KR20010040703A

KR20010040703A - 비침입식 혈액성분 측정방법과 장치

Info

Publication number: KR20010040703A
Application number: KR1020007008581A
Authority: KR
Inventors: 스튜어로버트; 밀러데이비드
Original assignee: 로버트알.스튜에르; 인-라인다이아그노스틱스코포레이션
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2001-05-15
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: EP1052930B1; DE69940053D1; AU2660699A; CA2319480C; CA2319480A1; US20040127779A1; JP2002501803A; US6181958B1; US20010039376A1; WO1999039631A1; US6671528B2; EP1052930A4; EP1052930A1; ATE416668T1; KR100472736B1; US6873865B2

Abstract

본 발명은 헤마토크릿을 포함한 생물학적 구성분을 피부경유검사를 통해, 비확산적 및 지속적으로 결정하기 위한 체계에 대한 것이다. 핑거 클립 조립체(6)는 전송 방식이나 굴절 방식으로 작동하게 하기 위해서 적어도 한 쌍의 방사선 방출기와 적절한 배열의 사진 다이오드를 포함한다. 적어도 하나의 미리 결정된 빛의 파장은 손가락, 귓불 또는 머리 가죽과 같은 신체 조직을 통과하고 그 파장에서 빛의 감쇠 현상이 발견된다. 마찬가지로, 혈류에서 변화는 시각, 압력, 긴장 게이지 방법을 포함하는 다양한 기술에 의해서 결정된다. 발견된 값의 수학적 연산은 체조직, 유체의 효과를 보상하고 헤마토크릿값을 결정한다. 옥시헤모글로빈에 의해서 실질적으로 다르게 빛을 감쇠하는 추가적 파장이 사용되면, 헤마토크릿과는 별개로 혈액 산소 포화값이 결정된다. 게다가, 빌리루빈(440nm) 또는 글루코스(1060nm)에 의한 빛을 크게 감쇠시키는 추가적 파장이 사용되면 빌리루빈 또는 글루코스값 또한 결정된다. 또한 두가지 단계적 DC 분석으로 헤마토크릿을 결정하는 방법이 개시되어 있다.

Description

비침입식 혈액성분 측정방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR NON-INVASIVE BLOOD CONSTITUENT MONITORING}

현대 의학 진료는 환자의 상태를 검진하기 위해 절차와 표시계의 부재를 사용한다. 상기 표시계 중 하나가 환자의 헤마토크릿이다. 헤마토크릿(종종 약어로 HCT)은 일반적으로 혈액세포로 참조되는 적혈구에 의해 차지된 환자의 혈액의 백분율로 표시된다. 본 발명은 헤마토크릿의 환경에 관한 것이다. 그러나, 요구된 생물학적 성분 변수를 제공하는 본 발명의 특성을 이해하게 된다.

의학 교수들은 일상적으로 환자의 헤마토크릿을 알아내려한다. 헤마토크릿을 판별하기 위해 날짜에 유효한 모든 기술을 이용하는데, 이는 찌르는 정맥이나 침략적인 모세혈관에 의한 혈액의 표본을 그리기 위해서 필요하다. 그래서, 폭넓게 수용된 기술을 이용해서 상기 혈액표본은 고속 원심, 세포 계수, 초음파, 고정 컨테이너의 표본 혈액을 평가하는 컨덕토메트릭 또는 포토메트릭 방법으로 다뤄진다. 종래의 미국 특허 제5,372,136,은 찌르거나 침입적인 신체없이 비침입식으로, 분량상으로, 그리고 연속적으로 헤카토크릿을 판별하기 위한 시스템과 방법론을 나타낸다. 본 발명은 상기 시스템에서 진보된 것이다.

상기 등록된 특허 외의, 헤마토크릿의 비침입적 측정의 다양한 방법을 제공하는 그외 방법이 있다. 특히, 멘델슨, 미국 특허 제 5,277,181; 시커, 미국 특허 제 5,522,388; 고나타스, 미국 특허 제 5,528,365; 이시카와, 미국 특허 제 5,522,388; 시가, 미국 특허 제 4,927,264; 츠치아, 미국 특허 제 5,441,054, 5,529,065, 5,517,987, 5,477,051; 챈스 5,353,799, 5,402,778, 5,673,701은 헤마토크릿과 같은 중요한 생물학적 구성분을 직접 측정하는 장치를 정의하기 위해 시도되어왔다. 다양한 환자들이 상이한 탐지 면에서 측정된 복합파장의 이용에 대한 결핍 그리고/또는 탐지된 광학적 신호에서 미분 실행 또는 래티오메트릭 동작에 대한 결핍을 표시함에도 불구하고, 의뢰된 구성성분의 특수산란과 흡수계수와 개별로 분리하고 용해하는 데에는 모두 실패했다. 조직의 비동질성의 압력으로 용해되도록 시도되는 동안, 이들이 배지의 벌크 감쇠계수 그리고/또는 벌크 확산 정수에 위치 할 때 최적의 상태가 된다. 예컨대, 조직은 혈액, 콜라겐, 물, 피버, 뼈, 손톱 등 때문에 벌크 흡수 계수로 고려된다. 그러므로, 혈액의 흡수 계수를 판별하기 위해, 조직의 벌크 용량은 상기 구성성분의 총량에 의해 비례분할 되야한다. 두번째로, 혈액의 실제 흡수계수는 비례분할 요소로부터 분리 또는 분해되어야한다.

본 발명은 제 1 또는 제 N의 생물학적 성분 집중도를 비침입식으로 측정하는 방법과 시스템에 대한 진보성에 관련한다. 더 구체적으로, 본 발명은 헤마토크릿과 그외 혈액 성분을 분량상으로 연속적으로 측정하기 위한 비침입적 측광기적 시스템과 방법에 관련한다.

도 1 및 1a는 혈액 도관으로 형태된 손가락과, 혈액 전송 모드에서의 탐지계와 방사체 정렬 동작을 위한 수신 장치를 구성하는 클램-쉘 타입의 설비물 안에 손가락이 위치한 것을 도시하고,

도 1b 및 1c는 반사율 모드에서의 탐지계와 방사체 정렬 동작을 도시하고,

도 1d는 클램-쉘 설비물에서의 결과를 위한 변형치수계 또는 압력변환계와, 탐지계와, 방사체를 기본으로하는 마일라에 대한 개략도,

도 1e는 전송 모드에서의 이동 가능한 방사체인 단신호를 이용한 탐지 방사체 정렬에 대한 개략도,

도 2는 ln(i)와 d에서 실제 환자 데이타를 도시하고,

도 3은 d에 의한 (∂i/∂t)/i의 실제 환자 데이타를 도시하고,

도 4은 헤마토크릿에 의한 혈액 흡수 계수를 도시하고,

도 5는 V_c/V_f과 압력 사이의 비선형적 관계를 도시하고,

도 6는 변형치수 변환계 장치의 압전 필름의 전기적 회로를 도시한 다이어그램을 나타내고,

도 7는 f(H)와 측정된 헤마토크릿을 도시하고,

도 8는 미분계수 (∂i/∂t)/i과 ∂P/∂t 대 심장 펄스 주기에 대한 예를 도시하고,

도 9는 d₁,d₂,d₃,d₄에서 주어진 사람 펄스에 대한 (∂i/∂t)/i 대 ∂P/∂t를 도시하고,

도 10는 (∂i/∂t)/(∂P/∂t) 대 싱글 심장 펄스 사이클 동안의 시간을 도시하고,

도 11는 압력 변환계 장치의 회로 다이어그램을 나타내고,

도 12는 고정된 헤마토크릿에서의대 X_b를 나타내고,

도 13는 새로운 피부호흡형 헤마토크릿 방법에 의한 환자 데이타와 그 시스템 대 측정된 헤마토크릿 표준을 나타낸다.

본 발명의 목적은 생체조직에서 혈액 헤마토크릿의 비침입적이고(피부관통) 연속적인 판별을 위한 방법과 시스템의 향상을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 생체조직에서 글루코즈, 빌리러빈, 콜레스테롤, 조직 용액 등을 포함하는 혈액 성분의 비침입적이고(피부관통) 연속적인 판별을 위한 방법과 시스템의 향상을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조체의 HCT를 고려하는 임시적 그리고/또는 연속적인 시각 정보의 표시를 위한 시스템과 방법과 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 헤마토크릿의 피부관통형으로 그리고 다양한 생리학적 조건 하에서 실시간으로 비침입적인 판별을 위한 확실한 방법과 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 산란 배지의 벌크 흡수 계수에 대한 즉석 판별을 위한 방법과 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적과 효과는 아래에 서술된 청구항과 명세어의 설명에서 더욱 명확하게 나타난다.

본 발명의 한 측면에서, 피부관통적, 비침입적, 실시간적, 연속적인 헤마토크릿 측정과 다른 환자의 혈액 구성의 상기 측정을 실행한다. 이는, 미국 특허 제 5,372,136에 서술된 바와 같이, 탐지기로부터의 신호를 수신하기 위해 그리고 다양한 입력 사이트에서 접근하는 신호를 발생하기 위해 전기적 회로소자가 포함된다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 물리적 그리고 수학적인 작동의 의뢰에 의해 산란 배지의 벌크 조직 확산 정수 또는 벌크 흡수 계수로부터 혈액 흡수 계수를 독출하는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 측정은 아래에서 서술된 바와 같이 법인된 미국 특허 제5,456,253호 및 제5,372,136호에서 서술된 장치의 변형된 버전을 이용해서 처리된다.

그러므로, 실시예에서, 헤마토크릿은 귀 돌출부, 손가락 정점, 코 또는 진입 가능한 조직 사이트와 같은 신체의 알맞은 장소에 위치한 생체 조직에서 측정된다. 미국 특허 제 5,372,136에 서술된 장치와 신호조작에 대한 실시예는 뒤에서 서술되듯이 다양한 광학 변수을 측정하기 위해 이용된다.

도 1, 1a, 1b, 1c의 부재된 구성요소는 미국 특허 제 5,456,253의 도 1의 부재와 유사하다.

본 명세서에서, 도 1은 용이하게 형성될 수 있는 광학적이고 물리학적인 측정에 의한 클램-쉘 타입의 설비물(6)에 위치된 손가락(7)을 나타낸다. 상기 클램-쉘 타입의 지지대는 다양한 손가락 사이즈에 대한 수용성을 위해 허락한다. 그러나, 도 1b에서 1e와 같은 그외 설비물 방법은 클램-쉘 설비물을 이용해서 유사한 물리적 데이타를 얻기위해 사용된다.

[피부호흡형 헤마토크릿 측정법에 대한 분광학적 측정 및 수학적분석의 이론]

분광법을 이용한 비침입식 피부호흡형 헤마토크릿 측정절차에 대해 아래와 같이 설명한다:

I. 서론

종래의 분광학적 기술은 혈액 흡수 계수를 충분히 기술하기에 부족했다. 다음의 논문은 분리 방법, 또는 벌크 조직 감쇠 변수(회선상의 흡수와 산란 변수가 포함된) 개별 혈액 흡수 정수로부터의 분해 방법을 증명한다. 상기 특정 방법은 조직배지의 각 생물학적 요소를 확인하고 분리하고 구분한다. 상기 분리 공정은 문제의 혈액흡수를 분리 및/또는 벌크 배지 측정에서 분산도움을 소거할 수 있다.

광양자 확산 공식으로부터;

(1)

여기서,

그리고 여기서,

α = 조직 샘플의 벌크 감쇄 계수

K = 조직 샘플의 벌크 흡수 계수

S = 조직 샘플의 벌크 분산 계수

D = 확산 상수

K_b= 전체 혈액에 대한 거시적 흡수 계수

S_b= 전체 혈액에 대한 거시적 변환-보정된 분산 계수

K_p= 플라즈마에 대한 거시적 흡수 계수

K_s= 피부와 그외 물/혈액 외의 구성요소에 대한 거시적 흡수 계수

K_w= 물에 대한 거시적 흡수 계수

V = 혈액 세포 용량

H = 전체 혈액양에서 소량의 혈액인 헤마토크릿

SAT = 산소 포화율 %

σ_ao= 산화된 혈액의 흡수 교차로

σ_ar= 비산화된 혈액의 흡수 교차로

σ_s= 혈액의 산란하는 교차로로 수정된 변환

X_b= 전체 조직 용량당 혈액 소용량

X_s= 전체 조직 용량당 피부와 비 물/혈액 구성요소의 소용량

X_w= 전체 조직 용량당 물의 소용량

Ψ(ρ) = 거리ρ에서의 광양자 밀도

S(ρ) = 광원 함수

II. 분석

ρ=d에서 계산될 때 빛의 유량, 또는 밀도, i는로 주어지는데 공식(1)의 해법은:

A는 조직 산란 계수,S, 거리, d(작을 경우), 벌크 감쇠 계수, α의 중요 함수이다. αd 〉〉 1 일 때 (8)은 다음과 같이 된다:

i = Ae^-ad(9) 여기서 A는,

이 때 n은 상승된 d의 에너지이다.

도 (2)는 α가 선의 기울기로부터 직접 고정될 때 ln(i)와 d의 실제 환자 데이타에 대한 도면이다.

감쇠 계수 α는 피부색깔, 실재 뼈, 무감각, 혈액, 물 함유량 등에서의 다양성을 위한 감쇠 측정 민감도를 포함하는 벌크 범위이다. 게다가, α는 조직의 흡수와 산란 특성에 영향을 주는 광학적 "궤도 길이확장"를 뜻한다. 그러므로, α가 HCT와 측정 가능한 전송된 빛의 밀도의 기능을 하는데, 상기 HCT는 공정 관계의 조종에 의해 계산되어진다.

공식(9)에서, 다루기 힘들고 복잡한 조직 기능, A,는 (9)의 대수적용과 길이, d를 고려한 미분에 의해 제거될 수 있다. X_b범위가 환자의 심장 사이클 결과 주기로 변환되지 못한다고 알려져있다. 그러므로, 시간을 고려한 미분에 의해 상기 변수는 아래에서 서술 된 다수의 방법을 통해 주어질 수 있는 혈액 용량의 변화율이 된다. 주어진 상기 시간과 길이는 의뢰에 의해 형성된다.

[1] (9)의 대수를 적용하고 길이 d를 고려한 미분이 이뤄지면:

다음은 시간 t를 고려한 (10)의 도함수로서:

[2] 대안적으로, 시간 t를 고려한 첫 미분(9)으로 다음을 얻는다:

를 무시해도 좋을 정도일 때, i에 의해 (12)가 일반화된다:

(13)

도 3은 다양한 그래프 선이 d=0으로 추정될 때 명확히 상쇄됨이 증명된다.

다음은 상쇄범위를 제거하기 위해 길이 d를 고려해서 (13)을 미분하여 다음을 얻는다:

공식(3)-(7)은 α의 헤마토크릿을 유도하기 위해 이용된다. (3)을 계산하고 시간 결과를 고려해서 미분 하면:

주어진 (4)와 (6)을 (15)에 대입하여 재정렬하면:

그리고 (16)가 단순화되기 위해 K 〈〈 S이다:

파장 805nm을 이용한 혈액 세포 흡수단면 상수는 같다. σ_ao= σ_ar이고, K_p는 무시해도 좋다. K_b로부터 직접 정해진 상기 헤마토크릿은(5)와 같이 단순화되어:

도 4는 K_b의 선형성을 나타낸다.

인간 조직에서 S가 1.0mm에 근사할때 만약 K_bS 〉〉 KS_b이면, K_b에 대한 (17)을 해법하고 (17a)에 대입하면:

측정가능한 밀도 i의 범위에서 다시 정리하기 위해, (10)와 (14)가 (18)에 대입되면:

K_bS 〉〉 KS_b이 아니라면, (5)와 (7)을 (17a)에 대입하고 재정렬하여:

(13a)으로부터 대안적으로:

H의 작은 비선형성을 나타내는 공식(18a)는 개별적으로 주어지기 위해 K의 크기에 근거하여 발생한다.

시간을 동반한 수신된 밀도에서의 변형이, 검증된 조직을 통한 혈액 펄스와 같은 심장 사이클로부터 결과되는 일반화된 혈액 용량에 있어서 변형된 결과가 되도록 반복되어야 한다. 수신된 빛의 밀도가 측정되는 것과 같이, 변형의 시간율은 계산되어질 수 있다. 길이를 동반한 상기 변형는 조직의 최대 농도을 위한 최대 방사체(도 1A의 1-4와 같이) 그리고/또는 최대 탐지계를 설치함으로써 정해질 수 있다. 그러므로 조직의 길이는 침입된다.

또한,

을 계산하기 위해 상기 설명된 조직에 대한 정의는:

V_b=혈액 체적

V_w=물의 체적

V_s=피부, 조직, 그외 비-물 또는 비 혈액 구성요소의 체적.

다음 정의에 의해,

(20)을 시간을 고려해서 미분하면:

을 단순화하면:

α가 벌크 흡수와 산란 계수인 K,S, 헤마토크릿인 H의 함수인 것으로 증명된다. 또한, K와 S가 각 구성요소인 X_b, X_s, X_w의 분수에 대한 함수이고, 이들은 개별 흡수와 분산계수인 K_b, K_s, K_w, S_b, S_s을 비례분할 하는 데 이용 되어야한다. 그러므로, 변환 시스템은 혈액 흐름으로 인한 부피변화 및 혈액 체적의 정상변화에 대응해야 한다. 손가락이나 조직의 전체 용량에 일반화되어 측정하면,

균일한 조직에서의 반사(R)을 측정하기 위해:

R = Ae, 여기서 A(1/r + 1/αr)이고, r은 반지름이다. 또한

그러나, 조직에서 피부와 피하층을 동반한 전형적인 불균일조직에 있어서, 상기 반사율은 무시할 수 없는 함수이며 다음과 같이 근사적으로 표현된다:

R = [(C₁+ C₂) exp (-C₃·r)] / rⁿ

C₁와C₂는 피부층(12) 및 피하층(12a) 사이의 상호관계된 광양자 흐름 밀도이다 (도 1C와 1E 참조)가 된다. 마찬가지로, C₃는 Z₁, Z₂, α₁, α₂, 즉, 피부 또는 피부층(12) 및 피하층(12a)의 두께 및 각각의 α이다.

그러므로 C₃'은 상호관계된 광양자 흐름 밀도 C₁및/또는 C₂의 함수이므로 Xb'₁가 Xb'₂와 같지 않다면 경사도C₃' 는 Xb' 모니터에서 0이 아닌 것으로 나타날 것이다. 따라서, Xb'₂는 반드시 Xb'₁보다 커야 한다. 따라서, 압력이나 피아조 모니터가 정확하게 보상처리한다. 원형 압력공은 압력변화의 감지 뿐만 아니라 피부에 압력을 제공하여 Xb'₁를 작게 유도하는데 바람직하다. 그러나, 일반적으로 800nm 광의 침투깊이가 피부층(12)에서 심부조직, 피하층(12a) 으로 연장되는 것을 인식하면 다른 파장을 선택하는 것이 적절하다. 따라서, 광양자가 피부층(12) 속으로만 침투할 때 C' 는 z₁및 α₁만의 함수가 된다. 이 선택파장은 미국특허 제5,372,136호에서 언급한 바와 같이 녹색파장(570-595nm) 및 1300nm의 파장이다. 녹색파장은 헤마토크릿 수용파장으로 사용되며 1300nm 파장은 헤마토크릿외 물질의 수용파장 혹은 기준파장으로 이용된다. 즉, 반사측정에서 녹색(Gr)-1300파장 쌍이 다음과 같이 헤마토크릿 정보를 제공한다.:

III. ∂X_b/∂t 측정 방법

∂X_b/∂t 는 다수의 다른 방법을 사용하여 측정 및 보상할 수 있다 - (a) 압력 변환기 (b) 압전필름이나 변형 게이지 등의 변형변환기, (c) ∂X_b/∂t 정보를 담은 1300nm 같은 다른 광파장, 혹은 (d) 기타의 변환기. ∂X_b/∂t를 수득하는 각 방법들을 아래에서 설명한다.

A. ∂X_b/∂t 의 압력 변환기 측정.

도1A-1D에서 보는 바와 같이, 소정부피의 클램쉘 고정구(6)에 넣은 환자의 손가락끝(10)을 에워싼 기체충전 블래더(38)을 구비한 압력 변환장치(36)를 고려한다. 동일한 도함수, 등식 및 결과를 조직부피 변화시 접촉된 압력 변환장치의 압력이 변하도록 하는 방식으로 접촉할 수 있는 기타 다른 체부 혹은 체조직에도 적용한다. 손가락의 경우;

V_clam= V_sys+ V_f(23)

여기서,

V_clam= 클램-쉘 설비물 체적

V_sys= 방광 시스템 체적

V_f= 손가락 체적

또한, △V_f= -△V_sys상기 시스템은 탄성의 벌크 계수, β를 다음과 같이 포함한다.

△V_sys/△V_sys= -△P_sys-/β = -△V_f/△V_sys(24)

(23)을 (24)에 대입하면:

△V_f/△V_f= (V_clam/V_f-1)△P_sys/β (25)

(25)에서 △V_f=△V_b때문에:

∂X_b/∂t = (V_clam/V_f-1)△P_sys/β (25a)

상기 서술된 β는 압력 변환 시스템의 정수이다. 그러나, (V_clam/V_f-1)에 대한 실험적 해법은 변환 시스템의 압력에 비선형적으로 관계 됐음이 밝혀졌다. 도 5를 참조하면, 상기 클램 쉘-압력 변환기의 실시예에 있어서 다항식 F(p)는 (V_clam/V_f-1)가 상세히 도시되어 있다.

B. ∂X_b/∂t의 변형 변환기 (변형 게이지/피에조필름) 측정

△V_b=△V_f라고 가정하면, 상기 손가락은 지름의 변경에 의해 체적이 변경된다. 변형 게이지 또는 피에조필름은, 변환기에 변형을 가하는 지름의 변경과 같이, 손가락에 단단하게 둘러싸여 안정된다(적용가능한 신체 부속물 또는 조직이 적용될수도 있는). 특히 원통형 필터를 가정하면:

V_f를 고려해서 일반화하면:

변형 요소인 길이의 변경이 △L=2△r에 의한 손가락 반지름의 변경에 관련된다. 그러므로:

여기서 γ(t)= (∂L/∂t)/L_t= 2γ(t)는 시간 함수에 의해 변형되는 변경율이다. 도 6을 참조하면, 게이지 저항의 변형율에 비례적으로, 변형 게이지에 대한 체적은 고유의 전기 회로로부터 측정될 수 있다.

피에조필름에 대한 전압 생성은 변형에 비례적이다. 그러므로:

여기서, g₃₁은 축선에 대한 압전계수이고, τ는 필름 농도이고, v(s)는 개방-회로 출력 전압이다.

C.∂X_b/∂t의 1300nm 광선 측정

파장1300nm의 선택은 미국 특허 제5,372,136에서 확립됨에 근거한다. 상기 접근은 ∂X_b/∂t를 해법하는 게 아니고, (19)에 대입해서 ∂X_b/∂t를 계량적으로 제거한다. 참고 파장 1300nm의 경우, 방정식 (12)을 가정하면 더이상 유효하지 않다; 이는 ∂X_s/∂t와 ∂X_w/∂t는, 1300nm에서 물 흡수가 크기 때문에 무시 할 수 없다. 그러므로, 방정식(13),(14),(15)의 1300nm에 대한 결과는:

여기서, α와 벌크와 물체 특수 K와 S는 파장(λ)는 별개이다. 정의 의해 X_b+ X_s+ X_w= 1 을 다시 대입하면:

(31)을 (30)에 대입하고 Kw₁₃= K_b13임을 주목하면 다음을 얻을 수 있다:

∂X_b-/∂t 〉〉 ∂X_s-/∂t 이기 때문에 다음과 같이 된다:

그러므로, ∂X_b/∂t를 제거하고 헤마토크릿을 풀기 위해 (17)이 (33)에 나눠지면:

S₈와 K₁₃이 (K₁₃/S_S=G 라고 하면) 인간 조직에서 작용되고, 그리고 K_b8/S_b13의 비율은 함수H가 되므로 (34)를 재배열하면:

f(H)에 대한 도 7을 참조하면, (11) 또는 (14)를 이용해서 ∂α/∂t가 측정 될 수 있다.

D. 도플러, 초음파, 전기적 전도성, 자성체 침투성, 그외 기술과 같은 그외 ∂X_b/∂t측정은 도함수와 유사하다. 가장 중요한것은 ∂X_b/∂t가 시간의 다양한 양에 표준화된다는 것이다.

IV. 분석적 실행

헤마토크릿이 주어진 시간 간격을 초과하는 정수라면, 평균은 더 짧은 간격에 해당하는 주파수 구성요소의 시스템 잡음을 제거할 수 있다. 게다가, 간격 동안 데이터 분산을 감지함에 따라 데이터가 무효임을 결정 된다. 종래의 시스템에서, 데이터 획득율은 개략적으로 초당 1000 데이터가 샘플된다. 이는 전형적인 인간 펄스 약 1000 데이터 샘플 내에서 숫자상의 분석, 평균, 권한의 유의에 유효하다. 빛의 강도와 변환 시스템의 압력이 혈액흐름 동안 시간에 변경됨을 인지하는 것이 중요하다. 심장 사이클이 선형적일 동안 (P가 압력일때) ∂P/∂t의 함수와 같은, ∂α/∂t의 변수적 관계 때문에, 다수의 데이터 포인트가 정확성과 선형성에 있어서 신호의 범위를 촉진한다. 종래 기술이 심장 사이클의 정점과 계곡 체적을 수반하는 반면, 데이터 세트를 한정하기 위해 엄청난 수의 펄스를 요구한다. 도 8,9,10을 참조하면,

도 8은 dP/dt뿐만 아니라 di/dt/i가 심장 펄스 동안 시간에 숙달함을 나타낸 도면-이는 펄스 동안 200+ 데이터 샘플을 도시한 펄스,

도 9는 (di/dt)/i와 dP/dt가 심장 펄스 200와 데이터 샘플이 더해진 범위 내에서 선형적으로 관계됨을 나타낸 도면-이는 최대체적에 기초한 "0"의 외부에서 기초에 되돌아가는 선,

도 10은 200+를 동반한 싱글 심장 펄스 동안 dα/dt/dP/dt가 약 4500 정도의 체적을 차지하는 15-45 시간으로부터의 데이터 샘플에 숙달함을 나타낸 도면. 상기 데이터는 200+ 개별 펄스 (최대-최소) 체적이 최근의 산화미터 작용 하듯 실질적으로 작용됨과 같이 평균에 달하게 된다.

A. 균일성

상기 도함수가 조직 균일성(이는 ∂X_b1/∂t=∂X_b2/∂t, A₁=A₂, ∂A₁/∂X_b=∂A₂/∂X_b, α₁=α₂등), 고속, 싱글-펄스, 균일성의 수학적 권한을 허락하는 복합변수샘플링의 가정에 기초됨에 의해, ln(i) 대 d 그리고 (∂i/∂t)/i 대 d의 선형성이 요구된다. 상기 변형하에 그리고 균일성으로 권한될때, (∂α/∂t)/(∂P/∂t) 또한 전체 펄스 윤곽을 초과하는 선형으로 가정된다. 결국, α와 ∂α/∂t 모두 선형이어야 하고, 또한 X_b과 ∂X_b/∂t에서의 균일성으로 가정한다.

B. 회로설계

작동적인 회로설계 명세서에 대한 미국 특허 제 5,372,136을 참조하면, 광학적 농도의 고속 샘플링을 허용한다. 유사 회로 설계에 대한 도 6과 도 10을 참조하면 압력, 압전, 변형-게이지 측정의 샘플링에 대한 중요성이 도시되어 있다.

상기 회로 설계는 미국 특허 제 5,372,136에 기재된 바와 같이, 상기 적용에서 방정식 해법과 실행과 계산을 풀기 위한 알맞은 기술에 의해 프로그램화 될 수 있다. 도 6은 압전 변환기 회로가 손가락에 따라 직렬식의 작동적인 증폭기, 저항, 캐패시터에 연결되는 변환기 50을 포함하는것을 나타낸다. 상기 회로는, 미국 특허 제 5,372,136에서 도 9에 도시된 바와 같이, 연결에 대한 아날로그 출력 52에서 중앙 왼쪽 둘레에 도시된 "E"연결장치를 제거한다. 도 11에서, 직렬식의 작동적인 증폭기, 캐패시터, 저항, 임시 저항에 연결된 압력 변환기62를 포함하는 압력 변환기 회로가 도시되어 있다. 상기 회로는 앞서 상술된 "E"연결장치에 연결된 아날로그 출력에서 종료된다.

도 6을 참조하면, 크리스탈 오실레이터는 LM158과 같은 첫번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력과 그라운드에 연결된다. 상기 첫번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력은 .047μF 캐패시터C3에 의해 그라운드에 연결된다. 첫번째 작동적인 증폭기의 반응선은 470K 저항 R8을 포함하 전도식 입력 궤도에 있다. 첫번째 작동적인 증폭기는 220저항 R7과 VCC와 그라운드 사이에 연결된 150μF 캐패시터 C4의 접합에 적합하게 바이어스된다.

LM158과 같은 두번째 작동적인 증폭기는 10K저항 R5를 통한 전도식 입력에서 첫번째 작동적인 증폭기를 수신받는다.두번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력은 다음과 같은 몇몇 위치에 연결된다:

`10K저항 R2를 통한 4.096 볼트 정도의 전압 VB51의 위치에;

`중앙 노드의 10M저항 R4과 그라운드의 10K저항 R1를 통한 첫번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력 사이에 확장되는 전압 분리기에 있어서 상기 전압 분리기의 중앙 노드의 위치에;

`10K저항 R9을 통한 첫번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력의 위치에;

`220μF 캐패시터 C5를 통한 그라운드의 위치에.

상기 두번째 작동적인 증폭기의 반응 궤도는 0.1μF 캐패시터 C2와 47K저항 R6의 평행적 정렬을 포함하는 전도식 입력에 연결된다. 상기 두번째 작동적인 증폭기는 10K저항 R3을 통한 A/D 출력 52를 드라이브하고, 1μF 캐패시터 C1을 통한 그라운드에 연결된 출력을 드라이브한다.

특정 선택에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 정렬과 구성요소의 체적은 본 발명의 범위내에서 변형될 수 있다.

도 10을 참조하면, LM345s와 같은 4번째 작동적인 증폭기를 통한 첫번째가 도시되어 있다. 상기 작동적인 증폭기는 전압 VCC와 VEE에 의해 바이어스되고 전압받는다.

상기 첫번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력은 전압 VCC와 VEE 사이에서 확장한 1K맞춰진 저항 R2의 탭 셋팅에 의해 결정된 체적의 셋트이다. 상기 DAC 입력은 1K저항 R1을 통한 첫번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력을 드라이브한다. 상기 첫번째 작동적인 증폭기는 11K저항 R3를 통한 두번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력을 드라이브한다. 상기 반응은 100저항 R5를 포함하는 두번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력을 연결한다.

모토롤라 MPX20100P을 포함하는 변환기62는 두번째와 세번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력을 각각 드라이브하는 정반대 터미널을 포함한다. 변환기의 그 외 두 정반대의 터미널은 VCC와 그라운드에 각각 연결된다.

상기 두번째 작동적인 증폭기는 750저항 R6을 통한 세번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력을 드라이브한다. 상기 세번째 작동적인 증폭기의 반응은 93.1K저항 R10과 .001μF 캐패시터 C1의 평행적 정렬을 포함하는 전도식 입력을 연결한다.

상기 세번째 작동적인 증폭기는 1K저항 R7을 통한 네번째 작동적인 증폭기의 비전도식 입력을 드라이브한다. 상기 네번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력은 1K저항 R8을 통한 그라운드에 연결된다. 상기 반응 궤도는 50K만춰진 저항 R9을 포함하는 네번째 작동적인 증폭기의 전도식 입력을 연결한다. 상기 네번째 작동적인 증폭기는 도 11 회로도에 도시된 출력을 드라이브한다.

도 10을 참조하면, 특정 선택에 있어서, 구성요소의 정렬과 체적은 본 발명의 범위 내에서 변형될 수 있다.

C. 바람직한 실시예

도 1에 도시된 바와 같이 광학적 정렬을 포함하는 물리적 실시예는 압력 변환/벌룬 시스템과 클램-쉘 설비물에 관한 것이다. 바람직한 실시예의 청구범위는 도 1과 1a와 1b에 도시된 스크린과 같은 손가락(또는 그외 조직)의 지지대를 포함한다. 상기 클램-쉘 설비물과 변환기 시스템은 조직을 보호하는것이 아니라 광학 정렬을 한다.

도 1d는 교차지점 같이 일반적으로 형성된 마일어 베이스 제 38에 대한 도식적인 다이어그램이다. 도 1d에 기초하면, 탑 레그 56과 버텀 레그 58과 사이드 레그 60,62에 부분 54를 수평적으로 확장한 수직 확장형 부분 52 교차지점이 도시되어 있다. 사용에 있어서, 탑 레그 56에 위치한 손가락 정점을 동반한 수평적 확장형 부분 52를 포함하는 손가락 7은, 도 1a-1c에서 정렬된 바와 같이 LED32와포토디텍터 34의 커버 정렬에 위치한다. 압전 압력 변환기 또는 변형 게이지 66은 사이드 레그60의 정점 가까이에서 사이드 레그 62의 정점까지 수평적 확장형 부분 54에 놓여진다. 상기 상술된 바와 같이, 변환기 또는 게이지는 측정에 있어서 손가락 7을 감싸덮기도 한다.

도 1d에 도시된 바와 같이 광학 정렬30은 탐지계34로부터 분리 간격에 위치한 복합 LED32의 정렬이 도시되어 있다. 상기 정렬은 도 1b과 1c의 반사 모드 또는 도 1a의 전송 모드에 의한 동시 간격 또는 도함수"d"를 제공한다. 그러나, 도 1e에 도시된 바와 같이 싱글 LED42는 손가락7 또는 각진 측정 소자를 동반한 캔틸레버식 클램-쉘과 같이 도함수 d를 제공하는 스테퍼 모터 44를 동반한 조직 표면9에 교차한다. 다른 경우에서, d는 알려지고/ 알려지거나 고정되어야 한다. 또한, 탐지계와 방사체는 손가락 부근에 위치한다.

압력/벌룬, 변형게이지, 또는 압전 변환기 시스템은, (섹션 III,A,B,C와 도 1a를 참도하면) ∂X_b/∂t를 정의하기 위해 필요한 접촉 표면 구역을 제공하는 클램-쉘 설비물 내에 통합된다.

도 8을 참조하면, 정점-계곡 체적의 정반대에서, 고속 샘플링은 동시적인 시각, t, 도함수, ∂/∂t의 근사치를 제공한다. 그러므로, 상기 실시예는 d₁, d₂, d₃, d₄에서 ln(i)의 직접 측정을 허용하는데, 샘플 조직의 실제 α를 결정한다. 마찬가지로 (∂i/∂t)/i는 동시에 ∂α/∂t를 결정하는 펄스동안 d₁, d₂, d₃, d₄에서 직접 측정될 수 있다.

상술된 광학 정렬은 적용된 전송적이고/이거나 반사적으로 탐지계와 첫 방사체(d_l) 사이의 3mm를 초과하는 분리 간격에 제공될 수 있다.

D. 비단수 파장의 선택

헤마토크릿은 중요한 생물학적 구성분 집중 체적의 샘플이기 때뮨에, 바람직한 파장의 선택 크리테리아는 방정식(5)의 해법을 포함해야 한다. 이는,계수 K_s, K_w, K_p가 K_b에 비교되고 산화 포화상태가 선택되기 위한 무반응적인 파장이다. 상기 파장은 805nm, 590nm, 569nm, 무시해도 좋은 물 흡수를 동반한 그외 아이소베스틱 파장을 포함한다. 적은 물 흡수를 동반한 넌-아이소베스틱 파장은 함수 화 되고, 두번째 파장은 산화 침투 효과를 업애는데 필요하다. 중요한 생물학적 구성분이 혈액 글루코즈, 빌리러빈, 콜레스테롤 또는 그외 변수하면, 두번째 파장이 선택되야 한다. 첫번째 파장인 805nm는, K_p805(λ에서의 플라즈마 흡수=805nm)가 결정 된 후, 헤마토크릿H을 측정하는데 사용된다. 그래서, 두번째 파장 570nm로 알려진 H는 K_p805보다 적은 K_p570에서 선택된다. 유사하게, 첫번째 파장이 H와 글루코즈를 측정하는데 사용된다면, K_p(글루코즈)는 570nm이고, 두번째 파장인 440nm은 K_p440보다 훨씬 적은 K_p570에서 선택된다. 상술된 파장의 상기 선택은 요구된 생물학적 구성분의 측정에 대한 고유성을 보장한다.

게다가, 글루코즈 결정에 대해, 1300nm 파장의 선택은 헤마토크릿 또는 헤모글로빈 의존적이 아니라 글루코즈 민감성이 될것이다. 이는 순수 물과 글루코즈의 굴절 인텍스 사이의 차이에 대한 산란 계수의 의존성 때문이다, 이는:

η'₈가 800nm에서 RBC헤모글로빈의 굴절 인덱스고서 플라즈마 η₀(플라즈마 인덱스의 굴절)에 관계될때,

η'₁₃=η₀에 관련된 1300nm에서의 글루코즈 굴절 인덱스.

그러므로, 813율은 헤마토크릿과 글루코즈 정보를 포함한다. α₈α'₈/ΔP(방정식18a)율은 오직 헤마토크릿 정보만을 포함하기 때문이다. 그러므로 상이한 이들 비율의 조합은 글루코즈의 어려운 함수가 될것이다.

E. 개선된 정확성 펄스 옥시메터 소자

종래의 정확성 펄스 옥시메탈은 네가지 중요한 문제를 안고있다: 조직 관류(X_b와 ∂X_b/∂t보다 낮은), 의존성 d(다양한 손가락 사이즈), 조직 비균일성(660nm 광선에 대한 조직 침투 깊이는 940nm광선에 대한 것과 같지 않다), H 의존성(방정식(5)참조).

펄스 옥시메트리에서 상기 결핍은 방정식(13) 해법에 의해 해법을 구할 수 있다. 방정식(!3)은 "오프셋 텀"이라하며, -(1/A)(∂A/∂X_b)이다.

그러므로, ∂X_b/∂t의 효과를 완화시키는 (△i/i)_λ2에 의해(△i/i)_λ1를 분리하는 동안, 상기 문제를 산출한다. 개선된 펄스 옥시메터 정확성을 위해, 도함수는 (14)에서 "오프셋 텀"을 종료하기 위해 사용된다. 그러므로, (∂α/∂t)₈₀₅/(∂α/∂tt)₆₆₀의 비율은 H,d또는 X_b의 비의존성의 결과이고, 섹션IV에서 상술된 복합 LED정렬과 고속 샘플링의 사용은 균일성 때문에 조직에 적합하게한다.

V. 단순화된 2단계 접근

(A)H와 X_b의 결정

상기 벌크 희석 계수 α는, 섹션IV(C)의 상술된 바와 방정식(10)을 이용하여, 805nm에서 광학 정렬을 동반하여 용이하게 측정 될 수 있다. 805nm에서, α는 도 12에 도시된 바와 같이 K_S8K_W8, K_P8이 작기때문에, H와 X_b의 함수가 된다.

그러므로 알려진 X_b에 의해 H가 결정될 수 있다. X_b는 아래의 두 단계접근에서의 변형 게이지를 이용하여 결정 될 수 있다. 단계 1, 손가락이 스태퍼 모터와 같이 손가락을 압박함에 의해 혈액없는 상태일때, 변형 게이지 저항을 측정한다. 단계 2, 손가락이 혈액으로 채워질때, 예컨대 흡입관에 의해, 변형 게이지 저항을 측정한다.

수학적으로, 805nm에서 K_S, K_P, K_W가 작을때, 방정식(3)은 다음에 의해 근사된다:

α² 3KS (36)

또는

α² 3 [K_bX_b] [S_bX_b+ S_sX_s] (37)

(5)와 (7)을 (37)에 대입하면:

X_b와 α와 함께 측정되고, σ와 S_s을 동반하여, X_s근사한 정수, H는 2차 방정식과 다항식과 함께 해법 될 수 있다.

X_b의 변형 게이지 결정은 다음과 같다:

V₀= 혈액없는 손가락의 체적으로 가정한다. V_f= 혈액으로 채워진 손가락의 체적으로 가정하고 실린더같이 손가락을 고려하면:

V₀= πr²z = V_S+ V_W(39)

V_f= πR²z = V_b+ V_S+ V_W(40)

그리고

방정식(20)으로부터

(41)을 (42)에 대입하면:

여기서 상기 변형 게이지 저항은 손가락의 반지름 r과 R에 비례한다.

(B) 조직 물 함유량 X_W의 결정

1300nm의 파장을 선택에 있어서, K_S와 K_W가 중요할 경우, 상기 조직 물 함유량 X_W가 결정 될 수 있다. 1 - X_b- X_w= X_s를 (3)에 다시 적용하여 대입한다:

α² ₁₃

= 3 ( {K_b- K_S}X_b+ {K_W- K_S}X_W+ K_S) (44)

( [ {K_b- K_S} + {S_b- S_S} ]X_b+ [ {K_W- K_S} - S_S]X_W+ (K_S+ S_S))

α₁₃, K_b, H와 함께 결정되고, K_b, K_S, K_W, S_b, S_S가 1300nm에서 계수 체적으로 적용됨에 따라, X_W는 2차 방정식 또는 다항식과 함께 해법된다.

결과

도 13은 30명의 환자에 대한 임시 결과에 있어서 상기 방법과 장치의 적용과 r = 0.96의 상호관계가 있는 엄청난 수의 환자에 있어서 방정식(19)의 적용을 상세히 나타낸다.

내포된 전체에 있어서, 일반 전공부분의 전문가들도, 글루코즈, 빌리러빈, 콜레스테롤, 조직 물 등과 같은 그외 비-헤마토크릿 생물학적 구성분 체적을 결정하기 위해 적응된 본 발명의 범위 안에서 혈액 헤마토크릿 체적을 결정하기 위한 상기 방법을 인정 할 것이다.

상기 발명은 상기의 개념 또는 중요 특성에서 간과됨없이 명확한 형태의 실시예가 될것이다. 앞서 상술된 실시예가 상기 청구된 발명의 설명과 같이 모든 관련사항에 고려될때, 이는 청구항의 범위를 제한하는 의도는 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 앞서 상술된 명세서에 의하기보다 다음에 첨부된 청구항에 의해 표시된다. 청구항의 동등 범위와 의미 내에서 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 허용된다.

본 발명은 생체조직에서 혈액 헤마토크릿의 비침입적이고(피부관통) 연속적인 판별을 위한 방법과 시스템의 향상을 제공하고 생체조직에서 글루코즈, 빌리러빈, 콜레스테롤, 조직 용액 등을 포함하는 혈액 성분의 비침입적이고(피부관통) 연속적인 판별을 위한 방법과 시스템의 향상을 제공할 수 있다. 그리고 본 발명은 조체의 HCT를 고려하는 임시적 그리고/또는 연속적인 시각 정보의 표시를 위한 시스템과 방법과 장치를 제공하고 헤마토크릿의 피부관통형으로 그리고 다양한 생리학적 조건 하에서 실시간으로 비침입적인 판별을 위한 확실한 방법과 장치를 제공한다.

Claims

신체의 혈관 부분에서 피부경유검사를 받을 수 있도록 환자 신체 부분에서 혈액의 바람직한 생물학적 구성분 농도 및 펄스 방식의 혈류 흐름을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은

(a) 혈액이 흐르는 혈관을 혈관 수용기 내에 위치시키는 단계;

(b) 상기 혈관 수용기 수단 내에 위치한 방사선 발생기를 사용하여 방사선을 혈관내의 혈류 속으로 지향시키고, 상기 방사선은 상기 혈관 내의 혈류속으로 향할 때,

(A) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분 농도에 따라 변하는 첫번째 감쇠값을 갖고;

(B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분이 아닌 구성분의 농도에 따라 변하는 두번째 감쇠값을 가지며 두번째 감쇠값은 적어도 상기 첫번째 감쇠값보다 적어도 10배가 더 작은 방사선 파장에서 제1 방사선량을 포함하는 지향된 방사선을 규정하는 단계;

(c) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 방사선 검출기를 사용하여 혈관과 혈류를 통과하는 상기 지향된 방사선의 부분을 검출하고, 이 검출된 부분이 방사선 파장에 제2 방사선량을 포함하는 것으로된 단계;

(d) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 에너지변환기를 사용하여 혈관내의 혈류로부터 에너지를 검출하고, 상기 에너지는 혈액맥박의 정상화된 변화에 따른 변환에너지로 규정되는 단계; 및

(e) 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 제2 방사선량과 변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

제2 방사선량을 검출하는 단계는

(a) 전체 방사선 파장의 강도를 결정하는 단계; 및

(b) 펄스 동안에 정해진 시간 간격에서 방사선 파장의 펄스 구성분의 강도를 표시하는 방사선 파장 펄스값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

변환에너지를 검출하는 단계는

(a) 변환에너지로부터 생성된 전자신호를 결정하는 단계; 및

(b) 펄스 동안에 정해진 시간 간격에서 변환에너지의 펄스 구성분의 강도를 표시하는 변환에너지 펄스값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

환자의 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 방사선 파장의 제2 방사선량에서만 배타적으로 조작을 수행하는 단계는

(a) 펄스 강도의 시간 미분계수가 펄스 간격 동안에 평균 강도와 계속해서 σα/σt에 비례하는 값을 제공할 값의 거리 미분계수에 의해 정상화되도록 방사선 파장의 제2 방사선량을 수학연산하는 단계; 및

(b) 강도의 로그값이 거리미분되어 α값을 제공하도록 방사선 파장의 제2 방사선량을 수학연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

변환에너지에서 배타적으로 조작하는 단계는 정상화된 펄스 변환된 에너지의 시간 미분계수를 수행하여 σX_b/σt값을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

제2 방사선량과 변환에너지에서 배타적으로 조작하는 단계는

수학적으로 관계 K_b=B(ασα/σt)/(σX_b/σt)를 다항 함수 혹은 실험적으로 결정된 값으로 해법을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

바람직한 생물학적 구성분은 헤마토크릿 또는 헤모글로빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

제1의 감쇠값은 실질적으로 옥시헤모글로빈과 혈류에서 환원된 헤모글로빈에 대해서는 같은 양이고 제2의 감쇠값은 혈류에서 경쟁 구성분에 대한 상기 제1의 감쇠값보다 적어도 10배 작은 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

방사선 파장은 790 나노미터 내지 850 나노미터의 범위인 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

방사선 파장은 550 나노미터 내지 600 나노미터의 범위인 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 1 항에 있어서,

에너지 변환수단은 압력 변환 요소, 구속 게이지 요소, 압전필름 요소 또는 도플러 감지 요소인 것을 특징으로 하는 측정방법.
신체의 혈관 부분에서 피부경유검사를 받을 수 있도록, 환자 신체 부분에서 혈액의 바람직한 생물학적 구성분 농도 및 펄스 방식의 혈류 흐름을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은

(a) 혈액이 흐르는 혈관을 혈관 수용기 내에 위치시키는 단계;

(b) 상기 혈관 수용기 수단 내에 위치한 방사선 발생기를 사용하여 방사선이 혈관내의 혈류 속으로 지향시키고, 상기 지향된 방사선을 규정하는 방사선은

(ⅰ) 혈관내의 혈류 속으로 향할 때 (A) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분 농도에 따라 변하는 제1 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분이 아닌 구성분의 농도에 따라 변하는 제2 감쇠값을 가지며 제2 감쇠값은 적어도 상기 제1 감쇠값보다 10배가 더 작은 방사선 파장에서의 제1 방사선량과,

(ii) 혈관내의 혈류 속으로 향할 때 (A) 혈류에서 바람직한 혈액구성분의 농도를 변화시키기 위해 상기 제1 감쇠값의 복수배가 되는 제3 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분이 아닌 구성분의 농도에 따라 변하는 제4 감쇠값을 가지며 제4 감쇠값은 적어도 상기 제2 감쇠값보다 10배가 더 큰 것으로서 상기의 방사선 파장과 구별되는 제2 방사선 파장에서의 제1 방사선량을 포함하는 것으로된 단계;

(c) 혈관 수용기 내에 위치한 방사선 검출기를 사용하여 혈관과 혈류를 통과하는 상기 지향된 방사선의 일부를 검출하고, 이 검출된 부분이

(i) 제1 방사선 파장에서의 제2 방사선량 및

(ii) 제2 방사선 파장에서의 제2 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(d) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 에너지변환기를 사용하여 혈관내의 혈류로부터 에너지를 검출하고, 상기 에너지는 혈액맥박의 정상화된 변화에 따른 변환에너지로 규정되는 단계; 및

(e) 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 제2 방사선량과 변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 12 항에 있어서,

변환된 에너지에서 배타적으로 작동하는 단계는

σX_b/σt값을 획득하기 위해서 청구항 19에 규정된 바와 같은 제2의 방사 파장의 정상 펄스 변환된 에너지의 시간 미분값을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,

방사의 제2의 양과 변환된 에너지에서 배타적으로 작동시키는 단계는 관계식 f(H)=G(ασα/σt)제1/(ασX_b/σt)제 2를 다항 함수나 실험적으로 결정된 값을 해법을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
신체의 혈관 부분에서 피부경유검사를 받을 수 있도록, 환자 신체 부분에서 혈액의 바람직한 생물학적 구성분 농도 및 펄스 방식의 혈류 흐름을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은

(a) 혈액이 흐르는 혈관을 혈관 수용기 내에 위치시키는 단계;

(b) 상기 혈관 수용기 수단 내에 위치한 방사선 발생기를 사용하여 방사선이 혈관내의 혈류 속으로 지향시키고, 상기 지향된 방사선을 규정하는 방사선은 혈관내의 혈류 속으로 향할 때, (A) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분 농도에 따라 변하는 제1 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분이 아닌 구성분의 농도에 따라 변하는 제2 감쇠값을 가지며 제2 감쇠값은 적어도 상기 제1 감쇠값보다 10배가 더 작은 방사선 파장에서의 제1 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(c) 혈관 수용기 내에 위치한 방사선 검출기를 사용하여 혈관과 혈류를 통과하는 상기 지향된 방사선의 일부를 검출하고, 이 검출된 부분이 방사선 파장에서의 제2 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(d) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 에너지변환기를 사용하여 혈관내의 혈류로부터 에너지를 검출하고, 상기 에너지는 혈액맥박의 정상화된 변화에 따른 변환에너지로 규정되는 단계; 및

(e) 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 제2 방사선량과 변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 15 항에 있어서,

변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계는 X_b를 획득하기 위해서 혈관에 혈액이 충전된 후 다시 비워질 때의 변환에너지를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 16 항에 있어서,

X_b를 결정하는 단계는 1-(Vo/V_f)를 상기 에너지 변환수단으로 해법을 구하여 달성될 수 있는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 17 항에 있어서,

Vo/V_f를 결정하는 단계는 (Vo/V_f)-1를 압력 변환기 요소의 다항 함수로 풀어서 달성될 수 있는 것을 특징으로 하는 측정방법.
신체의 혈관 부분에서 피부경유검사를 받을 수 있도록, 환자 신체 부분에서 혈액의 바람직한 생물학적 구성분 농도 및 펄스 방식의 혈류 흐름을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은

(a) 혈액이 흐르는 혈관을 혈관 수용기 내에 위치시키는 단계;

(b) 상기 혈관 수용기 수단 내에 위치한 방사선 발생기를 사용하여 방사선이 혈관내의 혈류 속으로 지향시키고, 상기 지향된 방사선을 규정하는 방사선은

(ⅰ) 혈관내의 혈류 속으로 향할 때 (A) 혈류에서 바람직하지 않은 생물학적 구성분 농도에 따라 변하는 제5 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분의 농도에 따라 변하는 제6 감쇠값을 가지며 제2 감쇠값은 적어도 상기 제5 감쇠값보다 10배가 더 작은 방사선 파장에서의 제1 방사선량과,

(ii) 혈관내의 혈류 속으로 향할 때 (A) 혈류에서 바람직하지 않은 혈액구성분의 농도를 변화시키기 위해 상기 제5 감쇠값의 복수배가 되는 제7 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분의 농도에 따라 변하는 제8 감쇠값을 가지며 제8 감쇠값은 적어도 상기 제6 감쇠값보다 5배가 더 큰 것으로서 상기의 방사선 파장과 구별되는 제2 방사선 파장에서의 제1 방사선량을 포함하는 것으로된 단계;

(c) 혈관 수용기 내에 위치한 방사선 검출기를 사용하여 혈관과 혈류를 통과하는 상기 지향된 방사선의 일부를 검출하고, 이 검출된 부분이

(i) 제1 방사선 파장에서의 제2 방사선량 및

(ii) 제2 방사선 파장에서의 제2 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(d) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 에너지변환기를 사용하여 혈관내의 혈류로부터 에너지를 검출하고, 상기 에너지는 혈액맥박의 정상화된 변화에 따른 변환에너지로 규정되는 단계; 및

(e) 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 제2 방사선량과 변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
신체의 혈관 부분에서 피부경유검사를 받을 수 있도록, 환자 신체 부분에서 혈액의 바람직한 생물학적 구성분 농도 및 펄스 방식의 혈류 흐름을 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은

(a) 혈액이 흐르는 혈관을 혈관 수용기 내에 위치시키는 단계;

(b) 상기 혈관 수용기 수단 내에 위치한 방사선 발생기를 사용하여 방사선이 혈관내의 혈류 속으로 지향시키고, 상기 지향된 방사선을 규정하는 방사선은 혈관내의 혈류 속으로 향할 때, (A) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분 농도에 따라 변하는 제1 감쇠값을 갖고; (B) 혈류에서 바람직한 생물학적 구성분이 아닌 구성분의 농도에 따라 변하는 제2 감쇠값을 가지며 제2 감쇠값은 적어도 상기 제1 감쇠값보다 10배가 더 작은 방사선 파장에서의 제1 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(c) 혈관 수용기 내에 위치한 방사선 검출기를 사용하여 혈관과 혈류를 통과하는 상기 지향된 방사선의 일부를 검출하고, 이 검출된 부분이 방사선 파장에서의 제2 방사선량을 포함하는 것으로 된 단계;

(d) 상기 혈관 수용기 내에 위치한 에너지변환기를 사용하여 혈관내의 혈류로부터 에너지를 검출하고, 상기 에너지는 혈액맥박의 정상화된 변화에 따른 변환에너지로 규정되는 단계; 및

(e) 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 제2 방사선량과 변환에너지에서만 배타적으로 조작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
제 20 항에 있어서,

환자의 바람직한 생물학적 구성분 농도를 결정하기 위해서 방사선 파장에서의 제2 방사선량만 배타적으로 조작하는 단계는

(a) 펄스 강도의 시간 미분계수가 펄스간격 동안의 평균강도와 계속해서 σα/σt에 비례하는 값을 생성할 양의 거리 미분계수에 의해 정상화되도록 제2 방사선량을 수학적으로 연산처리하는 단계;

(b) 강도의 로그값을 거리 미분처리하여 α값을 생성하도록 방사선파장의 제2 방사선량을 수학적으로 연산처리 하는 단계;

(c) 강도 및 (σⅰ/σt)/ⅰ값 대 거리의 로그값의 선형성 및 편차를 수학적으로 결정하는 단계; 및

(d) 균질성이 확실한 α, σα/σt, σX_b/σt 값으로부터 각 구성 흡수력 및 분산계수를 수학적으로 분리, 격리 및 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.