JP2018508742A - 検尿のための装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

記載されているのは、制御ユニットと、画像センサー及び光学アセンブリを含む少なくとも１つの画像取り込みユニットとを含むインライン尿検査のための装置である。装置は、留置尿カテーテルまたは該カテーテルから通じる導管に連結されるように構成される。装置の実施形態は、不活性の物質または反応性の物質を尿の流れに分配して尿の特性の分析に役立つように構成される分配器と、尿の流れに光を当てるように構成される照明デバイスとを含む。記載されているのはまた、これらの装置の少なくとも１つと、それに操作可能に接続される少なくとも１つの画像分析器ユニットとを含むシステムである。画像分析器ユニットは取り込まれた画像を解析して尿の流れにおける対象とする尿及び／または物体の特性の特定に関する情報をそれから引き出すように適合させたプロセッサー及びソフトウエアを含む。システムの実施形態は他の周辺機器を含んでもよい。【選択図】なし

Description

本発明は医療機器の分野に由来する。具体的には、本発明は尿検査のための装置及び方法に関するものであり、さらに具体的にはインライン尿検査のための装置及び方法に関する。

集中治療患者のおよそ３０％以上が入院中に何らかのレベルの急性腎損傷（ＡＫＩ）にかかる。多くの場合、これは腎不全につながり、たとえば、透析または腎臓移植のような何らかの形態の腎代替療法を必要とする。

透析はＡＫＩ患者及び彼／彼女の家族双方の生活の質を低下させる。ＡＫＩは、治療に要する病床、他の治療を有するＡＫＩ患者の入院期間の長さ及び治療自体のコストを含む、医療制度／保険制度における大きな経済的負担ももたらす。透析は、たとえば、感染及びさらに死亡のような患者への重大な危険性も招く。

集中治療患者における高レベルのＡＫＩについての幾つかの理由は、医師の長い応答時間、時間内に診断できないこと、ならびに糸球体濾過率及び経時的な尿排出量を推定するのに現在利用できる不十分で不正確な方法、と同様に患者から採取された尿についての尿検査の結果を得るための非常に長い時間である。

尿の試料の顕微鏡検査及び化学的な検査を介した尿検査は、患者の健康を示す多数の特徴を検出することができる。たとえば、尿における種々の塩の濃度、種々の物質（たとえば、亜硝酸塩、ナトリウム、カリウム、カルシウム、リン酸塩）及び物体（たとえば、ＷＢＣ、ＲＢＣ、上皮細胞、悪性細胞、尿円柱、結晶）の存在または非存在、ｐＨレベル等は患者の健康状態を判定するのにすべて重要である。
検尿は世界中の保健医療施設で実施される標準的な手順であり、通常、以下の３つの部分から成る：

（１）色、透明度、濃度、濁度のような特性の目視検査。

（２）通常、調製された試験紙（たとえば、尿検査用試験紙）を尿に入れることによって実施される化学的検査。化学物質を試験紙に浸漬させ、これらが尿と反応して色を変える。一般的な検査にはｐＨ、タンパク質、尿素、グルコース及びクレアチニンについてのものが挙げられる。

（３）尿、通常、試料を遠心分離した後、残っている沈殿物の顕微鏡検査。たとえば、細胞、結晶、微生物、及び尿円柱のような多数の物質を顕微鏡で検出することができる。

時機の良い尿検査の結果は患者のケアに決定的に重要であり得る。たとえば、尿円柱の検出に関して、「赤血球の尿円柱は糸球体腎炎または血管炎の兆候であり、たった１つの尿円柱でさえ非常に重要である」（Ｒ．Ｆ．Ｒｅｉｌｌｙ及びＭａｒｋ ＡによるＮｅｐｈｒｏｌｏｇｙ ｉｎ ３０ Ｄａｙｓ，Ｐｅｒａｚｅｌｌａ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，（２００５），ｐｇ．２２０から）。尿検査はその採取の２時間以内に尿試料で実施されなければならない。

主題に特化した多数のテキストを含む尿検査の広範な参考文献が存在する。主題の包括的な概説は、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｆａｍｉｌｙ Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ（Ｊｅｆｆ Ａ．Ｓｉｍｅｒｖｉｌｌｅ，Ｍ．Ｄ．，Ｗｉｌｌｉａｍ Ｃ．Ｍａｘｔｅｄ，Ｍ．Ｄ．，及びＪｏｈｎ Ｊ．Ｐａｈｉｒａ，Ｍ．Ｄ．，Ｕｒｉｎａｌｙｓｉｓ Ａ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｒｅｖｉｅｗ，Ａｍ.Ｆａｍ.Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ．２００５，Ｍａｒ，１５；７１（６）：１１５３−１１６２）に載った。

残念ながら、尿検査の重要性にもかかわらず、不十分な技術方法は、大きな労働力を要し、時間的に制約があり、多大な時間がかかり、今日まで、その効果的な適用を妨げている。

当該技術における一部の特許公開にはＵＳ２００６／０１００７４３Ａが挙げられ、それは、患者の尿にて対象とする検体のレベルを測定するためのリアルタイムで非侵襲性のシステム及び方法を記載している。該システム及び方法は、対象とする検体の測定されたレベルを使用して出来るだけ早く急性腎不全（ＡＲＦ）の発症を検出し、その患者が疾患を患うのを防ぐ、または疾患の影響を和らげる。該システム及び方法を用いてＡＲＦの診断後の患者の回復をモニターしてもよい。好ましくは、対象とする検体はクレアチニンまたは尿素である。システムは、Ｆｏｌｅｙカテーテルまたは他の尿排出と採尿バッグとの間で患者の排尿ラインに置かれてもよい。システムは、尿流量率及び対象とする検体の濃度を実質的に連続して測定し検体の全体の排泄率を判定するので、ＡＲＦの発症または腎機能の変化を示す検体の全体の排泄率でのデルタ変化を患者が経験するかどうかを検出することがモニターされてもよい。検体の判定についてその中で教示された方法は、特定の検体の測定に向けられたＲａｍａｎ分光分析の使用である。

ＵＳ２０１０／０２８６５５９Ａは、身体の兆候を示す尿パラメータにおける少なくとも１つの変化を検出するための診断法及び診断装置を記載しており、該方法は、カテーテル装着した患者の尿にてナトリウムレベル、酸素レベル、カリウムレベル及びそれらの組み合わせの少なくとも１つをリアルタイムで少なくとも半連続的にモニターすることを含み；それによって、少なくとも１つのパラメータにおける１以上の変化を検出して患者における身体の兆候を示す、患者における流体状態、電解質バランス、腎臓の状態、腎臓潅流、及び臓器潅流の少なくとも１つを反映するように少なくとも１つのパラメータがモニターされ、その際、モニタリングは好ましくは患者のカテーテル系を介して尿の流れに対して垂直に配置される電極を介して実施される。

これらの教示において、対象とする特徴の判定は、研究室におけるオフラインの尿検査で判定されるような、尿の流れ及び構成成分の包括的な分析で利用できるもののほんのわずかな部分に限定される。

従って、腎不全及び腎損傷、及び患者の健康の他の態様を検出する、診断する及び予測するために、排出されているときの尿の包括的でリアルタイムの分析のための改善されたシステム及び方法に対する満たされないニーズが残っている。

従って、本発明の目的は、リアルタイムのインライン尿検査を行うための装置及びシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、尿流量率についてのリアルタイムの情報を提供する装置及びシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、腎不全及び腎損傷、と同様に尿検査から判定することができる他の医学的状態を診断する及び予測する改善されたシステム及び方法を提供することである。

本発明のさらなる目的及び利点は説明が進むにつれて明らかになるであろう。

第１の態様では、本発明は以下を含むインライン尿検査のための装置である：
（ａ）画像センサーと光学アセンブリを含む少なくとも１つの画像取り込みユニットと、

（ｂ）有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルによって装置の他の成分すべてに操作可能に接続される制御ユニット。

制御ユニットは、画像取り込みユニット及び装置の他の成分の自動制御のための制御ユニットにて手動制御、周辺機器からの制御指示の中継、またはソフトウエア及び処理手段のプログラミングを可能にする入力デバイスとして機能するように、且つ有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルを介して画像取り込みユニットのデータによって集められた画像に関するデータを周辺機器に移すように構成される出力デバイスとしても機能するように構成される。

装置は、患者の膀胱またはカテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムにつながる導管もしくは配管に挿入される留置尿カテーテルに連結されるように構成される。
本発明の装置の実施形態は、以下の少なくとも１つのそれぞれの１以上を含む：
（ａ）カテーテルまたは導管を介して流れる尿の流れに異なる種類の物質を分配して尿の特性の分析に役立てるように構成された分配器と
（ｂ）カテーテルまたは導管を介して流れる尿の流れに光を当てることができるように構成された照明デバイス。

本発明の装置の実施形態では、照明デバイスは、尿の流れから反射された光または尿の流れを介して透過した光がカテーテルまたは導管における同じまたは異なるウインドウを通り、光学アセンブリによって画像センサーに集中されるように、カテーテルまたは導管の少なくとも１つのウインドウを介して尿の流れに光を当てるように構成される。
本発明の装置の実施形態では、装置の少なくとも１つの成分はカテーテルまたは導管の区分の壁に成形されるまたは組み立てられる。

本発明の装置の実施形態では、装置の少なくとも１つの成分はカテーテルまたは導管に挿入されるプローブに連結される。

本発明の装置の実施形態では、分配器によって分配される物質は、粉末、粒子、液体及び気体（たとえば、気泡）、ポリスチレンまたは他の材料でできたミクロスフェア、ナノ粒子、ナノスフェア及びナノチューブの１以上である。

本発明の装置の実施形態では、分配器によって分配される物質は、尿の流れの中に直接注入される、または微粒子、ミクロスフェア、ナノ粒子、ナノスフェア、及びナノチューブの上に被覆されるもしくはその中に包埋される化学染料または試薬の１以上を含む。これらの実施形態は、尿を温め、または冷却して化学反応の速度に影響を与える手段を含んでもよい。
本発明の装置の実施形態では、画像取り込みユニットは以下の１つを含む：
（ａ）尿にて結晶と液体の特定を支援するデータを提供する２つの偏光フィルター；
（ｂ）尿にて細胞を特定し、分析するのに使用することができるデータを作製するために位相差顕微鏡観察を行うための集光レンズ、位相差板及び減光フィルター；
（ｃ）尿の構成成分の独自性及び／または濃度を決定するのに使用することができる分光分析データを作製するための１以上のプリズム及び／または回折格子；
（ｄ）尿にて結晶を特定し、分析するために光学的鉱物学分析を行うのに使用することができるデータを提供する２つの偏光板及び１つの顕微鏡画像化システム；
（ｅ）尿にて結晶を特定し、分析するためにコノスコープ分析を行うのに使用することができる画像を提供するための発散レンズ；
（ｆ）特定の波長（単数）または波長（複数）の光を放射し、尿またはその中の物体に異なる波長の光を放射させる照明デバイスと、尿における有機物及び無機物を特定し、分析するために蛍光顕微鏡法を行うのに使用されるデータを提供する顕微鏡画像化システムを含む光学アセンブリ；
（ｇ）尿における粒子の高解像度の３Ｄ画像を得るのに使用されるデータを提供するＯＣＴ（光干渉断層撮影）を行うように構成される光学成分。

本発明の装置の実施形態は、以下の方法の少なくともで構成される少なくとも２つの画像取り込みユニットを含む：
（ａ）立体画像の対を得るように構成される１以上の対の画像取り込みユニット；及び

（ｂ）導管に沿って同じ長手位置にて、しかし、導管の軸に対して垂直な面における異なる角度で配置される画像取り込みユニット。

第２の態様では、本発明は、少なくとも１つの第１の態様の装置と、有線のまたはワイヤレスの通信チャンネル介して画像取り込みユニット及び／または制御ユニットに操作可能に接続される少なくとも１つの画像分析器ユニットとを含むシステムであり、該画像分析器ユニットは、画像取り込みユニットによって取り込まれた画像を解析するように適合させて、尿の流れにおける対象とする尿及び／または物体の特性の特定に関する情報をそこから導出するプロセッサー及びソフトウエアを含む。

本発明のシステムの実施形態は、以下の周辺機器：標準のコンピュータ画面、グラフィカルユーザーインターフェース、タッチスクリーン、キーボード、キーパッド、タッチパッド、タッチペン、警告灯、聴覚出力、保存のシステム及び媒体、遠隔サーバー、警告システム、携帯通信デバイス、医療デバイスの少なくとも１つを含む。

本発明のシステムの実施形態では、単一の物理的ユニット及び／または論理的ユニットは、１以上の分配器ユニット、画像取り込みユニット、制御ユニット、及び画像分析器ユニットまたはそれらの任意のサブセットを組み込んでもよい。

本発明のシステムの実施形態では、医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが尿の流れにおける対象とする尿及び／または物体の特性を分析し、医学的状態を判定する。

本発明のシステムの実施形態では、画像分析器は、以下の機械視覚技法：パターン認識、エッジ検出、情報選別、色分析、画素計数、区分け及び計測学の１以上を可能にするソフトウエアアルゴリズムを含む。

本発明のシステムの実施形態では、画像分析器のプロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、異なる時間に１つの画像取り込みユニットから、または同じ時間もしくは異なる時間に２以上の画像取り込みユニットから取り込まれた複数の画像を比較するように適合させ、それによってそれらが画像取り込みユニットの視野を横切って進むにつれて１以上の特定の物体の経時的な進行を画像分析器ユニットが追跡するのを可能にし、それによって導管を介した特定の物体の進行、スピード及び速度を計算するのに他のソフトウエアアルゴリズムによって使用され得るデータを提供する。

本発明のシステムの実施形態では、画像分析器のプロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、導管の物理的特性及び導管を介した特定の物体のスピード及び／または速度についての情報を使用するように適合させて、導管を通る尿の体積流量率を算出する。これらの実施形態では、医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが導管を通る尿の体積流量率を分析して医学的状態を判定してもよい。

本発明のシステムの実施形態では、制御ユニットは、分配器ユニットによる物質の選択及び放出のタイミングを制御し、画像分析器ユニットに利用可能なタイミング情報を作製し、それは、分配器ユニットと画像取り込みユニットとの間の距離を使用するように適合させたソフトウエアアルゴリズム及び前記物質の放出の時間の画像取り込みユニットによる検出の時間との比較を実行して、カテーテルまたは導管における物質の移動の速度を算出することができる。これらの実施形態では、画像分析器のプロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、導管の物理的特性及び導管を介した物質の移動の速度についての情報を使用するように適合させて、導管を通る尿の体積流量率を算出してもよく；医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが導管を通る尿の体積流量率を分析して医学的状態を判定してもよい。

本発明のシステムの実施形態では、画像分析器のプロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムは化学反応を検出するように適合させる。これらの実施形態では、医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが化学反応を分析して医学的状態を判定してもよい。

本発明のシステムの実施形態では、システムの少なくとも１つの成分が使い捨てである。

第３の態様では、本発明は、患者の膀胱またはカテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムまでつなぐ導管もしくは配管に挿入されるように適合させる留置尿カテーテルの区分であり、該区分は区分の壁に成形されるまたは組み立てられる請求項１の装置の少なくとも１つの成分を含む。

第４の態様では、本発明は、患者の膀胱またはカテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムまでつなぐ導管もしくは配管に挿入されるように適合させる留置尿カテーテルに挿入されるように構成されるプローブであり、その際、請求項１の装置の少なくとも１つの成分がプローブに連結される。

本発明の上記及び他の特徴ならびに利点のすべては、添付の図面を参照して、その実施形態の以下の説明に役立ち、非限定の記載を介してさらに理解されるであろう。

本発明の実施形態に係るインライン尿検査のためのシステムを模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための装置を模式的に示す図である。 （Ａ）本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための装置を示す簡略化した模式図である。 （Ｂ）本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための装置を示す簡略化した模式図である。 （Ａ）本発明の実施形態に係るインライン尿検査及び測定のための方法の簡略化したフローチャートである。 （Ｂ）本発明の実施形態に係るインライン尿検査及び測定のための方法の簡略化したフローチャートである。 （Ｃ）本発明の実施形態に係るインライン尿検査及び測定のための方法の簡略化したフローチャートである。 本発明の実施形態に係るインライン尿検査及び測定のための方法の簡略化したフローチャートである。

本記載で使用されるとき、用語「画像取り込みユニット」は、画像センサーと光学アセンブリとを含む装置を指し、光学アセンブリは少なくとも１つの対物レンズまたはレンズ系を含み、たとえば、レンズ、プリズム、光学フィルター、鏡、ビーム分割器、拡散器、開口部、絞り、位相差板、及び回折格子のような追加の光学要素を含んでもよい。周辺光のみを用いて画像を取り込むことができない本発明の実施形態では、照明デバイスは画像取り込みユニットに含まれる。本発明の一部の実施形態では、照明デバイスはまた光学アセンブリも含む。用語「画像センサー」は、光を電気信号に変換するデバイス、たとえば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサー、及び画像取り込みユニットによって取り込まれた画像に相当する電気信号を出力する電子機器を指す。用語「画像分析器」は、結果を作製するために少なくとも１つの画像センサーによって作製された電気信号を受け取り、分析するように構成されるプロセッサーを指す。そのような分析はとりわけ、機械視覚またはコンピュータ視覚のアルゴリズムとして当該技術で既知のアルゴリズムを採用してもよい。

本発明の実施形態に係るインライン尿検査のためのシステムを示す絵で示した簡略化した説明である図１を今や参照する。システムは少なくとも装置１００を含み、それは画像取り込みユニット１２０と制御ユニット１２５とを含む。装置１００の実施形態はまた、画像取り込みユニットにおける分配器１２２及び照明デバイスの少なくとも１つを含んでもよい（図２）。制御ユニット１２５は、有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルの手段によって装置１００の他の成分すべてに操作可能に接続され、有線のまたはワイヤレスの通信チャンネル１６０を介して、たとえば、以下で記載されているような画像分析器１３０のような、システムにおける他の周辺機器に操作可能に接続されてもよい。

本発明の装置１００は尿を事前に遠心分離することなくインラインでの使用に適合させる。それが配置されている装置１００及びシステムの実施形態は、尿における物体を特定し、分析法を用いて、遠心分離を介して達成されるものと等価である連続的な尿の流れに由来するこれら物体の濃度を決定するように構築され、構成される。尿の遠心分離の目的は、手動の顕微鏡検査を簡略化することであり、それによって沈渣は、対象とする内在性の物体を含有し、濃縮形態にて顕微鏡下で調べられる。装置１００は尿の流れからの画像を連続的に取り込むように構成することができるので、物体を捕捉し、分析するためにそれを濃縮することは必要ではない。内在性の物体が画像取り込みユニットの視野を通過するときはいつでも、それは分析のために捕捉されるであろう。言い換えれば、物理的にそのように行うことを必要とせずに、分析は尿の構成成分を「事実上濃縮する」。

集中治療室（ＩＣＵ）の患者のような患者１０２は、Ｆｏｌｅｙのカテーテルのような留置尿カテーテル１０４を装着されている。カテーテルは通常、患者の膀胱（示さず）に挿入され、膀胱内での膨らませ可能なバルーンに繋がれる。カテーテルの他方の端は連結器１０６（たとえば、ルアーロックスリップ連結器）である。連結器１０６は採尿容器１１０につながる導管または配管１０８の嵌め合わせ連結器１０７に接続する。尿１０１はカテーテル、連結器及び導管を通って患者から採取容器１１０まで通る。本発明の装置１００は、たとえば、カテーテルまたは導管の中での尿の流れの画像を取り込むことができるような方法で、患者１０２から採取容器１１０までの線に沿ったある位置でカテーテル１０４または配管１０８の上に固定するクランプによって取り付けられる。装置の実施形態は、連結器１０６と１０７の間にそれが挿入され得るように両端で連結器によって導管の短い区分に予め取り付けられている。別の実施形態では、導管またはカテーテルの区分は、導管を通って流れる尿の画像を導管の壁を介して取り込むように構成される本発明の装置を含む筐体の嵌合チャンネルに通される。別の実施形態では、導管またはカテーテルの区分は、特別に形成されて筐体への挿入を円滑にする。特別に形成される区分は、区分の壁に内蔵された画像取り込みユニットの光学要素（たとえば、成形レンズを組み込んでいる透明の成形された導管）の一部またはすべてを組み込んでもよい。別の実施形態では、導管またはカテーテルは、装置の一部またはすべてを組み込んでもよい（たとえば、画像取り込みユニット及び分配器はカテーテルまたは導管の区分の壁にて成形されてもよいし、または組み立てられてもよい）。実施形態では、装置の一部またはすべてが、導管またはカテーテルの内部に挿入されているプローブに組み込まれてもよい。

図１における挿入図Ａは、本発明の装置１００の実施形態を模式的に示す。この図に示されているシステムの実施形態は、提供されて様々な種類の物質を導管に分配し、尿の特性の分析に役立つ分配器ユニット１２２を含む。示されるように、分配器ユニット１２２を含む装置１００は、上流の分配器ユニット１２２（矢印１０１は尿の流れの方向を示す）及び導管を通って流れる尿に焦点を合わせた画像取り込みユニット１２０の対物レンズと共に導管１０８に取り付けられる。

制御ユニット１２５は入力デバイスとして機能して分配器ユニット１２２及び画像取り込みユニット１２０を制御する。入力デバイスとして機能する場合、制御ユニット１２５は、自動制御のための制御ユニットにおける手動制御、周辺機器からの制御指示の中継、及び／またはソフトウエア及びプロセッシング手段のプログラミングを可能にする。制御ユニット１２５はまた、有線のまたはワイヤレスの通信チャンネル１６０を介して画像取り込みユニットによって集められた画像に関するデータを、以下で記載されるように画像を解析するプロセッサー及びソフトウエアを含む画像分析器ユニット１３０のような外部ユニットに移すことができる出力デバイスとしても機能する。

制御ユニット１２５、画像取り込みユニット１２０、分配器ユニット１２２及び画像分析器ユニット１３０は、図２及び３を参照して本明細書にて以下でさらに詳細に記載される。

装置１００及び画像分析器ユニット１３０の一方または双方は、たとえば、ＬＡＮ、ＶＰＮ及びインターネットのようなネットワーク；断続的な通信回線；有線の回線；ワイヤレスの回線；携帯通信ネットワークのような移動データ回線；及び物理的媒体でデータを移す手段であることができる一方向または二方向の通信チャンネル１６０を介した他のデバイス、コンピュータまたはシステムに操作可能に接続されてもよい。

本発明の装置１００に接続することができるデバイス、コンピュータまたはシステムの例には、遠隔サーバー１８０、追加の解析及び保存のシステム１４０、警報システム１８５、たとえば、タブレットコンピュータまたは携帯電話または、治療デバイス、たとえば、点滴ポンプのような外部システム（示さず）のような携帯通信デバイス１７０が挙げられる（が、これらに限定されない）。

画像取り込みユニット１２０、画像分析器ユニット１３０、制御ユニット１２５及び操作可能に接続されたデバイス、コンピュータ及びシステムの１以上は生データ及び／または処理されたデータを送信する及び／または受信するように構築され、構成されてもよい。送信され及び／または受信されるデータには、とりわけ、患者のデータ、尿流データ、尿の化学的なデータ、生の画像、処理された画像、画像のメタデータ、解析の結果（中間であれ、最終であれ）、または尿の特性に関する他のデータまたは他のデータが挙げられてもよい。データの種類のそれぞれが独立してまたは任意の組み合わせで送信されてもよい。

システムはさらに、信号、たとえば、光信号及び／または聴覚信号及び／またはたとえば、振動のような機械的信号、及び／またはテキストメッセージ及び／または装置１００またはシステムの他の成分による活性化の際の他の信号を提供するように適合させた警報１９１を含んでもよい。

本発明の実施形態では、画像分析器ユニット１３０及び制御ユニット１２５の一方または双方は任意で、たとえば、携帯通信デバイス１７０、たとえば、携帯電話またはタブレットコンピュータ、携帯コンピュータ、内部通信装置、ポケットベル、及びデスクトップ型コンピュータのような非携帯デバイスのようなデバイスを介して看護師や医師１７１のような医療業務提供者をアップデートするように作動する。

一部の実施形態では、画像分析器ユニット１３０及び制御ユニット１２５は図１で示すように別々のユニットであってもよく；他の実施形態では、それらは、単一のユニットとして、たとえば、システムを操作し、画像を解析するための専用の及び他のソフトウエアを含む専用コンピュータ、標準コンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはタブレットコンピュータとして、及びスマートフォンのアプリケーションとして提供されてもよい。別々のユニットとしてまたは組み合わせたユニットとしてのいずれかで提供されるのであれば、異なる実施形態における画像分析器ユニット１３０及び制御ユニット１２５はさらに、１以上の周辺機器、たとえば、ディスプレイ、たとえば、標準のコンピュータ画面、グラフィカルユーザーインターフェース、及びタッチ画面；入力デバイス、たとえば、キーボード、キーパッド、タッチパッド、またはタッチペン；光、聴覚出力、及びとりわけ画像取り込みユニットから受信したデータ及び解析または他の処理の結果を保存する保存媒体を含む、またはそれらに接続される。

種々の実施形態にて画像分析器ユニット１３０及び制御ユニット１２５の場合について上記で記載されているように、分配器ユニット１２２、画像取り込みユニット１２０、画像分析器ユニット１３０及び制御ユニット１２５の機能または構造は、別々の成分として提供されてもよく、または１、２、３もしくは４つすべての成分を含む種々の構成で組み合わせられ、もしくは統合されてもよい。たとえば、単一の物理的な及び／または論理的なユニットは４つすべての成分またはそれらの任意のサブセットを組み込んでもよい。さらにまたは代わりに、一部の実施形態では、成分はさらに複雑な構成にて操作可能に接続されてもよい。たとえば、１つの画像分析器が複数の画像取り込みユニットに操作可能に接続されてもよく、１つの画像取り込みユニットが複数の画像分析器に操作可能に接続されてもよく、または双方であってもよく、且つ１つの制御ユニットが複数の画像取り込みユニット及び／または分配器を制御してもよく、複数の画像分析器に接続されてもよい。

インライン尿検査についての本発明の装置の別の実施形態を模式的に示す図２を今や参照する。実施形態では、示されている装置２００は、導管または配管１０８の上に位置する画像取り込みユニット２０１の上流で分配器１２２を含む。尿１０１は、導管１０８を介して患者から分配器ユニット１２２の領域まで通り、画像取り込みユニット２０１の領域まで連続する。矢印１０１は、流れが一時的に停止され、または逆転されてもよいが、通常の流れの方向を指す。導管は１以上の透明のウインドウ２０２を有する。示される実施形態では、画像取り込みユニットは、たとえば、１以上のＬＥＤ；レーザー；たとえば、白熱灯または蛍光灯のような別の種類の光源を含む照明デバイス２０６によってウインドウ２０２を介して導管における尿の流れに光を当てることができるように構築され、構成される。この実施形態では、周囲照明を用いて他の光源と一緒に尿に光を当ててもよい。照明デバイス２０６を含まない他の実施形態では、周囲照明のみが十分であってもよい。一部の実施形態では、同じまたは異なる型の光（たとえば、異なる波長を含む、偏光、平行、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、近赤外線（ＮＩＲ）及び可視光）を放出する、または異なる目的で光を放出する幾つかの照明源がある。

画像取り込みユニットは、照明デバイス２０６が尿の流れに光を当てる同じウインドウを介して、または異なるウインドウを介して光を受け取るように構築され、構成される光学アセンブリ２０４を含む。図２で示す配置では、光学アセンブリは尿の流れから反射される光を画像センサー２０８に集中させる。別の配置では、ウインドウ２０２に対向する導管の側で第２のウインドウがあることができ、次いで第２のウインドウを介して尿の流れに光を当てるように光源２０６を配置することができ、光学アセンブリ２０４は尿の流れを介して透過された光を画像センサー２０８に集中させるであろう。一部の実施形態では、反射された光及び透過された光の双方が使用される。一部の実施形態によれば、光学アセンブリ２０４は顕微鏡画像化システムを含んで尿の流れの拡大された画像を提供する。一部の実施形態では、光学アセンブリ２０４の一部またはすべてがウインドウ２０２に組み込まれる。一部の実施形態では、画像取り込みユニットの成分の一部またはすべてが、カテーテルまたは導管に挿入されるプローブに取り付けられる。

画像分析器ユニット１３０（図１を参照）は画像取り込みユニット２０８から電気信号を受信し、信号を解析してそれから情報を引き出す。画像分析器ユニット１３０は、とりわけ、解析が、パターン認識、エッジ検出、情報選別、色分析、画素計数、区分け及び計測学を含むが、これらに限定されない機械視覚の当該技術で既知である技法を含むのを可能にするアルゴリズムを含むプロセッサー及びソフトウエアを含む。そのような解析の目的は、尿の流れにおける対象とする特性及び／または物体、たとえば、色、透明度／濁度、白血球、赤血球、結晶、尿円柱及び尿の流れに存在してもよい他の物体を特定することである。

一部の実施形態では、画像分析器ユニット１３０におけるプロセッサー及びソフトウエアは、異なる時間に１つの画像取り込みユニットから、または同じ時間もしくは異なる時間に２以上の画像取り込みユニットから取り込まれた複数の画像の比較を可能にするアルゴリズムを含む。そのように行うことによって、画像分析器１３０は、１以上の特定に物体が画像取り込みユニットの視野を横切って進むにつれて経時的なその進行を追跡することができ、それによって、他のアルゴリズムにより使用されて導管を通るその進行、スピード及び速度を算出することができるデータを提供する。たとえば、その断面のような導管の物理的特性に関する情報を用いて、画像分析器のアルゴリズムはさらに導管を通る尿の体積流量率を決定してもよく、それは患者による尿排泄の比率を反映する。尿の排泄率または出力率は、ｅＧＦＲ及びＡＫＩのリスクを含む、患者の健康を判定することにおける臨床的関心のパラメータである。

分配器ユニット１２２は導管に様々な種類の物質を分配するように構築される。分配される物質は化学的に不活性、化学的に反応性、またはそれらの組み合わせであってもよい。たとえば、分配器ユニット１２２は、多数の形態、たとえば、粉末、粒子、液体及び気体（たとえば、気泡）、及び、たとえば、ポリスチレンまたは他の物質で出来た微粒子、ミクロスフェアのような物体、ナノ粒子、ナノスフェア及びナノチューブで提供される物質を分配してもよい。これらは、たとえば、共有結合または吸着のような、しかし、これらに限定されない当該技術で既知の多数の方法を用いて、他の物質と組み合わせてもよいし、たとえば、それに浸漬されてもよいし、包埋されてもよいし、及び／またはそれで被覆されてもよい。

非常に薄いので比較的少ない数の内在性の物体しか含有しない尿については、分配器によって分配された外来性の物質を用い、画像取り込みユニットの視野を横切る物質の移動時間を用いて上述のような流量率を算出する。分配器によって導入される外来性の物質は尿の導管で捕捉されないほど十分に小さな寸法を有し、尿の上端に上がらず、尿の底に沈まないような浮力を有する。

一部の実施形態では、制御ユニット１２５は、分配器ユニット１２２による物質の選択及び放出のタイミングを制御し、タイミングの情報を画像分析器ユニット１３０にとって利用可能にし、それは、この情報を用いて、分配器ユニット１２２と画像取り込みユニット１２０との間の距離を知り、前記物質の放出の時間を画像取り込みユニット１２０による検出の時間と比較することによって流量の率を算出するソフトウエアアルゴリズムを実行することができる。

一部の実施形態では、分配器ユニット１２２は化学的に不活性である物質を分配し、一部の実施形態では、化学的に反応性である物質を分配し、一部の実施形態では、その組み合わせを分配する。分配器は、１種類の物質または複数の種類の物質または複数種類からの選択を分配してもよい。

化学的に反応性である物質を分配する場合、分配器ユニット１２２が物質を尿の流れに導入する位置とウインドウ２０２の上流端との間の距離は、物質が導管を通って画像取り込みユニットに移動する間、予想される化学反応の時間が経過するように調整される。次いで画像分析器ユニット１３０は画像を解析して、もしあれば、たとえば、色の変化のような化学反応の結果を判定することができる。

本発明の一部の実施形態によれば、採用される化学分析には、尿検査紙または試験紙に現在使用されている化学染料のいずれかの使用が挙げられる。これらの化学染料は、たとえば、液体、粉末または他の形態で尿の流れに分配されるまたは尿の流れに直接注入されるミクロスフェアまたは他の物体の外側に適用されてもよい。

種々のパラメータの検出を円滑にするために、好適な化学物質（試薬）を用いて、適当に処理された物質を尿の流れに分配する。試薬には、既知の尿検査試薬；たとえば、ｐＨ指示薬、タンパク質指示薬、アルブミン指示薬、クレアチニン指示薬、尿酸指示薬、血球指示薬、細菌指示薬、ウイルス指示薬、真菌指示薬、寄生虫指示薬、ケトン指示薬、グルコース指示薬、亜硝酸塩指示薬、ナトリウム指示薬、カリウム指示薬、マグネシウム指示薬、腎臓結石指示薬、シュウ酸塩指示薬、塩化物指示薬、ビリルビン指示薬、ウロビリノーゲン指示薬、比重指示薬、グルコース指示薬、白血球（白血球）指示薬、赤血球（赤血球）指示薬、ヘム指示薬、ヘモグロビン指示薬、腎臓病指示薬、及び腎損傷指示薬のいずれかが挙げられる。

試薬は、気体、液体または粉末の形態で分配されてもよく、または他の物質と組み合わせられてもよい。たとえば、ミクロスフェアは種々の物質で被覆されて市販され、ナノチューブは包埋された物質と共に構築されてもよい。適当な波長の光への曝露はナノチューブを破裂させるので、包埋された物質を尿にさらすことは化学反応を起こさせる可能性がある。そのような場合、破裂させる光を放射する代わりのまたは追加の照明源（図には示さず）が含められる。同様に、化学反応を起こさせ、その結果がシステムによって特定される化学的に反応性の試薬を含有する他の物質が尿の流れに導入されてもよい。

本発明の一部の実施形態は尿を温めてまたは冷却して化学反応の速度に影響を与える手段を組み込む。たとえば、実施形態では、照明デバイス２０６はＩＲ光源を含んで尿を温める。尿を温めるまたは冷却する手段の他の例には、たとえば、抵抗加熱要素、Ｐｅｌｔｉｅｒ要素、マイクロ波、高周波及び超音波が挙げられる。

特定の実施形態では、画像取り込みユニット２０１における照明デバイス２０６及び光学アセンブリ２０４は種々の追加の種類の光学解析を行うように設計される。たとえば、異なる波長の光は結晶を励起してその特定に役立つ。同様に、一部の実施形態では、照明デバイス２０６は、画像取り込みユニット２０１及び／または画像分析器１３０が尿の構成成分の特定に役立つ励起データ及び吸収データを提供することを可能にするように構築され、構成される。一部の実施形態は、偏光を使用する。

偏光の使用は結晶及び液体を特定することのような種々の解析を行うことにおいて一般的である。従って、たとえば、照明デバイスの一部として偏光フィルターを使用することによって偏光を得る。光学アセンブリに配置された追加の偏光フィルターは、たとえば、結晶、脂肪尿円柱、脂肪液滴、卵円形脂肪体等のような、尿における複屈折物質の特定及び解析を可能にする。偏光の有用性の例として、結晶はこれらの条件下で特徴的な色を表示し、脂質はマルタ十字架の形成を示す。偏光フィルターは、静的偏光板、または切り替え可能な、すなわち、光すべてを通過させる、もしくは活性化されると特定の方法で振動する（すなわち、分極した）光波のみを通すデバイスであってもよい。たとえば、液晶によるような、当該技術で既知の技法を用いて切り替え可能な偏光板を構築してもよい。

実施形態では、位相差顕微鏡法が使用される。これらの実施形態では、照明デバイスは集光レンズを含み、画像取り込みユニットにおける光学アセンブリは１以上の位相シフトする位相差板及び１以上の減光フィルターを含んで位相差効果を作り出す。位相シフトする位相差板は静的、または切り替え可能、または調整可能であってもよい。たとえば、液晶によるような、当該技術で既知の技法を用いて切り替え可能なまたは調整可能な位相シフト位相差板が構築されてもよい。位相差顕微鏡は尿における細胞を特定するのに有用である。

実施形態では、分光分析法が使用される。これらの実施形態では、画像取り込みユニットは１以上のプリズム及び／または画像センサー上で尿の流れから反射されたまたは透過されたスペクトルを生成する回折格子を含む。画像分析器におけるソフトウエアはスペクトルを解析して尿の構成成分の独自性及び／または濃度を決定することができる。

実施形態では、光学的鉱物学解析を行って尿における結晶を特定し、分析する。これらの実施形態では、画像取り込みユニットは、照明デバイスと尿の流れとの間での偏光板と、顕微鏡画像化システム及び第２の偏光板を含む光学アセンブリとを含む。

実施形態では、コノスコープ解析を行って尿における結晶を特定し、分析する。これらの実施形態では、画像取り込みユニットは少なくとも発散レンズを含んで光学画像をコノスコープの当該技術で知られるような指向性画像に変換する。これらの実施形態は、干渉像を画像化するのに役立つ他の光学要素、たとえば、照明デバイスと尿の流れの間の偏光板及び第２の偏光板、レンズ、調整可能な開口部または絞り（たとえば、電子虹彩）を含む光学アセンブリ、及び顕微鏡画像化システムも含んでもよい。この技法の適用の例は、臨床的関心であってもよい、ＣａＣＯ_３結晶とＮａＣｌ結晶の間を区別するのに役立てることである。同様に、尿における他の対象とする鉱物も特定され、分析されるてもよい。

画像取り込みユニットの実施形態では、照明デバイスは特定の波長（単数）または波長（複数）の光（たとえば、紫外線）を放射して尿またはその中の物体に異なる波長の光を放射させ、光学アセンブリは、蛍光顕微鏡法を実施して尿における有機物及び無機物を特定し、分析するのに使用されるデータを提供する顕微鏡画像化システムを含む。

画像取り込みユニットの他の実施形態は、１〜２ｍｍの深さまたはＯＣＴ（光干渉断層撮影）の当該技術で適当であり、利用可能であってもよいような他の深さまでの浸透を含む、尿における粒子の高解像度の３Ｄ画像を得るための−ＯＣＴを行うように構成される。

本発明の実施形態は、複数の画像取り込みユニットを含む。種々の実施形態では、複数の画像取り込みユニットの構成によって様々な種類の情報が得られる。たとえば、一対の画像取り込みユニットが、立体画像の対を生じるので尿の流れ及びその構成成分についての追加の情報を提供するように構成されてもよい。導管に沿って同じ長手位置にて、しかし、導管の軸に対して垂直な面での異なる角度にて配置される画像取り込みユニットも尿の流れで運ばれる物体について追加の情報を提供する。複数の画像取り込みユニットを含む他の構成も可能であり、実施される画像解析を向上させる。これらは、図３Ａ及び３Ｂに関してさらに詳細に記載されている。

図３Ａを参照して、本発明の実施形態に係るインライン尿検査のためのシステム３００を示す別の模式図が見られる。

この図で示される実施形態では、導管１０８における尿の流れに光を当てる各照明デバイス２０６、３０６及びウインドウ２０２、３０２を介して焦点が当てられる各光学アセンブリを伴った２つの画像取り込みユニット２０１、３０１が示されている。一部の実施形態では、単一のウインドウが複数の画像取り込みユニットに役立ってもよい。２つの画像取り込みデバイスからの画像は、三次元対解析もしくは他の多重視点解析のために同時に取り込まれてもよく、または異なる時間に取り込まれて、たとえば、尿の流れと共に移動する物体のスピードを測定してもよい。

システム３００は導管または配管１０８上の２つの画像取り込みユニット２０１、３０１の上流に任意の分配器１２２を含む。矢印１０１で示される方向で流れる尿は分配器１２２の領域から第１の画像取り込みユニット２０１の領域まで導管に沿って通過する。導管は１以上の透明なウインドウ２０２、３０２を有する。画像取り込みユニットは、光学アセンブリ２０４、３０４及び画像センサー２０８、３０８をそれぞれ含む組成において実質的に類似するまたは同一である。この実施形態では、双方の画像取り込みユニット２０１、３０１は単一の制御ユニット３２５に接続される。図２に関して記載されるのと同じ方法での機能全体としてのシステムの成分及びシステム。

画像取り込みユニットの適当な構成によって、立体画像の対が取り込まれてもよい。たとえば、立体画像対の解析、３Ｄモデルの構築、及びレーザー三角測量を含む画像分析器１３０によって３Ｄ画像処理の種々の手段も採用されてもよい。

別の実施形態では、画像分析器によって２つの画像取り込みユニットを用いて、相当する尿の流量率の測定値が算出される２つの画像センサーの視野における相当する位置間での距離を物体または物体のセットが移動するのにかかる時間を追跡する。

一部の実施形態では、複数の分配器１２２（示さず）は制御ユニット１２５の制御下で物質を放出する。放出のタイミングを選択して適当な化学反応を検出する。非限定例として、画像取り込みユニットの上流の異なる位置で同じ物質が分配されてもよい。第１のセットの物質が最も離れた上流の分配器から尿の流れに分配され、それが次の分配器に達すると、さらなる物質が分配される。次いで第２のセットの物質が画像取り込みユニットに一緒に達する。しかしながら、第１のバッチは第２のバッチよりも長く尿中に存在している。異なる位置及び時間で放出されて、２つのセットの物質は異なる時間の反応を表すであろう。分配器及び画像取り込みユニットの種々の組み合わせ及び配置によって種々の状況が可能になり、そのような配置のすべては本発明の範囲の中にある。

今や図３Ｂを参照して、画像取り込みユニット２０１及び画像取り込みユニット３０１は双方とも、導管に沿って同じ長手位置にて配置される。画像取り込みユニット２０１及び画像取り込みユニット３０１は、導管の長手軸に垂直な面にて導管の周囲まわりで異なる角度にて位置する。説明に役立つ図では、角度は９０°であるが、任意の角度が適宜使用されてもよい。簡単にするために、デバイス２０１、３０１の成分のすべてが図３Ｂで示されるわけではない。

各角度にて２つの画像取り込みユニットによって取り込まれた画像を比較すると、画像分析器は形状、位置、配向、深さ等を含む、尿の流れで見られた物体３２０についての追加の情報を引き出す。そのような情報を用いて、画像で取り込まれた物体の曖昧さをなくすことができる−たとえば、側面から見た赤血球は血小板に類似し得る。

別の実施形態では、図３Ｂで示される構成は、第１のそのような構成の下流の距離で複製されてもよく、画像分析器は複数の画像からの情報を使用して、画像取り込みユニットの対間の距離を物体が移動するにつれてその配向を変えてもよい物体を特定するのに役立てる。

前述の記載では、画像取り込みユニットの対を用いた構成が記載されているが、任意の数のデバイスが任意の構成で使用されてもよい。

今や、本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための方法の簡略化したフローチャート４００である図４Ａを参照する。

工程４０２では、制御ユニットが分配器に指示を送り、時間Ｔ_０にて既知の断面積の導管の中に特定の量の少なくとも１種類の物質を分配する。一部の実施形態によれば、物質は、顔料、染料、反応物質、試薬、指示薬、生化学的で且つ粒子状の物質、たとえば、ミクロスフェア、ナノスフェア、ナノチューブ、粉末等から成る群から選択される。一部の実施形態によれば、物質には、不活性物質または化学的に反応性の物質またはそれらの組み合わせが含まれる。代わりにまたはさらに、工程４０２では、画像取り込みユニット及び画像分析器は、予め導入された物質または内在性の物質もしくは物体を検出するように作動する。

工程４０４では、少なくとも１つの画像取り込みデバイス及び画像分析器におけるソフトウエアが、工程４０２で導入された物質または第１の位置の下流の１以上の位置での内在性の物質を時間Ｔ_１にて検出するように作動する。

工程４０４で作製されたデータは工程４０６にて画像分析器におけるソフトウエアによって解析されて、分配器から第１の画像取り込みユニット及び／または第２の画像取り込みユニットまで流れる（たとえば、図３Ａ）尿の速度を決定する。工程４０６では、第１の位置から第２の位置までの移動時間Ｔ＝Ｔ_１−Ｔ_０が算出され、その際、第１の位置は分配器または上流の画像取り込みユニットのそれであってもよく、第２の位置は下流の画像取り込みユニットである。

工程４０７では、算出された時間Ｔにわたって移動した既知の距離Ｄ及び導管の既知の断面積Ａに基づいて画像分析器におけるソフトウエアによって体積流量率Ｑが算出される：Ｑ＝（Ａ×Ｄ）÷Ｔ。

工程４０８は、４０７の結果が医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアによってさらに解析されて、たとえば、腎臓疾患及び尿路疾患のような医学的状態を判定する任意の工程である。そのような解析には、同じ患者についての既往データ（たとえば、流量率における突然の変化を判定するために、または臨床的関心の医学的状態を示し得る発生している傾向を特定するために）との比較、または関連する値のデータベースとの比較、または臨床的関心の状態を示すと定義され得るとしての医学的基準（たとえば、ＲＩＦＬＥ、ＡＫＩＮ）との比較、または判定された尿の特性に基づく他の種類の解析との比較が関与してもよい。

工程４０９は、工程４０７で集められたデータが制御ユニットまたは分析器、または遠隔システムにおけるデータ蓄積にて局所的に記録されてもよい別の任意の工程である。さらにまたは代わりに、データが医師または制御ユニットもしくは画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによって臨床的関心、たとえば、流量率における突然の変化または閾値を下回るもしくは上回る流量率のものであると判定されるのであれば、それは別のシステムまたは人または他の実体に記録されてもよいし、または報告されてもよい。そのような報告は、たとえば、テキストとして表示される、警報を鳴らす、ブザーまたはバイブレータを起動する、テキストもしくは音声のメッセージを送る電子通信、画面上の表示、視覚的な、聴覚的なまたは機械的な手段を介した警報を含む手段を介してもよい。

工程４１０は、工程４０２〜４０８によって判定された彼／彼女の尿の流量率に応答性の患者が治療される別の任意の工程である。たとえば、患者には、追加の流体、塩、ビタミン、抗酸化剤、抗生剤、利尿剤、抗利尿剤、薬物及びそれらの組み合わせが提供されてもよい。

本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための方法の簡略化したフローチャートである図４Ｂを今や参照する。

工程４５１は、制御ユニットが分配器に指示を送って時間Ｔ_０にて既知の断面積Ａの導管に特定の量の少なくとも１種類の物質を分配する任意の工程である。

工程４５２は、少なくとも１つの画像取り込みユニットが時間Ｔ_０にて尿の流れの最初の画像Ｉ_０を取り込むように作動する。

工程４５４は通過する時間Ｔの間隔を待つことを含む。

工程４５６では、同一のまたは異なる画像取り込みユニットによって第２の画像Ｉ_１が取り込まれる。

工程４５８では、画像分析器または周辺コンピュータにおけるソフトウエアによって画像Ｉ_１及びＩ_０を比較して尿の流れの中での物体が時間Ｔの間に動かされた距離を決定する。

工程４６０では、使用される照明デバイス及び光学アセンブリに応じて、たとえば、粒子画像速度測定（ＰＩＶ）ソフトウエアまたはレーザー速度測定を用いて画像分析器によって尿の体積流量率Ｑ＝（Ａ×Ｄ）÷Ｔを算出する。

工程４６２は、工程４６０の結果が医師または画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアによってさらに解析されて、たとえば、腎臓疾患及び尿路疾患のような医学的状態を判定する任意の工程である。

工程４６３は、工程４６０で集められたデータが制御ユニットまたは分析器または遠隔システムにおけるデータ蓄積にて局所的に記録されてもよい別の任意の工程である。さらにまたは代わりに、データが医師または制御ユニットもしくは画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによって臨床的関心、たとえば、流量率における突然の変化または閾値を下回るもしくは上回る流量率のものであると判定されるのであれば、それは別のシステムまたは人または他の実体に記録されてもよいし、または報告されてもよい。

工程４６４は、工程４５１〜４６０によって判定された彼／彼女の尿の流量率に応答性の患者が治療される別の任意の工程である。

本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための方法の簡略化したフローチャート４８０である図４Ｃを今や参照する。

工程４８２では、制御ユニットが少なくとも１つの画像取り込みユニットに指示を送り、尿の流れの少なくとも１つの画像を含む第１の画像セットＩ_０を取り込み、Ｉ_０は制御ユニットまたは画像分析器のデータベースに記録される。

工程４８４では、画像分析器におけるソフトウエアによって画像セットが解析され、たとえば、色、透明度及び／または濁度のような尿の流れの少なくとも１つの特性を決定する。工程４８４は複数回実施されて尿の様々な特性を決定してもよい。

工程４８６では、画像分析器における機械視覚ソフトウエアは、機械視覚アルゴリズムを介して尿の流れにおける種々の内在性の物体及び／または導入された物体を特定するように作動する。上記で記載されているように、この工程には、たとえば、三次元画像化解析または他の種類の視覚解析のための、たとえば、異なる角度または位置からの複数の画像の使用が含まれる。特定の実施形態では、この工程には、上記で記載されているように、特定の波長の光及び／または偏光及び／または配向を介した尿の構成成分の特定が含まれる。特定されてもよい内在性の物体の例には、細胞、結晶（たとえば、シュウ酸カルシウム、リン酸カルシウム、尿酸ナトリウム、非晶質リン酸塩及びリン酸アンモニウムマグネシウム等）、微生物、細胞（たとえば、赤血球、白血球、尿細管細胞等）、尿円柱（たとえば、硝子体、顆粒体、蝋質体、脂肪小球、赤血球、白血球、尿細管細胞等で構成されるもの）、及び他の物体が挙げられる。

装置が光学アセンブリにおける適当な光学要素、たとえば、回折格子または１以上のプリズム、偏光板、顕微鏡画像化システムを含む工程４８６の実施形態では、画像分析器は、三次元解析法を実施する、及び／または位相差顕微鏡法及び／または光学的鉱物学解析及び／またはコノスコープを行って尿における結晶を特定し及び／または解析する、及び／またはＯＣＴを採用して尿の構成成分を特定し及び／または解析するように適合させたソフトウエアを含む。工程４８４は複数回実施されてこれらの技法の一部または全部を行ってもよい。

工程４８８は、工程４８４及び／または４８６の結果が医師または画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによってさらに解析されて医学的状態及び／または潜在的な医学的状態（たとえば、タンパク尿、尿における血液、尿円柱の提示、薬剤の提示、尿路感染（ＵＴＩ）、ＡＫＩ、他の腎疾患または尿路疾患、肝臓の状態、胆管の状態等）を判定する任意の工程である。そのような解析には、同じ患者についての既往データとの比較（たとえば、尿の特性における突然の変化を判定するために、または臨床的関心の医学的状態を示してもよい傾向を発生していることを特定するために）、または関連する値もしくは臨床的関心の状態を示すと定義されるもしくは定義されてもよい医学的基準のデータベースとの比較、または判定された尿の特性に基づいた他の種類に解析との比較が関与してもよい。

それぞれ工程４８２、４８４、４８６及び４８８で集められたデータを記録することを含む工程４８９、４９０、４９２、４９４は任意で実施される。工程４８２、４８４、４８６及び４８８で集められたデータは、制御ユニットまたは画像分析器または遠隔システムにおけるデータ蓄積にて局所的に記録されてもよい。さらにまたは代わりに、データが医師または制御ユニット、画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによって臨床的に関心があるものであると判定されるのであれば、それは別のシステムまたは人または他の実体に記録されてもよいし、または報告されてもよい。そのような報告は、たとえば、テキストとして表示される、警報を鳴らす、ブザーまたはバイブレータを起動する、テキストもしくは音声のメッセージを送る電子通信、画面上の表示、視覚的な、聴覚的なまたは機械的な手段を介した警報を含む手段を介してもよい。

工程４９６は、工程４８４、４８６及び４８８の結果に応答性の患者が治療される任意の工程である。たとえば、患者には、追加の流体、塩、ビタミン、抗酸化剤、抗生剤、利尿剤、抗利尿剤、薬物及びそれらの組み合わせが提供されてもよい。

本発明の実施形態に係るインライン尿検査のための方法５００の簡略化したフローチャートである図５を今や参照する。

工程５０２では、制御ユニットが分配器１２２に指示を送って少なくとも１つの化学物質を導管１０８に導入する。一部の実施形態によれば、化学物質は、顔料、染料、反応物質、試薬、指示薬、生化学的で且つ粒子状の物質、たとえば、ミクロスフェア、ナノスフェア、ナノチューブ、粉末等から成る群から選択される。一部の実施形態によれば、物質には、不活性物質または化学的に反応性の物質またはそれらの組み合わせが含まれる。

工程５０４では、少なくとも１つの制御ユニット、画像取り込みユニット及び画像分析器は、分配器の下流の位置で工程５０２にて分配された化学物質の尿との少なくとも１つの化学反応を時間Ｔ_１で検出するように作動する（たとえば、色の変化もしくは肉眼で見た他の変化によって、または拡大を用いて及び、たとえば、可視光もしくは紫外線もしくは他の波長もしくは偏光、視準等のような特徴の光のような適当な照明を用いて）。

工程５０５は、さらに長い時間が経過した後、すなわち、時間Ｔ_２、従ってＴ_２＞Ｔ_１にて画像を取り込むためにさらに下流に位置する画像取り込みユニットを用いて工程５０４の行動を繰り返す任意の工程である。工程５０５は時間Ｔ_３、Ｔ_４等に画像を取り込むために追加の画像取り込みユニットを用いて任意で繰り返されてもよい。

類似の方法では、画像取り込みユニットからの上流の異なる距離での別の分配器からの物質の放出によって異なる反応時間を解析することができる。

工程５０６では、少なくとも１つの画像取り込みユニットで作製されたデータを画像分析器におけるソフトウエアによって解析して化学反応の進行または結果を判定する。

さらにまたは代わりに、さらに下流の少なくとも１つの任意の画像取り込みユニットからのデータを解析して、長い時間Ｔ_２（またはＴ_３等）が経過した後に生じる化学反応を検出する、または１以上のさらに早い画像の解析から検出された化学反応のその後の進行を検出する。反応の進行を解析する場合、解析は反応の速度の決定を含んでもよい。適当な化学物質によって、上述のように種々の尿の特性が決定されてもよい。解析工程は少なくとも１つの画像のデータで作動する。一部の実施形態によれば、同じまたは複数の画像取り込みユニットからの複数の画像を解析して化学反応を検出する。

工程５０７は、工程５０４及び／または工程５０５の結果が医師または画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによってさらに解析され、画像から利用できる化学反応及び他のデータに基づいて医学的状態及び／または潜在的な医学的状態（たとえば、ＵＴＩ、薬剤の存在、妊娠、糖尿病、腎不全、肝疾患、糸球体腎炎、ヘモグロビン尿症、ケトン尿症等）を判定する任意の工程である。

工程５０８は、工程５０４及び５０５で集められたデータ及び工程５０６における解析の結果が制御ユニットまたは画像分析器または遠隔システムにおけるデータ蓄積にて局所的に記録される任意の工程である。

工程５０９は、データが医師または制御ユニット、画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアによって臨床的に関心があるものであると判定されるのであれば、それは別のシステムまたは人または他の実体に記録され、または報告される任意の工程である。そのような報告は、たとえば、テキストとして表示される、警報を鳴らす、ブザーまたはバイブレータを起動する、テキストもしくは音声のメッセージを送る電子通信、画面上の表示、視覚的な、聴覚的なまたは機械的な手段を介した警報を含む手段を介してもよい。

工程５１０は、工程５０６で判定された結果に応答性の患者が治療される任意の工程である。たとえば、患者には、追加の流体、塩、ビタミン、抗酸化剤、抗生剤、利尿剤、抗利尿剤、薬物及びそれらの組み合わせが提供されてもよい。

本発明の種々の実施形態では、装置の種々の成分は部分的にもしくは完全に使い捨てであってもよく、または部分的にもしくは全体として再利用可能であってもよい（たとえば、画像センサーは再利用可能な品目であってもよい一方で光学アセンブリの一部または全部が使い捨て品目の一部であってもよく、または画像取り込みユニットは全体として使い捨てであってもよい一方で制御ユニットは再利用可能である）。

本発明の実施形態は説明の目的で記載されてきたが、本発明はクレームの範囲を超えることなく、種々の変化、改変及び適応とともに実施されてもよいことが理解されるであろう。

Claims (26)

1. インライン尿検査用の装置であって、
   （ａ）画像センサー及び光学アセンブリを含む少なくとも１つの画像取り込みユニットと、
   （ｂ）有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルによって前記装置の他の成分すべてと操作可能に接続される制御ユニットとを含み、前記制御ユニットは、前記装置の前記画像取り込みユニット及び他の成分の自動制御のための前記制御ユニットにおいて手動制御、周辺機器からの指示の中継またはソフトウエア及びプロセッシング手段のプログラミングを可能にする入力デバイスとして機能するように、且つ有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルを介して前記画像取り込みユニットのデータによって集められた画像に関するデータを周辺機器に移すように構成される出力デバイスとしても機能するように構成され、
   その際、前記装置が、患者の膀胱またはカテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムまでつなぐ導管もしくは配管に挿入されるように適合させる留置尿カテーテルに連結されるように構成される、前記装置。
2. 以下
   （ａ）前記カテーテルまたは導管を通って流れる尿の流れに様々な種類の物質を分配して尿の特性の解析に役立つように構成される分配器と
   （ｂ）前記カテーテルまたは導管を通って流れる前記尿の流れに光を当てることができるように構成される画像取り込みデバイスにおける照明デバイスとの
   少なくとも１つのそれぞれの１以上を含む請求項１に記載の装置。
3. 前記尿の流れから反射されたまたはそれを透過した光が、前記カテーテルまたは導管における同一のまたは異なるウインドウを通って前記光学アセンブリによって前記画像センサーに集中されるように、前記照明デバイスが前記カテーテルまたは導管における少なくとも１つのウインドウを通る前記尿の流れに光を当てるように構成される請求項２に記載の装置。
4. 前記装置の少なくとも１つの成分が前記カテーテルまたは導管の区分の壁に成形されるまたは組み立てられる請求項１に記載の装置。
5. 前記装置の少なくとも１つの成分が前記カテーテルまたは導管に挿入されるプローブに連結される請求項１に記載の装置。
6. 前記分配器によって分配される前記物質が、粉末、粒子、液体及び気体（気泡）、ポリスチレンまたは他の材料でできたミクロスフェア、ナノ粒子、ナノスフェア及びナノチューブの１以上である請求項２に記載の装置。
7. 前記分配器によって分配される前記物質が、前記尿の流れの中に直接注入される、または微粒子、ミクロスフェア、ナノ粒子、ナノスフェア、及びナノチューブの上に被覆されるもしくはその中に包埋される化学染料または試薬の１以上を含む請求項２に記載の装置。
8. 前記尿を温めてまたは冷却して化学反応の速度に影響を与える手段を含む請求項７に記載の装置。
9. 前記画像取り込みユニットが、以下：
   （ａ）前記尿にて結晶と液体の特定を支援するデータを提供する２つの偏光フィルター；
   （ｂ）前記尿にて細胞を特定し、分析するのに使用することができるデータを作製するための位相差顕微鏡観察を行うための集光レンズ、位相差板及び減光フィルター；
   （ｃ）前記尿の構成成分の独自性及び／または濃度を決定するのに使用することができる分光分析データを作製するための１以上のプリズム及び／または回折格子；
   （ｄ）前記尿にて結晶を特定し、分析するための光学的鉱物学分析を行うのに使用することができるデータを提供する２つの偏光板及び１つの顕微鏡画像化システム；
   （ｅ）前記尿にて結晶を特定し、分析するためのコノスコープ分析を行うのに使用することができる画像を提供するための発散レンズ；
   （ｆ）特定の波長（単数）または波長（複数）の光を放射し、前記尿またはその中の物体に異なる波長の光を放射させる照明デバイスと、前記尿における有機物及び無機物を特定し、分析するために蛍光顕微鏡法を行うのに使用されるデータを提供する顕微鏡画像化システムを含む光学アセンブリ；
   （ｇ）前記尿における粒子の高解像度の３Ｄ画像を得るのに使用されるデータを提供するＯＣＴ（光干渉断層撮影）を行うように構成される光学成分
   の１つを含む請求項１に記載の装置。
10. 以下の方法：
    （ａ）立体画像の対を得るように構成される画像取り込みユニットの１以上の対と；
    （ｂ）前記導管に沿った同じ長手位置にて、しかし、前記導管の軸に対して垂直の面における異なる角度で配置される画像取り込みユニットの少なくとも１つで構成される少なくとも２つの画像取り込みユニットを含む請求項１に記載の装置。
11. 少なくとも１つの請求項１に記載の装置と、有線のまたはワイヤレスの通信チャンネルを介して前記画像取り込みユニット及び／または制御ユニットに操作可能に接続される少なくとも１つの画像分析器ユニットとを含むシステムであって、前記画像分析器ユニットが、前記画像取り込みユニットによって取り込まれた画像を解析して、前記尿の流れにおける対象とする前記尿及び／または物体の特性の特定に関連する情報をそれから引き出すように適応させたプロセッサー及びソフトウエアを含む、前記システム。
12. 以下の周辺機器：標準のコンピュータ画面、グラフィカルユーザーインターフェース、タッチスクリーン、キーボード、キーパッド、タッチパッド、タッチペン、警告灯、聴覚出力、保存のシステム及び媒体、遠隔サーバー、警告システム、携帯通信デバイス、医療デバイスの少なくとも１つを含む請求項１１に記載のシステム。
13. 単一の物理的な及び／または論理的なユニットが１以上の分配器ユニット、画像取り込みユニット、制御ユニット及び画像分析器ユニットまたはそれらのサブセット組み込んでもよい請求項１１に記載のシステム。
14. 医師または前記画像分析器もしくは別の周辺コンピュータにおけるソフトウエアが前記尿の流れにおける対象とする前記尿及び／または物体の前記特性を解析して医学的状態を判定する請求項１２に記載のシステム。
15. 前記画像分析器が、以下の機械視覚技法：パターン認識、エッジ検出、情報選別、色分析、画素計数、区分け及び計測学の１以上を可能にするソフトウエアアルゴリズムを含む請求項１１に記載のシステム。
16. 前記画像分析器の前記プロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムが、異なる時間に１つの画像取り込みユニットから、または同じ時間もしくは異なる時間に２以上の画像取り込みユニットから取り込まれた複数の画像を比較するように適合させられ、それによってそれらが前記画像取り込みユニットの視野を横切って進むにつれて１以上の特定の物体の経時的な進行を前記画像分析器が追跡するのを可能にし；それによって前記導管を介した前記特定の物体の前記進行、スピード及び速度を計算するのに他のソフトウエアアルゴリズムによって使用され得るデータを提供する請求項１１に記載のシステム。
17. 前記画像分析器の前記プロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、前記導管の物理的特性及び前記導管を通る特定の物体の前記スピード及び／または速度についての情報を使用し、前記導管を通る前記尿の前記体積流量率を算出するように適合させる請求項１１に記載のシステム。
18. 医師または前記画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが前記導管を通る前記尿の前記体積流量率を分析して医学的状態を判定する請求項１７に記載のシステム。
19. 前記制御ユニットが、前記分配器ユニットによる物質の選択及び放出のタイミングを制御し、前記画像分析器ユニットに利用可能なタイミング情報を作製し、それは、前記分配器ユニットと前記画像取り込みユニットとの間の距離と、前記物質の放出の時間の前記画像取り込みユニットによる検出の時間との比較とを使用して、前記カテーテルまたは導管における前記物質の移動の速度を算出するように適合させたソフトウエアアルゴリズムを実行することができる請求項１１に記載のシステム。
20. 前記画像分析器の前記プロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、前記導管の物理的特性及び前記導管を通る前記物体の移動の前記速度についての情報を使用し、前記導管を通る前記尿の前記体積流量率を算出するように適合させる請求項１７に記載のシステム。
21. 医師または前記画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが前記導管を通る前記尿の前記体積流量率を分析して医学的状態を判定する請求項２０に記載のシステム。
22. 前記画像分析器の前記プロセッサー及びソフトウエアアルゴリズムを、化学反応を検出するように適合させる請求項１１に記載のシステム。
23. 医師または前記画像分析器もしくは周辺コンピュータにおけるソフトウエアが前記化学反応を分析して医学的状態を判定する請求項２２に記載のシステム。
24. 前記システムの少なくとも１つの成分が使い捨てである請求項１１に記載のシステム。
25. 患者の膀胱または留置尿カテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムまで通じる導管もしくは配管に挿入されるように適合させる前記カテーテルの区分であって、前記区分が前記区分の壁に成形されるまたは組み立てられる請求項１に記載の装置の少なくとも１つの成分を含む、前記区分。
26. 患者の膀胱または留置尿カテーテルから採尿容器もしくは使い捨てシステムまで通じる導管もしくは配管に挿入されるように適合させる前記カテーテルに挿入されるように構成されるプローブであって、請求項１に記載の装置の少なくとも１つの成分が前記プローブに連結される、前記プローブ。

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