JP2003516795A - 測定パラメータの局所的分布を測定するための方法および装置 - Google Patents

測定パラメータの局所的分布を測定するための方法および装置

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    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

Abstract

(57)【要約】 本発明は、好ましくは器官表面または表皮のような生物学的サンプルの所定の平坦な測定領域に関連する測定パラメータまたはこの測定領域内の測定パラメータの局所的分布を測定するための方法及び装置に関する。第１測定パラメータを測定するための第１測定方法において少なくとも１つの光学特性の変化によって測定パラメータに反応する発光インジケーターを備えたセンサーフィルムを前記平坦な測定領域に付与し、第１測定パラメータをイメージング手法によって検出する。同一測定領域に関連する少なくとも１つの第２測定パラメータの局所的分布を同時または連続的に測定するために前記センサーフィルムを通じて機能する第２光学測定方法が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、好ましくは器官表面または表皮のような生物学的サンプルの所定の
平坦な測定領域に関連する測定パラメータまたはこの測定領域内の測定パラメー
タの局所的分布を測定するための方法、及びその方法を実施するための装置に関
し、その際第１測定パラメータを測定するための第１測定方法において少なくと
も１つの光学特性の変化によって測定パラメータに反応する発光インジケーター
を備えたセンサーフィルムを前記平坦な測定領域に付与し、第１測定パラメータ
をイメージング手法によって検出する。
【０００２】 数多くの医学領域、特に医学的診断学のためには、器官表面、例えば皮膚での
測定パラメータの局所的分布、または界面を通る特定物質の流速分布を測定する
ことが重要である。さらに、そのような測定結果は医学的治療方法のチェックお
よび制御のためにも役立つ。
【０００３】 例えば、皮膚の酸素供給量は微小循環の障害を基礎とする疾患を診断するため
の重要なパラメータである。酸素供給量は、一方では血液の輸送特性（潅流率）
によって測定され、他方では皮膚における酸素の経皮的輸送特性および消費量に
よって測定される。追加して、酸素供給は一部には皮膚呼吸として知られている
周囲からの酸素摂取によってマスキングされる。様々な程度で医学的に重要なパ
ラメータに影響を及ぼす多数のパラメータを同時に検出することは困難である。
【０００４】 皮膚電極を用いて酸素濃度または経皮酸素分圧（ｔｃＰＯ2）を測定すること
は知られている。さらに、既に電極とは対照的に測定において酸素を全く消費し
ないという長所を有する蛍光消光に基づく光学センサーは使用されていた。
【０００５】 さらにまた、蛍光消光に基づく光学センサーを用いて、適切な発光インジケー
ターを備えたセンサーフィルムが測定される皮膚領域上に固定される、いわゆる
蛍光寿命イメージング（ＦＬＩＭ）法を使用することが知られている。皮膚表面
から拡散した酸素はセンサーフィルムに到達し、その結果として生じる蛍光消光
は検出システムによって分析することができる。
【０００６】 この関連においては、米国特許第５，５９３，８９９Ａ号から皮膚の酸素消費
量を測定するための、酸素濃度に左右される蛍光インジケーターの消光を測定パ
ラメータとして利用する装置および方法が知られている。酸素消費量を測定する
ためには、相応する皮膚領域上に皮膚クリームの構成要素としての発光層が塗布
され、さらに酸素透過性フィルムが被覆される。インジケーターの励起光線およ
び測定光線を検出するための光学装置は、それの透明なカバーがＯ2不透過フィ
ルム上に直接に載せられているハウジング内に配置されている。それに引続いて
、干渉フィルター並びに光ダイオードが配置される。発光層には変調線源の光フ
ァイバーを通して励起光線が衝突する。もっとも上記の配置は光学装置によって
検出される全測定領域についての総合測定についてしか適していない。確かにこ
の装置を用いても、例えば酸素が十分に供給されている領域と供給が不足してい
る領域との間の境界領域について正確に述べることはできない。
【０００７】 欧州特許第０５１６６１０Ｂ１号からは、それを用いると例えば皮膚領域で酸
素濃度だけではなく界面を通過する酸素流量も測定することのできる装置が知ら
れている。界面または測定面に組み込むことのできる測定装置のセンサー層は測
定しなければならない酸素流量によく知られている有限抵抗を対置させるが、そ
の際センサー層には酸素濃度を測定するために少なくとも１つの光学インジケー
ターがセンサー層の一方の側に用意されている。センサー層の一方の側で測定さ
れ、並びに他方の側で明らかになる濃度値（周囲空気から）から界面を通過する
物質流量が測定される。ある実施形態に従うとセンサー層はイメージングシステ
ム（例、ＣＣＤ）によって面積形で走査され、それによって酸素流量ないしは酸
素濃度の局所的分布を測定することができる。
【０００８】 酸素流量ないしは皮下酸素濃度の局所的分布に関する考察および測定成績並び
にイメージング手法による測定方法についての提案は既に“Ａｄｖａｎｃｅｓ
ｉｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ
， Ｖｏｌ． ４２８， Ｐ．６０５−６１１（１９９７）［実験医学および生
物学における進歩、第４２８巻、第６０５〜６１１頁］”，Ｖｅｒｌａｇ Ｐｌ
ｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ Ｎ．Ｙ．の中の“Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌｉｆｅ
ｔｉｍｅ Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｋｉｎ ＰＯ2：Ｉｎｓｔｒｕｍ
ｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｕｌｔｓ［皮膚中ＰＯ2の蛍光寿命イメージ
ング：計測機器および結果］”の論文の中で開示されている。この論文では、皮
膚表面に向けられる光学隔離層、Ｏ2感受性減衰時間を有する発光インジケータ
ーを備えたセンサー層および酸素不透過性の担体層を有する経皮酸素濃度測定の
ためのセンサーフィルムが説明されている。酸素流量を測定するための同様に記
載された膜は、最初に挙げたものとは既知の酸素透過性を備えた拡散障壁に関し
て相違しており、これはＯ2不透過層の代わりに配置されている。測定のために
は、センサーフィルムが測定表面、例えば皮膚領域上に適用される。この測定方
法では、センサー膜の方向に放出されたＬＥＤの励起光線が方形波発生装置を通
って作動させられ、長方形の変調励起光線が放出される変調方法が使用される。
センサーフィルムから放出された測定光線は変調増幅を用いてＣＣＤカメラによ
って検出され、さらに画像処理のためにピクセル法でコンピュータ装置へ送信さ
れる。ポリマー層で測定された酸素分布は皮膚領域の様々な酸素分布の画像とし
て記録される。
【０００９】 位相蛍光光度法を使用するまた別のイメージング手法による測定方法は米国特
許第５，４８５，５３０Ａ号から知られている。
【００１０】 一定の皮膚領域ないしは器官表面への酸素供給についての完全な画像は、考慮
対象領域についての酸素状態とともに血液供給量ないしは潅流率についての情報
も入手できる場合にしか入手できない。
【００１１】 必要な潅流率データを入手するためには、それを用いてレーザー光源から放出
された測定光線の周波数変位に基づいて血管の局所的潅流率を測定できる例えば
レーザー・ドプラ流量測定法（例えば米国特許第４,４７６,８７５Ａ号を参照）
のような十分に成熟した方法および装置を利用することができる。さらに測定光
線を適切な光学手段によって拡大する、または測定領域を少しずつレーザー光線
で走査し、潅流率の局所的分布についての画像を検出することも可能である。そ
のような方法はレーザー・ドプラ・イメージング（ＬＤＩ）法として知られてい
る。レーザー・ドプラ測定の結果は、レーザー光を散乱させる赤血球の速度およ
び数に左右される。
【００１２】 同様に例えば米国特許第４,８６２,８９４号においては皮膚領域における血流
を調査するための、円柱レンズを通して放射されたレーザー光線が使用される装
置が記載されている。ある実施形態では、皮膚表面がレーザー光線によって走査
線形で走査され、そこで血液の流速分布の二次元画像が検出される。さらに米国
特許第５,３６１,７６９Ａ号からは、イメージング手法によるレーザー・ドプラ
法を使用することによって測定対象が平面的に走査され、動かされた液体を測定
するための方法および装置が知られている。レンズシステムを通してレーザー光
線において様々な物体距離が比較され、従って測定精度が上昇する。
【００１３】 器官表面または皮膚領域の酸素供給量についての満足できる測定結果の検出は
、調査しなければならない皮膚領域に対して順々に使用されていく様々な測定装
置ないしは測定方法において測定すべきパラメータが急速に変化するために失敗
に終わっていた。もう１つの問題は測定領域、例えば皮膚表面の不均質性にある
ので、例えば電極、またはレーザー・ドプラ流量測定のような点状測定は目的を
達成せず、例えばＦＬＩＭおよびＬＤＩのようなイメージング法ないしは装置は
隣接して、または時間的に連続してしか使用できない。そこで例えば同一皮膚領
域についてＦＬＩＭ装置からＬＤＩ装置ヘ交換した場合にはしばしば数秒間で変
化するパラメータ（潅流および酸素の状態）を考慮すると余りに長い時間を要す
るので、その結果として実証力のある測定が不可能になる。さらに、装置を交換
する場合に正確な再ポジショニングおよびそれに伴う同一測定領域の検出を保証
することは極めて困難である。
【００１４】 そこで本発明の課題は、よく知られている測定装置および方法を出発技術とし
て、使用者が生理学的パラメータおよびそれらの局所的分布について把握するこ
とができるようにする、生物学的サンプルの所定の平坦な測定領域における複数
の測定パラメータの局所的分布を測定するための方法ないしは装置を提案するこ
とである。
【００１５】 この課題は、本発明により、同一測定領域に関連する少なくとも１つの第２測
定パラメータの局所的分布を同時または連続的に測定するために前記センサーフ
ィルムを通じて機能する第２光学測定方法がさらに用いられることにより解決さ
れる。
【００１６】 この方法を実施するための本発明による装置には、さらに第２光学測定装置が
備えられており、この第２光学測定装置のための励起光線および測定光線に対し
て前記第１光学測定装置のセンサーフィルムが透過性であり、２つの独立した光
学測定装置が同じ測定領域を検出することができる。これら２種の測定は、これ
らの生理学的パラメータがこの短い時間中にはできる限り変化しないまま留まっ
ているように同時にまたは極めて短期間で順番に実施できる。
【００１７】 本発明の重要な特徴は、生物学的サンプルの少なくとも２種のパラメータまた
は測定パラメータの局所的分布が診断的証言能力を向上させる目的で２種の相互
に独立した光学測定方法ないしは測定装置を用いて測定できることにある。１つ
の測定方法は、発光インジケーターを含むセンサーフィルムを用いたパラメータ
の発光光学測定に基づいており、第２ないしはその他の同時の光学測定方法のた
めに十分な信号品質を備えた光学測定を許容するためにセンサーフィルムないし
はセンサーフィルムは十分に透明でなければならない。
【００１８】 特に好適なのは、前記第１測定方法として発光−光学方法が用いられ、この発
光−光学方法では発光減衰時間またはそこから導き出されるパラメータを前記第
１測定パラメータに関するものとしてイメージング手法によって検出することで
ある。減衰時間の測定によって、測定がセンサーフィルムの局所的照度とは無関
係であるという重要な利点が得られる。それに伴って相当に強度に歪んだ器官な
いしは皮膚表面も、発光インジケーターにとっての均質な励起条件に注意を払う
必要なく光源を単純に配置することでくまなく照らすことができる。ただ、セン
サーフィルムのあらゆる領域において減衰時間測定のために発光を十分に利用で
きることだけに配慮しさえすればよい。減衰時間の測定は物体距離とは全く無関
係であるので、そして様々に遠く離れた物体表面からの光線の寿命を無視するこ
とができるので、任意に歪んだ測定表面についての減衰時間も十分正確に測定す
ることができる。それに伴って患者の腕ないしは脚またはその他の歪んだ皮膚表
面での測定を問題なくかつ確実に実施できるという重要な前提条件が満たされる
。発光信号を検出する際には、例えば特殊ＣＣＤカメラを使用するので、全ピク
セルでの情報を適切な、ピクセルに割り当てられた測定場所での減衰時間と関連
付けることができるように作動させる。あるいはまた、ＣＣＤカメラの代わりに
ＣＭＯＳ−センサーもまた使用することができる。
【００１９】 第１測定パラメータとして、好ましくは経皮酸素濃度といった酸素濃度（ｔｃ
ＰＯ2）の局所的分布、または好ましくは皮膚表面といった器官表面を通る酸素
流量（Ｏ2流量）の局所的分布を測定することができる。
【００２０】 さらには第１測定パラメータとして、ＣＯ2濃度の局所的分布またはＣＯ2流量
の局所的分布を測定することも可能である。
【００２１】 相応な発光団を利用する際、温度、ブドウ糖濃度または例えばｐＨ値のような
イオン濃度の局所的分布を測定するためには発光光学測定方法が適している。
【００２２】 第２測定方法として、測定領域における潅流率を測定する例えばイメージング
手法によるレーザー・ドプラ測定方法（ＬＤＩ法）を用いることも可能である。
生物学的サンプルの潅流率および酸素状態に関する高度の時間的および局所的相
関を達成するためには、両方の測定を同時にまたはほぼ同時にサンプルの同一領
域で実行することが不可欠である。最新のＬＤＩ装置（＜１００μｍ）の高い局
所的分解能は、それによって抜群の診断学的結果を達成できる蛍光寿命イメージ
ング（ＦＬＩＭ）法と好都合に組み合わせることができる。
【００２３】 本測定方法の特性を、本発明をそれに限定することなく、典型的な使用領域、
つまりヒトの皮膚の酸素供給量を手がかりに下記でより詳細に説明する。
【００２４】 本発明の本質的な長所は、広い試験領域における高度の時間的および局所的相
関を用いてセンサーフィルム（およびそれとともに関心がある生物学的サンプル
）における局所的酸素濃度（第１測定パラメータ）も同一調査領域における潅流
率（第２測定パラメータ）も測定し、イメージング手法によって表示し、比較評
価できることにある。センサーフィルムのインジケーター層における局所的酸素
濃度を知ることから、キャリアーフィルムの各Ｏ2拡散特性に従って大気圧を考
慮に入れた上で皮膚表面でのＯ2分圧またはＯ2流量を計算することができる。試
験される皮膚領域における局所的潅流率を測定することによってセンサー膜下の
組織の血液潅流率を推定することができるが、その際潅流率とｔｃＰＯ2ないし
はＯ2流量との高度に分解された局所的および時間的相関によって皮膚への酸素
供給量にとって決定的に重要なパラメータ（潅流率および酸素含量）の包括的画
像を提供することができる。これらのパラメータの組み合わせを使用すると、医
師がこれまでの測定方法を用いても、それも組み合わせた測定方法の１つ１つを
個別に用いても限定的にしか可能ではなかった新規の高品質の診断を下すことを
可能にする。
【００２５】 本発明の実施形態として、第２またはその他の測定方法として、測定領域にお
いて所定波長範囲でイメージング手法によって検出する測光手法または写真手法
が用いられる。例えば、この形態では測定領域においてイメージング手法によっ
て自己蛍光が検出される。また、赤外線写真を用いると、追加情報として例えば
皮膚領域の局所的熱分布を検出することができる。
【００２６】 従来の発光−光学的方法においては、サンプルのバックグラウンド蛍光からの
測定光線の光学的減結合を達成するためにほとんどの場合に皮膚とセンサーフィ
ルムとの間の光学的絶縁層を使用するが、本発明においては透明なセンサーフィ
ルムを使用するので、そのために測定における偽光部分を除外するために他の措
置を講じなければならない。１つの可能性は長い減衰時間を有する発光団（例、
リン光を発するポルフィリンまたは遷移金属錯体）を検出できることにあるが、
その際たいていの場合はサンプルの干渉された物質（例、メラニン、ヘモグロビ
ン）の短命の発光は既に減衰させられる。もっとも信号分離のためには様々な位
相測定技術を使用することができる。
【００２７】 また別の実施形態では、第２またはその他の測定方法として側面計による、例
えば干渉計測方法が使用することも提案される。これに伴って第１測定方法に追
加して器官または皮膚領域のトポグラフィーを試験に含めることができる。測定
領域の三次元構造の検出は、特に皮膚科および形成外科における診断および治療
にとって確かな重要性を有している。干渉計測法とともに、例えば格子パターン
投影法（Ｓｔｒｅｉｆｅｎｐｒｏｊｅｋｔｉｏｎｓｍｅｔｈｏｄｅ）を使用でき
るが、その方法では平行のストライプ状の格子を測定しなければならない表面上
に投影し、投影面に対して一定角度で取り付けられたＣＣＤカメラを用いて評価
する。その際考察されるプロフィールの小さな高さの相違が定量的に評価するこ
とのできる格子パターンの歪みを発生させる。
【００２８】 さらに測定領域はセンサーフィルムを通して目視により鑑定することができる
（例えば上発光顕微鏡検査［Ｅｐｉｌｕｍｉｎｅｓｚｅｎｚ−Ｍｉｋｒｏｓｋｏ
ｐｉｅ］法によっても）。透明なセンサーフィルムを使用することによって初め
て、測定領域を視覚的に鑑定し、形態学的変化、例えば色の変化または腫瘍形成
を第１測定方法の発光測定値と直接に関連付ける可能性が生じる。さらにまた皮
膚表面に透明なセンサーフィルムによって視覚的または写真的に記録することの
できるマーキングを実施することも可能である。
【００２９】 本発明のまた別の実施形態では、第２光学測定方法の測定領域内のセンサーフ
ィルムによって生じたノイズをコンピュータ演算によって、または適切な較正パ
ラメータによって修正することが予定されている。ＬＤＩ装置の測定光線はセン
サーフィルムを通って透過する際に僅かな減力並びに散乱を経験する。ＬＤＩ測
定光線の入射ベクトルがセンサーフィルムの界面に対して垂直ではない（測定対
象の歪んだ表面によって惹起されて）場合は、光線推移のほんの僅かな側方移動
も発生するが、これはセンサーフィルムの約５０μｍの僅かな厚さによって無視
することができる。他方では、皮膚からセンサーフィルムを通ってＬＤＩ検出器
への途上で測定光線が漏れた場合にも１部分が散乱させられる。それによって測
定値とそれらの間に置かれたセンサーフィルムなしで測定される数値とのまた別
の相違が惹起される。だが適切なコンピュータによる補正ないしは記憶された校
正値に基づいた補正によって、センサーフィルムの影響を最大限に排除すること
が可能である。
【００３０】 ＬＤＰ測定は測定面の完全なスキャンないしは走査のためにはしばしば、各々
必要な分解能に従って数分間を必要とする。従ってこれは全システムの時間的分
解能も制限する。ＦＬＩＭ測定は本質的に相当に短い時間で実施できる（コンマ
秒のオーダ）。同一測定領域のＬＤＩ画像とＦＬＩＭ画像との時間的に十分に良
好な相関を達成するためには、例えばＬＤＩ測定の前後にそのつどＦＬＩＭ測定
を実施することができる。
【００３１】 だが、ＬＤＩ測定およびＦＬＩＭ測定を互いに重複して実施することも可能で
あるが、このときにはほんの一瞬間（コンマ秒オーダ）のみ持続するＦＬＩＭ測
定を実施するためにＬＤＩスキャンを短時間中断するか、またはＦＬＩＭ測定の
ために新規の測定点上でのレーザー光線の再ポジショニングの短い時間を利用す
る。このとき、ＬＤＩ測定およびＦＬＩＭ測定のための光源は状況によって交換
しながら走査することができるが、それはそのつど他の測定方法での測定光線の
ための検出器が感受性である可能性があるからである。
【００３２】 原理的には、ＬＤＩ測定およびＦＬＩＭ測定を同時に実施することも可能であ
る。だがこのときには検出された信号を分離することが保証されなければならな
い。これはＬＤＩ信号および発光信号とのスペクトルの相違並びにフィルターの
適切な選択または非変調および高周波数変調信号からの選択的電子フィルターに
よって行われる。
【００３３】 図１および２においては、それを用いると酸素濃度における既定の測定領域ｍ
並びに大きな局所的解像度を用いて潅流率を測定することのできる本発明に従っ
た装置の第１形態（ＦＬＩＭとＬＤＩとの組み合わせ）が略図によって示されて
いる。典型的な測定システムは、本質的には測定トランスデューサ（センサーフ
ィルム７）、蛍光寿命イメージング装置（ＦＬＩＭ）およびレーザー・ドプラ・
イメージング装置（ＬＤＩ）から構成される。
【００３４】 １．センサーフィルム： 図２に示されたセンサーフィルム７は、透明なキャリアーフィルム１４と、皮
膚表面８に向けられる側のインジケーター層１３とを有している。インジケータ
ー層は、それの蛍光消光が局所的に存在するＯ2濃度と明確に関連している発光
インジケーターを含有している。インジケーター層１３は、ＦＬＩＭ装置の励起
光線１１を十分な程度で吸収しなければならないが、それに対してキャリアーフ
ィルム１４を含むセンサーフィルム７全体はＬＤＩ装置５，６の励起光線および
測定光線９，１０に対して広範囲に透明である。皮膚表面８とインジケーター層
１３との間には接着層１５を用意することができる。
【００３５】 センサーフィルムの典型的な実施形態は、例えばポリエステル、ポリエチレン
、シクロオレフィン共重合体もしくはフルオロポリマーからなるキャリアーフィ
ルム１４から始る柔軟かつ透明なポリマー製多層システムと、追加の測定方法の
測定光線にとって実質的に透明で柔軟性のあるインジケーター層１３から構成さ
れる。インジケーター層は、例えばシリコーン（シリカゲル充填剤を含む、また
は含まない）、軟化剤を含むポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸メチ
ル（ＰＭＭＡ）またはポリスチロール（ＰＳ）のようなポリマー基質中で不動化
されているルテニウム−ジイミン錯体、オスミウム−ジイミン錯体、白金−ポル
フィリンもしくはパラジウム−ポルフィリンのような例えば酸素感受性発光色素
を含んでいる。
【００３６】 また別の実施形態では、例えばヘキサ−ピレントリスルホン酸塩またはナフタ
ル酸塩のような他のインジケーターを基礎とする、皮膚のｐＨ値またはＣＯ2含
量に対するセンサーも使用できる。
【００３７】 センサーを表皮から分離する多層システムの第３ポリマー層は、皮膚表面へ透
過する接触およびセンサーへの皮膚間の申し分のないガス拡散を保証するために
好ましくは接着層１５として仕上げられている。この接着層は例えばシリコーン
樹脂と非架橋シリコーンの混合物（“感圧接着剤”、ＰＳＡ）から構成されてい
る。
【００３８】 ある実施形態（図６または図９を参照）では、測定色素を不動化するための基
質もそれ自体を接着層として仕上げることができるが、その際には例えば基質に
はＰＳＡが混合される、またはＰＳＡ自体が色素のための基質として使用される
。
【００３９】 ２．ＦＬＩＭ装置： これはインジケーター層１３の平面的励起およびインジケーター層１３の測定
光線１２の平面的な局所的に識別された検出を再現性で実施するために必要なす
べての各機械的、電子的および光学的コンポーネントを含んでいる。励起光源１
としては、励起フィルター２を通して励起光線１１をセンサーフィルム７上に照
射する例えば青色発光ダイオードが役立つ。励起光線１１は、本質的に透明なキ
ャリアーフィルム１４から通過し、センサーフィルム７のインジケーター層１３
から少なくとも部分的に吸収されなければならない。インジケーター層１３から
の発光光線１２はエミッションフィルター３を通して好ましくは特殊ＣＣＤカメ
ラの検出装置４によって検出される。
【００４０】 例として、それにおいてインジケーター（ルテニウム−ジイミン錯体）が光源
（青色ＬＥＤ）を用いて励起され、それの光線がインジケーターによって部分的
に吸収される酸素測定のための分光法データが引用される：インジケーターの吸
収最大値は４６０ｎｍ〜４９０ｎｍの間の波長にある。インジケーターの発光は
５８０ｎｍ〜６３０ｎｍの最大値を有する。その際約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの
間の波長範囲におけるインジケーター層の最大光学密度は０.０５〜０.５の間に
ある。
【００４１】 ３．ＬＤＩ装置： これは、センサーフィルム７によって被覆される測定領域ｍを励起光線９を用
いてセンサーフィルム７を通して走査し、測定光線１０を検出かつ分析するため
に、並びに場合によってはセンサーフィルム７の散乱特性に関して測定値の補正
を実行するために必要なすべての機械的、電子的および光学的コンポーネントを
含んでいる。レーザー５はセンサーフィルム７によって全くまたはほんの僅かし
か吸収されない波長の単色光線を利用する。それによって、生物学的サンプル、
例えば表皮８を調査するための励起光線９はほとんど減弱されずに維持される。
これで生物学的サンプル８から逆散乱ないしは反射される測定光線１０は、ＬＤ
Ｉ装置の検出器６が受信かつ評価することのできる情報を含んでいる。ＦＬＩＭ
装置およびＬＤＩ装置は共通の入力および評価装置１６を利用する。
【００４２】 残り全部の実施形態では、同一または類似対応する構成要素には同一の参照図
番が与えられている。
【００４３】 図３には、第２光学測定装置が２種の光学測定装置の測定光線１０，１２を分
離するための例えば両方の測定光線１０，１２のための相違するエミッションフ
ィルター３，３’を備えたフィルターリングである装置１７を有する極めてコン
パクトな実施形態が示されている。この装置は光源１並びにＣＣＤカメラ４だけ
を有している。この実施形態は、反射分光測光法または自己蛍光の測定を伴う特
にＦＬＩＭ方法の組み合わせにおいて適している。
【００４４】 図４〜６は、ＦＬＩＭ法が反射分光測光法と組み合わされている装置を示して
いる。このとき、図４に従うとそれの励起光線９が励起フィルター２’を通して
サンプル８へ向けられる個別励起光源５として広帯域光源が使用されている。測
定のためには、両方の測定光線１０，１２がフィルターリング１７のエミッショ
ンフィルター３，３’を通して導かれる、ＦＬＩＭ法のＣＣＤカメラ４が使用さ
れる。図５に従った実施形態は、そこへ反射分光測光法の測定光線１０が導かれ
る個別にイメージング手法による検出装置６（例えば、第２ＣＣＤカメラ）を使
用することが図４に従った実施形態とは相違する。図６は、励起光線１１（ＦＬ
ＩＭ）とインジケーター層１３との相互作用並びに表皮８における励起光線９の
散乱を示している。
【００４５】 図７〜９は、ＦＬＩＭ法が自己蛍光の測定と組み合わされている装置を示して
いる。このとき図７に従うと個別励起光源５としてのレーザーが使用され、それ
の光線は光線拡大器（ビーム・エクスパンダ−）１８によってサンプル８へ向け
られる。測定光線１０は、フィルターリング１７を通してＣＣＤカメラ４（図７
）または個別にイメージング手法による検出装置６（図８）のどちらかで検出す
ることができる。図９は、励起光線１１（ＦＬＩＭ）とインジケーター層１３と
の相互作用並びに表皮８における励起光線９の相互作用（自己蛍光）を示してい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の第１形態を示す図
【図２】 図１による装置の詳細図
【図３】 特に単純な実施形態を示す図
【図４】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【図５】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【図６】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【図７】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【図８】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【図９】 本発明の別の好適実施形態を示す図
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１２月１２日（２００１．１２．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/35 Ｇ０１Ｎ 21/47 Ｚ 21/45 21/64 Ｂ 21/47 Ｚ 21/64 Ａ６１Ｂ 5/14 ３１０ 5/02 ３４０Ｈ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G043 AA01 AA03 BA09 BA13 BA16 CA05 EA01 FA03 GA07 GB28 HA12 JA02 KA01 KA02 KA09 LA03 2G059 AA01 BB12 BB13 CC04 CC07 EE02 EE07 EE09 EE12 FF01 FF04 GG01 GG02 HH01 HH02 HH06 JJ02 JJ24 KK04 KK06 KK07 MM14 NN01 4C017 AA11 AA12 AA16 AC21 AC26 4C038 KK01 KK04 KK05 KK08 KK10 KL05 KL07 KX01

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 好ましくは器官表面または表皮のような生物学的サンプルの
    所定の平坦な測定領域に関連する測定パラメータまたはこの測定領域内の測定パ
    ラメータの局所的分布を測定するための方法であって、その際第１測定パラメー
    タを測定するための第１測定方法において少なくとも１つの光学特性の変化によ
    って測定パラメータに反応する発光インジケーターを備えたセンサーフィルムを
    前記平坦な測定領域に付与し、第１測定パラメータをイメージング手法によって
    検出するものにおいて、 さらに同一測定領域に関連する少なくとも１つの第２測定パラメータの局所的
    分布を同時または連続的に測定するために前記センサーフィルムを通じて機能す
    る第２光学測定方法が用いられることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第１測定方法として発光−光学方法が用いられ、この発
    光−光学方法では発光減衰時間またはそこから導き出されるパラメータを前記第
    １測定パラメータに関するものとしてイメージング手法によって検出することを
    特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第１測定パラメータとして、好ましくは経皮酸素濃度と
    いった酸素濃度（ｔｃＰＯ2）の局所的分布、または好ましくは皮膚表面といっ
    た器官表面を通る酸素流量（Ｏ2流量）の局所的分布を測定することを特徴とす
    る請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第１測定パラメータとして、ＣＯ2濃度の局所的分布ま
    たはＣＯ2流量の局所的分布を測定することを特徴とする請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第１測定パラメータとして、温度、糖濃度、または例え
    ばｐＨ値のようなイオン濃度の局所的分布を測定することを特徴とする請求項２
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記第２測定方法として、測定領域における潅流率を測定す
    る例えばイメージング手法によるレーザー・ドプラ測定方法（ＬＤＩ法）が用い
    られることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第２またはその他の測定方法として、測定領域において
    所定波長範囲でイメージング手法によって検出する測光手法または写真手法が用
    いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記測定領域においてイメージング手法によって自己蛍光が
    検出されることを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記測定領域においてイメージング手法によって赤外線が検
    出されることを特徴とする請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記第２またはその他の測定方法として、例えば干渉計測
    方法のような側面計測法を使用することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２またはその他の測定方法として、前記測定領域が
    センサーフィルムを通じて視覚的に鑑定されることを特徴とする請求項１〜１０
    のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記センサーフィルムを通じて生じる前記第２光学測定方
    法による測定結果のノイズが演算によってまたは適切な較正パラメータによって
    補正されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 好ましくは器官表面または表皮のような生物学的サンプル
    （８）の所定の平坦な測定領域（ｍ）における測定パラメータの局所的分布を測
    定する装置であって、この装置を構成する第１測定装置が、励起光線（１１）を
    発生させるための励起装置（１，２）と、分析装置（１６）を含むイメージング
    手法による検出装置（３，４）と、測定すべき測定パラメータに対して既知の散
    乱特性を備えるとともに測定領域（ｍ）に付与される平坦なセンサーフィルム（
    ７）を備えており、その際前記センサーフィルム（７）は少なくとも１つの光学
    特性の変化によって測定すべき測定パラメータに反応する発光インジケーターを
    有しているものにおいて、 さらに第２光学測定装置（５；６；１７）が備えられており、この第２光学測
    定装置のための励起光線および測定光線（９，１０）に対して前記第１光学測定
    装置のセンサーフィルム（７）が透過性であり、２つの独立した光学測定装置が
    同じ測定領域（ｍ）を検出することができることを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２光学測定装置が前記両光学測定装置の測定光線（
    １０，１２）を分離するための装置（１７）、例えば２本の測定光線（１０，１
    ２）に対する相違するエミッションフィルター（３，３’）を有する回転フィル
    ターを備えていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 第２光学測定装置が別個の励起光源（５）を備えているこ
    とを特徴とする請求項１３または１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 第２光学測定装置が別個の励起光源（５）並びに別個のイ
    メージング手法による検出装置（６）を備えていることを特徴とする請求項１３
    記載の装置。
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