(57)【要約】患者の身体における非侵襲的測定に使用する方法およびシステムを提供する。患者の潅血肉質媒体における測定位置に、人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持する。人工的な血液動態の状態下において測定位置に外部電磁場を加える。この外部電磁場に対する、潅血肉質媒体の応答の時間変動を検出し、それを示す測定データを生成する。媒体の応答は、入射光に対する応答として得られる光音響信号および／または印加された交流電磁場に対する応答としての媒体のインピーダンスとすることができる。
2007510492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体における非侵襲的測定に使用する方法であって、
（ａ）患者の潅血肉質媒体における測定位置に人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持するステップと、
（ｂ）前記人工的な血液動態の状態下において、前記測定位置に外部電磁場を印加するステップと、
（ｃ）前記測定位置の少なくとも一部からの、前記外部電磁場に対する前記媒体の時間応答を検出し、前記特定の時間期間の少なくとも一部にわたる前記媒体の前記応答の時間変化を示す測定データを生成するステップと、を含んでおり、
前記外部電磁場に対する前記応答が、血液の散乱特性が光に応答する範囲内の波長を有する照射入射光に対する音響応答と、前記媒体の前記一部のインピーダンスとのうちの少なくとも一方を含んでいる方法。
【請求項２】
前記測定データを分析し、前記媒体の前記時間応答から導かれる少なくとも１つの特性パラメータを判定するステップと、
別の独立した方法によって得られる所望の血液特性を前記特性パラメータの関数として示す所定の基準データｄを用意するステップと、
前記媒体の前記時間応答から導かれる前記判定された特性パラメータと、前記所定の基準データとを利用して、前記患者の前記所望の血液特性の値を得るステップと、
を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記時間応答に影響を及ぼす前記血液の特性が調整されるように、前記測定位置における前記人工的な血液動態の状態を、前記特定の時間期間内の所定の時間間隔にわたり変化させるステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定データを分析し、前記媒体の前記応答から導かれる少なくとも１つの特性パラメータを判定するステップと、
別の独立した方法によって得られる所望の血液特性を前記特性パラメータの関数として示す所定の基準データを用意するステップと、
前記媒体の前記応答から導かれる前記判定された特性パラメータと、前記所定の基準データとを利用して、前記患者の前記所望の血液特性の値を得るステップと、
を含んでいる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基準データが、前記所望の血液特性に対する前記特性パラメータの依存性を定義する較正曲線である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基準データが、前記所望の血液特性に対する前記パラメータの依存性を定義する較正曲線である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの特性パラメータが、前記特定の時間期間の間の特定の瞬間における前記時間応答の実際の値である、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記特定の瞬間が、前記応答が漸近度近傍（near asymptotic magnitude）に達する時点に選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの特性パラメータが、前記特定の時間期間の間の特定の瞬間における前記時間応答の実際の値である、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記特定の瞬間が、前記応答が漸近度近傍に達する時点に選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記特性パラメータが、前記外部電磁場の第１の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第１の関数と、第２の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第２の関数との間の比として定義されるパラメトリック傾斜である、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記特性パラメータが、前記外部電磁場の第１の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第１の関数と、第２の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第２の関数との間の比として定義されるパラメトリック傾斜である、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の対数関数である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の対数関数である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の時間変化率である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の時間変化率である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記人工的な血液動態の状態を形成する前記ステップが、血流が正常である前記媒体に収縮期血圧より高い圧力を加え、測定位置において前記媒体に、血流が一時的に停止した状態を形成するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記測定位置において前記血流が一時的に停止した状態を形成する前記ステップが、前記測定位置の上流の特定の位置において前記媒体に収縮期血圧より高い一次圧力を加えるステップを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記特定の時間期間が、前記肉質媒体に不可逆的な変化が生じるには不十分である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記人工的な血液動態の状態を変化させる前記ステップが、所定の値の少なくとも１つの二次圧力パルスによって前記媒体に前記所定の時間間隔にわたり摂動を加えるステップを含んでいる、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
前記二次圧力の前記所定の値が、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記人工的な血液動態の状態を変化させる前記ステップが、所定の周期的パターンの二次圧力によって前記媒体に前記所定の時間間隔にわたり摂動を加えるステップを含んでいる、請求項３に記載の方法。
【請求項２３】
前記所定の周期的パターンが、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内の振幅を有する二次圧力パルスの形式である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記時間応答に影響を及ぼす前記血液の特性が調整されるように、前記測定位置における前記人工的な血液動態の状態を、前記特定の時間期間内の所定の時間間隔にわたり変化させるステップを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記人工的な血液動態の状態を変化させる前記ステップが、所定の値の少なくとも１つの二次圧力パルスによって前記媒体に前記所定の時間間隔にわたり摂動を加えるステップを含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記二次圧力の前記所定の値が、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記人工的な血液動態の状態を変化させる前記ステップが、所定の周期的パターンの二次圧力によって前記媒体に前記所定の時間間隔にわたり摂動を加えるステップを含んでいる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記所定の周期的パターンが、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内の振幅を有する二次圧力パルスの形式である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
患者の血液の、測定対象である少なくとも１つの所望の特性が、血液中のグルコース濃度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
患者の身体における非侵襲的測定に使用して、前記患者の身体の少なくとも１つの所望の特性を求めるシステムであって、
（ｉ）前記患者の身体に取り付けるように構成され、患者の潅血肉質媒体における測定位置に人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持するように動作する加圧アセンブリと、
（ｉｉ）前記測定位置に電磁場を加えるように動作するように構成されている外部電磁場源と、前記測定位置の少なくとも一部からの、前記外部電磁場に対する前記媒体の応答を検出し、前記応答を時間の関数として示す測定データを生成するように構成されている検出モジュールとを含んでいる前記測定プローブと、
（ｉｉｉ）前記時間応答から導かれる特性パラメータの関数として前記所望の血液特性を示す基準データを格納するメモリと、前記測定データに応答して、前記測定データを前記基準データを利用して分析し、少なくとも１つの所望の血液特性を判定するデータ取得・処理ユーティリティとを備え、前記加圧アセンブリおよび前記測定プローブに接続することのできる制御ユニットと、
を備えているシステム。
【請求項３１】
前記加圧アセンブリが、収縮期血圧より高い一次圧力を一次圧力位置において前記肉質媒体に加える一次閉塞カフを備えている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記加圧アセンブリが、
前記時間応答に影響を及ぼす血液の特性を調整するように、二次圧力位置において二次圧力を前記肉質媒体に加えることによって、前記二次圧力位置における前記人工的な血液動態の前記状態を前記特定の時間期間内の所定の時間間隔にわたり変化させる二次閉塞カフを備えている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記一次圧力位置が、前記媒体における正常な血流方向における前記二次圧力位置の上流に選択され、前記前記二次圧力位置が、前記測定位置の近傍である、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記測定プローブが光音響システムを含んでおり、前記外部電磁場源が、音響応答が提供されるように前記患者の血液の散乱特性または吸収特性が応答する波長範囲の光を生成するように構成されており、前記検出モジュールが音響検出器である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記測定プローブが、光音響システムと光学システムとを含んでおり、前記検出モジュールが、音響放射受信器と光学検出器とを含んでいる、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３６】
前記測定プローブが、前記測定位置において前記媒体の少なくとも一部のインピーダンスを測定するシステムを含んでいる、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３７】
前記基準データが、前記所望の血液特性に対する前記特性パラメータの依存性を定義する較正曲線を含んでいる、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの特性パラメータが、前記特定の時間期間の間の特定の瞬間における前記時間応答の実際の値である、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記特定の瞬間が、前記応答が漸近度近傍に達する時点に選択される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記特性パラメータが、前記外部電磁場の第１の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第１の関数と、第２の周波数に対応する前記媒体の前記時間応答に依存する第２の関数との間の比として定義されるパラメトリック傾斜である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項４１】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の対数関数である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１および第２の関数が、それぞれ、前記第１および第２の周波数に対応する前記応答の時間変化率である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
患者の血液の前記少なくとも１つの所望の特性が、血液中のグルコース濃度である、請求項３０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、人体内の非侵襲的測定の手法に関し、詳細には、光音響測定手法および電気的測定手法によって血液特性を測定する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
さまざまな血液パラメータ（例：血中グルコース濃度、血中酸素飽和度など）を測定する非侵襲的手法は、患者の身体から血液試料を採取する必要がないため、非常に普及した。血液の組成を非侵襲的に求める１つの方法では、検査する血液と電磁放射との相互作用を利用する。適切な特性を持つ電磁放射は、主として２つの形態で血液と相互作用することが知られている。電磁放射は肉質媒体（fleshy medium）を通過するときに散乱し、その一部が吸収される。血液のさまざまな化学種が、それぞれ異なる波長において異なる程度だけ散乱および吸収する。肉質媒体の物理的な組成も、放射との相互作用に影響する。
【０００３】
材料の成分の濃度を調べることを目的として、光放射を利用して患者の身体（例：指）を調べるさまざまな方法が提案されている。
【０００４】
例えば、光学監視手法は、患者の身体の測定位置を透過または反射する光の検出を利用することができ、さまざまな血液成分の存在をそれらの既知のスペクトル挙動に基づいて示すことのできる分光光度測定に基づいている。通常、光学監視手法では、患者の指に取り付けられる光学測定装置またはプローブを使用し、指に光を照射してその光学応答を検出する光学アセンブリを含んでいる。例えば、この種類の従来の装置（パルスオキシメータなど）は、毎日の臨床治療の標準として一般に受け入れられており、指を流れる血液の体積の変化に起因する拡張型の脈動性光学信号を測定する。
【０００５】
酸素飽和度以外のいくつかの血液パラメータ（例：グルコース濃度）については、赤領域および近赤外領域におけるその吸収スペクトルの挙動が酸素ヘモグロビンの場合ほど顕著ではないため、測定が非常に困難である。従って、パルス酸素測定以外の非侵襲的光学手法の主たる制限は、吸収に基づく方法の選択性が限られていることに関連する。
【０００６】
特許文献１、特許文献２および特許文献３（いずれも本出願の譲受人に譲渡）には、別の光学的手法が開示されている。これは閉塞に基づく手法であり、この手法によると、測定位置において血流が一時的に停止した状態が形成されるように、正常な血流で血液が流れている肉質媒体に収縮期血圧より高い圧力を加える。さまざまな波長の入射放射および／またはさまざまな偏光状態の検出光による測定を、停止期間の間、すなわち血流の停止状態が維持されている間に時間間隔をおいて行われるセッションにおいて実行する。この手法は、血液の完全な停止状態が達成されていないときに生じる「自然な血液動態」ではなく「人工的な血液動態」の状態を利用する。血流が停止する結果として、光学応答に関連付けられる血液の光学特性が自然な血液動態における光学特性とは異なる、人工的な動態の状態が達成される。実際には、血液の散乱特性は散乱体（集合体）のサイズおよび形状に依存することが知られている。従って、人工的な動態の状態における光学応答の時間変化は、媒体中の散乱中心、すなわち赤血球（ＲＢＣ）の集合（連銭効果（Rouleaux effect））の形状および平均サイズの変化に依存する。血液の光学特性は、人工的な動態の影響によって劇的に変化し、血流が正常である肉質媒体における光学特性とは約２５〜４５％、場合によっては６０％も異なることが判明した。従って、人工的な動態に基づく手法の精度（すなわち信号対雑音比）および光学測定の選択性は、自然な動態における血液パラメータの測定に基づく手法と比較して、相当に良好とすることができる。
【０００７】
図１は、人工的な動態の状態を形成し、特定の停止時間の間維持した後に解放するときの時間間隔にわたり得られた、血液の光透過／吸収特性（光学応答）を表す一般的なプロットを示す例を図解している。特に、このプロットは、収縮期血圧より高い一次圧力を加えて解放するときに血液の光透過特性がどのように変化するかを示している。図１における透過特性は、任意透過単位（Ｔ．Ａ．Ｕ．）として示してある。
【０００８】
肉質媒体への一次圧力の加圧を瞬間Ｔｓｔａｒｔに開始し、媒体に不可逆的な変化が生じない時間期間（例：２５秒）だけ維持する。圧力を瞬間Ｔｒｅｌｅａｓｅに解放する。相対透過率の測定は、収縮期血圧より高い圧力を加えるより前に開始し、継続的に実行する。さまざまな血流状態に対応する、媒体のさまざまな光学応答領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで表してある）を観察する。領域Ａは、収縮期血圧より高い圧力を加える前の正常な血流状態に対応する。図示したように、この領域は、血液の相対光透過率の標準的な変動値を特徴とする。領域Ｂは、瞬間Ｔｓｔａｒｔ（圧力を最初に加えたとき）に始まり、人工的な血液動態の状態が実際に始まった後、短い時間期間ＴＢ（約０．５秒）だけ持続する。この時間期間において得られる測定値は、安定しておらず無視することができ、なぜなら、運動性要因あるいはその他の要因の避けることのできない影響に起因して光透過率が非単調に変動するためである。領域Ｃは、血流を一時的に止めた状態に対応し、（Ｔｓｔａｒｔ＋ＴＢ）として決まる瞬間と瞬間Ｔｒｅｌｅａｓｅとの間の停止時間Ｔｃだけ続く。この停止時間Ｔｃの間は、血液の相対光透過率の入射光波長に応じて、（図１に示したような）増加曲線または減少曲線（図示していない）を観察することができる。なお、この領域は、人工的な動態の状態がＴｃにわたり維持されている領域であることに留意されたい。光透過率曲線が漸近的最大値（asymptotic maximum）に達するまでの時間は、一般的には１秒〜数分である。領域Ｄは、収縮期血圧より高い圧力を解放した後に起こる血流の遷移状態に対応する。この状態は、わずかな遅延Ｔｄ（約０．５秒）の後、すなわち（Ｔｒｅｌｅａｓｅ＋Ｔｄ）として決まる瞬間に始まる。領域Ｄの持続時間の時間期間ＴＤの間、血液の相対透過率は、正常な血流の特徴的な値に達するまで、単調に減少する。そのような瞬間は、図面にはＴｅｎｄとして示してある。通常、領域Ｄの終了と領域Ｅの開始は、光透過率の変化が周期的かつ最小（約２％）になったときに検出される。領域Ｅは、正常な血流の状態に対応し、これは領域Ａの状態に似ている。
【０００９】
先行技術においては、光音響レーザ分光法を使用して、血液中のグルコース濃度を測定できることも示されている。この手法では、レーザビームを使用して試料を急速に加熱すると、試料に励起ビームが吸収されて音圧波が発生し、それを圧電結晶、マイクロフォン、光ファイバセンサ、レーザ干渉計、または回折センサなどの高感度の超音波検出器によって測定することができる。光音響分光法によって血糖を非侵襲的に測定する先行技術の手法は、例えば、特許文献４（Ｃａｒｏ）、特許文献５（Ｃｈｏｕ）、および特許文献６（Ｇｅｖａら）に記載されている。
【００１０】
特許文献４（Ｃａｒｏ）には、分析対象である患者の指に電磁放射を照射する光源と、音響エネルギを検出するトランスデューサとを含み、血糖を測定する手法が開示されている。トランスデューサが指の片側に配置され、入射する電磁波が、指の反対側（トランスデューサの反対側）に衝突する。
【００１１】
この手法の主たる欠点は、身体などの組織が光学的に厚いことである。衝突する電磁エネルギは、ほぼ完全に組織によって吸収される。結果的に、測定される音響波は、グルコースによって吸収されたエネルギ分ではなく、入射した全電磁エネルギに対する応答となる。
【００１２】
さらに、皮膚または血液中の水分含有量が７０％を超えうることも周知であり、水が主たる吸収物質となる。水による強い吸収の影響は２つある。第一に、組織が高い割合の水分を含んでいるため、水による吸収によって、光ビームが組織の十分な深さまで貫通することが阻止されることがある。第二に、水による吸収によって生成される音響信号が、グルコースによる音響信号と比較して圧倒的に大きくなりうる。特許文献４に開示されている手法は、測定する媒体（グルコースなど）ではなく、水による放射の吸収に起因する悪影響に対処していない。
【００１３】
グルコースを非侵襲的に監視する別の光音響方法は、特許文献５（Ｃｈｏｕ）に記載されており、この方法においては、励起源が、分析物の吸収特性に対応する波長の電磁エネルギを供給する。照射すると、測定する試料の比較的薄い層に、熱拡散長によって特徴付けられる音響エネルギが生成される。この音響放射を、一端が測定セルに配置されており他端が基準セルに配置されている差動マイクロフォンによって検出する。プロセッサは、測定する物質の濃度を、検出された音響信号に基づいて求める。血流中のグルコース濃度を求めるためには、強い光音響放射が誘発されるように、約１５２０〜１８５０ｎｍおよび約２０５０〜２３４０ｎｍのスペクトル範囲内のグルコースの吸収帯に励起源が調整されていることが好ましい。これらの波長範囲においては、水による吸収が比較的弱く、グルコースによる吸収が比較的強い。従って、上記の波長範囲においては、たとえ組織の水分含有率が高くても、測定を行うことのできる十分な深さまで電磁放射が組織を貫通することができる。
【００１４】
特許文献６（Ｇｅｖａら）には、媒体中の対象成分の濃度を求めるための、共振光音響分光法（ＲＰＡＳ）の方法および装置が記載されている。この方法は、持続時間、周波数、数およびパワが可変である短い等距離パルス（equidistant short pulses）を含んでいる光パルス列を媒体表面に照射するステップを含んでいる。短い光パルスの周波数は、音響モードの共振光−励起（resonant light-excitation）のために、媒体における固有音響振動周波数と等しいものに選択される。光パルスの波長は、対象の成分によって光が吸収されて媒体の測定領域において断熱的に温度が上昇することに起因して、媒体において共振音響振動が励起されるように選択される。
【００１５】
血液中の対象の化学物質（例：グルコース）の濃度を求める非侵襲的方法のいくつかは、患者の身体の一部のインピーダンス（総電気抵抗）またはインピーダンスの成分を測定することに基づいている。例えば、特許文献７（Ｆｕｌｌｅｒら）には、２本の電極を人体に直接接触させて、反射および／または透過した電磁信号の実成分および虚成分を周波数の関数としてスペクトル的に分析し、対象の化学物質の濃度を識別する手法が記載されている。この場合の分析としては、人体が示す実効複素インピーダンスの分析、および／または人体における透過信号と反射信号との間の有効な位相ずれの分析が挙げられる。
【００１６】
人体の総電気インピーダンスおよび総電気インピーダンスの成分は、血中グルコース濃度の実際の値のみならず、血中グルコース濃度の一時的な変化率にも依存することが知られている。グルコース濃度の変化率は、個人ごとに固有であり、複数の理由および要因（例：環境要因、精神生理学的要因、栄養上の要因、特定の代謝要因、その他）に依存して、一定範囲内で変化する。
【００１７】
特許文献８（Ｓｃｈｒｅｐｆｅｒら）には、体液内の物質の濃度を求める手法が開示されている。この特許文献８には、その実施形態の１つにおいて、人体の生体内測定に適する装置が記載されている。この装置は、幅が長さよりも極めて小さい細長い電極を備えている。この電極を、腕部または脚部に縦軸線が平行になるように取り付けるホルダが設けられている。このようにして、大きな相互作用空間が確立され、この空間によって、所望の濃度を高い精度で測定することができる。グルコース濃度を求める方法は、試料から電気的に絶縁されている第１の電極を配置するステップと、１０ＭＨｚ〜２ＧＨｚの間の周波数を有する変調電圧を第１の電極に印加し、試料に変調電場を生成するステップと、試料の電気インピーダンスに依存するパラメータを測定するステップと、を含んでいる。
【００１８】
特許文献９（Ｎｏｖｉｋｏｖら）には、患者の皮膚の総インピーダンスの測定値に基づき、グルコース濃度の変化率を考慮しながら血中グルコース濃度を非侵襲的に求める方法が記載されている。この方法は、グルコース濃度と総インピーダンスとの間の一次相関の線形モデルに基づいている。血中グルコース濃度Ｇ（ｔ）の判定は、皮膚の総インピーダンスＮ（ｘ）または皮膚の総インピーダンスの成分を測定するステップと、次いで、次の近似式に従ってグルコース濃度を求めるステップとを含んでいる。
【００１９】
【数１】
2007510492.tif 000003
ここで、Ｇ１＝Ｇ０−ｑである。Ｇ０は、所定処理開始時の血中グルコース濃度であり、ｑは、血中グルコース濃度に対する恒常性をヒトの組織が維持する能力を特徴付けるパラメータであり、ａｏは、皮膚の総電気インピーダンス（またはその成分）と特定個人の血中グルコース濃度との間の相関を特徴付ける係数であり、ａ１は、外的要因の変動性および個人の特定の特性を考慮した係数である。近似関数において用いられる係数ｑ、ａｏ、ａ１は、侵襲的方法による予備段階測定において決定される。
【特許文献１】米国特許第６，４００，９７２号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／４５５５３号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０１／９６８７２号パンフレット
【特許文献４】米国特許第５，３４８，００２号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９４１，８２１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，４６６，８０６号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７９２，６６８号明細書
【特許文献８】国際公開第０２／０６９７９１号パンフレット
【特許文献９】米国出願公開第２００２／０１５５６１５号明細書
【特許文献１０】欧州特許第０，２８２，２３４号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，０４９，７２８号明細書
【特許文献１２】国際公開第００／４３７５９号パンフレット
【特許文献１３】国際公開第０２／０６９７９１号パンフレット
【非特許文献１】Yu.Feldman etc., "Time Domain Dielectric Spectroscopy: An Advanced Measuring System", Rev.Sci.Instrum., 1996, V.67, (9), P.3208-3216
【発明の開示】
【００２０】
（発明の概要）
公知の光音響／インピーダンス方式は、その潜在的な可能性にもかかわらず、高い精度が得られない。本発明は、潅血（blood perfused）肉質媒体（例：指）の、外部電磁場に対する応答の時間変動を測定する新規の方法および装置を提供することによって、人体における非侵襲的測定を容易にする。血液からの応答の測定は、血液に関連する１つ以上のパラメータを求めることを目的とすることができ、あるいは、組織に関連する１つ以上のパラメータを求めることを目的とすることができ、後者の場合、「血液」の応答は「雑音」部分であり、測定信号全体から差し引かれて求められることを理解されたい。
【００２１】
１つの実施形態によると、外部電磁場に対する応答は、励起光に対する応答として得られる光音響信号である。別の実施形態によると、外部電磁場に対する応答は、印加された交流電磁場に対して応答する媒体のインピーダンスである。
【００２２】
なお、以下の説明においては、用語「インピーダンス」は、説明を簡潔にする目的で、総電気抵抗のみならずインピーダンスの各成分も含むものとする。媒体のインピーダンスの測定成分は、例えば、インピーダンスの有効分（active component）、無効分（reactive component）、有効分と無効分との間の位相角のほか、インピーダンスおよびその成分から導くことのできるパラメータとすることができる。これらのパラメータとしては、特に、媒体の誘電率、誘電損失、伝導度が挙げられる。
【００２３】
いずれの手法（光音響測定およびインピーダンス測定）の場合も、本発明は、光学的な測定手法に関して上述した閉塞に基づく測定の恩恵を利用する。すなわち、閉塞に基づく手法による、潅血肉質媒体の応答の時間変動の測定は、媒体中に人工的な血液動態を形成して制御するステップに基づく。人工的な動態の状態は、血流が正常である媒体の特定の位置の下流、またはその位置付近に、圧力が加えられた場合に媒体に一時的な血流停止状態が達成されるように、媒体のその特定の位置に収縮期血圧より高い一次圧力を加えることによって形成され、特定の時間間隔にわたり維持される。必要なときには、肉質媒体に二次圧力の摂動（perturbation）を加えることによって、人工的な動態の状態の制御をさらに達成することができる。
【００２４】
従って、本発明の１つの広い態様によると、患者の身体における非侵襲的測定に使用する方法であって、
（ａ）患者の潅血肉質媒体における測定位置に人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持するステップと、
（ｂ）人工的な血液動態の状態下において、測定位置に外部電磁場を印加するステップと、
（ｃ）測定位置の少なくとも一部からの、外部電磁場に対する媒体の時間応答を検出し、特定の時間期間の少なくとも一部にわたる媒体の応答の時間変化を示す測定データを生成するステップと、を含んでおり、
外部電磁場に対する応答が、血液の散乱特性が光に応答する範囲内の波長を有する照射入射光に対する音響応答と、媒体の一部のインピーダンスとのうちの少なくとも一方を含んでいる方法が、提供される。
【００２５】
次いで、測定データを分析し、媒体の時間応答から導かれる少なくとも１つの特性パラメータを判定することができる。この目的のため、別の独立した方法によって得られる所望の血液特性を特性パラメータの関数として示す所定の基準データを用意する。次いで、媒体の時間応答から導かれる判定された特性パラメータと、所定の基準データとを利用して、所望の血液特性の値を得ることができる。
【００２６】
本発明の別の広い態様によると、患者の身体における非侵襲的測定に使用して、患者の身体の少なくとも１つの所望の特性を求めるシステムであって、
（ｉ）患者の身体に取り付けるように構成され、患者の潅血肉質媒体における測定位置に人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持するように動作する加圧アセンブリと、
（ｉｉ）測定位置に電磁場を印加するように構成され動作する外部電磁場源と、測定位置の少なくとも一部からの、外部電磁場に対する媒体の応答を検出し、応答を時間の関数として示す測定データを生成するように構成されている検出モジュールと、を含んでいる測定プローブと、
（ｉｉｉ）時間応答から導かれる特性パラメータの関数として所望の血液特性を示し、患者ごとの特性が反映される基準データを格納するメモリと、測定データに応答して、基準データを利用して測定データを分析し、少なくとも１つの所望の血液特性を決定するデータ取得・処理ユーティリティと、を備え、加圧アセンブリおよび測定プローブに接続することのできる制御ユニットと、を備えているシステムが、提供される。
【００２７】
加圧アセンブリは、収縮期血圧より高い圧力値までの一次圧力を一次圧力位置において肉質媒体に加える一次閉塞カフを含んでおり、さらに、時間応答に影響を及ぼす血液の特性が調整されるように、二次圧力を二次圧力位置において肉質媒体に加えることによって、特定の時間期間内の所定の時間間隔にわたり二次圧力位置における人工的な血液動態の状態を変化させる二次閉塞カフを随意的に含んでいる。
【００２８】
一次圧力位置は、媒体における正常な血流方向における二次圧力位置の上流、または、測定位置付近に選択することができる。二次圧力位置は、測定位置の近傍とすることができる。
【００２９】
１つの実施形態によると、測定プローブは、光音響システムであり、外部電磁場源を、音響応答が提供されるように患者の血液の散乱特性または吸収特性が応答する波長範囲における光を生成するように構成することができ、検出モジュールが音響検出器である。別の実施形態によると、測定プローブは、測定位置において媒体の少なくとも一部のインピーダンスを測定するシステムとすることができる。
【００３０】
１つの実施形態によると、基準データは、所望の血液特性に対する特性パラメータの依存性を定義する較正曲線を含んでいる。特性パラメータは、例えば、特定の時間期間の間の特定の瞬間における時間応答の実際の値とすることができる。特定の瞬間は、応答が漸近度近傍（near asymptotic magnitude）に達する時点に選択することができる。
【００３１】
別の実施形態によると、特性パラメータは、外部電磁場の第１の周波数に対応する媒体の時間応答に依存する第１の関数と、第２の周波数に対応する媒体の時間応答に依存する第２の関数との間の比として定義されるパラメトリック傾斜（parametric slope）である。１つの実施例によると、第１および第２の関数は、それぞれ、第１および第２の周波数に対応する応答の対数関数である。別の実施例によると、第１および第２の関数は、それぞれ、第１および第２の周波数に対応する応答の時間変化率を与える。
【００３２】
ここまでは、以下に続く本発明の詳細な説明をより良く理解することができるように、本発明の特徴について相当に概括的に説明した。本発明のさらなる詳細および利点は、詳細な説明に記載してあり、この説明から部分的に理解され、あるいは、本発明を実施することによって把握することができる。
【００３３】
本発明と、本発明を実際に実施する方法とを理解することができるように、好ましい実施形態について、本発明を制限することのない一例として、添付の図面を参照しながら以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（発明の詳細な説明）
本発明による、血液パラメータを非侵襲的に測定するシステムおよび方法の原理および動作は、図面を参照しながら以下の説明を読み進めることによって、より良く理解することができる。なお、図面と、説明における例は、説明を目的とするのみであり、本発明を制限するものではないことを理解されたい。図面に示した、血液パラメータを非侵襲的に測定するシステムにおいて共通する構成要素は、本発明の説明全体を通じて同一のローマ数字およびアルファベット文字を使用して表してある。
【００３５】
１つの全般的な態様によると、本発明は、グルコースを非侵襲的に電磁散乱によって求める新規の方法を提供する。なお、本発明は、血液のグルコースレベルの測定に限定されず、それ以外の血液特性を測定する目的にも利用できることを理解されたい。血液特性の例として、以下に限定されないが、患者の血液中の物質（例：グルコース、ヘモグロビン）の濃度、酸素飽和度、赤血球沈降速度（ＥＳＲ）、赤血球集合速度（ＥＡＲ）が挙げられる。
【００３６】
本方法は、患者の潅血肉質媒体（例：指）に人工的な血液動態を形成し、必要であれば制御し、そこに光音響測定およびインピーダンス測定を適用することに基づく。人工的な動態の状態を形成し、特定の時間期間だけ維持する。人工的な動態の状態は、発明の背景において説明したように、血流が一時的に停止した状態が達成されるように、血液が正常である媒体の特定の位置に収縮期血圧より高い一次圧力を加えることによって形成することが好ましい。
【００３７】
本方法によると、必要時には、人工的な動態の状態の制御を、肉質媒体に二次圧力の摂動を加えることによって行うことができ、これについては後から詳しく説明する。
【００３８】
本発明の１つの実施形態によると、人工的な血液動態の状態を制御可能に変化させるステップは、血液の散乱／吸収特性が調整されるように、所定の値の二次圧力パルスによって、所定の時間間隔にわたり媒体に摂動を加えることによって行われる。１つの実施例によると、二次圧力は、収縮期血圧より高い圧力が加えられる一次閉塞の位置において媒体（例：患者の指）に加えることができる。別の実施例によると、二次圧力は、血流方向において一次閉塞の下流に選択される特定の位置において、媒体に加えることができる。なお、二次圧力を加える位置は、測定する媒体の種類および／または測定プローブの設計に応じて、応答信号検出器の位置に一致しているか、または、その位置とはわずかに異なっていることができることに留意されたい。二次圧力の物理的な影響の結果として、特に、赤血球（ＲＢＣ）の集合が変化する。従って、二次圧力を加える位置は、測定場所の近傍でなければならない。
【００３９】
人工的な血液動態の状態を変化させるステップは、肉質媒体に不可逆的な変化が生じるには不十分である特定の時間期間にわたり所定の値の少なくとも１つの二次圧力パルスによって媒体に摂動を加えるステップを含んでいる。二次圧力パルスの所定の値は、例えば、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内とすることができる。また、発明者は、二次圧力パルスの大きさを調整することによって、患者の血液特性に関する何らかのさらなる有用な情報を得ることができることも発見した。特に、二次圧力パルスの大きさが小さく、比較的小さな特定の値Ｐ１を超えない場合には、血液の３つの主要成分（静脈血成分、毛細管血成分、動脈血成分）すべてが測定に影響しうる。しかしながら、二次圧力の大きさが値Ｐ１を超える場合には、静脈血成分を考察から除外することができる。同様に、毛細管血成分も考察から除外するためには、二次圧力が値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）を超えている必要がある。言い換えれば、二次圧力の大きさがＰ２を超えているときには、静脈血と毛細管血が測定から除外されるのに対し、動脈血は測定対象のままであり、この場合における測定は、動脈血のみに適用される。なお、Ｐ１およびＰ２の値は人の生理状態に依存し、患者ごとに個別に選択すべきであることを理解されたい。
【００４０】
人工的な動態の変化につながる、赤血球のかたまりの変化は、数多くの異なる方法によって引き起こすことができる。従って、人工的な血液動態の状態を変化させるステップは、上述した一回の二次パルス以外に、所定の周期的パターンの二次圧力によって媒体に所定の時間間隔にわたり摂動を加えることによって行うことができる。この所定の周期的パターンは、例えば、持続時間が約０．５〜２秒であり振幅が約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内である短い二次圧力パルスの列の形態とすることができる。
【００４１】
本発明の１つの実施形態によると、非侵襲的な測定は、血流が一時的に停止した状態にある媒体上の測定位置に入射光ビームを照射し、入射電磁エネルギ（この場合は光）に対する応答としての音響エネルギを検出することによって行われる。光ビームは、通常、音響応答が提供されるように血液の散乱特性または吸収特性が応答する範囲（例：６００〜１０００ｎｍ）から選択される波長を持つパルスレーザ信号である。
【００４２】
ベールの法則によると、光吸収係数、および従って対応する光音響信号は、媒体内の試験対象成分の濃度に比例する。さらに、人工的な動態の変化に起因する血液の吸収特性および散乱特性の変化も、対応する光音響応答に反映される。
【００４３】
図２は、人工的な動態の状態が、例えば（上述した閉塞操作によって引き起こされる）血流の停止に起因して時間とともに変化するときの、血液の散乱係数に対する光吸収の変化のコンピュータシミュレーションの例を示している。このコンピュータシミュレーションは、ヘマトクリット値０．４、光の波長９００ｎｍにおいて、厚さ１ｍｍの血液層に対して実行したものである。この場合、集合プロセスの開始時には赤血球（ＲＢＣ）すべてが非集合状態（例：個々の赤血球）にあると想定し、非集合状態は、この例においては１つの赤血球の散乱係数（すなわち１００ｍｍ−１）に対応する。図からわかるように、人工的な血液動態が変化すると、光学経路が減少することによって吸収が減少する。
【００４４】
図３は、上のコンピュータシミュレーションにおける、人工的な血液動態の変化に起因する光吸収の時間挙動を示している。赤血球の集合によって光学経路が減少し、その結果として光吸収が減少することを理解できる。
【００４５】
さらに、光音響応答は、血液の光吸収および散乱係数に比例する。図４は、人工的な血液動態の状態（すなわち赤血球集合プロセス）の間に体外で得ることのできる一般的なＰＡ信号（正規化値）の時間依存性を示している。このシミュレーションにおける照射光の波長は、９００ｎｍに相当する。光吸収に比例する測定される光音響信号は、予測されるとおりに、集合プロセスが進むにつれて実際に減少している。
【００４６】
上述したように、所定の二次パルスによって肉質媒体に摂動を加えることによって、人工的な血液動態の状態が制御可能に変化しているときにも、光音響信号に関して対応する時間依存性の曲線が得られることを理解されたい。特に、二次圧力が加えられている間隔から選択される特定の時間間隔にわたる光音響信号の測定データを使用することができる。さらに、二次圧力の解放後の時間間隔から選択される特定の間隔にわたる測定データも、血液特性を求める目的に利用することができる。
【００４７】
本発明の別の実施形態によると、外部電磁場に対する応答は、印加された交流電磁場に対して応答する媒体のインピーダンスである。例えば、時間領域反射分光法あるいは時間領域誘電分光法（例えば、非特許文献１を参照）の基本原理を、インピーダンスを求める目的に使用することができる。
【００４８】
なお、インピーダンスの成分、あるいは、インピーダンスまたはその成分から導くことのできるパラメータも、外部電磁場に対する応答として利用できることに留意されたい。測定する媒体のインピーダンス成分は、インピーダンスの有効分、無効分、あるいはインピーダンスの有効分と無効分の間の位相角とすることができる。これらの成分からは、特に、媒体の誘電率、誘電損失、伝導度などのパラメータを導くことができる。
【００４９】
赤血球の誘電特性がグルコース濃度に依存することは周知である。特に、グルコースレベルが１０ｍｇ／ｄｌ増大すると血液のインピーダンスが０．２５Ω増大することが測定されている。この効果は主として細胞膜に関連しているため、人工的な動態に起因する集合の間に赤血球の膜の表面が変化すると、測定されるインピーダンス信号の変化につながるはずである。この場合、インピーダンス信号は赤血球の自由表面に比例すると想定することができる。従って、Ｎ個の赤血球が集合すると、自由表面がおよそ係数（Ｎ＋ｒ／ｈ）／（１＋ｒ／ｈ）（ｒは赤血球の半径、ｈは赤血球の細胞膜の厚さ）だけ減少する。計算において、ｒおよびｈは、それぞれ例えば４μ、１μに設定することができる。従って、測定される血液の総インピーダンスは、集合プロセスによって変化するはずである。図５は、人工的な血液動態の状態（すなわち赤血球集合プロセス）の間に得ることのできる集合状態にある赤血球の数に対する、一般的なインピーダンス信号の依存性の例を示している。
【００５０】
人工的な動態の状態の間のインピーダンスの変化率は、各個人に固有であり、対応するグルコース濃度を得る目的に使用することができる。従って、人工的な動態に基づく手法の精度（すなわち信号対雑音比）は、自然な動態における血液パラメータの測定に基づく手法の精度と比較して、相当に良好であり得る。
【００５１】
さらに、識別感度をさらに高める必要があるときには、集合プロセスには応答しないインピーダンス成分（例：皮膚、水分、汗などに関連する成分）も含んでいる総血液インピーダンスから、（集合に関連付けられる）変化しているインピーダンス成分を容易に取り出すことができる。
【００５２】
上述したように、所定の二次パルスによって肉質媒体に摂動を加えることによって、人工的な血液動態の状態が制御可能に変化しているときにも、インピーダンスに関して対応する時間依存性の特定の曲線が得られることを理解されたい。特に、二次圧力の摂動が加えられている間隔から選択される特定の間隔にわたり測定された総インピーダンスまたはその成分（測定データ）を、血液特性を求める目的に使用することができる。さらに、二次圧力の摂動の解放後の時間間隔から選択される特定の間隔にわたる測定データも利用することができる。
【００５３】
本発明によると、人工的な血液動態の状態の間、またはこの状態が二次圧力の摂動によって変化している間の、媒体の応答（光音響信号もしくはインピーダンス、またはその両方）の時間変動から導かれる特性パラメータを、血液特性を求める目的に使用できるはずである。このパラメータの判定は、使用する手法の細部には依存せず、光音響測定手法またはインピーダンス測定手法から得られる応答はどちらの場合も類似しているため、以下では、血液特性（例：グルコース濃度）を判定する手順の例として、一般的な場合に対応する応答について示す。
【００５４】
１つの実施例によると、この特性パラメータは、人工的な動態の状態の間における特定の瞬間における外部電磁場に対する媒体の時間応答の実際の値とすることができる。例えば、この瞬間は、時間応答の漸近度または漸近度近傍に応答が達する時点（例：外部電磁場を印加してから１分後の瞬間）を選択することができる。例えば、光音響測定の場合、５００〜１７００ｎｍの範囲から選択される波長を持つ光を外部電磁場とすることができるのに対し、インピーダンス測定の場合は、１〜２００ＭＨｚの範囲から選択される周波数を持つ交流電磁場を外部電磁場とすることができる。
【００５５】
別の実施例によると、この特性パラメータは、外部電磁場の１つの波長（周波数）に対応する媒体の応答に依存する第１の関数と、別の波長（周波数）に対応する媒体の応答に依存する第２の関数との間の比として定義されるパラメトリック傾斜（ＰＳ）とすることができる。例えば、一方の波長（周波数）を、グルコース応答範囲内（例：光音響測定の場合は７００〜７８０ｎｍ、インピーダンス測定の場合は１〜２００ＭＨｚ）でつねに選択することができ、他方の波長（周波数）を、グルコース応答範囲内から、またはこの範囲外から選択することができる。
【００５６】
１つの実施形態によると、第１および第２の関数は、２つの異なる波長（周波数）に対応する応答Ｔ１およびＴ２の対数関数ｌｏｇ（Ｔ１）およびｌｏｇ（Ｔ２）とすることができる。別の実施形態によると、第１および第２の関数は、光学応答信号の時間変化率の関数、すなわちΔＴ／Δｔ（またはΔｌｏｇＴ／Δｔ）とすることができ、この式におけるΔｔは、人工的な動態の状態が維持されまたは変化している時間間隔のうちの任意の部分とすることができる。
【００５７】
血液特性の計算に利用される特性パラメータは、複数の手法から得られるさまざまなパラメータの関数として計算できることを理解されたい。例えば、光音響測定、インピーダンス測定、および光学測定の組合せから得られるパラメータ間の所定の関係として、特性パラメータを計算することができる。
【００５８】
本発明によると、所望の血液特性を求めるための特定の基準データを用意する必要がある。この基準データは、所望の血液特性（例：グルコース濃度）を、上述したように導かれる特性パラメータの関数として示している必要がある。そのような基準データは、例えば、所望の血液特性に対する特性パラメータの依存性を定義する較正曲線とすることができる。較正曲線は、所望の血液特性に対する特性パラメータの依存性をプロットすることによって作成することができ、所望の血液特性は、本測定とは独立の任意の別の公知の侵襲的方法または非侵襲的方法によって特定の個人またはさまざまな患者について得ることができる。なお、異なる血液特性に対して、独立の方法も異なる方法でよいことを理解されたい。例えば、グルコース濃度を求める目的に使用する較正曲線は、本発明の方法と同時に侵襲的な方法によって血中グルコース濃度を測定することによって構築することができる。較正曲線を構築するためのそのような測定は、特定の患者に対し、その患者のグルコース濃度の変化を観察するのに十分な特定の時間期間にわたり行うか、異なるグルコース濃度を有するさまざまな患者に測定を行うことができる。必要なときには（例：測定の精度を高めるとき）、いくつかの手法を組み合わせて較正曲線を得ることができることを理解されたい。
【００５９】
図６を参照して、この図は、本発明の方法を実行するための、患者の指Ｆに取り付けられる測定システム６０の概略ブロック図を示している。ただし、図６におけるブロック群は、エンティティ間の機能的な関係が示されるように機能エンティティとしてのみ示してあり、物理的な接続または物理的な関係は示していないことに留意されたい。なお、以下では、患者の指Ｆへの測定システムの適用について説明するが、光透過率を測定するための媒体として、患者の身体の別の部分、例えば、足指、手首、ひじ、膝も、必要な変更を加えて使用できることを理解されたい。システム６０は、主たる構成部品として、測定プローブ６１と、加圧アセンブリ６２（閉塞器）と、制御ユニット６３とを備えている。測定プローブ６１は、潅血肉質媒体（すなわち指Ｆ）に外部電磁場を印加するように構成されている外部電磁場源６１１と、外部電磁場に対する媒体の応答を測定するように構成されている検出モジュール６１２とを含んでいる。
【００６０】
本発明の１つの実施形態によると、測定プローブ６１は、媒体を照射し、生成された音響エネルギを検出するように構成されている任意の公知の光音響システムとすることができる。本発明の別の実施形態によると、測定プローブ６１は、媒体のインピーダンスおよび／またはそのインピーダンスの成分を測定する従来の任意のシステムとすることができる。本発明のさらなる実施形態によると、測定プローブ６１は、光音響システムと、媒体のインピーダンスを測定するシステムとの組合せを含んでいる。本発明のさらに別の実施形態によると、測定プローブ６１は、光音響システムと、媒体のインピーダンスを測定するシステムと、その他の任意のシステムとの組合せを含んでいる。そのような別のシステムの例としては、以下に限定されないが、特許文献１、特許文献２および特許文献３（いずれも本出願の譲受人に譲渡）に記載されている光学システムが挙げられる。なお、光音響測定と光学測定との組合せを使用する場合、検出モジュール６１２は、音響応答と光学応答との両方を検出するように適切に設計される、すなわち音響トランスデューサ（少なくとも音響受信器）と光学検出器とを含んでいることを理解されたい。
【００６１】
光音響およびインピーダンスに基づく手法の原理は、それ自体公知である。この分野においては、光音響測定システムおよびインピーダンス測定システムの数多くの例が公知であり（例えば、特許文献１０、特許文献６、特許文献１１、特許文献７、特許文献１２、特許文献１３を参照）、従って、以下ではこれらのシステムの詳細については説明しない。
【００６２】
加圧アセンブリ６２は、位置Ｌ１において患者の指Ｆに収縮期血圧より高い一次圧力を加えるように動作する一次閉塞カフ６２１を含んでおり、測定位置ＭＬの近傍の位置Ｌ２において患者の指Ｆに二次圧力を加えるように動作する二次閉塞カフ６２２を、必要な場合に含んでいる。加圧アセンブリ６２は、カフ６２１および必要な場合にはカフ６２２の圧迫を作動させるように制御ユニット６４によって駆動される圧力ドライバ６２３を含んでいる。一次閉塞カフ６２１および二次閉塞カフ６２２は、任意の公知の適切なタイプとすることができる。なお、一次閉塞カフ６２１は、例えば、患者の手首または手のひらに配置することができ、二次閉塞カフ６２２およびプローブ６１（媒体の音響応答またはインピーダンスのいずれかを測定する）の検出モジュール６１２は、患者の指に配置できることに留意されたい。
【００６３】
この実施例によると、二次圧力の位置Ｌ２は、正常な血流方向において一次閉塞（位置Ｌ１）の下流に選択される。圧力を加える位置と測定を行う位置は、正常な血流方向に沿って一列に配置することができ、あるいは、測定する媒体の種類および／または測定プローブ６１の設計に応じて、測定位置ＭＬは、二次圧力の位置および／または一次圧力の位置に実質的に一致または隣接することができる。
【００６４】
測定プローブ６１によって検出された信号は、適切な電子インタフェースブロックを通じて制御ユニット６３に送られ、このブロックは、一般には、媒体の応答の時間変化を示す測定データを生成するように構成されているアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示していない）を含んでいる。制御ユニット６３は、測定プローブ６１と加圧アセンブリ６２との間に相互接続されており、媒体上の特定の位置に収縮期血圧より高い一次圧力を加え、測定位置において媒体に人工的な血液動態の状態を形成し、その状態を特定の時間期間だけ維持するように、外部電磁場源６１１と圧力ドライバ６２３との動作を同期させる。同様に、制御ユニット６３は、必要なときに、測定位置の近傍または測定位置において肉質媒体に二次圧力を加え、人工的な血液動態の状態を特定の時間期間内の所定の時間間隔にわたり変化させ、それにより、時間応答に影響を及ぼす血液の特性を調整するように、同期を行うことができる。人工的な血液動態の状態が維持されおよび／または変えられる間、同期して測定が行われるように、制御ユニット６３は検出モジュール６１２の出力に結合されている。
【００６５】
制御ユニット６３は、特にメモリユーティリティ６３１を有するコンピュータシステムを含んでおり、メモリユーティリティは、１つ以上の所望の血液特性を、上述したように媒体の応答から導かれる特性パラメータの関数として示す基準データを格納する。制御ユニット６３は、プロセッサ６３２（データ取得・処理ユーティリティ）と、測定結果を表示するように構成されているモニタ６３３とをさらに含んでいる。プロセッサ６３２は、受信される検出モジュール６１２の出力（測定データ）を分析し、上述したように基準データを利用することによって患者の血液の１つ以上の所望の特性を求めることのできる適切なソフトウェアモデルによってあらかじめプログラムされている。
【００６６】
本発明について、好ましい実施形態に関連して説明してきたが、本発明が属する技術分野の当業者には、この開示の基礎にある概念をベースとして利用し、本発明のいくつかの目的を実行する別の構造、システム、およびプロセスを容易に設計できることが理解されるであろう。
【００６７】
また、ここで採用した表現および用語は、説明を目的とするものであり、本発明を制限するものではないことを理解されたい。
【００６８】
次の方法の請求項において、請求項のステップを表す目的に使用されているアルファベット文字および数字は、便宜上のものにすぎず、ステップを実行する特定の順序を意味するものではない。
【００６９】
最後になるが、添付の請求項全体を通じて使用されている語「備えている／含んでいる」は、「〜を含む／備えている、ただしそれに限定されない」という意味に解釈すべきことに留意されたい。
【００７０】
従って、重要な点として、本発明の範囲は、ここに記載した説明を目的とする実施形態によって制限されるようには解釈されない。添付の請求項およびその均等物に定義されている本発明の範囲内で、別の変形形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】人工的な動態の状態を形成して変化させたときに得られる血液の光透過特性を表す一般的なプロットを示している。
【図２】人工的な動態の状態の間の、光の散乱の変化に対する血液の光吸収の変化のシミュレーションの例を示している。
【図３】上のコンピュータシミュレーションにおける、人工的な血液動態に起因する光吸収の時間挙動を示している。
【図４】人工的な血液動態の状態の間に体外で得ることのできる一般的なＰＡ信号（正規化値）の時間依存性を示している。
【図５】人工的な血液動態の状態の間に得ることのできる一般的なインピーダンス信号の時間依存性のシミュレーションの例を示している。
【図６】本発明の１つの実施形態による、本発明の方法を実行する測定システムの概略ブロック図を示している。
【図１】
2007510492.tif 000004
【図２】
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【図３】
2007510492.tif 000006
【図４】
2007510492.tif 000007
【図５】
2007510492.tif 000008
【図６】
2007510492.tif 000009
【国際調査報告】
2007510492.tif 000010