KR100731716B1 - 혈액 구성 요소의 비침습적 광학 측정 - Google Patents

Abstract

과도한 수축기압은 환자의 혈액 관류 다육질 매체에 인가된다. 이러한 압력은 상기 관류 매체에 돌이킬 수 없는 불충분한 변화인 일시적 혈액 흐름 중단 상태를 초래한다. 과도한 수축기압의 해제는 정상 혈액 흐름에 과도기적 혈액 흐름 상태를 초래한다. 시간상으로 분리된 적어도 2개의 측정 주기가 실행되며, 이러한 주기중 적어도 하나는 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 과도기적 혈액 흐름 중단 상태를 포함하는 시간 주기내에서 선택된다. 적어도 하나의 혈액 구성요소 농도의 광학적 비침습적 측정이 이러한 적어도 2개의 주기에서 연속적으로 실행되어, 각각의 농도값을 얻을 수 있다.

과도한 수축기압, 혈액 관류 다육질 매체, 혈액 흐름, 측정 주기, 광학적 비침습적 측정

Description

혈액 구성 요소의 비침습적 광학 측정{NON-INVASIVE OPTICAL MEASUREMENT OF A BLOOD CONSTITUENT}

본 발명은 비침습적 광학 측정 기법에 있어서, 클루코스, 헤모글로빈, 약물 또는 콜레스테롤 등의 환자 혈액의 기질(substance)의 농도를 결정하는 방법에 관한 것이다.

혈액의 화학 성분을 결정하는 광학적 방법은 구성요소에 대한 공지의 스펙트럼 거동에 기초하여 다양한 혈액 구성요소의 존재를 표시할 수 있게 하는 분광-광도식 측정(spectrophotometric measurement)을 포함한다. 이러한 분광-광도식 측정은 생체 내부와 생체 외부에서 실행된다. 생체 외부에서의 측정은 침습적, 즉 샘플을 물리적으로 회수하여 검사해야 한다. 현재 이러한 측정은 감염의 위험성이 크기 때문에 잘 사용되지 않는다.

생체내의 비침습적 광학 측정은 방법적 개념에 따라 2가지 그룹으로 분리된다. 첫번째 그룹은 이른바 "DC측정기법(DC measurement technique)" 이고, 두번째 그룹은 "AC측정기법(AC measurement technique)" 이다.

상기 DC측정기법에 따르면, 혈액 관류 조직(blood perfused tissue)의 소정 위치가 미리 설정된 스펙트럼 범위의 빛으로 조명(照明)되며, 조직의 반사 및/또는 투과 효율이 연구된다. 이러한 기법은 상당히 높은 신호 대 잡음비를 제공함에도 불구하고, 그 측정 결과는 조직(피부, 혈액, 근육, 지방 등)의 모든 스펙트럼 활동 성분에 의존하므로, 이들은 검출된 신호로부터 "혈액 신호(blood signal)"를 분리시키기 위해 추가로 처리되어야 한다. 더구나, 공지된 성분의 비율은 사람에 따라, 또한 시간에 따라 변하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 보정이 주기적으로 제공되어야 하는데, 이러한 보정은 침습적 혈액 테스트로 구성되므로 광학 측정의 DC기법이 실제로 침습적이게 한다.

AC측정기법은 미리 정해진 범위의 파장에 의해 조명된 혈액 관류 조직의 "혈액 신호" 만을 측정하는데 촛점을 모으고 있다. 이를 위해, 실제로 측정되는 것은 조직으로부터 얻은 전체 광반사 신호 또는 광투과 신호만의 시간의존형 성분이다.

통상적인 AC측정기법의 실시예는 혈액 관류 조직으로부터 얻은 광학 신호의 맥동 성분이 동맥 혈액 산소 포화를 결정하는데 사용되는 공지의 펄스 산소농도계 측정법이다. 다시 말하면, 심장 수축 및 이완 중에 측정된 조직에서의 광흡수 편차는 동맥 혈관으로부터 심장수축중 조직내로 펌핑된 혈액에 의한 것으로 여겨지므로 중앙 동맥 혈관과 동일한 산소 포화를 갖는다. 산소 포화가 결정될 뿐만 아니라, 이와 유사한 방식으로 동맥 혈액내의 다른 혈액 구성요소의 성분도 결정된다.

이러한 AC측정기법의 주요한 결점은 특히 개개인이 정밀 측정에 적합한 맥동 신호를 제공하기에 불충분할 정도로 심장 출력이 빈약한 경우, DC측정기법에 비해 신호 대 잡음비가 상대적으로 매우 낮다는 점이다.

비침습적 광학 측정을 실시하기 위해 개개인의 자연적인 맥동 신호를 강화시키는 다양한 방법들이 제시되고 있다.

미국 특허 제 4,883,055호에는 펄스 산소농도계 측정법에 사용하기 위해 맥박을 인위적으로 유도하는 방법 및 장치가 서술되어 있다. 검사 위치로부터 상류에 동맥이 있는 몸체 부재 주위에 권취된 커프(cuff)는 정상의 맥박과 동기화된 스퀴즈 펄스를 몸체 부재에 인가한다. 동맥 혈액내의 산소 포화는 상술한 AC기법의 일반적인 접근방법에 따라 실행되는 분광-광도식 비침습적 측정에 기초하여 결정된다.

미국 특허 제 4,927,264호에는 정맥 혈액내의 혈액 구성요소를 측정하기 위한 방법 및 장치가 서술되어 있다. 상기 정맥 혈액 흐름은 측정부로부터 인접한 부분에 최소한의 정점 혈압치로 압력을 부여하므로써 시간에 따라 변화하게 된다.

미국 특허 제 5,638,816호에는 예측가능한 주기적 패턴에 따라 환자의 혈액 체적에 활동성 펄스를 유도하기 위한 혈액 글루코스 관찰 시스템이 서술되어 있다. 상기 활동성 펄스의 유도는 테스트중 혈액 관류 다육질 매체(fleshy medium)를 통해 동맥 혈액의 흐름에 주기적 변화를 초래한다. 혈액 체적의 변화를 활동적으로 유도하므로써, 양호한 신호 대 잡음비를 제공하도록 혈액 체적의 변조를 얻을 수 있다. 이것은 이전에 검출가능한 비침습적 시스템에서의 농축 레벨 보다 낮은 레벨에서 혈액의 구성요소가 검출될 수 있게 한다. 상기 혈액 관류 다육질 매체를 통과하는 방사선은 검출된 방사선 강도를 표시하는 신호 생성 검출기에 의해 검출된다. 혈액의 광학 특성과 연관되어 있는 전기 신호의 광학 특성을 분리하기 위해 전기 신호에 신호 처리가 실행된다.

상술한 바와 같은 특허에 서술되어 있는 기법들은 인위적으로 유도된 동맥이나 정맥 혈액의 체적 변화를 사용하고 있다. 이러한 각각의 기법들은 테스트되는 혈액 종류에 대해서는 특정화되기 때문에, 이들 전부는 인위적으로 인가된 압력값에 상당한 제한을 가하게 된다. 이것은 다른 종류의 혈액 흐름에 허용된 상이한 "분배 압력값(distributing pressure values)"에 의해 초래된 것이다. 이것은 각각의 혈액 흐름 종류에 있어서 다른 어떤 종류보다 이러한 종류의 흐름을 특히 난류화시키는 압력값이 존재한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 60mmHg의 동맥 압력이 기부 몸체부에 인가될 때는 개개인의 심장 수축압이 통상적으로 60mmHg을 초과하기 때문에, 정맥 혈액 흐름이 영향을 받는 반면, 동맥 혈액 흐름은 영향을 받지 않는다. 혈액 흐름은 광학 측정에 의해 검출되는 것으로 추정되고 또한 상기 측정은 동맥 맥박과 동기화되어 실행되기 때문에, 인위적으로 인가된 압력은 실질적인 조직 변형을 초래할 압력을 초과하지 않는다. 그러나, 인위적으로 유도된 압력이 조직의 광학 특성을 제어불가능할 정도로 변화시킨다면, 이와 같은 변화는 측정의 목표가 되는 혈액 흐름 요동에 의해 초래된 것과는 구별되지 않는다.
유럽 특허 제 0 227 119 호에는 자동 혈압측정 시스템이 서술되어 있으며, 이에 따르면 혈압 측정은 산소농도계로 실행된 산소 포화측정의 결과에 응답하여 선택적으로 작동된다. 상기 산소농도계는 혈액을 손가락으로부터 제거하기 위해 즉, 환자의 정맥과 동맥을 비어있는 상태로 하기 위해(손가락을 폐색하거나 압박하여) 환자 손가락에 압력을 가하도록 작동된다. 그후, 상기 압력은 해제되어 손가락은 정상 상태로 복귀된다. 검출된 광에서의 2개의 상이한 파장에 대해 각각 2쌍의 측정이 실행되며, 이들 각각은 손가락의 2가지 상태 즉, 혈액이 있거나 혈액이 없는 상태중 어느 한 가지에 대응한다.

따라서, 본 기술분야에서는 광학적 DC측정기법 및 AC기법의 장점을 높은 신호 대 잡음비와 조합한 신규한 방법을 제공하므로써 혈액 화학 성분의 비침습적 광학 측정을 촉진시킬 것이 요망되고 있다.

본 발명의 주요한 기술적 사상은 혈액 흐름의 특성이 변화될 때 혈액 관류 다육질 매체의 광 응답 특성(즉, 흡수 및/또는 산란)이 현격히 변화된다는 사실에 입각하고 있다. 본 발명자들에 의해 혈액 관류 다육질 매체(예를 들어 환자의 손가락)의 광학 특성은 혈액 흐름이 중단될 때 시간에 따라 변하기 시작한다는 것이 밝혀졌다. 환언하면, 일단 혈액 흐름 중단 상태가 설정되면, 광학 특성은 극적으로 변화하기 시작하는데, 정상적인 혈액 흐름을 갖는 혈액 관류 다육질 매체의 광학 특성과는 약 25% 내지 45% 정도 상이하며, 심지어는 60%까지 상이할 때도 있다.

따라서, 광학 측정의 정밀도(예를 들어 신호 대 잡음비)는 적어도 두가지의 시간으로 구별된 측정 주기를 취하므로써 실질적으로 개선될 수 있으며, 상기 각각의 측정 주기는 입사광의 파장이 상이한 2가지의 측정을 포함한다. 상기 2가지의 주기에서 매체의 광응답은 기본적으로 서로 상이하다. 측정이 실행되는 동안 측정 주기의 적어도 하나는 일시적(temporary) 혈액 흐름 중단중이거나, 또는 과도기적(transitionary) 혈액 흐름 상태 중에서 선택되어야 한다.

본 발명의 방법에 있어서, 혈액의 광흡수 및/또는 광산란과 연관된 적어도 하나의 광학 특성이 소정의 임계값에 의해 변화된다는 것과 그 변화 특성은 시간의존형 함수의 거동에 대응한다는 것을 검출하므로써, 정상 혈액 흐름과 일시적 혈액 중단 상태를 구별할 것을 제시하고 있다. 혈액의 광흡수 및/또는 광산란의 변화가 그 광투과 특성 및 광반사 특성 모두에 영향을 미치기 때문에, 이와 같은 적어도 하나의 검출된 광학 특성은 혈액 관류 다육질 매체의 광투과나 광반사를 포함할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 환자 혈액에서 적어도 하나의 기질 농도를 결정하기 위한 비침습적 광학 측정 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.

(a) 혈액 관류 다육질 매체가 비가역 변화를 일으키기에는 충분하지 않은 중단 시간 동안 일시적 혈액 흐름 중단 상태를 초래하도록, 정상 혈액 흐름의 환자 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압을 인가하는 단계.

(b) 정상 혈액 흐름으로 종결되는 과도기적 혈액 흐름 상태를 초래하기 위해 상기 과도한 수축기압을 해제하는 단계.

(c) 혈액 관류 다육질 매체에 적어도 두 가지의 시간으로 구별된 광학 측정 시기를 선택하는데 상기 적어도 2가지의 시기에서 매체의 광응답이 서로 상이하게 되며, 상기 두 가지의 시기 중 적어도 하나는 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간 주기 중에서 선택되는 단계.

(d) 상기 적어도 두 가지 시기에서 연속적으로 측정을 실행함에 있어서, 각각의 시기는 입사광선의 파장이 상이한 적어도 두 가지 측정을 포함하는 단계.

(e) 상기 적어도 두 가지의 시기에 있어서 적어도 하나의 기질 농도의 대응값을 결정하고 그 결정된 값을 분석하여 상기 농도의 보정값을 얻는 단계.

물론, 적어도 두 가지 주기의 측정은 초기에 설정된 정상 혈액 흐름 상태와 최종적으로 설정된 혈액 흐름 상태 사이, 다시 말해 일시적 혈액 흐름 중단상태와 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간의 주기 중에서 선택될 수 있다. 그러나, 이러한 적어도 두 가지 주기 중 하나는 정상 혈액 흐름 상태에서 선택될 수 있다.

광학 테스트를 받을 혈액은 동맥, 정맥 및 모세혈관 성분을 포함한다. 혈액은 과도한 수축기압이 인가될 때 혈액 관류 다육질 매체에서 일시적으로 "정체(stagnated)"되며, 압력이 해제될 때는 매체를 자유로이 흐른다. 이렇게 얻은 농도값은 동맥이나 정맥 혈액 성분에 촛점을 맞춘 측정에 기초한 종래 기법에 의해 얻은 값보다 매우 의미가 있다.

그 특성상 본 발명의 방법은 간단하며, 맥박(blood pulse)과 동기화되는 측정을 이용한 방법에 비해 매우 높은 신호 대 잡음비를 보장한다. 이것은 본 발명은 진폭이 현격히 구별되는 두 가지 이상의 판독을 이용하여 불변의 혈액 샘플의 변수를 결정한다는 사실에 의한 것이다.

이러한 접근방법은 종래기술에서는 전혀 사용되지 않았으며 제시되지도 않았다. 이것은 실질적으로 DC 및 AC기법의 원리의 양호한 조합이다. 실제로, 인위적으로 생성된 새로이 제안된 혈액 흐름 상태에서 얻은 광투과 또는 광반사 신호의 고진폭으로 인하여, 상기 방법은 DC기법과 유사하다. 한편, 상기 방법은 적어도 2개의 측정값 판독 사이의 편차에 기초하고 있는데, 이것은 종래 AC기법과 유사하다. 이러한 방법은 이동 동작이나 기타 다른 비혈액관련 인공물에 그다지 의존하지 않기 때문에 바람직하다.

상술한 바와 같이, 혈액 흐름이 중단 상태인 혈액 관류 다육질 매체의 광학 특성은 혈액 흐름이 정상인 혈액 관류 다육질 매체의 광학 특성과 약 25% 내지 45% 정도 상이하며, 심지어 60%까지 상이할 때도 있다. 종래의 펄스 산소 농도계 측정법은 광투과 특성의 변동이 약 2% 범위인 것을 이용한다. 본 발명의 방법에 따른 2가지 측정 사이의 약 5%의 임계 편차, 즉 상기 2가지 측정을 기초로 하여 결정된 농도는 펄스 산소농도계 측정법에 의해 얻은 농도보다 더욱 신뢰성 있는 결과를 보장할 것이다.

신규한 방법은 판독이 약 60% 까지 서로 상이한 스펙트럼을 얻을 수 있으므로, 측정을 실시하며 그 얻어진 결과의 부가적인 통계 처리를 실행하기 위해 2개 이상의 주기가 선택된다. 또한, 상기 방법을 측정에 의해 얻은 농도값들 간의 상관관계에 상당한 영향을 미치는 것으로 판명되었다. 따라서, 농도 결정은 2가지 이상의 측정에 의해 얻은 결과의 비교 단계 및 교차확인 단계를 포함한다. 상기 비교 단계 및 교차확인 단계는 평균값 및 표준편차 값의 통계 처리를 연산하는 단계를 포함한다. 의사나 거래처에게는 특별한 측정에 대한 통계 에러에 대한 정보가 매우 중요하다.

신규한 방법에 의해 얻은 농도값은 펄스 산소농도계 측정법과 같은 정규의 AC기법에 의해 얻은 결과의 교차확인 즉, 이러한 결과의 신뢰성 평가에 사용된다.

이러한 방법은 그 흐름 특성에 관계없이 혈액에 존재하는 화학적 기질이나 생물학적 기질의 농도를 측정하기 위한 것이다. 그러나, 부가적 상태와 근사값이 고려될 경우, 상기 방법은 혈액 산소 포화 및/또는 정상의 맥박의 존재에 의존하는 기타 다른 변수의 측정에 사용된다.

본 발명의 방법은 독립적인 측정과 맥박과 동기된 측정에 기초하여 유사한 데이타를 얻기 위해 기타 다른 비침습적 방법, 예를 들어 병원 중환자실에서 혈액 변수의 지속적인 관찰을 위한 방법의 보정을 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 혈액내의 적어도 하나의 기질에 대한 비침습적 농도 결정을 위한 광학 측정 시스템에서,
환자의 혈액 관류 다육질 매체에 부착하기 위한 조명 검출 장치와,
정상 혈액 흐름의 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압을 인가할 수 있는 압력 조립체와,
상기 조명 검출 장치와 압력 조립체 사이에 상호 연결된 제어 유닛을 포함하며,
상기 조명 검출 장치는 적어도 2개의 상이한 입사광선 파장으로 매체를 조명하고, 조명된 매체의 광응답을 검출하고, 이에 응답하는 데이타를 생성하도록 설계되며;
상기 제어 유닛은 과도한 수축기압을 선택적으로 인가하여, 혈액 관류 다육질 매체가 비가역적으로 변화하기에는 충분하지 않은 중단 시간동안 일시적 혈액 흐름 중단 상태를 초래하며, 정상 혈액 흐름으로 종료되는 과도기적 혈액 흐름 상태를 초래하도록 상기 과도한 수축기압을 해제하며;
상기 제어 유닛은 적어도 두 가지의 상이한 주기에 광학 측정을 실시하도록 상기 조명 검출 장치를 작동시키므로써, 상기 적어도 두 가지 주기의 매체의 광흡수는 서로 상이하게 되고, 상기 적어도 두 가지 주기 중 적어도 하나는 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간 주기 내에서 선택되며;
상기 제어 유닛은 데이타를 분석하여 혈액의 적어도 하나의 기질 농도를 결정하기 위해 조명된 매체의 검출된 광응답을 표시하는 데이타에 응답한다.

본 발명의 이해를 돕고 본 발명이 실제적으로 어떻게 실행되는 지를 알기 위해 비제한적 실시예로서 첨부된 도면을 참조한 영호한 실시예가 서술될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 측정 장치의 주 성분의 개략적인 블록도.

도2는 도1의 시스템을 혈액 관류 다육질 매체에 인가하여 실험적으로 얻은 혈액의 광투과 특성의 요동을 도시한 그래프.

도3은 본 발명의 방법에서 주요한 작동 단계의 흐름도.

도4a 내지 도4d는 다양한 실험적 결과를 도시한 그래프.

도5a 및 도5b는 본 발명의 생체내 적용 및 생체외 적용과 각각 관련된 예시 적인 실험 결과를 도시한 그래프.

도1에는 본 발명의 방법을 실행하기 위해 사용된 측정 장치(1)의 주요한 부품이 도시되어 있다. 상기 장치(1)는 조명 조립체(2)와 검출 조립체(4)와 같은 주요한 구성요소를 포함하고 있다.

상기 조명 조립체(2)는 적절한 구동 기구(6)와 연관된 다수의 광원(5)을 포함한다. 상기 광원은 측정 위치에서 조직을 통과하는 입사 복사선(incident radiation)을 발생시킨다.

상기 검출 조립체(4)는 조직을 투과하는 광이나 조직으로부터 산란(반사)되는 광을 검출하기 위해 수용된, 경우에 따라서는 이를 표시하는 데이타를 발생하는 하나 이상의 검출기(전형적으로, 증폭 수단을 포함한다)(8)를 포함한다. 투과된 또는 반사된 신호는 조명된 매체의 광응답으로 구성된다. 발생된 데이타는 검출 조립체(4)의 디지탈 출력을 제공하기 위해 적절한 아날로그 디지탈(A/D) 컨버터(10)에 의해 처리된다.

상기 장치(1)에는 환자의 혈액 관류 다육질 매체(예를 들어 손가락)에 부착하기 위해 공지의 적절한 형태를 취하는 커프(12)와, 상기 커프(12) 아래의 환자 조직의 위치에 압력을 인가하는 스퀴즈 드라이버(14)를 포함하는 압력 조립체가 제공된다. 상기 스퀴즈 드라이버(14)는 예를 들어 본 발명의 양수인에게 양도된 계류중인 출원서에 서술된 바와 같은 공지의 적절한 형태를 취할 수 있다.

혈액 관류 다육질 매체의 제1 위치에 압력이 인가되고, 측정은 혈액 흐름의 방향에 대해 상기 제1 위치의 하류인 제2 위치에서 실행되어야 한다는 사실이 중요하다. 예를 들어, 상기 커프(12)는 환자의 손목이나 손바닥에 수용되고, 조명/검출 조립체는 환자의 손가락에 위치된다.

제어 유닛(16)은 조명 조립체 및 검출 조립체(2, 4) 사이에서 상호연결되어, 스퀴즈 드라이버(14)(즉, 압력 조립체)에 연결된다. 따라서, 상기 제어 유닛(16)은 검출 조립체(4)의 출력에 응답한다. 특별히 서술되지는 않았지만, 상기 제어 유닛(16)은 메모리와 프로세서와 동조기와 디스플레이와 같은 공지의 유틸리티를 구비한 컴퓨터 장치이다. 상기 프로세서는 검출 조립체의 수신 출력을 분석하고 환자 혈액의 하나 이상의 필요한 변수를 결정할 수 있는 적절한 소프트웨어로 프로그램된다.

상술한 측정 장치의 모든 요소의 구성 및 동작은 공지된 것이므로 하기에 서술한 바 이외에는 특별히 서술하지 않기로 한다. 상기 제어 유닛(16)은 하기에 서술되는 바와 같이 조명/검출 조립체를 작동시켜 상이한 혈액 흐름 상태에서 측정을 실행하도록 압력 조립체를 선택적으로 작동시켜 과도한 수축기압을 커프(12) 하부의 혈액 관류 다육질 매체에 인가 및 해제한다.

도2는 장치(1)를 환자 혈액 관류 다육질 매체에 적용하여 얻은 실험적 결과를 도시한 그래프(G)이다. 상기 그래프(G)는 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압의 인가된 상태에서 혈액의 광투과 특성이 어떻게 변하는지를 도시하고 있다. 이러한 특정 실시예에서, 투과 특성은 소위 상대적 투과율(Relative Transmission) 이라 하는데, 이는 임의의 단위(arbitrary unit : A.U.)의 투과율이며, T(A.U.)로 표현한다.

압력의 인가는 순간(T_start)에서 시작되며, 혈액 관류 다육질 매체에서 비가역 변화를 초래하지 않을 시간 주기(예를 들어, 4초)동안 지속된다. 상기 압력은 순간(T_release)에서 해제된다. 상대적 투과율의 측정은 과도한 수축기압을 인가하기 전에 지속적으로 시작된다. A, B, C 및 D로 표시된 혈액 흐름의 상이한 상태가 관찰된다.

상태(A)는 과도한 수축기압이 인가되기 전의 정상 혈액 흐름 상태이다. 도시된 바와 같이, 이러한 상태는 혈액의 상대적 광투과의 표준 변동값을 특징으로 한다.

상태(B)는 순간[T_start(압력이 처음 인가될 때)]에서 시작되며, 과도한 수축기압이 실제로 인가되는 짧은 시간 주기[T_B(약 0.5초)] 동안에 존재한다. 이러한 시간주기 중에 취한 측정은 광투과의 비단조적 변동(non-monotonic fluctuation)을 초래하는 불가피한 이동 및/또는 인위적인 영향 때문에 무시되어야만 한다.

상태(C)는 (T_start + T_B)로 결정된 순간과 순간(T_release) 사이의 시간 주기(T_c) 내에서 지속되는 혈액 흐름의 일시적 중단 상태이다. 이러한 시간주기(T_c) 동안, 혈액의 상대적 광투과의 상승 곡선(또는 입사 파장에 의존하는 하강 곡선)이 관찰되며, 이것은 최대값에 도달되어 약 2 내지 5.5초(일반적으로, 1초 내지 수분) 동안 지속된다.

과도한 수축기압이 몸체의 선단부에 인가될 때, 정확한 측정 영역(즉, 검출기의 위치)과 검출기에 인접한 인접 영역 사이의 혈액의 재분포를 위해 아직도 충분한 공간이 존재한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 만일 검출기가 손가락끝에 위치되고 과도한 수축기압이 손바닥에 위치된다면, 혈액을 한쪽 위치로부터 다른쪽 위치로 "압축(squeeze)"하기 위해 인가된 압력의 여백과 손가락 끝 사이에는 충분한 공간이 존재한다.

상태(D)는 과도한 수축기압을 해제한 후 발생되는 혈액의 과도기적 상태이다. 이러한 상태는 약간의 지연(T_d)(약 0.5초), 즉 (T_release + T_d) 로 결정된 순간에서 시작된다. 상태(D)가 지속되는 시간의 주기(T_d) 동안, 혈액의 상대적 투과는 정상 혈액 흐름의 특성값에 도달될 때까지 단조롭게 하강한다. 이러한 순간이 도면에는 T_end 로 도시되어 있다.

상태(D)의 종료, 즉 상태(E)의 시작은 광투과율의 변화가 주기적이 되어 최소(약 2%)가 될 때 검출된다. 상태(E)는 상태(A)와 유사한 정상 혈액 흐름 상태이다.

본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해, 적어도 두 가지 시간으로 분리된 주기의 비침습적 광학 측정이 실행된다. 이러한 두가지 측정 주기는 하기의 혈액 흐름 상태 즉, A 및 C, C 및 C, C 및 D, D 및 D, C 및 E, D 및 E 중에 이루어진다. 다시 말해, 적어도 두 가지의 주기 중 적어도 하나는 항상 일시적 혈액 흐름 중단 상태(C)나 과도기적 혈액 흐름 상태(D) 중에 이루어지는데, 즉 이러한 두 가지 상태(Tc + Td)를 포함하는 하나의 시간 주기 내에서 이루어진다.

도3은 본 발명에 따른 방법의 한가지 가능한 실시예의 주요한 작동 단계에 대한 개략적인 흐름도를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 두 가지 측정은 상태(C, D)에서 각각 이루어진다. 이를 위해, 하기의 작업 단계가 실행된다.

단계20: 커프(12)에 생성된 압축 압력을 인가하므로써 약 220mmHg의 과도한 수축기압이 손가락 끝과 같은 인체의 선단 영역에 인가된다. 이러한 작동 단계의 지속 시간은 약 0.5초이다.

단계22: 비침습적 광학 측정의 제1 주기는 상대적 광투과 변화가 단조로우며(시간의존형) 포지티브(positive)일 때, 일시적 혈액 중단 상태[즉, 상태(C)]에서 실행된다. 이러한 측정은 제어 유닛(16)에 의해 작동된다. 특히, 광원이 작동되고, 손가락 끝은 상이한 파장으로 조명된다. 손가락끝에서 나오는 광신호가 검출되어 증폭되며, 디지탈 형태로 전환된 후 제어 유닛(16)에 전달되어 저장 및 처리된다. 그 지속이 약 5초인 제1 주기 동안, 제어 유닛(16)은 커프(12)를 그 압축된 상태를 유지시키도록 작동된다.

따라서, 제1 주기 중에 이루어진 다수의 상이한 측정(즉, 상이한 파장)의 결과는 S1(w,t)로 저장된다. 여기서, S는 스펙트럼 강도이고, w는 파장이고, t는 시간이다. 예를 들어 헤모글로빈의 농도값(C1)은 하기에 서술되는 방식으로 S1(w,t)로부터 연산된다.

단계 24: 제어 유닛(16)은 과도한 수축기압을 해제하기 위해 압력 조립체를 작동시킨다. 커프(12)의 압축 동작이 중단되고, 약 0.5초의 짧은 지연후, 혈액 흐름은 약 5초동안 점진적으로 증가된다.

단계26: 제어 유닛(16)은 과도기적 혈액 흐름의 상태(D)에서 실행될 비침습적 광학 측정의 제2 주기를 실행시킨다. 광원은 손가락끝을 지속적으로 조명하지만, 압축 동작은 정지된다. 제어 유닛(16)에 의해 동기화된 검출기는 손가락끝으로부터 나오는 광 신호를 검출하며, 디지탈 출력[S2(w,t)]은 제어 유닛(16)에서 수신된다. 헤모글로빈의 농도값(C2)은 하기에 서술되는 방식으로 S2(w,t)로부터 연산된다.

단계28: 제어 유닛(16)의 프로세서는 예를 들어 연산값의 비교 및 교차확인을 실행하는 통계적 분석에 기초하여 연산값(C1, C2)을 분석하도록 작동된다. 최종 농도(C)가 얻어진 후 제어 유닛(16)의 디스플레이상에 표시된다.

제1 및 제2 측정 주기에서 얻은 결과치[S1(w,t) 및 S2(w,t)]는 예를 들어 하기에 서술된 바와 같은 단계로 구성된 특정 절차를 이용하여 혈액내의 k기질의 k농도(C1 내지 Ck)를 발견하도록 처리된다. 한편, 이러한 각각의 데이타[S1(w,t) 및 S2(w,t)]는 변수 w와 t의 함수이며, 여기서 t는 시간이고, w는 파장이다.

시간의존형 혈액 흡수 스펙트럼은 다음과 같이 표시된다.

S(w,t) = So(w)^＊exp(-f(t)^＊S1(w))

여기서, So(w) 는 스펙트럼 강도의 DC(일정) 성분이며, f(t)는 시간의존형 신호의 형태를 제공하며, S1(w) 는 스텍트럼의 AC부분(가변)을 제공하므로 다음과 같은 식이 이루어진다.

상기 μ_k(w)는 k번째 성분(공지)의 흡수 상수이며, C_k는 찾아야 할 농도이다.

k성분의 농도는 다음과 같이 상대값으로 주어진다.

필요한 농도를 재구성하기 위해, 하기의 간단한 식이 사용된다.

여기서, y_k = (f(t)-f(t₀))C_k;S^＊(w,t₀)는 이른바 기준 포인트(DC레벨에 대해)이고, y_k는 광신호 변화에 대한 대응의 C_k성분의 기여에 관련된 요소이며, z(w, t)는 측정된 광신호의 AC성분 흡수의 함수이다. 상기 N은 y_k(N≤관련의 스펙트럼 포인트 수)의 미지수이다.

공지의 최소 제곱법(method of Least Square)(이른바, "LS"방법)을 사용하여, 가장 적합한 y_k값이 도출될 수 있으며, 그후 농도(Ck)의 값이 다음과 같이 구해진다.

본 발명에 따른 방법은 통계 분석 및 필요한 농도의 재구성을 위한 적절한 수학적 절차에 사용될 수 있음을 인식해야 한다.

또한, 상기와 같은 기법은 하기의 경우 등에 언급되는 것을 인식해야 한다.

(1) 적어도 2개의 측정 중 하나는 정상 혈액 흐름 상태에서 이루어지고, 나머지 하나는 일시적 중단 상태 및 과도기적 중단 상태를 포함하는(과도한 수축기압의 인가가 기계적으로 시작된 후 중단되어 비단조적 변동을 초래할 때인 두 가지 짧은 시간 주기는 배제하는) 주기 중에 이루어진다.

(2) 이러한 적어도 2개의 측정은 일시적 중단 상태 및 과도기적 중단 상태를 포함하는(이와 유사하게, 과도한 수축기압의 인가가 시작 및 중단될 때 짧은 시간주기는 배제하는) 주기 중에 이루어진다.

본 발명자들에 의해 일시적 혈액 중단 상태[상태(C)]의 지속은 많은 인자에 의존하며 대체로 과도한 수축기압의 인가로부터 0.5초 내지 수분 사이에 관찰될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 만일 광응답(즉, 투과나 반사) 변화가 15% 내지 20%를 초과한다면, 일시적 혈액 중단 상태의 지속은 2 내지 3초로 단축되며, 그후 과도한 수축기압이 해제된다.

과도기적 혈액 흐름중[상태(D)]에 다른 측정이 이루어지는데, 이것은 과도한 수축기압의 해제후(기계적 작동 특성에 의한 짧은 지연으로) 시작되어 정상 혈액 흐름이 설정될 때까지 지속된다. 과도기적 혈액 흐름 상태의 지속은 예를 들어 측정시에 혈액 관류 다육질 매체의 체적에 의존하며, 예를 들어 5 내지 6초간 지속된다. 정상 혈액 흐름 상태에서의 비침습적 광학 측정은 오래 지속되지만, 약 2 내지 5초의 주기면 가장 충분하다.

상기 데이타는 혈액 관류 다육질 매체를 구성하는 손가락끝에서 실행되는 측정을 위해 주어졌다. 물론, 일시적 혈액 흐름 중단을 달성하기가 용이한 손바닥이나 발가락 등의 다른 몸체부분을 고려한다면 다른 것도 가능하다. 관련의 기질로는 글루코스, 헤모글로빈, 약물, 콜레스테롤 등을 예로 들 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 이른바 폐쇄-해제(occlusion-release; OR) 측정 기법 을 실제로 제공한다. 본 발명의 양호한 특징에 대한 이해를 돕기 위하여, 하기와 같은 사항이 고려될 수 있다.

산소 포화는 혈액 체적 유닛에서의 전체 헤모글로빈 양에 대한 옥시헤모글로빈의 함량의 비율로 정의된다. 혈액내에 오직 2가지 형태의 헤모글로빈 즉, 옥시헤모글로빈과 감소된 헤모글로빈만 존재한다고 가정하면, 전통적인 맥박 산소계측법은 산소 포화를 결정할 수 있게 한다. 이러한 방법은 이른바 광투과 신호의 "자연 맥동(natural pulsatile)" 성분을 이용한다. 적절한 신호 처리기법에 의해 결정된 검출 신호의 이와 같은 순수한 자연 맥동관련 신호 성분은 공통적으로 검출된 신호의 "AC성분"으로 칭하는 반면, 전체 투과 신호 그 자체는 검출된 신호의 "DC성분"으로 칭한다.

맥박 산소계측법에서의 투과 측정은 2개의 상이한 파장 예를 들어, L1=760nm, L2=940nm에서 동시에 실행되며, 이렇게 선택된 2개의 파장 사이에는 옥시헤모글로빈과 헤모글로빈의 광흡수에 상당한 편차가 존재하게 된다. 2쌍의 AC 및 DC성분이 얻어진다. 일반적으로, (AC/DC)_L1/(AC/DC)_L2로 한정되는 비율(R)은 산소 포화값이다. 예를 들어, 상기 L1값 및 L2값을 사용하면, 비율(R)은 97%의 산소 포화에 대응하는(즉, 정상 동맥혈액 포화) 0.69와 동일하다.

하기의 실시예는 폐쇄-해제(OR) 기법을 사용하여 본 발명의 방법이 상기 비율(R)과 동일한 의미를 갖는 새로운 값을 어떻게 결정할 수 있는지를 도시하고 있다. 이러한 신호처리 방법은 통상적으로 사용되는 맥박 산소계측법과 OR 기법에 모두 적용할 수 있으며, "변수 슬로프(parametric slope)"(PS) 방법으로 칭한다.

실시예1

L1=760nm, L2=940nm의 2가지 파장에서 약 85초의 실제 투과 시간 동안 측정이 이루어진다. 이를 위해, 940nm과 760nm에서 파장이 최대로 되는 통상의 LED가 사용된다.
전체 측정 과정은 하나의 4초 표준 박동 측정 간격과 7연속 OR 주기로 구성된다. 시간 함수로서의 투과 로그(transmission logarithms)가 얻어진다. 이것은 파장(L1, L2)에 대응하는 2개의 그래프(P1, P2)를 도시하는 도4a에 도시되어 있다.

도4b에 도시된 바와 같이, 다음 단계에서는 변수 슬로프(PS)가 전체 시간 간격(즉, 85초)에 대해 파장(L2)에서의 투과 로그 즉, Log(L2) 대 파장(L1)에서의 투과 로그 즉, Log(L1)로서 실행된다. 환언하면, 그래프(PS)는 Log(L2) 대 Log(L1)의 선형 함수이다. 이러한 선형 함수의 슬로프를 결정하기 위해 예를 들어 공지의 선형 회귀 알고리즘이 사용된다.

이러한 파장 및 시간 변수 특정 예시에 있어서, PS는 0.69인 것으로 판명되었다. PS의 값은 7개의 OR주기와 심지어 각각의 폐쇄 주기와 각각의 해제 주기에서 결정된다. 이처럼 얻어진 모든 PS값의 평균은 0.69 근처이다. 이것은 도4c 및 도4d에 도시되어 있다.

도4c에는 파장(L1, L2)에 대응하는 시간의 함수로서 투과 로그의 맥동 성분만을 도시하는 그래프(P'1 및 P'2)가 도시되어 있다. 이러한 그래프(P'1 및 P'2)는 전체 측정의 첫번째 4초 내의 상태를 제공한다.

도4d에는 상기 그래프(P'1 및 P'2)로부터 얻은 전체 시간 간격(약 85초)에 대해 파장L2(760nm)에서의 투과 로그 대 파장L1(940nm)에서의 투과 로그를 나타내는 그래프(PS')가 도시되어 있다. 상기 PS'는 0.69인 것으로 판명되었다.

따라서, 통상적으로 사용되는 절차에 비율(R)을 결정하는 맥동 성분을 적용시키면 통일한 결과를 나타낸다. PS결정에 대한 정밀도는 각각의 처리 주기에서 적절한 예비처리를 실행하므로써 개선될 수 있다. 이러한 예비처리 절차는 예를 들어 신호의 저역 통과 디지탈 여과이다.

PS변수의 의미는 R변수의 의미와 동일하다. 이것은 PS변수가 산소 포화 결정법으로 양호하게 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

OR기법이 맥동에 대해 산소 포화 결정에 유리하다는 것은 자명한 것이다. 실제로, 상당한 맥동 신호가 달성되지 않는 포인트에서, 양호한 결과를 제공하는 현저한 OR신호가 달성될 수 있다.

맥동 신호가 너무 약해서 검출할 수 없게 되는 상태는 국부마취와, 쇼크와, 저압과, 저온 및 기타 다른 임상 상태를 포함하는 펄스중에 발생한다. 이러한 상태중에서 가장 일반적인 실시예는 환자의 심장이 물리적 시스템과 일시적으로 분리되고 단지 체외 펌프만이 혈액 흐름을 책임지는 심장수술이다. 이때, 맥동 성분은 전혀 검출될 수 없으며, 단지 OR기법만이 의사에게 산소 포화값을 알려줄 수 있다.

명백하게는, 상술한 방법은 단지 입사 방사선의 파장 범위를 변화시키면 글루코스와, 헤모글로빈과, 콜레스테롤과 약물과 기타 분석제제 등에도 적용할 수 있다.

실험 결과에 따르면, 혈액의 광학 특성은 단순히 혈액 흐름을 방해하기만 해도 심각하게 변조될 수 있다는 것을 알 수 있다. 혈액 흐름의 중단 처리중 혈액의 광학 특성 변화를 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 광투과 변화의 연장된(1분 이상 지속) 처리의 발전도 관찰할 수 있다. 이러한 변화들은 체적 변화를 필요로 하지 않는 비체적적이며, 다양한 종류의 정보가 이로부터 유도될 수 있다.

하기에 생체외 실험(단단한 유리벽을 갖는 투명 큐벳에서의 실험)과 생체내 실험(환자의 손가락끝에서의 실험)에서 각각 측정된 광투과 변화를 도시한 2개의 실시예가 서술될 것이다.

실시예2

인체의 전체 혈액량은 단단한 유리벽을 갖는 투명 큐벳을 통해 연동 펌프에 의해 펌핑된다. 혈액 흐름의 중단후 즉시, 상이한 파장에서 광투과가 실시되어 변화를 시작한다. 이것은 각각의 파장 즉, L1=660nm, L2=950nm, L3=1300nm에 대응하는 3개의 곡선(H1, H2, H3)을 도시한 도5a에 도시되어 있다. 혈액 흐름이 다시 시작되면, 투과값은 그 본래의 레벨로 복귀한다.

만일 큐벳이 실제로 체적 모델을 제공하는 가요성이라면, 상기 투과 레벨은 상기 모든 파장에서 점진적으로 감소된다. 그러나, 체적 효과의 회피는 상이한 파장에서의 광투과 곡선이 시간에 따라 다르게 변화하는 매우 독특한 투과 거동으로 나타난다.

실시예3

혈액 흐름을 정지시키기 위하여, 과도한 수축기압이 환자의 상지(upper limb)에 가해진다. 상술한 생체외 실험과 유사한 투과 거동 패턴을 관찰할 수 있다. 이것은 각각의 파장 즉, L1=660nm, L2=950nm, L3=1300nm에 대응하는 3개의 곡선(H'1, H'2, H'3)을 도시한 도5b에 도시되어 있다.

투과 변화의 시간 상수와 상이한 파장에서의 이러한 변화 경향은 매우 유사한 것으로 판명되었다. 또한, 그 결과는 압력 위치에 의존하지 않으며, 상부 손가락, 손목 또는 상지인지의 여부에 의존하지 않는 것으로 판명되었다.

따라서, 본 발명의 장점은 자명하다. 실제로, 상기 모든 실험은 과도한 수축기압의 인가는 혈액 내부의 비체적 기구(internal, non-volumetric mechanism)를 작동시키는 것을 보이고 있다. 이러한 기구는 혈액 광학 특성의 지속적이면서도 점진적인 변화를 유도하고 있다. 상기 변화는 혈액 포획압력의 인가에 즉각적으로 또는 머지않아 곧 응답하여 관찰 및 기록될 수 있다. 이러한 변화의 결과는 측정 위치에서의 그 어떤 과도기적 조직관련 국부 변화에 의존하지 않는다. 이러한 변화는 오직 혈액관련인 것으로 여겨지며, 다양한 혈액관련 변수의 결정에 사용될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (22)

1. 정상 혈액 흐름으로 환자의 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압을 인가하고, 입사광선일 경우 적어도 2개의 상이한 파장으로 매체 상의 측정 위치를 조명하여, 매체의 광응답을 검출하는, 환자 혈액에서 적어도 하나의 기질 농도를 결정하기 위한 비침습적 광학 측정 방법이며,

   (a) 일정한 중단 시간 동안 혈액 관류 다육질 매체에 불충분한 비가역 변화인 일시적 혈액 흐름 중단 상태를 초래하도록 정상 혈액 흐름 방향에 대해 상기 측정 위치의 상류에 위치된 환자 몸의 한 위치에서 정상 혈액 흐름을 갖는 환자의 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압을 인가하는 단계와,

   (b) 측정 위치에서 과도기적 혈액 흐름 상태가 정상 혈액 흐름으로 종료되게 하기 위해 상기 과도한 수축기압을 해제하는 단계와,

   (c) 적어도 두 가지의 측정 주기에서 매체의 광반응이 서로 상이하도록 광학 측정을 위한 적어도 두 가지의 시간으로 구별된 측정 주기를 선택하고, 상기 적어도 두 가지의 주기 중 적어도 하나는 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간 주기 내에서 선택되는 단계와,

   (d) 입사광선 파장이 상이한 적어도 두 가지 측정을 포함하여 적어도 2개의 주기에서 측정을 연속적으로 실행하는 단계와,

   (e) 상기 적어도 2개의 파장에 대응하는 상이한 시간 함수로서 매체의 적어도 두 가지의 광응답 형태로 상기 적어도 두 가지의 측정 주기의 측정 결과를 얻는 단계와,

   (f) 상기 기질의 농도를 표시하는 적어도 2개의 시간 함수 사이의 관계를 결정하기 위해 상기 측정 결과를 분석하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 측정 주기는 상기 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 상기 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간 주기 동안에 선택되는 비침습적 광학 측정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 주기 중 하나는 정상 혈액 흐름 상태에서 선택되는 비침습적 광학 측정 방법.
4. 제1항에 있어서, 적어도 2개의 주기를 선택하는 단계는, 혈액의 광응답과 연관된 적어도 하나의 광학 특성이 설정의 임계값으로 변화되는 것을 검출하고 그 변화 특성이 시간의존형 함수에 대응하는 것을 검출하므로써, 정상 혈액 흐름과 일시적 혈액 중단 상태를 구별하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 특성은 혈액 관류 다육질 매체의 광투과를 표시하는 비침습적 광학 측정 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 특성은 혈액 관류 다육질 매체의 광반사를 표시하는 비침습적 광학 측정 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 적어도 2개의 측정 주기 사이의 임계 편차는 5%인 비침습적 광학 측정 방법.
8. 제1항에 있어서, 얻어진 결과의 부가적인 통계 처리를 위해 적어도 하나의 측정 주기를 더 실행하는 비침습적 광학 측정 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 단계 (f)는 상기 각각의 주기에 대해 혈액 흡수 스펙트럼과 대응 농도값의 시간의존성을 결정하는 단계와, 혈액에서 적어도 하나의 기질 농도값에 대응하는 보정값을 결정하기 위해 결정된 농도값을 분석하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 단계 (f)는 광응답의 적어도 2개의 시간 의존성 사이의 비율에 대응하는 선형 함수를 결정하는 단계와, 기질의 농도를 상기 선형 함수의 변수 슬로프로서 결정하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
11. 제1항에 있어서, AC기법에 의해 얻은 결과를 교차확인하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
12. 제1항에 있어서, AC기법의 보정에 의해 얻은 결과를 교차확인하는 단계를 포함하는 비침습적 광학 측정 방법.
13. 제1항에 있어서, 일시적 혈액 중단 상태의 지속은 1초 이상 최대 10분 이하인 비침습적 광학 측정 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기질은 글루코스인 비침습적 광학 측정 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기질은 헤모글로빈인 비침습적 광학 측정 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기질은 약물인 비침습적 광학 측정 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기질은 콜레스테롤인 비침습적 광학 측정 방법.
18. 제10항에 있어서, 상기 농도 결정단계는 선형 회귀 알고리즘을 이용하는 비침습적 광학 측정 방법.
19. 정상 혈액 흐름을 갖는 혈액 관류 다육질 매체에 과도한 수축기압을 인가하도록 작동될 수 있는 압력 조립체(12, 14)와, 환자의 혈액 관류 다육질 매체에 부착하기 위한 조명 검출 장치(2, 4)를 포함하며, 상기 조명 검출 장치는 적어도 2개의 상이한 파장으로 매체상의 측정 위치를 조명하여 매체의 광응답을 검출하도록 작동 가능한, 환자 혈액에서 적어도 하나의 기질에 대한 비침습적 농도 결정을 위한 광학 측정 시스템(1)이며,

    상기 조명 검출 장치와 상기 압력 조립체 사이에 상호연결된 제어 유닛(16)을 포함하며,

    상기 압력 조립체는 측정 위치에서 일시적 혈액 흐름 중단 상태를 생성하도록 매체에서의 정상 혈액 흐름 방향에 대해 상기 측정 위치의 상류에 과도한 수축기압을 인가하도록 작동가능하며,

    상기 제어 유닛은 압력 조립체를 선택적으로 작동시켜 상기 과도한 수축기압을 인가하고, 이러한 압력을 혈액 관류 다육질 매체에서 비가역 변화에는 불충분한 중단 시간 주기 동안 유지하고, 측정 위치에서 정상 혈액 흐름으로 종료되는 과도기적 혈액 흐름 상태를 초래하도록 상기 과도한 수축기압을 해제하며,

    상기 제어 유닛은 상기 적어도 2개의 파장을 각각 갖는 적어도 두 가지 시간으로 구별된 측정 주기를 실행하기 위해 조명 검출 장치를 선택적으로 작동시키며, 이에 따라 상기 적어도 2개의 측정 주기에서의 매체의 광응답은 서로 상이하며, 상기 적어도 2개의 측정 주기중 적어도 하나는 일시적 혈액 흐름 중단 상태와 과도기적 혈액 흐름 상태를 포함하는 시간 주기 내에서 선택되고,

    상기 제어 유닛은 적어도 2개의 파장에 각각 대응하는 적어도 2개의 상이한 시간 함수로서 측정 결과를 매체의 광응답 형태로 얻기 위해 검출된 광응답을 분석하고, 상기 적어도 하나의 기질 농도를 결정하기 위해 적어도 2개의 함수 사이의 관계를 분석하는 것을 특징으로 하는 광학 측정 시스템.
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