JP2000510715A - 血液グルコースレベルを測定するための光学的方法および装置 - Google Patents

血液グルコースレベルを測定するための光学的方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 人の血液グルコースレベルは、輝度、色彩、フリッカー速度、空間コントラスト、速度等を形成する1または幾つかのパラメータに関して変化する変化光パターンを提供する装置(1)により決定され、その光変化が一方の網膜系を他方の網膜系よりも強く徐々に刺激することを条件とする。人は自覚的視覚効果、これは好適には観察者が光パターンの外観の劇的変化、例えば感知された回転方向の変化を感知することである、が生じるまでその変化光パターンを観察する。自覚的視覚効果は2つの網膜系の剌激の特定比、例えば2つの網膜系の平衡刺激点を示す。自覚的視覚効果の認識後に、患者はメカニズム(4,5)を作動させ、パラメータ値を所定の較正データを使用して血液グルコースレベルに対応させる。それにより、その人のグルコースレベルが完全に非浸潤的手段により精確に測定される。

Description

【発明の詳細な説明】 血液グルコースレベルを測定するための光学的方法および装置 発明の分野 本発明は概ね光学的分野、特に、変化する光パターンに対する患者の知覚を分 析しかつそれを患者の血液グルコースレベルに相関させる方法および装置に関す る。 発明の背景 アメリカ合衆国において一千万を越え人が糖尿病、血液グルコースレベルを調 整する身体能力不足で苦しんでいる。その病で苦しむ個人はできる限り頻繁にそ の血液グルコースレベルを測定しかつそれに従って食物摂取、物理的活動および インシュリン投与レベルを計画することにより血液グルコースレベルを制御しな ければならない。血液グルコースレベルの測定はいくつかの利用可能な浸潤的方 法の1つを使用して行われる。 浸潤的方法は、分析を行う度に患者から血液サンプルを採取する必要がある。 精確な実験室血液分析は5から10mlの血液採取を必要とし、かつかかる生物 学的分析を実行するために設計された実験室装置を使用してそれを分析する。し かし、テスト結果は、往々にして数時間、時には数日、利用できない。更に、か かる分析を行うために必要な装置は高価かつ血液サンプルの熟練者による取扱お よび分析を必要とする。 他の浸潤的方法、『フィンガポーク』または『フィンガステック』と呼ばれる 方法は更に小さい血液サンプル(略0.25ml)を評価する一体的自己収納装 置を使用する。その小さい血液サンプル は小さいランセットで指を穿刺することにより得られる。そして得られたサンプ ルは化学的に処置された担体上に設置されてその装置へ挿入される。フィンガポ ーク装置は、通常、数瞬間でグルコース濃度結果を出す。しかし、この装置は個 人的使用には価格が高すぎる。 最近では、携帯用フィンガポーク装置が利用でき、これは一回使用の使い捨て であり、化学的に処理された運搬『ストリップ』の使用を必要とする。この携帯 装置は比較的低価格(約100ドルから300ドル)であるが、携帯用担体『ス トリップ』の通常供給の糖尿病患者に対する累積的価格は相当に大きい。 グルコース分析のための浸潤的方法は貧弱な対応性から問題がある。糖尿病患 者は頻繁なモニタおよび制御により体力の衰弱そして時には糖尿病の致命的合併 症を予知できるが、ほんの少数の糖尿病患者がグルコースレベルを定期的にモニ タするのみである。糖尿病患者は現在の浸潤的血液グルコース方法が痛みを伴う 、不便で高額なものであることを知っている。頻繁なモニタと制御を奨励するた めに、血液サンプルを必要とせず、簡単かつ便利に使用でき、携帯可能であり、 かつ現在の方法よりも安価なグルコースモニタ装置に対する明らかなニーズがあ る。 血液グルコースを測定するための非浸潤的方法は紹介されている。しかし、ど の方法も今日までに商業的に有用な装置に至っていない。非浸潤的モニタ方法は 、主として、1994年1月18日発行のUS特許5,279,543号に記載 の(1)組織へ透過しまたはそこから反射する光の強さ(『強度感知』測定)、 (2)組織へ透過した変化光の位相シフト(『位相感知』測定)、または(3) 皮膚から物質を除去するためにイオントホレティック(iontophoretic)を使用す る装置のいずれかに基づく測定に分類される。 光が生きた灌流組織へ、例えば患者の指から、透過される時、光は照射された 様々な構成要素、即ち、多くの構成部を伴う血液、組織(プロテイン、脂肪、水 、コレステロール等)、軟骨組織、および骨により異なって吸収される。各構成 要素は特定吸収スペクトルを有し、スペクトルは各波長の光でその吸収を表す。 グルコースを含む血液構成要素のレベルを測定する既知強度感知方法は2以上 の異なる波長で血液灌流組織の吸収スペクトルを測定し、かつ様々な構成要素の 各々について、測定された1つの構成要素を除いて、統計学的吸収スペクトルを そこから引くことを基にする。 Rosenthal他によるUS特許5,086,229号は血液グルコースを測定す るための非浸潤的、近赤外線定量分析装置を引用している。この装置は、異なる 波長を放射する複数の近赤外線レーザ源、もしくは複数の光検出器を含む。血液 収容本体部、例えば、指は、レーザ源と光検出器間に設置される。光源は本体部 を照射し、かつその本体部へ透過される波長が検出される。光検出器信号から得 られた吸収スペクトルは各構成成分の個別統計学的吸収スペクトルと比較され、 その装置のメモリに保存される。 非浸潤的位相感知測定方法は、強度測定方法よりも相当に高い感度および非常 に高い信号:ノズル比を有する。相対的に高い感度はノイズ源が信号の振幅に影 響するが、位相に影響しないことによる。 位相感知方法において、装置は既知基準信号、例えば、サイン波を、組織を通 過した測定信号と比較する。測定信号は基準信号に対して位相シフトし、かつ血 液構成要素の濃度は位相シフトの測定から得られる。 Cote他による“Noninvasive Opatical Polarimetric Glucose S ensing Using A True Phase Measurement Technique”IEEE Transactions of Bi omedical Engineering,Vol.39,No.7,1992年7月、752-756頁は、興奮した人 間の目の前室へ線状偏光を通過させて、基準信号とグルコースに影響を受けた測 定信号間の位相シフトに基づいて眼の房水のグルコースレベルを測定することに 言及する。回転する直線状偏光子を介して2つの固定線状偏光子および2つの検 出器に連結されたヘリウムネオンレーザビームが基準信号および測定信号出力を 得るために使用される。この出力の振幅は回転偏光子の角速度の2倍の周波の正 弦曲線で変化した。出力の位相差は目の前室により測定されたビームに導入され た偏光回転に比例した。 両タイプの系に関する問題により、従来の浸潤的血液グルコーステストと実質 的に同等の精度を持つ非浸潤的分析装置および方法の改良に対するニーズは続い ている。同様に、糖尿病患者のグルコースレベル測定のための非浸潤的、低コス トの方法および装置に対するニーズがある。更に、血液グルコースを測定するた めの、耐久性、コスト効果があり、かつ環境を意識した使い捨てでない装置に対 するニーズがある。このような観点から、本発明は血液グルコース濃度の非浸潤 的測定装置を提供する。 発明の概要 人間被検者に、1以上のパラメータ、例えば光パターンの一部または全部の輝 度、色彩、フリッカー周波数、空間コントラスト、速度等が第1網膜系(例えば P系)および第2網膜系(例えばM系)を連続的変化をもって刺激する方法で、 漸次的に変化する光刺激またはパターンが提示される。この光刺激またはパター ンはそのパターンを観察する人が光パターンの外観、例えば光パターンにおける 特定色の外観の変化、または光パターンの回転方向の反転を自覚的 に知るまで観察される。その特定変化はM系とP系の刺激特定比、例えばその2 つの系の刺激平衡点、またはM−P交差点に関係する。光刺激の外観における特 定変化の発生時に可変光刺激パラメータの少なくとも1つの値が被検者の血液グ ルコースレベルに関する先の測定値によりその被検者の血液グルコースレベルレ に較正される。刺激外観における特定変化の発生時の可変刺激パラメータのかか る値は所定の人のグルコースレベルが変化するときにその人に合せてシフトする 。これは2つの網膜系の感度が血液グルコースレベルの変化に対応して相互に対 して変化することによる。 好適形態において、風車に類似の一連の画像がその風車の回転を人が知覚でき る方法でその人に呈示される。その画像の部分またはその背景の輝度または色彩 における漸次的変化は、一連の画像が一方の網膜系(MまたはP)を一定速度で 一定時間にわたって刺激し、かつ異なる速度で他方網膜系(MまたはP)を刺激 するように行われる。MおよびP網膜系が光パターンのパラメータの変化に対応 するこの異なる方法は光パターンの1以上のパラメータを変化させることにより 異なる比でMおよびP網膜系を刺激できる。その結果としての2つの網膜系の刺 激比は経時的に徐々に変化する。2つの網膜系の刺激比におけるこの漸次的変化 は、患者が風車の見掛け回転方向の反転を記すまで続けられる。回転反転はMお よびP網膜系の平衡刺激、もしくはMP交差点を示す。血液グルコースレベルの 変化は、MP交差点が予想できかつ矛盾なくシフトするように両網膜系に影響を 与える。これは2つの網膜系の各々の感度が血液グルコースレベルを変化させる ことにより相互に異なる影響を受けることによる。人が回転反転を知る時点での 光刺激の可変パラメータの値は血液グルコースレベルに直接関係する。従って、 所定タイプの光パターンにおける変化に対するMおよびP網膜系の異なる反応に より、また血液グルコースレベルによるMおよびP網膜系の感度の変化の差異に よって、本装置および方法は患者の血液グルコースレベルを測定する精確、至便 、非浸潤的手段を提供する。 本発明の課題は患者の血液グルコースレベルを測定する非浸潤的光学的手段を 提供することにある。 本発明の他の課題は、網膜に視覚刺激を与える画像または光パターンを手段に 使用することによりグルコースレベルを測定し、かつ血液グルコースレベルにお ける変化に対応して患者の網膜に生じる変化をかかる画像または光パターンによ り測定するための非浸潤的手段を提供することにある。 本発明の他の課題は、観察時に観察者の血液グルコースレベルに関するMP交 差点に到達する変化光刺激を形成する装置を提供することにある。 他の課題は、一方の網膜系を漸次的に強く刺激し、かつ他方の網膜系を弱く刺 激し、患者の血液グルコースレベルに関する情報である各網膜系の相対的刺激に 関係する点をその作動により記録する作動手段を有する装置を提供することにあ る。 本発明の他の課題は、既知血液グルコースレベルと測定されたMP交差点との 間で確立された関係でその装置が較正される観察可能MP交差点に光刺激を供給 する装置を提供することにある。 本発明の特徴は変化する光パターンを使用することである。 本発明の利点はその方法が血液グルコースレベルを測定する非浸潤的方法であ ることである。 本発明の他の特徴は、血液グルコースレベルの情報を決定するためにMおよび P網膜系の異なる感度を利用することである。 他の利点は僅か数秒間で迅速に本発明の方法を実行できることである。 他の利点は光学的手段によりグルコースレベルを測定する装置が廉価で製造で きることである。 本発明の装置の利点は、患者がその装置を複数回使用できる、即ち、1回使用 の使い捨て物でなく、かつ使い捨て構成部品の使用を必要とすることである。 更に、他の利点は本発明の装置が小さく(いずれの方向においても10cm未 満である)、軽量(0.5kg未満)、かつそれにより外部患者ベースで適宜運 搬かつ個人的に使用できることである。 本発明の上記および他の課題、利点および特徴は、本発明の一部を形成する添 付図面を参照して詳述する構造、方法および用途についての説明を読むことによ り当業者に理解されるであろう。 図面の簡単な説明 図1は異なるグルコースレベルでMおよびP網膜系の相対的感度を概念的に示 すグラフである。 図2は本発明の特徴の概略的ブロック線図である。 図3は血液グルコースレベルの変化に伴うMP交差点の変化を概念的に示すグ ラフである。 図4は構成要素の配置および本発明の特定形態において試験されている観察者 を示す概略図である。 図5は時間に対するフリッカー周波数に関するグラフである。 図6は時間に対するグルコースレベルに関するグラフである。 図7は時間に対するグルコースレベルに関するグラフである。 図8は時間に対するグルコースレベルに関するグラフである。 図9は時間に対するグルコースレベルに関するグラフである。 図10は時間に対する臨界フリッカー期間に関するグラフである。 図11は第1位置における風車の光刺激の黒白概略図である。 図12は第2位置における風車の光刺激の黒白概略図である。 図13は時間に対する風車の光刺激の回転反転点での背景輝度に関するグラフ である。 図14は本装置の1形態を示す。 図15は図14の装置の基本的機能部を示す概略的ブロック線図である。 図16は診断シーケンスの工程を示す概略的フローチャートである。 図17は反応時間を補償する方法を実行するグラフである。 発明の詳細な説明 血液グルコースレベルを測定する本発明の光学的方法および装置を説明する前 に、本発明は当然変化可能であると記載されたように特定方法、光変化、光刺激 、または他の方法および構成要素に限定されないことが理解されるべきである。 同様に、ここに使用する用語は、特定形態のみを説明する目的で使用され、かつ 本発明の範囲は添付請求の範囲によってのみ制限されるものであるので、限定的 に解されることを意図していない。 本明細書および請求の範囲に使用されているように、単数名詞は明記しない限 り複数内容を含む。従って、例えば「変化する光刺激」の記載は1以上の変化光 刺激を含み、「作動手段」の記載は1以上の手段を含む。 特に規定しない限り、本明細書に使用される技術用語および化学用語は本発明 の属する分野の普通の知識を有する熟練者により普通に理解される意味である。 本明細書に記載されたものに類似または均等の方法および物が本発明の実施また は試験に使用できるが、好 適方法および物について次に説明する。以下に記載の刊行物は本明細書に参考に 組み込まれる。 ここで検討する刊行物は単に本願の出願日前の開示物として提供されている。 請求の範囲の発明は先行発明よりかかる刊行物に先行する資格がないことを許容 するものはない。 定義 『色彩の外観』の用語は網膜が可変周波数のフリッカー光で刺激される場合の 特定周波数で生じる自覚的視覚効果(effect)について使用される。例えば、色 彩の外観は固定点から放射するように見えるピンクおよびグリーンの不規則区域 で構成される。 用語、『放射運動の停止』は網膜が可変周波数のフリッカー光により刺激され る場合の特定周波数で生じる自覚的視覚効果について使用される。例えば、低周 波数で、水中の同心小波のごとき微弱陰影がその周辺に向かって固定点から発生 し、他方、高周波数でその影が反対方向へ移動する。中間周波数で、その陰影の 放射運動が方向を変更する前に瞬間的に停止する。これは放射運動の停止周波数 でありかつ変化光パターンの観察時に生じる自覚的視覚効果例である。 用語、『変化光パターン』は1以上の規定パラメータ、例えば輝度、色彩、形 状、フリッカーの大きさまたは比に対して経時的に変化する光パターンを意味す る。 用語、『変化パラメータ』は観察者の網膜へ変化する刺激を与えるために、光 パターンの呈示時に変化するいずれかのパラメータを意味する。例えば、風車の 光パターンにおける変化パラメータは、徐々に増大する背景の輝度であってよい 。フリッカー刺激において、フリッカー周波数が増大するか、またはそのオン時 間が時間的に長くなる。 用語、『連続的増加比』は一方の網膜系に対する他方の網膜系の刺激比につい てその比が連続的に大きくなる場合に使用される。従って、MおよびP系の感度 が図1に示されたように変化し、かつ光刺激が水平軸に沿って左から右へ変化す ると仮定する場合に、図1においてMとPの刺激比は連続的に左から右へ大きく なり、線図の左端で1未満の値で始まり、MP交差点で1の値に達し、かつ線図 の右側へ向かって1を越える値に連続的に増大する。 用語、『臨界パラメータ値』は変化光パターンにおいて被検者が自覚的視覚効 果を示す時点での可変パラメータの値について使用される。 用語、『グリッドパターン』は網膜が可変周波数のフリッカー光により刺激さ れる時の特定周波数で生じる自覚的視覚効果について使用される。この効果は矩 形パターンで構成され、ある観察者は微細四辺形グリッドと言い、他の観察者は 微細ハニカムパターンと言う。 用語、『光パターン』、『光刺激』および同様の表現は本明細書において相互 に同一意味に使用され、かつ網膜を刺激するために使用できる発光面のいずれか のアレンジメントを意味する。光パターンは3種類の特性により特定できる。即 ち、スペクトル特性(各構成部の色)空間特性(各部の寸法、形状および位置) 、および時間特性(各部が経時的に変化する様)。光パターン例として、回転す るように表れるフリッカー光または継続的風車画像がある。光パターンはCRT スクリーン、LCDスクリーン、LEDスクリーン、蛍光灯または白熱灯源、ア ークまたはガスランプ、閃光放電管、または自然の太陽光等の種々の光源で形成 できる。網膜を光パターンで刺激するために、観察者は実際の光源を見る、また は観察者はそれ自体は発光しないが光源から光を受けかつその光を反射、散乱、 拡散または偏向により観察者の目に再誘導する物体を見てよい。適宜フィルタお よび時間制御装置が所望スペクトルおよび時間特性を光パターンに付与するため に使用できる。 用語、『光パターンパラメータ』は所定時間内の一瞬の光パターンを形成する セットパラメータを意味する。光パターンパラメータは三次元に沿って光パター ンを形成する。即ち、スペクトルパラメータ、空間パラメータおよび時間パラメ ータ。光パターンパラメータの例に色彩、輝度、寸法、およびフリッカー比があ る。 用語、『輝度』は光源または被照射面の輝きの量的評価を意味し、正式には投 影面域当たりに発射された単位立体角当たりの光束として規定されている。 用語、『M網膜系』、『M系』『P網膜系』および『P系』は視覚系の2つの 相補的構成要素について使用され、現在視覚科学において視覚情報を処理するた めの主チャンネルと考えられている。MおよびP網膜系は網膜の神経節細胞層に 起始し、それぞれ脳内の側方膝状核の大形細胞および小細胞層へ接続している。 MおよびP網膜系は色彩感度、コントラスト感度、時間特性、空間解像度、およ び血液グルコースレベルの変化に対する感度において相違する。この2つの系は 表1および2で比較されている。あるパラメータに対する相違は、表1および2 で感度の部分的または完全分離を含むように表されているが漸次的であってよい 。本発明は2つの系を選択的に刺激して優先的にMから優先的にPへ、またはそ の反対に、刺激を徐々に移動させるためにMおよびP網膜系における相違を利用 する。 用語、『MP交差点』、『交差点』および同様表現は、MおよびP網膜系が実 質的に同様に刺激される点を定義するために本明細書において同意義に使用され る。MP交差点は、光パターンが最初に 他方より一方の系をより多く刺激し、次いで両系が実質的に同等に刺激されるま で両系の相対的刺激を徐々に変化させるように、光パターンを徐々に変化させる ことにより得られる。MP交差点が得られたときに、2つの系は刺激に関する知 覚情報の運搬を完了する。一点は、屡、自覚的視覚効果の出現により得られる。 自覚的視覚効果は視覚刺激に関する優先的情報を運搬するチャンネルの突然変化 に起因する。MP交差点とは別に、より大きな刺激を受ける系は刺激の知覚を支 配する。MP交差点は本発明において血液グルコースレベルのシフトに起因する M網膜系の感度変化を測定するために使用される。M網膜系感度における変化は 図1で概念的に説明されるようにMP交差点におけるシフトに転換される。従っ て、MP交差点のシフトを測定することにより、M網膜系の感度変化、そしてそ のようにして血液グルコースレベルにおける変化を間接的に測定できる。 用語、『知覚された特徴』は光刺激または光パターンにおいて自覚的に知覚さ れる特性または特質、例えば25Hz近くの一定の定常的周波数のフリッカー光 における色彩の知覚、または定常色彩、輝度および背景を持った風車パターンに 類似の継続的画像における見掛の回転の知覚について使用される。知覚された特 徴は光刺激に対して異なる感度を有する幾つかの網膜機構の同時刺激から生じ、 その結果その機構間での競合または干渉に繋がる。知覚された特徴の用語は経時 的に変化しない光パターンにおいて知覚された特質について使用され、他方、自 覚的視覚効果の用語は後述するように経時的に変化する光パターンにおいて知覚 された特質について使用される。 用語、『MおよびP系の刺比』は、他方に対する一方の網膜系の刺激量、また は一方の刺激の程度と他方の刺激の程度間の比につ いて同様に使用される。光刺激が徐々に変化する場合、最初にM網膜系を優先的 に刺激し、その一方でP網膜系を少量だけ刺激する。この刺激変化に伴って、光 刺激はM網膜系に対して小さくなり、それにつれてP網膜系の刺激が大きくなる 。この場合、P系刺激に対するM系刺激の刺激比は小さい。この事例は図1に示 されている。ただし、刺激他の方法により縮小させることができ、例えばM系の 刺激を徐々に小さし、他方でP系を定量で刺激するか、または徐々に小さくする がM網膜系の刺激の変化速度よりもゆっくりと変化させることにより刺激比を小 さくする。 用語、『網膜系』は視覚系の機能的構成要素のいずれかについて使用され、こ の構成要素は光刺激に対する感度差により相互に区別される。視覚科学者は高等 哺乳類の視覚系が1群の平行系により組織され、その各々が顕著な生理学的特性 を有するニューロン(神経単位)を含み、かつそれが網膜画像の異なる特徴を分 析すると仮定する。同様に、通路、チャンネル、または機構と呼ばれるこれらの 系は相補的対、例えば、椎体と杆体、オンとオフ、XとY、有色と無色、パター ンと運動、停留と移動、トニック(tonic)とフェイス(phase)、MとPと呼ばれる 。これらの系のある対はオーバーラップする。例えば、トニックとフェイスの対 から成る系はXとYの対、MとPの対、および有色と無色の対から成る系に対応 するようである。視覚処理の対の系への分離は網膜から始まって脳の側方膝状核 からより高い視覚中心へ続く。 用語、『自覚的視覚効果』は漸次的変化光パターンの知覚された特質の突然か つ劇的変化、または以前には存在しなかった光パターンにおける特質または特徴 の突然の出現を意味する。その一例は、光刺激が高周波数の白色光フリッカーに より照射された均一白色面であって赤色フリッカーを通して観察される場合の、 特定フリッカ ー周波数による色彩域の出現である。他の例として、1セットの翼板の輝度が徐 々に変化するような継経的風車画像の知覚された回転方向の突然の反転がある。 これらの例の変化パラメータは観察者がパラメータの変化自体を知覚しない低速 で変化する。知覚された特質における突然変異は光パターンの外観における劇的 不連続でありかつ刺激の知覚を占拠する新メカニズムの表れである。 用語、『視覚系』は人間の視覚系の後部視覚部または神経部について使用され る。この定義において、視覚系は網膜で始まりかつ脳の視覚中心部を含むが、角 膜、房水、水晶レンズまたは硝子体等の目の視覚部を含まない。 一般的方法および装置 本発明の方法は変化光パターンを発生する手段がその上に位置決めされた本体 部材から成る、好適には手で持てる携帯可能な軽量(0.5kg未満)の装置で ある。光パターンは光パターンを見る被検者を介して網膜を刺激する。好適には 、光パターンは網膜の特定域上に突出し、かつ好適にはこの領域はその測定を通 して実質的に一定に維持されるべきである。従って、測定時に被検者の視線を誘 導するために、一点、一交差等の可視標的で構成される固定標的が光パターン内 に設けられ、かつそのようにして光パターンにより刺激される網膜域を形成する 。 光パターンは好適には経時的に変化する光パターンである。更に具体的には、 全光パターンまたは光パターンの一部のいずれかが1以上の異なるパラメータに 関して経時的に変化する。例えば、それらのパラメータは色彩、輝度レベル、コ ントラスト、形状、寸法、ディテール内容、組織、運動速度、運動方向、および フリッカー速度で構成される群から選択されてよい。特定状況において、MP交 差点の知覚効果をより劇的にするために、異なる組合わせの可変パ ラメータを使用するのが望ましい。 光パターンは特定方法で網膜を刺激する。具体的には、光パターンは2つの網 膜系を刺激する設計でなければならず、その場合に一方の網膜系の感度は他方の 網膜系の感度よりも実質的に高いグルコースレベルにより変化する。そのように 、網膜のMおよびP系を刺激する光パターンを提供し、かつ変化比で両網膜系を 刺激することが望ましい。好適には、MおよびP網膜系は大きな比をもって刺激 される、例えばM網膜系を連続的かつ漸次的にP網膜系に比べてより強く刺激す る。 光パターンによる両網膜系の刺激は、光パターンが外観において急激な変化を 受けかつ以前存在しなかった特質を突然を持つように見える自覚的視覚効果を患 者が知覚するまで続く。この自覚的視覚効果は、事実上、光パターンにおけるい ずれの知覚可能変化であってもよく、かつ概ね色彩区域の外観、グリッドパター ンの外観、または放射運動の停止、開始または反転方向の知覚等の変化で構成さ れる。かかる視覚効果は、色彩区域またはグリッドパターンがその刺激に存在し なかったが、その刺激が定常色彩の均一で無特徴領域であったと知覚する作用で ある。他の自覚的視覚効果として光パターンの回転方向の反転が挙げられる。こ のパターンは全く回転せず、寧ろ回転の印象または外観を創出する一連の画像を 呈示する。そこでその見掛回転は方向を転換し、そしてその光パターンは、実施 例2の部で更に詳述するように、刺激がMP交差点上を通過するするときに反対 方向へ回転するように表れる。 本発明の基本原理のブロック図は図2に示されている。特に、図2は光刺激が 可変パラメータ、例えば連続的増加比をもつ光フリッカー、を有する光刺激であ ることを示す。この光刺激はP網膜系およびM網膜系を含む視覚系に与えられる 。M系はP系よりも実質的 に強くグルコースレベルに影響される。自覚的視覚効果はその交差点が到達され たことを測定し、かつこれにより交差時の可変パラメータの値の測定を可能にす る。交差時の可変パラメータを従来手段により測定されたグルコースレベルとの 関係により、本装置は較正される。MP交差値と血液グルコースレベル間に図3 に示されたような関係が成立する。図3に示された線図は単に図解を目的とし、 かつその関係が直線に従うことを意味しない。臨床実験によりこの関係の実際の 特徴が決定される。患者が装置を作動させて交差点が発生したことを示すと、マ イクロプロセッサがその瞬間に光刺激を形成するパラメータを予め記憶された対 応する血液グルコースレベルに関係させ、それにより非浸潤的方法でその最新グ ルコースレベルに関する情報を患者に提供する。 生理学的基礎 本発明の装置および方法の作用可能性は本発明を如何に作用するかに関する次 の説明に基づく。ただし、次の情報は当業者に本発明が如何に作用するかを説明 する、即ち、本発明の装置および方法が網膜へ侵入する血液内のグルコースレベ ルの測定を可能にする基本的生理学的現象を説明するために提供される。この説 明は網膜および視覚系の作用について今日利用できる理論および知識に基礎を置 く。ただし、これらの理論および知識は本発明の装置および方法の作用可能性に 影響することなく時と共に変化してよい。 グルコースが血液中に存在しかつ循環系を介して全組織へ移動できることは良 く理解されている。特にグルコースは網膜に重要な代謝産物である。網膜はグル コースの酸化破壊を介して略絶対的に燃料補給される代謝的かつ電気的な高速活 動をする(1959年Noell,W.K.によるThe Visual Cell:“Electric and Metabo lic Manifes tation of its Life Processes”Am.J.Physiol.48:347、1975年 Winkler,B.S.による“Dependence of Rat and Rabbit Photoreceptor Potenti als Upon Metabolism in vitro”,Exp.Eye Res.21:545)。網膜は必要なグル コースを絨毛模様毛細管を介して網膜へ供給された豊富な血液供給から得る。網 膜は代謝的かつ電気的活動のためにグルコースを利用するのみならず、広範囲の グルコースレベルにわたって利用可能な量のグルコースに比例してグルコースを 消費できる(1963年Ames III A.,およびGurian,B.S.による“Effects of Gluco se and Oxygen Deprivation on Function of Isolated Mammlian Retina”,J. Neurophysiol.26:617、1972年Winkler,B.S.による“The Electroretinogram of the Isolated Rat Retina”,Vision Res.12:1183、1981年Winkler B.S. による“Glycolytic and Oxinative Metabolism in Relation to Retinal Funct ion”,J.Gen.Physiol.77:667)。 上記の観点で、血液グルコース濃度の変化は視覚系に顕著な効果を与えると予 測できる。かかる効果は本発明の課題と無関係な領域の他者により実施されてい る。特に、グルコース濃度は、灌流されたキャットアイにおいて、杆体仲介反応 に影響する(1991年Macaluso,C.,Onoe,S.およびNiemeyer,G.“Discrete Chan ges in Glucose Level Affect Rod-but not Cone-function in the Perfused Ca t Eye”,Invest.Ophthalmol.& Visual Science,Supplement 32:903)、高グ ルコース濃度は低コントラスト格子に関する検出スレッショルドを低下させかつ 人間のERG振幅を増大する(1993年Barlow,R.B.Jr.,Bourdreau,E.A.およびPell i,D.G.による“Metabolic Modulation of Human Visual Sensitivity”,Inve st.Ophthalmol,& Visula Science,Supplement 34:785)および最後に低血液グ ルコース濃度は人間のダーク(dark)採用検出スレッショルドを増加する(1940 年MacFarland,R.A.およびForbes,W.H.による”The Eff ects of Variationsin the Concentration of Oxygen and of Glucose on Dark Adaptation”,J.Gen.Physiol.24:69)。 上記証拠は一定タイプの画像変化を知覚する個人の能力が血液グルコースレベ ルの変動に伴って変化することを立証する。これに基づいてある画像の外観が血 液グルコースレベルの変化と共に変化することが理解できる。本発明はこの基本 的原理を利用して特別設計の視覚刺激の外観の変化に基づいて血液グルコースレ ベルを計算する系統的分類法および装置を提供する。本発明の作用のメカニズム は、次に紹介する主題、MおよびP網膜系を基に説明できる。 人間の網膜の視覚機能にはM系およびP系と呼ぶ2つの相補的系が大きく仲介 する。この用語は当業界において最近普通に使用されており、かつ本発明の目的 から表1に示したような光刺激の異なる情報構成要素を感知する2つの網膜系を 意味する用語であれば他の表現が使用できる。M系は進化的に古くかつ移動物体 の無色検出を司る。M系は有効輝度レベル、および接近物体の存在および移動に 関する情報を提供する。P系は脊椎動物から進化しかつ特に哺乳類において発展 した。P系は受ける光刺激の物体の認識を促進するために画像内のディテールの 発見を専門とする。 続く表1は相対的感度を条件としてM系およびP系を比較する。この情報は『 高』および『低』パラメータで示されている。例えば、表1はM系の速いフリッ カーに対する感度は高く、他方P系の対応する感度が低いことを示す。表1にお いて両系が種々刺激に対してある程度の感度を有することは当業者に理解される であろう。しかしながら、表記された『高/低』の用語は表記された刺激にどち らかの系が優先的に感知することを示すものである。これは、本発明が2つの系 の異なる感度に基礎を置きその相違を強調するために使用されている。 表1 MおよびP網膜系の比較 M P 血液グルコースレベルに対する感度 高 低 速いフリッカーに対する感度 高 低 低レベル光での感度 高 低 低コントラストパターンに対する感度 高 低 安定光に対する感度 低 高 色彩に対する感度 低 高 微細ディテールに対する感度 低 高 高コントラストパターンに対する感度 低 高 M系をP系から区別するために使用できる付加的パターンが次の表2に示され ている。 表2 進化年代 古い 新しい 伝導速度 速い 遅い 空間的一体性 大きい 小さい 細胞寸法 大きい 小さい グルコースレベルの変動は、一般的に、特にP系に効果を与えずまたは少し与 える共にM系の感度に大きな効果与えることにより視覚機能に影響を与える。こ の結論は本明細書に示された実験結果から到達し、これは実施例1および2の部 に詳細に検討されかつ図6−10に要約されている。かかる実験結果はこの部で すでに引用した視覚機能に関するグルコースレベルの効果を報告している他者の 研究と一致する。特に、Macaluso他(1991年Macaluso C.,Onoe SおよびNiemeyer G.による”Discrete Changes in Glucose Level Affect Rod-but not Cone-fu nction in the Perfused Cat Eye”,In vest.Opthalmol.& Visual Science,Supplement 32:903)は杆体反応がグルコ ース濃度の変化により影響を受け、他方で錐体は影響を受けないことを発見した 。同様に、McFarland他(1940年MacFarland,R.A.およびForbes,W.H.による ”The Effects of Variations in the Concentration of Oxygen and of Glucos e on Dark Adaptation”,J.Gen.Physiol.24:69)は、錐体視覚の感度ではな く、杆体視覚の感度はグルコースレベルの変動により変化することを人間で知見 した。杆体反応がM系によってのみまたは主としてM系によってもたらされ、P 系は単にまたは主に錐体反応を行うことが他者の研究から既知である(1988年Pur pura K.,Kaplan E.,Shapley R.M.Background Light and the Contrast Gain of PrimateP-and M-Retinal Ganglion Cells,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85 :4534)。このように、Macaluso他、またMcFarland他はその結果とMおよびP系 間の関係について何ら記載していないが、その結果はグルコースレベルにおける 変化がP系ではなく、M系の感度に影響し、かつこの効果の方向は高グルコース レベルがM系の感度を高くするようなものであると言う結論に一致する。この結 論は、グルコースレベルの視覚機能への影響に関連して先に引用したBarlow他の 研究(1993年Barlow,R.B.Jr.,Bourdreau,E.A.およびPelli,D.G.による “Metabolic Modulation of Human Visual Sensitivity”,Invest.Opthalmol. & Visual Science,Supplement 34:785)により、更に支持されている。これらの 作者は高グルコースレベルは低コントラストパターンを検出するための人間観察 者の能力を高めることを知見した。再度、これらの作者はこの知見をMおよびP 系に関連させなかったが、低コントラストのパターンがM系により優先的に検出 されることは他者の研究から既知である(1990年Shapley,R.による“Visual Se nsiitivity and Parallel Retinocort ical Channels,“Annu.Rev.Psychol.41:635-58)。このように、Barlow他の 結果は、また、グルコースレベルの上昇がM系の感度を上げることによりP系と の比較でM系に優先的に影響を与えるとする結論と一致する。要約すれば、この 明細書で後述しかつ図6−10に概略示した実験は、血液グルコースレベルの上 昇がP系の感度よりもM系の感度を高めることを示す。この結論は、いずれの先 行報告書にも明白に述べられていないが、MおよびP系の既知特性を条件として いることを解釈すれば、上記報告書から支持されうる。この結論は本発明が如何 に作用するかに関する生理学的説明の重要部分である。本発明の生理学的基礎を 更に説明するために更にMおよびP系の付加的特性について次に述べる。 MおよびP系は相補的分化を有する。更に具体的には、MおよびP系は表1に 示したように光刺激の幾つかのパラメータについて逆の反応を示す。例えば、M 系は色彩に対して無感応であり、かつ速いフリッカーおよび粗かつ低コントラス トパラメータを最も感知し、更に低光レベルで作用する。しかし、P系は色彩を 感知しかつ遅いフリッカーおよび微細ディテールおよび高コントラストを持つパ ラメータを最も感知し、更に高光レベルで最良に機能する(1988年Kaplan,E., 他による“Color and Luminace Contrast as Tools for Probing the Primae Re tina”,Neuroscience Res.Suppl.8:S151、1990年Schiller,P.H.およびLogo thetis,N.K.による“The Color-opponent and Broad-band Channels of the Pr imate Visual System”,Trends in Neurosciences 13:392、Kaplan,E.,Lee, B.B.およびShapley,R.M.(1990年)による”New Views of rimate Retinal Fun ction”,In Progress in Retinal Research,N.N.Osborne and G.J.Chader ,editors,Pergamon Press,Oxford,275−330頁)。後述するように、Mおよ びP系のこの相補的分化は 、M系感度に対するグルコースレベルの選択的作用と共に、本発明が光刺激に対 する自覚的反応から血液グルコース情報をいかにして誘導するかの説明を補足す る2つの事実である。 グルコースレベルの決定 光刺激に対するMおよびP系の感度の相補的性質は、2つの系を継時的に刺激 する変化光刺激またはパターン、換言すれば、M系を最初に優先的に刺激しかつ その後にP系を刺激する、またはその反対の順序で2つの系を刺激する光刺激ま たはパターンの設計を可能にする。これはMおよびP系の相補的または逆の反応 を引き出す光パターンのパラメータを間断なく変化させることにより達成される 。光パターンの可変パラメータは種々の異なるパラメータのいずれであってもよ い。例えば、色彩、輝度レベル、コントラスト、形状、寸法、ディテール成分、 組織、運動の速度、回転を含む運動の方向、またはフリッカー速度に対する光刺 激またはパターンの1以上の部を間断なく漸次的に変化させることができる。例 えば、低周波(例えば10Hz)でのフリッカー光はP系を広範囲に刺激しかつ M系を小範囲で刺激する。周波数が高くなると、フリッカー光のP系に対する刺 激は徐々に小さくなり、かつM系に対する刺激は次第に大きくなり、高周波(例 えば40Hz)でフリッカー光はM系を支配的に刺激する。この例において、フリ ッカー光の可変周波数は変化光パターンにおける可変パラメータである。この範 囲の周波数の中間付近(20−25Hz近く)で、その範囲のフリッカー周波は1 点−MP交差点−を通過し、ここでM系およびP系は同等に刺激される。 用語、MP交差点はM系とP系の平衡刺激の理論点を示し、かつ人間観察者の M系とP系の刺激の程度の合目的測定を可能にしないので、MP交差点は合目的 に決定できない。しかしながら、MP交 差点は、MP交差点の交差が光刺激の外観の突然かつ劇的な変化により周期的に 得られること−自覚的視覚効果−によって、自覚的に測定できる。この視覚効果 は光パターンの知覚チャンネルにおけるシフトをM系からP系へ優先させる、ま たはその逆にすることにより得られる。観察者により示される自覚的視覚効果は 変化させるために形成される光パターンおよびそのパラメータの特別設計に依存 する。従って、例えば、上述したフリッカー光刺激において、自覚的視覚効果は 突然出現する有色区域で構成される。フリッカー光に関連しかつ僅かに異なるフ リッカー周波数で知覚される他の自覚的視覚効果は格子または微細幾何学模様の 外観であり、これはある観察者にとって規則的四辺形グリッドであり、かつ他の 観察者にとってハニカムパターンである。更に、フリッカー光に関係する自覚的 視覚効果は微妙な影の放射運動の中止であり、この影は低周波フリッカーで照明 された領域の中心から移動し、かつ高周波フリッカーで反対方向へ移動するよう に現れる。これらの3つの視覚効果、色彩区域、グリッドパターン、および微妙 な影の放射運動の停止は20−25Hzの範囲の僅かに異なる周波数のフリッカー で生じる。1以上の自覚的視覚効果は仮定上のフリッカー光刺激に関係する。な ぜならば各光刺激についてのMP交差点の属性−色彩、微細ディテール、運動− は僅かに異なるフリッカー周波数で生じる。異なるタイプの光パターン、見掛け 上回転する風車模様で構成されるパターンが実施例2の部に記載されている。こ のタイプの光パターンはMP交差点に関して非常に明瞭な自覚的視覚効果を呈し 、この効果は風車模様の見掛け上の回転方向の反転で構成される。 仮想可変パラメータ(例えば、周波数の変化する光フリッカー)に対するM系 およびP系の相対的感度は図1に示されている。図1に示されたように、P系の 感度もしくは相対的反応は可変パラメー タが低い値である場合に高く、これは図1において水平スケールの左端に示され ている。可変パラメータが高くなると、P系の相対的反応もしくは感度は低下す る。しかし、M系はこの反対である。具体的には、M系の相対的反応もしくは感 度は可変パラメータが低い値の場合に低い。M系の感度もしくは相対的反応は可 変パラメータの値が高くなるときに高くなる。M系およびP系が同等に刺激され る点は交差点と呼ぶ。図1に示されたように、グルコースレベルに依存する異な る顕著な交差点が存在する。血液グルコースレベルの上昇はM系の感度を高める ので、同一被検者に対して複数の交差点が存在し、各交差点は1つのグルコース レベルに対応する。図1は2つの異なるグルコースレベル、従って異なる交差点 を示す。このように、患者が異なるグルコースレベルを有する場合には交差点は 同一患者について可変パラメータの異なる値で生じる。自覚的視覚効果はこの交 差点に関係するので、患者のグルコースレベルが変化する場合には自覚的視覚効 果は同一患者について可変パラメータの異なる値で生じる。従って、自覚的視覚 効果が生じる可変パラメータのスケールに対応する点の決定は、自覚的視覚効果 が示されるときに既知関係が可変パラメータ値と対応する血液グルコースレベル 間で成立したときに、血液グルコースレベルの決定に使用できる。次の部で検討 されるトピックであるこの関係は本装置の較正時に確立できる。 本発明は単一点装置−血液グルコース値を提供しないが、血液グルコースレベ ルが一定値の上か下かを表示する装置−として供給できる。この情報はある個人 に価値がある。例えば、200mg/dL等一定レベル未満に血液グルコース濃 度を維持したい人、また精確なレベルを知る必要のない人に有意義である。この 単一点装置は、変化光パターンと反対に定常光パターンを使用し、患者の入力を 必要とせず、いかなる計算またはチエックをも必要とせず、かつルックアップテ ーブルを記憶する必要がない簡単な装置である。この装置は、光パターンが血液 グルコースレベルが200mg/dLを越えるときに1つの外観、そして血液グ ルコースレベルがこの識別点未満に低下するときに他の外観を有するように較正 される。例えば光パターンは見掛け上−回転風車または車輪模様−で構成できる 。このパターンのパラメーター翼板の色彩および輝度、フレーム速度、背景の輝 度等−は、特定個人に対して、そのパターンが個人の血液グルコースレベルが2 00mg/dLを越えるときに1方向へ、そして血液グルコースレベルがこの識 別点未満に低下するときに他方向へ回転するように表れるように選択できる。単 一点装置が本発明を使用して如何に作用するかを理解するために、図1を参照す ると、2つの交差点が示されている。1つは『高グルコース交差』、そして他方 は『低グルコース交差』と示されている。既に説明したように、各交差点は変化 光パターンが外観を変化する点を表し、観察者の血液グルコースレベルが変化す るときに光刺激パラメータの新規な値へ移動する。ここで光パターンのパラメー タが固定されかつ高グルコース交差と表示された点と低グルコース交差と表示さ れた点との間の値を有する場合を仮定する。図1の線図から理解されるように、 血液グルコースが高い場合、M系の感度は上昇しかつ固定パターンの知覚はM系 により支配され、他方、血液グルコースが低い場合にはM系の感度は低く、かつ 光パターンの知覚はP系に支配される。この装置は、外観の変化がグルコースス ケール、例えば200mg/dLにおける所望識別点に、対応するように較正さ れる。その後に、個人の血液グルコースレベルがその識別点を越える、またはそ の識別点未満になると、この装置はそれに対して較正されている、光パターンの 外観は変化し、かつ外観におけるこの変 化が個人の血液グルコースレベルがその識別点の上か下かを決定するために使用 される。 続く説明は交差点および自覚的視覚効果の概念を更に明瞭にするために提示さ れている。人間被検者が毎日の生活において物体を普通に観察する場合、交差点 での自覚的視覚効果は概ね認識されず、個人は概ね視覚合成シーンを観察する。 かかる合成シーンにおいて視覚刺激パラメータは常時変化し、かつ交差値は周期 的に表れるが、観察者は、通常、交差点の自覚的発現を観察しない。これは視覚 合成シーンがMおよびP網膜系を同時かつ多くの網膜場所で刺激する複数の刺パ ラメータを含むことによる。このように、M系およびP系は中心神経血液へ余分 な情報−調和した視覚経験の創造を促進する冗長性−を運ぶ。この視覚経験は単 一または僅かな視覚刺激パラメータの変化により大きく変化しない。しかし、人 工的刺激またはパターンは僅かな刺激を含み、その全部が任意に操作されて普通 でない視覚経験を創出する。そこで、その視覚経験は、中心神経系に到達する情 報がM支配からP支配へまたはその逆へ変化するときに刺激パラメータにおける 小さな変化に反応して大きくかつ突然に変化する。 MP交差点に関するこの部で呈示される理論は現存知識と一致しかつ本発明の 作用を満足させるもっともらしいメカニズムとして既に先行している。しかし、 この理論の有効性は本発明の装置および方法の作用性および有用性に必要でない 。特に、自覚的視覚効果はMP交差点で精確に生じる必要はない。本発明の方法 および装置は、自覚的視覚効果の生じる点が血液グルコースレベルが変化すると きに一致しかつ予想できる方法でパラメータ値のスケールに沿ってシフトする限 り、自覚的視覚効果が可変パラメータのスケール中のいずれかの点で生じる場合 でも良好に作用する。 較 正 本発明の装置を較正するために、自覚的視覚効果が示される点でのパラメータ 値(『臨界パラメータ値』)とその点に対応する血液グルコース濃度の値(『対 応するグルコース値』または『対応する血液グルコース値』)との間の関係を確 立する必要がある。かかる関係例は図3のグラフに概略的に示されており、そこ ではグラフの縦軸は臨界パラメータ値に対応し、かつ横軸は対応するグルコース 値を表す。図解目的から簡単な直線関係がグラフに示されている。 臨界パラメータ値と対応するグルコース値間の関係は対の値、臨界パラメータ 値とそれに対応するグルコース値を同時または接近して測定することにより形成 される。特に、患者は、可変パラメータが徐々に経時的に変化する変化光パター ンを観察する。この漸次的変化は、患者がその交差点に関する自覚的視覚効果を 記すまで維持される。この点で、好適には患者がその装置のキーまたはボタン等 の操作手段を操作することにより可変パラメータ値、もしくは臨界パラメータ値 が記され、その操作がその瞬間に可変パラメータの値を内部へ記録するように装 置に指令する。可変パラメータ測定と同時または実質的同時期に、患者の血液グ ルコースレベルがいずれかの従来手段により決定されかつ装置のメモリへ記録さ れる。このように、この測定により2つの、臨界パラメータ値および対応する血 液グルコースレベルが得られ、これは装置のメモリへ記録される。この較正プロ セスは患者のグルコースレベルが相違すると思われる場合に数回繰り返される。 好適には、記録は非常に低レベル、高レベル、および複数の同一間隔を置いたレ ベルで行われる。このように、複数対が装置のメモリに記録される。各対は臨界 パラメータ値および対応する血液グルコース値を構成する。本装置の完全な較正 に必要な上記対の値はパラメータ値とグルコース値に関するグラフ の形状、一人の患者から他の患者に至るこのグラフの定常性、および測定に所望 される精度に依存する。患者間のグラフの規則性および定常性が大きければ、所 定程度の所望測定精度に必要な較正点数は小さくなる。患者間におけるグラフの 形状および恒常性の程度は臨床試験により決定できる。 上記較正工程の終了後に、患者は光刺激を観察しかつ自覚的視覚効果が検出さ れた瞬時を記すことにより自分のグルコースレベルを決定できる。自覚的視覚効 果が通知されたときに、患者はかかる効果を記すための手段を操作し、かつかか る操作がその瞬間のパラメータ値を記録するように装置に指令する。そこで、記 録されたパラメータ値に対応するグルコース値が、網羅的リストが記録されてい れば、記録された対の値からなる表でルックアップされる。可能な限りの全パラ メータ値がメモリに記録されていれば、記録パラメータ値に対応するグルコース 値が周知補間法により計算される。この方法は記録パラメータ値に最も近い記録 パラメータ値、記録パラメータ値よりも大きい値および小さい値をメモリからル ックアップし、かつかかる2つの記録パラメータ値間の範囲でグルコース値とパ ラメータ値間の一定の関係、例えば直線関係を形成する。 好適には、時にパラメータ値が上昇し、かつ時にはパラメータ値が低下する間 に、臨界パラメータ値の幾つかの決定はその装置により連続的かつ自動的に行わ れる。幾つかの決定は測定精度を高め、反応時間の作用を除去し、かつ患者の入 力の整合性をチエックするために行われる。これについては測定シーケンスの部 で更に説明する。精度を確実にするために装置の較正は周期的、例えば毎週、毎 月、3か月毎に、または1年ごとに必要に応じて繰り返される。 手で握る装置 図14に示された装置1の手に握る形態は、本体部材2、光パタ ーンディスプレイ3、患者入力スイッチ4および5、アルファベットディスプレ イ6およびオン/オフスイッチ7を含む。他の制御または入力手段(図示せず) が患者による付加的入力、例えば食事、運動またはインシュリン量に関する情報 等の為の手段を含んでよい。 本体部材1は患者の手8、ポケットまたは財布内に適した小さい寸法であるの か好ましくい。オン/オフスイッチ7はその機器1をオンおよびオフに転換する 。光パターンディスプレイ3は変化光パターン、例えば見掛け回転風車輪9を示 す。この光パターンは、例えば、LED、ディフューザ、フイルタおよびレンズ の組み合わせ、ソリッドステートクスリーン、CRT、または他の適宜手段によ りプログラム可能マイクロプロセッサからそのスクリーンから送られる信号を介 して形成できる。光パターンは中心の固定パターン10を含み、患者は測定時に それを凝視し、かつ視線を誘導して網膜上の光パターンの位置を制御かつ維持す るために使用される。患者入力スイッチ4および5は患者に知覚された見掛け回 転の方向に関する情報の入力を可能にする。アルファベットディスプレイ6は患 者に情報、例えば測定プロセス時の指示および指令、測定の質、計算された血液 グルコース濃度、およびメモリから呼び出した先の測定に関する情報を提供する 。アルファベットディスプレイ6内の文字11は視力低下の患者が読解できる寸 法であるのが好ましい。 装置1を使用するために、患者は装置を作動させ、光パターン9の中心の固定 十字10を見て、車輪の見掛け回転の第1方向を決定する。患者は、次に、知覚 した方向に対応する入力ボタン4または5を押しかつそのパターンを続けて観察 する。見掛け回転方向の反転を知覚したときに、患者は新規回転方向に対応する ボタン4または5を押しかつ連続してそのパターンを観察する。装置が充分な精 度で血液グルコース濃度を計算するために充分な整合データを受けたことを決定 する(プログラム可能マイクロプロセッサにより)まで、見掛け回転が方向転換 するごとにボタン4または5を押すプロセスを続ける。この装置は、反転が観察 される度に光刺激パラメータの値を使用し、上述の較正時に入力された予め入力 された転換データを使用して対応するグルコースレベルを計算する。次に、装置 は光パターン9の表示を停止し、アルファベットディスプレイ6に計算された血 液グルコース濃度を表示する。装置が信頼でき答えを計算できないことを決定す る場合に『高』、『低』または『測定不可能』のメッセージのいずれかを表示す る。 図15はオン/オフスイッチ7、患者入力スイッチ4および5、光パターンデ ィスプレイ3、アルファベットディスプレイ6、電力供給源12、マイクロプロ セッサ13および関連プログラム、メモリ14、光パターン制御回路15および 光出力モニタ回路15を含む基本的機能部を示す概略ブロック線図である。 オン/オフスイッチ7は種々の構成要素への電力を制御し、かつ測定シーケン スを開始/停止する。装置の作動により光源および他の臨界構成要素および機能 のテストを含む自己診断シーケンスが開始する。 光出力モニタ回路16は、光源が機能し、かつ光出力が設計レベル内であるこ とを確保する。この回路は装置が作動する瞬間から測定全般にわたり活動する。 マイクロプロセッサ13は回路が光源になんらかの欠陥を検出した場合に測定を 中断してアルファベットディスプレイ6に有益な凡例を表示するようにプログラ ムされている。 光パターン制御回路15がマイクロプロセッサ13および関連プログラムに指 示された明細による光パターンのシーケンスを形成す る。 患者入力スイッチ4および5は光パターンにおいて知らされた自覚的変化の時 間と方向、例えば見掛け回転の方向についてマイクロプロセッサ13へ情報を提 供する。入力スイッチ4または5がプレスされる毎に、マイクロプロセッサ13 は正確なスイッチが押されたかを最初にチエックし、次いでそのスイッチがプレ スされた瞬間に存在する可変光刺激パラメータの値を読み取る。このパラメータ 値情報は、光パターンのその後の変化を計画し、かつ入力データの整合性をチエ ックした後にグルコースレベルを計算するためにマイクロプロセッサ13によっ て使用される。 マイクロプロセッサ13はそのプログラムを実行し、患者入力スイッチ4また は5、および光出力モニタ回路16から入力を受け、メモリ14に情報を保存し 、アルファベットディスプレイ6上にメッセージを書込み、かつディスプレイ3 上に示されるべき光パターンの特徴についての情報を光パターン制御回路15へ 提供する。マイクロプロセッサは当業者に周知のプログラミング方法で複数の異 なる設計およびプログラムにできる。マイクロプロセッサプログラムの目的は光 パターンの外観における変化の発生に関する使用者により提供された情報を効率 的に利用し、かつ整合性チエック、刺激呈示の反復および対応するグルコースレ ベルについて終極的には使用者へ提供する情報に必要な計算を含むその工程の全 部に対応することである。次の部は、較正データが装置のメモリへ入力されたと きにグルコースレベル結果を提供するために使用できるマイクロプロセッサ制御 シーケンスの工程の特定例を説明する。 測定シーケンス 図16は本発明の1形態の測定シーケンスの主工程を示すフローチャートであ る。この例は、具体例として、光パターンが回転する ように現れる継時的風車画像で構成される場合を想定している。ソフトウエアの プログラムはマイクロプロセッサにより制御される装置で通常行われるシーケン スの実行を制御する。 この装置はパワーオンされると、光源の光出力を含む主構成要素の一体性をテ ストする診断ルーチンを開始する。 次に、プログラムは、風車パターンの見掛け回転の初期方向が時計方向か反時 計方向かを任意に決定する。この方向は、患者がその測定に影響される、例えば 測定シーケンスを記憶することにより、可能性を回避するためにランダム方式に される。 次に、光パターンが表示されかつそのパラメータが開始して変化する。例えば 、光パターンが回転するように現れる継時的風車画像で構成される場合、そのパ ラメータ変化は1セットの翼板の輝度における漸次的変化を増すものである。こ の変化はプログラムが患者により作動するスイッチプレスを待つ間続く。 スイッチプレスが検出されると、プログラムは正確なスイッチが押されたか否 かを分析する。例えば、光刺激の初期状態は、予期された最初の回転方向が時計 方向であると言うようなものであってよい。そこで、プログラムは、時計方向ス イッチが最初にプレスされ、次に反時計方向スイッチ、そして時計方向スイッチ が交互にプレスされると予測する。間違ったスイッチがプレスされる場合には、 即ち、誤りまたは不一致反応の場合には、装置は『測定不可能』のメッセージを 表示するようにプログラムされている。正しいスイッチがプレスされた場合には 、プログラムはこれがそのスイッチプレスの初回と決定する。この場合、パラメ ータは、患者が反転を検知するまで連続して変化する。2回目のスイッチプレス がされた場合にこれは患者が第1回反転を検知したことを意味し、この場合プロ グラムはそのスイッチプレス時の変化パラメータの値を読み取りか つ記憶する。 患者の反応時間の補償は図17を参照して説明する。時間遅延(反応時間)は 患者が回転方向の反転を知る時と患者がそのスイッチを押す時との間に存在する 。この遅延のために、スイッチプレスのときに装置により読み取られかつ記録さ れたパラメータ値(Xo+Xr)は反転時点の値よりも(Xo)よりも僅かに高い (図17参照)。この不正確さを読み取りから排除するために、反対方向へパラ メータが変化する時である第2反転時点が測定される。この例において、患者が スイッチをプレスして第1反転を表示し、かつ装置がパラメータ値Xo+Xr記録 した後に、そのパラメータはXo+Xrを越えるΔXだけ増加するように形成され 、かつ次に患者が第2反転を知らせるまで同一速度で低下するように形成される 。患者がスイッチをプレスしてこの第2反転を表示するときに、プログラムはパ ラメータのそのときの値を読み取る。この時の値はXo+Xrである。プログラム がその後に記録値(Xo+Xr)と(Xo−Xr)を平均にするときに、反応時間X rによるエラーが消去され、かつ反転時の真のパラメータ値Xoが抽出される。 Xrが常時同一でなく平均値の当たりで統計的に若干変化することにより、より 小さいエラーが残存する。しかし、対の測定の反復は更にこのより小さいエラー を消去する傾向がある。このように、測定時に数回にわたるパラメータ変化の方 向転換の特徴は患者の反応時間が測定時に含む効果を消去する。 図16のフローチャートに図示されたように、プログラムは転換時のパラメー タ値のかかる読み取りの偶数(n)をとり、かつ次に平均を計算するために処理 する前にn数の整合性のチエックのために処理する。整合性チエックは対の連続 的読み取り間の差異を検査し、かつ相対的閉じ(closeness)を決定する。これら の読み取りは 患者の読み取り時間の統計学的変化のために可能なファクタ内で相互に接近させ る。全n−1の誤差がこの閉じ基準に一致しない場合には、装置はその読み取り をキャンセルして『測定不可能』のメッセージを表示する処理をする。このメカ ニズムは患者のエラーまたは患者の結果に影響を与えるような試みが間違った読 み取りを創り出す危険を防止する安全チエックを提供する。 その読み取りが整合性チエックをパスしたときに、平均が計算される。これは 反応時間効果が測定から排除されているので、得られた平均はXo、光パターン 反転点でのパラメータ値に接近する。この平均はメモリ内の保存されたルックア ップテーブルを使用して対応するグルコースレベルを計算するために使用される 。このテーブルはあらゆる可能な対の適宜丸めたパラメータ値と対応するグルコ ースレベルを含んでよい。選択的に、テーブルは数対を含み、かつ補間式が中間 値の計算に使用できる。Xの平均値に対応する接近グルコースレベルは、例えば 1mg/dLの増分のグルコース濃度単位で、装置の評価精度と一致する精度で 計算される。パラメータ値とグルコースレベル間の同一の対応関係が全患者に適 用される臨床試験時に決定される場合には、対のパラメーターグルコース値は工 場でメモリに格納されている。選択的に、各患者がパラメータ値とグルコースレ ベル間の相違する対応関係を必要とすることが決定される場合には、その数は較 正処理時に発生する。 グルコースレベルの計算に続いて、プログラムは、その装置の設計限界内であ る場合には対応するグルコースレベルを表示する。あるいは、プログラムは、計 算されたグルコースパラメータ値が装置の設計限界の上下いずれかに依存して『 高』または『低』のメッセージを表示する。装置は、最小可能エラーが例えば± 1%の、例えば10−500mg/dL範囲の最大可能範囲を越えるグルコース 濃度を読み取るように設計されていることが好ましい。しかし、有用な作業可能 装置は最大許容エラーが例えば±20%の、例えば40−200mg/dLにわ たって読み取ることのできる設計であっよい。読み取りはグルコース濃度に使用 される標準単位、毎デシリッタミリグラム(mg/dL)、または毎リッタミリ モル(mmo/L)等で表示されてよい。 最後に、プログラムはメモリで計算されたグルコースレベルを、後の分析また は検索のために、日時と共に記憶する。そこで、プログラムは続けて合理的時間 、例えば2分間、にわたって答えを示し、かつバッテリ寿命を維持のために自動 的に停止する。 この例は簡潔化のために光刺激の単一パラメータが徐々に変化する場合を仮定 した。実際には、1以上のパラメータが同時的に変化する。マルチパラメータ変 化は予測不可能な光パターン、患者の不整合反応による測定エラーの回避を助け る特徴を呈示できる。マルチパラメータ変化は測定範囲にわたる制御をより確実 にする。 実施例 次の実施例は当業者に本発明の装置の方法を実行し、製造しかつ使用するため に開示および説明を完全にするために提供されており、本発明に関する範囲を制 限することを意図していない。使用数(例えば輝度レベル、グルコースレベル、 時間等)に関する精度を確実にするための努力がなされたが実験上の誤りおよび 誤差が考慮されるべきである。 実施例1 図4に示されたテスト装置は図5のグラフに示されたような可変周波数を有す る一連の光パルスを創出するために使用された。光パルスの周波数は図5の範囲 で図示された時間にわたって変化させる ためにセットされた。特に、一連の光パルスは9秒間に17Hzから40Hzの 周波数で直線状に増加した。その後、光パルスのパターンは1秒間に40Hzか ら17Hzの周波数で減少した。光源は単一発電機により制御されたフラシュラ ンプであった。各光パルスは5ミリ秒間の定常時間で指数関数的時間コースをと った。その光パルスは800cd/m2のピーク輝度を生じるディフューザを照 射した。照明領域は黒色マスクにより境界線を設けて白色反射面に形成した。こ の反射面はその表面が20°までの視野領域を形成するように患者の観察領域に 対して位置決めされた。白色反射面から反射した光は610ナノメータを越える 波長の伝播を可能にする赤色ラットン(Wratten)フイルタを介して使用者の目に のみ侵入させた。被検者はその領域を単眼で観察しかつ照明された領域の中心の 照準線を凝視した。 フリッカー光で構成される光パターンは微妙な印象の放射運動を構成するパタ ーンに特徴的知覚を生じさせた。この放射運動の方向はフリッカーの周波数によ り変化した。この見掛け運動は2つの作用の組み合わせにより発生させた。第1 に、M系が信号をP系へ伝達する。第2に、P系が網膜の中心で最も敏感である が、M系は周辺に対してより敏感になる。その結果、P系を優先的に刺激する低 周波は網膜の中心から遠ざかる印象の運動を創出する。しかし、M系を優先的に 刺激する高周波は網膜の中心へ近づく印象の運動を創出する。端的に、低周波は 網膜の中心から周辺へ向かう見掛け運動を起こし、かつ高周波フリッカーは周辺 から中心へ向かう運動知覚を創出する。20Hzから25Hzの範囲の中間周波 数はその見掛け運動を反対方向への移動を開始する寸前に停止させる。 通常のグルコース代謝および視覚を有する3人の被検者をその装置でテストし た。3人の被検者のうち2人は試験目的を知らず、ま た光刺激においてなにが変化し、もしくは測定されているか知らなかった。全被 検者に放射運動が方向転換する前に停止したことを知った時にスイッチを押すこ とを要求した。コンピュータは被検者がスイッチを押した瞬間のフリッカー周波 数を読み取るようにプログラムされた。フリッカー周波の逆転、そのフリッカー 期間が後の分析のためにメモリへ記憶された。各測定は10秒間で終了した。1 0回のかかる測定の平均は『臨界フリッカー期間』測定として自動的に記録され た。被検者はこの実験において測定値の知識を持っていなかった。 各実験において、被検者の血液グルコースレベルを、少なくとも6時間の断食 後に通常の食事の形態でグルコース負荷で操作した。臨界フリッカー期間測定を 規則的間隔で−10から30分ごとに−食事前に開始して少なくとも1時間、そ して食事後に略2.5時間まで続けて行った。これらの測定に接近した時間内に 血液グルコースを従来の家庭用侵略的血液グルコースモニタ、特にLifeScan One Touch II(商標)Glucose Meterにより測定した。 異なる被検者から得られた結果は図6、7、8、9および10に示されたよう に、そこでは各図面が1人の被検者で行った1実験に対応する。各グラフは2つ の区域を示す。上区域はその被検者の血液グルコース測定の時間コースを示し、 他方、下区域は同一被検者の臨界フリッカー期間測定の時間コースを示し、ただ し、図10では血液グルコースが測定されなかった実験を示す。 図6−10の全てにおいて上記区域はグルコース測定と臨界フリッカー期間測 定がグルコース負荷後の平行時間コースに追従することを示す。グルコース測定 が行われなかった図10においても、臨界フリッカー期間の時間コースはグルコ ース時間コースが予期されたグルコース時間コースに追従する。このように、被 検者が放射運 動の停止を知らせた時のフリッカー期間値は血液グルコースレベルの変化と平行 して変化した。更に一般的な用語で表現すれば、観察者が自覚的視覚効果を知ら せたその瞬間に光パターンの可変パラメータの値(臨界パラメータ値)は血液グ ルコースの変化と平行に変化した。これらの結果は既に提示されている仮定と一 致し、自覚的視覚効果はMおよびP交差点に関係し、かつMおよびP交差点はグ ルコースレベルの変化と平行にシフトする。この実施例は、臨界パラメータ値に おける変化をモニタすることにより血液グルコースレベルをモニタすることがで きる、このことは本発明のエッセンスである、ことを立証する。 他の実験を全部で12被検者を使用して行った。各被検者は上述したようなフ リッカーの変化値の形態の変化光刺激を観察した。12被検者中の5人だけがM P交差点に関する視覚効果を整合的に検出できることが発見された。従って、可 変光フリッカー効果は一定の被検者に共通して使用できるがグルコースレベルを モニタするために全被検者に共通して使用することはできない。 実施例2 実施例1の結果は本発明の利用性を立証するが、本発明の万能的用途を立証す るために異なる変化光刺激を使用することが必要である。この目的のために、図 11および12を参照すると、ここでは風車パターンまたは風車の画像が使用さ れる。図11および12に図示されたような風車パターン等の円対称の光パター ンがあらゆる個人に観察可能な非常に明瞭な視覚効果を提供することが発見され た。かかるパターンは風車パターンと呼ぶが、種々の形状に設計されてよく、回 転の外観を形成するように1フレームから次へ変化する構成要素を含む限り、カ ート車、自動車のタイヤ、または円対称のいずれかの物体に類似してよい。 実験用として使用された風車パターンの特定例は図11および12に描かれて おり、各々が交互の色彩の8個の翼板を有する。このように、図11に示された ように、フレーム1の翼板はRLG2、R1、G2等に着色されており、他方図 12のフレーム2の翼板はR2、G1、R2、G1等に着色されている。図11 に図示されたような画像がスクリーンに呈示される。その画像は消えて、図12 に示されたような画像と迅速に置換される。映画の画像のごとく、1つの画像が 消えて、他の画像と素早く置き換えられる。4色R1、G2、R2、G1の注意 深い選択により、連続回転の印象を形成できる。他の2フレームのみが図11お よび12に示されているが、4フレームの全てが円滑かつ連続的に回転する印象 を形成するために必要であく。フレーム3はフレーム1に類似して見えるが、フ レーム2の色彩に対して転換色の翼板を有し(G2翼板はR1に対応またはその 逆)、かつフレーム4はフレーム2のごとく見えるが、フレーム1の色彩に対し て転換した色彩の翼板を有する(R2翼板はG1かまたはその逆)。実際には、 4フレームのシーケンスは連続ループ、例えば毎秒1フレームまたは毎秒40フ レームまでの速度で『映画』として反復して現れ、それにより連続回転の印象を 所望長の時間、例えば10から30秒間連続する。連続的回転は時計方向または 反時計方向であってよく、翼板の色の選択に依存する。例えば、R2がR1と同 一で、G1がG2と同一の場合、風車は反時計方向へ回転するように現れる。他 方、G1がR1に類似し、かつR2がG2に類似する場合、風車は時計方向へ回 転するように現れる。継時的フレームが呈示されるときに、風車パターンの1ま たは幾つかのパラメータ、例えば翼板の色彩または輝度、背景の色彩または輝度 を変化させることができる。風車画像は、MP交差点で深奥な視覚効果を創出し ながらMおよびP系を継時的に刺激す るように特定方法で設計されかつ変化する。特に、風車はMP交差点で方向転換 するように現れる。その画像はパーソナルコンピュータにより形成かつ制御でき 、画像はコンピュータモニタに現れる。しかし、この画像はもっと小さいスクリ ーンに表示でき、かつ同様に画像を表示するスクリーンを含む手に握る装置内に 収容されたここに開示の小さなプログラム可能マイクロプロセッサユニットによ り形成できる。 本発明の装置および方法の作用性は風車パターンの見掛け回転に対応する正確 なメカニズムに依存しないが、次の説明は当業者が見掛け回転効果およびその反 転を形成する生理学的メカニズムを理解するために提供される。画像が図11お よび12のごとき風車の形態であり、かつフレームが図11(フレーム1)から 図12(フレーム2)へ変化する時に、ラベルR1の翼板がR2またはG1がR 1により類似するように現れるか否かに依存してR2またはG1のいずれかの方 向へ移動するように目に写る。1つの特定形態において、R2は色彩の点でR1 に適合するが輝度では適合しないようにセットされる。更に、G1はR1と輝度 で適合するが色彩の点で適合しないようにセットされる。従って、例えば、フレ ーム1においてR1は明るい赤色であり、かつG1は暗い緑色にでき、他方フレ ーム2においてR2は暗い赤色であり、G1は明るい緑色にすることができる。 従って、この実施例において、フレーム2の赤色翼板R2はR1と色彩において マッチするが輝度の点ではマッチしせず、他方、フレーム2における緑色翼板G 1はR1と輝度の点でマッチするが色彩の点でマッチしない。このようにな特定 設定により、M網膜系の細胞はR1とR2間のミスマッチの輝度により刺激され 、そして『輝度のミスマッチが検出されたので回転は反時計方向である』のメッ セージを運ぶ。同時に、P系の細胞は風車の回転方向 を検出するためにM系の細胞と直接競合する。P系の細胞はR1とG1間のミス マッチ色彩により刺激される。このミスマッチの検出後に、その細胞は『色彩の ミスマッチを検出した、従って回転は時計方向でない』のメッセージを前進させ る。R1とR2間の輝度のミスマッチがR1とG1間の色彩のミスマッチよりも 大きい場合には、M系がP系よりも強く刺激されることになり、M系細胞から送 られた『反時計方向でない』の信号が優先し、その見掛け運動は時計方向になる 。しかし、反対の状況の場合、即ち、色彩ミスマッチが輝度ミスマッチよりも大 きい場合、P網膜系の細胞がM系の細胞よりも強く刺激され、従って、P系から 送られた『時計方向でない』の信号が支配的になり、回転の見掛け方向は反時計 方向になる。見掛け回転の反転は翼板の輝度または色彩が変化するときのみなら ず、背景輝度が経時的に変化するときにも発生する。この作用のメカニズムは更 に複雑であり、背景の存在が翼板の色彩および輝度に影響を与えることに関係す る。従って、背景の色彩および/または輝度を特定方法により変化させることに より、翼板の見掛け色彩および輝度を間接的に操作することができる。 上記に基づいて、M系とP系の両系はその視覚系により、回転方向を判定する ために、風車パターンの継続的翼板の色彩および輝度の類似性の判断に使用され る。P系は色彩変化に対してより敏感であり、かつM系は輝度変化に対してより 敏感であるので、風車の継続的フレームの構成要素の色彩および/または輝度の 制御がM系およびP系の相対的刺激を変化させることができる。より大きい刺激 を受ける系に依存して、観察者は反時計方向または時計方向の回転を知覚する。 回転方向は最初の支配的系が連続して支配する限り続く。しかし、そのパラメー タが変化して他方の系が回転方向を支配する時にはそれ自体が反転するように現 れる。それ自体の回転方向 が反転するように現れる点がMP交差点である。観察者がこの点を知らせるとき に、装置は、パラメータが、即ち、風車の種々の構成要素の色彩および輝度が、 この点で投影されることを記すために作動する。実施例1で説明したように、そ こで、テストされた個人の血液グルコースレベルが従来手段により決定される。 このプロセスは装置の較正のために所定範囲にわたる種々のグルコースレベルで 数回反復される。較正実行後に、観察者は自分のグルコースレベルを、単に見掛 け上回転する風車パターンのシーケンスを観察し、かつ回転方向それ自体が反転 する点を示すことにより、決定できる。 上述しかつ図11および12に図示された例に類似の風車パターンが、コンピ ュータスクリーンを使用し、かつ継続的フレームもしくは風車画像の『映画』を 毎0.5秒の1フレーム速度でコンピュータスクリーン上へ投影することにより テストされた。この風車の外径は18mmであり508mmの距離から観察され 、直径2.25度の網膜画像が形成された。風車翼板の色彩は次の通りであった 。R1およびR2翼板を同一、CIE座標x=0.63,y=0.34および輝 度44cd/m2によりCRTスクリーンのピュアレッド蛍光発光色で構成した 。G1およびG2翼板は相互に同一にし、CIE座標x=0.28,y=0.6 0のピュアグリーン蛍光発光体で構成し、かつ44cd/m2の輝度レベルにセ ットされた。風車の周囲に直径25mmの矩形領域で背景を構成し、かつ各風車 画像に明瞭な空間を設けた。この背景の色は白であり、レッド、グリーン、ブル ー蛍光色の均質混合体で構成され、CIE座標はx=0.28,y=0.30と した。この背景の輝度は40秒間に42cd/m2から30cd/m2に徐々に小 さくなるようにセットされ、毎秒の1工程量を0.3cd/m2とした。このよ うに、この実施例において可変パラメータは背景輝度であった。可変パラメータ のこの遅い変化速度は被検者の測定時の反応時間(回転反転の認識およびそのキ ーの押圧間の遅延時間)によるいずれの作用をも防止する。これは、0.3から 0.5秒長であると個別実験で測定されている反応時間が可変パラメータを1ス テップ(1秒)変化させる時間よりも短い。風車および背景に関する上記特定パ ラメータは、その映画が高輝度背景で上映開始するときに、風車画像のシーケン スが反時計方向回転の明らかな印象を与えるように設定される。この回転印象は 、背景の輝度レベルが徐々に下げる結果としてその回転が突然時計方向へ反転す るように現れる点まで続いた。背景輝度レベルの漸次的降下は、被検者が風車ま たは背景の外観の変化に気付かないような低速で生じ、被検者は、開始時に反時 計方向であり、ある点で突然に反転して時計方向の回転になり、次に背景輝度レ ベルが最低値の30cd/m2に達するその映画の終了まで時計方向回転を続け る明瞭な回転に気付くのみである。背景輝度が42cd/m2のである映画の開 始時から被検者は見掛け上回転する風車パターンを観察し、かつ映画が進展しか つ背景輝度が徐々に低下するときに、被検者は風車の見掛け回転方向における反 時計方向から時計方向への反転に気付く時点までそのパターンの観察を続け、そ の時点で被検者はコンピュータのキーボード上のキーを押す。そこで、コンピュ ータはその映画を停止させ、被検者がキーを押した瞬間に背景輝度値、または『 臨界背景レベル』を表示する。全プロセスは10〜40秒間であった。被検者は 少なくとも6時間の断食に続いて通常の食事形態のグルコース負荷を与えられた 。背景臨界レベルの測定は上記説明の方法で略6から10分間ごとに行われた。 この測定は食前0.5時間から開始して食後1.5時間まで続けられた。得られ た結果は図13に示されている。血液グルコースレベルは従来手段によりこの実 験において測定された。しかし、得られ た結果は、背景臨界レベルが時間と共に変化し、かつその変化に関する時間コー ス被検者の血液グルコースレベルにおける予期された変化に追従したことを示す 。この結果は、上記のごとき可変背景を有する風車パターンで構成された光パタ ーンについて、臨界パラメータレベル、または観察者が自覚的視覚効果−この場 合見掛け回転の方向転換−を認識したときの可変パラメータ値が血液グルコース の変化に平行して変化したこと立証する。見掛け回転およびその方向転換を生成 するメカニズムに関する本発明に先行する説明に関して、この実験結果は自覚的 視覚効果がMP交差点に関係し、かつMP交差点がグルコースレベルの変化に平 行してシフトするとする仮説に合致する。 以上、本発明は最も実用的かつ好適形態と考えられるものについて図示かつ説 明された。しかしながら、本発明の範囲内において開発が可能であり、かつ本開 示に基づく改良が当業者に自明であると認識されている。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.被検者の血液グルコースレベルを測定する方法であって、 前記方法は、 イ)第1網膜系に第2網膜系との関係でより多く刺激を与える光パターンを用 意し、結果的に第1:第2の刺激比は1より大きく、前記光パターンは第1:第 2刺激比で変化する自覚的視覚特徴を刺激し、第1網膜系および第2網膜系の前 記光パターンに対する感度を前記被検者の血液グルコース濃度で変化させる、 ロ)前記被検者による前記光パターンの自覚的視覚特徴の観察を可能にしかつ 、 ハ)前記自覚的視覚特徴を前記被検者の血液グルコース濃度に相関させる、か ら成る。 2.前記光パターンのパラメータを変化させて前記第1:第2刺激比を変える 、請求項1の方法。 3.前記光パターンの少なくとも一部を色彩、輝度レベル、コントラスト、形 状、寸法、位置、ディテール内容、組織、運動速度、運動方向、およびフリッカ ー速度から成る群から選択されるパラメータに対して経時的に変化させる、請求 項2の方法。 4.前記第1および第2網膜系をM網膜系およびP網膜系から成る群から選択 する、この場合第1および第2系が同一でない、請求項1の方法。 5.被検者の血液グルコースレベルを測定するための装置、前記装置は、 本体、および 第1網膜系に第2網膜系との比較でより多量の刺激を付与する光パターンを発 生するための前記本体内に収容されたディスプレイ手 段、第1:第2の刺激比は1より大きく、前記光パターンは第1:第2刺激比で 変化する自覚的視覚特徴を刺激し、かつ第1網膜系および第2網膜系の前記光パ ターンに対する感度は前記被検者の血液グルコース濃度で変化する、 前記光パターンは前記被検者の血液グルコースレベルが所定濃度未満であると きに第1自覚的視覚外観を呈示し、かつ前記被検者のグルコースレベルが所定濃 度を越えるときに顕著に異なる外観を呈するように選択されている、から成る。 6.前記ディスプレイ手段は第1:第2刺激比が小さくなるように前記光パタ ーンのパラメータを変化させる手段を含む、請求項5の装置。 7.自覚的視覚効果の観察を示すべく作動する作動手段、 作動時に前記パラメータを測定しかつその測定パラメータを対応する血液グル コースレベルに相関させることのできるプロセッサ手段、および 血液グルコースレベルに関する情報をディスプレイするための手段を更に含む 、請求項6の装置。 8.前記光パターンはフリッカー光および回転風車画像から成る群から選択さ れ、かつ前記自覚的視覚外観は、色彩の出現、色彩の消失、規則的幾何学的パタ ーンの出現、規則的幾何学的パターンの消失、放射運動の出現、放射運動の消失 、および回転方向の反転から成る群から選択されている、請求項7の装置。 9.前記プロセッサは自覚的視覚効果の存在に関係する所定範囲のパラメータ 値に関する情報を前記被検者の対応するグルコースレベルに関する情報と共に含 む、請求項5の装置。 10.前記プロセッサは冗長的測定をし、前記被検者の反応の整合性をチエッ クし、かつ前記被検者の反応時間による効果を消去す ることにより測定エラーを回避すべくプログラムされている、請求項5の装置。
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