(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルカメラおよび既に撮影された単一デジタル画像を用いて被験者の潅流組織表面の色から体液中のヘモグロビンの量を推定するための非侵襲的な方法であって、
被験者の潅流組織表面および同時に少なくとも既知の色基準の基準部分から反射した光の既に撮影された単一画像を、デジタルカメラのメモリに格納する段階であって、該単一画像は、複数の色のピクセルの単一デジタル画像であり、かつ各々のピクセルについて赤、緑、および青の成分値を含み、ここで、前記被験者の潅流組織表面が眼瞼の結膜である段階と、
既に撮影された単一画像から、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記被験者の潅流組織表面の単一画像の関心対象の部分に対応する、前記赤、緑、および青の成分値にそれぞれ関連する赤、緑、および青の組織値を入手する段階と、
既に撮影された単一画像から、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記基準部分に対応する、前記赤、緑、および青の成分値にそれぞれ関連する赤、緑、および青の基準値を入手する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記赤、緑、および青の組織値、ならびに前記赤、緑、および青の基準値の関数として、ヘモグロビン濃度の推定量を算出する段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記赤、緑、および青の組織値、ならびに赤、緑、および青の基準値を入手する段階が、前記赤、緑、および青の成分値の各々に対する、それぞれ、潅流組織表面の単一画像の第１の部分および前記基準部分の第２の部分の成分値を平均する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記算出する段階が、前記赤、緑、および青の組織値、ならびに前記赤、緑、および青の基準値にそれぞれ関連する第1および第2の実験的に事前に決定された重みづけ定数を使用する段階を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記潅流組織表面の既に撮影された単一画像の第１の部分および前記色基準の第２の部分を選択する段階であって、前記赤、緑、および青の組織値が前記第１の部分から入手され、前記赤、緑、および青の基準値が、前記第２の部分から入手される段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記既に撮影された単一画像を格納する段階と、前記赤、緑、および青の組織値を入手する段階と、前記赤、緑、および青の基準値を入手する段階と、前記算出する段階と、が実時間で実施される、請求項1記載の方法。
【請求項６】
前記ヘモグロビン濃度の推定量を表示する段階をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項７】
前記ヘモグロビン濃度の推定量が、1デシリッターあたりのグラム数(g/dl)単位で表示される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
既に撮影された単一画像を用いて、被験者の潅流組織表面の色から体液中のヘモグロビンの量の推定に影響する因子を判定するための非侵襲的な方法であって、
被験者の潅流組織表面および同時に少なくとも既知の色基準の基準部分から反射した光の既に撮影された単一画像を、デジタルカメラのメモリに格納する段階であって、該単一画像は、複数の色のピクセルを含み、かつ各々のピクセルについて赤、緑、および青の成分値を含み、ここで前記被験者の潅流組織表面が眼瞼の結膜である段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記デジタルカメラおよび前記被験者の既に撮影された単一画像の関心対象の潅流組織表面の部分に関連する赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記デジタルカメラおよび前記被験者の既に撮影された単一画像の関心対象の基準部分に関連する赤、緑、および青の基準因子を確立する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記既に撮影された単一画像を用いて、前記赤、緑、および青の成分値、前記赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記赤、緑、および青の基準因子の関数として、ヘモグロビン濃度の推定量を算出する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記ヘモグロビン濃度の推定量を、前記被験者における対応するヘモグロビン濃度の既知量と比較する段階と、
前記ヘモグロビン濃度の推定量が前記ヘモグロビン濃度の既知量と望ましい関係にない場合には、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記赤、緑、および青の基準因子の少なくとも1つを調節する段階と、
を含む方法。
【請求項９】
前記ヘモグロビン濃度の推定量が前記ヘモグロビン濃度の既知量と望ましい関係となるまで、算出する段階、比較する段階および調節する段階を反復する段階をさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ヘモグロビン濃度の推定量が前記ヘモグロビン濃度の既知量と望ましい関係である場合に、前記赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記赤、緑、および青の基準因子を、前記メモリに保存する段階をさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記潅流組織表面の既に撮影された単一画像の第１の領域および前記色基準の第２の領域を選択する段階をさらに含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記算出する段階が、前記第１の領域および前記第２の領域について、各色の赤、緑、および青の成分値の平均を使用する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記算出する段階が、前記第１の領域および前記第２の領域について、各色の赤、緑、および青の成分値の平均の比を使用する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
既に撮影された単一色画像を用いて被験者の潅流組織表面の色から体液中のヘモグロビンのレベルを測定するシステムであって、
被験者の潅流組織表面および既知の色基準物の単一色画像を非侵襲的に取得する画像形成モジュールであって、前記潅流組織表面が眼瞼の結膜である画像形成モジュールと、
該画像形成モジュールと通信しており、前記既に撮影された単一色画像を分解して、該単一色画像のピクセルに対応するデジタル成分値を含む成分色のサブ画像を形成するように構成されているカラーセパレータモジュールと、
カラーセパレータモジュールと通信しており、潅流組織表面の前記既に撮影された単一色画像の第1のウィンドウを選択し、前記色基準物の前記既に撮影された単一色画像の第2のウィンドウを選択するように構成されているポーションセレクタモジュールと、
ポーションセレクタモジュールと通信しており、第1および第2のウィンドウに対応する成分値に関連するウィンドウ値の関数としてヘモグロビン濃度の推定レベルを算出するように構成されているヘモグロビンエスティメータモジュールと、
を含むシステム。
【請求項１５】
各サブ画像の成分値を平均して、1つのウィンドウ値が第1および第2のウィンドウの各々の各サブ画像に対するウィンドウ値を形成するように、ポーションセレクタモジュールがさらに構成されている、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
カラーセパレータモジュール、ポーションセレクタモジュールおよびヘモグロビンエスティメータモジュールが各々、請求項１４に引用したアクションをコンピュータに実施させるために、コンピュータ読取り可能な媒体に保存されたコンピュータ実行可能なインストラクションを含む、請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
ヘモグロビンエスティメータモジュールに接続されており、前記ヘモグロビン濃度の推定レベルの印を表示するように構成されているディスプレイをさらに含む、請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
既に撮影された単一デジタル画像を用いて被験者の潅流組織表面の色から被験者の血液中のヘモグロビンの濃度を推定するための非侵襲的な方法であって、
被験者の潅流組織表面および同時に少なくとも既知の色基準の基準部分から反射した光の既に撮影された単一画像を、デジタルカメラのメモリに格納する段階であって、該単一画像は、複数の色のピクセルの単一デジタル画像であり、かつ少なくとも１つの色の各々について各々のピクセルについて赤、緑、および青の成分値を含み、ここで、前記被験者の潅流組織表面が眼瞼の結膜である段階と、
既に撮影された単一画像から、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記被験者の潅流組織表面の単一画像の関心対象の部分に対応する、前記赤、緑、および青の成分値にそれぞれ関連する赤、緑、および青の組織値を入手する段階と、
既に撮影された単一画像から、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記基準部分に対応する、前記赤、緑、および青の成分値にそれぞれ関連する赤、緑、および青の基準値を入手する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記赤、緑、および青の組織値、ならびに前記赤、緑、および青の基準値の関数として、前記被験者の血液中のヘモグロビンの濃度を示すヘモグロビンの推定値を算出する段階と、
を含む方法。
【請求項１９】
既に撮影された単一画像を用いて、被験者の潅流組織表面の色から被験者の血液中のヘモグロビンの濃度の推定に影響する因子を判定するための非侵襲的な方法であって、
被験者の潅流組織表面および同時に少なくとも既知の色基準の基準部分から反射した光の既に撮影された単一画像を、デジタルカメラのメモリに格納する段階であって、該単一画像は、複数の色のピクセルを含み、かつ各々のピクセルについて赤、緑、および青の成分値を含み、ここで前記被験者の潅流組織表面が眼瞼の結膜である段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記デジタルカメラおよび前記被験者の既に撮影された単一画像の関心対象の組織部分に関連する赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記デジタルカメラおよび前記被験者の既に撮影された単一画像の関心対象の基準部分に関連する赤、緑、および青の基準因子を確立する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記既に撮影された単一画像を用いて、前記赤、緑、および青の成分値、前記赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記赤、緑、および青の基準因子の関数として、被験者の血液中のヘモグロビンの濃度を示すヘモグロビンレベルの推定量を算出する段階と、
前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記ヘモグロビンレベルの推定量を、前記被験者における対応するヘモグロビンの既知量と比較する段階と、
前記ヘモグロビンレベルの推定量が前記ヘモグロビンの既知量と望ましい関係にない場合には、前記デジタルカメラと通信する少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記赤、緑、および青の組織因子、ならびに前記赤、緑、および青の基準因子の少なくとも1つを調節する段階と、
を含む方法。
【請求項２０】
前記既に撮影された単一画像を格納する段階が、前記被験者の潅流組織表面に隣接する既知の色基準の画像を格納する段階を含む、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、ヘモグロビン濃度を測定することに関し、さらに特には非侵襲的な方法でヘモグロビン濃度を測定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ヘモグロビン(Hb)濃度の測定は、患者の診断および治療に有用であることが多い。例えば、Hb濃度は、人が貧血であるかどうかを診断する際に有用である。血清中のヘモグロビンを測定するいくつかの技法が現在存在する。例えば、技法には、採血した血液の検査分析、粘膜の顕微鏡評価、並びに結膜の色および臨床パラメーターの主観的評価を伴う静脈切開（静脈穿刺および採血）が含まれる。最も広範に使用されている技法は、静脈切開およびその後のフローサイトメーターによる分析である。この技法は信頼性があるが、1人以上の技術者、高価な装置（サイトメーター）を使用し、典型的には、サイトメーターにかかる費用のために分析が集中化される。別の技法は、粘膜を流れる血流の拡大および分析を使用する。
【発明の開示】
【０００３】
発明の概要
概して、一局面において、本発明は、被験者の組織表面の色から体液中の物質量を推定する方法を提供する。本方法は、被験者の少なくとも関心対象の部分および色基準の少なくとも基準部分を含み、少なくとも1つの色の数ピクセルのデジタル画像であり、少なくとも1つの色の各々に対する各ピクセルの成分値を含む画像を取得する段階と、被験者の関心対象の部分に対応する少なくとも1つの成分値に関連する第1の値を入手する段階と、基準部分に対応する少なくとも1つの成分値に関連する第2の値を入手する段階と、第1および第2の値を使用して物質の推定量を算出する段階とを含む。
【０００４】
本発明の実施には以下の特徴の1つ以上を含んでもよい。画像は各ピクセルに対して複数の色を含み、第1の値を入手する段階は、各々が対応する色の少なくとも1つの成分値に関連する複数の第1の値を入手する段階を含み、第2の値を入手する段階は、各々が対応する色の少なくとも1つの成分値に関連する複数の第2の値を入手する段階を含み、推定量を算出する段階は複数の第1および第2の値の各々を使用する。第1および第2の値を入手する段階は、それぞれ、複数の色の各々に対する関心対象の部分の第1の部分および基準部分の第2の部分の成分値を平均する段階を含む。算出する段階は、それぞれ、第1および第2の値に関連する第1および第2の実験的に事前に決定された重みづけ定数（weighting constant）を使用する段階を含む。
【０００５】
また、本発明の実施には以下の特徴の1つ以上を含んでもよい。本方法は、関心対象の部分の第1の部分および色基準の第2の部分を選択する段階をさらに含み、第1および第2の値は、第1および第2の部分の各々の少なくとも1つの成分値からそれぞれ入手される。第1の部分は被験者の生物学的に潅流された表面である。例えば、生物学的に潅流された表面または組織は、血管を含むものである。好ましくは、組織または表面は血管が豊富であり、例えば、眼の結膜または粘膜などの軟組織である。さらに好ましくは、血管を含む組織は、例えば、皮膚もしくは爪床のように個体表面に露出されているか、または眼の結膜もしくは粘膜のようにアクセスしやすいものである。取得する段階は非侵襲的に実施される。
【０００６】
また、本発明の実施には以下の特徴の1つ以上を含んでもよい。取得する段階と、第1の値を入手する段階と、第2の値を入手する段階と、算出する段階とは実時間で実施される。第1の値を得る段階と、第2の値を得る段階と、算出する段階は、プロセッサ実行ソフトウェアインストラクションによって少なくとも部分的に実施される。関心対象の部分は結膜であり、物質の量はヘモグロビン濃度である。本方法は、推定量を表示する段階をさらに含む。推定された量はヘモグロビン濃度であり、1デシリッターあたりのグラム数(g/dl)単位で表示される。
【０００７】
概して、別の局面において、本発明は、被験者の組織表面の色から体液中の物質量の推定に影響する因子を判定する方法を提供する。本方法は、被験者の少なくとも関心対象の部分および色基準の少なくとも基準部分を含み、少なくとも1つの色の数ピクセルのデジタル画像であり、少なくとも1つの色の各々に対する各ピクセルの成分値を含む画像を取得する段階と、関心対象の部分に関連する第1の因子および基準部分に関連する第2の因子を確立する段階と、成分値並びに第1および第2の因子を使用して被験者の物質の推定量を算出する段階と、推定量を被験者の物質の対応する既知量と比較する段階と、推定量が既知量と望ましい関係にない場合には、第1および第2の因子の少なくとも1つを調節する段階とを含む。
【０００８】
本発明の実施には以下の特徴の1つ以上を含んでもよい。本方法は、物質の推定量が物質の既知量と望ましい関係となるまで、算出する段階、比較する段階および調節する段階を反復する段階をさらに含む。本方法は、物質の推定量が物質の既知量と望ましい関係である場合に、第1および第2の因子を保存する段階をさらに含む。画像は各ピクセルに対して複数の色を含み、確立する段階は、各々複数の色のそれぞれ1つに対応する複数の第1の因子および複数の第2の因子を確立し、推定量を算出する段階は第1および第2の因子の各々を使用し、調節する段階は第1および第2の因子のいずれかを調節する。本方法は、関心対象の部分の第1の領域と基準色の第2の領域を選択する段階をさらに含む。算出する段階は、それぞれ第1および第2の領域の各色の成分値の平均を使用する。算出する段階は、それぞれ第1および第2の領域の各色の成分値の平均の比を使用する。
【０００９】
概して、別の局面において、本発明は、組織表面の色から体液中の物質のレベルを測定するシステムを提供する。本システムは、被験者の潅流表面およびカラー基準物体のデジタルカラー画像を分解して、数ピクセルの画像に対応するデジタル成分値を含む成分色のサブ画像を形成するように構成されているカラーセパレータモジュールと、カラーセパレータモジュールと通信しており、潅流表面の画像の第1のウィンドウを選択し、カラー基準物体の画像の第2のウィンドウを選択するように構成されているポーションセレクタモジュールと、ポーションセレクタと通信しており、第1および第2のウィンドウに対応する成分値に関連するウィンドウ値を使用して物質の推定レベルを算出するように構成されている物質エスティメータモジュールとを含む。
【００１０】
本発明の実施には以下の特徴の1つ以上を含んでもよい。本システムは、画像を取得し、画像のデジタル成分値をカラーセパレータモジュールに搬送するように構成されている画像形成モジュールをさらに含む。画像形成モジュールは画像を非侵襲的に取得するように構成されている。ポーションセレクタモジュールは、各サブ画像の成分値を平均して、1つのウィンドウ値が第1および第2のウィンドウの各々の各サブ画像に対するウィンドウ値を形成するようにさらに構成されている。カラーセパレータモジュール、ポーションセレクタモジュールおよび物質エスティメータモジュールが各々、請求項20に引用したアクションをコンピュータに実施させるために、コンピュータ読取り可能な媒体に保存されたコンピュータ実行可能なインストラクションを含む。本システムは、物質エスティメータモジュールに接続されており、物質の推定レベルの印を表示するように構成されているディスプレイをさらに含む。
【００１１】
本発明の種々の局面は以下の利点の1つ以上を提供することができる。ヘモグロビン濃度は、照明条件にかかわらず、実時間で、離れた場所で、高価でない装置を使用して測定される。ヘモグロビン濃度は、客観的に、信頼性高く、再現可能に測定される。ヘモグロビン濃度は、例えば、専門のソフトウェアを含むポータブルデジタルカメラを使用して測定される。ヘモグロビン濃度は、非侵襲的に、広く利用可能な供給源を使用して測定される。
【００１２】
本発明のこれらの利点および他の利点は、本発明そのものと共に、以下の図面、詳細な説明および特許請求の範囲を参照するとさらに理解される。
【００１３】
好ましい態様の詳細な説明
本発明は、診断目的のために血液などの体液中の物質の濃度を測定する技法を提供する。例えば、本方法は、個体が、貧血、異常ヘモグロビン血症（dyshemoglobinemia）、メトヘモグロビン血症、カルボキシヘモグロビン血症および一酸化炭素中毒などの病的状態を発症しているかまたは発症するリスクがあるかどうかを判定するために、ヘモグロビン、メトヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、ビリルビンおよび胆汁酸塩の濃度を測定する上で有用である。高ビリルビン血症およびビリルビン尿症などのビリルビン障害も本明細書に記載されている方法を使用して診断される。
【００１４】
本発明によると、使用者は、患者およびグレイリファレンスを同時に、隣同士でデジタル的に写真撮影する。デジタル的に取得された画像は、画像およびグレイリファレンスと既知のヘモグロビン濃度または他の血液成分の濃度との既知の関係に基づいて処理される。処理により、ヘモグロビン濃度図が作成される。この図を使用して、ヘモグロビンに関連する健康問題（または、少なくともヘモグロビン濃度が適用される健康問題）を診断することができる。例えば、正常範囲（男性被験者は14〜18g/dL、女性被験者は12〜16g/dL）外のヘモグロビンレベルまたは正常範囲(0.3〜1.0mg/dL)外のビリルビン濃度は、病的状態またはこのような状態を発症するリスクを示す。
【００１５】
図1を参照すると、システム10は、被験者12、グレイ-リファレンスカード14、デジタルカメラ16および使用者18を含む。被験者は、ヘモグロビン濃度を測定する予定の人物である。グレイ-リファレンスカード14は既知のグレイの色調であり、ここでは18%写真標準グレイカードである（すなわち、カードは、純白から純黒までの18%のところである）。カード14を、画像形成対象の被験者12の領域20に隣接して配置する。好ましくは、領域20は、色が被験者の血液の影響を受けている生物学的潅流面である。例えば、領域20は、被験者の結膜、粘膜、爪床、耳朶、皮膚、唇または網膜であってもよい。カメラ16は、被験者12の領域20のデジタル画像を入手するために、使用者18によって操作されるように構成されているデジタルカメラである。カメラ16は、各ピクセルに対して対応する赤、緑および青の値を有する赤、緑および青の成分を有するピクセルのセットとして領域20を画像形成する。ここでは、カメラ16は、任意の所定のピクセルの赤、緑および／または青のレベルを256の異なる色調の1つに解像して、1600万色(256*256*256)以上の複合画像を作成することができる。カメラ16は、被験者12のヘモグロビン濃度を測定するために、以下に記載するように、カード14と比較して、領域20の赤、緑および青のレベルを処理するために、コンピュータ実行可能なソフトウェアと共に構成されている。カメラ16は、推定したヘモグロビン濃度を1デシリッターあたりのグラム単位(g/dl)で表示するためのディスプレイスクリーンを備える。
【００１６】
図2を参照すると、デジタルカメラ16は、画像形成モジュール21、アウトライニングソフトウェアモジュール22、カラーセパレーションモジュール24およびヘモグロビン濃度エスティメータソフトウェアモジュール26を備える。モジュール22、24、26は各々、コンピュータ実行可能なインストラクションがカメラ16のプロセッサ32に読み込まれ、実行されるように、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存されているコンピュータ実行可能なインストラクションを含む。モジュールとは、リストされているアクション/ファンクションを実施するためにモジュールのインストラクションを実行するプロセッサ32の省略表現としてアクションを実施することであるといえる。画像形成モジュール21はハードウェアおよびソフトウェアを備える。画像形成モジュール21は、カメラ16に写真を撮影させ、それぞれの赤、青および緑色成分デジタル値を有する赤、青および緑成分のピクセルを含むカラー画像を取得させるように構成されている。
【００１７】
アウトライニングモジュール22は、被験者12の領域20およびカード14に対応する画像部分を選択するように構成されている。図3に示すように、アウトライニングモジュールは、カメラ16が撮影した画像38から被験者12の領域20のウィンドウ34およびカード14のウィンドウ36を選択または略述することができる。示すように、領域20は、被験者12の下眼瞼を下方にめくることによって露出されている被験者12の結膜である。
【００１８】
カラーセパレーションモジュール24は、例えば、国立衛生研究所(the National Institute of Health)(NIH)から利用可能な画像形成ソフトウェア（マッキントッシュ（登録商標）コンピュータ用のNIH ImageおよびPC用のScion Image、情報は、http://rsb.info.nih.bov/nih-image/で得られる）を使用するように構成されている。モジュール24は、カメラ16が画像形成したカラーを分離または分解して、画像38を形成するピクセルの成分を形成するために画像形成ソフトウェアを使用する。従って、図3に示すものと同様の3つのサブ画像、1つは赤、1つは緑、1つは青が作成される。モジュール24は、略述した領域34、36のデジタル成分値を平均し、被験者12のウィンドウ34およびグレイ-リファレンスカード14のウィンドウ36の赤、緑および青の平均成分値の比を測定するようにさらに構成されている。
【００１９】
エスティメータモジュール26は、ヘモグロビン推定値を作成する式への入力として、カラーセパレーションモジュール24から分離されたカラーの値のカード14に対する比を、所定の重みづけ定数と共に使用するように構成されている。エスティメータモジュール26は、カメラ16が撮影した画像38の異なる選択部分に対応する画像形成モジュール24から測定値を選択して、ヘモグロビン濃度推定値を測定するために選択した測定値を使用するように構成されている。具体的には、エスティメータモジュール26は、以下によりヘモグロビン推定値Hbestを測定するように構成されている：
Hbest=1.15*((hgb+hgb1)/2)                                    (1)
式中、
hgb1=(120-((bmec-gmec)+(120-(gmec-rmec)-20)-20))/12           (2)
および
hgb=(40+((160-(((bmec-gmec)+(140-(gmec-rmec))-12)))/4))4.5    (3)
bmult=150/bmes                                              (4)
gmult=165/gmes                                              (5)
rmult=0.8+(130/rmes)                                        (6)
式中、bmes、gmesおよびrmesは、標準として使用したリファレンスカード14のウィンドウ36のピクセルのそれぞれ、青、緑および赤成分値の平均であり、bmec、gmecおよびrmecは、領域20、ここでは被験者の結膜のウィンドウ34のピクセルのそれぞれ、青、緑および赤成分値の平均にそれぞれ、bmult、gmultおよびrmultを乗じたものである。したがって、bmec、gmecおよびrmecは、ウィンドウ34の成分値の平均およびウィンドウ36の成分値の平均の比を含む。定数、すなわち、等式(4)の150、等式(5)の165および等式(6)の0.8および130は、以下に記載するように実験的に決定した重みづけ定数である。
【００２０】
操作時には、図4を図1〜3と共に参照すると、カメラ16を使用して被験者のヘモグロビン濃度を推定するための方法50は、図に示すステージを含む。しかし、方法50は例示にすぎず、限定するものではない。方法50は、例えば、ステージを追加、除去または再配列することによって変更することができる。方法50は、重みづけ定数を決定するステージ52、および被験者のヘモグロビンを推定するために、決定した重みづけ定数を被験者の画像に適用するステージ54を含む。
【００２１】
図5も参照すると、方法50のステージ52は、ステージ54で使用される重みづけ定数を決定するために示されているステージを含む。示すステージは例示にすぎず、限定するものではない。ステージは追加、除去または再配列されてもよい。
【００２２】
ステージ60では、被験者12およびカード14の画像38は、カメラ16を使用して撮影される。カード14は、画像形成される予定の領域20、ここでは被験者の結膜に隣接して配置される。被験者12は被験者の下眼瞼を裏返し、被験者の頭に隣接して眼のレベルにカード14を保持する。使用者18は、画像38を撮影するためにカメラ16を起動する。
【００２３】
ステージ62では、被験者12およびカード14のウィンドウ34、36が描かれる。アウトラインモジュール22は、被験者12の領域20およびカード14の境界内のウィンドウ34、36を描く。
【００２４】
ステージ64では、画像38が赤、緑および青画像に分離される。カラーセパレーションモジュール24は、画像形成ソフトウェア（例えば、NIH ImageまたはScion Image)を使用して画像38のピクセルを分離する。モジュール24は、グレイ-リファレンスカードに関連する値に対する赤、緑および青の値の比をさらに決定する。
【００２５】
ステージ66では、既知のヘモグロビン濃度を使用して各色（赤、緑および青）の重みづけ定数を決定する。数人の被験者12のステージ62、64および66の比の値が、これら同じ被験者12の既知のヘモグロビン濃度（例えば、静脈切開および検査分析由来）と共に提供される。提供された値は、赤、緑および青の初期重みづけ定数と共に等式(1)〜(6)に入力される。初期定数は任意であり、例えば、1であるが、最終的な重みづけ定数の決定に関与する反復数を減らす助けとなるように選択することができる。
【００２６】
ステージ68では、濃度エスティメータモジュール26によって被験者のヘモグロビン濃度が推定される。モジュール26は、被験者のヘモグロビン濃度を推定するために、等式(1)〜(6)にステージ66の比の値を使用する。
【００２７】
ステージ70では、推定された濃度と既知の濃度を比較する。1つ以上の重みづけ定数の調節が適当であるかどうか（すなわち、推定された濃度および既知の濃度が、互いに望ましい割合内にあるなどの望ましい基準を満足するかどうか）を判定するために、推定されたヘモグロビン濃度と既知のヘモグロビン濃度を比較する。
【００２８】
ステージ72では、赤、緑および／または青の重みづけ定数に適当な調節を施す。重みづけ定数は、より正確なヘモグロビン濃度推定値が得られるように調節される。任意の調節が重みづけ定数に加えられる場合には、方法60はステージ68に戻り、特定の被験者12のヘモグロビン濃度が測定される。調節が加えられない場合には、方法60はステージ74に進む。
【００２９】
ステージ74では、重みづけ定数は後で使用されるために保存される。赤、緑および青の重みづけ定数は、ヘモグロビンが他の手段、例えば、静脈切開および検査分析によって測定することができない被験者12のヘモグロビン濃度の推定値を測定する際に使用するために保存される。
【００３０】
従って、ステージ52は、ステージ54に、他の被験者12のヘモグロビン濃度を推定する際に使用する赤、緑および青の重みづけ定数を提供する。図6も参照すると、方法50のステージ54は、被験者のヘモグロビン濃度を推定するために決定された重みづけ定数を使用するために示されているステージを含む。示したステージは例示にすぎず、限定するものではない。ステージは追加、除去または再配列されてもよい。
【００３１】
ステージ80では、ヘモグロビン濃度を推定する予定の非基準被験者12について、図5に示すステージ60、62および64を実施する。典型的には、この被験者12は、他の手段によりヘモグロビン濃度が測定されない。被験者12は、ヘモグロビン濃度の実際の測定または直接測定に必要な他の装置から離れたところに配置することができる。
【００３２】
ステージ82では、被験者のヘモグロビン濃度を推定するために、ステージ80で測定したグレイカード14に対するカラー値の比が適用される。濃度エスティメータモジュール26は、被験者のヘモグロビン濃度の推定値を測定するための等式(1)〜(3)に、ステージ80のカラーセパレーションモジュール24から提供される比およびステージ52で決定された重みづけ定数を使用する。モジュール26は、被験者12の診断の基となり得るヘモグロビン濃度を示す数字を提供する。
【００３３】
ステージ52は、典型的には、ステージ54の前に実施されるが、必ずしもそうである必要はない。例えば、被験者12の画像38をステージ80で撮影し、次いで重みづけ定数をステージ52で求め、被験者のヘモグロビンをステージ82で推定してもよい。さらに、ヘモグロビン濃度を推定してから、重みづけ定数を更新／改良し、ヘモグロビン推定量を再計算してもよい。
【００３４】
図7を参照すると、方法50を使用した実験結果は、ヘモグロビン濃度と結膜の色との関連を証明している。実験では、出血中の患者、酸素飽和度が90%未満の患者または血清ビリルビンが3.0mg/dLをこえる患者は排除した。実際のHbは、日本、神戸のSysmex Corp.社製の細胞カウンターモデルSE9500を用いて測定した。写真は、日本、東京のSony Corp.社製の480×260ピクセルのデジタルカメラモデルDSC-F1で撮影した。63人の患者からの117枚の画像を使用した（式誘導のために79画像およびバリデーション群に38画像）。患者の46%は女性であり、患者は年齢が20〜87歳であり、平均60±18歳であった。式誘導群は、ピアソンの順位相関係数（Pearson's Rank Order Coefficient）がr(77)=0.634, p<0.01であった。バリデーション群は、ピアソンの順位相関係数がr(36)=0.522, p<0.01であった。標準誤差は2.57であり、標準偏差は3.09であった。
【００３５】
他の態様は、添付の特許請求の範囲および精神に含まれる。例えば、ソフトウェアの性質により、上記のファンクションは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、固定配線またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して実施することができる。ファンクションを実施する特徴は、ファンクションの一部が異なる物理的位置において実施されるように分布されることを含む、種々の位置に物理的に配置することもできる。例えば、カメラ16内にあるように上記されているソフトウェアの一部は、カメラ16の外部に配置することができる。ソフトウェアモジュールの1つ以上を、ラップトップコンピュータなどの外部コンピュータまたはフロッピィディスクもしくはコンパクトディスク（再書き込み可能なコンパクトディスクを含む）などのコンピュータ読み取り可能な媒体に配置することができる。これらの場合には、カメラ16が撮影した画像は、カメラ16の外部でソフトウェアを実行するコンピュータにロードすることができる。コンピュータまたは他の外部装置は、1デシリッターあたりのグラム数(g/dl)の単位のヘモグロビン濃度などの適当な単位で推定量を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】生物学的に関連のある因子を推定するシステムの概略的な斜視図である。
【図２】図1に示すデジタルカメラのモジュールのブロックダイアグラムである。
【図３】被験者の一部分および色基準カードを含む、図1に示すカメラを使用して撮影された画像の簡単なダイアグラムである。
【図４】ヘモグロビン濃度を推定する方法のブロックフローダイアグラムである。
【図５】ヘモグロビン濃度を推定するための重みづけ定数を決定する方法のブロックフローダイアグラムである。
【図６】図5に示す方法を使用して決定された重みづけ定数を使用してヘモグロビン濃度を推定する方法のブロックフローダイアグラムである。
【図７】図5に示す方法を使用して予測されたヘモグロビン濃度を示す実験データおよび測定された実際のヘモグロビン濃度の点図表プロットである。ヘモグロビンは1デシリッターあたりのグラム数として表わしてある(g/dL)。
【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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