JP2020501629A - 非接触血圧モニタリング - Google Patents

Abstract

【課題】非接触血圧モニタリングを開示する。【解決手段】非接触血圧モニタリングは、患者の血管に赤外（「ＩＲ」）光を照射することと；ＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、患者によって反射されたＩＲ光を受光することと；患者の心拍数に基づく時間に、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像を取り込むことと；第１の画像から、血管の最大直径を決定することと；患者の心拍数に基づく時間に、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像を取り込むことと；第２のＩＲ画像から、血管の最小直径を決定することと；血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧を計算することとを含む。【選択図】図３

Description

本発明の分野は、患者の非接触血圧モニタリングのための方法、装置および製品に関する。

血圧、心拍数および血流速度などの様々な血液関連メトリックを収集するための現在の医療技術では、一般に患者と医療機器との間の物理的接触を要する。例えば、血圧は一般に、膨張式カフを含む血圧計（血圧メータまたはモニタとも呼ばれる）で測定される。そのようなカフは、膨張されると患者の静脈を通る血流を遮断し、そして制御された様式で収縮して、締め付けられているときおよび締め付けられていないときの静脈の血圧を測定する。そのような締め付けは多くの患者にとって不快であろう。

非接触血圧モニタリングを開示する。

患者の非接触血圧モニタリングのための方法、装置および製品が本明細書に開示される。一態様では、そのような非接触血圧モニタリングは、血圧モニタリング・システムによって、患者の血管に赤外（「ＩＲ」）光を照射することと；血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、患者によって反射されたＩＲ光を受光することと；患者の心拍数に基づく時間に、血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像を取り込むことと；血圧モニタリング・システムによって第１の画像から、血管の最大直径を決定することと；患者の心拍数に基づく時間に、非接触血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像を取り込むことと；血圧モニタリング・システムによって第２のＩＲ画像から、血管の最小直径を決定することと；血圧モニタリング・システムによって、血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧を計算することとを含む。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、類似参照番号が概して本発明の例証的な実施形態の類似部分を表す添付図面に例示される本発明の例証的な実施形態の以下のより詳細な説明から明らかであろう。

本発明の実施形態がここで、添付図面を参照しつつ、単に例として記載されることになる。

本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのために構成されるシステムのブロック図を示す。 本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。 患者の血管の図を示す。 患者の心拍数を計算することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。 患者の血流速度を計算することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。 患者の血管の別の図を示す。 発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。

本発明による患者の非接触血圧モニタリングのための例証的な方法、装置および製品が、図１から始まる添付図面を参照しつつ記載される。図１は、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのために構成されるシステムのブロック図を示す。図１のシステムは、本発明の様々な実施形態に係る非接触血圧モニタリング・システムの一例を含む。そのような血圧モニタリング・システムは、コンピュータ（１５２）の形態の自動計算機、カメラ（１０４）およびいくつかの光源（１０６、１０２）で実装されてよい。

図１のコンピュータ例（１５２）は、少なくとも１つのコンピュータ・プロセッサ（１５６）または「ＣＰＵ」の他に、プロセッサ（１５６）におよびコンピュータ（１５２）の他の部品に高速メモリ・バス（１６６）およびバス・アダプタ（１５８）を通じて接続されるランダム・アクセス・メモリ（１６８）（「ＲＡＭ」）を含む。

ＲＡＭ（１６８）に記憶されるのは、血圧モニタリング・モジュール（１２６）、すなわち本発明の実施形態による非接触血圧モニタリングのためのコンピュータ・プログラム命令のモジュールである。そのために、血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、ＩＲ光源（１０２）の使用を通じて、患者（１００）の１つまたは複数の血管にＩＲ光を照射してよい。本発明のいくつかの実施形態において、患者（１００）にＩＲ光を照射することは、患者の顔に照射することを含んでよい。当業者には想起されるであろうが、顔は、静脈、毛細管等の形態の多くの血管を含む。血管とは、本明細書でその用語が使用される場合、静脈、毛細管および動脈のいずれかまたは全てを指してよい。

血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、ＩＲカメラ（１０４）によって偏光フィルタ（１０８）を通して、患者（１００）によって反射されたＩＲ光（１１０）を受光してもよい。図１の例におけるカメラ（１０４）は各種の方法で実装されてよい。例えば、カメラは、ＩＲ光、可視光または両方を取り込むように構成されるデジタル・ビデオ・カメラであってよい。いくつかの実施形態において、複数のカメラが実装されてよい。そのような実施形態において、１つのカメラがＲＧＢａカメラで、そして別の１つがＩＲカメラであってよい。偏光フィルタは一般に、偏光がフィルタを通過するのを阻止する。直線偏光子、円偏光子または２つの組合せなど、様々な種類の偏光フィルタが図１のシステム例に活用されてよい。

血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、カメラ（１０４）を通して、患者の心拍数に基づく時間に、血管が拡張−すなわち完全に膨張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像を取り込んでもよい。当業者は、画像のそのような「取込み」が、例えばデジタル・ビデオのフレームのストリームを取り込むことによって、多くの画像を取り込み、そしてその多くの画像から画像データをサンプリングすることによって実施されてよいことを認識するであろう。実際、本明細書で用語「取込み」が使用されるたびに、当業者は、その用語が、多くの画像を取り込み、そしてそれらの画像から画像データをサンプリングすることを指してよいことを認識するであろう。

心拍動は心周期で生じる。心周期は、心臓の心室が収縮して心血管網に血液を送り出す収縮期から始まる。その周期は休止期が介在して続き、最終的に心臓の心室が弛緩する拡張期が続く。心周期の収縮期間に応答して、血管は圧上昇を経験し、したがって拡張する。この時点で、既知のまたは計算された心拍数（下記する）に基づいて、血圧モニタリング・モジュールは血管のＩＲ画像を取り込む。当業者は、血管のＩＲ画像を取り込むことが一般に、血管全体よりもむしろ、血管の一部分の画像を取り込むことを指すことを認識するであろう。

第１のＩＲ画像から、血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、血管の最大直径を決定してよい。その直径は、血管のエッジが識別されることができ、そして最大拡張の点でのエッジ間の距離が各種の方法で計算されることができる、画像の画像処理に基づいて計算されてよい。

血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、カメラ（１０４）を通して、次いで患者の心拍数に基づく時間に、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像を取り込んでよい。先だって完全拡張であるときにＩＲ画像に取り込まれた血管の同じ部分が、血管が完全に収縮されているときに、すなわち心臓の心周期の拡張期間中に取り込まれてよい。同様に、血圧モニタリングは、第２のＩＲ画像から、血管の最小直径を決定してよい。

これらの最大および最小直径から、血圧モニタリング・モジュールは次いで、患者の血圧を計算してよい。血圧は一般に血流速度および全末梢抵抗の積に正比例する。全末梢抵抗は、血管の半径に基づいて非常に可変である。血圧モニタリング・モジュール（１２６）は各種の方法で血圧を計算してよい。血圧は一般に拡張期におよび収縮期に測定される。いくつかの実施形態において、血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、血流速度を仮定または計算し、最大直径に基づいて全末梢抵抗を近似し、そしてその２つの積を計算することによって拡張期血圧を計算してよい。血圧モニタリング・モジュール（１２６）は、血流速度を仮定または計算し、最小直径に基づいて全末梢抵抗を近似し、そしてその２つの積を計算することによって収縮期血圧を計算してもよい。当業者は、これが、血管の最大および最小直径から血圧を計算する、多くの可能な方法の中で、ほんの１つの方法であることを認識するであろう。各そのような可能な方法は十分に本発明の範囲内である。

当業者は、コンピュータ（１５２）、カメラ（１０４）および光源（１０２、１０６）を含む、図１に描かれる血圧モニタリング・システムが各種の異なる様式で実装されてよいと認識するであろう。そのシステムはキオスクに実装されてよく、ユーザがキオスクに近づき、ユーザ入力デバイスの使用を通じて血圧モニタリングを要求し、そしてモニタリングの結果をディスプレイ（１８０）上で得ることができる。読者は、そのようなモニタリングが動的かつ連続的であってよいことも認識するであろう。多くのカメラが、例えば、各秒２４フレームを取り込むように構成されてよく、そしてＩＲ画像の取込みに続いて、最大および最小血管径の決定ならびに血圧の計算が短期間に何度も実施されてよい。

同じくＲＡＭ（１６８）に記憶されるのは、オペレーティング・システム（１５４）である。本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのために構成されるコンピュータに有用なオペレーティング・システムとしては、当業者には想起されるであろうが、ＵＮＩＸ（Ｒ）（ＴＭ）、Ｌｉｎｕｘ（ＴＭ）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（Ｒ）（ＴＭ）、ＡＩＸ（ＴＭ）、ＩＢＭのｉ（ＴＭ）オペレーティング・システム、その他を含む。図１の例におけるオペレーティング・システム（１５４）および血圧モニタリング・モジュール（１２６）はＲＡＭ（１６８）に示されるが、しかしそのようなソフトウェアの多くの部品が典型的に、例えばディスク・ドライブ（１７０）になど、不揮発性メモリにも記憶される。

図１のコンピュータ（１５２）は、プロセッサ（１５６）およびコンピュータ（１５２）の他の部品に拡張バス（１６０）およびバス・アダプタ（１５８）を通じて結合されるディスク・ドライブ・アダプタ（１７２）を含む。ディスク・ドライブ・アダプタ（１７２）は、ディスク・ドライブ（１７０）の形態でコンピュータ（１５２）に不揮発性データ記憶を接続する。本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのために構成されるコンピュータに有用なディスク・ドライブ・アダプタとしては、当業者には想起されるであろうが、統合ドライブ・エレクトロニクス（「ＩＤＥ」）アダプタ、小型コンピュータ・システム・インタフェース（「ＳＣＳＩ」）アダプタ、その他を含む。不揮発性コンピュータ・メモリも、当業者には想起されるであろうが、光ディスク・ドライブ、電気的消去可能プログラマブル・リードオンリ・メモリ（いわゆる「ＥＥＰＲＯＭ」または「フラッシュ」メモリ）、ＲＡＭドライブ、等として実装されてよい。

図１のコンピュータ例（１５２）は、１つまたは複数の入出力（「Ｉ／Ｏ」）アダプタ（１７８）を含む。Ｉ／Ｏアダプタは、例えば、コンピュータ・ディスプレイ・スクリーンなどのディスプレイ・デバイスへの出力の他にキーボードおよびマウスなどのユーザ入力デバイス（１８１）からのユーザ入力を制御するためのソフトウェア・ドライバおよびコンピュータ・ハードウェアを通じてユーザ指向入出力を実装する。図１のコンピュータ例（１５２）は、ビデオ・アダプタ（２０９）を含み、これは、ディスプレイ・スクリーンまたはコンピュータ・モニタなどのディスプレイ・デバイス（１８０）へのグラフィック出力のために特別に設計されたＩ／Ｏアダプタの一例である。ビデオ・アダプタ（２０９）は、高速ビデオ・バス（１６４）、バス・アダプタ（１５８）および、同じく高速バスであるフロント・サイド・バス（１６２）を通してプロセッサ（１５６）に接続される。

図１の例証的なコンピュータ（１５２）は、他のコンピュータとのデータ通信のためのおよびデータ通信ネットワーク（ここでは図示せず）とのデータ通信のための通信アダプタ（１６７）を含む。そのようなデータ通信は、当業者には想起されるであろうが、ＲＳ−２３２接続を通じて、ユニバーサル・シリアル・バス（「ＵＳＢ」）などの外部バスを通じて、ＩＰデータ通信ネットワークなどのデータ通信ネットワークを通じて、および他の方法でシリアルに実施されてよい。通信アダプタは、１つのコンピュータが別のコンピュータに直接またはデータ通信ネットワークを通じてデータ通信を送るための、データ通信のハードウェア・レベルを実装する。本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのために構成されるコンピュータに有用な通信アダプタの例としては、有線ダイヤルアップ通信のためのモデム、有線データ通信のためのイーサネット（Ｒ）（ＩＥＥＥ８０２．３）アダプタ、および無線データ通信のための８０２．１１アダプタを含む。

図１に例示される例証的なシステムを構成するコンピュータ部品、カメラおよび光源の配置は説明のためであり、限定のためでない。本発明の様々な実施形態によって有用なデータ処理システムとしては、当業者には想起されるであろうが、図１には図示されない、追加サーバ、ルータ、他のデバイスおよびピアツーピア・アーキテクチャを含んでよい。そのようなデータ処理システムにおけるネットワークは、当業者には想起されるであろうが、例えばＴＣＰ（伝送制御プロトコル）、ＩＰ（インターネット・プロトコル）、ＨＴＴＰ（ハイパーテキスト転送プロトコル）、ＷＡＰ（無線アクセス・プロトコル）、ＨＤＴＰ（ハンドヘルド・デバイス・トランスポート・プロトコル）、その他を含む、多くのデータ通信プロトコルをサポートしてよい。本発明の様々な実施形態は、図１に例示されるものに加えて、各種のハードウェア・プラットフォームに実装されてよい。

更なる説明のために、図２は、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。図２の方法例は、図１の例に描かれたものと同様のシステムによって実施されてよい。

図２の方法は、血圧モニタリング・システムによって、患者の血管にＩＲ光を照射すること（２０２）を含む。或る血管（または多くの血管）に照射すること（２０２）は、患者の顔または他の露出皮膚にＩＲ光源からＩＲ光を投射することによって実施されてよい。

図２の方法は、血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、患者によって反射されたＩＲ光を受光すること（２０４）も含む。ＩＲカメラは、１つまたは複数のレンズ・フィルタを含んで、可視光スペクトルの入射光を阻止する一方、ＩＲ光がＣＣＤ（電荷結合素子）センサまたはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサに達するのを許可してよい。

図２の方法は、患者の心拍数に基づく時間に、血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像（２０８）を取り込むこと（２０６）も含む。ＩＲカメラが２４ＦＰＳ（毎秒フレーム）デジタル・ビデオ・カメラである実施形態において、第１のＩＲ画像を取り込むことは、一定期間の間にフレームのストリームを記憶し、そして心拍数に基づいて、完全拡張時の血管を含むものを識別することによって実施されてよい。

図２の方法は、血圧モニタリング・システムによって第１の画像（２０８）から、血管の最大直径（２２０）を決定すること（２１０）も含む。その直径は、エッジ検出が利用されて血管のエッジを識別する画像処理を通じて計算されてよい。対向する検出されたエッジ上の２点間の距離がその直径として決定されてよい。

図２の方法は、患者の心拍数に基づく時間に、非接触血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像（２１４）を取り込むこと（２１２）も含む。図２の方法は、血圧モニタリング・システムによって第２のＩＲ画像から、血管の最小直径（２１８）を決定することも含む。

図２の方法は、血圧モニタリング・システムによって、血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧を計算すること（２２４）も含む。血圧を計算すること（２２４）は、拡張期および収縮期両圧を計算することによって実施されてよく、そしてそのような計算は各種の方法で実施されてよい。いくつかの実施形態において、各直径（２２０、２１８）は、全末梢抵抗を決定または仮定するために使用されてよい。既知のまたは計算された血流速度があれば、拡張期および収縮期血圧を計算することは、全末梢抵抗（各直径での）および血流速度の積を決定することによって実施されてよい。計算後、血圧は、患者に表示もしくはその他提供され、または医師に電子的に提供されてよい（電子メールもしくは他のメッセージングを介して）。

更なる説明のために、図３は、患者の血管の図を示す。明確化のために患者の１つの血管（２０２）が拡大される。血管は２つの時間：心臓が拡張期間であって血管が収縮しているｔ_０および心臓が収縮期間であって血管が拡張されるｔ_１で図示される。各時間に、患者がＩＲ光を照射されている間に、血圧モニタリング・システムは、関心点（２０６）を含むＩＲ画像を取り込んでよい。その画像から、血圧モニタリング・システムは、ｔ_０での関心点で最小直径（２１８）を、およびｔ_１での関心点で最大直径（２２０）を決定してよい。

上述したように、患者の心拍数は、拡張時および収縮時の患者の血管のＩＲ画像を取り込むタイミングを決定するために使用されてよいものであるが、仮定またはその他計算されてよい。そのために、図４の方法が、患者の心拍数を計算することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。

図４の方法も、患者の血管に赤外ＩＲ光を照射すること（２０２）と；患者によって反射されたＩＲ光を受光すること（２０４）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像（２０８）を取り込むこと（２０６）と；血管の最大直径（２２０）を決定すること（２１０）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像（２１４）を取り込むこと（２１２）と；血管の最小直径（２１８）を決定すること（２１６）と；血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧（２２６）を計算すること（２２４）とを含むという点で、図４の方法は図２の方法と類似している。

図４の方法は、しかしながら、図４の方法が患者の心拍数を計算すること（４０２）を含むという点で、図２の方法と異なる。図４の方法において、患者の心拍数を計算すること（４０２）は、患者にＩＲ光および可視光を照射し（４０４）；患者がＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込み（４０６）；ＲＧＢａ画像から、最大ＲＧＢａ強度値を識別し（４０８）；そして患者の心拍動として、一定期間にわたる繰り返し最大ＲＧＢａ強度値の頻度を決定する（４１０）ことによって実施される。

心臓が鼓動すると、血液は血管を通ってより急速に流れ、そして血管は拡張する。そうすると、血管の色が変化する。その変化は、患者の通常の周期的な心拍動に基づいて周期的（または半周期的）である。そのため、色の変化の周期性または周波数は心拍動として活用されてよい。

一連の画像における各画像は複数の画素を含む。各画素は、赤用の強度値、緑用の強度値および青用の強度値によって規定される。血管の色が変化するにつれて、各画像における画素は強度値が変化する。そのため、画像から最大ＲＧＢａ強度値を識別すること（４０８）は各種の方法で実施されてよい。一例では、血圧モニタリング・システムは、多数の画素の各々に対してかつ各色に対して、平均強度値を計算してよい。血圧モニタリングは次いで、各色の平均強度値の和に基づいてスコアを計算し、そしてそれらの和を一連における他の画像の和と比較してよい。互いの範囲内で最高強度値を有するものが、最大ＲＧＢａ強度値を含む画像であると決定されてよい。

患者の心拍数は、血圧計算のためのＩＲ画像を取り込む際の後の使用のために計算されてよいだけでなく、心拍数は、患者または医師に提供される診断であってよい。

更なる説明のために、図５の方法が、患者の血流速度を計算することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。図５の方法も、患者の血管に赤外ＩＲ光を照射すること（２０２）と；患者によって反射されたＩＲ光を受光すること（２０４）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像（２０８）を取り込むこと（２０６）と；血管の最大直径（２２０）を決定すること（２１０）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像（２１４）を取り込むこと（２１２）と；血管の最小直径（２１８）を決定すること（２１６）と；血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧（２２６）を計算すること（２２４）とを含むという点で、図５の方法は図２の方法と類似している。

図５の方法は、しかしながら、図５の方法が患者の血流速度を計算すること（５０２）を含むという点で、図２の方法と異なる。図５の方法において、患者の血流速度を計算することは、患者にＩＲ光および可視光を照射し（５０４）；患者がＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ画像を取り込み（５０６）；一連のＲＧＢａ画像から、血管の上流位置が拡張されておりかつ下流位置が拡張されていないときの血管の第１の画像を識別し（５０８）；一連のＲＧＢａ画像から、下流位置が拡張されているときの血管の第２の画像を識別し（５１０）；第１および第２の画像の取込み間の時間差を計算し（５１２）；そして時間差に基づいて、血流速度を計算する（５１４）ことによって実施される。

血流速度は、血液が１つの点、上流位置から血管の第２の点、下流位置に流れるのにかかる時間によって決定されてよい。血圧モニタリング・システムは、上流および下流位置間の距離を計算し、次いで画像において血液がいつ各位置を流れるかを識別するように構成されてよい。血圧モニタリングは、或る位置を血液が流れる時間を、その位置で血管が拡張する時間として識別してよい。すなわち、第１の時間に、血液は上流位置を流れて、その位置で血管を拡張させる。後に、第２の時間に、血液は下流位置を流れて、その位置で血管を拡張させる。２つの拡張間の時間差および２つの位置間の距離の比が血流速度である。

上述したように、血流速度は血圧の計算に活用されてよい。そのために、患者の血圧を計算すること（２２４）は、血流速度ならびに血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧を計算すること（５１６）によって実施されてよい。

更なる説明のために、図６は、患者の血管の別の図を示す。明確化のために患者の１つの血管（６０２）が拡大される。血管（６０２）は２つの時間：血流（６１８）により上流位置（６０５）が拡張される（６２０）ｔ_０および血流により血管の下流位置（６０６）が拡張されるｔ_１で図示される。一定期間にわたって、患者がＩＲ光を照射されている間に、血圧モニタリング・システムは、ｔ_０およびｔ_１での血管を含む一連のＩＲ画像を取り込んでよい。その画像から、血圧モニタリング・システムは、拡張された上流位置を含む画像および拡張された下流位置を含む画像を識別してよい。血圧モニタリング・システムは次いで、それらの画像の取込み間の時間を計算または決定してよい。最後に、血圧モニタリング・システムは、時間差を２つの位置（６０５、６０６）間の距離で割ってよい。

更なる説明のために、図７の方法が、発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減することを含む、本発明の実施形態に係る患者の非接触血圧モニタリングのための更なる例証的な方法を例示するフロー・チャートを示す。図７の方法も、患者の血管に赤外ＩＲ光を照射すること（２０２）と；患者によって反射されたＩＲ光を受光すること（２０４）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が拡張されているときの患者の血管の第１のＩＲ画像（２０８）を取り込むこと（２０６）と；血管の最大直径（２２０）を決定すること（２１０）と；患者の心拍数に基づく時間に、血管が収縮されているときの患者の血管の第２のＩＲ画像（２１４）を取り込むこと（２１２）と；血管の最小直径（２１８）を決定すること（２１６）と；血管の最大および最小直径に基づいて患者の血圧（２２６）を計算すること（２２４）とを含むという点で、図７の方法は図２の方法と類似している。

図７の方法は、図７の方法において、患者の血圧（２２６）を計算すること（２２４）が、発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減すること（７０２）も含むという点で、図２の方法と異なる。いくつかの実施形態において、迷光、環境または背景放射が血圧モニタリング・システムのＩＲカメラに達することがある。そのような背景放射は、血圧モニタリング・システムによって制御されるもの以外のＩＲおよびＲＧＢａ源を含むことがある。そのために、カメラによって提供される画像データから背景放射の一部または全てをフィルタリングするために、発生源分離アルゴリズムが適用されてよい。発生源分離アルゴリズムは、組み合わされた別個の成分を識別し、そして所望の成分以外を除去することを試みる。発生源分離アルゴリズムを補助するために、カメラは、患者が存在しないときに画像を取り込んで、存在しかつカメラによって取り込まれそうである背景放射を識別してよい。次いで、発生源分離アルゴリズムを適用すると、血圧モニタリング計算にとって望ましくないであろう成分を除去するときに、先だって識別された背景放射が考慮されてよい。更に、複数の既知の光源がユーザに投射されて、カメラによって受光される可能性がある迷光放射の量を制限してよい。

本発明は、システム、方法もしくはコンピュータ・プログラム製品またはその組合せであってよい。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実施させるために自らにコンピュータ可読プログラム命令を有する或るコンピュータ可読記憶媒体（または複数の媒体）を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによる使用のために命令を保持および記憶することができる有形のデバイスであることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、電磁記憶デバイス、半導体記憶デバイス、または上記の任意の適切な組合せであってよいが、それらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストとしては、以下：ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リードオンリ・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル・リードオンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク・リードオンリ・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピー（Ｒ）・ディスク、パンチカードまたは命令が記録された溝内の隆起構造などの機械的にコード化されたデバイス、および上記の任意の適切な組合せを含む。コンピュータ可読記憶媒体は、本明細書で使用される場合、電波もしくは他の自由に伝播する電磁波、導波管もしくは他の伝送媒体を伝播する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通る光パルス）、または電線を通して伝送される電気信号などの、一時的信号自体であると解釈されるものではない。

本明細書に記載されるコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、あるいはネットワーク、例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワークもしくはワイヤレス・ネットワークまたはその組合せを介して外部コンピュータまたは外部記憶デバイスにダウンロードされることができる。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、ワイヤレス伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータもしくはエッジ・サーバまたはその組合せから成ってよい。各コンピューティング／処理デバイスにおけるネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インタフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受信し、そしてコンピュータ可読プログラム命令をそれぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体への記憶のために転送する。

本発明の動作を実施するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等といったオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語もしくは同様のプログラミング言語といった従来の手続き型プログラミング言語を含め、１つもしくは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれたソース・コードかオブジェクト・コードかであってよい。コンピュータ可読プログラム命令は、全体的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でかつ部分的に遠隔コンピュータ上で、または全体的に遠隔コンピュータもしくはサーバ上で実行してよい。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含め、任意の種類のネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続されてよく、または接続は外部コンピュータになされてよい（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通じて）。いくつかの実施形態において、例えば、プログラマブル論理回路、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路は、本発明の態様を実行するために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を活用して電子回路を個人化することによって、コンピュータ可読プログラム命令を実行してよい。

本発明の態様が、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図もしくはブロック図またはその両方を参照しつつ本明細書に記載される。フローチャート図もしくはブロック図またはその両方の各ブロック、およびフローチャート図もしくはブロック図またはその両方におけるブロックの組合せがコンピュータ可読プログラム命令によって実装されることができることが理解されるであろう。

これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行されるその命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実装するための手段を作り出すように、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを生成してよい。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作の態様を実装する命令を含む製品を構成するように、コンピュータ、プログラム可能なデータ処理装置もしくは他のデバイスまたはその組合せに特定の様式で機能するよう指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。

コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能な装置または他のデバイス上で実行されるその命令が、フローチャートもしくはブロック図またはその両方の１つまたは複数のブロックに指定される機能／動作を実装するように、コンピュータ実装プロセスを生成するべく、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置または他のデバイスへロードされて、コンピュータ、他のプログラム可能な装置または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させてもよい。

図のフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態に係るシステム、方法およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能性および動作を例示する。この点で、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメントまたは命令の一部分を表してよく、それは指定された論理関数を実装するための１つまたは複数の実行可能命令から成る。いくつかの代替実装では、ブロックに示される機能は、図に示される順序外で作用してよい。例えば、連続して図示される２つのブロックが、実際には、実質的に並行して実行されてよく、またはブロックは時に、関与する機能性に応じて、逆順で実行されてよい。ブロック図もしくはフローチャート図またはその両方の各ブロック、およびブロック図もしくはフローチャート図またはその両方におけるブロックの組合せが、指定された機能もしくは動作を実行するまたは専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実施する専用ハードウェア・ベースのシステムによって実装されることができることも留意されるであろう。

本発明の様々な実施形態に、その真の思想から逸脱することなく、変更および改変がなされることができることが上記の説明から理解されるであろう。本明細書における説明は単に例示の目的であり、限定的に解釈されるものではない。本発明の範囲は以下の請求項の文言によってのみ限定される。

Claims (22)

1. 患者の非接触血圧モニタリングの方法であって、
   血圧モニタリング・システムによって、患者の血管に赤外（「ＩＲ」）光を照射することと、
   前記血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、前記患者によって反射されたＩＲ光を受光することと、
   前記患者の心拍数に基づく時間に、前記血圧モニタリング・システムの前記ＩＲカメラによって、前記血管が拡張されているときの前記患者の前記血管の第１のＩＲ画像を取り込むことと、
   前記血圧モニタリング・システムによって前記第１の画像から、前記血管の最大直径を決定することと、
   前記患者の前記心拍数に基づく時間に、前記非接触血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、前記血管が収縮されているときの前記患者の前記血管の第２のＩＲ画像を取り込むことと、
   前記血圧モニタリング・システムによって前記第２のＩＲ画像から、前記血管の最小直径を決定することと、
   前記血圧モニタリング・システムによって、前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算することとを含む、方法。
2. 前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
   前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
   前記ＲＧＢａ画像から、最大ＲＧＢａ強度値を識別することと、
   前記患者の心拍動として、一定期間にわたる繰り返し最大ＲＧＢａ強度値の頻度を決定することと、
   を含む、前記患者の前記心拍数を計算することを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
   前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
   前記一連のＲＧＢａ画像から、血管の上流位置が拡張されておりかつ下流位置が拡張されていないときの前記血管の第１の画像を識別することと、
   前記一連のＲＧＢａ画像から、前記下流位置が拡張されているときの前記血管の第２の画像を識別することと、
   前記第１および第２の画像の前記取込み間の時間差を計算することと、
   前記時間差に基づいて、血流速度を計算することと、
   を含む、前記患者の血流速度を計算することを更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記患者の血圧を計算することが、前記血流速度ならびに前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算することを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記患者の前記血圧を計算することが、発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減することを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記患者の血管にＩＲ光を照射することが、前記患者の顔にＩＲ光を照射することを更に含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記血圧の計算が、前記患者が存在する間、周期的に更新される、請求項１に記載の方法。
8. 患者の非接触血圧モニタリングのための装置であって、コンピュータ・プロセッサ、前記コンピュータ・プロセッサに作動的に結合されるコンピュータ・メモリを備え、前記コンピュータ・メモリはその内部に、前記コンピュータ・プロセッサによって実行されると、前記装置に、
   血圧モニタリング・システムによって、患者の血管に赤外（「ＩＲ」）光を照射するステップと、
   前記血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、前記患者によって反射されたＩＲ光を受光するステップと、
   前記患者の心拍数に基づく時間に、前記血圧モニタリング・システムの前記ＩＲカメラによって、前記血管が拡張されているときの前記患者の前記血管の第１のＩＲ画像を取り込むステップと、
   前記血圧モニタリング・システムによって前記第１の画像から、前記血管の最大直径を決定するステップと、
   前記患者の前記心拍数に基づく時間に、前記非接触血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、前記血管が収縮されているときの前記患者の前記血管の第２のＩＲ画像を取り込むステップと、
   前記血圧モニタリング・システムによって前記第２のＩＲ画像から、前記血管の最小直径を決定するステップと、
   前記血圧モニタリング・システムによって、前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算するステップとを実施させるコンピュータ・プログラム命令が設けられた、装置。
9. 前記コンピュータ・プロセッサによって実行されると、前記装置に、
   前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
   前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
   前記ＲＧＢａ画像から、最大ＲＧＢａ強度値を識別することと、
   前記患者の心拍動として、一定期間にわたる繰り返し最大ＲＧＢａ強度値の頻度を決定することとを含む、前記患者の前記心拍数を計算するステップを実施させるコンピュータ・プログラム命令を更に含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記コンピュータ・プロセッサによって実行されると、前記装置に、
    前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
    前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
    前記一連のＲＧＢａ画像から、血管の上流位置が拡張されておりかつ下流位置が拡張されていないときの前記血管の第１の画像を識別することと、
    前記一連のＲＧＢａ画像から、前記下流位置が拡張されているときの前記血管の第２の画像を識別することと、
    前記第１および第２の画像の前記取込み間の時間差を計算することと、
    前記時間差に基づいて、血流速度を計算することとを含む、前記患者の血流速度を計算するステップを実施させるコンピュータ・プログラム命令を更に含む、請求項８に記載の装置。
11. 前記患者の血圧を計算するステップが、前記血流速度ならびに前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算することを更に含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記患者の前記血圧を計算するステップが、発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減することを更に含む、請求項８に記載の装置。
13. 前記患者の血管にＩＲ光を照射するステップが、前記患者の顔にＩＲ光を照射することを更に含む、請求項８に記載の装置。
14. 前記血圧の計算が、前記患者が存在する間、周期的に更新される、請求項８に記載の装置。
15. 患者の非接触血圧モニタリングのためのコンピュータ・プログラム製品であって、前記コンピュータ・プログラム製品がコンピュータ可読媒体上に設けられ、実行されると、コンピュータに、
    血圧モニタリング・システムによって、患者の血管に赤外（「ＩＲ」）光を照射するステップと、
    前記血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって偏光フィルタを通して、前記患者によって反射されたＩＲ光を受光するステップと、
    前記患者の心拍数に基づく時間に、前記血圧モニタリング・システムの前記ＩＲカメラによって、前記血管が拡張されているときの前記患者の前記血管の第１のＩＲ画像を取り込むステップと、
    前記血圧モニタリング・システムによって前記第１の画像から、前記血管の最大直径を決定するステップと、
    前記患者の前記心拍数に基づく時間に、前記非接触血圧モニタリング・システムのＩＲカメラによって、前記血管が収縮されているときの前記患者の前記血管の第２のＩＲ画像を取り込むステップと、
    前記血圧モニタリング・システムによって前記第２のＩＲ画像から、前記血管の最小直径を決定するステップと、
    前記血圧モニタリング・システムによって、前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算するステップとを実施させるコンピュータ・プログラム命令を含む、コンピュータ・プログラム製品。
16. 実行されると、前記コンピュータに、
    前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
    前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
    前記ＲＧＢａ画像から、最大ＲＧＢａ強度値を識別することと、
    前記患者の心拍動として、一定期間にわたる繰り返し最大ＲＧＢａ強度値の頻度を決定することとを含む、前記患者の前記心拍数を計算するステップを実施させるコンピュータ・プログラム命令を更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
17. 実行されると、前記コンピュータに、
    前記患者にＩＲ光および可視光を照射することと、
    前記患者が前記ＩＲ光を照射されている間に一連のＲＧＢａ（「赤、緑、青、アルファ」）画像を取り込むことと、
    前記一連のＲＧＢａ画像から、血管の上流位置が拡張されておりかつ下流位置が拡張されていないときの前記血管の第１の画像を識別することと、
    前記一連のＲＧＢａ画像から、前記下流位置が拡張されているときの前記血管の第２の画像を識別することと、
    前記第１および第２の画像の前記取込み間の時間差を計算することと、
    前記時間差に基づいて、血流速度を計算することとを含む、前記患者の血流速度を計算するステップを実施させるコンピュータ・プログラム命令を更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
18. 前記患者の血圧を計算するステップが、前記血流速度ならびに前記血管の前記最大および最小直径に基づいて前記患者の血圧を計算することを更に含む、請求項１７に記載のコンピュータ・プログラム製品。
19. 前記患者の前記血圧を計算するステップが、発生源分離アルゴリズムによって、背景放射の影響を低減することを更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
20. 前記患者の血管にＩＲ光を照射するステップが、前記患者の顔にＩＲ光を照射することを更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
21. 前記血圧の計算が、前記患者が存在する間、周期的に更新される、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
22. 前記血管が、毛細管から成る、請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。