(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するプロセッサであって、
光照明に基づき前記対象の皮膚領域から反射される光及び前記光照明に基づき前記対象の前記皮膚領域を通り透過される光の検出により得られる検出器信号から、第１の波長及び第２の波長に関するプレチスモグラフィＰＰＧ信号を得る処理ユニットであって、前記光照明が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光とを含み、前記処理ユニットは、前記第１の波長の反射された光の検出により得られる第１の検出器信号から第１のＰＰＧ信号を、前記第２の波長の反射された光の検出により得られる第２の検出器信号から第２のＰＰＧ信号を、前記第１の波長の透過された光の検出により得られる第３の検出器信号から第３のＰＰＧ信号を、及び前記第２の波長の透過された光の検出により得られる第４の検出器信号から第４のＰＰＧ信号を得るよう構成される、処理ユニットと、
前記ＰＰＧ信号から前記対象のヘマトクリット値を決定する分析ユニットであって、前記分析ユニットが、
ｉ）個別のＰＰＧ信号のＤＣ要素に対するＡＣ要素の第１から第４のパルス状の吸収率を形成することにより前記第１から第４のＰＰＧ信号に関する相対的なパルス状の吸収を決定し、前記第１の波長の光から得られる前記ＰＰＧ信号から得られる前記第１及び第３のパルス状の吸収率を加算することにより第１の比率を得て、前記第２の波長の光から得られる前記ＰＰＧ信号から得られる前記第２及び第４のパルス状の吸収率を加算することにより第２の比率を得て、前記第１の比率を前記第２の比率で割ることにより最終的な比率を得て、前記最終的な比率から前記対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される、又は
ｉｉ）前記第１及び第３のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と前記第１及び第３のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第３の比率を形成することにより、並びに前記第２及び第４のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と前記第２及び第４のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第４の比率を形成することにより、前記第１から第４のＰＰＧ信号から相対的なパルス状の吸収を決定し、前記第３の比率を前記第４の比率で割ることにより最終的な比率を得て、前記最終的な比率から前記対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される、分析ユニットとを有する、プロセッサ。
【請求項２】
前記分析ユニットが、前記最終的な比率を用いて、ルックアップテーブル又は較正曲線から対応するヘマトクリット値を決定するよう構成される、請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項３】
対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するデバイスであって、
前記対象の皮膚領域へ光を放出する光源であって、前記光が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光を含む、光源と、
前記光源による光照明に基づき、前記対象の前記皮膚領域から反射される光を検出することにより検出器信号を得る反射検出器と、
前記光源による光照明に基づき、前記対象の前記皮膚領域を通り透過される光を検出することにより検出器信号を得る透過検出器と、
前記対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するため、前記反射検出器及び前記透過検出器により得られる検出器信号を処理する請求項１に記載のプロセッサとを有する、デバイス。
【請求項４】
前記反射検出器及び前記透過検出器が、光を同時に検出するよう構成され、前記処理ユニットは、同時に検出された光から生成される検出器信号からＰＰＧ信号を得るよう構成される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記光源が、前記第１の波長の第１の光を前記対象の前記皮膚領域へ放出する第１の光ユニットと、前記第２の波長の第２の光を前記対象の前記皮膚領域へ放出する第２の光ユニットとを有する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の光ユニットが、前記皮膚領域を交互に照射するよう構成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定する処理方法において、
光照明に基づき前記対象の皮膚領域から反射される光及び前記光照明に基づき前記対象の前記皮膚領域を通り透過される光の検出により得られる検出器信号から、第１の波長及び第２の波長に関するプレチスモグラフィＰＰＧ信号を得るステップであって、前記光照明が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光とを含み、第１のＰＰＧ信号が、前記第１の波長の反射された光の検出により得られる第１の検出器信号から得られ、第２のＰＰＧ信号が、前記第２の波長の反射された光の検出により得られる第２の検出器信号から得られ、第３のＰＰＧ信号が、前記第１の波長の透過された光の検出により得られる第３の検出器信号から得られ、及び第４のＰＰＧ信号が、前記第２の波長の透過された光の検出により得られる第４の検出器信号から得られる、ステップと、
前記ＰＰＧ信号から前記対象のヘマトクリット値を決定するステップであって、前記決定するステップが、
ｉ）個別のＰＰＧ信号のＤＣ要素に対するＡＣ要素の第１から第４のパルス状の吸収率を形成することにより前記第１から第４のＰＰＧ信号に関する相対的なパルス状の吸収を決定し、前記第１の波長の光から得られる前記ＰＰＧ信号から得られる前記第１及び第３のパルス状の吸収率を加算することにより第１の比率を得て、前記第２の波長の光から得られる前記ＰＰＧ信号から得られる前記第２及び第４のパルス状の吸収率を加算することにより第２の比率を得て、前記第１の比率を前記第２の比率で割ることにより最終的な比率を得て、前記最終的な比率から前記対象のヘマトクリット値を決定するよう構成され、又は
ｉｉ）前記第１及び第３のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と前記第１及び第３のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第３の比率を形成することにより、並びに前記第２及び第４のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と前記第２及び第４のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第４の比率を形成することにより、前記第１から第４のＰＰＧ信号から相対的なパルス状の吸収を決定し、前記第３の比率を前記第４の比率で割ることにより最終的な比率を得て、前記最終的な比率から前記対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される、ステップとを有する、方法。
【請求項８】
対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定する方法において、
前記対象の皮膚領域へ光を放出するステップであって、前記光が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光を含む、ステップと、
前記光源による光照明に基づき、前記対象の前記皮膚領域から反射される光を検出することにより検出器信号を得るステップと、
前記光源による光照明に基づき、前記対象の前記皮膚領域を通り透過される光を検出することにより検出器信号を得るステップと、
前記対象の前記ヘマトクリット値を非侵襲的に決定するため、前記反射された光及び前記透過された光を検出することにより得られる検出器信号を処理する請求項７に記載のステップとを有する、方法。
【請求項９】
コンピュータで実行されるとき、コンピュータが請求項７に記載の方法のステップを実行することをもたらすプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば人又は動物といった対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するデバイス及び方法に関する。更に、本発明は、プロセッサ、処理方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨床医及び研究者は、ヘマトクリット又はトータルヘモグロビン濃度の測定に関する完全に非侵襲的な方法の価値を認識した。第ＵＳ６６０６５０９Ｂ２号は、非侵襲的な手段によるヘマトクリット（Ｈｃｔ）の測定に関するデバイス及び方法を開示する。組織位置を透過した又はこれから反射された複数の波長の光の強度における変化が、組織位置の近くに配置される閉塞デバイスで、組織位置から静脈血のフローを塞ぐ直前及び直後で記録される。静脈還流量が止まり、入射動脈血が血管を広げるので、近赤外波長の特定のバンドにおいて測定される光強度は、組織位置においてヘモグロビンのボリュームに比例して減少する；水が吸収する別々のバンドの波長において測定されるそれらの強度は、血液及び変位された組織ボリュームにおける水割合の間の差に対応する。時間変化する強度に適用される数学的アルゴリズムは、血液におけるヘモグロビンの絶対の濃度の定量的推定を得る。Ｈｃｔ測定に関して血管外組織における水の未知の割合の効果を補償するため、選択された波長での組織の拡散透過率又は反射スペクトルを測定することにより、閉塞サイクルが開始する前に、組織水割合が決定される。
【０００３】
第ＵＳ２０１０／０３３１６３６Ａ１号は、血液構成要素の濃度の非侵襲的な決定に関する方法を開示する。そこでは、放射線源が、それぞれ異なる波長を持つ複数の放射ビームを放出する。第１の光検出器は、検査される体部位により反射される各波長の測定放射線を受信する。第２の光検出器は、検査される体部分により透過される各波長の測定放射線を受信する。検査される体部分により吸収される各波長の測定放射線はその後、第１の放射線受信機による反射された放射線の測定及び第２の放射線受信機による透過された放射線の測定に基づき決定される。異なる構成要素の濃度が、各波長に関して決定された測定放射線の吸収から算出される。
【０００４】
第ＵＳ６６１１３２０Ｂ１号は、商を形成する光ビームの透過及び反射を用いて流体媒体におけるヘモグロビンを含む血液特性を検出する方法を開示する。
【０００５】
第ＷＯ９３／１３７０６Ａ２号は、血液ヘマトクリットを測定する装置及び方法を開示し、これは、第１及び第２の波長の光を血液サンプルを通るよう向けることと、血液サンプルからの光の第１及び第２の波長の各々で測定されるパルス状及び非パルス状の拡散透過率の間の比率を決定すること、及び血液サンプルからの光の第１及び第２の波長の各々で測定されるパルス状及び非パルス状の拡散透過率の間の比率から血液サンプルの血液ヘマトクリットを決定することを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、より高い精度及び信頼性で、対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定する改良されたデバイス及び方法を提供することである。本発明の更なる目的は、改良されたプロセッサ、処理方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面において、対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するプロセッサが与えられ、このプロセッサは、
光照明に基づき対象の皮膚領域から反射される光及び上記光照明に基づき対象の上記皮膚領域を通り透過される光から、第１の波長及び第２の波長に関するプレチスモグラフィＰＰＧ信号を得る処理ユニットであって、上記光照明が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光とを含み、上記処理ユニットは、第１の波長の反射された光から第１のＰＰＧ信号を、第２の波長の反射された光から第２のＰＰＧ信号を、第１の波長の透過された光から第３のＰＰＧ信号を、及び第２の波長の透過された光から第４のＰＰＧ信号を得るよう構成される、処理ユニットと、
上記ＰＰＧ信号から上記対象のヘマトクリット値を決定する分析ユニットであって、上記分析ユニットが、
ｉ）上記個別のＰＰＧ信号のＤＣ要素に対するＡＣ要素の第１から第４のパルス状の吸収率を形成することにより上記第１から第４のＰＰＧ信号に関する相対的なパルス状の吸収を決定し、上記第１の波長の上記光から得られる上記ＰＰＧ信号から得られる上記第１及び第３のパルス状の吸収率を加算することにより第１の比率を得て、上記第２の波長の上記光から得られる上記ＰＰＧ信号から上記第２及び第４のパルス状の吸収率を加算することにより第２の比率を得て、上記第１の比率を上記第２の比率で割ることにより最終的な比率を得て、上記最終的な比率から上記対象の上記ヘマトクリット値を決定するよう構成される、又は
ｉｉ）上記第１及び第３のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と上記第１及び第３のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第３の比率を形成することにより、及び上記第２及び第４のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と上記第２及び第４のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第４の比率を形成することにより、上記第１から第４のＰＰＧ信号から相対的なパルス状の吸収を決定し、上記第３の比率を上記第４の比率で割ることにより最終的な比率を得て、上記最終的な比率から上記対象の上記ヘマトクリット値を決定するよう構成される、分析ユニットとを有する。
【０００８】
本発明の更なる側面において、対象のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するデバイスが与えられ、これは、
上記対象の皮膚領域上へ光を放出する光源であって、上記光が、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における第１の波長の第１の光及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における第２の波長の第２の光を含む、光源と、
上記光源による光照明に基づき、上記対象の上記皮膚領域から反射される光を検出する反射検出器と、
上記光源による光照明に基づき、上記対象の上記皮膚領域を通り透過される光を検出する透過検出器と、
上記対象の上記ヘマトクリット値を非侵襲的に決定する上記反射検出器及び上記透過検出器により検出される上記光を処理する本書に開示されるプロセッサとを有する。
【０００９】
本発明の更なる側面において、対応する方法及び対応する処理方法が与えられる。
【００１０】
本発明の更なる側面において、コンピュータで実行されるとき、コンピュータが本発明に基づき提案される方法のステップを実行することをもたらすプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが与えられる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法、デバイス及びコンピュータプログラムが、請求項に記載のプロセッサ及び従属項に記載されるものと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【００１２】
本発明は、以下の所見に基づかれる。組織血液量において鼓動誘導される拍動性は、組織の光学吸収（赤血球及び血漿）及び散乱特性（赤血球のみ）における拍動性に関連付けられる。より詳細には、組織血液量において鼓動誘導される増加は、光学吸収における増加及び光学散乱における増加をもたらす。１０００ｎｍ未満の波長を持つ光は、主に赤血球におけるヘモグロビンにより吸収され、１０００ｎｍ以上の波長を持つ光は、特に１２００ｎｍ以上では、主に血漿における水により吸収される。鼓動誘導される圧力波は、組織血液量における一時的な増加を生じさせる。これは、水吸収の波長範囲においてだけでなく、ヘモグロビン吸収の波長範囲において、組織光学吸収及び散乱における一時的な増加に関連付けられる。ヘマトクリットの決定に関して、血漿により吸収される光の量に対する赤血球により吸収される光の量を知ることが、重要である。光は、吸収される、前方散乱される（透過される）又は後方散乱される（反射される）のいずれかであるので、吸収を推定するのに、３つのうちの１つ（即ち反射又は透過）を測定するだけでは不十分である。
【００１３】
パルスオキシメトリに関して、約６６０ｎｍでの１つの波長及び約８８０ｎｍでの１つの波長を適用するオキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンの間の比率を決定する方法は、問題ではない。なぜなら、これらの波長での吸収及び散乱は、赤血球が原因だからである。こうして、オキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンの間の比率における変化は、１つの波長対その他の波長で散乱特性を変化させない。しかしながら、ヘマトクリットの決定に関して、赤血球及び血漿の間の比率における変化は、他の波長と比較して１つの波長で異なる態様で散乱特性を変化させる。より詳細には、１０００ｎｍ未満の波長において、ヘマトクリットにおける増加は、吸収における増加（検出された光の強度の減少）及び後方散乱における増加（同様に検出された光の強度の減少）を生じさせる。両方の効果は、検出された光の強度を減少させる。しかしながら、１２００ｎｍ以上の波長では、測定された信号の解釈はより直接的でなくなる。なぜなら、ヘマトクリットにおける増加が、血漿による吸収における減少（検出された光の強度の増加）を生じさせるが、赤血球による後方散乱における増加（検出された光の強度の減少）を生じさせるからである。したがって、１４５０ｎｍで検出された光強度に関して変化するヘマトクリットの効果は、予測困難である。
【００１４】
従って、赤血球対血漿による相対的な吸収を推定するため、本発明により提案されるように、前方散乱（即ち透過）及び後方散乱（即ち後方散乱又は反射）の両方を考慮することが重要である。透過された光は、こうして、限られた光ではなく、皮膚及び組織を通りまっすぐに透過される（即ち、前方散乱される）が、異なる角度で、例えば９０°の角度で散乱されることもできる。その結果、一実施形態において、透過検出器が、組織の側に配置され、光源に対向しない。
【００１５】
第１の波長は、５００及び１０００ｎｍの間、好ましくは７００及び９００ｎｍの間の第１の波長範囲にあり、第２の波長は、１０００及び２０００ｎｍの間、好ましくは１２００及び１５００ｎｍの間の第２の波長範囲にある。好ましい第１の波長は例えば、６６０、８００又は８８０ｎｍであり、好ましい第２の波長は例えば、１３１０又は１４５０ｎｍである。しかしながら、「第１の波長」及び「第２の波長」は、単一の波長として理解されるものではなく、個別の波長をカバーする小さい波長範囲として理解されることもできる点に留意されたい。
【００１６】
デバイスの実施形態において、上記反射検出器及び上記透過検出器は、光を同時に検出するよう構成され、上記処理ユニットは、同時に検出された光からＰＰＧ信号を得るよう構成される。
【００１７】
光源は、同時に、又は、交互に、異なる波長での光を放出する単一の光源とすることができる。しかしながら、ある実施形態では、上記光源は、上記第１の波長で対象の皮膚領域（即ち基礎をなす組織を含む皮膚の選択された部分）へ第１の光を放出する第１の光ユニットと、上記第２の波長で対象の皮膚領域へ第２の光を放出する第２の光ユニットとを有する。上記光源、例えばＬＥＤは好ましくは、同じハウジングに構成される。例えば指クリップ、耳クリップ又は鼻クリップといった、対象の体部位に取り付けられるハウジングに構成される。２つの光ユニットは好ましくは、例えば１２５Ｈｚの周波数で交互に皮膚領域を照射する。検出器は、対照的に、好ましくは、連続してオンであり、各波長に関して、反射及び透過された光を同時に検出する。
【００１８】
光源を交互化することは、第１及び第２の波長の光を同時に放出する単一の光源が使用される場合、必要に応じて、１つの波長又は他の波長に対して検出器を交互にセンシティブにすることより、実現するのが容易である。これは例えば、フィルタホイール又は特別な結晶を用いて実行されることができる。より現実的なソリューションは、検出器の量を２倍にすることである。即ち２つの反射検出器及び２つの透過検出器を用いて、１つは、第１の波長に対してセンシティブに、もう１つを、第２の波長に対してセンシティブにすることである。センサの感度は、光学帯域通過フィルタを使用することにより決定されることができる。
【００１９】
提案されたプロセッサの１つの代替例によれば、上記処理ユニットは、第１の波長の反射された光から第１のＰＰＧ信号を得て、第２の波長の反射された光から第２のＰＰＧ信号を得て、第１の波長の透過された光から第３のＰＰＧ信号を得て、第２の波長の透過された光から第４のＰＰＧ信号を得るよう構成される。上記分析ユニットは、上記第１〜４のＰＰＧ信号から対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される。
【００２０】
上記分析ユニットは、個別のＰＰＧ信号のＤＣ（非パルス状）要素に対するＡＣ（パルス状）要素の比率を形成することにより、上記第１〜４のＰＰＧ信号に関する相対的なパルス状吸収を決定し、上記比率から対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される。更に、上記分析ユニットは、第１の波長の光から得られるＰＰＧ信号から得られる比率を加算することにより、第１の比率を得て、第２の波長の光から得られるＰＰＧ信号から得られる比率を加算することにより、第２の比率を得て、第１の比率を第２の比率で割ることにより最終的な比率を得て、上記最終的な比率から対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される。
【００２１】
プロセッサの別の代替例によれば、上記分析ユニットは、第１及び第３のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と第１及び第３のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第３の比率を形成し、第２及び第４のＰＰＧ信号のＡＣ要素の合計と第２及び第４のＰＰＧ信号のＤＣ要素の合計との第４の比率を形成することにより、上記第１〜４のＰＰＧ信号から相対的なパルス状の吸収を決定するよう構成される。上記分析ユニットは更に、上記第３及び第４の比率から対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される。更に、上記分析ユニットは、第３の比率を第４の比率で割ることにより最終的な比率を得て、上記最終的な比率から対象のヘマトクリット値を決定するよう構成される。しかしながら、上記最終的な比率を算出するための他の態様が存在する。
【００２２】
好ましい実施形態において、上記分析ユニットが、上記最終的な比率を用いて、ルックアップテーブル又は較正曲線から対応するヘマトクリット値を決定するよう構成される。上記ルックアップテーブル又は較正曲線は例えば、較正測定により並びに／又はデバイス及び方法のより早期の使用により前もって取得されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるプロセッサ及びセンサデバイスを含むデバイスの概略ダイアグラムを示す図である。
【図２】１０００ｎｍ未満の波長での反射及び透過（図２Ｂ）に関する典型的なＰＰＧ信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のこれら及び他の側面が、以下に説明される実施形態から明らかとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００２５】
図１は、本発明による対象、例えば患者のヘマトクリット値を非侵襲的に決定するデバイス１０の実施形態の概略図を示す。デバイス１０は、信号を得るセンサデバイス２０（ＰＰＧセンサとも呼ばれる）と、対象のヘマトクリット値を決定するため、上記信号を処理するプロセッサ３０とを有する。本実施形態において、センサデバイス２０は人の指１に取付けられるよう構成されるが、他の実施形態では、それは、例えば鼻翼、耳たぶ又は足指といった異なる体部位に取り付けられるよう構成されることができる。更に、本実施形態において、プロセッサ３０は、センサデバイス２０とは別々に構成され、例えば別々のコンピュータ上に構成されるが、他の実施形態では、プロセッサ３０は、例えばデジタル信号プロセッサとして、センサデバイス２０に、又はこの中に構成されることができる。
【００２６】
センサデバイス２０は、問題の生体構造の周りでぴったりと適合するハウジング２１を有する。これは、センサデバイス２０が生体構造から離れて落ちないようにするためであるが、その中の血液の循環を防止するほどきつくはない。
【００２７】
更に、センサデバイス２０は、対象の皮膚領域２へ光を放出する光源を有する。本実施形態において、光源は、第１の波長で対象の皮膚領域２へ第１の光を放出する第１の光ユニット２２と、第２の波長で対象の皮膚領域へ第２の光を放出する第２の光ユニット２３とを有する。他の実施形態において、単一の光源が、両方の波長の光を放出するのに使用されることができる。光源は例えば、１つ又は複数のＬＥＤを有することができる。放出された光は、５００及び１０００ｎｍの間の第１の波長範囲における上記第１の波長の第１の光、例えば６６０、８００又は８８０ｎｍの第１の波長の光、及び１０００及び２０００ｎｍの間の第２の波長範囲における上記第２の波長の第２の光、例えば１３１０又は１４５０ｎｍの第２の波長の光を有する。
【００２８】
第１の波長は、吸収における増加（検出された光の強度を減少させる）及び後方散乱における増加（同様に検出された光の強度を減少させる）を生じさせるヘマトクリットにおける増加を考慮するために用いられる。両方の効果は、検出された光の強度を減少させる。第２の波長は、血漿による吸収における減少（検出された光の強度を増加させる）及び赤血球による後方散乱における増加（検出された光の強度を減少させる）を生じさせるへマトクリットにおける増加を考慮するために用いられる。同じことは、ヘマトクリットにおける減少に関しても、逆もまた真であるとして成立する。
【００２９】
センサデバイス２０は更に、上記光ユニット２２、２３による光照明に基づき、対象の上記皮膚領域２から反射される（即ち、後方散乱された）光を検出する反射検出器２４と、上記光ユニット２２、２３による光照明に基づき、対象の上記皮膚領域２（及び基礎をなす組織）を通り透過された（即ち、前方散乱された）光を検出する透過検出器２５とを有する。反射検出器２４は、光ユニット２２、２３と同じ指１の側にこうして構成される。一方、透過検出器２５は、対向する側に構成される。更に、反射検出器２４及び透過検出器２５は、同時に光を検出するよう構成される。
【００３０】
デバイス１０は、反射検出器２４及び透過検出器２５により得られる信号を処理するプロセッサ３０を更に有する。プロセッサ３０は、（例えばＣＭＯＳチップとして）センサデバイス２０のハウジングにおいて一体化されることができるが、好ましくはデータ伝送ケーブル２６によりセンサデバイス２０に接続される外部ユニットとして構成される。
【００３１】
プロセッサ３０は、上記反射検出器２４及び上記透過検出器２５により検出される光からプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号を得る処理ユニット３１を有する。ＰＰＧ信号の生成は、例えば上記の引用された文書から、又は、一体化されたパルスオキシメトリセンサを記載する第ＵＳ８３１５６８２Ｂ２号から、一般に既知であり、本書において更に詳細に述べられることはない。更に、プロセッサ３０は、上記ＰＰＧ信号から対象のヘマトクリット値を決定する分析ユニット３２を有する。これは、異なる実施形態を参照することで、後述するようにさまざまな態様において実現されることができる。
【００３２】
赤血球対血漿の相対的な吸収を推定するため、本発明によるデバイス及び方法は、前方散乱（透過）及び後方散乱（反射）の両方を考慮する。言い換えると、反射及び透過フォトプレチスモグラフィが、一のモダリティに組み合わせられる。これにより、血液のヘマトクリット依存の散乱特性が考慮される。この特性は、１０００ｎｍ以上の波長（血漿における水により吸収される）と、１０００ｎｍ未満の波長（赤血球におけるヘモグロビンにより吸収される）とで異なる。これは、ヘマトクリット推定に関する追加的なパラメータを与え、これは、推定をより正確で信頼性が高いものにする。
【００３３】
ヘマトクリット値の分析及び決定に関して、ヘモグロビン及び水の相対的なパルス状の吸収を算出するのに、少なくとも２つの波長が用いられる。ヘモグロビンの相対的なパルス状の吸収Ｒｈは、１０００ｎｍ未満の波長において、ＰＰＧ信号のＤＣ（非パルス状）要素に対するＡＣ（パルス状）要素の比により決定される。即ち
0006667456.tif 000002
となる。水の相対的なパルス状の吸収Ｒｗは、１０００ｎｍ以上の波長において、ＰＰＧ信号のＤＣ（非パルス状）要素に対するＡＣ（パルス状）要素の比により決定される。即ち
0006667456.tif 000003
となる。図２は、１０００ｎｍ未満の波長における反射（図２Ａ）及び透過（図２Ｂ）に関する典型的なＰＰＧ信号を示す。上記図面において、ＡＣ及びＤＣ要素が示される。
【００３４】
最終的な比率
0006667456.tif 000004
は好ましくは、ヘマトクリット値（Ｈｃｔ）に関連付けられ、ルックアップテーブルを用いて、又は概してＨｃｔ＝ａ−ｂＲの式によって経験的に決定された関係を用いて関連付けられる。ここで、ａ及びｂは、例えば較正検査において見つかる定数である。これらの定数は、使用されるデバイス及びシステムに依存する。
【００３５】
ある実施形態において、フォトプレチスモグラフィ信号の透過及び反射は、以下のように組み合わせられ、
0006667456.tif 000005
となる。言い換えると、第１の比率Ｒ１は、第１の波長（＜１０００ｎｍ）の光から得られるＰＰＧ信号から得られる比率
0006667456.tif 000006
及び
0006667456.tif 000007
を加算することにより得られ、第２の比率Ｒ２は、第２の波長（＞１０００ｎｍ）の光から得られるＰＰＧ信号から得られる比率
0006667456.tif 000008
及び
0006667456.tif 000009
を加算することにより得られ、及び最終的な比率Ｒは、第１の比率Ｒ１を第２の比率Ｒ２で割ることにより得られる。対象のヘマトクリット値はその後、上記最終的な比率Ｒから決定される。
【００３６】
別の実施形態では、フォトプレチスモグラフィ信号の透過及び反射は、以下のように組み合わせられ、
0006667456.tif 000010
となる。
【００３７】
言い換えると、第３の比率Ｒ３は、第１及び第３のＰＰＧ信号のＡＣ要素
0006667456.tif 000011
の合計並びに第１及び第３のＰＰＧ信号のＤＣ要素
0006667456.tif 000012
の合計から形成され、第４の比率Ｒ４は、第２及び第４のＰＰＧ信号のＡＣ要素
0006667456.tif 000013
の合計並びに第２及び第４のＰＰＧ信号のＤＣ要素
0006667456.tif 000014
の合計から形成され、対象のヘマトクリット値は、上記第３及び第４の比率Ｒ３、Ｒ４から決定され、特に、第３の比率Ｒ３を第４の比率Ｒ４で割ることにより得られる最終的な比率Ｒから決定される。
【００３８】
最終的な比率を決定するための更に追加的な実施形態が存在する。例えば、別の実施形態によれば、以下の算出がなされ、
0006667456.tif 000015
となる。
【００３９】
本発明は、異なるシナリオにおいて適用されることができる。脱水は、適切な流体バランスが回復されるとき消える高ヘマトクリットを生成する。集中ケア又は外科患者における過剰な流体治療の結果としての水分過剰又は流体過負荷は、低ヘマトクリットにより反映される血液希釈をもたらす。したがって、ヘマトクリットは、患者の流体バランスの重要なインジケーターである。
【００４０】
貧血（即ち低ヘマトクリット）を呈するリスクのある個人に関する他のグループは、十分な鉄分の摂取量がない乳児、利用可能な鉄分が発達する赤血球塊の需要に追いつかない成長急加速を経験した児童、月経の間の失血のため、鉄分を非常に必要とする出産年における女性、成長する胎児が鉄分への高い要求を生み出す妊婦、及び腎臓がＲＢＣ増殖を促進するホルモン・エリトロポイエチンの充分なレベルをもはや分泌しない慢性腎臓病の患者を含む。高ヘマトクリットは、慢性喫煙者において、及び血液ドーピング目的で薬エリトロポイエチン（Ｅｐｏｇｅｎ）を悪用するスポーツマンにおいて見られることができる。
【００４１】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
【００４２】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００４３】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な非一時的媒体において格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。
【００４４】
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
0006667456.tif 000016
【図２Ａ】
0006667456.tif 000017
【図２Ｂ】
0006667456.tif 000018