(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の血液の少なくとも１つの所望の特性の非侵襲的光学測定に使用する方法であって、
（ａ）患者の血液潅流された肉質媒体の測定位置の近傍に、または前記媒体の正常な血流方向において前記測定位置の上流にあたる前記媒体の特定の位置に、超収縮一次圧を加えることによって、前記測定位置に、一時的な血流停止状態である人工的な血中動態の状態を形成し、形成した前記人工的な血中動態の状態を特定期間維持するステップと、
（ｂ）前記測定位置の前記人工的な血中動態の状態を、前記特定期間内の所定の時間間隔にわたり変化させて、血液の散乱特性を調節することによって前記媒体の光反応を変化させるステップであって、前記人工的な血中動態の状態を変化させることは、所定の値のパルスを含む二次圧、または所定の周期的パターンを有する二次圧の加圧によって、前記所定の時間間隔にわたり前記媒体に摂動を加えることを含む、ステップと、
（ｃ）血液の前記散乱特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで前記測定位置を照射することによって、前記測定位置に光学測定を適用し、変化する前記媒体の光反応を検出し、前記少なくとも２つの異なる波長のそれぞれについて、前記所定の時間間隔の少なくとも一部において変化する前記媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するステップと、
を含み、
患者の血液の前記少なくとも１つの所望の特性は、患者の血液中の物質の濃度、酸素飽和度、赤血球沈降速度（ＥＳＲ）、および赤血球凝集速度（ＥＡＲ）から選択される、
方法。
【請求項２】
前記測定データを分析して、前記媒体の光反応の異なる時間的変化の間の関係として前記媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータを判定するステップと、
前記パラメータと所定の基準データとを利用して、前記所望の血液特性の値を判定するステップと、を含み、
前記基準データは、患者の個人的特性に対して感応性を呈するとともに、前記媒体の散乱スペクトル特性から導かれる前記パラメータの関数として前記所望の血液特性を示す、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準データは、前記所望の血液特性に対する前記パラメータの依存度を規定する較正曲線である、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記パラメータは、１つの波長に対応する前記媒体の光反応に依存する第１の関数と、別の波長に対応する前記媒体の光反応に依存する第２の関数との間の比として規定される傾きパラメータであり、前記１つの波長と前記別の波長とは、前記少なくとも２つの異なる波長から選択される、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の関数および前記第２の関数は、前記少なくとも２つの異なる波長にそれぞれ対応する前記媒体の光反応の対数関数である、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の関数および前記第２の関数は、光反応信号の時間に対する変化の割合である、
請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記二次圧の前記所定の値は、ゼロから超収縮圧値までの範囲内であり、前記超収縮圧値は、前記超収縮一次圧の値よりも高い、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記二次圧の前記所定の値は、前記超収縮一次圧の値を下限とする範囲内である、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記所定の周期的なパターンは、ゼロから超収縮圧値までの範囲内の振幅を有するパルスの形式であり、前記超収縮圧値は、前記超収縮一次圧の値よりも高い、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の周期的なパターンは、前記超収縮一次圧の値を下限とする範囲内の振幅を有するパルスの形式である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの異なる波長は、赤から近赤外までの範囲内である、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記物質は、グルコースおよびヘモグロビンから選択される、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
光学測定ユニットと、加圧手段と、制御ユニットとを含んでいる光学測定システムの動作を制御し、患者の血液特性を非侵襲的に判定するための方法であって、
−  患者の血液潅流された肉質媒体の測定位置の近傍に、または前記媒体の正常な血流方向において前記測定位置の上流にあたる前記媒体の特定の位置に、超収縮一次圧を加えることによって、前記測定位置に、一時的な血流停止状態である人工的な血中動態の状態を形成し、形成した前記人工的な血中動態の状態を特定期間維持するように、前記加圧手段を動作させるステップと、
−  前記特定期間内の所定の時間間隔にわたり、前記測定位置の前記人工的な血中動態の状態を変化させて、血液の散乱特性を調節することによって前記媒体の光反応を変化させるように、所定の値のパルスを含む二次圧、または所定の周期的パターンを有する二次圧の加圧によって、前記所定の時間間隔にわたり前記媒体に摂動を加えるように、前記加圧手段を動作させるステップと、
−  血液の前記散乱特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで前記測定位置を照射することによって、前記測定位置に光学測定を適用し、変化する前記媒体の光反応を検出し、前記少なくとも２つの異なる波長それぞれについて、前記所定の時間間隔の少なくとも一部において変化する前記媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するように、前記光学測定ユニットを動作させるステップと、
を含み、
患者の前記血液特性は、患者の血液中の物質の濃度、酸素飽和度、赤血球沈降速度（ＥＳＲ）、および赤血球凝集速度（ＥＡＲ）から選択される、
方法。
【請求項１４】
前記二次圧の前記所定の値は、ゼロから超収縮圧値までの範囲内であり、前記超収縮圧値は、前記超収縮一次圧の値よりも高い、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記二次圧の前記所定の値は、前記超収縮一次圧の値を下限とする範囲内である、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記所定の周期的なパターンは、ゼロから超収縮圧値までの範囲内の振幅を有するパルスの形式であり、前記超収縮圧値は、前記超収縮一次圧の値よりも高い、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定の周期的なパターンは、前記超収縮一次圧の値を下限とする範囲内の振幅を有するパルスの形式である、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
患者の血液の少なくとも１つの所望の特性の非侵襲的光学測定に使用する光学システムであって、
（Ａ）（ｉ）患者の血液潅流された肉質媒体上の測定位置を異なる波長の入射光で照射し、前記媒体の光反応を検出し、前記異なる波長の入射光それぞれに対応する前記媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するように動作する光学測定ユニットと、（ｉｉ）前記媒体に加圧するように動作する加圧アセンブリと、を含んでいるプローブと、
（Ｂ）前記測定ユニットと前記加圧アセンブリとに接続可能な制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、（ａ）患者の個人的特性に対して感応性を呈するとともに前記媒体の散乱スペクトル特性から導かれる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、（ｂ）前記測定ユニットの出力に結合され、前記測定データを受信および分析し、前記基準データを利用して前記少なくとも１つの所望の血液特性を判定する前記データ取得・処理ユーティリティと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記媒体の測定位置の近傍に、または前記媒体の正常な血流方向において前記測定位置の上流にあたる前記媒体の特定の位置に、超収縮一次圧を加えることによって、前記媒体の前記測定位置に、一時的な血流停止状態である人工的な血中動態の状態を形成し、形成した前記人工的な血中動態の状態を特定期間維持し、
前記特定期間内の所定の時間間隔にわたり、前記人工的な血中動態の状態を変化させて、血液の散乱特性を調節することによって前記媒体の光反応を変化させるように、所定の値のパルスを含む二次圧、または所定の周期的パターンを有する二次圧の加圧によって、所定の時間間隔にわたり前記媒体に摂動を加えるように、前記加圧アセンブリを動作させるとともに、前記人工的な血中動態の状態が変化している間、前記光学測定を適用するように、前記光学測定ユニットを動作させ、
患者の血液の前記少なくとも１つの所望の特性は、患者の血液中の物質の濃度、酸素飽和度、赤血球沈降速度（ＥＳＲ）、および赤血球凝集速度（ＥＡＲ）から選択される、
光学システム。
【請求項１９】
前記加圧アセンブリは、前記媒体の正常な血流方向における前記測定位置の上流の第１の位置において、前記超収縮一次圧を前記媒体に加える一次閉塞カフと、超収縮圧値まで制御可能に可変である前記二次圧を第２の位置において前記媒体に加える二次閉塞カフと、前記一次閉塞カフと前記二次閉塞カフとを動作させるように前記制御ユニットによって駆動される圧力ドライバアセンブリと、を含んでいる、
請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記基準データは、前記所望の血液特性に対する前記パラメータの依存度を規定する較正曲線である、
請求項１８または請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記パラメータは、１つの波長に対応する前記媒体の光反応に依存する第１の関数と、別の波長に対応する前記媒体の光反応に依存する第２の関数との間の比として規定される傾きパラメータであり、前記１つの波長と前記別の波長とは、前記少なくとも２つの異なる波長から選択される、
請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記プローブは、前記媒体の一部を包囲して保持するように構成された実質的にＵ形状の２つの部分を含んでいる、
請求項１８から請求項２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記Ｕ形状の２つの部分はそれぞれ断面がＵ形状であり、
前記Ｕ形状の２つの部分は、所定の距離にわたり部分的に重なることができる、
請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記加圧アセンブリは、前記Ｕ形状の部分の少なくとも一方の内側に取り付けられかつドライバに接続されたエアクッションを含んでおり、前記ドライバは、前記２つのＵ形状の部分に包囲された前記媒体の一部に、制御可能に可変の圧力を加えるように、前記制御ユニットによって動作可能である、
請求項２２または請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記加圧アセンブリは、カフを含み、前記カフは、前記Ｕ形状の部分を互いに向けて動かし、これによって、包囲された前記媒体の一部に前記一次圧および前記二次圧が加えられるように動作する、
請求項２２または請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記測定ユニットは透過モードで動作する、
請求項１８から請求項２５のいずれかに記載のシステム。
【請求項２７】
前記測定ユニットは反射モードで動作する、
請求項１８から請求項２５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、血液に関連するパラメータを測定する非侵襲的光学測定手法の分野に属し、患者の手指または足指に取り付ける光プローブと、プローブを動作させる方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな血液パラメータ（例：血液の酸素飽和度）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、非常に好評である。この種類の光学監視手法は、測定対象患者の身体上の位置から透過または反射する光の検出を利用し、さまざまな血液成分の存在を各成分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く。
【０００３】
これらの手法のほとんどは、患者の指に取り付けるように設計されている測定用光学装置または光プローブを利用する。光学装置または光プローブとしては、指に光を照射してその光反応（light response）を検出する光学アセンブリが挙げられる。パルスオキシメータなど、この種類の従来の装置は、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、肉質媒体（fleshy medium）（例：指）を流れる血液の体積変化に起因する、増幅された光学脈動信号を測定する。
【０００４】
酸素飽和度以外の血液パラメータ（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吸収スペクトル挙動が酸素ヘモグロビンほど顕著ではないため、測定が非常に困難であることが知られている。従って、非侵襲的手法をパルスオキシメータと異なる測定に拡張するうえでの主たる制限は、吸収スペクトルに基づく方法の選択性が限られていることに関連する。
【０００５】
これとは別の手法が、米国特許第６，４００，９７２号明細書、国際公開第０１／４５５５３号パンフレット、および国際公開第０１／９６８７２号パンフレット（いずれも本出願の譲受人に譲渡）に開示されている。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、正常血流で血液潅流された肉質媒体に超収縮圧（over-systolic pressure）を加える。さまざまな波長の入射光および／またはさまざまな偏光状態の検出光による測定を、血流停止状態が維持される停止時間を含む期間中にとる時間間隔をおいた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中動態ではなく、「人工的な血中動態」なる状態を利用する。血流が停止する結果として、光反応に関連付けられる血液の光学特性が自然な血中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、血液の散乱特性は散乱体（凝集体）の大きさおよび形状に依存することが知られている。従って、人工動態の状態における光反応の時間変化は、媒体中の散乱中心、すなわち赤血球（ＲＢＣ）の凝集（連銭効果）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、人工動態の影響によって格段に変化し、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、人工動態と光学測定の選択性とに基づく手法の精度（すなわち信号対雑音比）は、自然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、実質的に良好である。
【０００６】
閉塞に基づく測定に適するさまざまなプローブ装置は、米国特許第６，２１３，９５２号明細書および米国特許出願公開第２００２／０１７３７０９号明細書（いずれも本出願の譲受人に譲渡）に記載されている。これらの装置は、正常な血流の方向における患者の指の測定位置の上流の位置で指に超収縮圧を加え、これによって、測定位置に血流停止の状態を形成するように設計されている。この装置は、一般的には、２本の締め付けアーム（測定ユニットの光学素子を担持する役割も果たす）の間に患者の指を固定するクリップ部材を含んでおり、また、超収縮圧を加えるための、クリップ部材の外側の加圧アセンブリを含んでいる。
【発明の開示】
【０００７】
この技術分野においては、患者の血液潅流された肉質媒体（例：手指または足指）に適用され閉塞に基づく非侵襲的測定のための、新規な方法、プローブ装置およびシステムを提供することによって、血液に関連する特性の非侵襲的測定を容易にすることが求められている。
【０００８】
本発明の手法は、上述した閉塞に基づく測定を利用し、すなわち、患者の血液潅流された肉質媒体に人工的な血中動態を形成および制御しそこに光学測定を適用することに基づく。人工動態の状態は、形成され特定期間だけ維持され、その特定期間内の所定の時間間隔にわたり制御可能に変えられる。人工動態の状態は、媒体の測定位置に一時的な血流停止状態が達成されるように、血流が正常である媒体の特定位置に超収縮一次圧（primary over-systolic pressure）を加えることによって形成する。一次圧の加圧位置は、媒体内の正常血流方向における測定位置の上流、または、測定位置の近傍、のいずれかである。人工動態の状態の制御は、一次圧の加圧位置の下流、または実質的に同じ位置において、肉質媒体に二次圧の摂動を加えることによって達成される。二次圧の物理的影響により、赤血球（ＲＢＣ）の凝集体の変化が生じる。従って、二次圧の加圧位置は、測定位置の近傍でなければならない。
【０００９】
非侵襲的光学測定は、血液の散乱特性または吸収特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内（例：赤から近赤外（ＮＩＲ）までの範囲内）の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで、媒体上の測定位置を照射することによって行われる。血液の特性の光学的な判定は、人工的な血中動態の状態が制御可能に変化しているときに所定の時間間隔にわたり行われる。この所定の時間間隔は、超収縮圧が加えられている時間間隔内である。
【００１０】
従って、本発明の１つの広い態様によると、患者の血液の少なくとも１つの所望の特性の非侵襲的光学測定において使用する方法であって、
（ａ）患者の血液潅流された肉質媒体の測定位置に人工的な血中動態の状態を形成し、その状態を特定期間維持するステップと、
（ｂ）血液の散乱特性が調節されるように、測定位置における人工的な血中動態の状態を、特定期間内の所定の時間間隔にわたり変化させるステップと、
（ｃ）血液の散乱特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで測定位置を照射することによって、測定位置に光学測定を適用し、媒体の光反応を検出し、少なくとも２つの異なる波長のそれぞれについて、所定の時間間隔の少なくとも一部にわたる、媒体の光反応の時間的変化（time evolutions）を表す測定データを生成するステップと、
を含む方法が提供される。
【００１１】
本発明の別の広い態様によると、光学測定ユニットと、加圧手段と、制御ユニットとを含む光学測定システムの動作を制御し、患者の血液特性を非侵襲的に判定するための方法であって、
−  患者の血液潅流された肉質媒体上の位置に超収縮一次圧を加え、それによって、媒体の測定位置に人工的な血中動態の状態を形成し、その状態を特定期間維持するように、加圧手段を動作させるステップと、
−  特定期間内の所定の時間間隔にわたり、測定位置における人工的な血中動態の状態を変化させて血液の散乱特性を調節するように、制御可能に変化する二次圧を媒体に加えるように、加圧手段を動作させるステップと、
−  血液の散乱特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで測定位置を照射することによって、測定位置に光学測定を適用し、媒体の光反応を検出し、少なくとも２つの異なる波長それぞれについて、所定の時間間隔の少なくとも一部にわたる、媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するように、光学測定ユニットを動作させるステップと、
を含む方法が提供される。
【００１２】
本発明のさらに別の広い態様によると、患者の血液の少なくとも１つの所望の特性の非侵襲的光学測定において使用する光学システムであって、
（Ａ）（ｉ）患者の血液潅流された肉質媒体上の測定位置を異なる波長の入射光で照射し、媒体の光反応を検出し、異なる波長の入射光それぞれに対応する媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するように動作可能な光学測定ユニットと、（ｉｉ）患者の肉質媒体に圧力を加えるように動作可能な加圧アセンブリと、を含むプローブと、
（Ｂ）測定ユニットおよび加圧アセンブリに接続可能な制御ユニットと、を備え、
制御ユニットは、（ａ）患者の個人的特性に対して感応性を呈し、媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータの関数として所望の血液特性を示す基準データを格納するメモリと、（ｂ）測定ユニットの出力に結合され、測定データを受信および分析し、基準データを利用して少なくとも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、制御ユニットは、媒体上の特定の位置に超収縮一次圧を加え、媒体の測定位置に人工的な血中動態の状態を形成し、その状態を特定期間維持するように、および、特定期間内の所定の時間間隔にわたり、人工的な血中動態の状態を変化させ、これによって血液の散乱特性を調節するように、制御可能に変化する二次圧を肉質媒体の測定位置の近傍に加えるように、加圧アセンブリを動作させるとともに、人工的な血中動態の状態を変化させる間、光学測定を適用するように、光学測定ユニットを動作させる光学システムが提供される。
【００１３】
本発明の一実施の形態によると、人工的な血中動態の状態を変化させるステップは、血液の散乱特性が調節されるように、所定の時間間隔にわたり所定の値の二次圧パルスによって媒体に摂動を加えることによって、行われる。
【００１４】
一例によると、二次圧は、超収縮圧を与える主閉塞位置において媒体（例：患者の指）に加えることができる。この場合、二次圧は、超収縮圧の値から開始して、より高い値に達するまで変化させる。
【００１５】
別の例によると、二次圧は、血流方向における主閉塞の下流で選択された特定の位置において、媒体に加えることができる。この場合、二次圧は、ゼロから超収縮圧の値まで変化させることができ、超収縮圧の値は、超収縮一次圧より高くてもよい。二次圧の加圧位置は、測定媒体の種類、および／または、測定プローブの設計に応じて、光検出器の位置に一致するか、その位置とはわずかに異なる。
【００１６】
なお、人工的な動態の変化を生じる赤血球集合体の変化は、多くの異なる方法によって引き起こすことができることを理解されたい。従って、人工的な血中動態の状態を変化させるステップは、上述した単一の二次パルス以外に、所定の時間間隔にわたる所定の周期的パターンの二次圧によって媒体に摂動を加えることによって行うことができる。
【００１７】
本発明によると、所望の血液特性を判定することを目的とする、媒体の光反応の検出は、人工的な血中動態の状態を変化させる間に行われる。例えば、媒体に一回の二次パルスを加えた場合、二次圧のステップパルスを加えた時点から始まる時間間隔にわたる、少なくとも２つの異なる波長についての媒体の光反応の時間的変化を示す測定データを使用して、血液特性を判定することができる。同様に、媒体に一連のパルスを加えた場合、二次圧パルスを加えた複数の間隔から選択された少なくとも１つの時間間隔にわたる光反応の測定データを使用して、血液特性を判定することができる。さらに、二次圧解放後の複数の間隔から選択された少なくとも１つの時間間隔にわたる測定データも、血液特性の判定に利用することができる。
【００１８】
本発明によると、人工的な血中動態の状態を変化させる間の媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータを使用して、血液特性を判定することができる。一例によると、このパラメータは、１つの波長に対応する媒体の光反応に依存する第１の関数と、別の波長に対応する媒体の光反応に依存する第２の関数との間の比として規定される傾きパラメータ（ＰＳ：Parametric Slope）である。
【００１９】
一実施の形態によると、第１および第２の関数は、２つの異なる波長λ１およびλ２にそれぞれ対応する光反応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。別の実施の形態によると、第１および第２の関数は、光反応信号の時間に対する変化の割合の関数、すなわち、ΔＴ／Δｔ（またはΔｌｏｇＴ／Δｔ）とすることができる。ここで、この関数におけるΔｔは、人工的な動態の状態が変化している時間間隔の任意の一部とすることができる。
【００２０】
本発明によると、所望の血液特性を判定するために、患者の個人的特性に対して感応性を呈する基準データを用意する必要がある。基準データは、媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータの関数として、所望の血液特性を示す必要がある。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傾きパラメータの依存度を規定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傾きパラメータの依存度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、今回の測定とは無関係な他の既知の方法によって、特定の個人に対して得ることができる。なお、その無関係な方法は血液特性毎に異なるものであってもよいことを理解されたい。
【００２１】
本発明の測定システムは、主たる構成部品としてプローブおよび制御ユニットを備えている。
【００２２】
一実施の形態によると、プローブは、加圧アセンブリと測定ユニットとを含んでいる。加圧アセンブリは、超収縮一次圧を媒体に加える一次閉塞カフと、二次圧を媒体に加える二次閉塞カフと、制御ユニットによって作動されカフの絞り（squeezing）を操作する圧力ドライバと、を含んでいる。この実施の形態によると、二次閉塞カフの位置は、正常血流方向における一次閉塞カフの位置の下流で選択される。測定ユニットは、照明アセンブリと、光収集・検出アセンブリとを含んでいる。照明アセンブリは、制御ユニットによって作動する適切な駆動機構に関連付けられる複数の光源（例：ＬＥＤ）を含んでいる。これに代えて、単一の広帯域照明器を使用することができる。光源は、測定位置において媒体内を伝播する入射光を生成する。光収集・検出アセンブリは、測定位置の近傍に配置された１つ以上の周波数選択性検出器を含んでいる。光収集・検出アセンブリの例としては、一般に周波数選択性フィルタと増幅手段とが備えられた分光高度計および／またはフォトダイオードが挙げられるが、これに限定されない。これらは具体的に図示していない。なお、測定位置は、測定媒体の種類および／または測定プローブの設計に応じて、例えば、二次圧の加圧位置に一致しているか、その位置とはわずかに異なるように配置できることに留意されたい。
【００２３】
光学測定は、媒体内を透過した光（場合によっては媒体から反射した光）を検出し、それを表すデータ（測定データを構成する）を生成するために行われる。本例においては、媒体内を透過した光（媒体の光反応を構成する）を検出する。
【００２４】
本発明の別の実施の形態によると、プローブは、媒体の一部を包囲して保持するように構成された実質的にＵ形状の２つの部分によって形成される、実質的にリング形状を有する。これらのＵ形状の部分は、所定の距離にわたり部分的に重なっていてもよい。指に加えられる圧力は、閉塞（すなわち圧力が加えられる場所）の下流で指の血流を完全に止めるのに十分である必要がある。加圧アセンブリは、Ｕ形状部分の少なくとも一方の内側に取り付けられかつドライバに接続されたエアクッションを含むことができる。ドライバは、２つのＵ形状部分の間に包囲された媒体の一部に制御可能に可変の圧力を加えるように、制御ユニットによって動作する。これに代えて、加圧アセンブリは、圧力ドライバに関連付けられるカフを含んでおり、圧力ドライバは、半リングのいずれか一方を他方に向けて動かし、これによって、包囲された指の部分に圧力を加えるように動作することができる。圧力ドライバの例としては、カフに結合されているぜんまいばね（wind-up spring）が挙げられるが、これに限定されない。カフの絞りによって、半リングが互いに向って動かされ、これによって、指に加えられる圧力を継続的に変化させることができる。プローブの形状が環状であるため、超収縮一次圧と二次圧とが、同一の加圧アセンブリによって印加される。従って、人工的な動態の状態（血流停止状態）の形成を引き起こす主閉塞（一次圧）の位置が、人工的な血中動態を変化させる（二次圧を加える）位置に一致する。
【００２５】
この実施の形態のプローブは、指の一部上の測定位置に入射光ビームを照射し、媒体の光反応を検出し、血液の光反応の時間的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測定ユニットをさらに備えている。この目的のため、測定ユニットは、照明アセンブリと、光収集・検出アセンブリとを含んでいる。照明アセンブリは、制御ユニットによって作動する適切な駆動機構を有する複数の光源（例：ＬＥＤ）を含んでよい。これに代えて、単一の広帯域照明器を使用することができる。光源は、光が遮断されることなく肉質媒体の表面まで伝わるように半リングの一方に配置されている開口を通じて、指の測定位置を照らす。光収集・検出アセンブリは、媒体を透過した光放射を受光することのできる検出器を含んでいる。これに代えて、検出器ユニットは、測定位置の中に指の外周に沿って離間配置されたアレイ状の（一般的には少なくとも２つの）光検出器を含んでよい。
【００２６】
プローブの光収集・検出アセンブリは、適切な電子ブロック（一般にはアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（図示していない）を含む）を介して制御ユニットに結合されている。制御ユニットは、対応する圧力ドライバおよび光源ドライバを作動させるために、プローブの加圧アセンブリと測定ユニットとの間に相互接続されており、測定データに応答するように検出アセンブリの出力に結合されている。制御ユニットは、データ取得・処理ユーティリティを含み、データ取得・処理ユーティリティは、プロセッサと、特に基準データ（ＲＤ）を格納するメモリと、モニタなどの公知のユーティリティを有するコンピュータ装置を有する。プロセッサは、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、検出アセンブリの受光出力（測定データ）を分析し、上述したように患者の血液の１つ以上の所望の特性を判定することができる。
【００２７】
従って、本発明のさらに別の態様によると、血液に関連するパラメータの非侵襲的光学測定において使用するプローブであって、
（Ａ）患者の血液潅流された肉質媒体の一部を包囲して保持するように構成されている、実質的にＵ形状の２つの部分と、
（Ｂ）異なる波長の入射光ビームで媒体の一部の測定位置を照射し、媒体の光反応を検出し、異なる波長の入射光それぞれに対応する媒体の光反応の時間的変化を表す測定データを生成するように動作する測定ユニットと、
（Ｃ）肉質媒体に人工的な血中動態の状態を形成してその状態を特定期間維持するように超収縮一次圧を加えるとともに、特定期間内の所定の時間間隔にわたり、人工的な血中動態の状態を変化させ、これによって、制御可能に変化する超収縮圧を肉質媒体に加えて血液の散乱特性を調節するように動作し、Ｕ形状部分の一方に関連付けられている加圧アセンブリと、
を含むプローブが提供される。
【００２８】
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、本発明の重要な特徴についておおまかに概説した。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、ある程度はこの説明から理解され、あるいは、本発明を実施することによって理解することができる。
【００２９】
本発明および本発明を如何に実施するかを理解することができるように、好ましい実施の形態について、本発明を制限しない例によっ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】
【００３０】
本発明による、血液パラメータの非侵襲的光学測定のためのシステムおよび方法の原理および動作は、図面および以下の説明を参照することによって、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、図解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の非侵襲的光学測定のためのシステムにおいて、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。
【００３１】
全般的な態様によると、本発明は、血液特性の非侵襲的光学的判定のための新規の方法およびシステムを提供する。血液特性の例としては、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）、および赤血球凝集速度（ＥＡＲ）が挙げられるが、これに限定されない。本方法は、患者の血液潅流された肉質媒体（例：指）に人工的な血中動態を形成して制御し、そこに光学測定を適用することに基づく。人工動態の状態は、形成され、特定期間維持される。人工動態の状態は、血流が一時的に止まった状態が達成されるように、血流が正常である媒体の特定の位置に超収縮一次圧を加えることによって形成することが好ましい。人工動態の状態の制御は、肉質媒体に二次圧の摂動を加えることによって達成され、これについては後で詳しく説明する。
【００３２】
非侵襲的光学測定は、血液の散乱特性または吸収特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内（例：赤から近赤外（ＮＩＲ）までの範囲内）の少なくとも２つの異なる波長の入射光ビームで媒体上の測定位置を照射することによって行われる。
【００３３】
ここで、図面を参照する。図１は、人工動態の状態が形成され特定の停止時間維持され、その後に解放されたときに時間間隔にわたって得られた、血液の光透過特性を表す一般的なプロットを示す例を示している。特に、このプロットは、超収縮一次圧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（および以降の図面）においては、透過特性は、いわゆる「相対透過率」、すなわち任意単位の透過率またはＴ（Ａ．Ｕ．）として示してある。
【００３４】
肉質媒体への一次圧の加圧を瞬間ＴＳＴＡＲＴに開始し、媒体に不可逆的な変化が生じない期間（例：４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、超収縮圧を加える前に開始し、継続的に実行する。さまざまな血流の状態に対応する、媒体の光反応のさまざまな領域（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで表してある）を観察する。領域Ａは、超収縮圧を加える前の正常な血流の状態に対応する。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によって特徴付けられる。領域Ｂは、瞬間ＴＳＴＡＲＴ（初期加圧時）に始まり、人工的な血中動態の状態が実際に始まってから短期間ＴＢ（約０．５秒）だけ持続する。この期間における測定は安定しておらず、無視してもよい。なぜなら、避けることのできない運動性アーチファクトおよび／またはその他のアーチファクトの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）として決められる瞬間と瞬間ＴＲＥＬＥＡＳＥとの間の停止時間ＴＣだけ続く。この停止時間ＴＣの間、血液の相対光透過率の入射光波長に応じて、増加曲線（図１に示す）または減少曲線（図示せず）を観察することができる。なお、この領域は、人工動態の状態がＴＣにわたり持続し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秒から数分である。領域Ｄは、超収縮圧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）として決められる瞬間に始まる。領域Ｄの持続時間である期間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。このような瞬間は、図面にはＴＥＮＤとして示してある。通常、領域Ｄの最後と領域Ｅの最初は、光透過率の変化が周期的かつ最小値（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の状態と同様である。この手法は、本出願の譲受人に譲渡される前述した特許公報に開示されている。
【００３５】
本発明によると、血液特性の光学的判定は、人工的な血中動態が制御可能に変化している所定の時間間隔にわたり実行される。この所定の時間間隔は、超収縮一次圧が維持される期間内である。
【００３６】
本発明の一実施の形態によると、人工的な血中動態の状態を変化させるステップは、所定の時間間隔にわたり所定の値の二次圧パルスによって媒体に摂動を加えて血液の散乱特性を調節することによって、実行される。一例によると、二次圧は、超収縮圧を提供する主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。別の例によると、二次圧は、血流方向における主閉塞の下流で選択された特定の位置において媒体に加えることができる。なお、二次圧を加える位置は、測定媒体の種類および／または測定プローブの設計に応じて、光検出器の位置に一致しているか、その位置とはわずかに異なることができることに留意されたい。二次圧の物理的影響によって、特に、赤血球（ＲＢＣ）の凝集体に変化が生じる。従って、二次圧を加える位置は、測定場所の近傍でなければならない。
【００３７】
図２は、媒体に加えられる二次圧ステップパルスの摂動によって人工動態の状態が変化しているときに、３つの異なる波長（すなわちλ１＝６１０ｎｍ、λ２＝６７０ｎｍ、λ３＝８１０ｎｍ）について実験的に得られた血液の光透過特性の時間依存性の３つの例（曲線２１、２２、２３）を示すプロットを示している。
【００３８】
肉質媒体への超収縮一次圧（例：１８０ｍｍＨｇ以上）の加圧は、特定の時間的瞬間（図２の例ではｔｓｔａｒｔ＝０秒）において開始し、所望の期間（図２の例では１６秒）持続する。一次圧を加える持続時間は、媒体に不可逆的な変化を引き起こすことなく人工的な血中動態をもたらす条件によって決定するのが好ましい。次いで、時間的瞬間ｔｓｅｃ≒４秒において二次圧（約３００ｍｍＨｇ）のステップパルスを加え、これは、時間キックポイントｔｓｅｃでの曲線２１、２２、２３の屈曲に反映されている。
【００３９】
二次圧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ことに留意されたい。発明者らは、二次圧パルスの大きさを操作することによって、患者の血液特性に関するより有用な情報を取得できることを発見した。特に、二次圧パルスの大きさが小さく、特定の相対的に小さい値Ｐ１を超えない場合、血液の３つの主要素（静脈血、毛細管血および動脈血）のすべてが、測定結果に貢献することができる。しかしながら、二次圧パルスの大きさが値Ｐ１を超える場合、静脈血は考察から除外することができる。同様に、毛細管血も考察から除外するためには、二次圧は値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）を超えている必要がある。言い換えれば、二次圧の大きさがＰ２より大きいときには、静脈血と毛細管血は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とＰ２の値は人の生理機能に依存し、患者ごとに個別に選択する必要があることを理解されたい。また、人工動態の変化を生じる、赤血球集合体の変化は、数多くの異なる方法によって引き起こすことができることを理解されたい。すなわち、人工的な血中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、所定の時間間隔にわたる所定の周期的パターンの二次圧によって媒体に摂動を加えることによって行うことができる。周期的パターンは、約０〜３００ｍｍＨｇの範囲内の振幅を有する一連のショット圧力パルスとすることができる。
【００４０】
図３は、一連のショット二次圧パルスによる媒体の摂動によって人工動態の状態が変化しているときに、２つの異なる波長（すなわちλ１＝６７０ｎｍ、λ２＝８１０ｎｍ）について実験的に得られた血液の光透過特性の時間依存性の２つの例（曲線３１、３２）を示すプロットを示している。図３に示した例においては、二次圧パルスの持続時間は１．５秒であり、振幅は約２２０〜３００ｎｍｍＨｇの範囲内である。なお、実際には、パルス持続時間の長さおよび振幅の大きさは、患者個人と測定システムの構成とに依存することを理解されたい。
【００４１】
さまざまな血流の状態に対応する、媒体の光反応のさまざまな領域（Ｎ、Ｐ、ＳＡ１、ＳＲ１、ＳＡ２、ＳＲ２等で表してある）が観察される。領域Ｎは、図１における領域Ａと同様であり、超収縮圧を加える前の正常な血流の状態に対応する。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によって特徴付けられる。領域Ｐは、超収縮一次圧を媒体に加えた時間的瞬間（図３の例ではｔｓｔａｒｔ＝８秒）に始まり、第１の二次圧パルスによる媒体の摂動（図３の例ではｔｓａ１＝１０．５秒）まで続く。第１の二次圧パルスを８．５秒にわたり加え（領域ＳＡ１）、時間的瞬間ｔｓａ１＝１９秒に解放し、これにより、７秒にわたり光透過率曲線が減少している（領域ＳＲ１）。その後、第２の二次圧パルス（図３の例ではｔｓａ２＝２６秒）を９秒にわたり印加し（領域ＳＡ２）、時間的瞬間ｔｓｒ２＝３５秒に解放する（領域ＳＲ２）。なお、二次圧パルスの印加は、超収縮圧を加える期間において望ましい長さだけ継続できることに留意されたい。
【００４２】
本発明によると、所望の血液特性を判定することを目的とする媒体の光反応の検出は、人工的な血中動態の状態を変化させている間に行われる。例えば、図２に対応する上記のケースの場合、二次圧のステップパルスを加えた時点から始まる時間間隔にわたる、少なくとも２つの異なる波長についての媒体の光反応の時間的変化を示す測定データを使用して、血液特性を判定することができる。同様に、図３に対応するケースの場合、二次圧パルスが加えられる複数の間隔から選択された少なくとも１つの時間間隔（すなわち間隔ＳＡ１、ＳＡ２などから選択された任意の間隔）にわたる光反応の測定データを使用して、血液特性を判定することができる。さらに、二次圧を解放した後の複数の間隔から選択された少なくとも１つの間隔（すなわち間隔ＳＲ１、ＳＲ２などから選択された任意の間隔）にわたる測定データも、血液特性を判定するのに利用することができる。
【００４３】
本発明によると、人工的な血中動態の状態を変化させる間の媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータを使用して、血液特性を判定することができる。一例によると、このパラメータは、１つの波長に対応する媒体の光反応に依存する第１の関数と、別の波長に対応する媒体の光反応に依存する第２の関数との間の比として規定される傾きパラメータ（ＰＳ）である。
【００４４】
一実施の形態によると、第１および第２の関数は、２つの異なる波長λ１およびλ２にそれぞれ対応する光反応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。別の実施の形態によると、第１および第２の関数は、光反応信号の時間に対する変化の割合の関数、すなわち、ΔＴ／Δｔ（またはΔｌｏｇＴ／Δｔ）とすることができる。ここで、この関数におけるΔｔは、人工動態の状態が変化している時間間隔の任意の一部とすることができる。
【００４５】
図４を参照する。この図は、波長λ１＝６７０ｎｍにおける媒体の光反応の自然対数ｌｎ（Ｔ１）と、波長λ２＝８１０ｎｍにおける光反応の自然対数ｌｎ（Ｔ２）との間の関係を示すプロットの例である。測定結果は、第１の二次圧パルスによる媒体の摂動によって人工動態の状態が変化しているとき、すなわち、図３に示した間隔ＳＡ１にわたり取得した。図からわかるように、ｌｎ（Ｔ１）とｌｎ（Ｔ２）との間の関係は一次関数であり、傾きパラメータ（ＰＳ）は、線４１と横軸との間の角度の正接の値として求められる。なお、傾きパラメータを判定するには、例えば、公知の線形回帰アルゴリズムを使用できることが理解できる。図４に示した例の場合、ＰＳ＝０．９である。
【００４６】
本発明によると、所望の血液特性を判定するために、患者の個人的特性に対して感応性を呈する特定の基準データを用意する必要がある。基準データは、媒体の散乱スペクトル特性から導かれるパラメータの関数として、所望の血液特性を示す必要がある。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傾きパラメータの依存度を規定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傾きパラメータの依存度をプロットすることによって、作成することができる。所望の血液特性は、今回の測定とは無関係な他の既知の方法によって、特定の個人またはさまざまな患者に対して得ることができる。なお、その無関係な方法は、血液特性毎に異なる。例えば、特定の患者の酸素飽和度を判定するのに使用する較正曲線は、一般的には、さまざまな患者に測定を適用することによって、および／または、複数閉塞モードを使用して、呼吸を止める実験（breath hold experiment）において１人の患者に２種類の測定を適用することによって、構築することができる。
【００４７】
図５は、特定の患者の較正曲線の例を示している。この較正曲線は、特定の患者の場合のグルコース濃度に対する傾きパラメータの依存度を表しており、傾きパラメータは、波長λ１＝６１０ｎｍおよびλ２＝８１０ｎｍでの測定媒体の光透過信号の測定結果から計算されたものである。この較正曲線は、上述した方法を使用することによって傾きパラメータの値が得られたときに、対応するグルコース濃度の値を判定するのに使用することができる。
【００４８】
なお、他の血液特性についても、対応する較正曲線を取得できることを理解されたい。血液特性の例としては、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）、および赤血球凝集速度（ＥＡＲ）が挙げられるが、これに限定されない。
【００４９】
図６を参照する。この図は、本発明の方法を実行するための、患者の指に取り付ける測定システム６０の略ブロック図を示している。ただし、図６におけるブロックは、物理的な接続および／または物理的な関係ではなく、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表していることに留意されたい。なお、以下では、測定システムを患者の指Ｆに取り付ける場合を説明するが、光透過率を測定する媒体として、患者の身体の別の部分、例えば、足指、手首、ひじ、および／または膝も準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、光プローブ６１および制御ユニット６２を備えている。光プローブ６１は、照明アセンブリと、光収集・検出アセンブリと、加圧アセンブリとを含んでおり、これらについては、後から図７および図８を参照しながらさらに具体的に説明する。制御ユニット６２は、光源ドライバを作動させる照明アセンブリに接続することができ、また、測定データに応答できるように（一般にはアナログデジタル変換器を含んでいる適切な電子ブロックを介して）光収集・検出アセンブリの出力に接続することができ、また、対応する圧力を制御可能に加える加圧アセンブリに接続することができる。制御ユニット６２は、プロセッサ６２１（データ取得・処理ユーティリティ）、特に基準データ（ＲＤ）を格納するメモリ６２２、および、測定結果を表示するモニタ６２３などのユーティリティを有するコンピュータシステムである。プロセッサは、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、検出アセンブリの受光出力（測定データ）を分析し、上述したように患者の血液の１つ以上の所望の特性を判定することができる。
【００５０】
図７は、プローブ６１の１つの可能な実施の形態を例示している。プローブ６１は、加圧アセンブリ７０１と測定ユニット７０２とを含んでいる。加圧アセンブリ７０１は、位置Ｌ１において患者の指Ｆに超収縮一次圧を加えるように動作する一次加圧装置（閉塞カフ）７２と、（光学測定が適用される）測定位置の近傍の位置Ｌ２において患者の指Ｆに二次圧を加えるように動作する二次加圧装置（閉塞カフ）７１と、カフ７１、７２の絞りを操作するように制御ユニット（図６における６２）によって駆動される圧力ドライバ７３と、を含んでいる。一次閉塞カフ７２および二次閉塞カフ７１は、任意の既知の適切な種類とすることができる。なお、一次閉塞カフ７２は、例えば、患者の手首または手のひらに配置してもよく、その一方で、二次閉塞カフ７１および測定ユニット７０２は、患者の指に配置してもよいことに留意されたい。この実施の形態によると、測定位置ＭＬと、それに伴う二次圧の位置Ｌ２は、正常血流方向における主閉塞位置（位置Ｌ１）の下流で選択される。
【００５１】
測定ユニット７０２は、照明アセンブリ７４と、測定位置ＭＬの光反応を検出する光収集・検出アセンブリ７５とを備えている。照明アセンブリ７４および光収集・検出アセンブリ７５の位置は、交換することができ、または、反射モード測定の場合には指に対して同じ側に配置することができる。照明アセンブリ７４は、異なる波長（少なくとも２つの異なる波長）の光を生成するように設計されている。例えば、照明アセンブリは、制御ユニット（図６における６２）によって動作する適切な駆動機構７６に関連付けられる複数の光源（例：ＬＥＤ）（具体的には図示していない）を含んでよい。これに代えて、単一の広帯域照明器を使用することができる。光収集・検出アセンブリ７５は、１つ以上の周波数選択性検出器を含んでいる。光収集・検出アセンブリ７５の例としては、一般には周波数選択性フィルタと増幅手段とを備えている分光光度計および／またはフォトダイオードが挙げられるが、これに限定されない。なお、これらは具体的に図示されていない。なお、測定位置ＭＬは、測定媒体の種類および／または測定プローブの設計に応じて、例えば、二次圧の加圧位置に一致しているか、その位置とはわずかに異なるように配置できることに留意されたい。
【００５２】
光学測定は、媒体の光反応（媒体内を透過した光、または場合によっては媒体から反射した光）を検出し、それを表すデータ（測定データを構成する）を生成するために行われる。図７の本例においては、媒体内を透過した光が検出される。
【００５３】
図８は、本発明の別の実施の形態による、位置Ｌ１、Ｌ２と測定位置ＭＬとが実質的に一致している、プローブの実施の形態（１６１で表してある）を示している。この実施の形態によると、プローブ１６１は、それぞれ断面が実質的にＵ形状である２つの部分８１、８２を有し、これらの部分８１、８２は、患者の指（図８には図示していない）を包囲して保持するように互いに配置されている。Ｕ形状の部分８１、８２は、金属またはプラスチックなど剛体材料または半剛体材料から成る。Ｕ形状部分８１、８２の断面形状は、例えば、半円または半楕円（semi-oval）とすることができる。部分８１、８２は、所定の距離にわたり部分的に重なることができる。プローブ１６１は、駆動機構（図示せず）に関連付けられたエアクッション８３を含んでいる加圧アセンブリ８０１を備えており、この加圧アセンブリ８０１は、部分８１と部分８２との間に包囲された指の部分に圧力を加えるように動作する。プローブの上側の部分８１と下側の部分８２を互いに向かって動かすことによって、その間の指の位置が固定される。固定装置８６は、部分８１、８２をさらに固定し、これによって、測定処理を開始するための一定の予備圧力が加圧される。固定装置は、任意の適切な既知の手段（例えば歯車（teeth arrangement）およびばねアセンブリを含む）によって実施することができ、リング状のプローブが開くのを防止することを目的としている。クッション８３は、この例においては下側半リング８１に関連付けられており、指を上側半リング８２に押し付けるように動作する。これにより、超収縮圧（例：２２０〜２５０ｍｍＨｇ）が加えられ、これによって指に血流の停止が形成され、測定が可能になる。次いで、より高い二次圧力、クション８３を通じて与えられる。従って、本発明のこの実施の形態によると、超収縮一次圧と二次圧とは、同一の加圧アセンブリ（クッション８３）を介して指の同じ位置に加えられる。従って、超収縮圧を与える主閉塞の位置は、人工的な血中動態が変化する位置と一致する。
【００５４】
プローブ１６１は、測定ユニット８０２をさらに備え、測定ユニット８０２は、指の一部における測定位置を入射光ビームで照射し、（入射光の異なる波長における）媒体の光反応を検出し、血液の光反応の時間的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。上述したように、入射光ビームは、血液の散乱特性が光の放射に対して感応性を呈する範囲内の少なくとも２つの異なる波長である。測定ユニット８０２は、保持フレーム８４に取り付けられた照明アセンブリ８４と、光収集・検出アセンブリ８５とを含んでいる。前述した例と同様に、照明アセンブリ８４は、制御ユニット（図６における６２）によって作動する適切な駆動機構（図示せず）に関連付けられる複数の光源（例：ＬＥＤ）、または、単一の広帯域照明器を含むことができる。光源は、光が遮断されることなく指の表面まで伝わるように部分８２に配置された開口（図８には図示せず）を通じて、指の測定位置を照射する。
【００５５】
光収集・検出アセンブリ８５は、指内を透過した光の放射を開口８７を通じて受光することのできる検出器（具体的には図示せず）を含んでいる。図８の例においては、測定ユニット８０２は、透過モードで動作する。従って、光収集・検出アセンブリ８５は、照明アセンブリ８４とは反対側に取り付けられている。図７および図８における例では、透過モードの測定を示しているが、反射モードの測定も使用できることを理解されたい。その場合、光収集・検出アセンブリは、照明器に隣接して収容される。さらに代替的には、検出器ユニットは、指の外周に沿って離間配置された光検出器（一般的には少なくとも２つの検出器）のアレイを含むことができる。
【００５６】
なお、加圧アセンブリの空気圧式機構は、任意の別の適切な手段に置き換えることができる。例えば、加圧アセンブリは、圧力ドライバ（例：ぜんまいばね）に関連付けられる絞りカフを含むことができ、圧力ドライバは、Ｕ形状部分８１、８２のいずれか一方を互いに向けて動かし、これによって部分８１と部分８２の間に包囲された指の一部に継続的に可変圧力が加えられるように動作する。指に加えられる圧力は、指の血流が完全に止まるだけの十分な大きさとする必要がある。部分８１、８２の内壁の曲率は、指の外周に沿って指に均一な圧力が加えられるように、指の平均曲率に基づいていることが好ましい。
【００５７】
本発明について、好ましい実施の形態について説明したが、この開示の根底にある概念を基礎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は、本発明が関連する技術分野の当業者には理解されるであろう。
【００５８】
また、本明細書において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。
【００５９】
方法の請求項においては、ステップを指すため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。
【００６０】
最後に、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、「〜を備えている／含んでいる、ただしそれに限定されない」という意味であると解釈されるべきであることを理解されたい。
【００６１】
従って、重要な点として、本発明の範囲は、本明細書に記載した例示的な実施の形態によって制限されるものとしては解釈されない。請求項およびそれらの均等物に規定されている本発明の範囲内で、別の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】人工的な動態の状態が形成されているときに得られた血液の光透過特性を表す一般的なプロットを示す。
【図２】媒体に加えられる二次圧ステップパルスの摂動によって人工動態の状態が変化しているときに、３つの異なる波長について実験的に得られた血液の光透過特性の時間依存性の３つの例を表すプロットを示す。
【図３】一連のショット圧力パルスによる媒体の摂動によって人工動態の状態が変化しているときに、２つの異なる波長について実験的に得られた、血液の光透過特性の時間依存性の２つの例を表すプロットを示す。
【図４】１つの波長λ１における媒体の光反応の自然対数と、別の波長における媒体の光反応の自然対数との間の関係を示す。
【図５】特定の患者の較正曲線の例を示す。
【図６】本発明の一実施の形態による、本発明の方法を実行する測定システムの略ブロック図を示す。
【図７】本発明の一実施の形態による、図６に概略的に示したプローブの略ブロック図を示す。
【図８】本発明の別の実施の形態による、図６に概略的に示したプローブの斜視図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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