JP5963914B2

JP5963914B2 - 体内物質の濃度を非侵襲的に分析する方法

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Publication number: JP5963914B2
Application number: JP2015101712A
Authority: JP
Inventors: ヨナタン・ゲルリッツ; アレクサンダー・オストリツキー
Original assignee: グルコビスタ・インコーポレイテッド
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-08-03
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Also published as: AU2011302301C1; EP3628223A2; RU2562173C2; US11141082B2; CA2810831C; CN107647872A; US20190083014A1; RU2013117005A; EP2615975A4; WO2012037029A1; AU2011302301A1; CN103118594A; BR112013005648A2; JP2013539671A; JP2015157143A; JP5752796B2; US20110004080A1; AU2011302301B2; EP2615975A1; CA2810831A1

Description

関連出願の相互参照
本願は、2009年10月28日出願の米国特許出願第12/607903号、名称「Apparatus and Met
hod for Non-Invasive Measurement of a Substance Within a Body」、および2008年4月
11日出願の同第12/101859号、名称「Apparatus and Methods for Non-Invasive Measurem
ent of a Substance Within a Body」の一部継続出願である。上記出願のそれぞれを、参
照によりその全体を本明細書に組み込む。

本願は、一般に、人体内のグルコース濃度の測定など、体内の様々な物質の非侵襲的な測定に関し、より具体的には、電気光学系を用いて、体内物質の濃度を非侵襲的に分析する方法に関する。

赤外線(「IR」)放射を用いた分光技術が、従来技術で知られており、体内の関心物質の濃度の非侵襲的な測定に広く使用されてきている。特に、グルコース、およびヒトの血流の他の成分の濃度を非侵襲的に測定するために、こうした技術を使用することが、一分野で注目されている。

赤外線スペクトルには、近赤外線(約1〜3ミクロン)、中赤外線(約3〜6ミクロン)、遠赤外線(約6〜15ミクロン)、および極端赤外線(約15〜100ミクロン)が含まれる。典型的な従来技術によるグルコース、および他の血液成分の非侵襲的な測定装置は、近赤外線領域で動作し、この領域では、グルコース、および他の血液成分による赤外線エネルギーの吸収は比較的低い。しかし、グルコース、および他の血液成分は、中赤外線、および遠赤外線の両領域で、強く、かつ識別可能な吸収スペクトルを有することが知られている。

いくつかの特許が、例えば、血流中のグルコースなどの物質濃度を、赤外線検出システムおよび方法を用いて非侵襲的に測定する方法を開示している。しかし、開示されているそれらの方法はいずれも、体表温度が第1の温度から第2の温度へと変動する間に、体表からの赤外線放出を複数の時間間隔で測定する、体内物質の濃度の分析方法を考察してはいない。

本願は、体内物質の濃度を非侵襲的に分析し、求める方法を開示している。本開示の一実施形態によれば、本方法は、体表温度を第1の温度から第2の温度へと変動させる段階と、次いで体表温度を第2の温度から第1の温度へと戻るよう変動させる段階とを含む。本方法は、体表温度の第2の温度から第1の温度へと戻る変動中に、体が吸収または放出した赤外線放射を、第1の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階をさらに含む。本方法は、体表温度の第2の温度から第1の温度への変動中に、体が吸収または放出した赤外線放射を、第2の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階をさらに含む。本方法は、体表で温度を測定する段階と、周囲温度を測定する段階とをさらに含む。本方法は、第1の波長帯について測定したIR放射、第2の波長帯について測定したIR放射、体表温度、および周囲温度に基づいて、正規化比パラメータを計算する段階と、正規化比パラメータを、体表温度および周囲温度と相関させることによって、体内物質の濃度を求める段階とをさらに含む。経験的に導出された参照テーブルを用いて、正規化比パラメータを、体内物質の濃度と相関させることができる。

以下の図では、同じ数字は同じ要素を示し、これらの図は本明細書の一部を成し、本開示のある態様をさらに例証するために含めるものである。これらの実施形態は、添付の図面に示す本開示の新規で、かつ非自明な態様を説明するものであり、これらの図面は単なる例示の目的にすぎない。これらの図の1つまたは複数を、本明細書に記載の特定の実施形態の詳細な説明とともに参照することによって、本開示をよりよく理解することができる。

仮想体が放出および吸収した赤外線放射を、所与のスペクトルにわたってプロットした図である。仮想体および黒体が放出および吸収した遠赤外線放射を、所与のスペクトルにわたってプロットした図である。体内物質の濃度を非侵襲的に測定するシステムの一実施形態を示すブロック図である。体と検出器との間の電磁光線の行程経路を示す、図3の光学系および検出器装置の斜視図である。体内物質の濃度を非侵襲的に測定するシステムの別の実施形態を示すブロック図である。図3および5に示すシステムの制御電子機器を示すブロック図である。図3、4、および5の光学系および検出器システムを用いて測定した、ヒトの皮膚温度の回復関数を示すグラフである。体内物質の濃度を分析する本方法の一実施形態を示す工程流れ図である。

本願の上記およびその他の実施形態について、以下の説明でより完全に論じる。その特徴、機能、および利点は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することも、またはさらに他の実施形態で組み合わせることもできる。

本開示の実施形態は、体内物質の濃度を非侵襲的に分析し、測定する方法を提供する。ある実施形態では、分析物質は、ヒトの血流中のグルコースでよい。しかし、本方法を用いて、例えばコレステロールなどの他の物質の濃度も同様に分析し、測定できることが、当業者には理解されよう。

あらゆる体、およびあらゆる物質は、赤外線(「IR」)放射を吸収および放出する。所与の波長におけるIR放射の吸収量または放出量は、体温度および周囲温度の関数として変動する。図1は、仮想体によるIR放射の放出スペクトルのサンプルプロットを示し、ここでは周囲温度TAはxに等しく、体温度TBはyに等しい。図示のように、所与の周囲温度および体温度では、体は、曲線12によって示すスペクトルのピーク10によって表す、ある波長でIR放射をより放出および吸収しやすい。

IRスペクトルには、近赤外線(約1〜3ミクロン)、中赤外線(約3〜6ミクロン)、遠赤外線(約6〜15ミクロン)、および極端赤外線(約15〜100ミクロン)が含まれる。ある物質では、IRの吸収/放出は、遠赤外線(「FIR」)スペクトルで特に顕著となる。例えば、グルコース、および他の血液成分は、中赤外線、および遠赤外線の両領域で、強く、かつ識別可能な吸収スペクトルを有することが知られている。したがって、例えばグルコースなどの体内物質の濃度を測定するには、体が放出するFIR放射を測定すると有利である。

本方法の実施形態では、体が吸収または放出するFIR放射を、様々な波長帯域幅または波長帯で測定する。第1の波長帯は、関心物質が顕著な吸収/放出特性を有することが知られているある帯域となるように選択する。第2の波長帯は、その物質が吸収/放出しないか、またはごく僅かにしか吸収/放出しないことが知られているある帯域となるように選択する。代替実施形態では、第2の波長帯は、体の全FIR吸収/放出スペクトルとなるように選択する。

いくつかの実施形態では、FIR測定値を、黒体に対して正規化する。黒体とは、当業者には理解されるように、理論上の放射率が1で放射を吸収および放出する物体である。図2は、仮想体のFIR吸収/放出スペクトル(実線曲線20)と、黒体のFIR吸収/放出スペクトル(破線曲線22)とのサンプルプロットを示す。仮想体および黒体では、周囲温度TAは、どちらも同じである。同様に、仮想体および黒体では、体温度TBも、各測定値の組について、どちらも同じである。垂直の破線は、濃度を測定すべき物質が、FIR吸収/放出ピーク26をそこで有することが知られている第1の波長帯24を画定している。例えば、グルコースの場合、選択される帯域24は、約9.3ミクロンから約9.9ミクロンの間となり得る。

本開示の一実施形態では、物質濃度を分析し、測定するために、体表領域、例えば、人体の皮膚領域の温度を、ある期間の間、第1の温度から第2の温度へと(すなわち、加熱または冷却によって)変動させ、次いで、ある期間をかけて第2の温度から第1の温度へと回復または復元させる。体表温度の回復中に、関心物質用の波長帯域幅と、関心物質の波長を含まない波長帯域幅との両方について、複数の所定の時間間隔のそれぞれで、その体表からのIR放射を測定する。測定結果を、経過時間対体表温度の関数として、2つの曲線にプロットし、一方は関心波長帯域幅についての曲線、もう一方は関心波長を含まない波長帯域幅についての曲線である。

体内の関心物質のIR波長の放出/吸収の寄与に起因する2つの曲線または関数間の差は、測定時点ごとに2つの曲線について関数値を計算することによって、または2つの曲線それぞれの定数間の差を求めることによって、分析することができる。黒体の読取値について正規化した後の2つの放射測定値の平均比を、例えば、人体の血流中のグルコース濃度など、所望の体内物質の濃度と相関させる。

次に図3をやはり参照すると、体内物質の濃度を非侵襲的に測定するシステム30のブロック図が示されている。広義には、本システム30の例示の実施形態は、赤外線(「IR」)放射検出器32、IRフィルタアセンブリ34、加熱および/または冷却装置36、および周囲温度測定装置38を備える。いくつかの実施形態では、IR検出器32は、体表温度を測定する。

一実施形態では、IR検出器32は、コリメート光学系を有する熱電対を備えることができる。しかし、当業者には理解されるように、IR検出器32は、例えばボロメータなど、異なる種類の検出器を備えてもよい。図3に示すシステム30は、物質濃度、パラメータ測定値、および他の当該情報などの情報を提示する表示装置42をさらに備える。ある実施形態では、表示装置42は、液晶表示装置(「LCD」)を備えることができる。

引き続き図3を参照すると、IRフィルタアセンブリ34が、体とIR検出器32との間で位置決めされている。例示の実施形態では、IRフィルタアセンブリ34は、2つのフィルタ44、46を備えるが、IRフィルタアセンブリ34は、任意の数のフィルタを含むことができることが当業者には理解されよう。第1のフィルタ、すなわちフィルタ44は、例えば、好ましくは、測定している物質の分光特性の波長を通過させる狭帯域フィルタとなる。第2のフィルタ、すなわちフィルタ46は、例えば、好ましくは、測定している物質に対して感度のない分光特性の波長を通過させる狭帯域フィルタとなる。例えば、いくつかの実施形態では、フィルタ46は、帯域幅を、測定している物質が放出しないスペクトル領域(例えば、グルコースでは、その帯域幅は、10.5μ〜15μとなり得る)に制限することになり、一方、フィルタ44は、測定している物質の放出特性の帯域幅(例えば、グルコースでは、その帯域幅は、8.5μ〜10.5μとなり得る)を有することになる。いくつかの実施形態では、第2のフィルタ46は、例えば、約7ミクロンから約15ミクロンの間のIR放射を全て透過させることができる。

例示の実施形態では、システム30は、駆動モータ52を含む。ある実施形態では、駆動モータ52は、ソレノイドを備えることができる。駆動モータ52は、フィルタアセンブリ34の位置をIR検出器32に対して変更する駆動力を供給するように構成される。駆動モータ52を起動することによって、IR放射の測定を行うごとに、フィルタ44、46を体とIR検出器32との間で順次位置決めすることが可能となる。

次に、図4をやはり参照すると、光学系サブシステム13と、図3に示すシステム30のIR検出器32の構成要素との構成の概略斜視図が示され、体11と検出器32との間のIR放射光線の行程経路が例示されている。検出器32は、検出器素子23、検出器ベース25、および検出器リード線27を含む。この光学系および検出器構成要素の構成は、検出器32の高感度または活性領域47の結像12が、体11のミラー31の焦点面上で生成されるように設計される。

いくつかの実施形態では、体11表面の結像12の領域は、好ましくは約6mmの直径を有する。ビーム41の結像12の、人体11が放出した、またはそこで反射したIR放射は、ミラー31によって収集され、コリメートされる。IR放射は、ミラー31によって反射し、平行光線のコリメートビーム43として、フィルタ44またはフィルタ46を介してミラー29に伝播される。ミラー29の焦点面は、IR検出器32の高感度領域面に位置する。ミラー29に到達したビーム43は、反射し、ビーム45として伝播され、IR検出器32の高感度領域に入射するミラー29の焦点面で集光する。

したがって、光学系サブシステム13は、結像12が、体11表面に位置し、かつIR放射ビーム41が、ミラー31、フィルタ44またはフィルタ46、およびミラー29を介してIR検出器32の高感度領域に入射するように位置合せされる。

一実施形態では、ミラー29および31は、好ましくは、金または他の適切な反射材料で被覆された90度(90°)軸外放物面鏡である。好ましくは、ミラー29は約1インチの焦点距離を有することになり、ミラー31は約3インチの焦点距離を有することになる。例えば、楕円面鏡、または楕円面鏡と双曲面鏡との組合せなど、適切に設計された他の反射ミラーを、光学系サブシステム13に使用してもよい。

フィルタ44およびフィルタ46は、フレーム48に取り付けられ、フレーム48は、ミラー29とミラー31との間に配置されている。フィルタ44、46は、フレーム48に結合された適切な駆動機構、例えばモータまたは空気圧などを用いて、ビーム43を遮断する位置間で切り換えられる。一実施形態では、モータ52がフレーム48に結合され、このモータ52によって、所望のフィルタ44、46がビーム43を遮断するように、フレーム48をミラー29とミラー31との間で位置決めする。

次に、図5をやはり参照すると、本システム60の代替実施形態のブロック図が示されている。本システム60では、駆動モータ52、およびフィルタアセンブリ34が、位置が固定された複数のIR検出器に置き換えられている。例示の実施形態では、2つのIR検出器62、64が示されている。しかし、任意の数のIR検出器を設けてもよいことが当業者には理解されよう。図5の実施形態では、各IR検出器62、64は、それ自体のIRフィルタ66、68をそれぞれ含む。フィルタ66、68は、例えば、各フィルタが透過させるIR放射の波長に関して、図3の実施形態で設けられた2つのフィルタ44、46と実質的に同じでよい。図5の実施形態では、検出器/フィルタアセンブリに可動部品がなく、全ての測定を同時に行うことができる点で有利である。

引き続き図3および5を参照すると、本システム30、60の例示の実施形態は、周囲温度測定装置38を含む。ある実施形態では、周囲温度測定装置38は、負温度係数サーミスタなどのサーミスタを備えることができる。分かりやすいように、周囲温度測定装置38を、サーミスタ38と称するものとする。しかし、周囲温度測定装置38は、例えば熱電対など、周囲温度を測定するのに適したいかなる装置でもよいことが当業者には理解されよう。例示の実施形態では、サーミスタ38は、IR検出器32、および62、64に取り付けられた状態で示されているが、そうでなくともよいことが当業者には理解されよう。ある実施形態では、サーミスタ38は、IR検出器32、および62、64のハウジング(図示せず)の温度を測定し、その温度は、典型的には周囲温度に等しい。

次に、図6をやはり参照すると、図3および5に例示したシステムの制御電子機器を示すブロック図が示されている。IR検出器32、および62、64の出力33、および67、69、サーミスタ38の出力39、ならびに駆動モータ52、および加熱/冷却装置36のそれぞれの制御入力55、56が、制御電子機器54に接続されている。図6は、制御電子機器54のさらなる詳細を示し、処理装置71、およびメモリ72が含まれている。メモリ72は、本システム30、60によって取得した測定値の結果を計算し、求めるための、1つまたは複数の参照テーブルを含むことができる。例えば、メモリ72は、正規化比パラメータを、体内の関心物質の濃度と相関させる、経験的に導出された参照テーブルを含むことができる。経験的に導出された参照テーブルの一例が、係属中の米国特許出願第12/101859号に記載されており、その全体を参照により本明細書に組み込む。処理装置71は、ソフトウェアおよび/またはファームウェアを実行させる中央処理装置(「CPU」)を備えることができる。あるいは、処理装置71は、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(「ASIC」)を備えることができる。処理装置71はまた、表示装置42を駆動して、物質濃度、IR検出器32、および62、64、および/またはサーミスタ38によって取得した測定値、ならびに他の当該情報を含み得る結果を表示させる。図6の実施形態では、処理装置71はまた、モータ駆動部74を制御し、このモータ駆動部74は、駆動モータ52を制御して、フィルタアセンブリ34の位置をIR検出器32に対して変更させる。

引き続き図6を参照すると、例示の制御電子機器54は、測定チャネル間の切換えを行う1つまたは複数のスイッチ75を含む。例えば、スイッチ75は、IR検出器32またはIR検出器62、64からの信号を搬送する第1のチャネルと、サーミスタ38からの信号を搬送する第2のチャネルとの間の切換えを行うことができる。処理装置71は、スイッチ75を制御する。

例示の制御電子機器54は、積分増幅器77をさらに含む。積分増幅器77は、IR検出器32、またはIR検出器62、64によって生成された電圧を測定可能な値まで増幅させる。IR検出器32またはIR検出器62、64によって生成される電圧は、検出された体IR放射に比例し、非常に低い場合もある。例示の制御電子機器54は、コンパレータ79をさらに含む。コンパレータ79は、積分増幅器77とともに、IR検出器32、またはIR検出器62、64からの電圧を、入力電圧に逆比例する時間間隔に変換し、この時間間隔を処理装置71によって測定する。

引き続き図4および5を参照すると、ある実施形態では、加熱/冷却装置36は、所望の加熱量または冷却量を実現するように構成されたペルチェ素子82と、加熱空気または冷却空気を推進するファン84と、加熱空気または冷却空気を体表上に送るファンネル86とを備える。しかし、加熱/冷却装置36は、この目的に適したいかなる装置でもよいことが当業者には理解されよう。

体表(皮膚)の加熱または冷却を行うことによって、濃度を測定すべき物質による、IR放射の吸収または放出が刺激される。例えばグルコースの場合、皮膚を冷却するとIR放射の吸収が刺激され、皮膚を加熱するとIR放射の放出が刺激される。加熱/冷却装置36は、体表領域を第1の温度から第2の温度へと加熱または冷却し、その体表領域を所定の時間の間、第2の温度で維持する。加熱/冷却装置36はまた、体表領域を加熱または冷却して、体表温度を第2の温度から第1の温度、または中間温度へと制御された速度で変動させるために使用することもできる。

次に、図7をやはり参照すると、図3、4、および5の光学系および検出器システムを用いて測定した、体表温度の回復関数を例示したグラフが示されている。図7に示すグラフ70は、2つのIRフィルタを使用した電気光学系を用いて測定した、ヒトの皮膚温度の回復関数を示している。上側の曲線73は、関心物質が強い吸収/放出特性を有する第1の波長帯用フィルタで測定した、第2の温度から第1の温度への皮膚温度の回復関数を示す。下側の曲線76は、関心物質が吸収/放出特性を有しないか、またはごく僅かにしか有しない第2の波長帯用フィルタで測定した、第2の温度から第1の温度への皮膚温度の回復関数を示す。

あるいは、下側の曲線76は、関心物質が強い吸収/放出特性を有する波長帯、ならびに関心物質が吸収/放出特性を有しないか、またはごく僅かにしか有しない残りの波長帯との両方を含む、全FIR波長帯用フィルタで測定した、第2の温度から第1の温度への皮膚温度の回復関数を示すこともある。体表温度が、第2の温度から第1の温度へと戻るように変動し始めたときの、IR検出器32またはIR検出器62、64によって取得したIR放射測定値を、体表温度対経過時間の関数としてプロットしている。

次に、図8を参照すると、この工程流れ図80は、体内物質の濃度を測定する方法の一実施形態を示している。段階82で、IR放射検出器32、または62、64、および加熱/冷却装置36を、体表に対して位置決めする。段階84で、加熱/冷却装置36を起動し、体表領域、例えば(図4に示す)結像領域12などの温度を加熱(または冷却)して、体表領域を第1の温度から第2の温度へと変動させる。次いで、体表領域の温度を、所定の期間の間、第2の温度で維持する。段階86で、加熱/冷却装置36を起動し、体表領域を冷却(または加熱)して、体表領域を第2の温度から第1の温度へと戻るように所定の速度で変動させる。あるいは、周囲温度の空気を用いて体表領域を冷却(または加熱)して、体表温度を第2の温度から第1の温度へと戻るように変動させる。

段階88で、体表領域の温度が第2の温度から第1の温度へと戻るように変動するときの、第1の波長帯および第2の波長帯のそれぞれにわたるIR放射の吸収/放出、周囲温度、および体表温度を、所定の時間間隔で測定する。図3および4に示す本システムの実施形態では、第1の波長帯および第2の波長帯の両方のIR放射の測定は、2つのフィルタ44と46間の切換えを、所定の時間間隔のそれぞれで行うことによって実施される。図5に示す本システムの実施形態では、第1の波長帯および第2の波長帯の両方のIR放射を含む全測定パラメータを、同時に測定することができる。段階92で、IR放射測定値から、正規化比パラメータを計算する。段階94で、参照テーブルを用いて、正規化比パラメータを、周囲温度および体表温度と相関させる。段階96で、物質濃度を表示する。

図3および5に示すシステム30、60のいずれの実施形態でも、IR放射の吸収/放出、周囲温度、および体表温度を測定する代替法は、まず体表上の様々な点で複数の測定値を取得しながら体表を走査して、物質濃度を測定するのに最も望ましい体表上の位置を決定することである。例えば、ソフトウェアを用いて、体走査中に取得した複数の測定値から、最も望ましい体表上の位置を同定することができる。最も望ましい位置を選択するためのパラメータは、例えば、再現性、最大信号強度などでよい。

上記の説明は、体内物質の濃度を非侵襲的に分析する本方法を実施するために企図された最良の形態、ならびに本方法を実施する様式および工程の最良の形態を、当業者であれば何人も本方法を実施することが可能となるように、完全、明瞭、簡潔、かつ的確な用語で示すものである。しかし、上記方法は、上述のものに対して改変、および代替構成を行うことができ、それらは完全に均等である。したがって、上記方法は、本明細書に開示の特定の実施形態のみに限られるものではない。そうではなく、上記方法は、本方法の対象を特定的に指示し、明確に特許請求する以下の特許請求の範囲によって包括的に示される本方法の趣旨および範囲内に含まれる、あらゆる改変形態および代替構成を包含するものである。

10 スペクトルのピーク
11 体
12 曲線、結像
13 光学系サブシステム
20 実線曲線
22 破線曲線
23 検出器素子
24 第1の波長帯
25 検出器ベース
26 FIR吸収/放出ピーク
27 検出器リード線
29、31 ミラー
30、60 本システム
32、62、64 赤外線(IR)放射検出器
33、39、67、69 出力
34 IRフィルタアセンブリ
36 加熱/冷却装置
38 周囲温度測定装置(サーミスタ)
41、45 ビーム
42 表示装置
43 コリメートビーム
44、46、66、68 フィルタ
47 高感度領域
48 フレーム
52 駆動モータ
54 制御電子機器
55、56 制御入力
70 グラフ
71 処理装置
72 メモリ
73、76 曲線
74 モータ駆動部
75 スイッチ
77 積分増幅器
79 コンパレータ
80 工程流れ図
82 ペルチェ素子
84 ファン
86 ファンネル
82、84、86、88、92、94、96 段階

Claims

体表温度を第1の温度から第2の温度へと変動させる段階と、
その後、前記体表温度を前記第2の温度から前記第1の温度へと変動させることにより前記第1の温度に回復させる段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への回復変動中に、体が吸収または放出した第1の赤外線放射量を、体内物質が赤外線を放出および吸収する第1の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への回復変動中に、体が吸収または放出した第2の赤外線放射量を、前記物質が赤外線を放出および吸収しないか、またはごく僅かにしか放出および吸収しない第2の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階と、
前記体表で温度を測定する段階と、
周囲温度を測定する段階と、
前記第1の赤外線放射量、前記第2の赤外線放射量、前記体表温度、および前記周囲温度に基づいて、非侵襲的に体内物質の濃度を求める段階と
を含む、方法。
前記濃度を求める段階が、前記第1の赤外線放射量および前記第2の赤外線放射量に基づいて、正規化比パラメータを計算する段階と、前記正規化比パラメータを前記濃度と相関させる段階と、を含む、請求項1に記載の方法。
前記正規化比パラメータが、各時間間隔で、黒体に対して正規化した前記第1の赤外線量と、黒体に対して正規化した前記第2の赤外線量との平均比、各時間間隔で、黒体に対して正規化した前記第1の赤外線量と、黒体に対して正規化した前記第2の赤外線量との平均比の対数、または各時間間隔で、黒体に対して正規化した前記第1の赤外線量と、黒体に対して正規化した前記第2の赤外線量との比の平均対数である、請求項2に記載の方法。
体表温度を第1の温度から前記第1の温度より低い第2の温度へと下降させる段階と、
その後、前記体表温度を前記第2の温度から前記第1の温度へと上昇させることにより、前記第1の温度に回復させる段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への前記上昇回復中に、体が吸収または放出した第1の赤外線放射量を、６μと１５μとの間のスペクトルの第1の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階であって、前記第1の波長帯には、関心物質が吸収または放出特性を有する波長帯が選択される段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への前記上昇回復中に、体が吸収または放出した第2の赤外線放射量を、第2の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階であって、前記第2の波長帯は前記第1の波長帯と異なり、且つ、前記第2の波長帯は、前記関心物質が吸収または放出特性を有しないか、またはごく僅かにしか有しない波長を含む段階と、
前記体表の温度を測定する段階と、
周囲温度を測定する段階と、
前記第1の赤外線放射量および前記第2の赤外線放射量に基づいて、正規化比パラメータを計算する段階であって、前記正規化比パラメータは、各時間間隔で、黒体に対して正規化した前記第1の赤外線量と、黒体に対して正規化した前記第2の赤外線量との平均比、または各時間間隔で、黒体に対して正規化した前記第1の赤外線量と、黒体に対して正規化した前記第2の赤外線量との比の平均対数である段階と、
前記正規化比パラメータとの相関を含む経験的に導出された参照テーブルを用いることによって、体内の前記物質の濃度を非侵襲的に求める段階と
を含む、方法。
検出器及び光学系を含む装置を使用する段階と、
前記検出器の高感度領域の結像が前記体表と一致する焦点面に位置するように、前記光学系を位置合せする段階と、
前記位置合せされた光学系を通して、前記第1の赤外線放射量および前記第2の赤外線放射量を前記検出器で受ける段階と
をさらに含む、請求項4に記載の方法。
体表温度を第1の温度から前記第1の温度より低い第2の温度へと下降させる段階と、
その後、前記体表温度を前記第2の温度から前記第1の温度へと上昇させることにより、前記第1の温度に回復させる段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への前記上昇回復中に、体が吸収または放出した第1の赤外線放射量を、第1の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階であって、関心物質が、前記第1の波長帯において吸収または放出を呈する段階と、
前記第1の赤外線放射量を示す第1の放射測定値を有する第1の信号を生成する段階と、
前記体表の前記第2の温度から前記第1の温度への前記上昇回復中に、体が吸収または放出した第2の赤外線放射量を、前記第1の波長帯と異なる第2の波長帯において所定の時間間隔で測定する段階であって、前記第2の波長帯は、前記関心物質が吸収または放出を呈しないか、またはごく僅かにしか呈しない波長を含む段階と、
前記第2の赤外線放射量を示す第2の放射測定値を有する第2の信号を生成する段階と、
前記体表の温度を測定する段階と、
前記体表温度を示す第3の値を有する第3の信号を生成する段階と、
周囲温度を測定する段階と、
前記周囲温度を示す第4の値を有する第4の信号を生成する段階と、
周囲温度の値(a)、体表温度の値(b)、および前記体内物質の濃度の値を正規化比パラメータの値(c)と相関させるデータを含む、経験的に導出された参照テーブルを格納するように構成されたメモリ装置を使用する段階であって、各正規化比パラメータは、前記第1の波長帯における第1の黒体の読取値に対して正規化した前記第1の波長帯における放射測定値(1)と、前記第2の波長帯における第2の黒体の読取値に対して正規化した前記第2の波長帯における放射測定値(2)との比により、または前記(1)と前記(2)との比の対数により求められる段階と、
前記第1の信号、前記第2の信号、前記第3の信号、および前記第4の信号を受けるように構成された処理装置であって、前記メモリ装置中の前記参照テーブルにアクセスするために、前記メモリ装置と操作可能に連携する処理装置を使用する段階と、
前記第1の黒体の読取値に対して前記第1の放射測定値を正規化し、前記第2の黒体の読取値に対して前記第2の放射測定値を正規化するために前記処理装置を操作する段階と、
前記正規化された第1の放射測定値と前記正規化された第2の放射測定値との比として正規化比パラメータの値を計算するために前記処理装置を操作する段階と、
前記体表を前記第2の温度から前記第1の温度に上昇回復させる間に求められた複数の正規化比パラメータの値の平均を計算するために前記処理装置を操作する段階と、
前記平均正規化比パラメータの値との相関を含む前記経験的に導出された参照テーブルを用いることによって、体内の前記物質の濃度を非侵襲的に求めるために前記処理装置を操作する段階と
を含む、方法。
前記第1の波長帯が約8.5μから約10.0μであり、前記第2の波長帯が約10.5μから約15.0μである、請求項6に記載の方法。
前記体表温度を前記第2の温度から前記第1の温度へと変動させる前記段階が、所定の速度で行われる、請求項7に記載の方法。