出版物に言及する。本発明が関連する技術状態を、より十分に説明するために、これらの出版物及び特許の開示内容全体が、参照として本明細書に組み入れられる。特に、分光分析のための自動システム及び方法（Automated System and Method for Spectroscopic Analysis）と題する、2000年８月10日出願の、同一所有権者（commonly-owned）及び同時係属中の米国特許出願第09/636,041号の明細書の開示内容が、参照として本明細書に組み入れられる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
非侵襲的分光技術を使用して、血液成分レベルを正確に予測するためには、動的動的モデル式が必要である。動的モデル式は、該モデルがもはや患者の血液成分プロフィールを正確に表さなくなったとき、該式を計算し直す方法を提供するものである。動的モデルは、非侵襲的分光血液成分モニターで被験者を走査し、次いで侵襲的技術（例えば、静脈穿刺又はフィンガースティック）を使用して成分値を得て、スペクトルデータと関連づけることによって達成される。例えば、該成分値は、薬物（例えば、サリチル酸類、キニジン、又はバルビツール酸類）、ヘモグロビン、ビリルビン（biliruben）、血中尿素窒素、二酸化炭素、コレステロール、エストロゲン、脂肪（例えば、脂質）、又は酸素のレベルであってもよい。好ましくは、計算された酸素又は二酸化炭素成分に基づいて、当該技術分野で公知の方法により、酸素圧又は二酸化炭素圧の成分値を計算することができる。また、当該技術分野で公知の方法により、血液中に存在する赤血球の量、脈拍数及び血圧について、成分値を計算することができる。
【００２６】
十分な数のスペクトルデータスキャン及び関連成分値を得て、個々の患者ごとに確固不動かつ正確なモデル式を展開するためには、この手順を、多回繰り返さなければならない。必要とされる再較正の頻度及び量は、個々の被験者の血液成分値のばらつきの量によって異なる。再較正するためには、さらなるスペクトルスキャン及び関連成分値を患者から得て、新しいデータとともにオリジナルデータを使用して、モデル式を作成し直す。オリジナルデータが不適当であることが判明した場合（例えば、患者の状態の著しい変化による）、オリジナルデータを廃棄して、新しいスペクトルスキャン及び関連成分値一式を得ることが必要なこともある。しかし、この再較正が週１回のベースで必要であっても、侵襲的モニタリングの量の著しい減少が達成されている。
【００２７】
真の動的モデル式は、該モデル式を評価するため、及び該モデル式を維持するために必要な数学を実施するために、上級の統計学コンピュータプログラムを使用する、高度な訓練を受けた、経験豊富な者を必要とするようである。しかし、科学者が、各患者と直接話し合って、彼又は彼女の個別のモデル式を維持することは、非現実的である。手持ちサイズの、家庭用遠隔スペクトル装置の開発が望ましい場合、このことは、特に当てはまる。非侵襲的血液成分モニターを開発するための、上述した試みの主な欠点は、血液成分レベルを予測するための確固とした動的モデル式の展開にあった。
【００２８】
本発明によれば、遠隔スペクトル装置（好ましくは手持ちサイズの）から得られる非侵襲的スペクトルスキャンを使用して、患者の血液成分のレベルを予測することができる動的モデル式が提供される。異なるモデル式が、異なる成分に使用される。例えば、第１のモデル式は、コレステロールに使用することができ、第２のモデル式は、ヘモグロビンに使用することができる。スペクトルスキャンは、患者から得られ、中央コンピュータに送られる。中央コンピュータは、作成されたスペクトルスキャンを、予め作成された、その患者用の患者モデル式とともに保存する。患者の個別のモデル式に基づいて、結果として得られる血液成分レベルが計算される。該スペクトルスキャンが、該モデル式の範囲内に入る場合、血液成分値が予測され、予測される血液成分レベルが患者に出力される。該スペクトルスキャンが、該モデル式の範囲に入らない場合、モデルの作成のし直しが必要であり、該患者は、多数の非侵襲的スキャンを撮ることが指示され、続いて侵襲的血液成分レベルが決定される。次いで、データの全てが中央コンピュータに転送され、ここで、既存のデータポイント及び新しいデータポイントの両者に基づいて、モデル式を作成し直す。モデル式を作成したり更新したりするための好ましい方法は、以下に詳述する。二酸化炭素又は酸素圧が計算される本発明のある実施形態では、非侵襲的スペクトルスキャンから受け取る二酸化炭素又は酸素のレベルに基づいて、二酸化炭素圧又は酸素圧の値を計算するために、該中央コンピュータは、公知の技術を使用することができる。さらに、血圧、脈拍数及び血中に存在する赤血球の量に関する血液成分値は、非侵襲的スペクトルスキャンから受け取るデータに基づいて、当該技術分野で公知の方法により計算することができる。
【００２９】
好ましくは、該中央コンピュータは、複合統計学コンピュータプログラムを使用して新しいモデル式を作成し、それによって、このタスクの多くを自動化することが可能である。新しいモデル式は、随時、例えば血液成分レベルに影響する病状の変化の場合、又は製造会社による指示通りに（例えば１ヵ月に１回）、作成される。
【００３０】
該遠隔スペクトル装置は、任意の従来のデータ伝送モード、例えばセルラーデータリンク、電話モデム、直接衛星リンク（direct satellite link）、又はインターネットリンクにより、中央コンピュータと通信する。該遠隔スペクトル装置は、適切なデータ接続、例えばRS233データ接続により、侵襲的血液成分モニターに直接リンクされていてもよいが、好ましくは、PALM PILOTTMと同様の、手持ちサイズのコンピュータとともに、センサー及びモニターの両者が、同一ユニット中に含まれる。ある実施形態では、さらなるメッセージ、例えば、血液成分レベルを得たり又は薬剤投与を受けたりするための、患者への注意喚起を、中央コンピュータから遠隔スペクトル装置に送ることができる。患者からの他のデータ入力、例えば血圧、心拍数及び体温を含むことが望ましいこともあり、これらのデータは、遠隔スペクトル装置から中央コンピュータに伝送することができる。
【００３１】
さらなる実施形態では、該中央処理ユニットは、患者から受け取った関連情報及び遠隔スペクトル装置を介して患者に伝送された指示を、患者の医師又は病院に通信する。本発明のある実施形態では、該情報は、大学又は研究室に通信することができる。
【００３２】
本発明の一実施形態では、該患者の身体の一部の非侵襲的スペクトルスキャンと患者からの血液サンプルの分析の関数として、患者ごとに個別化したモデル式を作成し、個別化したモデル式を中央コンピュータに保存すること；遠隔スペクトル装置により作成された非侵襲的スペクトルスキャンを患者から受け取ること；非侵襲的スペクトルスキャンと個別化したモデル式の関数として、患者ごとに血液成分値を予測し、予測した血液成分値を該患者に伝送すること；個別化したモデル式の作成のし直しが必要なことを決定し、一組の非侵襲的スペクトルスキャン及び対応する一組の血液成分値の要求を、患者に伝送すること；遠隔スペクトル装置を使用して該患者から一組の非侵襲的スペクトルスキャンを、また遠隔侵襲的血液成分モニターから対応する一組の血液成分値を、獲得すること；スペクトルスキャン及び対応する血液成分値のセットを中央コンピュータに伝送すること；ならびに、個別化したモデル式を、スペクトルスキャン及び対応する血液成分値のセットの関数として、作成し直すこと；により、患者の血液成分値を予測する方法が提供される。
【００３３】
従来の装置の中で、家庭用に適当であろう、例えば手持ちサイズか又は卓上式で、非侵襲的に、かつ無線で、患者の血液成分値を予測するためのシステムはない。
【００３４】
従って、本発明の一実施形態はまた、患者の身体の一部のスペクトルスキャンを作成する遠隔無線非侵襲的スペクトル装置を使用して、患者の血液成分値を予測するためのシステムを提供する。患者ごとの成分値を作成するための遠隔侵襲的装置も含むシステムが提供される。中央処理装置、例えば中央コンピュータも、該システムに含まれる。該中央処理装置は、スペクトルスキャンに基づいて、患者ごとの血液成分値を予測し、また、例えば、上述の動的モデル式を使用して、成分値を予測する。
【００３５】
該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、赤外線分光計であってもよい、無線分光計を含んでもよい。該赤外線分光計は、格子分光計、ダイオードアレイ分光計、フィルター型分光計、音響光学チューナブルフィルター分光計、走査分光計、ATR分光計及び非分散型分光計であってもよい。該無線分光計は、光源；光源からの光を、身体の一部に集束させるための集束光学装置；身体の一部を透過した光又は身体の一部によって反射された光を受けて、少なくとも１つの所定の狭い波長帯域の光を通過させるための、リニア可変フィルター装置；及びリニア可変フィルター装置からの光を受けて検出するための、アレイ検出器装置を含んでもよい。
【００３６】
該無線分光計が、光源を基準にして、モーター又は圧電性バイモルフで移動する少なくとも１つのリニア可変フィルターを含んでもよいある実施形態によれば、上記光源を基準にして、上記少なくとも１つのリニア可変フィルターの位置に対応する身体の一部が、少なくとも１つの指定された波長帯域の放射線で照射される。この実施形態の他の態様によれば、該少なくとも１つの可変フィルターは、複数の可変フィルターを含み、また該検出器は、複数の個別検出器を含み、該複数の可変フィルターのそれぞれは、異なる波長帯域の光を通過させ、該複数の可変フィルターのそれぞれは、該複数の検出器の対応する１つと関連している。
【００３７】
該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、患者の家庭にあってもよい。さらに、該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は携帯用であってもよく、また手持ちサイズのものであってもよい。
【００３８】
該遠隔侵襲的装置は、静脈穿刺、フィンガースティック及びヒールスティックにより血液サンプルを採取して、成分値を作成することが可能である。
【００３９】
該遠隔侵襲的装置は、該成分値を、遠隔無線非侵襲的スペクトル装置に伝送することが可能である。該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、スペクトルスキャンに関する情報及び／又は受け取った成分値を、中央処理装置及び遠隔処理装置の一方又は両方に、無線で伝送することが可能である。あるいは、該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、スペクトルスキャンに関する情報を遠隔侵襲的装置に送ることができ、遠隔侵襲的装置自身は、受け取ったスペクトルスキャンに関する情報及び／又は成分値を、中央処理装置及び遠隔処理装置の一方又は両方に伝送することができる。該データは、少なくとも部分的に無線の伝送路を通して伝送されてもよい。該伝送路は、セルラーデータリンク、電話モデム、直接衛星リンク、インターネットリンク及びRS232データ接続の１つ以上を含んでもよい。
【００４０】
該遠隔無線非侵襲的スペクトル装置は、患者への投薬量を管理することが可能である。好ましくは、該量は、該成分に関連した値又はレベルに基づく。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
血液は、酸素及び栄養物を細胞に輸送し、また廃物を運び去る、多細胞動物中の流体である。血液が肺を通過するとき、酸素が加えられ、二酸化炭素が除去される。細胞は、酸素を使用してエネルギーを産生し（これが生命を維持する）、老廃物として二酸化炭素が生じる。血液は、組織及び流体の両者の役割を果たす。血液は、ある特定の機能を果たす類似した細胞の集合物であるため、組織である。これらの細胞は、血漿と呼ばれる液体マトリックス中に懸濁しており、これが血液を流体にする。
【００４２】
血漿は、麦わら色の液体であり、その主成分は水（90〜92％）及びタンパク質（６〜８％）である。血漿はまた、塩類、栄養物（グルコース、脂肪及びアミノ酸）、二酸化炭素、窒素老廃物及びホルモン類を含む、様々な溶質も含む。
【００４３】
１クラスの血漿タンパク質は、グロブリン類である。ガンマグロブリンは、身体を微生物及び毒素から保護する物質である、抗体である。アルファ及びベータグロブリンは、専ら、脂質、ステロイド類、糖類、鉄、銅及び他のミネラルの輸送を行う分子である。遊離型ヘモグロビンもまた、グロブリン類により輸送される。
【００４４】
血漿中には、コレステロールも存在する。化学的に、コレステロールは、ステロイドファミリーに属する有機化合物であり、その分子式は、C27H46Oである。純粋な状態では、コレステロールは、無味無臭の白色結晶性物質である。コレステロールは生命に不可欠なものあって、各細胞を取り巻く膜の主成分であり、身体が、胆汁酸、ステロイドホルモン類及びビタミンＤを合成するための出発物質又は中間化合物である。しかし、高レベルのコレステロールは、血管の外側に沿って蓄積するため、健康問題を引き起こす。
【００４５】
哺乳動物の赤血球は、全ての脊椎動物のものと同様にヘモグロビンを含むものであり、血液の酸素運搬体である。ヘモグロビンは、酸素と、不安定な可逆的結合を形成するものであって、酸化状態では、ヘモグロビンは、オキシヘモグロビンと呼ばれ、鮮紅色であり、還元状態では、紫青色である。各ヘモグロビン分子は、四面体構造を形成する、グロビン群を取り巻く４つのホームグループ（home group）で構成されている。ヘモグロビン組成の変異は、衰弱性の病気を引き起こす可能性がある。例えば、ヘモグロビンＳは、酸素が不足しているとき、細胞が三日月形になる、重症の遺伝型貧血である、鎌状赤血球貧血に罹患している者に存在する。
【００４６】
血液はまた、痕跡量の他の組成物、例えばビリルビンも含む。ビリルビンは、肝臓における赤血球破壊の副産物であり、また肝機能の優れた指標である。高いレベルは、肝疾患、単核症、溶血性貧血を示し、低レベルは、肝機能低下、過剰な脂肪消化、又は窒素含有食物が不十分な食事を示す。エストロゲンもまた、血液中に存在する。血中エストロゲンレベルは、妊娠の指標となる。患者が、治療薬を服用している場合、該薬物の痕跡量が血中に存在する。例えば、サリチレート、キニジン及びバルビツール酸レベルは、血液中で測定することが可能であり、被験者が、適量の医薬品を服用しているかどうかを決定するために使用される。サリチレートは、それらの鎮痛、消炎及び解熱特性のため、多くの市販の医薬品及び処方薬で使用されている。キニジンは、心調律異常の治療に使用され、またマラリアの治療にも使用される。バルビツール酸類は、中枢神経系（CNS）を緩徐化する抑制剤である。バルビツール酸類は、鎮静薬／催眠薬として分類され、アモバルビタール（例えばアミタール（Amytal））、ペントバルビタール（pen obarbital）（例えばネムブタール（Nembutal））、フェノバルビタール（例えばルミナール（Luminal））、セコバルビタール（例えばセコナール（Seconal））及び複合アモバルビタール−セコバルビタール（例えばツイナール（Tuinal））を含む。高用量のサリチレート、キニジン類及びバルビツール酸類は、中毒を引き起こす可能性がある。
【００４７】
やはり血中に存在する、尿素の量は、主として腎（腎臓）機能の評価に使用することができる。たいていの腎疾患は、尿素排泄に影響し、その結果、血中の血液尿素窒素（BUN）レベルが上昇する。脱水症あるいは胃及び／又は腸内への出血を有する患者もまた、異常なBUNレベルを有する可能性がある。多数の薬物が、腎臓による排泄に関して尿素と競合することにより、BUNレベルにも影響する。
【００４８】
血中の異なる成分のレベルに関するテストは、静脈穿刺又は末端（通常は指）を刺して一滴の血液を採取することにより、血液を得ることからなる。この血液サンプルを、分析装置に挿入する。電流又は電圧が測定され、結果として得られたデータは、濃度、例えば、１デシリットルあたりのミリグラム（mg/dL）として表示される。特に、高齢者又は幼児の患者では、特に、１日に数回必要なとき、必要な測定を実施することは、しばしば困難である。
【００４９】
結果として、患者の血流中の成分濃度の予測に使用できる非侵襲的技術の必要性が明らかになった。これに関して、かなりの数の研究者が、この数十年間に、異なるタイプの分光測定法、例えば、近赤外（NIR）分光測定法を使用する非侵襲的モニターを開発しようとした。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態によれば、患者が、彼／彼女の血液成分レベルの現状を正確に予測でき、またその維持に必要な是正措置に関する直接的フィードバックを得ることができる、個別化した血液成分プロフィールを作成するための、血液成分値の非侵襲的モニタリングシステムが提供される。該成分値は、薬物（例えばサリチレート類、キニジン、オピオイド類又はバルビツール酸類）、ヘモグロビン、ビリルビン（biliruben）、血液尿素窒素、二酸化炭素、コレステロール、エストロゲン、脂肪（例えば脂質）又は酸素のレベルであってもよい。好ましくは、計算された酸素又は二酸化炭素成分値に基づいて、酸素圧又は二酸化炭素圧に関する成分値は、当該技術分野で公知の方法で計算することができる。また、当該技術分野で公知の方法によって、血液中に存在する赤血球の量、脈拍数及び血圧に関する成分値を計算することができる。図１は、本発明の好ましい実施形態の様々な部分間の好ましい相互連結を示す。従来の侵襲的血液成分モニタリング装置１（例えば電気化学的分析機器）、非侵襲的分光装置２及び中央コンピュータ３の間に、遠隔通信リンクが提供される。ある実施形態では、中央コンピュータ３と、第１の診療所又は病院４との間に、さらなる遠隔通信リンクが提供される。該中央コンピュータは、非侵襲的装置２からのスペクトルスキャン、侵襲的血液成分モニター１使用して得られたデータ及び個々の患者用のモデル式を保存する。
【００５１】
最初に、スペクトル装置２及び従来の侵襲的成分モニタリング方法の両者を使用して、所定の期間にわたって、所定の間隔で、患者の血液成分レベルが測定される。間隔及びサンプリング時間ならびにモニタリング方法は、当業者に周知である。例えば、Tietz, Norbert, Fundamentals of Clinical Chemistry（1976）Saunders Company, フィラデルフィア（Philadelphia）, PA, 244〜263頁を参照されたい。各サンプルごとに、１つ以上の成分値が、侵襲的血液成分モニタリング方法によって測定される。該血液成分は、ある特定の薬物（例えば、サリチレート類、キニジン又はバルビツール酸類）、ヘモグロビン、ビリルビン（biliruben）、血液尿素窒素、二酸化炭素、二酸化炭素圧、コレステロール、エストロゲン、脂肪（例えば脂質）、酸素、又は酸素圧のレベルであってもよい。該成分は、血中に存在する赤血球の量、脈拍数、又は血圧であってもよい。この点に関して、ある成分値は、サンプル中の血液成分に関する参照値であり、この参照値は、侵襲的方法（例えばHemo-Cue（登録商標）装置）の使用を含む、独立した測定技術で使用される。このように、各サンプルについて、非侵襲的方法で得られたスペクトルデータは、そのサンプルに関する少なくとも１つの成分値と関連付けられる。
【００５２】
スペクトルスキャン（とその関連成分値）のセットは、較正サブセットとバリデーションサブセットに分けられる。較正サブセットは、バリデーションサブセットにおいて見られるようなばらつきを示すように選択される。
【００５３】
本発明の第１の実施形態によれば、その後、該スペクトルスキャンのセットに、複数のデータ変換が適用される。好ましくは、該変換は、個々にまた一度に２つ、適用される。使用される個々の変換及び使用される個々の組合せペアは、スペクトルデータを分析するために使用しようとしている個々の方法に基づいて選択される（詳細な説明で論じられる、例えば、拡散反射率、絶対透過（clear transmission）又は拡散透過）。好ましくは、スペクトルデータに適用される該複数の変換は、少なくとも第２の導関数（second derivative）及びベースライン補正を含む。
【００５４】
本発明のさらなる実施形態によれば、変換は、限定はされず、スペクトルデータの正規化を実施すること、スペクトルデータに比率（ratio）を実行すること、スペクトルデータに第１の導関数（first derivative）を実施すること、該スペクトルデータに第２の導関数を実施すること、スペクトルデータに増殖散乱補正を実施すること、及びスペクトルデータに平滑化変換を実施することを含む。これに関して、注目すべきことは、正規化変換及び増殖散乱補正変換の両者も、本質的にベースライン補正を実施することである。
【００５５】
特に好ましい実施形態によれば、該変換は、以下の通りに定義される。
【００５６】
用語 NULL変換は、本発明の目的のために、最初に収集されたまま、データに変化を起こさないことと定義される。
【００５７】
用語 NORMALIZ変換は、本発明の目的のために、正規化変換（正規化）と定義される。この変換によれば、各スペクトルの平均値を、そのスペクトルに関する各波長の値から減じ、次いで各波長の値を、全スペクトルの標準偏差で割る。その結果として、変換された各スペクトルは、平均値０及び単一の標準偏差を有する。
【００５８】
用語 FIRSTDRV変換は、本発明の目的のために、以下の方法で第１の導関数を実施することと定義される。スペクトルの第１の導関数への近似は、近隣波長における、データ間の第１の差をとることによって計算される。スペーシングパラメータは、データファイル内の実際の波長間隔とともに、この計算に使用される波長がどれだけ離れているかを調節する。スペーシングパラメータの例は、値１、２、４、６、９、12、15、18、21及び25を含むが、この限りではない。スペーシング値１（単一）は、隣接する波長を計算に使用させる。結果として得られる導関数の値は、演算処理で使用される２つの波長の間の、中間の波長に相当すると推定される。スペクトルの両端に余りにも近い波長の導関数は、演算できないため、スペクトルの先端を切り取り、それらの波長を除去する。波長編集又は事前データ変換の結果として、導関数を演算するのに不十分なデータが所与の範囲にある場合、その範囲は出力データから排除される。好ましくは、該スペーシングパラメータの値は、FIRSTDRV変換が、それぞれ異なるスペーシングパラメータ値を有する複数の変換を含むように、変更される。
【００５９】
用語 SECNDDRV変換は、本発明の目的のために、第２の導関数への近似として、第２の差（すなわち、FIRSTDRVの近隣波長における、データ間の差）をとることにより、第２の導関数を実施することと定義される。スペーシングパラメータ、切り捨て及びFIRSTDRVに関して上述した他の考慮すべき事項は、SECNDDRVにも同様に当てはまる。該第２の導関数は、好ましくは、可変スペーシングパラメータを含む。
【００６０】
用語 MULTSCAT変換は、本発明の目的のために、増殖散乱補正（Multiplicative Scatter Correction）と定義される。この変換によれば、スペクトルは、粒径が散乱に及ぼす作用によって、互いに相対的に回転する。これは、ｉ番目のサンプルのスペクトルに、最小二乗式
Yiw=ai+bimw     w=1, ..., p
ここで、Yiwは、log 1/R値であるか、又はｐ波長のｗ番目におけるｉ番目のサンプルに対するlog (1/R)値の変換であり、mwは、較正セット中の全サンプルに関する、波長ｗにおける平均log 1/R値である）を使用することによって得られる。増殖散乱補正（Multiplicative Scatter Correction）（MSC）を、較正セット中のスペクトルに適用する場合、それらのスペクトルデータをモデル式で使用する前に、今後のサンプルにも適用すべきである。スペクトルを適合させる標準を提供し続けるのは、較正セットの平均スペクトルである。MSCは、例えば、log 1/Rスペクトル又はKubelka-Munkデータの補正に適用することが可能である。Osborne, B.G., Fearn, T.及びHindle, P.H., 実践的NIR分光法, 食品及び飲料分析における応用（Practical NIR Spectroscopy, With Applications in Food and Beverage Analysis）（第２版, Longman Scientific and Technical）(1993)を参照されたい。
【００６１】
用語 SMOOTHNG変換は、本発明の発明のために、スペクトルのノイズの内容を減少させるために、幾つかの連続波長におけるスペクトルデータを一緒に平均する、平滑化変換と定義される。平滑化パラメータは、スペクトル中のいくつのデータポイントが一緒に平均されているかを指定する。平滑化パラメータに関する値の例は、２、４、８、16及び32の値を包含するが、この限りではない。平滑化値２は、２つの隣接した波長を一緒に平均させ、結果として得られる平滑化データの値は、演算に使用される２つのエンド波長の間の、中間の波長に相当すると推定される。スペクトルの両端に余りにも近い波長は、演算することができないため、スペクトルの先端を切り取り、それらの波長を除去する。波長編集又は事前のデータ変換の結果として、平滑化値を計算するのに不十分なデータが所与の範囲内にある場合、その範囲は出力データから排除される。好ましくは、該平滑化パラメータ値は、平滑化変換がそれぞれ異なるスペーシングパラメータ値を有する複数の平滑化変換を含むように、変更される。
【００６２】
用語 RATIO変換は、本発明の目的のために、分子を分母で割った変換であると定義される。分子及び分母に使用されるデータは、別々にかつ独立に変換される。分子も分母も、それ自身、比率変換ではなくてもよいが、任意の他の変換が許可される。
【００６３】
いずれにしても、自動検索中に実施することができる代表的な変換ペアは、図18（拡散反射率）、20Ａ（拡散透過率）及び21Ａ（絶対透過率）に記載されている。注目すべきことは、両変換に「NULL」が選択されるとき、未変化のオリジナルデータが使用されることである。オリジナルデータの形式は、該システムにより、吸光度データ（すなわち、log 1/T 又はlog 1/R）であると推定される。
【００６４】
さらに、RATIO変換に使用することができる変換の代表的な組み合わせを、図19（拡散反射率）、20Ｂ（拡散透過率）及び21Ｂ（絶対透過率）に示す。比率変換が指定される場合、分子及び分母データセットは、個々に変換される。
【００６５】
いずれにしても、その後、変換された及び未変換の（すなわちNull変換）較正データセットに対して１つ以上のアルゴリズムを実行し、サンプル中の血液成分の量を予測するための、対応するモデル式を得る。好ましくは、該アルゴリズムは、少なくとも多重線回帰分析を含み（MLR計算は、例えば、The Near Infrared Research Corporation, 21 Terrace Avenue, Suffern, N.Y. 10901から販売されているソフトウェアを使用して実施することができる）、最も好ましくは、部分最小二乗（Partial Least Squares）及び主成分分析（Principal Component Analysis）も含む。
【００６６】
該モデル式は、該スペクトルデータを分析するための最良のモデルを選択するように順位付けされる。この点に関して、バリデーションサブセット中の各サンプルについて、該システムは、モデル式によってもたらされる値がサンプルの成分値にいかに近いかを、各モデル式ごとに決定する。最良のモデル式は、バリデーションサブセット中の全てのサンプルにわたって、成分値に最も近い値をもたらしたモデル式である。すなわち、成分値に最良の相関関係を提供したモデル式である。好ましくは、該値は、性能指数（Figure of Merit）（以下の、式１及び２に記載されている）に従って順位付けされる。
【００６７】
FOMは、
１．  FOM（偏りなし）
【数３】
2005537891.tif 000003
２．  FOM（偏りあり）
【数４】
2005537891.tif 000004
と定義され、
ここで、SEEは、較正データを用いた計算による推定値の標準誤差であり、SEPは、バリデーションデータを用いた計算による推定値の標準誤差であり、bは、バリデーションデータの偏りであり（偏りは、成分の予測値と対応する成分値との間の平均差である）、Wは、偏りの重み係数である。SEEは、実際の値（この文脈では、成分値である）と、較正セット内のNIR予測値（この文脈では、成分値に相当する、較正サブセットにおけるスペクトルデータを、FOMが計算されるモデル式に、当てはめることによってもたらされる値である）との間の差による残差に対して、自由度を補正した、標準偏差である。同様に、SEPは、実際の値（この文脈では、成分値である）と、較正セット外のNIR予測値（この文脈では、成分値に相当する、バリデーションサブセットにおけるスペクトルデータを、FOMが計算されるモデル式に当てはめることによってもたらされる値である）との差による残差に関する標準偏差である。
【００６８】
最良のモデル式を作成する上述の方法は、2000年８月10日出願の、同時係属中の米国特許出願第09/636,041号の明細書に、さらに詳細に記述されており、これは参照として組み入れられる。
【００６９】
最良のモデル式は、中央コンピュータに保存され、ここで、このモデル式を使用して、さらなる非侵襲的分光読み取りが、血液成分レベルに関係づけられる。具体的には、患者が、該遠隔非侵襲的スペクトル装置を使用して、スペクトルスキャンを入手すると、該スペクトルスキャンが中央コンピュータに伝送され、ここで、個々の患者ごとに得られたモデル式を使用して、スペクトルスキャンから血液成分レベルが予測される。該スペクトルスキャンが、モデル式の範囲内に入る場合、血液成分レベルが患者に出力される。該スペクトルスキャンが、モデル式の範囲内に入らない場合、これは、該モデルの作成のし直しが必要であるという指標であり、該患者は、該遠隔非侵襲的スペクトル装置を使用して多数のスペクトルスキャンを取得し、また血液成分レベルの多数の侵襲的測定値を同時に取得することによって、該システムを再較正するように指示される。侵襲的及び非侵襲的技術により得られたデータは、中央コンピュータに伝送され、ここで、有資格技術者が、既存のデータポイント及び新しいデータポイントに基づいて、モデル式の再構築を監督する。好ましくは、該中央コンピュータは、このタスクの多くを、上述の方法で自動化することを可能にする。本発明のある実施形態では、該中央コンピュータは、１つ以上の血液成分に関するスペクトルスキャンを使用して、他の血液成分に関する値を出す。例えば、二酸化炭素圧及び酸素圧に関する値は、二酸化炭素及び酸素に関するスペクトルスキャンに基づいて計算することができる。
【００７０】
侵襲的血液成分モニター及び遠隔スペクトル装置は、中央コンピュータに通信できる別々のユニットであってもよいが、好ましくは該侵襲的血液成分モニターは、該侵襲的患者血液サンプルから得られたデータを、該遠隔スペクトル装置に通信することができ、次にはこれが、この情報を中央コンピュータに転送する。あるいは、該スペクトルデータは、侵襲的血液成分モニターに通信することが可能であり、次にはこれが、この情報を中央コンピュータに転送することができる。スペクトルユニット及び侵襲的ユニットの両者からの情報は、任意の従来の通信モード（例えば、セルラーデータリンク、電話接続、直接衛星リンク又はインターネットリンク）により、分析のために中央コンピュータに伝送することができる。好ましくは、該遠隔スペクトル装置は、適切なデータ接続により、侵襲的血液成分モニターに直接リンクされる。
【００７１】
より好ましくは、該遠隔スペクトル装置は、侵襲的血液成分モニターに接続されている通信ポート、例えばRS232通信ポートを有する。これによって、侵襲的血液モニタリング装置により得られた成分値が、スペクトル検知装置に直接ロードされることになる。
【００７２】
一実施形態では、該侵襲的血液成分モニター及び遠隔スペクトル装置は、別々のユニットであろうと１つのユニットに一緒に入っていようと、中央コンピュータと通信することができる遠隔コンピュータ、例えばデスクトップワークステーション、ラップトップ又は手持ちサイズのコンピュータ例えばPALM PILOTTMとインターフェースされている。該侵襲的血液成分モニター、該遠隔スペクトル装置、該遠隔コンピュータ及び該中央コンピュータの間の通信は、任意の公知の通信モードで実行することができる。好ましくは、該遠隔スペクトル装置及び該侵襲的血液成分モニターの両者は、遠隔コンピュータに接続する通信ポート（例えばRS232ポート）を有する。
【００７３】
別の実施形態では、該侵襲的血液成分モニター及び遠隔スペクトル装置は、１つのユニット、好ましくはマイクロプロセッサ及び中央コンピュータと通信するための付随する通信インターフェースを含む携帯用ユニット（PALM PILOTTMという手持ちサイズのコンピュータと同様のデザインである）の中に入っている。あるいは、該携帯用ユニットは、中央コンピュータとも通信する、遠隔コンピュータと通信するように構成されていてもよい。
【００７４】
該携帯用ユニット又は遠隔コンピュータは、好ましくは、上で確認された伝達方法によって、該中央コンピュータに提出するためのさらなる情報を患者から受け取ることができる。例えば、患者からのさらなる情報、例えば体温、血圧、脈拍数、患者の運動養生法又は食事養生法を伝送することは、望ましい可能性がある。血圧及び脈拍数は、前の読み取りで、本発明によって決定することも可能である。ある実施形態では、該携帯用ユニット又は遠隔コンピュータは、モデル式を保存することができ、またスペクトルデータを使用して、成分濃度情報の計算を実行することができる。
【００７５】
該システムの初期較正には、該遠隔スペクトル装置を使用して得られたスペクトルスキャンと併せて、任意の従来の侵襲的血液成分モニタリング方法を使用することが可能である。例えば、静脈穿刺を使用して所定の間隔で患者から採血し、診療所又は病院環境でテストを実行することが可能である。概して、これらの侵襲的成分モニターは、電気化学的検出器である。例えば、電流又は電圧が測定され、結果として得られたデータが、濃度として、一般に１デシリットルあたりのミリグラム（mg/dL）で、表示される。このようなモニターを使用するためには、患者は、ランセットを使用して指先から採血し、その血液を化学テストストリップに載せ、次いで、該分析用モニターに挿入する。次に、該機器は、血液中の成分レベルを測定し、該成分レベルをデジタル表示する。
【００７６】
該システムの初期較正及び血液成分レベルの定期的なモニタリングの両者のために実施される非侵襲的スペクトルスキャンの場合、該遠隔スペクトル装置は、好ましくは、身体の一部、例えば指、耳垂、親指の付け根、又は500nm〜3000nmのスペクトル領域で拡散反射率スキャンが得られる身体の他の領域に付けられる。ある好ましい実施形態では、テストされる該身体の一部は、人の手のひら又は足の裏である。これらの身体の一部は、直接太陽光を受けることが少なく、従って、太陽による損傷、例えばそばかす及び日焼けの徴候が少ない傾向があり、それにより正確な結果を提供することが可能であると考えられる。
【００７７】
遠隔スペクトル装置を最初に較正し、個々の患者に適切なモデル式を得るためには、該遠隔非侵襲的スペクトル装置及び該侵襲的血液成分モニターの両者を使用して、所定の間隔で（例えば、朝及び夕方）で、所定の期間（例えば４〜６週間）にわたって、測定を実施する。例えば、適当な較正スケジュールでは、患者は、該遠隔スペクトル装置及び該侵襲的血液成分モニターの両者から、多数の週（例えば５週間）にわたって、１週間に１回読み取りを入手する。これらの読み取りによって受け取った情報は、その後、保存のために、及び、いったん十分なデータを受け取ったら、最終的に適切なアルゴリズム（モデル式）の較正に使用するために、該中央コンピュータに転送される。該遠隔スペクトル装置及び血液成分レベルを測定するのに適当な侵襲的方法を使用して、較正が、診療所又は病院環境で実施され、該情報の保存及び該モデル式の計算のために、このような情報が該中央コンピュータに送信されることも適当である。
【００７８】
該モデル式は、科学者が計算することも可能であるが、好ましくは、大体において、該中央コンピュータで実行され、該中央コンピュータの計算結果を科学者が監視し、承認する。最も好ましくは、該モデル式は、上述の方法で作成される複数のモデル式を使用して作成される。患者に適したモデル式が決定された後、該式は、該遠隔マイクロプロセッサ（例えば、遠隔コンピュータ又はスペクトル装置に組み込まれているプロセッサ）にダウンロードされ、ここで保存されて、新しいモデル式が必要になるまで（例えば、血液成分レベルに影響する疾病の発症後又は指示された間隔で）、該患者の血液成分レベルの予測に使用される。他の実施形態では、該モデル式は、中央コンピュータのみに保存され、該スペクトルスキャンは、分析のために、該中央コンピュータに伝送されるに過ぎない。該システムの状態チェックは、定期的（例えば２〜４週間ごと）に実施される。状態チェックを実施するためには、該患者は、およそ５つのスペクトルスキャン及び侵襲的血液成分レベルを同時に収集し、それらを、モデル式の作成のし直しのために該中央コンピュータに送信する。５つのさらなるデータポイントが既存のデータに追加され、新データ及び旧データの両方を使用して、新しいモデル式が作成される。
【００７９】
アルゴリズムを使用する、スペクトルデータに基づいた血液成分値の予測は、該中央コンピュータで実行してもよく、あるいは遠隔スペクトル装置に関連した遠隔コンピュータ又は該スペクトル装置に組み込まれたプロセッサで実行してもよい。計算が、該遠隔コンピュータで実行される場合、それでもなお、該スペクトル情報を、該アルゴリズムを評価して再較正の必要がないことを保証するため、及び好ましくは血液成分レベルの評価のためにも、中央コンピュータに伝送される。
【００８０】
ある好ましい実施形態では、遠隔スペクトル装置を含むユニットは、血液成分スペクトル予測を妨害する可能性がある、他の非スペクトル身体特性（「非スペクトル補正データ」）、例えば脈拍数、血圧及び体温を検出することが可能である。しかし、脈拍数及び血圧も本発明で検出できることが、当業者に理解されるはずである。ある他の実施形態では、このような非スペクトル補正データは、患者が別々に決定でき、次いで、適当な伝送機構、例えばキーボード又は音声認識プログラムを介して、該遠隔スペクトル装置又は該遠隔コンピュータを有するユニットに入力される。ある他の実施形態では、患者及び医師が関心をもっているさらなる情報（例えば食物摂取、運動養生法、及び患者が現在服用している処方薬）を、該遠隔スペクトル装置又は該遠隔コンピュータが入っているユニットを介して、該中央コンピュータ伝送することが可能である。他の実施形態では、非スペクトル補正データを、補助変数又は指示変数として、該モデル式に組み込むことが可能である。このような変数を組み込む方法に関する議論は、米国特許第09/636,041号の明細書に記載されている。
【００８１】
ある他の実施形態では、該遠隔スペクトル装置は、例えば静脈路又は予め挿入された皮下ポンプを用いて、適量の薬物を患者に自動的に投与できる、薬物ポンプを制御することが可能である。例えば、サリチレート、キニジン及びバルビツール酸レベルを測定し、その結果に基づいて、投与された薬物を動的に測定することができる。また、脈拍数及び／又は血圧測定値に基づいて、投与されるサリチレートレベルを変更してもよい。
【００８２】
非侵襲的スペクトル装置として使用するための、本発明と関連して使用するために考えられる分光計は、以下及び図２〜11に関して記載されている装置を含むが、これに限定されない、当該技術分野における公知のバージョンのいずれであってもよい。例えば、遠隔スペクトル装置に組み込むことができる分光計は、フィルター型分光計、ダイオードアレイ分光計、AOTF（音響光学チューナブルフィルター）分光計、格子分光計、FT（フーリエ変換）分光計、アダマール変換分光計及び走査分散型分光計を包含する。該スペクトル装置は、好ましくは、NIR放射線及び検出器の両者を含む手持ちサイズの装置であるが、該ユニットが、ユーザーの家庭に容易に置かれ、必要なときに、ユーザーとともに輸送できるのであれば、より大きい器具類が適当なこともある。幾つかの適当な分光計の例を、以下に詳細に説明する。
【００８３】
図２Ａ〜Ｂは、最新の近赤外分析でよくみられる、２つの最も普及している基本的な機器デザイン、すなわち透過分光計及び反射分光計を示す。図２Ａは、透過分光計の基本的な略線図であり、図２Ｂは、反射分光計の基本的な略線図である。いずれの場合にも、モノクロメーター12は、光源11から放射される光18から、所望の狭い波長帯域を有する光ビーム15を生じさせ、また光ビーム15は、サンプル13に向けられる。しかし、透過分光計の場合には、検出器14は、サンプル13を透過する光16を検出するように配置され、反射分光計の場合には、検出器14は、サンプル13から反射される光17を検出するように配置される。そのデザインに応じて、分光計は、透過分光計及び反射分光計の両者として使用しても、使用しなくてもよい。
【００８４】
反射率測定は、粉末サンプルの前面の１〜４mmに侵入するにすぎない。不均質なサンプルを測定するとき、サンプルへのこの小さいエネルギー侵入は、透過率技術を遂行するよりも、大きい変動をもたらす。
【００８５】
該遠隔スペクトル装置で使用される光源は、好ましくは、石英タングステンハロゲン灯（Quartz Tungsten Halogen bulb）又はLED（発光ダイオード）であるが、従来の電球を含む、任意の適当な光源を使用してもよい。
【００８６】
放射線分析で使用するのに適当な検出器は、ケイ素（Si）、インジウム／アンチモン（InSb）、インジウム／ガリウム／ヒ素（InGaAs）及び硫化鉛（PbS）を包含する。一般的に、1100〜2500nm領域での測定には硫化鉛検出器が使用され、可視−近赤外用途（一般に400〜2600nm）には、ケイ素フォトダイオードで「挟まれた」硫化鉛が使用される。
【００８７】
図３は、拡散反射率に使用される機器検出器システムの線図である。このシステムの構造は、サンプル13（すなわち、患者の身体の一部、例えば手のひら又は足のかかと、又はサンプルホルダー14で保持し得る別のサンプル）を、該サンプルに対して90°の角度（通常の入射）で照射するための単色光１を提供する。該単色光が通過できる、窓24は、サンプル13と検出器とを隔てる。集光検出器26は、反射された光を検出するためのフォトセル25を、それぞれ、窓24に対して45°の角度で含む。それぞれ、45°の角度で、２つ又は４つの検出器を使用することができる。
【００８８】
ある実施形態では、該分光計は、集積球例えば図４に示すものを含んでもよい。図４に、集積球サンプル提示構造を使用する拡散反射率の概略図を示す。集積球30の中に、参照ビーム31及びサンプル13に衝突し、検出器35の方に反射された34照射ビーム32が示されている。初期の分光計では、検出器を使用して再現性のある測定を、不可能ではないにしても、非常に困難にした「スイートスポット」が、検出器ならびに初期の半導体及びフォトダイオード検出器の光電子倍増管上に存在していた。透過率モードで作動するとき、光は偏向（散乱）、屈折又は回折するため、検出器を、入射ビームによるエネルギー変動の影響を受けることから保護することによって、該集積球は、この問題を取り除いた。最新のアプリケーションにおいて、該集積球の使用は、内部測光参照を提供し、偽ダブルビーム機器を作り出す。シングルビーム機器は、サンプルスキャンを得る前又は後に、参照物質を測定するように構成されなければならなず、ユーザー側に不便さを要求する。本発明の目的のために、拡散反射率0-45構造より有利な、集積球を使用する明確な利点はない。事実、0-45構造は、しばしば、集積球システムを実施するよりも、透過率測定をよくするのに役立つ。
【００８９】
図５は、スプリットビーム分光計を示す。光は、光源51からフィルター52（タレット搭載であると示されている）を通って、光を曲げて、スプリットビームを生じさせるように置かれている鏡53まで透過し、結果として生じる１つのビーム54は、第１の検出器55への参照ビームの役割をし、結果として生じる第２のビーム56は、サンプル13を通過するか、又はサンプル13から第２の検出器57の方に反射する。第２の検出器で検出された光量の差を、第１の検出器における光量と比較する。検出された光の差は、該サンプルの吸光度を示す。
【００９０】
非分散型赤外線フィルター光度計は、様々な有機物質の定量分析用にデザインされている。波長セレクタは、波長選択を管理するための前述したフィルター；光源；及び検出器を含む。該機器は、波長における多成分サンプルの吸光度を決定し、その後、各成分の濃度を計算するようにプログラムされている。
【００９１】
図６及び７は、傾斜フィルター配置を使用する、２つの基本的な形のフィルター型NIR分光計を示す。
【００９２】
図６は、様々な有機物質の定量分析用にデザインされた非分散型赤外線フィルター光度計を示す。この装置は、回転する不透明なホイール48を照射42するために、光源41、例えば図に示されている従来の電球を使用し、該ディスクは、多数の狭帯域通過光学フィルター44を含む。次いで、各狭帯域通過フィルターが、光源とサンプル13との間を通過するように、該ホイールを回転させる。ホイール48は、どの光学フィルター44が現在、光源の前にあるかを管理する。フィルター44は、狭い選択された波長範囲のみがフィルターを通過してサンプル13に進むように、光源41からの光を濾光する。光検出器46は、サンプルによって反射される光（反射スペクトルを得るため、検出器46で図示）か、又はサンプルを透過する光（透過スペクトルを生じさせるため、検出器47で図示）のいずれかを検出するように配置されている。次いで、検出された光量を測定し、それによって、分析中の物質による光の吸収量を表示する。
【００９３】
図７は、光を遮断するためのくさび干渉フィルター144を使用する回転エンコーダーホイール143を示す。光142は、干渉フィルター144を通過してサンプル13に進む光の入射角によって、変化する波長及び帯域で、エンコーダーホイール143を透過する。光検出器46は、サンプルにより反射される光（反射スペクトルを得るため、検出器46で図示）か、又はサンプルを透過する光（透過スペクトルを生じさせるため、検出器47で図示）のいずれかを検出するように配置されている。次いで、検出された光量を測定し、分析中の物質による光の吸収量を表示する。
【００９４】
図８Ａ及び８Ｂは、格子モノクロメーターを示す。図８Ａでは、光は、集光レンズ62を含む光源61から、入射レンズ63を通って、可変入射スリット64に送られ、そこで光65のビームは、折り畳み鏡66の方に偏向される。鏡は、該光ビームを格子67に送り、次にはこの光を、射出スリット68を通って出射レンズ69に投射する。次いで、光は、アパーチャー71を含むフィルターホイール70を通過して、対物レンズ72に進み、回転鏡73まで進み続ける。回転鏡73は、ダーク／オープン チョッパー（dark/open chopper）74、チョッパーセンサー（chopper sensor）75、ダークブレード（dark blade）76、及び参照ビームを送ることができる参照鏡77を有する。光は、回転鏡から、球窓レンズ79及びサンプル窓78を通って、サンプル13まで透過し、次にはこのサンプルが、光を検出器80の方に反射する。図８（Ｂ）には、光が、射出スリット81を通過して格子82に進み、格子は、ビーム83を折り畳み鏡84に投射し、折り畳み鏡はビームを可変入射スリット85に投射する、格子機器の平面図を示す。
【００９５】
図９は、光がサンプルに達する前に分散される、代表的な前分散モノクロメーターに基づく機器の略線図を示す。図９に示す通り、光源91は、光ビーム92を、入射スリット93を通過させ、格子94に送る。格子94は、この光を異なる波長の複数のビームに分ける。オーダーソーティング95及びstds96コンポーネントにより、サンプル13への伝送に望ましい波長帯域が選択される。図示されている通り、この分光計は、透過検出器及び反射検出器46の両者とともに使用することも可能である。
【００９６】
図10は、代表的な後分散モノクロメーターの略線図を示す。このタイプの機器は、単一の光ファイバーストランド又は光ファイバー束のいずれかを介して、より多いエネルギーをサンプル上に伝送することができるという利点を提供する。図10を参照すると、白色光は、光ファイバーストランド又は光ファイバー束101を通って及びサンプル13にパイプで送られる。次いで、この光は、サンプル13に反射され102、格子103（分散素子）に返る。格子103に達した後、光は、検出器104に達する前に、オーダーソーティング105及びstds106コンポーネントによって様々な波長に分けられる。後分散モノクロメーターは、反射検出器とともに使用することができる。
【００９７】
上述のもののような、専用の分散（格子型）走査NIR機器は、光学設計が異なるが、概して、タングステンハロゲン光源灯、ホログラフィック回折格子を備えたシングルモノクロメーター、及び非冷却硫化鉛検出器の共通する特徴を有する。
【００９８】
図11は、TeO2結晶202内で音波を発生させるためのRF信号201を使用する音響光学チューナブルフィルター分光計を示す。光源203は、光ビームを、結晶202を透過させ、結晶202とRF信号201との間の相互作用が、光ビームを３つのビーム、すなわち未変化の白色光のセンタービーム204並びに単色光205及び直角偏光206の２つのビームに分ける。サンプル13は、単色ビームの１つの光路内に置かれる。光源の波長は、RF周波数を変えることにより、当該波長帯全域に増加させる。
【００９９】
特別にカットした結晶の一表面上に、音響トランスデューサー207が結合されている。該音響トランスデューサーは、圧電性材料、例えばトランスデューサー内に連結された１〜４Ｗの無線の周波数（RF）で駆動されるLiNbO3である。高周波数（30〜200MHz）音波は、音響光学材料内で反射波を生じさせる。この波は、結晶を非常に速く伝播する。一般に、20〜30μsec以内に、音波は結晶を「満たし」、結晶を伝わる広帯域光と相互に作用する。結晶軸の角度は、３つのビームへの広帯域光の相対角度である。上述の通り、センタービームは、結晶を伝播する未変化の白色光である。TeO2材料は、可視スペクトルから約５μmまでずっと、実質的に吸収を示さない。上述の通り、音響学的に励起された結晶によって発生した２つの新しいビームは、単色光及び直角偏光である。これらのビームは、単色光源として分析用に使用される。
【０１００】
AOTF光学の主な利点は、機械的モノクロメーター関連の遅れなしで、波長が電子的に選択されることである。電子的波長選択は、波長切り替えの間に時間がほとんど全く浪費されないため、超高効率サイクルを可能にする。「高速走査」機器と比較して、利点は、走査速度が桁違に速いことのみならず、波長アクセスがランダムなことである。わずか４つ又は５つの選択された波長が、濃度式に必要な場合、AOTF機器は、それらを選択することができ、全波長を連続的に（高速格子モノクロメーターの場合のように）又は多重に（FT-NIRの場合のように）、アクセスすることに制限されない。
【０１０１】
波長選択の速度及び効率のほかにも、AOTF機器は、概して、格子モノクロメーターよりはるかに小さいが、等しい分解能を有する。また、適切に設計されたデザインでは、長期波長再現性は、格子モノクロメーターのそれを上回る。
【０１０２】
図12Ａ及び12Ｂは、血液成分レベルを予測するために、サンプル13（すなわち、親指の付け根）の非侵襲的スペクトルスキャンを実施するための好ましい遠隔分光計300を示す。図12Ａに示すように、サンプル部分301は、発光部分304、及び発光部分304を包囲する複数の検出器305を含む。図12Ｂに示すように、サンプルモジュールの発光部分301は、光ファイバーケーブル303により、光源及び所望の波長（例えば、1100〜2500nm）を選択するための格子を含むモノクロメーター302に接続されている。通信モジュール309は、サンプル部分301内の検出器305からのスペクトルスキャンを受け取り、該スペクトルスキャンデータを、遠隔コンピュータ（示さず）に伝送する。該通信モジュールはまた、その後の使用のために、スペクトルスキャンデータを保存するように構成されていてもよい。
【０１０３】
図12Ｃの分光計300’は、発光部分304が、５つの検出器305の上にあること、及びサンプル13（この場合、親指の付け根）が、発光部分304と検出器305との間に置かれること以外は、図12Ａ及び12Ｂの分光計300と同様である。
【０１０４】
いったん遠隔コンピュータがスペクトルスキャンを入手したら、該スペクトルスキャンは、その後、該コンピュータのメモリーに保存される。次いで、該遠隔コンピュータは、中央コンピュータに自動的にアクセスし、通信リンクを確立し、その後該スペクトルスキャンを中央コンピュータにアップロードする。あるいは、該遠隔分光計300それ自身が、プロセッサ、メモリー、及びスペクトルデータを中央コンピュータにアップロードするための通信ポートを含んでもよい。
【０１０５】
該中央コンピュータは、好ましくは、複数の患者に関するスペクトルデータベースを保持することができるサーバー又はワークステーションである。ワークステーションは、好ましくは、多数のクライアントが、該サーバーに同時にアクセスすることを可能にするように構成される。任意の公知のWANネットワーキング技術を使用して、この機能性を推進することが可能である。各クライアントごとに、該中央コンピュータは、１）そのクライアントから収集した全てのスペクトルデータ、２）そのクライアントから（侵襲的血液モニタリング装置から）の全ての成分データ、及び、３）スペクトルスキャンから血液成分レベルを予測するために使用されている現行モデル式を保存する。好ましい実施形態では、該中央コンピュータは、非スペクトル補正データも保存し、さらには、患者によって提出された追加情報、例えば食事摂取及び運動養生法を保存することも可能である。
【０１０６】
該中央コンピュータは、一実施形態では、スペクトル装置（遠隔又は別の）から複数のスペクトルスキャン、及び侵襲的測定装置から関連成分データ（侵襲的に測定した血液成分レベル）を受け取り、そして、好ましくは、上述の好ましい技術を使用して、将来の血液成分レベルが予測されることからモデル式を計算する。
【０１０７】
次いで、該中央コンピュータは、遠隔スペクトル装置からスペクトルデータを受け取り、そのスペクトルスキャンが該モデル式の範囲内であれば、該モデル式から血液成分値を予測して、その血液成分値を患者に返送する。該中央コンピュータはまた、スペクトルデータに基づいて、該モデル式がもはや妥当ではないとき、患者に警告をすることも可能であり、別の読み取りを試みるようにメッセージを患者に送るか、又は再較正手順を開始するようにメッセージを患者に送る。該中央コンピュータは、一定の間隔で（例えば１ヶ月に１回）、再較正手順を開始するように、患者に指示することも可能である。いったん再較正が開始されたら、患者は、指定されたときに、多数のスペクトルスキャン及び対応する侵襲的測定（成分値を得るため）を実行する。スペクトルデータ及び成分値は、中央コンピュータにアップロードされ、次いで、該中央コンピュータは、オリジナルデータならびに再較正手順中にアップロードされたデータに基づいて、モデル式を作成し直す。上述の通り、新しいデータのみに基づいてモデル式を作成し直すことが必要な場合もある。この場合、完全に新しいモデル式を得るために、患者は、十分な数の侵襲的及び非侵襲的測定値を得るように指示される。好ましくは、該中央コンピュータは、遠隔コンピュータ又は遠隔分光計300との通信によって、適切なタイムスケジュールを患者に伝送する。この点に関して、同様にして、さらなる指示、例えば投薬計画を、患者に伝送することが可能である。
【０１０８】
別の実施形態では、該中央コンピュータは、上述の通り、個々の患者のためのモデル式を作成し直し、該モデル式を、マイクロプロセッサ及びスペクトル装置（及び好ましくは許容し得る侵襲的血液成分モニター）を有する携帯用ユニットに伝送する。次いで、患者は、所定のスケジュールどおりにさらなる非侵襲的テストを実施することができ、携帯用ユニットそのものは、中央コンピュータから事前にダウンロードしたモデル式を使用して、個々の血液成分を予測する。該スペクトルデータは、次には、分析のために該中央コンピュータに送信される。該スペクトルデータが、許容し得るパラメータの範囲内でなければ、モデル式を作成し直す（すなわち、再較正する）ように、患者にメッセージが送信される。データが許容し得る範囲内であるかどうかの決定は、携帯用ユニットそのもので行ってもよく、あるいは中央コンピュータで行ってもよい。作成のし直しは、所定の一定間隔で（例えば毎月）開始することもできる。上述の通り、作成のし直しは、個々の状況に応じて、新しいデータを用いて、部分的に開始しても、又は全体に開始してもよい。
【０１０９】
上述の通り、ある好ましい実施形態では、該中央コンピュータは、血液成分レベルを入手したり、又は医薬品を服用したりするための基本的な指示を患者に伝送することができる。さらなる実施形態では、より複雑な指示、例えば、患者の医師に、医薬品の再評価を要請する指示、又は投薬計画、食事若しくは運動を調整する指示を、患者に送ることができる。
【０１１０】
好ましくは、中央処理ユニットで受け取られたデータ、及び遠隔スペクトル装置に返送されたデータは、時刻／日付が刻印され、保護される（例えば、暗号化される、解読用のキーを必要とする、又は専用回線で伝送されてアクセスにパスワードを必要とする）。
【０１１１】
好ましくは、遠隔スペクトル装置（又は遠隔コンピュータ）を有するユニットが、ある一定のデータ保存及び成分予測機能を果たす実施形態においては、やはり、走査中に得られた全情報が、分析のため、及び該モデル式の作成のし直しが必要ではないことを保証するために、中央コンピュータに提出される。
【０１１２】
中央コンピュータの操作及び各患者からのモデルのメンテナンスは、好ましくは、訓練を受けた職員が監督する。
【０１１３】
ある実施形態では、該中央コンピュータは、さらに、１つ以上の診療所、病院又は他の患者ケア施設、例えば養護施設又はホスピスに接続されている。このことは、適切な情報を中央コンピュータから直接医師に通信することを可能にし、ここでは、情報はモニターされ、患者に関する標準ファイルの一部になる。医師は、中央コンピュータに連絡して、関連患者の血液成分レベルに関する情報を得るようにしてもよいし、また、患者に関する個人情報を要求したりすることが可能である。好ましい実施形態では、医師は、患者情報、例えば心拍、パルス、血圧、食事摂取及び運動養生法に関する情報を得ることができる。
【０１１４】
ある実施形態では、中央コンピュータの受理、及びある特定の患者情報（例えば、STATサンプル）の分析が完了したとき、血液成分情報は、中央コンピュータによって、医師に自動的に伝送される。他の実施形態では、該システム内の全患者に関する血液成分情報は、一定の間隔で、好ましくは１日に２回、患者の医師に自動的に伝送される。他の好ましい実施形態では、他の関連患者情報、例えば心拍及び血圧も、医師に自動的に伝送される。
【０１１５】
またさらなる実施形態では、医師は、患者ケアに関する指示を中央コンピュータに伝送することができ、この指示は、中央コンピュータにより、患者のファイルに保存され、併せて中央コンピュータにより、患者の遠隔コンピュータにメッセージとして伝送される。
【０１１６】
本発明のさらなる実施形態では、中央コンピュータは、患者及び／又は医師がデータにアクセスすることができるウェブサイトに関連付けられている。該ウェブサイトは、病状（照会サービスを含む）、当該文献、病院へのリンク及び糖尿病関連の団体へのリンクに関するさらなる情報を含むことができる。さらなる実施形態では、ウェブサイトを通じて、関連装置及び必需品を購入することができる。またさらなる実施形態では、ウェブサイトは、処方箋を受け取って処方箋に記入することができる遠隔の認可を受けた薬局を含むか、又はそれにリンクしている。
【０１１７】
ある実施形態では、患者の記録へのアクセスは、事前に指定されたパスワードを入力することによって、傍受される危険性がないラインを介して入手される。他の実施形態では、血液成分レベルに追加される患者情報、例えば運動及び食事養生法、心拍及びパルスに関する情報は、モデム又は電子メールによって、デジタル方式でウェブサイトに伝送される。
【０１１８】
また本発明の方法は、血液成分（例えば、薬物治療レベル（例えば、サリチレート、キニジン、バルビツール酸）、ヘモグロビン、ビリルビン（biliruben）、血液尿素窒素、二酸化炭素、二酸化炭素圧、コレステロール、エストロゲン、脂肪、酸素、酸素圧、赤血球数、脈拍数及び血圧）の測定に関しては上記で説明したが、任意の公知の臨床化学、血液学、又は免疫学体液パラメータを予測するためにも使用され得る。
【０１１９】
好ましくは、血液成分のレベルを決定するためにモデル式は、「性能指数（Figure of Merit）」（FOM）に基づいて選択され、FOMは、SEE（較正データを用いた計算による推定値の標準誤差）及びSEP（バリデーションデータを用いた計算による推定値の標準誤差）の加重和を使用して演算され、SEPは、SEEの重みの２倍が与えられる。前記FOMは、「FOMにおける偏り」がチェックされない、次式を使用して計算される。
【数５】
2005537891.tif 000005
式中、
SEEは、較正データを用いた計算による推定値の標準誤差であり；かつ
SEPは、バリデーションデータを用いた計算による推定値の標準誤差である。
【０１２０】
全ての計算が完了したとき、その結果は、FOMに従って保存され、データ変換に対応する式及び最低値をFOMに与えるアルゴリズムが決定され、最良の式として指定される。
【０１２１】
図23Ａは、身体の一部のスペクトルスキャンを作成するための、身体の一部10に隣接する遠隔分光計21の第１実施形態の、詳細な概略図を示す。身体の一部10は、任意の身体部分であってもよく、スペクトルスキャンを得るのに適した領域、例えば手のひら、指又は足底であってもよい。上述の通り、様々な異なるタイプの分光計、例えば格子分光計、FT（フーリエ変換）分光計、アダマール変換分光計、AOTF（音響光学チューナブルフィルター（Acousto Optic Tunable Filter））分光計、ダイオードアレイ分光計、フィルター型分光計、走査分散型分光計、非分散型分光計、及び後述する他の分光計が当該技術分野で知られており、本発明に従って、これらのいずれも使用することが可能である。
【０１２２】
図23Ａにおける分光計21は、光源221、濾光装置223、透明な素子225及び検出器226を有する。分光計21の全部又は一部は、手持ちサイズの装置、例えばペン型スキャナ様装置の中に、含まれていてもよい。他の実施形態では、分光計21は、卓上ユニットに含まれていてもよい。光源221は、濾光装置223を通過する光ビーム又は放射線のビームを発生することができる。濾光装置223は、多色光のビームを単色ビーム（又は光源221によって発生される多色ビームより狭い波長帯域を有するビーム）に分け、この単色ビームは、透明な素子225、例えば、図23Ａに示されているように、身体の一部10に隣接しているレンズ、を通過する。分光計21がペン型スキャナ様装置に含まれている本発明の一実施形態では、透明な素子225は、ペン型スキャナ様装置を身体の一部の方に移動させることによって、身体の一部10に隣接させることが可能である。分光計21が卓上ユニットに含まれている本発明の一実施形態では、身体の一部10を、透明な素子225に隣接する位置に移動させてもよい。
【０１２３】
透明な素子225を通過した後、光ビーム又は放射線のビームは身体の一部10に衝突する。次いで、反射した光は、検出器226に吸収され、検出器は放射線のビームをデジタル信号に変換する。ATR分光計を使用する本発明の一実施形態では、該透明な素子225は、IREであってもよく、また該ビームは、身体の一部10と分光計の透明な素子225との間の界面（例えば、身体の一部と透明な素子225が、互いに接触している場合）に反射してもよい。図23Ａの実施形態の配置は、光源221によって発生される光が、濾光装置223を通過し、身体の一部10によって分散されるか又は身体の一部10に反射される前に単色ビームに濾光されるため、「前分散型」である。
【０１２４】
ATR結晶は、ZnSe、Ge、SeAs、Cds、CdTe、CsI、C、InSb、Si、サファイア（Al2O3）、焼きなましガラス、ホウケイ酸クラウンガラス、BK7焼きなましガラス、UBK7焼きなましガラス、LaSF N9焼きなましガラス、BaK1焼きなましガラス、SF11焼きなましガラス、SK11焼きなましガラス、SF5焼きなましガラス、フリントガラス、F2ガラス、光学クラウンガラス、低膨張ホウケイ酸ガラス（LEBG）、パイレックス（登録商標）、合成溶融石英（非晶質二酸化ケイ素）、光学品質合成溶融石英、UV等級合成溶融石英、ゼロデュアー（ZERODUR）、AgBr、AgCl、KRS-5（TlBr及びTlCl化合物）、KRS-6（TlBr及びTlCl化合物）、ZnS、ZrO2、AMTIR、フッ化バリウム又はダイアモンドからなるものであってもよい。ガラスは約2200nmまで透明であり、サファイアは、約5μmまで透明であり、フッ化バリウムは、約10μmまで透明である。
【０１２５】
ATR結晶全体又はその一部は、金属コーティング、誘電体コーティング、裸アルミニウム、保護アルミニウム、強化アルミニウム、UV強化アルミニウム、内部銀、保護銀、裸金、保護金、マックスブライト（MAXBRIte）、エクステンディドマックスブライト（Extended MAXBRIte）、ダイオードレーザーマックスブライト（Diode Laser MAXBRIte）、UVマックスブライト（UV MAXBRIte）、又はレーザーライン（Laser Line）MAX-Rで被覆されていてもよい。コーティングは、反射される光の量を増加し、従って、データの精度を向上させる。さらに、該コーティングは、特定の波長の光のみを反射する材料であってもよい。
【０１２６】
該ATR結晶は、台形、円柱（例えばペン形）、半球形、球形及び長方形を含むが、この限りではない、様々な形状であってもよい。球形のATR結晶は、ビーム直径を２つのファクターで減少させ、従って、ビームを小さいスポットサイズに集中させる。
【０１２７】
該ATR結晶は、光ビームが結晶に入り、界面に反射し、結晶から出るように設計することができる。このような結晶は、シングルバウンス（single bounce）結晶として知られる。シングルバウンス（single bounce）結晶は、ビームの路長がより短いため、フレネル反射損失（Fresnel reflection losses）を減少させる。フレネル反射損失を減少させるため、シングルバウンス（single bounce）ATRは、定性分析及び定量分析の両者を向上させることができる。マルチプルバウンス（multiple bounce）ATR結晶も使用することができる。これらは、ビームを多回減衰させるという利点を提供し、従って、より小さい集中に、より高い感度を提供する。
【０１２８】
絶対に必要なわけではないが、IREと接触している物質（例えば、身体の一部10）の量を増加することにより、IRE（例えばATR結晶）に圧力をかけて、性能を向上させることも役に立つであろう。圧力は、患者が身体の一部10に物理的に圧力をかけるることにより、生じさせることができる。あるいは、前方位置にあるときに限って走査するように、前方位置にあるときに身体の一部10に押し込むピストン装置に、IREを搭載してもよい。
【０１２９】
ある実施形態では、検出器226は、写真乾板、光電子放出検出器、イメージング管、ソリッドステート検出器（solid-state detector）又は任意の他の適当な検出器であってもよい。ソリッドステート検出器（solid state detector）は、サイズが小さいため、好ましい。可能な検出器は、ケイ素検出器（PDA、CCD検出器、個別フォトダイオード）、光電子倍増管、Ga検出器、InSb検出器、GaAs検出器、Ge検出器、PbS検出器、PbSi光伝導性光子検出器、PbSe光子検出器、InAs光子検出器、InGaAs光子検出器、光伝導性光子検出器、光起電力光子検出器、InSb光子検出器、フォトダイオード、光伝導セル、CdS光伝導セル、光半導体（opto-semiconductor）又はHgCdTe光伝導性検出器を包含するが、この限りではない。１つの検出器又は一連の検出器を使用することができる。検出器は、インターフェログラム信号を、スペクトルに変換することができる、処理ユニットに接続していてもよい。
【０１３０】
濾光装置223は、プリズム、格子フィルター（光を濾光する目的で、等距離かつ平行な線を引いた表面を有する光学装置である）、インターフェロメーター、又は任意の他の適当なフィルターであってもよい。FTIR実施形態では、ビームスプリッタ及び可動鏡を分光計21に組み込むことができる。
【０１３１】
図23Ａに示すように、この実施形態では、分光計21が、分光計21と離れた位置、例えば、遠く離れた中央の位置の、処理装置232に、スペクトルデータを無線で伝送できるように、分光計21は、処理装置232に無線通信している。一実施形態では、検出器226は、反射ビームをデジタル信号に変換し、次いで、これが無線でプロセッサ232伝送され、そこで反射ビームが分析される。分光計21の検出器226で発生したデジタル信号は、先ず、分光計21内にあるか又は分光計21に取り付けられ、さらに検出器226に連結されている送信機230に提供される。次いで、送信機230は、デジタル信号を無線で受信機231に伝送し、受信機231は該デジタル信号を処理装置232に代わって受信する。該デジタル信号は、以下により詳細に説明する、無線伝送技術分野で公知の技術によって、送信機230から受信機231に伝送することができる。
【０１３２】
データの無線伝送では、すなわち、データの送信が、物理的接続（例えば銅ケーブル又は光ファイバー）を使用しないとき、ノイズ及び干渉によって情報を損傷することなく、情報を長距離にわたって伝送するためには、電磁放射線が有用である。データをデジタル伝送するための様々な技術が、当該技術分野で知られている。一般的には、所望の情報は、デジタル信号に暗号化され、次いで、搬送波に変調され、より大きい信号の一部にすることが可能である。次いで、該信号は、多重アクセス伝送路に送られ、また、該信号を送るために、電磁放射線、例えば、無線、赤外線及び可視光線が使用される。伝送後、受診端で上記工程が逆転され、情報が引き出される。可視又はNIRオプティカルリンクによる無線データ伝送の例は、テレビ用リモートコントロールならびにラップトップコンピュータ及びパーソナルデジタルアシスタント（PDA）の無線データポートを包含する。電波による無線データ伝送の例は、携帯電話、無線LAN及びマイクロ波伝送を包含する。
【０１３３】
図23Ｂは、後分散配置を有する本発明の実施形態の概略図を示す。この実施形態では、光源221で発生した光ビームは、先ず、身体の一部10に衝突し、その後はじめて、濾光装置223を通過する。濾光装置223を通過した後、反射光は、検出器226により吸収される。光源221により発生した光は、身体の一部10によって分散されるか又は身体の一部10に反射された後、濾光装置223を通過し、単色ビーム（又は光源221により発生する多色ビームより狭い波長帯域を有するビーム）に濾光されるため、この配置は、「後分散」である。
【０１３４】
図23Ｃは、分光計21が、濾光装置223を全く含まない構成の、本発明の実施形態の概略図を示す。この実施形態では、濾光装置223が存在しないため、光源221により発生した光は、身体の一部10に反射される前又は身体の一部10に反射された後のいずれにも、濾光装置を通過しない。代わりに、光源221それ自身が、単色光のビームを発生する。従って、光源221は、例えば、単色レーザーであってもよい。
【０１３５】
図23Ｄは、分光計21の光源221及び検出器226が透過率測定用に配置されている、本発明の実施形態の概略図を示す。光源221は、光ビームを発生し、これが濾光装置223を通過して身体部分10に進む。光を身体の一部10に集中させるか又は光を身体の一部10に向けるために、透明な素子225がこの構成内に含まれてもよい。次いで、光ビームは検出器226に衝突し、ここでスペクトルデータが測定される。あるいは、図23Ｄに示すように、前分散的よりむしろ、後分散的に、ビームの濾光が実施されるように、濾光装置223は、光源221に隣接するよりむしろ、検出器226（示さず）に隣接して置かれていてもよい。この実施形態では、検出器226は、後述するように、物理的接続（例えば銅線）によって又は無線で、送信機230又は処理装置232と通信することが可能である。
【０１３６】
図23Ｅは、光源221及び検出器226の位置が効果的に逆転されている、図23Ｄの変形としての、本発明の実施形態を示す。この実施形態では、透過率分光測定法を容易にするために、光源221はやはり、身体の一部10の、検出器226とは反対側に位置している。
【０１３７】
図23Ｆは、光源221及び検出器226が、反射率測定用に構成されている側面図で、本発明の実施形態の概略図を示す。光源221は、光ビームを発生し、これが濾光装置223を通過して身体部分10に進む。身体の一部10に反射した光ビームの一部は、検出器226の方に進み続け、そこで、スペクトルデータが測定される。
【０１３８】
図23Ｇは、処理装置232が、図23Ａ〜23Ｆに示されているように、分光計21から遠く離れているよりむしろ、分光計21に物理的に接続されている形態で、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、検出器226は、反射ビームをデジタル信号に変換し、次いでそれが、物理的に分光計21の内部にある、分光計21に取り付けられている、又は分光計21に隣接している、プロセッサ232に伝送され、そこで該反射ビームが分析される。処理装置232と検出器226との間の接続は、従来のケーブル、ワイヤー又はデータバスによってもよく、その場合、伝送はこのような物理的接続を介して行われる。この実施形態では、検出器226によって発生したデジタル信号が、処理装置232に代わって、分光計21内にある、又は分光計21に取り付けられた送信機に送られ、次いで無線で受信機に伝送される必要はない。
【０１３９】
しかし、送信機230は、依然として存在してもよく、また分光計21内にあるか又は分光計21に取り付けられていてもよく、プロセッサ232に接続されていてもよい。処理装置232によって分析され及び／又は伝送されるデジタル信号は、次いで、無線接続を介して受信機231に伝送するために、送信機230に送られる。送信機230は、処理装置232により処理されたデータのデジタル信号を、無線で受信機231に伝送し、受信機231は、さらに処理するために、遠く離れて位置する装置238に代わって、デジタル信号を受信する。装置238は、中央処理装置であってもよい。前述同様、デジタル信号は、以下にさらに詳細に論じるように、無線伝送技術分野で公知の任意の技術によって、送信機230から受信機231に伝送することができる。処理装置232は、デジタル信号を、より能率的に伝送できるようにデジタル信号を圧縮することが可能であり、あるいは、例えばハミングコードビット又はエラーチェッキングビットをデジタル信号に挿入することによって、エラー補正／検出を容易にするために、デジタル信号を修正することが可能である。該受信機は、他の装置（例えば、別の処理装置又はディスプレイ装置）に物理的に接続されていてもよい。
【０１４０】
図24は、複数の透明な素子225が、身体の一部10の周囲に配置されている本発明の実施形態を示す。この実施形態では、各透明な素子225は、別個の分光計21に光学的に接続されている。従って、身体の一部10に関して、異なる位置又は角度で、分光スキャンを行うことができる。この実施形態では、身体の一部10の周囲に置かれた複数の分光計21のそれぞれが、上で論じられ、また図23Ａ〜23Ｇに示されているような実施形態、又は後述する実施形態の、いずれであってもよい。従って、様々な技術ではあるが、検証可能に正確な読み取りを得るために、多くの変形及び実施形態によって、様々な分光計が、身体の一部10に関するデータを導き出すことができる。
【０１４１】
図24ならびに図23Ａ及び23Ｂをさらに参照すると、本発明の一実施形態では、光源221が、該領域を大量の光で照らせるように、複数の分光計21が、身体の一部10の領域内にあってもよい。従って、「輪状の光」が提供されることがある。スペクトル分析を目的とする場合、大量の光は、比較的大きい信号対ノイズ比を与える。このような装置は発熱が比較的少ないため、光源221は、例えば、NIR発光ダイオード（LED）であってもよい。各分光計21用の検出器226は、例えば、ダイオードアレイ検出器又はリニア可変フィルター検出器（例えば、OCLIから市販されている製品の、MicroPacファミリー）であってもよい。あるいは、図1Ｂに示す実施形態の場合と同様に、所望の波長を除く全ての光を排除するために、検出器226は、それぞれのフィルター223を有する多数の個別のダイオードを、それぞれ含んでもよい。このようにして、身体の一部l0の各位置について、異なる波長における強度値を測定することが可能である。本発明の他の実施形態では、以下の図25に示すように、個々の光ファイバーに分けられる光ファイバー束を、所望の領域を光で照らすための光源として使用することが可能である。
【０１４２】
図25は、複数の分光計21又は透明な素子225が、身体の一部10の外周を取り巻いて配置されている、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、光源221は、濾光装置、又はモノクロメーター装置223に光学的に接続されている光ファイバー束292を含む。濾光装置223は、格子、インターフェロメーター、フィルターホイール、又は光ファイバー束292の各ファイバーとして単色光ビームを生じさせるのに適当な他の装置であってもよい。スプリッター装置294は、光ファイバー束292を複数の個別のファイバー296に分けるために提供され、このファイバーは、それぞれの透明な素子225を経て、身体の一部10上のそれぞれの多数の位置、又は角度を照射する。コンポーネント221、292、223及び294は、手持ちサイズのものであってもよい共通のハイジング内に収容されていもよく、また身体の一部10又は別の身体の一部に固定されてもよい。それぞれの検出器226は、身体の一部から拡散的に反射された、透過された等々の光を検出するために、身体の一部10のそれぞれの位置又は角度に提供される。所望の数の分光計21、従って、身体の一部10上の所望の数の照射及び検出（サンプリング）の位置は、身体の一部の外周を取り巻く所望の配置に置くことで提供することが可能である。さらに、該分光計は、図25に示すように、身体の一部10上の異なる高低に位置していてもよい。
【０１４３】
図26は、身体の一部10の外周を取り巻く異なる高低に配置された複数の透明な素子225を備える１つの分光計21を有する、本発明の実施形態を示す。この実施形態では、図25に示され又上で説明されたものと同様、光ファイバー束292を含む光源221が提供される。光ファイバー束292は、濾光（モノクロメーター）装置223に光学的に接続されている。濾光装置223は、格子、インターフェロメーター、フィルターホイール、又は光ファイバー束292の各ファイバーとして単色光ビームを生じさせるのに適当な他の装置であってもよい。スプリッター装置294は、光ファイバー束292を複数の個別のファイバー296に分けるために提供され、このファイバーは、それぞれの透明な素子225を経て、身体の一部10上のそれぞれの多数の位置、又は角度を照射する。コンポーネント221、292、223及び294は、手持ちサイズのものであってもよい共通のハイジング内に収容されていてもよく、また身体の一部10又は別の身体の一部に固定されていてもよい。
【０１４４】
図25に示されている実施形態では、１つの検出器226が提供される。検出器226は、フォトダイオードアレイであってもよく、又は例えば、モノクロメーターインターフェロメーターと組み合せられた１つの素子検出器であってもよい。スイッチング装置293は、検出器226を、それぞれの透明な素子225にて、それぞれのサンプリング位置297にそれぞれ接続されている光ファイバー光ガイド295と連結する。各光ファイバー光ガイド295は、身体の一部11から、拡散的に反射された又は透過された等の、光を受け取る。切り替え装置293は、１度に１つのサンプリング位置297を選択し、受け取った光を検出器226に提供する。この実施形態を使用して、比較的短期間に、所望の順序で、各サンプリング位置297を読み取ることが可能である。身体の一部10の外周を取り巻く所望の構成で位置する、所望の数のサンプリング位置297を提供することができる。本発明の他の実施形態（示さず）では、スプリッター装置294を使用する代わりに、複数の個々のファイバー296を使用して、各透明な素子225にそれぞれの光源221を提供することが可能である。
【０１４５】
上述の通り、デジタル信号は、無線伝送技術分野で公知の任意の技術、例えばIR、無線（radio）、可視又はマイクロ波領域の波長スペクトルの搬送波を使用する伝送によって、送信機230から受信機231に伝送することが可能である。赤外線（IR）伝送は、可視範囲より僅かに低い、スペクトルの不可視部分を使用する。該IR伝送は、ダイレクトラインサイトを必要とする有向であってもよく、又はラインサイトを必要としない拡散であってもよい。
【０１４６】
無線（radio）伝送は、スペクトルの可視部分より高いところにある、スペクトルの無線領域を使用する。スペクトルのFM無線領域で、デジタル信号の伝送を可能にする好適な装置は、Aeolus及びXirconにより製造されている。ある実施形態では、Xirconのコアエンジン（Xircon's Core Engine）が、送信機230及び受信機231の電子機器に直接組み込まれていてもよい。ある実施形態では、送信機230及び受信機231は、世界中のどこでも、ワイファイ（Wi-Fi）公認無線ネットワークにリンクすることができ、また、例えば、3Com又はNokiaによって提供される装置を使用して、GSM/CDMA、LAN及びWAN接続を提供することもできる。
【０１４７】
デジタル信号は、スペクトルの可視範囲より低いところにあるマイクロ波周波数で、送信機230から受信機231に無線で伝送することも可能である。例えば、Nokiaマイクロ波無線は、送信機230と受信機231との間のマイクロ波リンクを提供することができる。
【０１４８】
光学装置、例えばレーザーに基づくものを使用して、送信機 230から受信機 231に、デジタル信号を伝送することができる。
【０１４９】
いったん受信機231が、送信機230からデジタル信号を受信したら、受信機231は次には、任意の公知の方法によって接続されている処理装置232に、該デジタル信号を伝送する。処理装置232は、図23Ａに示されているように、例えば従来のケーブル、ワヤー又はデータバスを介して、受信機231に物理的に接続されていてもよく、その場合、このような伝送は、このような物理的接続を介して行われる。処理装置232は、受信機231から離れていてもよく、また無線で受信機231に接続されていてもよく、その場合、受信機231から処理装置232へのこのような伝送は、上述の無線方法のいずれかを介して行われる。受信機231からデジタル信号を受診したとき、処理装置232は、次いで、デジタル信号を処理し、該デジタル信号を周辺機器、例えばディスプレイ装置233及び／又は記憶装置234に伝送することができる。ネットワーク実施形態では、処理装置232は、該デジタル信号を、次の処理装置に伝送することができる。例えば、図23Ｇに示されている実施形態では、処理装置232は、該信号をさらに遠隔にある装置238に伝送することができ、これが該デジタル信号を周辺機器、例えばディスプレイ装置233及び／又は記憶装置234に伝送することができる。
【０１５０】
図23Ａ〜Ｆにおける分光計21、受信機231及び処理装置232との間（ならびに図23Ｇにおける遠隔装置238と）の通信はまた、無線ピアツーピア（peer-to-peer）ネットワークを介してもよい。このようなネットワークでは、分光計21及び取り付けられている送信機230は、該デジタル信号を処理装置232及び受信機231に送るが、これは、例えば、無線接続を介する、無線アダプターカードを具備するラップトップパーソナルコンピュータであってもよい。処理装置232から、ユーザーはデジタル信号を分析し、該デジタル信号を変換して、該デジタル信号を記憶装置234内のデータセットと比較したり、又は該デジタル信号をディスプレイ装置233上に表示したりすることができる。処理装置232は、大規模な再構成を必要とせずに、他の分光計との通信が可能なように、移動させることができる。この実施形態では、分光計21及び送信機230はクライアントの役割をし、処理装置232はサーバーの役割をする。
【０１５１】
次いで、データ縮小技術、例えば部分最小二乗、主成分回帰、ニューラルネット、古典的最小二乗（しばしばCLSと短縮され、また時にはＫ−マトリックスアルゴリズムと呼ばれる）、又は重回帰分析を使用して、該デジタル信号からモデル式を作成することができる。
【０１５２】
ある実施形態では、処理装置232は、図19〜22を参照しながら上述したような１つ以上の技術を使用して、モデル式を作成及び／又は再較正することが可能である。ユーザーは、データを変換又はモデル化する際に、どの技術を使用するか選択することが可能である。ある実施形態では、該技術は、ある特定のタイプの構成に、どのアルゴリズムを使うかを指定する、一組の規則に準じて選択することが可能である。
【０１５３】
図27は、遠隔分光計21と中央処理装置236との間でデジタル信号を伝送するための構成の概略図を示し、多数の処理装置232及び235ａ、235b、235cが分配ネットワークで配置されている。この構成では、分光計21は送信機230を含み、デジタル信号を受信機231に無線で伝送する。第１の処理装置232（例えばルーティング装置）は、デジタル信号を受信機231から受信し、該デジタル信号の第１の部分を処理装置235a（例えば分配ネットワークのコンピュータ）に伝送し、該デジタル信号の第２の部分を処理装置235bに、該デジタル信号の第３の部分を処理装置235cに伝送する。処理装置235a、235b、235cは、デジタル信号のそれらのそれぞれの部分に対して、並行して、様々な機能を果たし（例えば、該デジタル信号の変換）、次いで、それぞれが、修正されたデジタル信号を第５の処理装置236（例えばパーソナルコンピュータ）に伝送する。処理装置236は、該デジタル信号を分析してディスプレイ装置233（例えばモニター）及び記憶装置234（例えばハードディスク）に伝送する。該装置のいずれかの間の通信は、無線通信を介してであってもよく、又は該装置は、物理的に接続されていてもよい（例えば、銅線又は光ファイバーケーブル）。
【０１５４】
図27には、送信機230とともにただ１つの分光計21しか示されていないが、それぞれ同一処理ユニットに接続されているか、又は複数の処理ユニットに分配されている複数の分光計を用いた配置が可能である。同様に、当然のことながら、本発明は、図27に示されている処理装置232、235ａ、235ｂ、235ｃ及び236の数又は構成に限定されない。より多い又はより少ない処理装置を用いた他の構成が可能である。
【０１５５】
図28は、複数の処理装置232と中央処理装置237との間で、該デジタル信号を、プロセッサに伝送するための他の構成の概略図を示す。関連する送信機230を備えた分光計21は、該デジタル信号を受信機231に無線で伝送するが、受信機231は処理装置232の１つの中に組み込まれているか、又は処理装置232の１つに接続されていて、それと通信している。各処理装置232（例えばルーティング装置）は、該デジタル信号を、中央処理装置237又は異なる処理装置232のいずれかに伝送する。中央処理装置237は該デジタル信号を分析する。中央処理装置237は、該デジタル信号を処理し、また、該デジタル信号又はその中に含まれている該データの選択された部分を、ディスプレイ装置233（例えばモニター）に伝送することができ、そこで、人間が読める形式で表示される。中央処理装置237はまた、デジタル信号又はその中の選択された部分を、記憶装置234（例えばハードディスク）に伝送することもできる。該装置のいずれかの間の通信は、無線通信（例えば、電波）を介してであってもよい。該装置はまた、物理的に（例えば、ワイヤー又は光ファイバーケーブルによって）接続されていてもよい。さらに、中央処理ユニット237を、ネットワークに関して異なる位置に配置できるように、中央処理ユニット237は、例えばモバイルプラットフォーム（例えば、ラップトップ又は手持ちサイズの装置）に搭載されていることによって、又はそれ自身がモバイル構造を有すること、例えばラップトップコンピュータにより、移動式であってもよい。図28には、送信機230とともにただ１つの分光計21しか示されていないが、それぞれ同一処理ユニットに接続されているか、又は複数の処理ユニット232に分配されている、複数の分光計21を用いた配置が可能である。
【０１５６】
ある実施形態では、分光計21が、全地球測位システム（GPS）で機能できるように、送信機230は、送信機/受信機装置であってもよい。GPS技術は、装置の追跡を可能にし、分光計が紛失したり盗まれた場合、役立つこともある。さらに、分光計21に関して問題が検出された場合、分光計のGPS座標を使用して、分光計に修復技術者を直ちに送ることができるように、デジタル信号とともに分光計21のホームロケーションのGPS座標を中央データベースに送ることができる。
【０１５７】
図29は、本発明の別の実施形態に従って、該デジタル信号を伝送するためのネットワーク配置の概略図を示す。無線アクセスポイント451は、任意の適当な装置、例えばリンクシス（Linksys）のWAP11であってもよい。分光計21は、送信機230によって、該デジタル信号を無線アクセスポイント451に無線で伝送する。無線アクセスポイント451は、次いで、物理的接続を介して該デジタル信号をルーター452に伝送する。ルーター452は、任意の適当な装置、例えばリンクシス（Linksys）のBEFSR41 4-ポートケーブル/DSLルーターであってもよい。ルーター452は、次には、該データを処理装置232及びケーブルモデム453に伝送する。ルーター452は、任意の適当な装置、例えば、10BaseTコネクタにより、処理装置232及びケーブルモデム453に接続されていてもよい。処理装置232で、ユーザーは、該データに対して職務を実行する、データを見る及び／又はデータを保存することが可能である。ケーブルモデム453は、該デジタル信号を、既存の電話回線を介して、通信プロバイダー456、例えばAT&Tに伝送し、これが、次には、既存のネットワークを使用して、該デジタル信号をインターネット457に転送する。該インターネット457から、該デジタル信号を、別の通信プロバイダー458、例えばアメリカンオンライン（America Online）が受信し、これが該デジタル信号を第２の無線アクセスポイント454に送る。第２の無線アクセスポイント454は、任意の適当な装置、例えばリンクシス（Linksys）のWAP11であってもよい。プロバイダー458は、例えば、既存の電話回線によって、第２の無線アクセスポイント454に接続されていてもよい。第２の無線アクセスポイント454は、該デジタル信号を、モバイル処理装置455、例えば無線カードを具備するラップトップコンピュータに伝送する。該無線カードは任意の適当な装置、例えば3ComのワイヤレスエアコネクトPCカード（Wireless AirConnect PC card）であってもよい。無線カードを備えたモバイル処理装置455又は処理装置452から、ユーザーは、デジタル信号に対して職務を実行する、該デジタル信号を表示する及び／又は該デジタル信号を保存することができる。
【０１５８】
図30は、無線ネットワークで配置された、複数のクライアント472及び複数のアクセスポイント470を示す。この実施形態では、分光計21及び送信機230は、クライアント472の１つの役割をする。クライアント472はまた、処理装置232（例えば、PC又はラップトップ）であってもよい。各クライアント472は、アクセスポイント470の１つに伝送することにより、該デジタル信号を、通信回線に接続された471に無線で伝送することができる。アクセスポイント470は、通信回線に接続されたネットワーク471の範囲を拡大し、該装置が通信できる範囲を効果的に倍加する。各アクセスポイント470は、１つ以上のクライアント472に対応することができ、その具体的な数は、含まれる伝送の数及び性質によって異なる。例えば、１つのアクセスポイント470が、15〜50のクライアント472にサービスを提供するように構成されている。ある実施形態では、クライアント472は、一団のアクセスポイン470の間をシームレスに移動すること（すなわちローミング）が可能である。このような実施形態では、アクセスポイント470は、クライアント472に見えない方法で、クライアント472を一方から他方に渡し、それによって、連続した接続性を保証することができる。
【０１５９】
いったん該デジタル信号が、通信回線に接続されたネットワーク471に入ったら、該デジタル信号は、サーバー475、ディスプレイ装置473及び記憶装置474、ならびに他のクライアント472へ中継することができる。サーバー475又は他のクライアント472は、該デジタル信号をスペクトログラフに変換し及び／又は様々なアルゴリズムを該デジタル信号に対して実行することができる。
【０１６０】
ある実施形態では、拡張ポイント479が提供される。拡張ポイント479は、アクセスポイント470のネットワーク、及びアクセスポイント470と同様の機能を増加させる。しかし、拡張ポイント479は、アクセスポイント470のように、通信回線に接続されたネットワーク471につながれていない。代わりに、拡張ポイント479は、互いに無線で通信し、それによって、信号をクライアント472からアクセスポイント470又は他の拡張ポイント479に中継することにより、ネットワーク471の範囲を拡張する。アクセスポイント470から広範囲におよぶクライアント472にメッセージを転送するために、拡張ポイント479を、つなぎ合わせることが可能である。
【０１６１】
図31は、本発明のさらに別の実施形態によって、該デジタル信号を伝送するためのネットワーク配置の概略図である。第１及び第２のネットワーク481、482の間の通信は、指向アンテナ480ａ、480ｂによる。各アンテナ480ａ、480ｂは、他方を標的としてネットワーク481、482の間の通信を可能にする。第１のアンテナ480aは、アクセスポイント470ａを介して、第１のネットワーク481に接続されている。同様に、第２のアンテナ480ｂは、アクセスポイント470ｂによって、第２のネットワーク482に接続されている。分光計21からのデジタル信号は、送信機230によって第１のネットワーク481に伝送され、次いで、第１のネットワーク481のノードを介して中継されることにより、指向アンテナ480ａに伝送される。次いで、該デジタル信号を、第２のネットワーク482上の第２の指向アンテナ480ｂに伝送することができる。第２のネットワーク482は、次いで、該デジタル信号を、処理装置232、ディスプレイ装置233及び／又は記憶装置234へ中継する。
【０１６２】
図32は、既存の無線ネットワーク239を介した、分光計21と処理ユニット232との間の通信を示す。分光計21からのデータは、分光計21内にある、又は分光計21に取り付けられている、送信機230に送られる。送信機230は、例えば、従来の携帯電話で使用される伝送装置のタイプであってもよい。次いで、送信機230は、無線ネットワーク239上の処理装置232に特有の通信チャネルを開くこと（例えば、携帯電話番号に電話をかけること）によって、受信機231を具備する処理装置232（例えば、現在の携帯電話テクノロジーで使用される受信機）に接続する。いったん該通信チャネルが確立されたら、既存の無線ネットワーク239を介して該デジタル信号をルーティングすることにより、該デジタル信号を処理装置232に伝送する。次いで、処理装置232を別のネットワーク又はディスプレイ装置及び／又は記憶装置に接続することができる。無線ネットワーク239は、任意の適当なネットワーク、例えば、SkyTel又はNokiaの通信ネットワークであってもよい。ある実施形態では、無線ネットワーク239は、無線LAN、無線WAN、セルラー／PCSネットワーク（例えば、CPDPモデムを具備するトランシーバを使用することによる）、デジタル電話機ネットワーク、専用パケット交換データネットワーク（proprietary packet switched data network）、一方向ポケットベル、双方向ポケットベル、衛星、無線ローカルループ（Wireless local loop）、ローカルマルチポイント配信サービス（Local Multi-point Distribution Service）、パーソナルエリアネットワーク（Personal Area Network）及び／又は自由空間光通信ネットワークの一部として含まれていてもよい。
【０１６３】
図33は、無線ネットワークを介した、分光計21とアプリケーションサーバー460との間の通信を示す。分光計21は、該デジタル信号を、例えばXirconのRedhawk IITMであってもよい送信機230に送る。送信機230は、次いで、該デジタル信号を、例えばラップトップコンピュータであってもよい処理装置232及び長距離伝送装置461に無線で送り、これが、被変調電波を介して、該デジタル信号をトランシーバ基地局462に伝送する。次いで、T1ライン463を介して、該デジタル信号は基地局コントローラー464に伝送され、これが次には、該デジタル信号をモバイル交換センター（mobile switching station）465に伝送する。所定のユーザー設定に基づいて、モバイル交換センター（mobile switching station）465は、該デジタル信号を、網間接続機能装置466又は簡易メッセージセンター467のいずれかに伝送する。該デジタル信号が、網間接続機能装置466に送られる場合、網間接続機能装置466は、次いで、該デジタル信号をアプリケーションサーバー460に伝送する。しかし、該デジタル信号が簡易メッセージセンター467に送られる場合、簡易メッセージセンター467は、該デジタル信号を、インターネット468を介してアプリケーションサーバー460に送る。アプリケーションサーバー460は、デジタル信号の表示、該デジタル信号の、サーバー460のクライアントへの転送、該デジタル信号の分析及び／又は該デジタル信号の保存を行う。アプリケーションサーバー460は、任意の適当な装置、例えば、IBM互換ゲートウェイ（compatible Gateway）パーソナルコンピュータであってもよい。
【０１６４】
図34Ａ〜Ｂは、スペクトルスキャンを実行するための、遠隔分光計の一例を示す。図34Ａに示されているように、多波長光度計は、集束光学装置222の焦点を合わせることによって、身体の一部10上に集中され、また向けられるビームを生じさせる光源221を有する。多数の特定の、所定の狭い帯域の波長を、濾光して同時に受け取るために、身体の一部10を透過する光は、リニア可変フィルター120を通過して、アレイ検出器121に進む。リニア可変フィルターは当該技術分野で周知であり、例えば、Anthonに付与された米国特許第6,057,925号の明細書、Gatに付与された米国特許第5,166,755号の明細書、及びSeddonらに付与された米国特許第5,218,473号の明細書に記載されており、また図34Ｂに概略的に示されている。集束光学装置222の焦点を合わせ、リニア可変フィルター120及びアレイ検出器121は、本明細書の他所で論じられた実施形態及び変形、例えば図23Ａ〜Ｇに示されているもので、フィルター223及び検出器226が使用され配置されているのと同様に、使用し配置することが可能である。
【０１６５】
図35Ａ〜Ｂは、分光検出器配置を示す。図35Ａに示されているように、該装置は、発光部分214、及び発光部分214を取り囲む２つの検出器215、216を含み、また、例えば手持ちサイズのペン型装置又は卓上装置の中に入っていてもよい。発光部分214は、任意の光源、例えば集束光学装置が組み込まれた石英ハロゲン灯又は光ファイバー束であってもよい光源を有し、また発光部分214は、好ましくは、長方形のプリズムSiO2光ガイドを有する。所定の間隔で、発光部分214は、身体の一部10に光を発する。検出器215、216は、次いで、身体の一部10に反射した光を検出する。検出器215、216は、好ましくはケイ素でできており、また好ましくは特定の波長範囲のみを検出するようにデザインされている。例えば、検出器215は、400〜700nmのみの波長で光を検出するように設定することができ、検出器216は、600〜1100nmのみの波長で光を検出するように設定することができる。そのようなものとして、図13Ａに示されている装置は、400〜1100nmの波長の光を検出することが可能である。
【０１６６】
一実施形態では、各フィルター215、216の上に、検出器215、216への光の伝播を、それぞれの指定された範囲のみの波長に制限する光学フィルターが存在するため、検出器215、216は、それらの特定の波長範囲の光を検出することができる。
【０１６７】
別の実施形態では、図34Ａ〜Ｂに示されているように、各検出器215、216の上に、検出器215、216への光の伝播を、指定された、所定の狭い波長帯域のみの波長に制限するリニア可変フィルター120が存在するため、検出器215、216は、アレイ検出器であり、それらの特定の波長の光を検出することができる。
【０１６８】
遠隔分光計のさらなる好ましい実施形態では、図35Ｂに示されているように、該装置は、発光部分214、及び発光部分214を取り囲む３つの検出器217、218、219を含む。発光部分214は、任意の光源であってもよいが、好ましくは集束光学装置を組み込んだ石英ハロゲン灯である光源を有し、また発光部分214は、好ましくは三角形プリズムSiO2光ガイドを有する。検出器217、218、219は、図35Ｂに示されているように、それぞれ、三角形の発光部分214の各面に隣接して配置されていてもよい。所定の間隔で、発光部分214は、身体の一部10の上に光を発する。検出器217、218、219は、次いで、身体部分10に反射された光を検出する。図35Ａでは２つの検出器であるが、発光部分214は３つの検出器の間にあること以外は、図35Ｂの分光計は、図35Ａの分光計と同様である。
【０１６９】
検出器217、218、219は、特定の帯域の波長のみを検出するようにデザインされている。例えば、検出器217、218、219は、好ましくはケイ素でできており、検出器217は、400〜700nmの波長の光を検出し、検出器218は、600〜1100nmの波長の光を検出する。加えて、検出器219は、好ましくは、インジウム/ガリウム/ヒ素（InGaAs）で形成されており、11〜1900nmの波長の光を検出する。そのようなものとして、該装置は、400〜1900nmの波長の光を検出することができる。一実施形態では、各検出器217、218、219の上に、検出器217、218、219への光の伝播を、指定された範囲のみの波長に制限する光学フィルターが存在するため、検出器217、218、219は、それらの特定の波長範囲の光を検出することができる。別の実施形態では、検出器217、218、219は、アレイ検出器であり、図34Ａ〜Ｂに示されているように、各検出器217、218、219の上に、検出器217、218、219への光の伝播を、指定された、所定の狭い波長帯域のみの波長に制限するリニア可変フィルター120が存在するため、それらの特定の波長範囲の光を検出することができる。
【０１７０】
最も好ましくは、図35Ａ〜Ｂの実施形態は、フィルター223と実に同様に、使用され配置されることが可能であり、また検出器226は、図23Ａ〜Ｇに示されているように、本明細書の他所で説明された実施形態及び変形で使用され、配置される。
【０１７１】
図36は、遠隔無線分光計21が、中央コンピュータ153と相互に作用する、患者の血液成分値を予測するためのシステムを示す。「無線分光計」は、少なくとも部分的に無線であるパスを介して、スペクトルスキャンに関するそのデータを伝送する分光計を意味する。このような分光計は、スペクトルスキャンデータを読み取る装置に、物理的に接続されていない。上述の可能な実施形態のいずれかに従って作製することができる。無線分光計21は、中央コンピュータ153から離れた位置に、例えば患者の家庭171に、置かれることを考えることが可能である。分光計21は、やはり患者の家庭171に置かれる可能性がある基本モジュール151に、直接又は無線のいずれかで、接続される。基本モジュール151は、コンピュータ又は他の処理装置を含んでもよい。ホームディスプレイ装置288が提供されてもよい。本発明のある実施形態では、基本モジュール151及びディスプレイ装置288の一方又は両方が、分光計21の一部を形成してもよい。
【０１７２】
ある実施形態では、基本モジュール151と中央又は主要コンピュータ153との間に、遠隔通信リンク152が提供される。このリンク152は、無線衛星ケーブル、LAN、電話リンク又は任意の他の適当な無線接続によるものであってもよいし、基本モジュール151から主要コンピュータ153に直接的なものであってもよい。主要コンピュータ153は、該遠隔分光計からのスペクトルスキャンを受け取り、保存する。主要コンピュータ153はまた、連続するスペクトルスキャンの傾向をモニターし、その分析を実行し、必要に応じて各サンプルに関するモデル式を作成及び作成し直し、本明細書に記載のような、血液成分値を予測し、報告書を作成し、及び商取引及び他の職務を実行する。主要コンピュータ153は、診療所178（又は病院）、家庭171、及び離れた位置173のいずれかに、情報を伝送することができる。主要コンピュータ153は、任意の適当なタイプの処理装置であってもよく、任意の適当なタイプの処理装置を含んでもよい。主要コンピュータ153は、任意の適当な場所、例えば営利組織又は非営利組織、病院、研究所又は診療所にあってもよい。
【０１７３】
ある実施形態では、基本モジュール151と診療所178との間に、遠隔通信リンク174が提供される。さらに、診療所178と主要コンピュータ153との間に、遠隔通信リンク176が提供される。本発明の他の実施形態では、遠隔通信リンク174及び176は、病院及び基本モジュール151及び主要コンピュータ153の間であってもよい。
【０１７４】
図37は、主要コンピュータへの基本的接続の要素をより詳細に示す。分光計21は、直接に、又は無線で、例えばRS-232 Blue Tooth（登録商標）Wireless linkを介して、家庭171にあるコンピュータ又は他の処理装置であってもよい基本モジュール151に接続されている。基本モジュール151と主要コンピュータ153との間の遠隔通信リンク152は、さらに、既存の専用の電話回線、例えばダイアルアップモデルによって、無線通信例えば衛星ケーブル、LANによって、インターネット例えばケーブル又はDSLによって、又は仮想プライベートネットワーク（VPN）又は任意の他の適当な無線接続を介してであってもよい。主要コンピュータ153は、好ましくは、スケジュラー／センダー156を介してデータベース157にリンクされているファイルサーバー155を含む。データベース157はまた、計算158、アーカイブ159及びファイルリーダー160モジュールにリンクされている。
【０１７５】
図36を再び参照して、ある状況では、本発明の遠隔分光計21は、輸送することができ、家庭171から隔たった「離れた」位置173で使用することができる。分光計21は、様々な異なる位置から、スペクトログラフィーデータを得ることができる。モデル式及び結果は、分光計21に取り付けられる、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード161、又は他の携帯用記憶媒体で保存することができる。分光計21は、直接に又は無線で、携帯用基本モジュール162に、例えばPALM（登録商標）型装置162ａ、又は一般に処理ユニット及びディスプレイ装置を含むラップトップコンピュータ162ｂに、接続することができる。携帯用基本モジュール162は、データのダウンロード及び編集のために、リンク172を介して無線で、基本モジュール151にリンクされていてもよい。携帯用基本モジュール162はまた、無線リンクl65を介して、無線で、主要コンピュータ153にリンクされていてもよい。さらに、携帯用基本モジュール162もまた、無線リンク179を介して、無線で診療所178にリンクされていてもよい。これらのリンク172、165及び179は、無線衛星ケーブル、LAN、電話リンク又は任意の他の適当な無線接続によることが可能である。
【０１７６】
図38Ａ〜Ｂは、遠隔分光計21のさらなる実施形態を示す。図38Ａに示されているように、光源221は、身体の一部10、近赤外又は赤外の窓／透明な素子、リニア可変フィルター323、スリットアパーチャー322を通過して、１つのダイオード検出器321に進む、光ビームを生じさせる。図23Ａを参照しながら上述した実施形態の場合と同様に、光源221からの光は、近赤外線又は赤外の窓／透明な素子225を通過することが可能である。例えば、分光計21は、手持ちサイズの装置内にあってもよい。窓／透明な素子225は、例えば、石英、サファイア又はガラスであってもよい。身体の一部10を透過させる（例えば、図23Ｄに示されているように）か又は、身体の一部10に反射させた（例えば、図23Ｆに示されているように）後、該光を所望の波長帯域に濾光するために、該光をリニア可変フィルター320に通過させる。該光は次いで、検出器321により、透過率又は反射率のいずれかとして検出される。一実施形態では、図38Ａに示されているように、リニア可変フィルター320は、単一範囲フィルターとして配置されていてもよく、また検出器321は、単一範囲検出器である。
【０１７７】
図38Ａ〜Ｂに示されている実施形態は、オペレーターが、該光の多数の特定の、所定の狭い波長帯域で、身体の一部10のフィルター処理されたスキャンを入手できるようにするために、該装置が、リニア可変フィルター320を様々な方向に移動させるための圧電性バイモルフ（ベンダー）302を具備するため、走査モジュールである。電源300により電力が供給されるバイモルフ302は、支点304及びレバー306を介してリニア可変フィルター320に接続されており、これが、該バイモルフの変位を増幅する。図38Ａは、電源300を切ったバイモルフ302を示す。図38Ｂは、電源300を入れたバイモルフ302を示す。電源300を入れると、バイモルフ302は、図38Ｂに示すように曲がり、レバー306の下部を、支点304の周りを矢印Ａの方向に旋回させる。レバー306の旋回は、表示されているように、リニア可変フィルター320を、矢印Ｂの方向に移動させる。それぞれの所望の波長を選択するために、所定の電力レベルをバイモルフ302に提供し、それによってリニア可変フィルター320を所望の位置に変えるように、電源300を調節することが可能である。
【０１７８】
図38Ａ〜Ｂに示されている本発明の実施形態は、リニア可変フィルター320を移動させるために電気モーターが使用されないという意味で、「ソリッドステート（a solid state）」である。圧電性バイモルフ302は、ミクロンという僅少な範囲内で、非常に精密かつ再現可能な位置決めができる可能性があり、有利な波長再現性を可能にする。リニア可変フィルター320は、例えば、２〜３mmの長さであってもよく、それによって、比較的小さい外形寸法の分光計21を可能にする。分光計21は、リニア可変フィルター320及び検出器321の適切な組合せを選択することによって、紫外線から中間赤外線までの波長範囲（200nm〜10,000nm）で使用することが可能である。
【０１７９】
別の実施形態では、図39Ａの平面図に示されているように、リニア可変フィルター320は、別々の多範囲フィルター323ａ、323ｂ、323ｃとして配置されていてもよい。この実施形態では、リニア可変フィルター323ａ、323ｂ、323ｃのそれぞれが、光の透過を、ある指定された、所定の狭い波長帯域のみの波長に制限する。例えば、リニア可変フィルター323ａは、400〜700nmの波長の光を透過し、リニア可変フィルター323ｂは、600〜1100nmの波長の光を透過し、リニア可変フィルター323ｃは、1100〜1900nmの波長の光を透過する。該別々の多範囲リニア可変フィルター323ａ、323ｂ、323ｃは、オペレーターが、該光の多数の特定の、所定の狭い波長帯域で、製品11のフィルター処理したスキャンを入手できるようにするために、それぞれの圧電性バイモルフによって移動させることができる。別々の多範囲フィルター323ａ、323ｂ、323ｃが使用されるとき、それらの特定の波長帯域のみの光を検出するために、該別々の検出器も使用することが可能である。例えば、図39Ｂの平面図に示されているように、検出器326ａは、400〜700nmを検出し、検出器326ｂは、600〜1100nmの波長の光を検出し、検出器326ｃは、1100〜1900nmの波長の光を検出するように、検出器326ａ、326ｂ、326ｃは置かれている。そのようなものとして、該装置は、400〜1900nmの波長の光を検出することができる。
【０１８０】
この装置の操作は、該多範囲フィルター及び検出器の実施形態に関して示すが、単一フィルター及び検出器の実施形態にも同様に当てはまる。オペレーターは、所望の波長又は波長範囲を走査するように、及び所望の波長のみを通過させることができるように、該圧電性バイモルフが、リニア可変フィルター323ａ、323ｂ、323ｃを移動させるように、処理装置（示さず）をプログラムする。従って、該光21は、リニア可変フィルター323ａ、323ｂ、323ｃが、特定の波長範囲の光を検出するアレイ検出器326ａ、326ｂ、326ｃ上に（又は検出器326ａ、326ｂ、326ｃのそれぞれに１個ずつ）集束することによって、所望の波長帯域に濾光される。
【０１８１】
あるいは、そのときにオペレーターにより指定された特定の波長のみでスキャンをとることができるように、該オペレーターは、該装置を手で操作してもよい。
【０１８２】
バイモルフ302を使用する本発明の他の実施形態では、単一のダイオード検出器321の代わりに、他のタイプの検出器を使用することができる。好ましくは、ソリッドステート検出器が使用される。
【０１８３】
図40Ａ〜Ｄは、本発明の実施形態による卓上血液モニター装置100の様々な図を示す。図40Ａは、ディスプレイ588及びスキャン開始ボタン590を含む、血液モニター装置100の正面図を示す。身体の一部の分光スキャンを実行するために、分光計21と、患者によって透明な素子225に隣接して置かれた、身体の一部10との行き来に、光を通過させるために、透明な素子225が提供される。透明な素子225以外に、分光計21が卓上装置100の中に封入されているが、図40Ａにはそれ以上示されていない。
【０１８４】
図40Ｂは、血液モニター装置100の平面図を示す。発光部分214は、身体の一部10の上に光を発し、検出器215、216は、図35Ａを参照しながらより詳細に上述したように、身体の一部に反射された光を検出するために提供される。本発明の他の実施形態では、図35Ｂを参照しながら上述したように、第３の検出器が提供されてもよい。
【０１８５】
図40Ｃは、血液モニター装置100の側面図を示す。
【０１８６】
図40Ｄは、血液モニター装置100の背面図を示す。入力592ならびにコントロールディスプレイコネクタ599が提供されている。コネクタ592及び599は、それぞれ、当業者に理解されるであろう任意の適当な接続タイプであってもよい。コネクタ594及び596は、それぞれ、400〜700nm及び600〜1100nmでの、検出器215、216からの出力である。第３の検出器を使用するとき、第３の検出器の出力用に、コネクタ598を設けることが可能である。コネクタ594、596、598は、RS-232コネクタ又は任意の他の適当なコネクタ型であってもよい。
【０１８７】
図13は、薬物分配ポンプ1300と通信している本発明の無線分光計1310を示す。該薬物分配ポンプ1300は、IV 1320を介して、治療薬及び希釈剤（例えば、水）の混合物を、患者に強制的に入れる。無線分光計1310から受け取ったデータに基づいて、ポンプ1300は、より多い、より少ない、又は同量の薬物を患者に分配することができる。例えば、ポンプ1300は、本発明から得た結果に基づいて、加速又は減速することが可能である。好ましくは、ポンプ1300は、本発明からデータを受け取ることができる無線接続を有することができる。例えば、本発明は、赤外線又は電波信号をポンプ1300に伝送することが可能である。本発明によるある実施形態では、該データが関連する成分は、脈拍数又は血圧であり、またポンプ1300によって患者に分配される薬物は、キニジン又はバルビツール酸である。
【０１８８】
図14は、錠剤ディスペンサー1400に取り付けられた本発明の無線分光計1310を示す。錠剤ディスペンサー1400は、信号を受け取り次第、錠剤の形で、治療薬及び不活性成分の混合物を患者に与える。該信号は、本発明の無線分光計1310から受け取ったデータに基づいている。例えば、患者（例えば実験動物）の血圧が、ある一定のレベルより下に低下すると、信号を発生することができる。好ましくは、錠剤ディスペンサー1400は、本発明からデータを受け取ることができる、無線接続を有することができる。例えば、本発明は、赤外線又は電波信号を、錠剤ディスペンサー1400に伝送することが可能である。本発明によるある実施形態では、該データが関連する成分は、脈拍数又は血圧であり、また該ポンプによって患者に分配される薬物は、キニジン又はバルビツール酸である。
【０１８９】
図15は、格納装置1500（例えばケージ）に取り付けられた図13及び14に記載されている実施形態を示す。IVを使用して治療薬を投与する場合、拘束装置1510も存在する。格納装置1500は、負の刺激発生器1520（例えば電気ショック装置）を取り付けることが可能である。好ましくは、負の刺激装置1520は、本発明からの無線信号によって活性化することができる。格納装置1500の使用によって、本発明、及び負の刺激装置1520は、治療薬の様々なレベルでの負の刺激の作用を決定することが可能である。例えば、被験対象（例えば、チンパンジー又はラット）は、錠剤で、又はIV注射によって、実験レベルに達するまでキニジンの投与を受けることができる。該実験レベルは、経時的に複数のスペクトル測定値を得ることにより、本発明によって決定することができる。次いで、１つ以上の負の刺激（例えば電気ショック）を被験者に与えることができる。電気ショックを与えている間中、被験者の血圧及び心拍を本発明によってモニターすることができる。被験者に心停止が誘発されるまで、これを続けることができる。当該技術分野で公知の方法、例えば首輪又は腕輪によって、無線分光計1310を被験者に取り付けることができる。
【０１９０】
本発明による別の実施形態では、血液の成分（例えば脈拍数）がある一定のレベルに達するまで、該負の刺激を与えることができる。次いで、治療薬（例えばバルビツール酸）を与えることが可能であり、また本発明を使用して、血液の成分レベル（例えば、脈拍数及び酸素レベル）を決定することができる。
【０１９１】
キニジンの代わりに、被験対象は、鎮痛薬（例えばオピオイド）の投与を受けることが可能である。次いで、実験レベルに達したとき、負の刺激を与えることが可能である。次いで、該負の刺激の作用を観察し、バルビツール酸又は疼痛コントロール薬の効果に関して予測を行うことが可能である。本発明を使用して、観察段階で、心拍及び血圧を測定することができる。
【０１９２】
図16は、拘束装置1700に取り付けられた図13に記載されている、本発明の実施形態を示す。拘束装置1700は、例えば、詰め物をした椅子であってもよい。患者（例えば、精神病的エピソードに悩んでいる精神病患者）に、ポンプ1300で、治療レベルに達するまで、ソラジン（thorazine）を投与することができる。該治療レベルは、本発明を用いて複数のスペクトルスキャンをとることにより、決定することができる。さらなるスペクトルスキャンをとって、患者に対する害なしに、該治療薬のレベルを維持することができる。例えば、該治療薬が、危険な血流レベルに達すると、アラーム装置1720が音を出すか及び／又はオペレーターに知らせることができる。
【０１９３】
図17は、リラクゼーション装置1800、例えば、ベッド、診察台又は椅子に取り付けられた図13及び14に記載されている本発明の実施形態1810を示す。患者（例えば、心発作を経験した入院患者）は、ある一定のレベルに達するまで、治療薬の投与を受けることができる。該治療レベルは、本発明を用いて複数のスペクトルスキャンをとることにより、決定することができる。さらなるスペクトルスキャンをとって、患者に対する害なしに、治療薬のレベルを維持することができる。例えば、該治療薬が、危険な血流レベルに達すると、アラーム装置1820が音を出すか及び／又はオペレーターに知らせることができる。
【０１９４】
本発明の多くの他の変形は、当業者に明白であり、添付の特許請求の範囲内のものであると考えられる。制限のためではなく例証のために提示されている、記載の実施形態以外で本発明を実行できることを、当業者は十分に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１９５】
【図１】本発明の基本的な要素及びそれらの間の相互作用を示す簡略化した概略図である。
【図２Ａ】透過分光計の基本的な概略図である。
【図２Ｂ】反射分光計の基本的な概略図である。
【図３】拡散反射率分光法に使用される機器検出器システムの線図である。
【図４】集積球サンプル提示幾何学を使用する拡散反射率の概略図である。
【図５】タレット搭載干渉フィルター機器の線図である。
【図６】くさび干渉フィルターを利用する回転傾斜フィルターホイールを示す。
【図７】光が、エンコーダーホイールを通過する、スピニングフィルターシステムを示す。
【図８Ａ】格子モノクロメーター分光計の線図であり、図８Ａは、側面図を示す。
【図８Ｂ】格子モノクロメーター分光計の線図であり、図８Ｂは、格子機器の平面図を示す。
【図９】光が、サンプルに達する前に分散される、代表的な前分散モノクロメーターに基づく機器を示す。
【図１０】光が、サンプルに到達した後に分散される、後分散モノクロメーターに基づく機器を示す。
【図１１】音響光学チューナブルフィルター分光計を例示する。
【図１２Ａ】スペクトルスキャンを得るために使用することができる、非侵襲的近赤外スペクトル装置を例示する。
【図１２Ｂ】スペクトルスキャンを得るために使用することができる、非侵襲的近赤外スペクトル装置を例示する。
【図１２Ｃ】スペクトルスキャンを得るために使用することができる、もう１つの非侵襲的近赤外スペクトル装置を例示する。
【図１３】薬物分配ポンプに通信している、本発明の無線分光計を示す。
【図１４】錠剤ディスペンサーに取り付けられた本発明の無線分光計を示す。
【図１５】格納装置に取り付けられた本発明の実施形態を示す。
【図１６】拘束装置に取り付けられた本発明の実施形態を示す。
【図１７】リラクゼーション装置に取り付けられた本発明の実施形態を示す。
【図１８】第１変換と第２変換ペアの表である。
【図１９】比率変換ペアの表である。
【図２０Ａ】データが拡散−透過率によって収集されるときに使用される変換ペアの表であり、図20Ａは、第１変換と第２変換を示す。
【図２０Ｂ】データが拡散−透過率によって収集されるときに使用される変換ペアの表であり、図20Ｂは、比率変換ペアを示す。
【図２１Ａ】データが、絶対透過率によって収集されるときに使用される変換ペアの表であり、図21Ａは、第１変換と第２変換を示す。
【図２１Ｂ】データが、絶対透過率によって収集されるときに使用される変換ペアの表であり、図21Ｂは、比率変換ペアを示す。
【図２２】導関数スペーシング係数（derivative spacing factors）の表である。
【図２３Ａ】前分散配置での、分光計の実施形態の概略図を示す。
【図２３Ｂ】後分散配置での、分光計の実施形態の概略図を例示する。
【図２３Ｃ】単色光源を使用し、フィルターを使用しない構成での、分光計の実施形態の概略図を例示する。
【図２３Ｄ】光源及び検出器が、透過率測定用に構成されている、分光計の実施形態の概略図を例示する。
【図２３Ｅ】光源及び検出器が、透過率測定用に構成されている、分光計の別の実施形態の概略図を示す。
【図２３Ｆ】光源及び検出器が、反射率測定用に構成されている、分光計の実施形態の概略図を示す。
【図２３Ｇ】処理装置が、分光計に物理的に接続されている様式の、分光計の実施形態の概略図を示す。
【図２４】本発明の別の実施形態の概略図を示す。
【図２５】光ファイバー束が、多数の位置を照射するための光源として使用される、本発明の実施形態の概略図を示す。
【図２６】１つの検出器が、多数の光ファイバー光ガイドに接続されている、本発明の実施形態の概略図を示す。
【図２７】デジタル信号をプロセッサに伝送するための構成の概略図を示す。
【図２８】デジタル信号をプロセッサに伝送するための別の構成の概略図を示す。
【図２９】本発明の別の実施形態による、デジタル信号を伝送するための、ネットワーク配置の概略図を示す。
【図３０】デジタル信号を伝送するための、ネットワーク配置の別の実施形態の概略図を示す。
【図３１】本発明のまた別の実施形態による、デジタル信号を伝送するための、ネットワーク配置の概略図を示す。
【図３２】デジタル信号を伝送するための、さらに別のネットワーク配置の概略図を示す。
【図３３】デジタル信号を伝送するための、さらなるネットワーク配置の概略図を示す。
【図３４Ａ】スペクトルスキャンを実行するための、遠隔分光計の実施形態を示す。
【図３４Ｂ】スペクトルスキャンを実行するための、遠隔分光計の実施形態を示す。
【図３５Ａ】分光検出器配置の実施形態を示す。
【図３５Ｂ】分光検出器配置の実施形態を示す。
【図３６】血液成分値を予測するための、本発明によるシステムの実施形態を示す。
【図３７】主要コンピュータへの基本接続の要素をより詳細に示す。
【図３８Ａ】遠隔分光計の別の実施形態を示す。
【図３８Ｂ】遠隔分光計の別の実施形態を示す。
【図３９Ａ】遠隔分光計のさらに別の好ましい実施形態を示す。
【図３９Ｂ】遠隔分光計のさらに別の好ましい実施形態を示す。
【図４０Ａ】本発明の実施形態による卓上血液モニター装置の、正面図を示す。
【図４０Ｂ】本発明の実施形態による卓上血液モニター装置の、平面図を示す。
【図４０Ｃ】本発明の実施形態による卓上血液モニター装置の、側面図を示す。
【図４０Ｄ】本発明の実施形態による卓上血液モニター装置の、背面図を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005537891.tif 000013
【図６】
2005537891.tif 000014
【図７】
2005537891.tif 000015
【図８Ａ】
2005537891.tif 000016
【図８Ｂ】
2005537891.tif 000017
【図９】
2005537891.tif 000018
【図１０】
2005537891.tif 000019
【図１１】
2005537891.tif 000020
【図１２Ａ】
2005537891.tif 000021
【図１２Ｂ】
2005537891.tif 000022
【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
2005537891.tif 000031
【図２０Ｂ】
2005537891.tif 000032
【図２１Ａ】
2005537891.tif 000033
【図２１Ｂ】
2005537891.tif 000034
【図２２】
2005537891.tif 000035
【図２３Ａ】
2005537891.tif 000036
【図２３Ｂ】
2005537891.tif 000037
【図２３Ｃ】
2005537891.tif 000038
【図２３Ｄ】
2005537891.tif 000039
【図２３Ｅ】
2005537891.tif 000040
【図２３Ｆ】
2005537891.tif 000041
【図２３Ｇ】
2005537891.tif 000042
【図２４】
2005537891.tif 000043
【図２５】
2005537891.tif 000044
【図２６】
2005537891.tif 000045
【図２７】
2005537891.tif 000046
【図２８】
2005537891.tif 000047
【図２９】
2005537891.tif 000048
【図３０】
2005537891.tif 000049
【図３１】
2005537891.tif 000050
【図３２】
2005537891.tif 000051
【図３３】
2005537891.tif 000052
【図３４Ａ】
2005537891.tif 000053
【図３４Ｂ】
2005537891.tif 000054
【図３５Ａ】
2005537891.tif 000055
【図３５Ｂ】
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【図３６】
2005537891.tif 000057
【図３７】
2005537891.tif 000058
【図３８Ａ】
2005537891.tif 000059
【図３８Ｂ】
2005537891.tif 000060
【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図４０Ａ】
2005537891.tif 000063
【図４０Ｂ】
2005537891.tif 000064
【図４０Ｃ】
2005537891.tif 000065
【図４０Ｄ】
2005537891.tif 000066
【国際調査報告】
2005537891.tif 000067
2005537891.tif 000068
2005537891.tif 000069