(57)【要約】物質濃度監視方法は、加熱および／または冷却要素を使用して、ある時間において身体表面温度に周期的変化を引き起こすことと、周期的に変動する時間に対する温度の導関数を示すために、時間とともに変動する温度の関数を生成することと、を含む。身体から吸収または放出される中赤外線は、身体の表面が変動する周期的な導関数を示す間、測定される。この方法は、ＭＩＲ放射測定に基づいて測定値を判定し、測定値との相互関係に基づいて身体内の物質の濃度を判定することを含む。物質濃度監視装置は、濃度または測定値が許容値内であるかどうかを連続的に監視する動作を起動させるプロセッサを含む。この動作は、濃度または測定値が許容値外であるときに警告出力を生成することをさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱および／または冷却要素を使用して、前記要素により受け取られた周期的信号にしたがって、時間（ｔ）にわたり身体の表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こし、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数を生成することと、
前記身体の前記表面が前記変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に、前記身体から吸収または放出される中赤外線（ＭＩＲ）放射を測定することと、
前記ＭＩＲ放射測定に基づいて、測定値を判定することと、
前記測定値との相互関連に基づいて、前記身体内の物質の濃度を判定することと、
を含む、物質濃度監視方法。
【請求項２】
前記測定値は前記変動する周期的なｄＴ／ｄｔにも基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定値はグルコース濃度と相互に関連付けられている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ＩＲ放射を測定することは、
ある温度で、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、前記ＭＩＲ放射を測定することと、
前記温度で、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）の間に、前記ＭＩＲ放射を測定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＩＲ放射を測定することは、
ある温度で、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内において、第１ＭＩＲ放射を測定することと、
前記温度で、前記正のｄＴ／ｄｔの間に、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内で、第１基準ＭＩＲ放射を測定することと、
前記温度で、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）間に、前記第１波長帯内において、第２ＭＩＲ放射を測定することと、
前記温度で、前記負のｄＴ／ｄｔの間に、前記第２波長帯内において、第２基準ＩＲ放射を測定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記測定値を判定することは、前記第１ＭＩＲ放射測定および前記第２ＭＩＲ放射測定と前記第１基準ＭＩＲ放射測定および前記第２基準ＭＩＲ放射測定と、を、前記測定値を生成する方程式に含めることを含み、前記方法は、前記測定数と前記物質濃度との相互関係を生成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＭＩＲ放射が測定されるときのｄＴ／ｄｔを判定することと、ｄＴ／ｄｔを、前記物質濃度と相互に関連付けられた前記測定値に含めることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
プロセッサと、
加熱および／または冷却要素と、
赤外線センサと、
前記プロセッサに対してアクセス可能であるメモリであって、前記プロセッサにより実行されたときに、
前記加熱および／または冷却要素を制御するよう構成された周期的信号を生成し、それにより、時間（ｔ）にわたり身体の表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こし、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数を生成することと、
前記身体の前記表面が前記変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に前記赤外線センサからデータを収集することであって、前記データは、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における、前記身体から吸収または放出された中赤外線（ＭＩＲ）の測定に、および前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対してまったく効果を有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における、前記身体から吸収または放出されたＭＩＲ基準放射の測定に、由来する、前記赤外線センサからのデータを収集することと、
前記ＭＩＲ放射データおよび前記ＭＩＲ基準放射データに基づいて、測定値を判定することと、
前記測定値との相互関係に基づいて、前記身体内の前記物質の濃度を判定することと、
を含む動作の起動を前記プロセッサに行わせる、メモリと、
を含む、物質濃度監視装置。
【請求項９】
前記プロセッサ動作は、
前記濃度または前記測定値が許容値内にあるかどうかを判定することにより、前記身体内の前記物質の前記濃度を監視することと、
前記濃度または前記測定値が前記許容値外にあるとき、警告出力を生成することと、
をさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ワイヤレス送信器をさらに含み、前記プロセッサ動作は、警告を表示するよう前記ワイヤレス送信器を介して遠隔装置に前記警告出力を送ることをさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記遠隔装置はモバイル電話を含み、前記警告出力は、前記遠隔装置が緊急サービスに連絡すべきであることを指示する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記測定値は前記変動する周期的なｄＴ／ｄｔにも基づく、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記測定値はグルコース濃度と交互に関連付けられている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記赤外線センサから前記データを収集することは、
ある温度で、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、前記データを収集することと、
前記同一の温度で、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）の間に、前記データを収集することと、
を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記測定値を判定することは、前記測定値を生成する方程式に、前記正のｄＴ／ｄｔおよび前記負のｄＴ／ｄｔの両方の間に収集された前記ＭＩＲ放射データおよび前記ＭＩＲ基準放射データを含めることを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記周期的信号は、前記正のｄＴ／ｄｔおよび前記負のｄＴ／ｄｔの両方の間に、前記加熱および／または冷却要素の、一定の温度変化率（ｄＴ／ｄｔ）を生成するよう構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記データを収集することは、前記ＭＩＲ放射が測定されるときにおけるｄＴ／ｄｔを判定することをさらに含み、前記測定値を判定することは、前記物質濃度と相互に関連付けられた前記測定値に、ｄＴ／ｄｔを含めることをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記周期的信号は、矩形波、三角波、正弦波、またはこれらの組み合わせに対応する、前記加熱および／または冷却要素の周期的温度パターンを生成するよう構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
プロセッサと、
前記プロセッサに対してアクセス可能であるメモリであって、前記プロセッサにより実行されたときに、
身体内の物質のそれぞれの濃度を示す連続する複数のデータパラメータを、対応する複数の中赤外線（ＭＩＲ）測定セットに基づいて、生成することであって、前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における前記身体の前記表面のＭＩＲ測定と、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における前記身体の前記表面のＭＩＲ測定と、を含む、連続する複数のデータパラメータを生成することと、
前記濃度または前記連続する複数のデータパラメータが許容値内であるかどうかを判定することにより、前記身体内の前記物質の前記濃度を監視することと、
前記濃度のうちの１つもしくは複数が、または前記連続する複数のデータパラメータのうちの１つもしくは複数が、前記許容値外であるとき、警告出力を生成することと、
を含む動作の起動を前記プロセッサに行わせる、メモリと、
を含む、物質濃度監視装置。
【請求項２０】
リング形状の加熱および／または冷却要素をさらに含み、前記動作は、周期的信号に従って前記リング形状の加熱および／または冷却要素における温度を変化させることをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは前記周期的信号のそれぞれの周期に対応する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記周期的信号の周期は６０秒である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、前記周期的信号の１部分が、前記リング形状の加熱および／または冷却要素の、一定の温度変化率を生成するように構成される間に取得される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記周期的信号は、矩形波、三角波、正弦波、またはこれらの組み合わせに対応する前記リング形状の加熱および／または冷却要素の周期的温度パターンを生成するように構成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記身体に取り付けられるように構成される取付機構をさらに含み、前記動作は、前記取付機構が前記身体に取り付けられる間に前記複数のＭＩＲ測定セットを記録することを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つのＭＩＲ検出器と、透過窓構造と、をさらに含み、前記第１波長帯内における前記身体の前記表面の前記ＭＩＲ測定と、前記第２波長帯内における前記身体の前記表面の前記ＭＩＲ測定と、が前記透過窓構造を介して前記ＭＩＲ検出器において検出される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
ワイヤレス送信器をさらに含み、前記動作は、警告を表示するよう前記ワイヤレス送信器を介して遠隔装置に前記警告出力を送ることをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記遠隔装置はモバイル電話を含み、前記警告出力は、前記遠隔装置が緊急サービスに連絡すべきであることを指示する、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記動作は前記複数のデータパラメータに基づいて連続する相関関数を計算することと、前記複数のＭＩＲ測定セットにおけるノイズおよび／または測定変動を低減することと、をさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項３０】
連続的監視装置を身体に取り付けることと、
身体内の物質のそれぞれの濃度を示す連続する複数のデータパラメータを、前記身体に固定された前記連続的監視装置を用いて収集された対応する複数の中赤外線（ＭＩＲ）測定セットに基づいて、生成することであって、前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における前記身体の前記表面のＭＩＲ測定と、前記物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における前記身体の前記表面のＭＩＲ測定と、を含む、連続する複数のデータパラメータを生成することと、
前記濃度または前記連続する複数のデータパラメータが許容値内であるかどうかを判定することにより、前記身体内の前記物質の前記濃度を監視することと、
前記濃度のうちの１つもしくは複数が、または前記連続する複数のデータパラメータのうちの１つもしくは複数が、前記許容値外であるとき、警告出力を生成することと、
を含む、物質濃度監視方法。
【請求項３１】
加熱および／または冷却要素により生成された周期的パターンに従って前記身体の前記表面の温度を変化させることをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは前記周期的パターンのそれぞれの周期に対応する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、一定の温度変化率を有する前記周期的パターンのうちの１部分の間に取得される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記複数のＭＩＲ測定は、前記着用可能装置を前記身体から取り外すことなく取得される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記複数のＭＩＲ測定は１時間を超える時間にわたり取得される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、前記第１波長帯内における黒体装置のＭＩＲ測定と、前記第２波長帯内における黒体装置のＭＩＲ測定と、をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた少なくとも１つのＭＩＲ検出器と、
前記ハウジングに取り付けられたリング形状の加熱および／または冷却要素と、
前記リング形状の加熱および／または冷却要素と熱的に連通する伝熱性リングと、
前記ＭＩＲ検出器の視野のラインが、前記ハウジング外部で同一平面に沿って位置合わせされた前記透過窓構造、前記透過窓構造の表面、および前記伝熱性リングの表面を通過するよう、前記ハウジングに取り付けられた透過窓構造と、
を含む、物質濃度監視装置。
【請求項３８】
第１波長帯内の光を通過させる第１フィルタと、
第２波長帯内の光を通過させる第２フィルタと、
を含む回転可能なフィルタホイールをさらに含み、
前記ＭＩＲ検出器の視野のラインは、前記フィルタホイールが回転するにつれて前記第１フィルタまたは前記第２フィルタを選択的に通過する、
請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記フィルタホイールは毎分約２０回転で回転するよう構成され、前記ＭＩＲ検出器は、前記フィルタホイールが回転するにつれて各フィルタを通して少なくとも５回はＭＩＲの放出または吸収を標本抽出するように構成される、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記透過窓構造はゲルマニウム、シリコン、またはその両方を含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記監視装置を身体の表面に取り付けるように構成された取付装置をさらに含み、前記透過窓構造および前記伝熱性リングは、前記監視装置が取り付けられているとき、前記身体の前記表面と同時に接触するように構成される、請求項３７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１４年６月１９日に出願された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  Ｇｌｕｃｏｍｅｔｅｒ」を発明の名称とする米国仮特許出願第６２／０１４，５１８号、および２０１４年７月２５日に出願された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  Ｇｌｕｃｏｍｅｔｅｒ」を発明の名称とする米国仮特許出願第６２／０２８，８８４号の優先権の利益を、合衆国法典第３５巻第１１９条の下で主張する。各内容は全体として本明細書中参照として援用されている。
【０００２】
赤外線（ＩＲ）放射を使用する分光技術は先行技術で既知であり、身体内の対象物質の濃度を非侵襲的に測定するために広く使用されてきた。特に関心が持たれている１つの領域は、ヒトの血流のグルコースおよび他の成分の濃度の測定のために、これらの技術を使用することである。いくつかの特許および特許出願では、赤外線検出システムおよび方法を使用して、血流における例えばグルコースなどの物質の濃度を非侵襲的に測定するための方法が開示されている。
【背景技術】
【０００３】
２０１０年９月１５日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ａ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  ｂｏｄｙ」を発明の名称とする米国特許出願第１２／８８３，０６３号では、身体内におけるグルコースなどの物質の濃度を測定する方法が記載されている。同特許に記載の方法は、身体の表面の温度を第１温度から第２温度へと変化させ、次に身体表面の温度を第２温度から第１温度へと戻すことを含む。この方法は、第１波長帯内において身体の表面から吸収または放出された赤外線（「ＩＲ」）放射の第１量と、第２波長帯内において身体の表面から吸収または放出された赤外線放射の第２量と、を事前決定された時間間隔で測定することを含む。測定は、身体の表面の温度が第２温度から第１温度へと戻る期間の間に行われる。物質の濃度は、この測定に基づいて判定され得る。米国特許出願第１２／８８３，０６３号の内容の全体は参照することにより本願に援用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
物質濃度監視方法は、加熱および／または冷却要素により受け取られた周期的信号にしたがって当該要素を使用して時間（ｔ）の間にわたり身体表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こし、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数を生成することを含む。身体から吸収または放出された中赤外線（ＭＩＲ）放射は、身体の表面が変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に測定される。この方法は、ＭＩＲ放射測定に基づいて測定値を判定し、測定値との相互関係に基づいて身体内の物質の濃度を判定することを含む。
【０００５】
物質濃度監視装置は、プロセッサと、加熱および／または冷却要素と、赤外線センサと、プロセッサに対してアクセス可能であるメモリと、を含む。メモリは、プロセッサにより実行されたときに、加熱および／または冷却要素を制御するよう構成された周期的信号を生成し、それにより時間（ｔ）にわたり身体の表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こすことを含む動作の起動と、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数の生成と、をプロセッサに実行させる命令を格納する。これらの命令は、身体の表面が変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に赤外線センサからデータを収集することも含む。なおこのデータは、物質が、その波長帯では、中赤外線（ＭＩＲ）の放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における身体から吸収または放出されたＭＩＲ放射の測定から、および、物質が、その波長帯では、ＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における身体から吸収または放出されたＭＩＲ基準放射の測定から、生成されたものである。これらの命令は、ＭＩＲ放射データおよびＭＩＲ基準放射データに基づいて測定値を判定し、測定値との相互関係に基づいて身体内の物質の濃度を判定することをさらに含む。
【０００６】
他の物質濃度監視装置は、プロセッサと、プロセッサに対してアクセス可能であるメモリと、を含む。このメモリは、プロセッサにより実行されたときに、対応する複数の中赤外線（ＭＩＲ）測定セットに基づいて身体内の物質のそれぞれの濃度を示す連続する複数のデータパラメータを生成することを含む動作の起動をプロセッサに実行させる命令を格納する。複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における身体の表面のＭＩＲ測定と、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における身体の表面のＭＩＲ測定と、を含む。これらの命令は、濃度または連続する複数のデータパラメータが許容値内であるかどうかを判定することにより、身体内の物質の濃度を連続的に監視することを含む。これらの命令は、濃度のうちの１つもしくは複数または連続する複数のデータパラメータのうちの１つもしくは複数が許容値外であるときに、警告出力を生成することをさらに含む。
【０００７】
他の物質濃度監視方法は、連続的監視装置を身体に取り付けることと、身体に固定された連続的監視装置を用いて収集された対応する複数の中赤外線（ＭＩＲ）測定セットに基づいて体内物質のそれぞれの濃度を示す連続する複数のデータパラメータを生成することと、を含む。複数のＭＩＲ測定セットのうちの各ＭＩＲ測定セットは、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内における身体の表面のＭＩＲ測定と、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内における身体の表面のＭＩＲ測定と、を含む。この方法は、濃度または連続する複数のデータパラメータが許容値内であるかどうかを判定することにより、身体内の物質の濃度を連続的に監視することを含む。この方法は、濃度のうちの１つもしくは複数または連続する複数のデータパラメータのうちの１つもしくは複数が許容値外であるときに、警告出力を生成することをさらに含む。
【０００８】
さらなる物質濃度監視装置は、ハウジングと、ハウジングに取り付けられた少なくとも１つのＭＩＲ検出器と、ハウジングに取り付けられたリング形状の加熱および／または冷却要素と、リング形状の加熱および／または冷却要素と熱的に連通する伝熱性リングと、を含む。この装置は、ＭＩＲ検出器の視野のラインが、ハウジングの外側で同一平面に沿って位置合わせされた透過窓構造、透過窓構造の表面、および伝熱性リングの表面を通過するよう、ハウジングに取り付けられた透過窓構造を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態について、以下の添付の図面を参照して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】体内物質の濃度を連続的に監視するための、全体的に１００として指定される着用可能システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】体内物質の濃度を連続的に監視するための、全体的に２００として指定されるシステムの一実施形態を示す図である。
【図３】全体的に３００として指定される検出構成の一実施形態を示す図である。
【図４】全体的に４００として指定される加熱および／または冷却窓組立体の一実施形態を示す図である。
【図５】体内物質の濃度を連続的に監視するための、全体的に５００として指定されるシステムの一実施形態を示す図である。
【図６】図５のシステムに対する、全体的に６００として指定される他の窓組立体の一実施形態を示す図である。
【図７Ａ】周期的信号および対応する周期的温度変化の一実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】周期的信号および対応する周期的温度変化の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書では、身体内の対象物質の濃度を非侵襲的に監視するためのシステムおよび方法の実施形態が開示される。監視は連続的に行われ得る。例えば、本明細書に記載の実施形態は、ヒトの血液中のグルコースの濃度を連続的に監視するために使用され得る。本明細書に記載の実施形態のうちのいくつかは、数分から数日の期間にわたって着用され得る。中赤外線（ＭＩＲ）範囲の赤外線測定値が取得され得る。なお中赤外線範囲内の赤外線スペクトルは約６〜約１５マイクロメートル（μｍ）の波長を示す。
【００１２】
図１を参照すると、身体内の物質の濃度を連続的に監視するための着用可能システムの一実施形態のブロック図が示され、全体的に１００として指定されている。システム１００は、制御器１１０と、電源１２２と、ディスプレイ装置１２４と、ワイヤレス送信器１２６と、中赤外線（ＭＩＲ）検出器組立体１３０と、加熱および／または冷却窓組立体１５０と、取付機構１７０と、を含み得る。ＭＩＲ検出器１３０は事前に組み立てられたセンサと光学要素（図示せず）とを含み得る。例えば光学要素はレンズを含み得、未処理のＩＲ放射を検出するために放射をセンサ上に集中させ得る。他の実施形態では光学要素は窓であり得る。
【００１３】
制御器はプロセッサ１１２とメモリ１１４とを含み得る。プロセッサ１１２は、データの受容および処理を実行する能力を有する任意の回路を含み得る。例えば、プロセッサ１１２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ペリフェラル・インターフェース・コントローラ（ＰＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、他種類の処理要素、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００１４】
メモリ１１４は１つまたは複数のレジスタ、キャッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ソリッドステートメモリ、磁気ディスクメモリ、他種類の揮発性もしくは不揮発性メモリ、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００１５】
プロセッサ１１２およびメモリ１１４の一方または両方は、回路論理、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、他種類の回路実装プラットフォーム、またはこれらの任意の組み合わせを使用して実装され得る。
【００１６】
プロセッサ１１２がメモリ１１４からデータを取得し、メモリ１１４にデータを格納することが可能となるよう、メモリ１１４はプロセッサ１１２に対してアクセス可能であり得る。例示すると、メモリ１１４は、プロセッサにより実行されたとき、本明細書に記載の動作をプロセッサに実行させる命令を格納し得るプロセッサ可読媒体を含み得る。
【００１７】
電源１２２は、制御器１１０、ディスプレイ装置１２４、ワイヤレス送信器１２６、ＭＩＲ検出器組立体１３０、加熱および／または冷却窓組立体１５０、またはこれらの任意のサブセットに電力を提供し得る。身体の動きを制限することなくシステム１００を身体上に着用することが可能となるよう、電源１２２は軽量且つ携帯可能であり得る。電源１２２は、長期にわたる携帯性が可能となるよう、長期間にわたり充電をさらに保持し得る。例えば、電源１２２は、充電することなく１日または２日以上にわたりシステム１００に電力を供給する能力を有し得る。一実施形態では電源１２２は充電可能なリチウムイオン電池パックを含む。
【００１８】
ディスプレイ装置１２４は、システム１００のユーザに対して視覚信号または音声信号を出力する能力を有する任意の装置を含み得る。例えば、ディスプレイ装置は、液晶ダイオード（ＬＣＤ）スクリーン、ブザー、他種類の視覚または音声出力装置、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。図１ではシステム１００がディスプレイ装置１２４を含むものとして示されているが、いくつかの実施形態ではシステム１００はディスプレイ装置１２４を省略し得る。例えば、いくつかの実施形態では、システム１００は、ユーザ出力を生成するにあたり遠隔装置に対するワイヤレス伝送に依存し得る。
【００１９】
ワイヤレス送信器１２６は、遠隔装置に対して情報を伝送する能力を有する任意の装置を含み得る。遠隔装置は、モバイル電話、携帯型音楽プレーヤ、タブレット・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、他種類の計算装置、またはこれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態ではワイヤレス送信器はネットワークを介して遠隔装置と通信し得る。例えば、ネットワークは、ポイント・トゥ・ポイント・ネットワーク、セルラ・ネットワーク、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、他種類のデジタル・ネットワーク、またはこれらの組み合わせを含み得る。図１ではシステム１００がワイヤレス送信器１２６を含むものとして図示されているが、いくつかの実施形態ではシステム１００はワイヤレス送信器１２６を省略し得る。例えば、いくつかの実施形態では、システム１００はワイヤレス送信器１２６に代わってユーザ出力を生成するにあたりディスプレイ装置１２４に依存し得る。
【００２０】
ＭＩＲ検出器組立体１３０は、１つまたは複数の波長帯内におけるＭＩＲの放出および／または吸収を検出する能力を有する装置を含み得る。例えば、ＭＩＲ検出組立体１３０は、対象の物質、例えばグルコースがＭＩＲの放出および／または吸収に対して影響を及ぼす第１波長帯内におけるＭＩＲの放出および／または吸収を検出し得、また、対象の物質がＭＩＲの放出および／または吸収に対してまったく効果を有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内におけるＭＩＲの放出および／または吸収を検出し得る。第１波長帯はピーク波長帯と呼ばれ得、第２波長帯は基準波長帯と呼ばれ得る。例えばグルコースに対して、第１波長帯は約９．３μｍ〜約９．９μｍであり得る。グルコースに対して、第２波長帯は約１０．５μｍ〜約１５μｍであり得る。ＭＩＲ検出器組立体１３０は、本明細書でさらに説明するように１つまたは複数の黒体装置のＭＩＲの放出および／または吸収を測定するようさらに構成され得る。ＭＩＲ検出器組立体１３０の実施形態については本明細書でさらに説明する。
【００２１】
加熱および／または冷却窓組立体１５０は、加熱および／または冷却するための装置を含み得る。加熱および／または冷却窓組立体１５０は、ＭＩＲ放射を身体からＭＩＲ検出器組立体１３０まで通すために、ＭＩＲ放射に対して透過性を示す少なくとも１つの表面も含み得る。ＭＩＲ放射の通過は加熱および／または冷却が行われるのと同時に生じ得る。加熱および／または冷却組立体１５０の一実施形態については本明細書でさらに説明する。
【００２２】
取付機構１７０は、システム１００の１つまたは複数の構成要素を身体に取り付ける能力を有する任意の機構を含み得る。例えば、取付機構は、バックル、フックおよびループによる締結具、スナップ、他種類の取付装置、またはこれらの組み合わせを含み得る。取付機構１７０がシステム１００を身体に取り付けたとき、システム１００は、加熱および／または冷却窓組立体１５０と身体との間の接触を確保するよう構成され得る。取付機構１７０は、システム１００を身体上に着用することが可能となり得るよう、接触が長い期間にわたり保持されることを可能にし得る。
【００２３】
動作中、システム１００は長い期間にわたり身体上に着用し続けることが可能である。例えば、システム１００は、３０分以上、１時間以上、５時間以上、または１日もしくは２日以上にわたり着用され得る。係る期間中、取付機構１７０は加熱および／または冷却窓組立体１５０を身体と接触した状態に保持し得る。
【００２４】
ＭＩＲ検出器組立体１３０は、システム１００が身体上に着用されている期間にわたり、複数のＭＩＲ測定セットを取得または別様に生成し得る。着用可能装置を身体から取り外すことなく、複数のＭＩＲ測定値が取得され得る。各ＭＩＲ測定セットは、対象の物質がその波長帯ではＭＩＲの放出および／または吸収に対する効果を有するピーク波長帯内における身体の第１ＭＩＲ測定と、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出および／または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する基準波長帯内における第２ＭＩＲ測定と、を含み得る。いくつかの実施形態では、各測定セットは、これらの波長帯のうちの一方または両方の波長帯内における１つまたは複数の黒体装置のＭＩＲ測定をさらに含み得る。
【００２５】
ＭＩＲ測定セットは加熱および／または冷却窓組立体１５０を通して取得され得る。例えば、身体からのＭＩＲ放射は、加熱および／または冷却窓組立体の１部分を通って測定されるＭＩＲ検出器組立体１３０まで通過し得る。
【００２６】
複数のＭＩＲ測定セットが記録されている間、加熱および／または冷却窓組立体は、身体表面を加熱および／または冷却し得る。いくつかの実施形態では、加熱および／または冷却窓組立体は、制御器１１０から受け取られた周期的信号にしたがって身体の温度を変化させ得る。システム１００により取得された各測定セットは、周期的信号のそれぞれの期間に対応し得る。さらに各測定セットは、加熱および／または冷却窓組立体の、または身体の表面の、温度変化率が一定である周期的信号の１部分の間に取得され得る。いくつかの実施形態では、周期的信号の周期は約６０秒である。周期的信号は、矩形波、三角波、正弦波、またはこれらの組み合わせに対応する周期的温度パターンを生成するよう構成され得る。周期的信号と、その結果として生成される温度における周期的変化と、の例について、図７Ａおよび図７Ｂを参照してさらに説明する。
【００２７】
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、周期的信号および対応する周期的温度変化の一実施形態が図示されている。図７Ａは矩形信号波８１０を図示する。矩形信号波８１０が加熱および／または冷却装置に適用されると、身体の表面において正弦温度波８２０が生じ得る。図７Ｂは信号波８３０を図示する。信号波８３０が加熱および／または冷却装置に適用されると、身体の表面において三角温度波８４０が生じ得る。本明細書で記載のように測定セットは、実質的に一定の温度変化率を示す三角温度変動８４０の１部分の間に取得されると有利であり得る。例えば、測定は、三角温度変動の傾斜（例えばｄＴ／ｄｔ）が略一定であるか、または好適には実際に一定であるときに、取得され得る。
【００２８】
図７Ａおよび図７Ｂのいずれかを参照して、測定は、正のｄＴ／ｄｔ（温度が時間に対して正の傾斜を有する）の間に取得され、他の測定値は、同一の温度Ｔにおいて負のｄＴ／ｄｔ（温度が時間に対して負の傾斜を有する）の間に取得され得る。測定は、グルコースの放出／吸収帯に対応するｆ（ｄＴ／ｄｔ）である測定値の１部分を分離するために使用され得る。
【００２９】
人体から放出されるＭＩＲ放射は、グルコースがピーク放出／吸収を有する帯で測定されるＭＩＲ信号に対して２つの主要な寄与を有する。第１の寄与は温度の４乗（Ｔ４）に相関する通常の黒体放射である。第２の寄与はグルコーススペクトルの放出／吸収である。測定される体積がおよそ熱平衡にある場合、熱平衡状態では、光子を放出する分子の個数が光子を放出／吸収する分子の個数に近くなるであろうという事実により、グルコースの放出／吸収はゼロに近づくこととなるであろう。
【００３０】
グルコースの放出／吸収の測定可能な信号を作り出すために、身体マトリックス（ｂｏｄｙ  ｍａｔｒｉｘ）が熱平衡から取り出される。さらに光緩和（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）は熱伝達のあらゆる他の現象よりも遥かに高速である。したがって、熱平衡から身体マトリクスを取り出せば、システムが熱平衡に復帰するとただちに消滅するであろうグルコースからの短い信号が期待され得る。グルコース分子からの連続的な測定可能な信号を作るために、熱平衡に達しないよう、身体マトリックス温度の連続的な変化を作らなければならない。
【００３１】
連続的な温度変化に起因する放出／吸収の数学的表現は以下の式で表される。
【数１】
2017524415.tif 000003
式中、ｍは測定された信号、ＢＢｒは黒体放射、ｆ（ｄＴ／ｄｔ）は時間に対する温度の導関数の関数、ｆ（Ｎ）は測定される体積内のグルコース分子の個数の関数、ｋは定数、ｐは他の物質の摂動、放出、または吸収である。
【００３２】
まずＮを以下の式で置き換えることが可能である。
Ｎ＝Ｖ×Ｃ’
式中、Ｖは、使用される装置に対して一定である測定される体積であり、Ｃ’は、（例えば身体の特定的なテスト部位における組織に対応する）その体積中のグルコースの濃度である。血液濃度（Ｃ）との混同を避けるため、この濃度をＣ’とする。Ｃ’とＣとが高い相関性を示すことが期待される。
【００３３】
Ｖをｋ１で置き換えて関数から消すと、以下の式が得られる。
【数２】
2017524415.tif 000004
【００３４】
ここでｆ（ｄＴ／ｄｔ）は、ｆ（ｄＴ／ｄｔ）が、（ボルツマン方程式に基づいて）ボルツマン平衡から取り出される分子の相対的個数を表す０〜１の範囲となるよう、正規化されることに注目されたい。例えば、ボルツマン方程式は、熱力学系における巨視的な量の変化を記述し得る。ボルツマン平衡から取り出されることは、分子の放出および／または吸収を変化させ得、そのため、身体の巨視的な放出および／または吸収に影響を有し得る。これらの分子は、光子を（刺激に応じて）放出または吸収する集団であり、分子の合計個数（Ｃ’）の１部分であり得る。
【００３５】
一実施形態では、測定される体積は、加熱および冷却により刺激され得る。各部分に対する測定された信号を表すために、上記の方程式を使用して刺激の加熱部分を冷却部分から分離することが可能である。
【００３６】
したがって、体積が冷却されているときには、
【数３】
2017524415.tif 000005
が成り立ち、体積が加熱されているときには、
【数４】
2017524415.tif 000006
が成り立つ。
【００３７】
両方の式において温度が同一である点を選択すると、両方の式において黒体放射は同一となる。これらの式を引くと、以下の式が得られる。
【数５】
2017524415.tif 000007
【００３８】
装置は、基準帯（放出／吸収がグルコースに対してわずかである）における放射も測定する。上記の式と、ｆ（Ｃ’）に対して０の値（グルコース信号は放出されていないため）と、を使用して、同一の温度における２つの基準測定値を引くと、次の式を得ることができる。
Ｒ１−Ｒ２＝２（ｐ＋ｋ）
【００３９】
さらに、両方の波長帯において放射を放出する測定される体積内の他の全部の物質が平坦な放出スペクトルを有する（これは両方の波長における放出または吸収が、ｄＴ／ｄｔが一定に保たれる（すなわちｄＴ／ｄｔが同一の温度において同一の絶対値を有する）限り、同一となることを意味する）場合、ｐ１＝ｐ２となる。
【００４０】
次に、２つのピークグルコース測定の組み合わせと、基準グルコース測定の組み合わせと、を使用すると、測定値に対して以下の公式を得ることができる（同一の温度において測定が行われ、ｄＴ／ｄｔが全測定値にわたって一定に保たれるものと仮定する）。
【数６】
2017524415.tif 000008
式中、Ｍ２およびＭ１はピークグルコース帯測定であり、Ｒ２およびＲ１は基準帯測定であり、ｋは定数であり、ｆ（ｄＴ／ｄｔ）は、測定される体積に対する刺激の程度を示す因子であり、ｆ（Ｃ’）は、何個のグルコース分子が測定される体積内に存在するかに関する関数である。ｆ（ｄＴ／ｄｔ）が一定ではないか、または十分に一定ではない状況では、公式は、ｆ（ｄＴ／ｄｔ）が測定値における分母となるようｆ（ｄＴ／ｄｔ）により除算され得る。その結果、ＭＩＲの測定時におけるｄＴ／ｄｔが測定値に含まれ得る。
【００４１】
この関数の出力は、ゴールドスタンダード血液グルコース測定に相互に関連付けられる。ゴールドスタンダード血液グルコース測定では、ｆ（ｄＴ／ｄｔ）は０〜１の値であり、テスト測定との相互関連に最良適合するよう選択される。例えば、Ｃ’は、血液中の物質の実際の濃度に相互に関連付けられ得る。
【００４２】
制御器１１０は、本明細書に記載のように対応する複数のＭＩＲ測定セットに基づいて身体内の物質のそれぞれの濃度を示す連続する複数のデータパラメータを生成し得る。次に、複数のデータパラメータは格納され得る。例えば、複数のデータパラメータはメモリ１１４に、またはシステム１００の他のメモリに、格納され得る。本明細書の文脈では「連続的」監視とは、監視装置が連続的な測定間で身体に接触し続ける間に、経時的に物質濃度を測定することを指す。すなわち監視装置が周期的間隔で測定を取得するようプログラムされていたとしても、任意の間隔が選択され得る。監視装置は、任意の時間に測定を取得する能力を有する。なぜなら監視装置は連続的な測定間で身体との接触から取り外されないためである。オペレータは選択された測定間隔をプログラムし得る。また監視装置は、プログラムされた条件に応じて、自動的に測定間隔を変化させ得る。例えば、濃度が、懸念されるレベルに近づいたとき、より頻度の高い測定が保証される場合もある。
【００４３】
システム１００が身体上に着用されているため、身体内の物質の濃度は、物質濃度または連続する複数のデータパラメータが許容値内であるかどうかを判定することにより、連続的に監視され得る。例えば、物質の濃度を示す新規データパラメータがプロセッサ１１２において生成されると、新規データパラメータは１つまたは複数の許容値と比較され得る。代替的に、または追加的に、濃度は１つまたは複数の許容値と比較され得る。許容値はメモリ１１４に、またはシステム１００内の他の場所に、格納され得る。新規データパラメータまたは濃度が許容値外である（例えば下方許容値よりも小さいか、または上方許容値よりも大きい）場合、警告出力が生成され、ディスプレイ装置に送られ得る。代替的に、または追加的に、警告出力はワイヤレス送信器に送られ得る。
【００４４】
ワイヤレス送信器は、警告出力を遠隔装置に送るように構成され得る。遠隔装置は、セルラ電話、タブレット、ラップトップ、または他種類のモバイル計算装置を含み得る。警告出力は、警告を表示するよう、遠隔装置に指示し得る。警告出力は、緊急サービスに連絡するようモバイル装置に対してさらに指示し得る。
【００４５】
複数のデータパラメータに基づいて、プロセッサ１１２は連続する相関関数を計算し得る。その後、プロセッサ１１２は、連続する相関関数に基づいて複数のデータパラメータのうちの少なくとも１つのデータパラメータを変更し得る。例えば、プロセッサ１１２が身体内の物質の濃度を示す新規パラメータを生成すると、プロセッサ１１２は、連続する相関関数に基づいて新規データパラメータを調節または別様に変更し得る。代替的にプロセッサ１１２は、個々の未処理のＭＩＲ測定を、これらのＭＩＲ測定がＭＩＲ検出器組立体１３０から受け取られたときに、調節または別様に変更し、これらの変更されたＭＩＲ測定を、物質の濃度を示す新規データパラメータを生成する際に使用し得る。連続する相関関数は、複数のＭＩＲ測定セット内のノイズおよび／または測定変動を低減し得る。
【００４６】
例示すると、連続する相関関数は、取得された測定と、同時に作られた「ゴールドスタンダード」血液グルコース測定と、を相互に関連付け得る。関数パラメータは各人に対して較正される。関数は、例えば次の式のように多項式であり得る。
ｙ＝ａ＋ｂｘ＋ｃｘ２＋ｄｘ３＋ｅｘ４
式中、ｙはグルコース濃度であり、ｘはＭＩＲ測定である。
【００４７】
ＭＩＲ測定値の差異またはＭＩＲ測定値の比率は正規化される。結果は、事前決定された仕様を有する黒体に対して正規化され、周辺温度に対して補正される。ａ〜ｅのパラメータは較正測定のセットから判定される。
【００４８】
連続的な測定中、さらに多くの測定値（Ｎ）が存在し得、その精度を制限する相関関数内のノイズは√Ｎだけ低減され得る。上記のノイズにおける低減と、精度における増加と、に加えて、いくつかの実施形態は、人体におけるグルコース濃度の最大変化率のパラメータ（４ｍｇ／ｄＬ／分である）を活用し得る。いくつかの実施形態では、測定は３秒毎に取得され得る。これは、グルコースの近接する測定間の最大変化が０．２ｍｇ／ｄＬよりも低いことを意味する。
【００４９】
上記を考慮して、物質濃度監視方法は、加熱および／または冷却要素により受け取られた周期的信号にしたがって当該要素を使用して時間（ｔ）にわたり身体の表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こし、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数を生成することを含む。身体から吸収または放出された中赤外線（ＭＩＲ）放射は、身体の表面が変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に測定される。この方法は、ＭＩＲ放射測定に基づいて測定値を判定し、測定値との相互関係に基づいて身体内の物質の濃度を判定することを含む。
【００５０】
例えば、測定値は、変動する周期的なｄＴ／ｄｔにも基づき得る。さらに測定値は、グルコース濃度と相互に関連付けられ得る。ＩＲ放射の測定は、ある温度において、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、ＭＩＲ放射を測定することと、同一温度において、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）の間に、ＭＩＲ放射を測定することと、を含む。
【００５１】
ＩＲ放射の測定は、ある温度において、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、第１ＭＩＲ放射を測定することを含み得る。なおこの測定は、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯内で行われる。ＩＲ放射の測定は、前記の温度において、正のｄＴ／ｄｔの間に、第１基準ＭＩＲ放射を測定することも含み得る。なおこの測定は、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対する効果をまったく有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内で行われる。ＩＲ放射の測定は、前記の温度において、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）の間に、第２ＭＩＲ放射を測定することをさらに含み得る。なおこの測定は第１波長帯内で行われる。ＩＲ放射の測定は、前記の温度において、負のｄＴ／ｄｔの間に、第２基準ＩＲ放射を測定することをさらに含み得る。なおこの測定は第２波長帯内で行われる。
【００５２】
さらに詳細には、測定値を判定することは、測定値を与える方程式に、第１ＭＩＲ放射測定値および第２ＭＩＲ放射測定値と、第１基準ＭＩＲ放射測定値および第２基準ＭＩＲ放射測定値と、を含み得る。この方法は、測定値と物質濃度との相互関係を生成することをさらに含む。例えば、非侵襲的に測定された血液濃度に対する相互関係である。またｄＴ／ｄｔはＭＩＲ放射が測定されたときに判定され得、ｄＴ／ｄｔは、物質濃度と相互に関連付けられた測定値に含まれ得る。
【００５３】
理解されうるように、本方法または本明細書で別様に記載の同様の方法は、物質濃度監視装置を用いて実装され得る。この装置は、プロセッサと、加熱および／または冷却要素と、赤外線センサと、プロセッサに対してアクセス可能であるメモリと、を含む。メモリは、プロセッサにより実行されたときに、加熱および／または冷却要素を制御するように構成された周期的信号を生成し、それにより時間（ｔ）にわたり身体の表面の温度（Ｔ）に周期的変化を引き起こすことを含む動作の起動と、周期的に変動する時間に対する温度の導関数（ｄＴ／ｄｔ）を示すために、時間（ｔ）とともに変動する温度（Ｔ）の関数の生成と、をプロセッサに実行させる命令を格納する。これらの命令は、身体表面が変動する周期的なｄＴ／ｄｔを示す間に、赤外線センサからデータを収集することを含む。データは、物質がその波長帯では中赤外線（ＭＩＲ）の放出または吸収に対する効果を有する第１波長帯における、身体から吸収または放出されたＭＩＲ放射の測定に、および、物質がその波長帯ではＭＩＲの放出または吸収に対してまったく効果を有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯における、身体から吸収または放出されたＭＩＲ基準放射の測定値に、由来する。これらの命令は、ＭＩＲ放射データおよびＭＩＲ基準放射データに基づいて測定値を判定し、測定値との相互関係に基づいて身体内の物質の濃度を判定することを含む。
【００５４】
例えば、プロセッサ動作は、濃度または測定値が許容値内であるかどうかを判定することにより身体内の物質の濃度を監視し、濃度または測定値が許容値外にあるときに警告出力を生成することをさらに含み得る。またはこの装置はワイヤレス送信器をさらに含み得、プロセッサ動作は、警告を表示するよう、ワイヤレス送信器を介して遠隔装置に警告出力を送ることをさらに含み得る。例えば、遠隔装置はモバイル電話を含み得、警告出力は、遠隔装置が緊急サービスに連絡すべきであることを指示し得る。
【００５５】
測定値は、追加的に、変動する周期的なｄＴ／ｄｔに基づき得る。測定値は、グルコース濃度と相互に関連付けられ得る。また、赤外線センサからデータを収集することは、ある温度において、正のｄＴ／ｄｔ（上向き傾斜の温度変化）の間に、データを収集することと、同一温度において、負のｄＴ／ｄｔ（下向き傾斜の温度変化）の間に、データを収集することと、を含み得る。測定値を判定することは、測定値を生成する方程式に、正のｄＴ／ｄｔおよび負のｄＴ／ｄｔの両方の間に収集されたＭＩＲ放射データおよびＭＩＲ基準放射データを含めることを含み得る。
【００５６】
周期的信号は、加熱および／または冷却要素の温度変化率（ｄＴ／ｄｔ）を、正のｄＴ／ｄｔおよび負のｄＴ／ｄｔの両方の間において、一定とするよう構成され得る。その結果、データを収集することは、ＭＩＲ放射が測定されるときのｄＴ／ｄｔを判定することをさらに含み得、測定値を判定することは、物質濃度と相互に関連付けられた測定値にｄＴ／ｄｔを含めることをさらに含み得る。周期的信号は、矩形波、三角波、正弦波、またはこれらの組み合わせに対応する、加熱および／または冷却要素の周期的温度パターンを生成するよう構成され得る。
【００５７】
図２を参照すると、身体内の物質の濃度を連続的に監視するためのシステムの一実施形態が図示され、全体的に２００として指定されている。システム２００は、１つまたは複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）２１０と、ハウジング２２０と、バッテリー２２２と、第１ＭＩＲ検出器２３０と、第２ＭＩＲ検出器２３１と、２色性ビームスプリッタ２３４と、加熱および／または冷却窓組立体２５０と、を含む。システム２００は、身体内のグルコースの濃度を測定するための装置に対応し得る。
【００５８】
ハウジング２２０は、検出構成内に、ＭＩＲ検出器２３０〜２３１と、２色性ビームスプリッタ２３４と、を一緒に保持し得る。したがってハウジング２２０は、ＭＩＲ検出器２３０、２３１と、２色性ビームスプリッタ２３４と、を位置決めするための精密な機構的基準として機能し得る。ハウジング２２０はさらに、システム２００の構成要素の温度を安定化させるためのヒートシンクとして機能するために、熱を伝導する物質から作られ得る。例えば、ハウジング２２０はアルミニウムまたはアルミニウム合金から作成され得る。
【００５９】
第１ＭＩＲ検出器２３０および／または第２ＭＩＲ検出器２３１は、事前に組み立てられたセンサと光学素子（図示せず）とを含み得る。例えば、光学要素はレンズを含み得、未処理のＩＲ放射を検出するために放射をセンサ上に集中させ得る。他の実施形態では光学要素は窓であり得る。
【００６０】
１つまたは複数のＰＣＢ２１０は、前置増幅器、マイクロプロセッサ、送信器、受信器、および制御器（例えば制御器１１０）を実装するための任意の他の電気構成部品を含み得る。電源２２２は充電可能なリチウムイオン型バッテリーを含み得、置き換えのためのアクセスが簡単となるよう、システム２００の縁部付近に配置され得る。加熱および／または冷却窓組立体２５０は加熱および／または冷却窓組立体１５０に対応し得、図４を参照してさらに説明される。
【００６１】
図３を参照すると、検出構成の一実施形態が図示され、全体的に３００として指定されている。例えば図３では、第１ＭＩＲ検出器２３０、第２ＭＩＲ検出器２３１、および２色性ビームスプリッタ２３４の構成が図示されている。第１ＭＩＲ検出器２３０および第２ＭＩＲ検出器は、ＭＩＲスペクトル内の光を検出するためにサーモパイル検出器を含み得る。
【００６２】
図３で図示されているように、第１ＭＩＲ検出器２３０は測定エリア２８０から２色性ビームスプリッタ２３４を通してＩＲ放射を受け取り得る。第２ＭＩＲ検出器２３１は、２色性ビームスプリッタ２３４を通して同一のＩＲ放射を受け取り得る。両方のＭＩＲ検出器２３０および２３１は、２色性ビームスプリッタ２３４の後、組み合わされた視野を有する。例えば、ＭＩＲ検出器２３０および２３１は同一の測定エリア２８０から放射を受け取る。
【００６３】
第１ＭＩＲ検出器２３０は第１波長帯（例えばピーク帯）内におけるＭＩＲ放射を検出するよう構成され得る。第２ＭＩＲ検出器２３１は第２波長帯（例えば基準帯）内におけるＭＩＲ放射を検出するよう構成され得る。
【００６４】
図４を参照すると、加熱および／または冷却窓組立体の一実施形態が図示され、全体的に４００として指定されている。組立体４００は透過窓構造４５２と、伝熱性リング４５４と、加熱および／または冷却要素４５６と、を含む。
【００６５】
加熱および／または冷却要素４５６はリング形状であり、伝熱性リング４５４に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では伝熱性接着剤が加熱および／または冷却要素４５６を伝熱性リング４５４に取り付けるために使用される。さらにいくつかの実施形態では、加熱および／または冷却要素４５６はペルチェ素子である。
【００６６】
伝熱性リング４５４は、伝熱性リング４５４の内径が加熱および／または冷却要素４５６の内径よりも小さくなるよう、加熱および／または冷却要素４５６よりも厚いものとなり得る。いくつかの実施形態では、伝熱性リング４５４はアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。
【００６７】
透過窓構造４５２は伝熱性リング４５４の内側に取り付けられ得る。加えて、伝熱性リング４５４の表面４０８がハウジング２２０の外側の単一の平面に沿って透過窓構造４５２の表面４０９と位置合わせされて、位置合わせされた状態に保持されるよう、透過窓構造４５２は外側下方ステップリングを有し得る。
【００６８】
動作中、表面４０８および４０９は身体の表面に接触し得る。いくつかの実施形態では透過窓構造は、ＭＩＲ範囲内の光に対して実質的に透過性を示す物質から作られる。例えば透過窓構造はゲルマニウム、シリコン、またはその両方を含み得る。
【００６９】
加熱および／または冷却窓組立体４００は組立体２５０に対応し得、いくつかの実施形態では、ハウジング２２０に取り付けられ得る。例えば、加熱および／または冷却要素４５６、伝熱性リング４５４、またはその両方がハウジング２２０に取り付けられ得る。ハウジングに取り付けられたとき、透過窓構造４５２は、ＭＩＲ検出器２３０および２３１の視野のラインが透過窓構造４５２を通過するよう、配置され得る。
【００７０】
図５を参照すると、身体内の物質の濃度を連続的に監視するためのシステムの一実施形態が図示され、全体的に５００として指定されている。システム５００は、ＰＣＢ組立体５１０と、ＭＩＲ検出器５３０と、フィルタホイール５３２と、加熱および／または冷却要素５５６と、伝熱性プレート５５４と、透過窓構造５５２と、を含み得る。
【００７１】
システム５００の構成要素は、金属基部５２０により、取り付けられるかまたは別様に定位置に保持され得る。金属基部５２０はアルミニウムなどの伝熱性物質から作られ得る。金属基部プレート５２０はさらに、システム５００の内部構成要素を封入するハウジング５１２に連結され得る。システム５００の構成要素は、バッテリーカバー５２４により定位置に保持されるバッテリー５２２により電力供給され得る。一実施形態では、バッテリー５２２は充電可能なリチウムイオン充電型バッテリーである。
【００７２】
ＰＣＢ組立体５１０は、前置増幅器、マイクロプロセッサ、送信器、受信器、および制御器（例えば制御器１１０）を実装する任意の他の電気構成部品を含み得る。ＭＩＲ検出器５３０は、ＰＣＢ組立体に連結され得、フィルタホイール５３２の上方に配置され得る。いくつかの実施形態では、ＭＩＲ検出器５３０は、サーモパイルセンサの他にも、ゲルマニウムまたはシリコンのレンズを含み得る。
【００７３】
フィルタホイール５３２は、フィルタホイール５３２内に画成された複数のキャビティ５３４を含み得る。複数のキャビティ５３４は複数のフィルタを保持し得る。例えば、複数のキャビティ５３４は、物質がこの波長帯内ではＭＩＲの放出または吸収に影響を及ぼす第１波長帯内の光を通す一方で、第１波長帯に含まれない光はブロックする、第１フィルタを保持し得る。複数のキャビティ５３４は、物質がその波長帯内ではＭＩＲの放出または吸収に対してまったく効果を有さないかまたはわずかな効果を有する第２波長帯内の光を通す一方で、第２波長帯に含まれない光はブロックする、第２フィルタをさらに保持し得る。
【００７４】
加えて、１つまたは複数の実施形態では、これら複数のキャビティのうちの１つまたは複数のキャビティは、ＭＩＲ検出器５３０の連続的な測定を安定化させるために基準として使用するための黒体装置を保持し得る。フィルタホイール５３２内のフィルタは、フィルタホイール５３２が回転するにつれてＭＩＲ検出器５３０の視野のラインが、これらのフィルタのうちの１つのフィルタまたは黒体装置と選択的に位置合わせされるよう、構成され得る。モータ５１４はフィルタホイール５３２の円周と接触し、それによりフィルタホイール５３２を回転させる。
【００７５】
伝熱性プレート５５４は透過窓構造５５２を保持し得る。伝熱性プレート５５４および透過窓構造５５２は協働して、システム５００の動作中に身体の表面と接触し得る表面を形成し得る。その目的のために、透過窓構造５５２の外側表面は、ハウジング５１２の外側において単一の表面に沿って伝熱性プレート５５４の外側表面と位置合わせされ得る。
【００７６】
加熱および／または冷却要素５５６はリング形状を有し、伝熱性プレート５５４に連結され得る。いくつかの実施形態では、伝熱性プレートはアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。加熱および／または冷却要素５５６は、ＭＩＲ光を通過させるために、加熱および／または冷却要素５５６に画成されたアパーチャを含み得る。ヒートシンク５５７が、温度を制御し温度差を提供するために、加熱および／または冷却要素に連結され得る。さらに図５では図示されていないが、いくつかの実施形態では、フィルタホイール５３２は、ヒートシンク５５７と接触する空気流を作るために、ファンブレードを含み得る。いくつかの実施形態では、加熱および／または冷却要素はペルチェ素子であり得る。
【００７７】
図５で示されているように、フィルタホイール５３０の複数のキャビティ５３４は弓形状（例えば、湾曲した形状または弓形の形状）を有し得る。弓形状は、複数のキャビティ５３４の各キャビティが回転してＭＩＲ検出器５３０の視野から出る前に、当該のキャビティに保持された特定のフィルタまたは黒体装置を通して複数の測定が実施されることを可能とする。
【００７８】
動作中、フィルタホイール５３２はおよそ毎分２０回転（ＲＰＭ）で回転し得る。この速度では５〜６回の測定が、複数のキャビティ５３４により保持された各フィルタを通して行われ得る。さらに測定が実施される間、伝熱性プレート５５２は身体表面を、およそ６０秒サイクルで、およそ１度ケルビンの大きさで、冷却し、および／または、暖め得る。
【００７９】
図６を参照すると、図５のシステムに対する他の窓組立体の一実施形態が図示され、全体的に６００として指定されている。この実施形態では窓６１０が、金属インターフェースなしに、ペルチェ素子６２０に直接的に取り付けられている。６４０は断熱性プラスチックケースであり、そのため、窓から他の物質（皮膚を除く）への熱伝達は最小となっている。ペルチェの上方プレートの温度を室内の周辺温度に保持するために、ペルチェの上方部分上にヒートシンク６３０が取り付けられている。ヒートシンクはアルミニウムまたは銅から作られ得る。
【００８０】
個々の実施形態に関して記載した特徴の詳細が、他の実施形態の記載にあたって明示的には示されていないが、一致し且つ適切であるとして本明細書で記載される他の実施形態の同様の特徴において使用され得ることが理解されるであろう。
【００８１】
法令に従って、実施形態について、構造的特徴および方法的特徴に関して大なり小なり特定的な言語で説明してきた。しかし、これらの実施形態が、図示および説明された特定的な特徴に限定されないことを理解されたい。したがって、これらの実施形態は、均等論にしたがって適切に解釈される添付の請求項の適切な範囲に含まれる、これらの実施形態のあらゆる形態または変更例において請求される。
【符号の説明】
【００８２】
１００  システム
１１０  制御器
１１２  プロセッサ
１１４  メモリ
１２２  電源
１２４  ディスプレイ装置
１２６  ワイヤレス送信器
１３０  ＭＩＲ検出器組立体
１５０  加熱／冷却窓組立体
１７０  取付機構
２００  システム
２１０  ＰＣＢ
２２０  ハウジング
２２２  バッテリー
２３０  ＭＩＲ検出器
２３１  ＭＩＲ検出器
２３４  ビームスプリッタ
２５０  加熱／冷却組立体
２８０  測定エリア
３００  構成
４００  窓組立体
４０８  リング表面
４０９  窓表面
４５２  透過窓構造
４５４  伝熱性リング
４５６  加熱／冷却要素
５００  システム
５１０  ＰＣＢ組立体
５１２  ハウジング
５１４  モータ
５２０  金属基部
５２２  バッテリー
５３０  ＭＩＲ検出器
５３２  フィルタホイール
５３４  キャビティ
５５２  透過窓構造
５５４  伝熱性プレート
５５６  加熱／冷却要素
５５７  ヒートシンク
６００  窓組立体
６１０  窓
６２０  ペルチェ素子
６３０  ヒートシンク
６４０  プラスチックケース
８１０  信号波
８２０  温度波
８３０  信号波
８４０  温度波
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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