JP2007517565A - 被験者の末梢血液循環を評価するためのシステム又は方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被験者が第1の姿勢の時及び被験者が第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時にも被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する検出手段と、第2の姿勢の信号に対する第1の姿勢の信号の比率に依存する定量的指標を計算する処理手段とを含む、被験者の手足の血液循環を評価するシステム。
【選択図】図1
Description
現在、末梢血液循環を評価するために用いられる臨床/GPベースの技術が僅かに存在する。しかし、これらの技術は、一般的に解釈的であり、適正に訓練された人によって実行されなければならない。
本発明の一態様により、被験者が第1の姿勢の時及び被験者が第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時にも被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する検出手段と、第2の姿勢の信号に対する第1の姿勢の信号の比率に依存する定量的指標を計算する処理手段とを含む、被験者の手足の血液循環を評価するシステムが提供される。
本発明のこの態様により、被験者が第1の姿勢の時の被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、被験者が第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時の被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、第2の姿勢の信号に対する第1の姿勢の信号の比率に依存する定量的指標を計算する段階とを含む、被験者の手足の血液循環を評価する方法が提供される。
信号は、手足の動脈血の容量及び他の被験者特定因子に依存すると考えられる。異なる姿勢における信号の比率は、被験者特定因子を排除して客観的指標をもたらすものである。
測定パラメータは、例えば、手足から反射される光の強度とすることができる。反射光の強度は、第1の指数因子及び第2の指数因子による入射光の強度の減衰としてモデル化することができる。第1の指数因子は、被験者の動脈血による光の吸収を表す第1の指数を有する。第2の指数因子は、被験者の静脈血を含む他の因子による光の吸収を表す第2の指数を有する。このモデルによると、測定パラメータの急速な変動は、第1の指数から生じる。第1の指数は非常に小さく、従って、第1の指数因子は、一次多項式(すなわち、1+第1の指数)として数学的に表すことができる。第1の指数の十分な近似は、例えば、測定パラメータの直流成分に対する測定パラメータの交流成分の比率を取ることによって得ることができる。また、このモデルによると、第1の指数は、被験者の動脈血の吸光度を表す因子と、被験者の動脈血の容量を表す因子とを含む。このモデルによると、被験者の動脈血の吸光度は、姿勢が変化しても一定のままであるから、第2の姿勢の第1の指数に対する第1の姿勢の第1の指数の比率は、他の因子のない動脈血容量の「純粋な」比率を与える。この比率は、従って、客観的な定量的指標として用いることができる。
パラメータの第1の成分は、手足の動脈血液の容量及び他の被験者特定因子に依存するであろう。異なる姿勢における第1の成分を使用して被験者特定因子を排除し、客観的指標をもたらすことができる。
本発明のこの態様により、被験者が第1の姿勢の時の被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、パラメータを第1の成分及び第2の成分に分離する段階と、第1の姿勢に関するパラメータの第1の成分及び第1の姿勢に関するパラメータの第2の成分を入力として取り込んで定量的指標を計算する段階とを含む、被験者の末梢血液循環を評価する方法が提供される。
本発明の実施形態は、従って、ユーザに不快感を与えずに適度なコスト及び堅調かつ迅速な方法で定量的指標を提供するものである。一部の実施形態は、自動化することができる。
ここで、本発明をより良く理解するために、単に例示的に添付図面を以下で参照する。
下肢の血液容量は、可変容量及び一定容量を含む。可変血液容量は、下肢の動脈内の拍動血流から生じ、0.5から3Hzの範囲で周期的に変化する。一定量は、血液の静脈容量を含み、変化するとしても数秒程度の時間にわたるものである。
下肢が心臓の上まで上げられると、循環系は、あらゆる病変に特徴的な方法で局所的血圧の変化に応答することになる。この特徴的な変化は、手足の血液容量の変化を測定することによって検出される。
被験者が仰臥している間に、非上昇位置にある被験者の手足12の測定が行われ、また、上昇位置にある被験者の手足12の測定が行われる。上昇は、被験者の心臓の基準レベル3に対してである。
システムは、更に、血液容量センサ4及び制御ユニット5を含む。センサ4は、下肢12の周囲、具体的に足首及び足の甲の周囲に適合する支持体を含む。センサ4は、足の甲の周囲に包まれた歪みゲージを含むことができ、又は代替的に、血液容量の変化を検出するための光源及び光センサを含むことができる。
制御ユニット5は、キーボードのようなユーザ入力装置及びディスプレイのようなユーザ出力装置を含むユーザインタフェースを含むことができる。ディスプレイは、例えば、下肢12の上昇、その上昇に同等の静水圧、上昇された下肢12における足の動脈の循環容量に依存する第1のかん流指標、及び上昇された下肢の肌の色調(色)に依存する第2のかん流指標を表示することができる。
システム10は、フォトプレチスモグラフ(PPG)4センサと、電子傾斜計(INC)14と、光拡散スキン(ODS)16と、前処理回路60及び分析ユニット(ANU)56を含み、マイクロプロセッサとすることができる電子制御ユニット(ECU)5とを含む。
傾斜計14は、脛骨と整列して置かれる。傾斜計14は、脚2が傾斜する角度θを記録する。この値は、電子制御ユニット5によって上昇量及び静水圧変化に変換される。脚の長さは、制御ユニット5に直接入力することができ、又は被験者の身長に基づくルックアップテーブルから導くことができる。
前処理回路60は、入力ノード50、ローパスフィルタ54、ハイパスフィルタ51、第1のアナログ/デジタル変換器(ADC)55、第2のアナログ/デジタル変換器(ADC)53、及び増幅器52を含む。
ローパスフィルタ54は、センサ出力41をPPGセンサ4によって検出された光の定常状態強度又はゆっくり変化する強度を表す信号(Idc)に変換する。この信号は、第2のADCによってサンプリングされてデジタル化され、次にプロセッサ56に供給される。
ハイパスフィルタ51は、センサ出力41をPPGセンサ4によって検出された光の変化する強度を表す信号(Iac)に変換する。この信号は、増幅器52によって増幅され、次に第2のADCによってサンプリングされてデジタル化され、次にプロセッサ56に供給される。
ローパスフィルタは、〜1Hzよりも低い周波数の信号、すなわち、非拍動信号を通過させる一方、ハイパスフィルタは、〜1Hzよりも高い周波数の信号、すなわち、拍動信号を通過させる。ハイパス信号Iacは、従って、被験者の下肢12の動脈拍動によって発生する強度の変化を表す。これらのカットオフ周波数は、実際には個人の心拍数に適合させるべきであろう。
I(θ)dcは、被験者が第1の姿勢の時、すなわち、下肢がθの傾斜で上昇される時のPPGセンサ4dによって検出される光の定常状態の強度を表す。
I(0)acは、被験者が第2の姿勢の時、すなわち、下肢が0(ゼロ)の傾斜で上昇される時のPPGセンサ4によって検出される光の変化する強度を表す。
I(0)dcは、被験者が第2の姿勢の時、すなわち、下肢が0(ゼロ)の傾斜で上昇される時のPPGセンサ4によって検出される光の定常状態の強度を表す。
例えば、下肢12が健康な動脈系で上げられるとIacはほぼ一定のままであるが、不健康な動脈系では、かなり変化する場合があり得る。
値Rは、第1のかん流指標を表し、ディスプレイ58に表示することができる。
比率Rは、t=60の時の拍動かん流(I(θ)ac/I(θ)dc)及びt=45の時の拍動かん流(I(0)ac/I(0)dc)の比率から計算することができる。これは、脚が上げられる直前の拍動かん流に対する脚が上げられて間もなくであるが直後ではない拍動かん流の比率である。この健康な被験者の比率Rは、約2である。これは、脚が上昇された時のかん流の増加を示している。
比率Rは、t=60の時の拍動かん流(I(θ)ac/I(θ)dc)及びt=45の時の拍動かん流(I(0)ac/I(0)dc)の比率から計算することができる。これは、脚が上げられる直前の拍動かん流に対する脚が上げられて間もなくであるが直後ではない拍動かん流の比率である。この危険な状態にある被験者の比率Rは、約1である。これは、脚が上昇された時にかん流に変化がないことを示している。
臨床的に判断される閾値Tは、特定の被験者のRが閾値よりも低い時に被験者が危険な状態と見なされるように決めることができる。これは、検出してディスプレイ58に表示することができる。危険の程度はまた、閾値とRの計算値との間の差に対して較正することができ、危険の程度の定量的又は定性的指標をディスプレイ58に表示することができる。
PPGセンサ4は、図2では非接触センサとして示されているが、代替的な実施形態では、センサ4は、例えば、弾力性ストラップを用いてセンサ4及び制御ユニット5を検査中所定位置に保持するように下肢に取り付けることができる。スキン16はまた、センサの汚染及び被験者間の交差感染を低減する使い捨て衛生障壁としての機能を果たすものである。
例えば、個別の分光計が用いられ、下肢が非上昇位置にある時及び上昇位置にある時の下肢12から反射される光を分析することができる。分光計は、手足を上昇させる時に発生する白青化に対する定量的な値を与えることができる。
R’dc=(Idc[red](θ)/(Idc[IR](θ)+Idc[red](θ)))/(Idc[red](0)/(Idc[IR](0)+Idc[red](0)))
R’ac=(Iac[red](θ)/(Iac[IR](θ)+Iac[red](θ)))/(Iac[red](0)/(Iac[IR](0)+Iac[red](0)))
上述の実施形態は、測定される手足が被験者の心臓レベルよりも上方に上昇される姿勢の変化に関するものである。しかし、より一般的な姿勢変化が可能である。例えば、測定される手足の位置は、第1及び第2の姿勢の間で簡単に変えることができる。このような位置の変化は、手足の上げ下げによることができ、手足は、被験者の心臓レベルよりも上方に上昇される必要はない。また、姿勢変化は、被験者の身体の測定されない部分の位置の変化から生じる場合がある。例えば、被験者が胴体を曲げ、一方、測定される手足は静止したままであることによって姿勢を変えることができる。
I(1)dcは、被験者が第1の姿勢の時のPPGセンサ4によって検出される光の定常状態の強度を表す。
I(2)acは、被験者が第2の姿勢の時のPPGセンサ4によって検出される光の変化する強度を表す。
I(2)dcは、被験者が第2の姿勢の時のPPGセンサ4によって検出される光の定常状態の強度を表す。
上述の実施形態は、測定される手足が足であると説明したが、手、前腕、又は下腿もまた適切であると考えられる。
以上の明細書において特に重要であると考えられる本発明の特徴に注意を向けるように努力したが、本出願人は、特に強調したか否かに関わらず、これまでに図面に関連して及び/又は図面に示されたあらゆる特許可能な特徴又は特徴の組合せに対する保護を請求していることを理解すべきである。
5 制御ユニット
10 血液かん流の客観的評価のためのシステム
12 下肢
H 心臓より上の上昇
Claims (42)
- 被験者の手足の血液循環を評価するためのシステムであって、
被験者が第1の姿勢の時及び該被験者が該第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時にも該被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出するための検出手段と、
前記第2の姿勢の前記信号に対する前記第1の姿勢の前記信号の比率に依存する定量的指標を計算するための処理手段と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記定量的指標は、前記第2の姿勢の前記信号に対する前記第1の姿勢の前記信号の前記比率に正比例することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記信号は、前記被験者の手足の血液容量に依存する測定されたパラメータの拍動成分であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシステム。
- 前記定量的指標の前記計算は、更に、前記第1の姿勢の前記測定パラメータの非拍動成分に対する前記第2の姿勢の前記測定パラメータの非拍動成分の比率に依存することを特徴とする請求項3に記載のシステム。
- 前記定量的指標は、前記第1の姿勢の前記測定パラメータの前記非拍動成分に対する前記第2の姿勢の前記測定パラメータの前記非拍動成分の前記比率に正比例することを特徴とする請求項4に記載のシステム。
- 前記検出手段は、前記被験者が第1の姿勢の時に該被験者の手足の血液容量を示すパラメータを測定して該被験者が第2の姿勢の時に該パラメータを測定するように作動可能な測定手段を含み、
前記測定手段は、前記測定されたパラメータの拍動成分を分離するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記手足は、足であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記手足の位置は、前記第1の姿勢と前記第2の姿勢の間で変化することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の姿勢では、前記手足は、第1の上昇位置にあり、前記第2の姿勢では、該手足は、第2の上昇位置にあることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記測定されたパラメータは、手足から反射される光の強度であり、前記第2の姿勢の前記信号に対する前記第1の姿勢の前記信号の前記比率は、異なる被験者に対する手足の血液及び組織の可変光吸収のような被験者に依存する影響を低減することを特徴とする請求項3から請求項9のいずれか1項に記載のシステム。
- 被験者の手足の血液循環を評価する方法であって、
被験者が第1の姿勢の時の該被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、
前記被験者が前記第1の姿勢と異なる第2の姿勢の時の該被験者の手足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、
前記第2の姿勢の前記信号に対する前記第1の姿勢の前記信号の比率に依存する定量的指標を計算する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、
前記測定されたパラメータの拍動成分を前記信号として分離する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記測定されたパラメータの非拍動成分を分離する段階、
更に含み、
前記定量的指標は、更に、前記第1の姿勢の前記測定パラメータの前記非拍動成分に対する前記第2の姿勢の前記測定パラメータの前記非拍動成分の比率に依存する、
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記手足は、足であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記手足の位置は、前記第1の姿勢と前記第2の姿勢の間で変化することを特徴とする請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の姿勢では、前記手足は、第1の上昇位置にあり、前記第2の姿勢では、該手足は、第2の上昇位置にあることを特徴とする請求項11から請求項15のいずれか1項に記載の方法。
- 被験者の末梢血液循環を評価するためのシステムであって、
被験者が第1の姿勢の時及び該被験者が該第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時にも該被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する測定手段と、
前記パラメータを第1の成分及び第2の成分に分離するための手段と、
前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分及び前記第2の姿勢に関する該パラメータの該第1の成分を入力として取り込んで定量的指標を計算するための処理手段と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記第1の成分は、拍動成分であり、前記第2の成分は、非拍動成分であることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第2の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分に対する前記第1の姿勢に関する該パラメータの該第1の成分の比率に依存することを特徴とする請求項17又は請求項18に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第2の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分に対する前記第1の姿勢に関する該パラメータの該第1の成分の前記比率に正比例することを特徴とする請求項19に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第2の成分に対する前記第2の姿勢に関する該パラメータの該第2の成分の比率に依存することを特徴とする請求項17から請求項20のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第2の成分に対する前記第2の姿勢に関する該パラメータの該第2の成分の前記比率に正比例することを特徴とする請求項21に記載のシステム。
- 前記測定されたパラメータは、光の強度であることを特徴とする請求項17から請求項22のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記手足は、足であることを特徴とする請求項17から請求項23のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記手足の位置は、前記第1の姿勢と前記第2の姿勢の間で変化することを特徴とする請求項17から請求項24のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1の姿勢では、前記手足は、第1の上昇位置にあり、前記第2の姿勢では、該手足は、第2の上昇位置にあることを特徴とする請求項17から請求項25のいずれか1項に記載のシステム。
- 被験者の末梢血液循環を評価する方法であって、
被験者が第1の姿勢の時及び該被験者が該第1の姿勢とは異なる第2の姿勢の時にも該被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、
前記パラメータを第1の成分及び第2の成分に分離する段階と、
前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分及び前記第2の姿勢に関する該パラメータの該第1の成分を入力として取り込んで定量的指標を計算するための処理手段と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1の成分は、拍動成分であり、前記第2の成分は、非拍動成分であることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記指標は、前記第2の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分に対する前記第1の姿勢に関する該パラメータの該第1の成分の比率に依存することを特徴とする請求項27又は請求項28に記載の方法。
- 被験者の末梢血液循環を評価するためのシステムであって、
被験者が第1の姿勢の時の該被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する測定手段と、
前記パラメータを第1の成分及び第2の成分に分離するための手段と、
前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分及び該第1の姿勢に関する該パラメータの前記第2の成分を入力として取り込んで定量的指標を計算するための処理手段と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記第1の成分は、拍動成分であり、前記第2の成分は、非拍動成分であることを特徴とする請求項30に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第2の成分に対する該第1の姿勢に関する該パラメータの前記第1の成分の比率に依存することを特徴とする請求項30又は請求項31に記載のシステム。
- 前記指標は、前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第2の成分に対する該第1の姿勢に関する該パラメータの前記第1の成分の前記比率に正比例することを特徴とする請求項32に記載のシステム。
- 被験者の末梢血液循環を評価する方法であって、
被験者が第1の姿勢の時の該被験者の手足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、
前記パラメータを第1の成分及び第2の成分に分離する段階と、
前記第1の姿勢に関する前記パラメータの前記第1の成分及び該第1の姿勢に関する該パラメータの前記第2の成分を入力として取り込んで定量的指標を計算する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 被験者の手足の血液循環を評価するためのシステムであって、
被験者が第1の姿勢の時の該被験者の手足の血液容量を示すパラメータを測定し、かつ該被験者が第2の姿勢の時の該パラメータを測定するように作動可能であり、該測定したパラメータの変数値を分離するための手段を含む測定手段と、
前記第2の姿勢に関して測定された前記パラメータの前記変数値に対する前記第1の姿勢に関して測定された該パラメータの該変数値の比率に依存する定量的指標を判断するための処理手段と、
を含むことを特徴とするシステム。 - 前記手足は、足であることを特徴とする請求項35に記載のシステム。
- 前記第1の姿勢では、前記手足は、第1の上昇位置にあり、前記第2の姿勢では、前記足は、第2の上昇位置にあることを特徴とする請求項35又は請求項36に記載のシステム。
- 前記測定手段は、光感知手段を含み、前記パラメータは、前記手足から反射された光の強度であることを特徴とする請求項35から請求項37のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記測定手段は、一定強度の光源を更に含むことを特徴とする請求項38に記載のシステム。
- 被験者の手足の血液循環を評価する方法であって、
被験者が第1の姿勢の時の該被験者の手足の血液容量を示すパラメータを測定する段階と、
前記第1の姿勢に関して測定された前記パラメータの時間変数値を分離する段階と、
前記被験者が第2の姿勢の時の該被験者の手足の血液容量を示す前記パラメータを測定する段階と、
前記第2の姿勢に関して測定された前記パラメータの時間変数値を分離する段階と、
前記第2の姿勢に関して測定された前記パラメータの前記変数値に対する前記第1の姿勢で測定された該パラメータの該変数値の比率に依存する定量的指標を判断する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 添付図面を参照して及び/又はそれに示すように実質的にこれまでに説明した被験者の足の血液循環を評価するためのシステム又は方法。
- 以上の特許請求の範囲と同じ発明の範囲内であるか又はこれに関連するか否かに関わらず、開示された新規な対象物を含むあらゆる新規な対象物及び組合せ。
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