JP2002540869A - 皮膚評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 皮膚の紅斑および白化に対する反応の程度を迅速に推定する皮膚評価装置および方法。本装置はエミッタおよびセンサ（３）を有する探針頭部（１）、および白化エッジ（２）から成るハウジングを含む。エミッタ（３）はLEDからの光を皮膚へ搬送しかつ回収する光ファイバ（４）の束で構成される。使用時に、探針頭部（１）は皮膚表面と一体的に保持され、白化エッジ（２）により皮膚の固定領域を窪ませ、局部分枝を形成する。探針頭部（１）が移動するときに、白化エッジ（２）は移動に伴って皮膚に沿って摺動し血液を排出させる。白化時に、LEDのスイッチを入れ、かつフォトダイオード（３）を使用して拡散信号を収集する。処理装置が拡散光の減衰を測定しか時間に対する血液内容を表示し、その領域の血液を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、組織状態を、特に、微小循環系の質、機械的力に関連した損傷に対
する感受性との関係で、かつ真皮または皮下組織の挫傷か壊死性かを弁別してそ
のことから健康か紅斑かを、非侵略的に迅速に推定するための組織評価装置およ
び方法に関する。

【０００２】 本発明の装置および方法は、圧迫潰瘍の検出に特に効果的であるが、これに限
定されない。微小循環系の供給および排液能を測定することにより推定できる健
康状態または病気はこの方法の潜在的使途である。 圧迫潰傷の第一兆候は、色素沈着によって特定領域の皮膚上で観察できる持続
的発赤領域として現れる。この持続的発赤は骨とマットレス等の固い表面との間
に柔らかい組織が長時間圧迫されることにより発生し、血液供給の遮断原因とな
り、身体はその領域への血液流を一時的に増大することによりそれを補正する。

【０００３】 臨床的に、看護婦は、発赤領域を指で圧迫することによりその領域を「白化」
(blanche)するによって圧迫潰傷を早期に検出し、かつ白化の消失度合いを推定
することができる。皮膚の発赤領域が白化しかつ所定時間内の圧力の解放により
赤く戻る場合には、これは白化紅斑と呼ばれ、一般的に、皮膚の健康上深刻な変
化を構成しないと看護婦に判断される。

【０００４】 発赤または紅斑が指による圧迫後に持続している場合には、非白化紅斑と呼ば
れ、これは、血液供給の更に深刻な遮断および炎症により、または血液循環に更
に深刻な変化をもたらす長期にわたる過剰圧力または比較的低い圧力作用により
、損傷が発生していることの証となる。 「指白化」テストは看護婦または臨床医の主観的判断を必要とする点で問題が
あり、皮膚の色素沈着および状態の変化は長期にわたる変化の観察を困難にする
。既存の実験室ベースの技術は組織反射分光学（TRS)を用いて皮膚発赤を監視し
かつ特徴づけることについて記載されている。光ファイバ探針が光を伝搬して皮
膚表面から散乱する光を検出するために使用される。反射散乱光は血液と相互作
用する分光成分について分析できる。適宜分析アルゴリズムを用いて、血液内容
および皮膚表面脈管構造の酸化の指標を決定することが可能である。

【０００５】 これらの手順は精確かつ信頼できる測定法であるが、今日ではこの使用は皮膚
の血液内容に関する量の静的測定に限定される。これは、必ずしも重大な損傷に
関係せず、ある領域から血液を排出しかつ人間の目で色彩変化の速度を観察する
ことにより手動方法により確定される。白化に対する皮膚反応の動的測定は、微
小循環系に起因する損傷程度の更に精確な指標となる。なぜならば、損傷領域は
無傷領域よりも高度に管外血液を含むからである。

【０００６】 白化に対する反応は、紅斑の確認、および異なるタイプの紅斑間の弁別の両方
に価値あると認識されている。非白化紅斑は白化後に血液内容の迅速な回復を示
し、他方、反動的充血（白化紅斑）は遅い反応を示す。 本発明の装置および方法は、人間または他の哺乳動物を問わず、かつ自然また
は人工的分野または外科的もしくは内科的を問わず、真皮かつ/または皮下組織
、または組織内面または外面に利用できる。

【０００７】 本発明の課題は、組織微小循環系への損傷、例えば、皮膚の非白化および白化
紅斑を、血液内容および白化に対する組織の反応を測定することにより、推定か
つ識別するための迅速かつ非侵略的診断装置および方法を提供することにある。
本発明の分析方法は、存在するいかなる組織色素沈着にも反応しない損傷の決定
を可能にする。本発明の方法および装置は、反射率データを操作して皮膚色素（
メラニン）の作用を控除することにより現行の人間の目による分析の限界を解消
する。

【０００８】 本発明の他の課題は、周囲に悪影響を与える潰傷形成に対する無傷組織の感受
性を予言し、かつ白化紅斑が表われている患者の皮膚状態の悪化傾向を予言する
ことにある（鋭意臨床学的試みにより誘導されるデータのライブラリに基づいて
）。 更に、本発明は挫傷または壊死性皮膚または皮下組織を健康または紅斑組織か
ら、ある領域の脱酸化または酸化血液のレベルと動的反応とを、神経網組織系上
に展開される特別に構築されたアルゴリズムを用いて、分析することにより識別
するために使用できる。本発明の装置および方法は、組織領域から血液を付勢し
かつその領域への血液の戻り率を監視する。高い血液内容は炎症組織（紅斑）の
兆候であるが、排出に続く血液の戻り率は組織損傷の状態を示す更に強力な指標
である。なぜならば、静的色彩データ単独では、微小循環系の梗塞および閉塞の
範囲、従って、連続的圧力下で更に破壊する危険性を表示しないからである。

【０００９】 同様方法が圧迫潰傷の進行の可能性を推定するために無傷組織に対して使用で
きる。推測組織の白化反応は臨床的試験時に誘導されるデータと比較でき、神経
網組織法を使用して特徴づけられてよい。このようにして、「危険性の高い」組
織が確認され、かつそれ以上の損傷、例えば、圧迫潰傷を防止するために適宜処
理を採ることができる。

【００１０】 ここに記載の装置および方法によれば、圧迫潰傷を形成する危険性が高いと推
定された患者について、その患者を身体上の圧力を低下または緩和できる支持面
へ移動する。患者を更に密着監視して（そして器具および方法を用いて再度推定
する）、特に傷つきやすい領域上の圧迫を確実に解除する。 従って、本発明は圧迫潰傷の進行を抑制するために、かつ初期圧迫潰傷、また
はその組織の微小循環系損傷に対する組織の感受性の早期検出に使用できる。

【００１１】 本発明の１つの特徴によれば、装置は組織表面に隣接した微小循環系の状態ま
たは損傷を評価するために提供され、組織表面の所定領域に機械的刺激を与える
ための手段、前記組織表面の領域に光を搬送するための手段、および前記組織表
面の領域から回収した光を検出するための１またはそれ以上のセンサを含み、前
記組織表面の領域で散乱した光の異なる波長の減衰を決定して前記組織領域の微
小循環系の状態の指標を提供するために処理手段が前記センサおよび前記搬送手
段に接続されている。時間に対する血液内容値は前記組織領域における外部脈管
血液の量および流動性の指標を提供する為に決定される。

【００１２】 好適には、前記機械的刺激を与えるための手段は、圧力を加え、かつ好適には
身体表面上に摺動力を加えて白化効果(blanching effect)を得るための白化エッ
ジ（blanching edge)を有するハウジングを含む。有利には、前記摺動力を有す
る白化エッジは付与される圧力の精確な制御を必要とすることなく非常に均一か
つ完全な白化を形成する能力を有する。

【００１３】 好適には、前記光を搬送するための手段は、よりコンパクトな診断装置のため
に、前記ハウジングから離隔に設置または選択的に前記ハウジング内に設置され
てよいトランスミッタである。好適には、センサが、より精確な測定のために、
前記ハウジング内で前記白化エッジに隣接して設置されてよい。 理解されるように、光は可視および近可視スペクトルを含む電磁放射波長の範
囲を含んでよい。同様に、トランスミッタの波長または周波数分布、レシーバの
感度、関連するトランスミッタおよびレシーバの幾何学が選択され、かつ機械的
刺激の前後またはその最中の、組織表面および組織表面下層における、散乱光の
減衰変化が解釈され、状態を危険と診断しかつ他の臨床状態の進行を予言するた
めの数値に関する情報が提供されてよい。

【００１４】 これらの状態は糖尿病、脈管不足、脚潰傷を含み、かつ組織弁および皮膚移植
の状態の監視が含まれる。 好適には、白化に必要な上記白化エッジの摺動運動は、手動による反復的白化
時に生じる不一致を解消するために、自動化されてよい。好適には、前記白化エ
ッジの運動は回転または直線運動であってよく、かつ前記白化エッジとそのレシ
ーバ（センサ）間の相対運動を含んでよい。好適には、前記白化エッジの運動は
、前記白化エッジと前記センサ間に既知タイムインターバルを付与するために、
所定制御率で行なわれる。好適には、前記白化エッジは、血液を側方へ移動させ
るために、その運動方向に対して傾斜していてよい。

【００１５】 好適には、前記処理手段は所定領域内の酸化対脱酸化血液のレベルおよび比率
を測定して、その白化過程時における光減衰データの時間変化を分析することに
より紅斑から挫傷または壊死皮膚領域の明確な確認を可能にする。 本発明の他の特徴によれば、皮膚組織表面に隣接した微小循環系の損傷を評価
する方法が提供され、この方法は、皮膚組織表面の所定領域に圧力を与え、前記
皮膚組織表面の所定領域に光を照射し、前記皮膚組織表面の領域で散乱しかつ１
またはそれ以上のセンサにより回収した光の異なる波長の減衰を測定し、かつ圧
力付与の解除後に時間に対する血液内容を計算する工程を含む。

【００１６】 血液回収信号の形状は、臨床実験から誘導されるワンセットのルールを使用し
て前記組織の微小循環系の状態を表示する。 好適には、前記付与される圧力は前記皮膚組織表面上への摺動力である。この
圧力（白化）を付与する方法は、主に寄り深い構造体の摂動を殆ど伴なわない、
表面作用あることである。

【００１７】 以下、添付図面を参照して、例示としての本発明の実施形態を説明する。 図１を参照すると、探針頭部（１）はエミッタ／センサ（３）および白化エッ
ジ（２）から成る。エミッタ／センサ（３）は１またはそれ以上の束または１ま
たはそれ以上の光ファイバ（４）で構成され、それにより光は皮膚へ搬送されか
つ回収される。好適形態において、エミッタ／センサ（３）はLEDを含み、その
伝播波長の範囲は４波長を中心にする。即ち、４７５nm, 525nm, 640nm, 810nm
。これら４つのLEDの各々からの光は光ファイバの束の後端部へ送られる。４つ
の後端部はフォトダイオードに接続された第五後端部に結合される。完全な束の
他端部はエミッタ／センサ（３）を形成する。

【００１８】 白化エッジ（２）は皮膚と接触する実質的平坦面（５）から盛り上がった探針
頭部（１）の一部を構成してよい。平坦面（５）は皮膚の表面に一致させて保持
され、白化エッジ（２）により皮膚へ所定量を窪ませ、それにより局部白化を形
成する。探針頭部（１）が大きい矢印により示された方向へ移動するときに、白
化エッジ（２）は皮膚表面へ平行に摺動し、平坦面（５）が皮膚と一体的接触状
態を維持する。白化エッジ（２）は、皮膚への所定量の窪を伴って移動するとき
に、皮膚から血液を抜き取り、均一的白化領域を残す。

【００１９】 制御された白化の形成後に、探針頭部（１）は停止位置に付く。白化中に、各
LEDはスイッチオンされ、かつ拡散信号がフォトダイオードを使用して測定され
る。 上記装置は、標準的白色表面から拡散した各波長の光の所定検量値を参照して
異なる離散波長で皮膚から散乱する光を出力する。

【００２０】 波長に対する出力としてプロットされる値はクルード吸収スペクトルを与える
。発赤結果としてのスペクトル変化と同様に、色素沈着および他の作用の結果と
して被検体間に多くの変化が現れる。 血液とメラニン間の吸収スペクトルの相違により、メラニンは全可視スペクト
にわたる広範囲の吸収作用を有し、５２５nmで６４０nmよりも僅かに大きいだけ
である。他方、血液内容は５２５nmで急激に吸収を増し、かつ６４０nmでは殆ど
変化しない。これは、１つの波長ではメラニンと発赤間にクロストークがあるが
、２またはそれ以上の波長によるデータ値は２つの効果間を識別する手段を提供
することを意味する。これは、また、必要により皮膚領域の色素沈着を量的に推
定する迅速方法を提供する。

【００２１】 このように、血液内容の簡単な索引が皮膚色素沈着と独立に、次式のごとく計
算できる。 血液 = （５２５nmに中心を置くLEDの吸収）／（６４０nmに中心を置くLEDの吸
収） この計算は処理装置により演算されかつ時間に対する血液内容のプロットとし
て提供される。（中立ネットは種々の過剰な索引を使用して見ている白化痕跡を
既知病理学により予め実行されたライブラリ痕跡と比較できる。血液内容につい
て決定するために使用される精確な公式にあまり固執しないように注意する必要
がある。） 図４（A）は正常皮膚の時間に対する血液内容のグラフを示し、かつ図４（B）
は本発明による炎症性皮膚の時間に対する血液内容のグラフを示す。理解される
ように、血液内容は明色または暗色皮膚の両患者において炎症性皮膚でより高い
。

【００２２】 図５（A）は炎症性皮膚の血液内容回収率のグラフであり、かつ図５（B）は本
発明による白化に対する反応として通常皮膚の血液内容回収率のグラフである。
図５（A）は炎症性皮膚症状が血液内容の早い回収を現し、かつ白化前の血液内
容を超えることを示し、他方、正常皮膚が遅い反応を現したことを示す。出血し
た皮膚は殆ど白化を現さない。

【００２３】 グラフ上の点は、血液の状態、例えば、血液酸化レベルのより良い指標を提供
するために血液成分について、分析されてよい。これは挫傷かつ壊死組織の確認
を可能にする。 エミッタ／センサ（３）は血液内容に関して上述したように、白化前後および
白化時に量を連続的に測定する。白化前の血液内容の条件、白化の範囲（白化時
の血液内容）、白化後の血液内容の回収率、および白化後の血液内容の新しいレ
ベルは、皮膚の状態を特徴づけるために必要な情報を提供する。これらの測定は
、組織血液循環の状態の客観的診断を作る「専門的システム」の基礎を形成し、
かつそれにより組織破壊の危険性、または補正測定が行なわれない場合に発生す
る更なる損傷の危険性の予言者として使用できる。統計的指標が患者の皮膚の特
徴を記録するために形成されていよい。

【００２４】 本明細書は波長の使用を記載しているが、周波数の使用が同様に効果的である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による探針頭部の線図である。

【図２】 図１の側面の線図である。

【図３】 （A)から(E)は本発明による探針頭部上の白化エッジおよびセンサの異なる組
み合わせを示す。

【図４Ａ】 図４Aは時間に対する血液内容として白化に対する反応を示すグラフである。

【図４Ｂ】 図４Bは時間に対する血液内容として白化に対する反応を示すグラフである。

【図５Ａ】 図５Aは時間に対する血液内容回収として白化に対する反応を示すグラフであ
る。

【図５Ｂ】 図５Bは時間に対する血液内容回収として白化に対する反応を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ファーグソン−ペル，マーティン ウィリ アム イギリス国，チェスハム ボイス，ザ レ イズ ９，アリス ロッジ (72)発明者 マクレオッド，アラステア ジョージ イギリス国，ラグビー シーブイ23 ９エ ヌディー，ストレットン−オン−ダンスモ ア，スクール レーン 32 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 AA06 BB12 BB13 BB14 CC16 DD12 EE02 EE11 EE12 FF04 GG02 GG03 HH02 HH06 JJ17 KK03 MM01 MM12 PP04 4C038 KK00 KK01 KL05 KL07 KM00 KX01 KX04 KY03 KY04

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 組織表面の所定領域に機械的刺激を与えるための手段、前記
   組織表面の領域に光を搬送するための手段、および前記組織表面の領域から回収
   した光を検出するための１またはそれ以上のセンサを含み、前記組織表面の領域
   で散乱した光の異なる波長の減衰を測定するために処理手段が前記センサおよび
   前記搬送手段に接続されていて前記領域の微小循環系の状態の指標を提供する、
   組織表面に隣接した微小循環系の状態または損傷を評価するための装置。
2. 【請求項２】 前記機械的刺激を与えるための手段は、圧力を加え、かつ好
   適には身体表面上に摺動力を加えて白化効果(blanching effect)を得るための白
   化エッジ（blanching edge)を有するハウジングを含む、請求項１に記載の装置
   。
3. 【請求項３】 白化に必要な前記白化エッジの摺動運動は、手動による反復
   的白化時に生じる不一致を解消するために、動力化されている、請求項１または
   ２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記白化エッジの運動は回転または直線運動であり、かつ前
   記白化エッジと前記センサ間の相対運動を含む、請求項２または３に記載の装置
   。
5. 【請求項５】 前記白化エッジの運動は、前記白化エッジと前記センサ間に
   既知タイムインターバルを付与するために、所定制御率で行なわれる、請求項４
   に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記白化エッジは、血液を側方へ移動させるために、その運
   動方向に対して傾斜している、請求項２から５のいずれか１に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記光を搬送するための手段は、よりコンパクトな診断装置
   のために、前記ハウジングから離隔設置または選択的に前記ハウジング内に設置
   されている、請求項１から６のいずれか１に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記センサは、より精確な測定のために、前記ハウジング内
   で前記白化エッジに隣接設置されている、請求項１から７のいずれか１に記載の
   装置。
9. 【請求項９】 前記処理手段は所定領域内の酸化対脱酸化血液のレベルおよ
   び比率を測定して、その白化過程時における光減衰データの時間変化を分析する
   ことにより挫傷または壊死皮膚領域の確認を可能にする、請求項１から８のいず
   れか１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 組織表面の所定領域に機械的刺激を与え、前記組織表面の
    所定領域に光を照射し、前記組織表面の領域で散乱しかつ１またはそれ以上のセ
    ンサにより回収した光の異なる波長の減衰を測定し、かつ圧力付与の解除後に時
    間に対する血液内容を計算して前記領域の組織の微小循環系の状態を表示する工
    程を含む、組織表面に隣接した微小循環系の損傷を評価する方法。
11. 【請求項１１】 前記機械的刺激は圧力を加え、かつ好適には、前記圧力が
    前記皮膚表面上への摺動力である、請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 血液内容がディスプレイ上に表示される、請求項１０また
    は１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 皮膚領域の組織の色素沈着を量的に推定する、請求項１か
    ら１２のいずれかに記載の装置および方法。