(57)【要約】人間又は動物・被験者の生体内での身体的機能を非侵襲にモニタするときに使用する装置であって、（ａ）被験者の眼の瞳孔（１３）の中心（１）を識別するための第１光学装置であって、光を前記眼へ向けるための第１光源（２）と、眼の虹彩（４）から反射した光を受け取るための第１受取手段と、虹彩から反射した光（３）から瞳孔（１３）の中心（１）の位置を決定するための第１処理手段と、を備えた第１光学装置と；（ｂ）瞳孔の平面に光をフォーカスしかつフォーカスされた光を眼内部の網膜（１０）に向けるためのフォーカス手段（１５）に光を向ける第２光源（１４）と、網膜から反射しかつ瞳孔（１３）を介して戻る光を受け取るための第２受取手段と、網膜（１０）から反射した光を解析する第２処理手段と、を備えた第２光学装置と；（ｃ）第２装置を第１装置によって決定されたような瞳孔（１３）の中心（１）と一直線に合わせるためのアライメント手段と；を備えることを特徴とする。
2004525694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間又は動物・被験者の生体内での身体的機能を非侵襲にモニタするときに使用する装置であって、
（ａ）被験者の眼の瞳孔の中心を識別するための第１光学装置であって、光を前記眼へ向けるための第１光源と、前記眼の虹彩から反射した光を受け取るための第１受取手段と、前記虹彩から反射した光から前記瞳孔の中心の位置を決定するための第１処理手段と、を備えた第１光学装置と；
（ｂ）前記瞳孔の平面に光をフォーカスしかつフォーカスされた光を前記眼内の構造に向けるためのフォーカス手段に光を向ける第２光源と、前記構造で反射しかつ前記瞳孔を介して戻る光を受け取るための第２受取手段と、前記構造から反射した光を解析するための第２処理手段と、を備えた第２光学装置と；
（ｃ）前記第２装置を前記第１装置によって決定されたような前記瞳孔の中心と一直線に合わせるためのアライメント手段と；
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記アライメント手段は、前記被験者によって直接又は前記被験者とは独立して、制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置において、
前記アライメント装置は、手動で操作されたレバー、ボタン、ジョイスティック、及び／又は一つ又は複数のコンピュータマウスを用いることによって制御可能であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１及び第２受取手段は、単一の受取手段によって与えられることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１及び第２処理手段は、単一の処理手段によって与えられることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか一項に記載の装置において、
該装置は、前記第１処理手段によって処理されたイメージを操作者（被験者であろうとなかろうと）の網膜上に投影するよう構成され、その結果前記瞳孔の中心の位置が決定されたときに前記操作者は読み取ることができ、かつ前記アライメント手段を適切に操作することができることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記被験者の選択された眼又は両方の眼からデータを収集するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１光源は赤外光を放出することを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１光源は、一つ又は複数のＬＥＤを含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１又は第２受取手段は、一つ又は複数のｃｃｄカメラを含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１光学装置は、前記瞳孔の端縁部の位置をモニタするよう構成され、その結果前記第１処理手段によって前記瞳孔の中心を計算することができることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第１及び第２光源は、光を眼へ伝播させるために一つ又は複数の光ファイバを備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、
前記光ファイバは、光入力手段及び光受取手段の両方として機能するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第２光源及び第２受取手段は、前記眼の網膜から戻る選択された波長の光の強度をモニタするよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から１３のうちいずれか一項に記載の装置において、
前記第２光源及び第２受取手段は、前記眼の網膜から戻る異なる波長の光の強度をモニタするよう構成され、これにより前記網膜の吸光度／反射率・特性が決定され得ることを特徴とする装置。
【請求項１６】
実質的に、添付の図面を参照して述べられたような、及び／又は、添付の図面に示されたような装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人間又は動物被験者の生体内の身体的機能（bodily function）を非侵襲にモニタするときに使用するための装置に関する。本装置は、より詳細には、解析データを提供するために被験者の眼の様々な部分に向けられた光ビーム及び該部分から反射した光ビームを使用するそのようなモニタ装置に関する。
【０００２】
人間又は動物の身体の機能をモニタすることは多くの異なる状況で必要である。過去には、患者又は動物から血液サンプルを採取し、分光光度計によって成分が測定されてきた。分光光度計を患者又は動物と接触させることによって、例えば特殊コンタクトレンズ装置（modified contact lens system）を用いることによって、患者又は動物の血液の成分を比較的侵襲的に測定することもまた知られている。
【背景技術】
【０００３】
身体条件を示す一つ又は複数のパラメータのレベル及び変化をモニタするために分光光度技術を使用することは良く知られている。例えば米国特許第４，１５７，７０８号明細書及び米国特許第４，４０２，３２５号明細書は一つ又は複数の脈波計組立体を含む眼装置を開示しているが、これらの装置は、光が被験者の眼の瞳孔の軸線に沿って導かれることが想定されている、という不都合な点がある。
【０００４】
加えて、米国特許第５，５５３，６１７号明細書及び米国特許第５，９１９，１３２号明細書はさらに、身体条件を非侵襲に測定する方法を開示しているが、再度、眼に導入される光は瞳孔の軸線に沿って導かれることが想定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがってこの発明の第１の目的は、被験者の身体条件をモニタするために用いられる光が別の状況では瞳孔のマックスウェル視（Maxwellian view）として知られている虹彩平面の中心にフォーカスされることによって眼の軸線に沿って導かれることを保証する非侵襲分光光度装置を提供することによって、従来技術の不都合な点を克服することである。
【０００６】
この発明の第２の目的は、マックスウェル視において光（分光光度分析に用いられる）が瞳孔を介して導かれない場合には、虹彩と眼の他の構造とに対する損傷の可能性を最小化するそのような装置を提供し、かくして従来技術の他の不都合な点を克服することである。
【０００７】
この発明の第３の目的は、光をマックスウェル視にフォーカスすることによって、眼に照射する光の量の測定を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このように、第１の態様では、この発明は、人間又は動物・被験者の生体内での身体的機能を非侵襲にモニタするときに使用する装置であって、
（ａ）被験者の眼の瞳孔の中心を識別するための第１光学装置であって、光を前記眼へ向けるための第１光源と、前記眼の虹彩から反射した光を受け取るための第１受取手段と、前記虹彩から反射した前記光から前記瞳孔の中心の位置を決定するための第１処理手段と、を備えた第１光学装置と；
（ｂ）前記瞳孔の平面に光をフォーカスしかつフォーカスされた光を前記眼内部の構造に向けるためのフォーカス手段に光を向ける第２光源と、前記構造で反射しかつ前記瞳孔を介して戻る光を受け取るための第２受取手段と、前記構造から反射した光を解析するための第２処理手段と、を備えた第２光学装置と；
（ｃ）前記第２装置を前記第１装置によって決定されたような前記瞳孔の中心と一直線に合わせるためのアライメント手段と；
を備えることを特徴とする装置を提供する。
【０００９】
したがって装置は、少なくとも３つの主な構成要素を備える。
【００１０】
第１の主な構成要素、すなわち第１光学装置は好ましくは、米国特許第５，７８４，１４５号明細書に開示されたような、標準的な瞳孔計を改良することによって与えられる。さらに、本明細書における瞳孔測定を使用する一般的な原理は、出願人が以前出願した国際公開第９０／１２５３４号パンフレットに開示されている。
【００１１】
第２の主な構成要素、すなわち第２光学装置は通常、標準的な分光光度計を改良することによって与えられ、そのような分光光度技術を使用する一般的な原理は再び、出願人が以前出願した国際公開第９０／１２５３４号パンフレットに開示されている。光がフォーカスされる眼内の構造の種類の典型例は網膜である。分光学の分野では、眼は光を伝播させるよう構成された身体の一部分に過ぎないので、眼は事実上身体のキュベット（curvette）である。このように、眼から反射した光の特性を測定することによって、一般的に身体的機能の特性の目安を与えることができる。
【００１２】
通常、第３の主な構成要素、すなわちアライメント手段は、前記被験者によって直接又は前記被験者とは独立して、例えば手動で操作されたレバー、ボタン、ジョイスティック、及び／又は一つ又は複数のコンピュータマウスを用いることによって制御可能である。アライメント手段は、装置に調整可能なフォーカス能力を与えるとともに、被験者又は臨床家のどちらかが個人的に介入することなく自動的に任意に作動させることができる。実際には、そのようなアライメントの作動はまた、ひとたびマックスウェル視での瞳孔の中心が決定されれば、第１光学装置によって自動的に開始される。
【００１３】
一実施例では、装置は、前記第１処理手段によって処理されたイメージを操作者（被験者であろうとなかろうと）の網膜上に投影するよう構成され、その結果前記瞳孔の中心の位置が決定されたときに前記操作者は読み取ることができ、かつ前記アライメント手段を適切に操作することができる。
【００１４】
加えて、装置は、前記被験者の選択された眼又は両方の眼からデータを収集するよう、すなわち単眼又は両眼の装置となるよう構成してもよい。
【００１５】
通常、前記第１光源は、例えば一つ又は複数のＬＥＤから、赤外光を放出する。
【００１６】
好ましくは、第２受取手段は、一つ又は複数の結晶充電素子（crystal charged device：ｃｃｄ）型カメラを含む。
【００１７】
一実施例では、前記第１光学装置は、特に前記瞳孔の端縁部の位置をモニタするよう構成され、その結果前記第１処理手段によって前記瞳孔の中心を計算することができる。
【００１８】
好ましくは、前記第１及び第２光源は、光を眼へ伝播させるために一つ又は複数の光ファイバを備える。特に好ましい構成では、前記光ファイバは、光入力手段及び光受取手段の両方として機能するよう構成されている。
【００１９】
一実施例では、前記第２光源及び第２受取手段は、前記眼の網膜から戻る選択された波長の光の強度をモニタするよう構成されている。
【００２０】
他の実施例では、前記第２光源及び第２受取手段は、前記眼の網膜から戻る異なる波長の光の強度をモニタするよう構成され、これにより前記網膜の吸光度／反射率・特性が決定することができる。
【００２１】
第１及び第２光学装置はいくつかの構成要素を共有する。かくして、例えば第１及び第２受取手段は任意に、同一の構成単位とすることができる。同様に、第１及び第２処理手段はまた、望むならば、同一の処理手段とすることができる。
【００２２】
本明細書で使用される「人間及び身体の機能」という表現は、開業医又は開業獣医が非侵襲にモニタ又は測定することを望むといった広範囲の種類の異なる機能を含むよう意図されている。特に、この表現は、網膜の血液内のあらゆる物質及び変化、及び被験者の網膜の細胞内のあらゆる生化学的（有機又は無機）変化をモニタすることを含むよう意図されている。加えて、これら変化のうちのいくつか又は全ては、網膜又は脳の電気的、生化学的、又は病理学的活動における変化と連係してモニタすることができる。
【００２３】
本明細書で使用される「光」という用語は、別の状況で明記されなければ、眼及び眼の中に含まれる構造に対して無害である、可視波長、並びに赤外光及び紫外光のような非可視波長を含むよう意図されている。
【００２４】
この発明は、以下図面を参照して次の非限定的な実施例を通じてさらに詳細に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１には、被験者の眼の瞳孔の中心１を識別することのできる第１光学装置が示されている。この第１装置は、赤外波長の光を眼へ向ける第１光源２と、眼の虹彩４から続いて反射された光３を受け取る第１受取手段（不図示）と、次いで虹彩４から反射されたような光３から瞳孔の中心１の位置を決定する第１処理手段（不図示）と、を備えている。
【００２６】
入力光５は、第１光源２を構成する一つ又は一束の光ファイバによって導かれ、眼へ向けて放射される。本装置は、ハウジング１２に封入されており、該ハウジング１２のアライメントに依存して、フォーカスされた光は瞳孔を通過するか又はあるいは虹彩４によって反射される。虹彩４によって反射された光１１は、装置のハウジング１２へ再度導かれ、第１受取手段によって検出され得る反射光のビーム３として通過する。図１にはまた、眼の前眼房８及び眼のレンズ９も示されている。
【００２７】
図２には、眼のマックスウェル視がコンピュータスクリーン６上に示されており、図２は、図１及び図３のＡ−Ａ′線についての眼の断面図である。虹彩４は瞳孔１３の中心１を取り囲んで示されている。コンピュータ処理ユニット２０は第１及び第２処理手段を表し、第１及び第２光学装置はユニット１９として描かれている。
【００２８】
第１光学装置は、第１光源２が瞳孔１３を介して又は虹彩４上に赤外光を導くように、眼に対して連続的に一直線に合わせることができる。虹彩からの反射光１１は第１処理手段によって解析されるビーム３を形成し、その結果瞳孔１３の中心１を決定することができる。通常、ビーム３によって生成されたイメージの画素は、虹彩４の端縁部で表された円の周囲の位置を決定するよう解析される。一つのオプションでは、次いで円の半径が第１処理手段によって計算され、その結果中心１の位置が識別される。しかしながら他の同様の計算方法が可能なことは明らかである。
【００２９】
図３には、瞳孔１３の平面に光をフォーカスしかつフォーカスされた光を眼の網膜１０上に導くためのフォーカス手段１５に光を向ける第２光源１４を備えた第２光学装置が示されている。第２受取手段（不図示）は、網膜１０で反射され、かつ矢印１６で示すように瞳孔１３を介して戻る光を受け取る。第２受取及び処理手段（不図示）は、網膜１０から反射され瞳孔１３を介して装置のハウジング１２へ戻る光１７を解析するために設けられている。
【００３０】
ひとたび瞳孔１３の中心１を特定するために第１光学装置が用いられれば、装置のアライメント手段（不図示）は、光が瞳孔１３の中心１を介して瞳孔１３の平面、すなわちマックスウェル視に照らされるように第２光学光を一直線に合わせるために用いることができる。アライメントプロセスは、例えば医師又は被験者自身によって操作され得るジョイスティック１８（図２参照）によって達成することができる。この様に操作者は、スクリーン６上で調査される眼のイメージを見ることができ、かつジョイスティック１８を用いて、第２光学装置と瞳孔１３の中心１とを整列させることができる。
【００３１】
しかしながら、本装置は、例えば第１光学装置が自動的に（すなわち手動操作なしに）作動するように構成することもできる。このように、第１光学装置は、第２光学装置を瞳孔の中心と正確に一直線に位置させるためにアライメント手段を直接作動させることができ、その結果眼のマックスウェル視が与えられる。
【００３２】
さらに、操作者がスクリーン上で眼のイメージを調べる代わりに、例えば第２光学装置自身によって、そのようなイメージを操作者の網膜上に直接転写することもできる。
【００３３】
図３に示すように、入力光１４は、光がフォーカス手段１５を介して装置のハウジング１２から瞳孔１３の中心１へ向けて通過するように放出される光ファイバを介して導かれる。網膜１０から戻って反射され瞳孔１３を介して逆行する光１６は、続いて装置へ再び進み、一つ又は複数の光ファイバに沿ってビーム１７として第２処理手段へ伝わる。
【００３４】
第２処理手段は、網膜の血液供給の吸光度／反射率・スペクトルを決定するためにビーム１７を解析する。単色光又は白色光、及び赤外スペクトル波長又は紫外スペクトル波長のあらゆる組合せを用いることができる。特定の、選択された波長は、様々な血液成分を最適に識別すること、及び様々な網膜の生化学的機能及び成分を最適に識別することを可能にする。
【００３５】
この様に、例えば網膜の血流の酸素飽和度を正確に測定することが可能であり、網膜の血流はつま先、手指、又は耳の血流に最も近い（良く知られた従来技術によって測定されるように）ので、臨床家は脳に届けられる血液の酸素含有量をより正確に評価することができる。
【００３６】
上述の装置は、広範囲の応用に用いることができる。例えば、被験者の生体内の血液成分のいくらか又は全てを測定することができる。加えて、適切な波長が用いられた場合には、網膜の細胞の構成要素を測定することもでき、又は網膜の細胞における生理学的及び／又は病理学的変化を測定することもできる。これら細胞の生化学的活動状態をリアルタイムに測定することができる。
【００３７】
さらに、本装置を用いて個々人に特有なＤＮＡプロファイルを測定することもでき、それ故セキュリティーチェックを行うこともできる。例えば単眼装置は、現金自動支払機の一部として用いることができ、現金自動支払機では網膜細胞の非侵襲ＤＮＡ解析を介して現金を回収することを望む人の身元が調査される。
【００３８】
警察は現在、道端で運転手の血液アルコールレベルを調べるためにブレシリザ（breathyliser）を用いるが、この装置を用いると、そのような解析をより正確に実施することができるだけでなく、運転手の血液に存在するであろう運転に有害となり得るあらゆる数の他の薬物を解析することもできる。
【００３９】
その上、本装置はまた非侵襲であるので、従来の皮下注射器を基にした方法よりも糖尿病患者の血液グルコースレベルをモニタするのにより適している。
【００４０】
一般的な動脈及び静脈疾患の徴候となり得る、網膜の動脈及び静脈における変化を測定することも可能である。このように、通常そのように一般化された動脈疾患を患っている可能性のある糖尿病患者の場合、病気の進行を非侵襲に図示することができる。
【００４１】
したがって、一般に本装置は事実上、被験者に非侵襲でリアルタイムな生化学及び血液学実験室の手段を与える。
【００４２】
本装置は、正確な光量を与えることができることから応答振幅（amplitude of response）も評価することができるので、従来の手段よりもより正確に視覚性誘発電位を測定することができる。それに反して、従来では応答の待ち時間のみが測定される。このように、この装置は網膜のあらゆる電気的な活動状態を評価することができ、その結果脳の視覚領域の活動状態を評価することができる。
【００４３】
この装置を用いることで可能とされる測定は、静止状態のサンプル又はリアルタイムの連続的なサンプルとすることができる。
【００４４】
かくしてこの発明は、マックスウェル視を与えるために被験者の眼の瞳孔の中心を通過するよう用いられた光を一直線に合わせることによって被験者の分光光度分析を達成することができることを保証する、容易で今のところ有効な方法を提供する。この発明は、行われた分光光度測定が正確であることを保証するとともに、別の状況では被験者の虹彩及び他の眼の構造に対する損傷の可能性が回避されることを保証する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施例の第１光学装置の概略図である。
【図２】この発明の一実施例で用いられることがあるような、コンピュータスクリーン上の眼のイメージを示す図である。
【図３】この発明の一実施例の第２光学装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  中心
２  第１光源
３，１１，１６，１７  光
４  虹彩
１０  網膜
１３  瞳孔
１４  第２光源
１５  フォーカス手段
１８  ジョイスティック
【国際公開パンフレット】
2004525694.tif 000003
2004525694.tif 000004
2004525694.tif 000005
2004525694.tif 000006
2004525694.tif 000007
2004525694.tif 000008
2004525694.tif 000009
2004525694.tif 000010
2004525694.tif 000011
2004525694.tif 000012
2004525694.tif 000013
2004525694.tif 000014
2004525694.tif 000015
2004525694.tif 000016
2004525694.tif 000017
2004525694.tif 000018
【国際調査報告】
2004525694.tif 000019
2004525694.tif 000020
2004525694.tif 000021
2004525694.tif 000022