JP5057783B2

JP5057783B2 - 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

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Publication number: JP5057783B2
Application number: JP2006548387A
Authority: JP
Inventors: ヴィンセントピータークラブトゥリー; ピーターリチャードスミス
Original assignee: ダイアログデヴァイシーズリミテッド
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2025-01-10
Also published as: CN100577090C; SI1694203T1; GB2413078B; CN101732045A; US20140039326A1; EP1694203B1; AU2005203912B2; AU2005203912A1; EP2108309B1; US20070270699A1; PL1694203T3; EP1694203A1; EP2108309A1; EP2108310B1; AU2011201021A1; DE602005016212D1; CA2552924A1; US9730590B2; EP2108310A1; DK1694203T3

Description

本発明の実施形態は、被験者の末梢血液循環、特に、限定はしないが、足への動脈血流を評価することに関する。

ＵＳ５１３７０２３は、吸収基質内のブドウ糖のような検体の濃度を測定するための非侵襲的システムを開示している。ＷＯ９８／１７１７４は、血液内の酸素飽和度の絶対値を判断するための非侵襲的方法を説明している。これらの文献の両方とも、光の異なる波長で測定を行うことを説明している。
健康な末梢循環は、生活の質、自立した生活、及び個人的自由の重要な因子である。血管系の疾患は、例えば、糖尿病、動脈硬化、レイノー症候群、アテローム性動脈硬化などのいくつかの疾患から生じる可能性がある。
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。
ＵＳ５１３７０２３ＷＯ９８／１７１７４

末梢血液循環の客観的評価がもたらされることが望ましいと考えられる。
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又は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、被験者の手又は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又は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又は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、被験者の手又は足の血液循環に関する定量的指標を計算するための方法が提供される。

信号は、被験者の手又は足の血液容量に依存する測定されたパラメータの拍動（動脈）成分とすることができる。
信号は、手又は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、手又は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。

本発明の別の態様により、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又は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、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、第１の姿勢に関するパラメータの第１の成分及び第２の姿勢に関するパラメータの第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処理手段とを含む、被験者の末梢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又は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２の姿勢に関するパラメータの第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処理手段とを含む、被験者の末梢血液循環に関する定量的指標を計算するための方法が提供される。

典型的に、第１の成分は拍動成分であり、第２の成分は非拍動成分である。指標は、第２の姿勢に関するパラメータの第１の成分に対する第１の姿勢に関するパラメータの第１の成分の比率に依存すると考えられる。
パラメータの第１の成分は、手又は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。

本発明の別の態様により、被験者が第１の姿勢の時の被験者の手又は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、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、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処理手段とを含む、被験者の末梢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又は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に関する定量的指標を計算するための方法が提供される。

測定パラメータは、例えば、手又は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。

本発明の更に別の態様により、被験者が第１の姿勢の時の被験者の手又は足の血液容量を示すパラメータを測定し、被験者が第２の姿勢の時のパラメータを測定するように作動可能であり、かつ測定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、第２の姿勢で測定したパラメータの変数値に対する第１の姿勢で測定したパラメータの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、被験者の手又は足、例えば足の血液循環を評価するシステムが提供される。

本発明のこの更に別の態様により、被験者が第１の姿勢の時の被験者の手又は足の血液容量を示すパラメータを測定する段階と、第１の姿勢で測定したパラメータの時間変数値を分離する段階と、被験者が第２の姿勢の時の被験者の手又は足の血液容量を示すパラメータを測定する段階と、第２の姿勢で測定したパラメータの時間変数値を分離する段階と、第２の姿勢で測定したパラメータの変数値に対する第１の姿勢で測定したパラメータの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、被験者の手又は足の血液循環に関する定量的指標を計算するための方法が提供される。
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。

図は、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又は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５とを含む、被験者の手又は足の血液循環を評価するシステム１０を示している。
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。

血液循環系は、重力によってもたらされる力で部分的に支配される。適切な血流が体中で維持されるために、血管系は、姿勢変化から生じるあらゆる局所的な圧力変化に対して適応することができる。従って、被験者が臥位の時に比べて立位の時は、足の末梢血管系の抵抗は大きい。圧力、流れ、及び血液容量の間の関係は複雑であるが、特定の変化（例えば、姿勢変化）に対する循環系の応答を特徴付けるある一定のパターンを識別することができる。これらのパターンは、動脈閉塞のような病変が出現するか又は血管系のそれに課せられた変化に対する応答機能が低減すると混乱する可能性がある。これが、本発明で利用される応答検査の原理である。
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、手又は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。

図１は、被験者の下肢１２の血液かん流の客観的評価のためのシステム１０を概略的に示している。システム１０は、自動的に下肢の血流の定量的指標を判断し、これらのかん流指標及び／又は被験者の血管疾患の危険性の評価を提供する。１つのかん流指標は、被験者の心臓より上の上昇Ｈに応じて下肢１２の足の動脈循環容量の変化を測定することによって得られる。別の指標は、被験者の心臓より上の上昇Ｈに応じて下肢１２の肌の色調（色）の変化を測定することによって得られる。
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又は足１２の測定が行われ、また、上昇位置にある被験者の手又は足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１０は、被験者の脚２を非上昇位置から上昇位置へ上げる持上げ機構を含む。脚２は、被験者の股関節部１の周囲を回転する。この機構は、持上げ滑車７、又は代替的に、持上げプラットフォーム６とすることができる。
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、被験者が、例えば足が被験者の心臓の上方の第１のゼロ上昇である第１の姿勢の時のセンサからの第１の入力と、被験者が、例えば足が被験者の心臓の上方の第２の非ゼロ上昇である第２の姿勢の時のセンサからの第２の入力とを受信する。制御ユニット５は、第１及び第２の入力を処理して、姿勢変化に伴う動脈血液容量変化を定量化する。これは、足１２の動脈血液循環の状態を示す定量的かん流指標として用いることができる。

被験者の足１２が特定の上昇位置にある時に第２の入力が取られることが望ましい場合がある。持上げ機構は、足を手動で適正な高さまで上げることができるように較正することができる。代替的に、持上げ機構は、制御ユニット５に信号を供給することができ、これは自動的に望ましい高さで上昇を停止するように持上げ機構を制御し、要求された上昇で足の上昇を停止するようにオペレータに警告する。

上昇を測定する持上げ機構を用いる代わりに、上昇を推定するように制御ユニット５を用いることも可能である。この場合、電子傾斜計が適正な配向で被験者の下肢に取り付けられる。これは、例えば、センサ４又は制御ユニット５の中に一体化することができる。傾斜計は、制御ユニット５に傾斜入力θを供給し、これは、被験者の脚の長さＬの値を用いて三角法（Ｈ＝Ｌ^*ｔａｎθ）により下肢１２の上昇Ｈを推定する。脚の長さＬは、直接測定後に制御ユニット５の中に入力することができ、又は制御ユニット５に入力された被験者の身長の値から制御ユニット５によって推定することができる。制御ユニット５は、更に、持上げ機構を制御することによって上昇の変化率を制御することができ、又は上昇の変化率をモニタして上昇速度が速すぎるか又は遅すぎる時は音声警告をもたらすことができる。

図示の実施形態では、制御ユニット５は、センサ支持体４の一部を形成するが、他の実施形態では、制御ユニット５は、センサ支持体上に取り付けられ、これに直接接続することができ、又はセンサ支持体４から離れて位置決めされ、例えば送受信機を用いて間接的に接続することができる。
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。

図２は、光センサ４を用いる被験者の下肢１２の血液かん流の客観的評価のためのシステム１０を示している。この図は、非接触実施形態を示している。
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。

ＰＰＧセンサ４は、数ｃｍの範囲から足の甲を照射する。ＰＰＧセンサ４は、発光ダイオードのアレイを用いて、足の甲のかなりの部分（約２０平方ｃｍ）にわたって広がる拡散照射パターンをもたらす。光受信機は、光ダイオードのアレイに隣接して配置されるか、又はアレイの中に取り付けられる。光集束光学要素（反射体又はレンズ）を用いてビームパターン及び集束絞りを成形することができる。

光拡散スキン（ＯＤＳ）１６は、照射される組織の領域（例えば、足の甲）を覆うものである。スキンは、例えばラテックスのようなポリマー材料から製造することができる。スキン１６は、照射光領域と実際のスキン表面の間の平滑であるが拡散的な界面を生成することにより、組織との光相互作用における不均一性を低減するように機能する。
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。

ＰＰＧセンサ４は、センサによって検出される光の強度に依存する出力電圧を生成する。この出力電圧は、図３に示すように電子制御ユニット５の前処理回路６０に供給される。
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及びハイパスフィルタ５１は、入力ノード５０に並列に接続される。ローパスフィルタ５４は、第１のＡＤＣ５５に直列に接続され、ハイパスフィルタは、第２のＡＤＣに接続された増幅器５２に直列に接続される。
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。

プロセッサ５６は、デジタル化された信号Ｉｄｃ及びＩａｃを処理する。これは、比率の比Ｒを計算する。

ここで、Ｉ（θ）_ac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４によって検出される光の変化する強度を表す。
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。

Ｒは、手又は足が上昇する時に血液容量拍動が全血液容量の割合として不変のままであれば１になる。比率Ｒは、下肢及び足の循環系の姿勢反応を分類するために用いることができる。
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。

図４Ａは、３０度上げられた時の健康な被験者の脚の拍動かん流の変化を示している。被験者は、３５歳の女性であった。図は、拍動かん流のトレース、すなわち、Ｘ軸の秒単位の時間に対するＹ軸のＩ_AC／Ｉ_DCを座標に示している。被験者の脚は、ｔ＝５０から８０秒までの間の３０秒間に０度上昇から３０度上昇まで上げられる。図４Ａのプロットは、同時にディスプレイ５８に表示することができる。

図４Ｂは、図４Ａのトレースの包絡線を示している。図４Ｂのプロットは、同時にディスプレイ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。

図５Ａは、３０度まで上昇した時の危険な状態にある被験者の脚の拍動かん流の変化を示している。被験者は７９歳の糖尿病の男性であった。図は、拍動かん流のトレース、すなわち、Ｘ軸の秒単位の時間に対するＹ軸のＩ_AC／Ｉ_DCを座標に示している。被験者の脚は、ｔ＝５０から８０秒までの間の３０秒間に０度上昇から３０度上昇まで上げられる。図５Ａのプロットは、同時にディスプレイ５８に表示することができる。

図５Ｂは、図５Ａのトレースの包絡線を示している。図５Ｂのプロットは、同時にディスプレイ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。

Ｒの値は、被験者が足に循環上の合併症を発症する危険があることを示している。極度に危険な状態の場合には、Ｒの値は、１よりも少ないことがある。
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の全出力Ｉは、Ｉｄｃ＋Ｉａｃで表すことができる。Ｉの値は、照射される血液容量及びスキン吸収によってほとんどの範囲まで支配される。スキン吸収の影響は、比率の比Ｒによって除去される。Ｒが計算されるので、特定の被験者に用いられる実際の光強度は、十分に分解された信号を得るのに必要なものに応じて変えることができる。これは、スキンの種類、厚さ、組織、プローブ位置、及びプローブ連結を含む多くの因子によることになる。光強度の調節は、測定のダイナミックレンジに関して信号取得を最適化するように実施することができる。

被験者の下肢１２の血液かん流の客観的評価の処理は、以下の段階を含む。被験者は仰臥位のままであり、光拡散スキン（ＯＤＳ）１６が、少なくとも被験者の足の甲の上に配置される。システム１０が、次にストラップを用いて下肢１２に取り付けられる。被験者の大体の身長が、キーボード５７を用いて制御ユニット５に入力される。制御ユニット５は、傾斜計１４を通じて基本位置（すなわち、水平位置）を記録し、ディスプレイ５８を通じて、進行するように緑色光を与える。被験者の下肢１２は、ゆっくりと上げられ、数秒間そのままに保持される。かん流指標が計算されて表示される。
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。

図２及び図３に示されているシステム１０は、下肢１２が上昇した時のその肌の色調の白青化に依存する第２のかん流指標を判断するように簡単に適応させることができる。この第２のかん流指標は、第１のかん流指標Ｒに加えて又はその代替として計算することができる。
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、手又は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。

別の例として、足は、ＩＲ光及び同じく赤色光も用いて照射することができる。ＩＲセンサ出力は、図３を参照して説明したように前処理され、Ｉ_dc［ＩＲ］、Ｉ_ac［ＩＲ］を生成することができる。赤色光センサ出力は、図３を参照して説明したように前処理され、Ｉ_dc［ｒｅｄ］、Ｉ_ac［ｒｅｄ］を生成することができる。プロセッサ５６は、比率Ｒ’_dc又はＲ’_acを計算することができる。
Ｒ’_dc＝（Ｉ_dc［ｒｅｄ］（θ）／（Ｉ_dc［ＩＲ］（θ）＋Ｉ_dc［ｒｅｄ］（θ）））／（Ｉ_dc［ｒｅｄ］（０）／（Ｉ_dc［ＩＲ］（０）＋Ｉ_dc［ｒｅｄ］（０）））
Ｒ’_ac＝（Ｉ_ac［ｒｅｄ］（θ）／（Ｉ_ac［ＩＲ］（θ）＋Ｉ_ac［ｒｅｄ］（θ）））／（Ｉ_ac［ｒｅｄ］（０）／（Ｉ_ac［ＩＲ］（０）＋Ｉ_ac［ｒｅｄ］（０）））

本発明の実施形態は、診断はもたらさないが、例えば糖尿病のような病気に関連する危険性の評価に役立つ暫定臨床的指標をもたらすことになることを認めるべきである。この指標は、被験者の循環の何かが悪いことを示すが、具体的に悪いところ又は何の病気が原因であるかは必ずしも示さない。
上述の実施形態は、測定される手又は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、測定される手又は足の位置は、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、手又は足の上げ下げによることができ、手又は足は、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、測定される手又は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。

その結果、デジタル化された信号Ｉｄｃ及びＩａｃからプロセッサ５６によって計算された比率の比Ｒのより一般的な式は、以下のようになる。

ここで、Ｉ（１）_ac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変化する強度を表す。
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、測定される手又は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。

本発明の実施形態を様々な実施例に関して以上の各段落で説明したが、特許請求の範囲にある本発明の範囲から逸脱することなく、与えられた実施例に修正を加えることができることを認めるべきである。
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。

被験者の下肢１２の血液かん流の客観的評価のためのシステム１０を概略的に示す図である。光センサ４を用いる被験者の下肢１２の血液かん流の客観的評価のためのシステム１０を示す図である。図２に示すシステムの構成要素を概略的に示す図である。３０度まで上げられた時の健康な被験者の脚の拍動かん流の変化を示す図である。３０度まで上げられた時の健康な被験者の脚の拍動かん流の変化を示す図である。３０度まで上げられた時の危険な状態の被験者の脚の拍動かん流の変化を示す図である。３０度まで上げられた時の危険な状態の被験者の脚の拍動かん流の変化を示す図である。

符号の説明

４血液容量センサ
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

被験者の手又は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又は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、前記被験者の手又は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又は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。
前記手又は足は、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。
前記手又は足の位置は、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、前記手又は足は、第１の上昇位置にあり、前記第２の姿勢では、該手又は足は、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、手又は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又は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。
被験者の手又は足の血液循環に関する定量的指標を計算するための方法であって、
被験者が第１の姿勢の時の該被験者の手又は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又は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。
前記被験者の手又は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。
前記手又は足は、足であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
前記手又は足の位置は、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、前記手又は足は、第１の上昇位置にあり、前記第２の姿勢では、該手又は足は、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又は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、血液により部分的に減衰された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。
前記手又は足は、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。
前記手又は足の位置は、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、前記手又は足は、第１の上昇位置にあり、前記第２の姿勢では、該手又は足は、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。
前記測定されたパラメータは、血液により部分的に減衰された赤色光の強度であり、前記定量的指標は、肌の色調の指標であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載のシステム。
被験者が第１の姿勢の時及び第２の姿勢の時に該被験者の手又は足の血液容量に依存する追加のパラメータを測定する第２の測定手段と、
前記追加のパラメータを第１の成分及び第２の成分に分離するための手段と、
を更に含み、
前記処理手段は、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の成分のみならず、前記第１の姿勢に関する前記追加のパラメータの前記第１の成分及び前記第２の姿勢に関する該追加のパラメータの該第１の成分をも入力として取り込んで定量的指標を計算するよう構成された、
ことを特徴とする請求項１７から請求項２７のいずれか１項に記載のシステム。
前記指標は、前記第２の姿勢に関する前記パラメータの修正された第１の成分の、前記第１の姿勢に関する前記パラメータの修正された第１の成分に対する比率に依存し、
前記第２の姿勢に関する前記パラメータの前記修正された第１の成分は、前記第２の姿勢に関する前記パラメータの前記第１の成分を、前記第２の姿勢に関する前記パラメータの前記第１の成分と前記第２の姿勢に関する前記追加のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものであり、
前記第１の姿勢に関する前記パラメータの前記修正された第１の成分は、前記第１の姿勢に関する前記パラメータの前記第１の成分を、前記第１の姿勢に関する前記パラメータの前記第１の成分と前記第１の姿勢に関する前記追加のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものである、
ことを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
前記パラメータを測定する前記測定手段は、赤色光を測定するためのものであり、追加のパラメータを測定する前記第２の測定手段は、赤外光を測定するためのものであることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
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から請求項３０のいずれか１項に記載のシステム。
前記第１の成分は非拍動成分であり、前記第２の成分は拍動成分であることを特徴とする請求項１７から請求項３０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に関する定量的指標を計算するための方法であって、
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又は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段階と、
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３３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３３又は請求項３４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の姿勢の時及び被験者が第２の姿勢の時の該被験者の手又は足の血液容量に依存する第１の光学パラメータを測定する第１の測定手段と、
前記第１の光学パラメータを第１及び第２の成分に分離するための手段と、
被験者が第１の姿勢の時及び被験者が第２の姿勢の時の該被験者の手又は足の血液容量に依存する第２の光学パラメータを測定する第２の測定手段と、
前記第２の光学パラメータを第１及び第２の成分に分離するための手段と、
定量的指標を計算するための処理手段であって、前記第１の姿勢に関する前記第１の光学パラメータの前記第１及び第２の成分、前記第２の姿勢に関する前記第１の光学パラメータの前記第１及び第２の成分、前記第１の姿勢に関する前記第２の光学パラメータの前記第１及び第２の成分、及び前記第２の姿勢に関する前記第２の光学パラメータの前記第１及び第２の成分を入力として取り込んで計算をする、前記処理手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
前記第１の成分は、第１の拍動成分であり、前記第２の成分は、第２の非拍動成分であることを特徴とする請求項３６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第１のパラメータの修正された第１の成分の、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第１の成分に対する比率に依存し、
前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第１の成分は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分を、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分と前記第２の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものであり、
前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第１の成分は、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分を、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分と前記第１の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものである、
ことを特徴とする請求項３６又は請求項３７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第１のパラメータの修正された第２の成分の、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第２の成分に対する比率に依存し、
前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第２の成分は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分を、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分と前記第２の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第２の成分との和で割ったものであり、
前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第２の成分は、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分を、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分と前記第１の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第２の成分との和で割ったものである、
ことを特徴とする請求項３６又は請求項３７に記載のシステム。
前記第１の測定手段は赤色光を測定し、前記第２の測定手段は赤外光を測定することを特徴とする請求項３６又は請求項３７に記載のシステム。
被験者の末梢血液循環に関する定量的指標を計算するための方法であって、
被験者が第１の姿勢の時及び第２の姿勢の時の該被験者の手又は足の血液容量に依存する第１のパラメータを測定する段階と、
前記第１のパラメータを第１の成分及び第２の成分に分離する段階と、
被験者が第１の姿勢の時及び第２の姿勢の時の該被験者の手又は足の血液容量に依存する第２のパラメータを測定する段階と、
前記第２のパラメータを第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第１のパラメータの前記第１及び第２の成分、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１及び第２の成分、前記第１の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１及び第２の成分、及び前記第２の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１及び第２の成分を入力として使用して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。
前記第１の成分は、第１の拍動成分であり、前記第２の成分は、第２の非拍動成分であることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
前記指標は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第１の成分の、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第１の成分に対する比率に依存し、
前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第１の成分は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分を、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分と前記第２の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものであり、
前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第１の成分は、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分を、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第１の成分と前記第１の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第１の成分との和で割ったものである、
ことを特徴とする請求項４１又は請求項４２に記載の方法。
前記指標は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第２の成分の、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの修正された第２の成分に対する比率に依存し、
前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第２の成分は、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分を、前記第２の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分と前記第２の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第２の成分との和で割ったものであり、
前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記修正された第２の成分は、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分を、前記第１の姿勢に関する前記第１のパラメータの前記第２の成分と前記第１の姿勢に関する前記第２のパラメータの前記第２の成分との和で割ったものである、
ことを特徴とする請求項４１又は請求項４２に記載の方法。
前記第１のパラメータは赤色光の測定値であり、前記第２のパラメータは赤外光の測定値であることを特徴とする請求項４３又は請求項４４に記載の方法。
被験者の血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を生成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又は足の動脈血液容量に依存する信号を検出するよう構成され、また被験者の姿勢が該第１の姿勢から該第１の姿勢とは異なる第２の姿勢へ変化するのに応答して該被験者の手又は足の動脈血液容量に依存する信号を検出するよう構成された、予備処理回路と、
前記被験者の血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を計算するよう構成された処理回路であって、該指標は、前記姿勢変化の前の前記第１の姿勢に関して検出される信号の、前記姿勢変化の後の前記第２の姿勢に関して検出される信号に対する比率に依存し、前記被験者の血液循環系の前記姿勢変化に対する応答の間に計算する、前記処理回路と、
を含むことを特徴とするシステム。
被験者の血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を生成するための方法であって、
被験者が姿勢変化の前の第１の姿勢の時の該被験者の手又は足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、
被験者の姿勢が該第１の姿勢から該第１の姿勢とは異なる第２の姿勢へ変化した後、及び前記被験者の血液循環系の前記姿勢変化に対する応答の間に、該被験者の手又は足の動脈血液容量に依存する信号を検出する段階と、
前記被験者の血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を、プロセッサを使用して計算する段階であって、該指標は、前記姿勢変化の前の前記第１の姿勢に関して検出される信号の、前記姿勢変化の後の前記第２の姿勢に関して検出される信号に対する比率に依存する、前記段階と、
を含むことを特徴とする方法。
被験者の末梢血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を生成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又は足の血液容量に依存するパラメータを測定するよう構成され、また被験者の姿勢が該第１の姿勢から該第１の姿勢とは異なる第２の姿勢へ変化するのに応答して該被験者の手又は足の血液容量に依存するパラメータを測定するよう構成された、センサと、
前記パラメータを第１の成分及び第２の成分に分離するよう構成された回路と、
前記被験者の末梢血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する定量的指標を計算するよう構成されたプロセッサであって、該計算は、前記姿勢変化の前に測定された、前記第１の姿勢に関して測定された前記パラメータの前記第１の成分、及び、前記姿勢変化の後、及び前記被験者の血液循環系の前記姿勢変化に対する応答の間に測定された、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第１の成分を入力として取り込む、前記プロセッサ、
を含むことを特徴とするシステム。
被験者の末梢血液循環系の姿勢変化に対する応答を測定する指標を生成するための方法であって、
被験者が姿勢変化の前の第１の姿勢の時の該被験者の手又は足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、
前記第１の姿勢に関して測定されたパラメータを第１の成分及び第２の成分に分離する段階と、
被験者の姿勢が該第１の姿勢から該第１の姿勢とは異なる第２の姿勢へ変化した後、及び前記被験者の末梢血液循環系の前記姿勢変化に対する応答の間に、該被験者の手又は足の血液容量に依存するパラメータを測定する段階と、
前記第２の姿勢に関して測定されたパラメータを第１の成分及び第２の成分に分離する段階と、
定量的指標をプロセッサを使用して計算する段階であって、該計算は、前記第１の姿勢に関して測定された前記パラメータの前記第１の成分、及び、前記第２の姿勢に関して測定された前記パラメータの前記第１の成分を入力として取り込む、前記段階と、
を含むことを特徴とする方法。