JP2003144421A - 生体成分の定量方法及び定量装置 - Google Patents
生体成分の定量方法及び定量装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 個体差が大きい人間や生物の皮膚組織におけ
る生体成分濃度の定量、あるいはその成分濃度を代用特
性とした特性値の定量を、個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成することなく定量する方法を提供する。 【解決手段】 皮膚の近赤外スペクトルを測定する。測
定した近赤外スペクトルを検量式に代入演算する。目的
とする生体成分濃度を定量する定量分析に関する。あら
かじめ近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する
検量式を複数準備する。少なくとも、皮膚の近赤外スペ
クトルを測定する段階、皮膚性状を分類する段階、分類
した皮膚性状に対応する検量式を選択する段階、測定し
た前記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入
演算し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有す
る。
る生体成分濃度の定量、あるいはその成分濃度を代用特
性とした特性値の定量を、個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成することなく定量する方法を提供する。 【解決手段】 皮膚の近赤外スペクトルを測定する。測
定した近赤外スペクトルを検量式に代入演算する。目的
とする生体成分濃度を定量する定量分析に関する。あら
かじめ近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する
検量式を複数準備する。少なくとも、皮膚の近赤外スペ
クトルを測定する段階、皮膚性状を分類する段階、分類
した皮膚性状に対応する検量式を選択する段階、測定し
た前記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入
演算し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は生体成分を定量する
方法および装置に関するものであり、特に、近赤外領域
における光の吸収を利用した分光分析方法および装置に
関するものである。さらには、生体組織中あるいは体液
中の化学成分を分光分析する分光分析方法および装置に
関するものである。具体的な応用例としては、皮膚組織
中のグルコース濃度の定量分析を行うことにより血糖値
測定を行うための装置に応用されるものである。
方法および装置に関するものであり、特に、近赤外領域
における光の吸収を利用した分光分析方法および装置に
関するものである。さらには、生体組織中あるいは体液
中の化学成分を分光分析する分光分析方法および装置に
関するものである。具体的な応用例としては、皮膚組織
中のグルコース濃度の定量分析を行うことにより血糖値
測定を行うための装置に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】分光分析装置の従来例として回折格子を
用いた分光分析装置を示す。本従来例は生体組織中のグ
ルコース濃度の定量分析を行うもので、本出願人が特願
平１０−３０８８１７号「グルコース濃度の定量方法及
びその装置」として出願したものであり、その概略図を
図１に示す。
用いた分光分析装置を示す。本従来例は生体組織中のグ
ルコース濃度の定量分析を行うもので、本出願人が特願
平１０−３０８８１７号「グルコース濃度の定量方法及
びその装置」として出願したものであり、その概略図を
図１に示す。
【０００３】このグルコース濃度の定量装置は、ハロゲ
ンランプからなる光源１と、光源１からの光を集光する
集光レンズ２と、集光レンズ２を通過した光を被測定物
１０に照射すると共に被測定物１０を透過あるいは拡散
反射した光を受光するための受発光プローブ３と、受光
後の光を分光する回折格子を収めた回折格子ユニット
４、前記回折格子ユニット４で分光された光を検出する
ためのＩｎＧａＡｓアレイ型受光素子ユニット５、前記
ＩｎＧａＡｓアレイ型受光素子ユニット５で得られた信
号をもとにグルコース濃度を演算する演算ユニット６と
から構成されている。
ンランプからなる光源１と、光源１からの光を集光する
集光レンズ２と、集光レンズ２を通過した光を被測定物
１０に照射すると共に被測定物１０を透過あるいは拡散
反射した光を受光するための受発光プローブ３と、受光
後の光を分光する回折格子を収めた回折格子ユニット
４、前記回折格子ユニット４で分光された光を検出する
ためのＩｎＧａＡｓアレイ型受光素子ユニット５、前記
ＩｎＧａＡｓアレイ型受光素子ユニット５で得られた信
号をもとにグルコース濃度を演算する演算ユニット６と
から構成されている。
【０００４】実際の動作を図１に基づいて説明すると、
スペクトル測定に際して前記光源１からの光が前記受発
光プローブ３を経由してセラミック板などの標準板を照
射すると共に標準板を反射した光（参照信号）が受光さ
れる。続いて、接触位置を一定化するための位置決め治
具を用い、前記受発光プローブ３の測定端部と皮膚表面
の接触圧力を９．８〜４９ｋＰａ（１００〜５００ｇｆ
／ｃｍ2）に設定して当接させ、同様にして、皮膚組織
内を透過あるいは拡散反射した光（生体信号）が受光さ
れる。そして、得られた参照信号と生体信号をもとに前
記演算ユニット６よりグルコース濃度が演算される。
スペクトル測定に際して前記光源１からの光が前記受発
光プローブ３を経由してセラミック板などの標準板を照
射すると共に標準板を反射した光（参照信号）が受光さ
れる。続いて、接触位置を一定化するための位置決め治
具を用い、前記受発光プローブ３の測定端部と皮膚表面
の接触圧力を９．８〜４９ｋＰａ（１００〜５００ｇｆ
／ｃｍ2）に設定して当接させ、同様にして、皮膚組織
内を透過あるいは拡散反射した光（生体信号）が受光さ
れる。そして、得られた参照信号と生体信号をもとに前
記演算ユニット６よりグルコース濃度が演算される。
【０００５】グルコース濃度の定量には予め作成した検
量式が用いられる。この検量式の作成には通常、多変量
解析によるスペクトル解析手法が用いられ、標準手段で
定量されたグルコース濃度を目的変量に、前記分光分析
装置による測定で得た生体組織スペクトルを説明変数と
して多変量解析が行われる。多変量解析手段としては、
重回帰分析、ＰＬＳ回帰分析、ニューラルネットワーク
等の解析手段が用いられている。
量式が用いられる。この検量式の作成には通常、多変量
解析によるスペクトル解析手法が用いられ、標準手段で
定量されたグルコース濃度を目的変量に、前記分光分析
装置による測定で得た生体組織スペクトルを説明変数と
して多変量解析が行われる。多変量解析手段としては、
重回帰分析、ＰＬＳ回帰分析、ニューラルネットワーク
等の解析手段が用いられている。
【０００６】皮膚に当接させ近赤外スペクトルを測定す
る受発光プローブ３の受発光間隔、すなわち、受発光プ
ローブ３に設けた発光ファイバー７と受光ファイバー８
の間隔Ｌは２ｍｍ以下に設定されている。人間を含む生
物の皮膚組織は通常、図２に示すように角質層を含む表
皮層１２、真皮層１３、皮下組織層１４の３層から形成
されている。尚、表皮層１２の厚みは約０．２〜０．４
ｍｍ、真皮層１３の厚みは約０．５〜２ｍｍ、皮下組織
層１４の厚みは約１〜３ｍｍである。真皮層１３は毛細
血管等が発達しており、血中グルコースに応じた物質移
動が速やかに起こり、血中グルコース濃度（血糖値）に
対して真皮層１３（真皮組織）中のグルコース濃度は追
随して変化すると考えられている。皮下組織層１４は脂
肪組織が中心であり、水溶性のグルコースは皮下組織層
１４（皮下組織）中に均一に存在しにくい。
る受発光プローブ３の受発光間隔、すなわち、受発光プ
ローブ３に設けた発光ファイバー７と受光ファイバー８
の間隔Ｌは２ｍｍ以下に設定されている。人間を含む生
物の皮膚組織は通常、図２に示すように角質層を含む表
皮層１２、真皮層１３、皮下組織層１４の３層から形成
されている。尚、表皮層１２の厚みは約０．２〜０．４
ｍｍ、真皮層１３の厚みは約０．５〜２ｍｍ、皮下組織
層１４の厚みは約１〜３ｍｍである。真皮層１３は毛細
血管等が発達しており、血中グルコースに応じた物質移
動が速やかに起こり、血中グルコース濃度（血糖値）に
対して真皮層１３（真皮組織）中のグルコース濃度は追
随して変化すると考えられている。皮下組織層１４は脂
肪組織が中心であり、水溶性のグルコースは皮下組織層
１４（皮下組織）中に均一に存在しにくい。
【０００７】従って、血中グルコース濃度（血糖値）を
精度よく測定するには、真皮層１３の近赤外スペクトル
を選択的に測定する必要がある。我々は、真皮層１３の
近赤外スペクトルを選択的に測定する手法として、２ｍ
ｍ以下に受発光間隔を設定した受発光プローブ３を用い
る方法を用いた。
精度よく測定するには、真皮層１３の近赤外スペクトル
を選択的に測定する必要がある。我々は、真皮層１３の
近赤外スペクトルを選択的に測定する手法として、２ｍ
ｍ以下に受発光間隔を設定した受発光プローブ３を用い
る方法を用いた。
【０００８】この方法は図２に示すように、受発光プロ
ーブ３の発光ファイバー７から照射された近赤外光が皮
膚組織中を透過、拡散し、後方散乱した光が受発光プロ
ーブ３の受光ファイバー８に到達する特性を利用したも
のである。受光ファイバー８に到達する近赤外光の経路
Ａは、図２に示したＵ字型の経路Ａをとると考えられ、
その経路の皮膚組織への到達深さは受発光間隔により変
化する。従って、前記受発光プローブ３の受発光間隔を
適切に設定することにより、相構造である皮膚組織の真
皮層１３の近赤外スペクトルを選択的に測定することが
可能となるのである。
ーブ３の発光ファイバー７から照射された近赤外光が皮
膚組織中を透過、拡散し、後方散乱した光が受発光プロ
ーブ３の受光ファイバー８に到達する特性を利用したも
のである。受光ファイバー８に到達する近赤外光の経路
Ａは、図２に示したＵ字型の経路Ａをとると考えられ、
その経路の皮膚組織への到達深さは受発光間隔により変
化する。従って、前記受発光プローブ３の受発光間隔を
適切に設定することにより、相構造である皮膚組織の真
皮層１３の近赤外スペクトルを選択的に測定することが
可能となるのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で示した真
皮層１３（真皮組織）の近赤外スペクトルを選択的に測
定する手法のみならず、公知になっている光学的に生体
成分濃度を定量分析する手法は、個体差が大きい人間や
生物の皮膚組織中の生体成分濃度を測定する場合に、通
常、生体成分の定量を行う個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成して定量分析が行われている。
皮層１３（真皮組織）の近赤外スペクトルを選択的に測
定する手法のみならず、公知になっている光学的に生体
成分濃度を定量分析する手法は、個体差が大きい人間や
生物の皮膚組織中の生体成分濃度を測定する場合に、通
常、生体成分の定量を行う個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成して定量分析が行われている。
【００１０】しかしながら、個体毎、あるいは測定部分
毎に検量式を作成する場合、測定対象である人や生物を
長時間拘束し近赤外スペクトルおよび実測したデータを
多変量解析することで検量式を作成する必要があり、測
定対象の人や生物の負担が大きい。さらに、測定者にも
検量のための式を作成する等の複雑な作業が必要とな
り、負担が大きい。
毎に検量式を作成する場合、測定対象である人や生物を
長時間拘束し近赤外スペクトルおよび実測したデータを
多変量解析することで検量式を作成する必要があり、測
定対象の人や生物の負担が大きい。さらに、測定者にも
検量のための式を作成する等の複雑な作業が必要とな
り、負担が大きい。
【００１１】そこで、個体差が大きい人間や生物の皮膚
組織における生体成分濃度の定量、あるいはその成分濃
度を代用特性とした特性値の定量を、個体毎、あるいは
測定部分毎に検量式を作成することなく定量する方法あ
るいは定量装置を提供することが本発明の課題である。
組織における生体成分濃度の定量、あるいはその成分濃
度を代用特性とした特性値の定量を、個体毎、あるいは
測定部分毎に検量式を作成することなく定量する方法あ
るいは定量装置を提供することが本発明の課題である。
【００１２】また、個体差を考慮する際に、その個体の
属性を判断し最適な測定条件や検量式を選択することで
測定精度を向上させることも本発明の課題である。
属性を判断し最適な測定条件や検量式を選択することで
測定精度を向上させることも本発明の課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
生体成分の定量方法は、皮膚の近赤外スペクトルを測定
し、測定した近赤外スペクトルを検量式に代入演算し、
目的とする生体成分濃度を定量する定量分析において、
あらかじめ近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応
する検量式を複数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外ス
ペクトルを測定する段階、皮膚性状を分類する段階、分
類した皮膚性状に対応する検量式を選択する段階、測定
した前記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代
入演算し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有
することを特徴とするものである。
生体成分の定量方法は、皮膚の近赤外スペクトルを測定
し、測定した近赤外スペクトルを検量式に代入演算し、
目的とする生体成分濃度を定量する定量分析において、
あらかじめ近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応
する検量式を複数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外ス
ペクトルを測定する段階、皮膚性状を分類する段階、分
類した皮膚性状に対応する検量式を選択する段階、測定
した前記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代
入演算し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有
することを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明の請求項２に係る生体成分の
定量方法は、請求項１に加えて、前記皮膚性状の分類を
行うに際して、近赤外スペクトルを測定する皮膚の皮膚
厚さを指標として皮膚性状の分類を行うことを特徴とす
るものである。
定量方法は、請求項１に加えて、前記皮膚性状の分類を
行うに際して、近赤外スペクトルを測定する皮膚の皮膚
厚さを指標として皮膚性状の分類を行うことを特徴とす
るものである。
【００１５】また、本発明の請求項３に係る生体成分の
定量方法は、請求項１に加えて、前記皮膚性状の分類を
行うに際して、近赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤
外スペクトルの形状により皮膚性状の分類を行うことを
特徴とするものである。
定量方法は、請求項１に加えて、前記皮膚性状の分類を
行うに際して、近赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤
外スペクトルの形状により皮膚性状の分類を行うことを
特徴とするものである。
【００１６】また、本発明の請求項４に係る生体成分の
定量方法は、請求項３に加えて、近赤外スペクトルを測
定した皮膚の近赤外スペクトルの形状により皮膚性状の
分類を行う手法として統計的手法を用いることを特徴と
するものである。
定量方法は、請求項３に加えて、近赤外スペクトルを測
定した皮膚の近赤外スペクトルの形状により皮膚性状の
分類を行う手法として統計的手法を用いることを特徴と
するものである。
【００１７】また、本発明の請求項５に係る生体成分の
定量方法は、請求項４に加えて、統計的手法が主成分分
析であることを特徴とするものである。
定量方法は、請求項４に加えて、統計的手法が主成分分
析であることを特徴とするものである。
【００１８】また、本発明の請求項６に係る生体成分の
定量方法は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、近赤
外スペクトルを測定した皮膚の近赤外スペクトルの形状
を実際の皮膚厚さの代用特性として行うことを特徴とす
るものである。
定量方法は、請求項１乃至５のいずれかに加えて、近赤
外スペクトルを測定した皮膚の近赤外スペクトルの形状
を実際の皮膚厚さの代用特性として行うことを特徴とす
るものである。
【００１９】また、本発明の請求項７に係る生体成分の
定量方法は、請求項６に加えて、近赤外スペクトルを測
定した皮膚の近赤外スペクトルの形状を実際の皮膚厚さ
の代用特性として行う手法として、皮下脂肪の特異吸収
波長である１７００〜１８００ｎｍの波長範囲から少な
くとも一つの波長を選択し、その吸光度から皮膚性状の
分類を行うことを特徴とするものである。
定量方法は、請求項６に加えて、近赤外スペクトルを測
定した皮膚の近赤外スペクトルの形状を実際の皮膚厚さ
の代用特性として行う手法として、皮下脂肪の特異吸収
波長である１７００〜１８００ｎｍの波長範囲から少な
くとも一つの波長を選択し、その吸光度から皮膚性状の
分類を行うことを特徴とするものである。
【００２０】また、本発明の請求項８に係る生体成分の
定量方法は、請求項２に加えて、前記近赤外スペクトル
を測定する皮膚の皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類
を行うにあたって、超音波を利用して皮膚厚さを実測し
て皮膚性状の分類を行うことを特徴とするものである。
定量方法は、請求項２に加えて、前記近赤外スペクトル
を測定する皮膚の皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類
を行うにあたって、超音波を利用して皮膚厚さを実測し
て皮膚性状の分類を行うことを特徴とするものである。
【００２１】また、本発明の請求項９に係る生体成分の
定量方法は、請求項２に加えて、前記近赤外スペクトル
を測定する皮膚の皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類
を行うにあたって、光コヒーレンストモグラフィを利用
して皮膚厚さを実測して皮膚性状の分類を行うことを特
徴とするものである。
定量方法は、請求項２に加えて、前記近赤外スペクトル
を測定する皮膚の皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類
を行うにあたって、光コヒーレンストモグラフィを利用
して皮膚厚さを実測して皮膚性状の分類を行うことを特
徴とするものである。
【００２２】本発明の請求項１０に係る生体成分の定量
方法は、皮膚の近赤外スペクトルを測定し、測定した近
赤外スペクトルを検量式に代入演算し、目的とする生体
成分濃度を定量する定量分析において、あらかじめ近赤
外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する検量式を複
数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外スペクトルを測定
し皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性状に対応す
る測定条件を設定する段階、分類した皮膚性状に対応す
る検量式を選択する段階、分類した皮膚性状に対応する
測定条件を設定する段階、設定した測定条件で皮膚の近
赤外スペクトルを測定する段階、測定した前記近赤外ス
ペクトルを選択された前記検量式に代入演算し、目的と
する生体成分濃度を定量する段階を有することを特徴と
するものである。
方法は、皮膚の近赤外スペクトルを測定し、測定した近
赤外スペクトルを検量式に代入演算し、目的とする生体
成分濃度を定量する定量分析において、あらかじめ近赤
外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する検量式を複
数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外スペクトルを測定
し皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性状に対応す
る測定条件を設定する段階、分類した皮膚性状に対応す
る検量式を選択する段階、分類した皮膚性状に対応する
測定条件を設定する段階、設定した測定条件で皮膚の近
赤外スペクトルを測定する段階、測定した前記近赤外ス
ペクトルを選択された前記検量式に代入演算し、目的と
する生体成分濃度を定量する段階を有することを特徴と
するものである。
【００２３】また、本発明の請求項１１に係る生体成分
の定量方法は、請求項１乃至１０のいずれかに加えて、
定量を目的とする生体成分がグルコースであることを特
徴とするものである。
の定量方法は、請求項１乃至１０のいずれかに加えて、
定量を目的とする生体成分がグルコースであることを特
徴とするものである。
【００２４】本発明の請求項１２に係る生体成分の定量
装置は、受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受発光プロ
ーブ３と、前記受発光プローブ３に近赤外光を供給する
光源１と、前記受発光プローブ３で受光された近赤外光
を分光する分光手段と、前記分光手段で分光されたスペ
クトル光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信
号を用い生体成分の定量を行う演算手段、皮膚性状に対
応する検量式を複数記憶させる記憶手段からなる生体成
分の定量装置であり、生体成分の定量する際に、少なく
とも、前記受発光プローブを皮膚表面に当接させ近赤外
スペクトルを測定する段階、前記受発光プローブを当接
させた部分の皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性
状に対応する検量式を選択する段階、測定した前記近赤
外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算し、目
的とする生体成分濃度を定量する段階を経て目的とする
生体成分濃度を定量することを特徴とするものである。
装置は、受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受発光プロ
ーブ３と、前記受発光プローブ３に近赤外光を供給する
光源１と、前記受発光プローブ３で受光された近赤外光
を分光する分光手段と、前記分光手段で分光されたスペ
クトル光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信
号を用い生体成分の定量を行う演算手段、皮膚性状に対
応する検量式を複数記憶させる記憶手段からなる生体成
分の定量装置であり、生体成分の定量する際に、少なく
とも、前記受発光プローブを皮膚表面に当接させ近赤外
スペクトルを測定する段階、前記受発光プローブを当接
させた部分の皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性
状に対応する検量式を選択する段階、測定した前記近赤
外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算し、目
的とする生体成分濃度を定量する段階を経て目的とする
生体成分濃度を定量することを特徴とするものである。
【００２５】本発明の請求項１３に係る生体成分の定量
装置は、受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受発光プロ
−ブ３と、前記受発光間隔を選択できる受発光間隔選択
手段と、前記受発光プローブに近赤外光を供給する光源
１と、前記受発光プローブ３で受光された近赤外光を分
光する分光手段と、前記分光手段で分光されたスペクト
ル光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信号を
用い生体成分の定量を行う演算手段、皮膚性状に対応す
る検量式を複数記憶させる記憶手段からなる生体成分の
定量装置であり、生体成分の定量する際に、少なくと
も、前記受発光プローブを皮膚表面に当接させ近赤外ス
ペクトルを測定する段階、前記受発光プローブを当接さ
せた部分の皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性状
に対応する前記プローブの受発光間隔を選択する段階、
分類した皮膚性状と受発光間隔に対応する検量式を選択
する段階、設定した受発光間隔のプローブを皮膚表面に
当接させ近赤外スペクトルを測定する段階、測定した前
記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算
し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を経て目的
とする生体成分濃度を定量することを特徴とするもので
ある。
装置は、受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受発光プロ
−ブ３と、前記受発光間隔を選択できる受発光間隔選択
手段と、前記受発光プローブに近赤外光を供給する光源
１と、前記受発光プローブ３で受光された近赤外光を分
光する分光手段と、前記分光手段で分光されたスペクト
ル光を受光する受光手段と、前記受光手段からの信号を
用い生体成分の定量を行う演算手段、皮膚性状に対応す
る検量式を複数記憶させる記憶手段からなる生体成分の
定量装置であり、生体成分の定量する際に、少なくと
も、前記受発光プローブを皮膚表面に当接させ近赤外ス
ペクトルを測定する段階、前記受発光プローブを当接さ
せた部分の皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性状
に対応する前記プローブの受発光間隔を選択する段階、
分類した皮膚性状と受発光間隔に対応する検量式を選択
する段階、設定した受発光間隔のプローブを皮膚表面に
当接させ近赤外スペクトルを測定する段階、測定した前
記近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算
し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を経て目的
とする生体成分濃度を定量することを特徴とするもので
ある。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の具体的な実施の形
態を示す。
態を示す。
【００２７】本発明の生体成分の定量装置は、外観上、
図１に示す従来のものと同様に形成されるものであっ
て、ハロゲンランプ等からなる光源１と、光源１からの
光を集光するための集光レンズ２と、集光レンズ２を通
過した光を被測定物１０に照射すると共に被測定物１０
を透過あるいは拡散反射した光を受光するための受発光
プローブ３と、受光後の光を分光する回折格子を収めた
回折格子ユニット４、前記回折格子ユニット４で分光さ
れた光（スペクトル光）を検出するためのＩｎＧａＡｓ
アレイ型受光素子ユニット５、前記ＩｎＧａＡｓアレイ
型受光素子ユニット５で得られた信号をもとにグルコー
ス濃度を演算するノート型パーソナルコンピュータ等の
演算ユニット６とから構成されている。すなわち、上記
の回折格子ユニット４が受発光プローブ３で受光された
近赤外光を分光する分光手段として、上記のＩｎＧａＡ
ｓアレイ型受光素子ユニット５が分光手段で分光された
スペクトル光を受光する受光手段として、上記の演算ユ
ニット６が受光手段からの信号を用い生体成分の定量を
行う演算手段及び皮膚性状に対応する検量式を複数記憶
させる記憶手段として、それぞれ形成されている。そし
て、上記の演算ユニット６を使用することにより、皮膚
性状を判断して分類する段階、分類した皮膚性状に対応
する検量式を選択する段階、測定した前記近赤外スペク
トルを選択された前記検量式に代入演算し、目的とする
生体成分濃度を定量する段階がそれぞれ行なわれるもの
である。
図１に示す従来のものと同様に形成されるものであっ
て、ハロゲンランプ等からなる光源１と、光源１からの
光を集光するための集光レンズ２と、集光レンズ２を通
過した光を被測定物１０に照射すると共に被測定物１０
を透過あるいは拡散反射した光を受光するための受発光
プローブ３と、受光後の光を分光する回折格子を収めた
回折格子ユニット４、前記回折格子ユニット４で分光さ
れた光（スペクトル光）を検出するためのＩｎＧａＡｓ
アレイ型受光素子ユニット５、前記ＩｎＧａＡｓアレイ
型受光素子ユニット５で得られた信号をもとにグルコー
ス濃度を演算するノート型パーソナルコンピュータ等の
演算ユニット６とから構成されている。すなわち、上記
の回折格子ユニット４が受発光プローブ３で受光された
近赤外光を分光する分光手段として、上記のＩｎＧａＡ
ｓアレイ型受光素子ユニット５が分光手段で分光された
スペクトル光を受光する受光手段として、上記の演算ユ
ニット６が受光手段からの信号を用い生体成分の定量を
行う演算手段及び皮膚性状に対応する検量式を複数記憶
させる記憶手段として、それぞれ形成されている。そし
て、上記の演算ユニット６を使用することにより、皮膚
性状を判断して分類する段階、分類した皮膚性状に対応
する検量式を選択する段階、測定した前記近赤外スペク
トルを選択された前記検量式に代入演算し、目的とする
生体成分濃度を定量する段階がそれぞれ行なわれるもの
である。
【００２８】また、皮膚に当接させ近赤外スペクトルを
測定する受発光プローブ３は上記と同様に形成されるも
のであって、受発光プローブ３の受発光間隔Ｌ、すなわ
ち、受発光プローブ３に設けた発光ファイバー７と受光
ファイバー８の間隔Ｌは２ｍｍ以下に設定されている。
測定する受発光プローブ３は上記と同様に形成されるも
のであって、受発光プローブ３の受発光間隔Ｌ、すなわ
ち、受発光プローブ３に設けた発光ファイバー７と受光
ファイバー８の間隔Ｌは２ｍｍ以下に設定されている。
【００２９】また、図１５に示す他の受発光プローブ３
は、中心の受光ファイバー８の同心円状に受発光間距離
（受発光間隔Ｌ１）３００μｍに複数本（６本）の発光
ファイバー７ａと受発光間距離（受発光間隔Ｌ２）６５
０μｍに複数本（１２本）の発光ファイバー７ｂを配置
したものを用いた。受発光間距離３００μｍと６５０μ
ｍからの発光は切り替え手段により切り替えられるよう
になっている。この切り替え手段が受発光間隔を選択で
きる受発光間隔選択手段として形成されるものであっ
て、具体的には、光源１からの光をコリメートレンズに
より平行光とした後、ハーフミラーにより３００μｍと
６５０μｍの光ファイバー７ａ、７ｂへ１：２の割合で
光量が分割されるように調整する。前記ハーフミラーで
分割された光はそれぞれ集光ミラーや集光レンズで光フ
ァイバー７ａ、７ｂの測定端と反対の端部に集光され
る。また、受発光間隔Ｌ１、Ｌ２の選択はこのハーフミ
ラーと集光ミラーや集光レンズの間に配置した２つのメ
カニカルシャッターの開閉で行う。すなわち、３００μ
ｍの受発光間隔Ｌ１を選択する時は３００μｍ側のメカ
ニカルシャッターを開き、６５０μｍ側を閉じる。ま
た、６５０μｍの受発光間隔Ｌ２を選択する時は６５０
μｍ側のメカニカルシャッターを開き、３００μｍ側を
閉じる。尚、この受発光プローブ３においても上記の受
発光間距離（受発光間隔Ｌ１、Ｌ２）は３００μｍや６
５０μｍに限定されるものではなく、上記と同様に２ｍ
ｍ以下で皮膚性状（皮膚厚み）に応じて適宜に設定する
ことができる。また、上記の受発光間隔Ｌは０．２ｍｍ
以上に設定するのが好ましい。
は、中心の受光ファイバー８の同心円状に受発光間距離
（受発光間隔Ｌ１）３００μｍに複数本（６本）の発光
ファイバー７ａと受発光間距離（受発光間隔Ｌ２）６５
０μｍに複数本（１２本）の発光ファイバー７ｂを配置
したものを用いた。受発光間距離３００μｍと６５０μ
ｍからの発光は切り替え手段により切り替えられるよう
になっている。この切り替え手段が受発光間隔を選択で
きる受発光間隔選択手段として形成されるものであっ
て、具体的には、光源１からの光をコリメートレンズに
より平行光とした後、ハーフミラーにより３００μｍと
６５０μｍの光ファイバー７ａ、７ｂへ１：２の割合で
光量が分割されるように調整する。前記ハーフミラーで
分割された光はそれぞれ集光ミラーや集光レンズで光フ
ァイバー７ａ、７ｂの測定端と反対の端部に集光され
る。また、受発光間隔Ｌ１、Ｌ２の選択はこのハーフミ
ラーと集光ミラーや集光レンズの間に配置した２つのメ
カニカルシャッターの開閉で行う。すなわち、３００μ
ｍの受発光間隔Ｌ１を選択する時は３００μｍ側のメカ
ニカルシャッターを開き、６５０μｍ側を閉じる。ま
た、６５０μｍの受発光間隔Ｌ２を選択する時は６５０
μｍ側のメカニカルシャッターを開き、３００μｍ側を
閉じる。尚、この受発光プローブ３においても上記の受
発光間距離（受発光間隔Ｌ１、Ｌ２）は３００μｍや６
５０μｍに限定されるものではなく、上記と同様に２ｍ
ｍ以下で皮膚性状（皮膚厚み）に応じて適宜に設定する
ことができる。また、上記の受発光間隔Ｌは０．２ｍｍ
以上に設定するのが好ましい。
【００３０】一人の被験者（Ｐ１）から得られた皮膚
（皮膚組織）の近赤外スペクトルを示すグラフを図３
に、検量式の回帰係数を示すグラフを図４に示す。図３
の近赤外スペクトルは図１の装置を用いて測定した。図
４に示す検量式の回帰係数は経口でグルコース負荷を行
い人為的に血糖値を変動させる実験を６回行い、実験で
得られた皮膚の近赤外スペクトルと血液から測定した血
糖値からなるデータを多変量解析することにより求め
た。多変量解析はＰＬＳ回帰分析手法を用いている。ま
た、解析に用いた近赤外スペクトルは微分処理あるいは
ＭＳＣ処理等の前処理をほどこさない生データを用いた
が、これに限るものではない。被験者の性別は男、年齢
は４１才、健常人である。皮膚の近赤外スペクトルは左
手前腕内側部で行い、測定を行った部分の皮膚厚さは表
皮層１２と真皮層１３の厚さの合計は約１．５ｍｍであ
った。皮膚厚さの測定はＣＯＲＴＥＸ社製（デンマー
ク）の超音波断層測定装置ＤｅｒｍａＳｃａｎ Ｃ Ｖ
ｅｒ．３を用いて行った。グルコース濃度、すなわち血
糖値測定に用いられる検量式は グルコース濃度＝Σａｉ・ｘｉ＋ｂ ＝ａ１・ｘ１＋ａ２・ｘ２＋‥＋ａｎ・ｘｎ＋ｂ ａｎ：波長ｎにおける回帰係数 ｘｎ：波長ｎにおける吸光度 ｂ：定数 で表される。したがって、この検量式の回帰係数により
グルコース濃度の定量に重要な波長が推定できる。図４
に検量線の回帰係数のグラフを示す。図４の回帰係数は
１６００ｎｍ付近に特徴的な正のピークを有することが
わかる。代表的な生体成分の吸光スペクトルを図５に示
す。図５に示されるようにグルコース分子が１６００ｎ
ｍ付近に他の生体成分に比較して特異な吸収を有するこ
とがわかる。このことから、上記実験で得られた検量式
の回帰係数が生体皮膚組織中のグルコース分子の特異吸
収を利用してグルコース濃度を定量していることがわか
る。
（皮膚組織）の近赤外スペクトルを示すグラフを図３
に、検量式の回帰係数を示すグラフを図４に示す。図３
の近赤外スペクトルは図１の装置を用いて測定した。図
４に示す検量式の回帰係数は経口でグルコース負荷を行
い人為的に血糖値を変動させる実験を６回行い、実験で
得られた皮膚の近赤外スペクトルと血液から測定した血
糖値からなるデータを多変量解析することにより求め
た。多変量解析はＰＬＳ回帰分析手法を用いている。ま
た、解析に用いた近赤外スペクトルは微分処理あるいは
ＭＳＣ処理等の前処理をほどこさない生データを用いた
が、これに限るものではない。被験者の性別は男、年齢
は４１才、健常人である。皮膚の近赤外スペクトルは左
手前腕内側部で行い、測定を行った部分の皮膚厚さは表
皮層１２と真皮層１３の厚さの合計は約１．５ｍｍであ
った。皮膚厚さの測定はＣＯＲＴＥＸ社製（デンマー
ク）の超音波断層測定装置ＤｅｒｍａＳｃａｎ Ｃ Ｖ
ｅｒ．３を用いて行った。グルコース濃度、すなわち血
糖値測定に用いられる検量式は グルコース濃度＝Σａｉ・ｘｉ＋ｂ ＝ａ１・ｘ１＋ａ２・ｘ２＋‥＋ａｎ・ｘｎ＋ｂ ａｎ：波長ｎにおける回帰係数 ｘｎ：波長ｎにおける吸光度 ｂ：定数 で表される。したがって、この検量式の回帰係数により
グルコース濃度の定量に重要な波長が推定できる。図４
に検量線の回帰係数のグラフを示す。図４の回帰係数は
１６００ｎｍ付近に特徴的な正のピークを有することが
わかる。代表的な生体成分の吸光スペクトルを図５に示
す。図５に示されるようにグルコース分子が１６００ｎ
ｍ付近に他の生体成分に比較して特異な吸収を有するこ
とがわかる。このことから、上記実験で得られた検量式
の回帰係数が生体皮膚組織中のグルコース分子の特異吸
収を利用してグルコース濃度を定量していることがわか
る。
【００３１】上記の生体皮膚組織中グルコース濃度（血
糖値）測定は上記従来例とほぼ同様であって、図６に示
したような中心に配置した受光ファイバー８と、その受
光ファイバー８を中心とする半径６５０μｍの円周上に
等間隔で配置した１２本の発光ファイバー７からなる受
発光プローブ３を皮膚面に９．８〜４９ｋＰａ（１００
〜５００ｇｆ／ｃｍ2）、好ましくは２９．４ｋＰａ
（３００ｇｆ／ｃｍ2）の一定加重で当接させ、近赤外
スペクトルを測定することで行う。光源１からの光は円
周上に配置された１２本の発光ファイバー７より照射さ
れ、皮膚組織を透過した光の一部が中心の受光ファイバ
ー８で受光される。受光ファイバー８で受光される光の
経路はＵ字型の経路Ａをとっていると推定でき、皮膚組
織への到達深さは受光ファイバー８と発光ファイバー７
間の距離で決まる。
糖値）測定は上記従来例とほぼ同様であって、図６に示
したような中心に配置した受光ファイバー８と、その受
光ファイバー８を中心とする半径６５０μｍの円周上に
等間隔で配置した１２本の発光ファイバー７からなる受
発光プローブ３を皮膚面に９．８〜４９ｋＰａ（１００
〜５００ｇｆ／ｃｍ2）、好ましくは２９．４ｋＰａ
（３００ｇｆ／ｃｍ2）の一定加重で当接させ、近赤外
スペクトルを測定することで行う。光源１からの光は円
周上に配置された１２本の発光ファイバー７より照射さ
れ、皮膚組織を透過した光の一部が中心の受光ファイバ
ー８で受光される。受光ファイバー８で受光される光の
経路はＵ字型の経路Ａをとっていると推定でき、皮膚組
織への到達深さは受光ファイバー８と発光ファイバー７
間の距離で決まる。
【００３２】人間の皮膚組織構造は、角質層を含む表皮
層（表皮組織）１２、真皮層（真皮組織）１３、皮下組
織層（皮下組織）１４の３層で構成される。真皮層１３
には毛細血管、リンパ、神経組織が発達している。皮下
組織層１４は主に脂肪組織で構成される。グルコースは
水溶性のため脂肪組織中には存在しにくい。また、表皮
層１２には毛細血管が発達していないため、血液で輸送
されるグルコースが到達しにくい。そのため、血糖値の
測定を皮膚の近赤外スペクトル測定を行うためには、真
皮層１２の近赤外スペクトルを選択的に測定する必要が
ある。
層（表皮組織）１２、真皮層（真皮組織）１３、皮下組
織層（皮下組織）１４の３層で構成される。真皮層１３
には毛細血管、リンパ、神経組織が発達している。皮下
組織層１４は主に脂肪組織で構成される。グルコースは
水溶性のため脂肪組織中には存在しにくい。また、表皮
層１２には毛細血管が発達していないため、血液で輸送
されるグルコースが到達しにくい。そのため、血糖値の
測定を皮膚の近赤外スペクトル測定を行うためには、真
皮層１２の近赤外スペクトルを選択的に測定する必要が
ある。
【００３３】実験に用いた受発光プローブ３は、受発光
間隔Ｌを６５０μｍに設定したもので、表皮層１２と真
皮層１３をあわせた皮膚厚さが１．５ｍｍである前記被
験者から作成した検量式である。ある個体に対して作成
された検量式は、その個体に適切であっても、皮膚厚さ
等の皮膚性状に個体差があるため、そのまま他の個体に
適用できるとは限らない。従来の他研究において個人毎
の検量線が使われたのはそのためである。しかしなが
ら、個体差があっても定量を目的とする生体成分（上記
実験ではグルコース）は個体によらず共通であることか
ら、その生体成分の変動（上記実験ではグルコースの変
動）を捉えた検量式を用いれば、ある程度一般化された
検量式を作成できることが期待できる。本発明に用いた
検量式の一つは図４に示すような回帰係数形状を有す
る。この回帰係数を持つ検量式は、定量を目的とするグ
ルコース分子の特異吸収波長である１６００ｎｍ付近の
吸収を正のピークとして利用していることから、皮膚組
織内のグルコース分子の変動を定量していることが期待
できる。
間隔Ｌを６５０μｍに設定したもので、表皮層１２と真
皮層１３をあわせた皮膚厚さが１．５ｍｍである前記被
験者から作成した検量式である。ある個体に対して作成
された検量式は、その個体に適切であっても、皮膚厚さ
等の皮膚性状に個体差があるため、そのまま他の個体に
適用できるとは限らない。従来の他研究において個人毎
の検量線が使われたのはそのためである。しかしなが
ら、個体差があっても定量を目的とする生体成分（上記
実験ではグルコース）は個体によらず共通であることか
ら、その生体成分の変動（上記実験ではグルコースの変
動）を捉えた検量式を用いれば、ある程度一般化された
検量式を作成できることが期待できる。本発明に用いた
検量式の一つは図４に示すような回帰係数形状を有す
る。この回帰係数を持つ検量式は、定量を目的とするグ
ルコース分子の特異吸収波長である１６００ｎｍ付近の
吸収を正のピークとして利用していることから、皮膚組
織内のグルコース分子の変動を定量していることが期待
できる。
【００３４】次に、この検量式を用いて被験者（Ｐ１）
の自身の血糖値変動を測定した結果を図７に示す。
の自身の血糖値変動を測定した結果を図７に示す。
【００３５】同じ検量式を用いて他の４人の被験者（Ｐ
２〜Ｐ５）の血糖値変動を測定する実験を合わせて実施
した。被験者（Ｐ１）で作成した検量式を用いて、他の
４人の被験者（Ｐ２〜Ｐ５）の血糖値変動を推定した場
合の結果を図８に示す。また、この実験を行った被験者
を含む被験者５名の属性を示す表を表１に示す。
２〜Ｐ５）の血糖値変動を測定する実験を合わせて実施
した。被験者（Ｐ１）で作成した検量式を用いて、他の
４人の被験者（Ｐ２〜Ｐ５）の血糖値変動を推定した場
合の結果を図８に示す。また、この実験を行った被験者
を含む被験者５名の属性を示す表を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】図７のグラフから、従来の技術と同様に、
被験者（Ｐ１）から作成した検量式を用いて、同じ被験
者（Ｐ１）の血糖値変動を推定する場合は相関係数０．
９程度の良好な推定が可能であることがわかる。
被験者（Ｐ１）から作成した検量式を用いて、同じ被験
者（Ｐ１）の血糖値変動を推定する場合は相関係数０．
９程度の良好な推定が可能であることがわかる。
【００３８】次に、図８からわかるように、被験者（Ｐ
１）で作成した検量式を用いて他の被験者の血糖値変動
を推定した場合、被験者Ｐ２の血糖値変動については良
好な測定が可能であるが、他の被験者Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５
についての血糖値測定は困難であることがわかった。図
９に被験者（Ｐ１）で作成した検量式を用いて５名の被
験者（Ｐ１〜Ｐ５）の血糖値変動を推定した結果のグラ
フを示す。この場合の相関係数は０．６９であった。
１）で作成した検量式を用いて他の被験者の血糖値変動
を推定した場合、被験者Ｐ２の血糖値変動については良
好な測定が可能であるが、他の被験者Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５
についての血糖値測定は困難であることがわかった。図
９に被験者（Ｐ１）で作成した検量式を用いて５名の被
験者（Ｐ１〜Ｐ５）の血糖値変動を推定した結果のグラ
フを示す。この場合の相関係数は０．６９であった。
【００３９】次に、被験者Ｐ２〜Ｐ５の被験者について
も同様な６回のグルコース負荷実験を実施し、被験者毎
に検量式を作成した。被験者（Ｐ１）で作成した検量式
を含む６個の検量式を用いて、５名の被験者相互に血糖
値変動の推定を行った。この結果を表２に示す。
も同様な６回のグルコース負荷実験を実施し、被験者毎
に検量式を作成した。被験者（Ｐ１）で作成した検量式
を含む６個の検量式を用いて、５名の被験者相互に血糖
値変動の推定を行った。この結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】表２は作成した検量式に他の被験者毎のグ
ルコース負荷実験で得られた近赤外スペクトルデータを
代入し、血糖値変動を推定し、実測した血糖値と比較し
た結果をまとめたものである。この比較において相関係
数（６回の当てはめの相関係数の平均値）が０．７以上
の場合を○印、０．６以上０．７未満を△印、０．６未
満を×印で示している。表２から分かるように、５名の
被験者を用いたこの実験では、大きく２つの属性（Ａ群
およびＢ群）に分かれ、その群内においてお互いに作成
した検量式で血糖値の変動が測定できることが判明し
た。
ルコース負荷実験で得られた近赤外スペクトルデータを
代入し、血糖値変動を推定し、実測した血糖値と比較し
た結果をまとめたものである。この比較において相関係
数（６回の当てはめの相関係数の平均値）が０．７以上
の場合を○印、０．６以上０．７未満を△印、０．６未
満を×印で示している。表２から分かるように、５名の
被験者を用いたこの実験では、大きく２つの属性（Ａ群
およびＢ群）に分かれ、その群内においてお互いに作成
した検量式で血糖値の変動が測定できることが判明し
た。
【００４２】表２と表１の結果を比較すると２群は皮膚
厚さで層別できると考えられ、被験者の属性を分類する
指標の一つとして皮膚厚さがあることが分かる。表１の
皮膚厚さを求めた超音波断層写真を図１０に示す。皮膚
厚さの値は、この断層写真より任意に選んだ３箇所の皮
膚厚さ（表皮層と真皮層を合わせたもの）の平均値で算
出した。
厚さで層別できると考えられ、被験者の属性を分類する
指標の一つとして皮膚厚さがあることが分かる。表１の
皮膚厚さを求めた超音波断層写真を図１０に示す。皮膚
厚さの値は、この断層写真より任意に選んだ３箇所の皮
膚厚さ（表皮層と真皮層を合わせたもの）の平均値で算
出した。
【００４３】近赤外分光分析において精度よい検量式を
作成するには、通常、多くのデータ蓄積をする必要があ
る。したがって、上記の血糖値測定においても検量式の
作成には数日におよび被験者を拘束しデータ収集を行う
必要があった。非侵襲的に、かつ、迅速に血糖値が測定
できる近赤外線による定量手法の恩恵ははかり知れない
が、そのための検量式作成に利用者の数日におよぶ拘束
が必要とするのであれば、実用上の大きな問題と言わざ
るをえない。上記実験結果に示すように、我々は、利用
者の個人毎で検量式を作成するのでなく、生体成分の測
定対象である患者や被験者をある特性毎に分類し、分類
した群に対応する検量式を前もって用意することで煩雑
な検量式の作成プロセスを必要としない生体成分の定量
方法および装置を提供できることがわかった。また、そ
の分類は、皮膚厚さが大きな要因であることがわかっ
た。また、予め複数の検量式を用意し、分類した群毎に
適切な検量式を用いることで測定精度の向上がはかれる
ことがわかった。
作成するには、通常、多くのデータ蓄積をする必要があ
る。したがって、上記の血糖値測定においても検量式の
作成には数日におよび被験者を拘束しデータ収集を行う
必要があった。非侵襲的に、かつ、迅速に血糖値が測定
できる近赤外線による定量手法の恩恵ははかり知れない
が、そのための検量式作成に利用者の数日におよぶ拘束
が必要とするのであれば、実用上の大きな問題と言わざ
るをえない。上記実験結果に示すように、我々は、利用
者の個人毎で検量式を作成するのでなく、生体成分の測
定対象である患者や被験者をある特性毎に分類し、分類
した群に対応する検量式を前もって用意することで煩雑
な検量式の作成プロセスを必要としない生体成分の定量
方法および装置を提供できることがわかった。また、そ
の分類は、皮膚厚さが大きな要因であることがわかっ
た。また、予め複数の検量式を用意し、分類した群毎に
適切な検量式を用いることで測定精度の向上がはかれる
ことがわかった。
【００４４】被験者の属性を分類する指標としては皮膚
厚さ以外に、皮膚の角質水分量、皮膚組織の水分濃度、
皮膚組織の密度、皮膚の色、皮膚の表面粗さ、性別、年
齢、人種を使用することができる。
厚さ以外に、皮膚の角質水分量、皮膚組織の水分濃度、
皮膚組織の密度、皮膚の色、皮膚の表面粗さ、性別、年
齢、人種を使用することができる。
【００４５】上記説明では定量分析を行う生体成分とし
て主にグルコースあるいは血糖値を記述しているが、本
発明はこれに限らず、組織水分量、中性脂肪、コレステ
ロール、ＨｂＡ１ｃ（糖化ヘモグロビン）、フルクトサ
ミン、アルブミン、グロブリン、尿酸等の生体成分の定
量分析に利用できる。また、これらを代用特性とする皮
膚の健康度や皮膚年齢、老化度、皮膚の張力（張り）等
の測定に利用できる。
て主にグルコースあるいは血糖値を記述しているが、本
発明はこれに限らず、組織水分量、中性脂肪、コレステ
ロール、ＨｂＡ１ｃ（糖化ヘモグロビン）、フルクトサ
ミン、アルブミン、グロブリン、尿酸等の生体成分の定
量分析に利用できる。また、これらを代用特性とする皮
膚の健康度や皮膚年齢、老化度、皮膚の張力（張り）等
の測定に利用できる。
【００４６】
【実施例】−実施例１−
本実施例は超音波断層撮影装置を利用し、被験者の皮膚
厚さを分類した実施例である。皮膚厚さの測定はＣＯＲ
ＴＥＸ社製（デンマーク）の超音波断層測定装置Ｄｅｒ
ｍａＳｃａｎ Ｃ Ｖｅｒ．３を用いて行った。皮膚厚
さの測定結果を図１０に示す。
厚さを分類した実施例である。皮膚厚さの測定はＣＯＲ
ＴＥＸ社製（デンマーク）の超音波断層測定装置Ｄｅｒ
ｍａＳｃａｎ Ｃ Ｖｅｒ．３を用いて行った。皮膚厚
さの測定結果を図１０に示す。
【００４７】本実施例に用いた皮膚の近赤外スペクトル
により血糖値を推定するための装置は図１に示した装置
とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルから血糖
値を推定するための演算手段では、表皮層と真皮層との
合計の厚さが１．２ｍｍ以上の被験者の血糖値を推定す
る検量式と、１．２ｍｍ未満の被験者の血糖値を推定す
る検量式の２種類の検量式が準備されている。
により血糖値を推定するための装置は図１に示した装置
とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルから血糖
値を推定するための演算手段では、表皮層と真皮層との
合計の厚さが１．２ｍｍ以上の被験者の血糖値を推定す
る検量式と、１．２ｍｍ未満の被験者の血糖値を推定す
る検量式の２種類の検量式が準備されている。
【００４８】表皮層と真皮層との合計の厚さが１．２ｍ
ｍ以上の被験者の血糖値を推定する検量式は、 血糖値（ｍｇ／ｄｌ）＝ａ1420・ｘ1420＋ａ1423・ｘ1423＋… ＋ａ1837・ｘ1837＋ａ1840・ｘ1840＋ｂ である。
ｍ以上の被験者の血糖値を推定する検量式は、 血糖値（ｍｇ／ｄｌ）＝ａ1420・ｘ1420＋ａ1423・ｘ1423＋… ＋ａ1837・ｘ1837＋ａ1840・ｘ1840＋ｂ である。
【００４９】また、表皮層と真皮層との合計の厚さが
１．２ｍｍ未満の被験者の血糖値を推定する検量式は、 血糖値（ｍｇ／ｄｌ）＝ｃ1420・ｘ1420＋ｃ1423・ｘ1423＋… ＋ｃ1837・ｘ1837＋ｃ1840・ｘ1840＋ｄ である。
１．２ｍｍ未満の被験者の血糖値を推定する検量式は、 血糖値（ｍｇ／ｄｌ）＝ｃ1420・ｘ1420＋ｃ1423・ｘ1423＋… ＋ｃ1837・ｘ1837＋ｃ1840・ｘ1840＋ｄ である。
【００５０】尚、ａｎとｃｎは波長ｎにおける回帰係
数、ｘｎは波長ｎにおける吸光度、ｂとｄは定数をそれ
ぞれ示す。
数、ｘｎは波長ｎにおける吸光度、ｂとｄは定数をそれ
ぞれ示す。
【００５１】皮膚の近赤外スペクトルによる血糖値の推
定と、この測定値の測定精度を判断するための実測値の
測定は以下の手順で行った。 超音波断層撮影装置を利用し、被験者の皮膚厚さを
測定する。
定と、この測定値の測定精度を判断するための実測値の
測定は以下の手順で行った。 超音波断層撮影装置を利用し、被験者の皮膚厚さを
測定する。
【００５２】皮膚厚さの測定は、近赤外スペクトルを測
定する同一部位である左手の前腕内側で行った。 測定した皮膚厚さに基づいて、被験者の分類を行
う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 血糖値の実測を行う。
定する同一部位である左手の前腕内側で行った。 測定した皮膚厚さに基づいて、被験者の分類を行
う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 血糖値の実測を行う。
【００５３】この段階は実際の測定では必要ないが、本
実施例での測定精度を検証するために実施した。 皮膚の近赤外スペクトルを測定する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。
実施例での測定精度を検証するために実施した。 皮膚の近赤外スペクトルを測定する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。
【００５４】上記手順は被験者が一人に固定される場
合、２回目以降は皮膚厚さを測定する段階は省略し、分
類された群の測定条件、検量式をそのまま用いてもよ
い。
合、２回目以降は皮膚厚さを測定する段階は省略し、分
類された群の測定条件、検量式をそのまま用いてもよ
い。
【００５５】本実施例での血糖定量の結果として、皮膚
厚さ１．２ｍｍ以上と判断され、血糖値を推定された群
の測定結果を図１１に、皮膚厚さ１．２ｍｍ未満と推定
され、血糖値を推定された群の測定結果を図１２に示
す。また、対照例として、同一データを被験者を分類す
ることなく、一律に皮膚厚さ１．２ｍｍの血糖値推定に
用いた検量式で血糖値推定を行った場合の結果を図９に
示す。被験者を分類せず血糖値推定を行った場合の相関
係数は０．６９で、被験者の分類を行った場合の相関係
数は０．９３と０．８５であることから、本発明による
定量精度の向上が確認できた。また、個人毎に検量式作
成することなく血糖値の推定が可能となった。
厚さ１．２ｍｍ以上と判断され、血糖値を推定された群
の測定結果を図１１に、皮膚厚さ１．２ｍｍ未満と推定
され、血糖値を推定された群の測定結果を図１２に示
す。また、対照例として、同一データを被験者を分類す
ることなく、一律に皮膚厚さ１．２ｍｍの血糖値推定に
用いた検量式で血糖値推定を行った場合の結果を図９に
示す。被験者を分類せず血糖値推定を行った場合の相関
係数は０．６９で、被験者の分類を行った場合の相関係
数は０．９３と０．８５であることから、本発明による
定量精度の向上が確認できた。また、個人毎に検量式作
成することなく血糖値の推定が可能となった。
【００５６】本実施例では、皮膚厚さを実測する手段と
して超音波断層装置を用いたが、本発明はこれに限定す
るものではなく、断層像として計測しない超音波測定手
法を用いても構わない。また、光コヒーレンストモグラ
フィを用いて皮膚厚さの実測を行ってもよい。
して超音波断層装置を用いたが、本発明はこれに限定す
るものではなく、断層像として計測しない超音波測定手
法を用いても構わない。また、光コヒーレンストモグラ
フィを用いて皮膚厚さの実測を行ってもよい。
【００５７】超音波による皮膚厚さの測定は画像を用い
て行う手法と、画像化せずに超音波の反射により距離を
直接求める手法がある。従って、上記実施例のように断
層画像を用いなくても超音波の反射信号を用いて皮膚厚
さを求めることができる。
て行う手法と、画像化せずに超音波の反射により距離を
直接求める手法がある。従って、上記実施例のように断
層画像を用いなくても超音波の反射信号を用いて皮膚厚
さを求めることができる。
【００５８】また、光コヒーレンストモグラフィーの代
表的なものとして、低コヒーレンス干渉法と光周波数走
査法がある。いずれの手法も数十μｍオーダーの分解能
で生体の断層測定を可能としている。そして、近赤外レ
ーザー光を前腕内側部に照射し、得られた皮膚断層画像
から皮膚厚さを測定することができるものである。 −実施例２− 本実施例は測定した近赤外スペクトルより被験者の分類
を行った例である。本実施例に用いた皮膚の近赤外スペ
クトルにより血糖値を推定するための装置は図１に示し
た装置とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルの
測定は、左手の前腕内側で行った。また、測定に用いた
受発光プローブは従来の技術に示したものと同じ受発光
ファイバー間が６５０μｍのものを用いた。
表的なものとして、低コヒーレンス干渉法と光周波数走
査法がある。いずれの手法も数十μｍオーダーの分解能
で生体の断層測定を可能としている。そして、近赤外レ
ーザー光を前腕内側部に照射し、得られた皮膚断層画像
から皮膚厚さを測定することができるものである。 −実施例２− 本実施例は測定した近赤外スペクトルより被験者の分類
を行った例である。本実施例に用いた皮膚の近赤外スペ
クトルにより血糖値を推定するための装置は図１に示し
た装置とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルの
測定は、左手の前腕内側で行った。また、測定に用いた
受発光プローブは従来の技術に示したものと同じ受発光
ファイバー間が６５０μｍのものを用いた。
【００５９】近赤外スペクトルを用いて行う被験者の分
類は、主成分分析により行った。図１３に主成分分析に
より被験者の分類を行った結果を示す。図１３は、表皮
層と真皮層との合計の厚さが１．２ｍｍ以上の被験者
と、１．２ｍｍ未満の被験者が第２主成分（ＰＣ２）に
より明確に分類できることを示している（図１３の上部
と下部）。
類は、主成分分析により行った。図１３に主成分分析に
より被験者の分類を行った結果を示す。図１３は、表皮
層と真皮層との合計の厚さが１．２ｍｍ以上の被験者
と、１．２ｍｍ未満の被験者が第２主成分（ＰＣ２）に
より明確に分類できることを示している（図１３の上部
と下部）。
【００６０】図１４に第２主成分のローディングプロッ
トを示す。第２主成分のローディングプロットは波長１
７２８ｎｍと１７６９ｎｍに特徴的なピークを有し、こ
のピークは図５に示した中性脂肪のピークと一致する。
したがって、第２主成分の寄与の大きさは皮下組織（脂
肪組織）への光の到達度と解釈でき、皮膚厚さの代用特
性として主成分分析の分類が利用できることを示してい
る。すなわち、皮膚厚さの異なる個体差は皮下組織への
光の到達量の違いとなり、最終的に近赤外スペクトルの
形状差として表れる。この近赤外スペクトルの形状差を
主成分分析等の多変量解析を用いて分類することで、被
験者の分類が可能である。多変量解析による分類は主成
分分析に限らず、クラスタ分析、判別分析等の定性分析
手法を利用することができる。
トを示す。第２主成分のローディングプロットは波長１
７２８ｎｍと１７６９ｎｍに特徴的なピークを有し、こ
のピークは図５に示した中性脂肪のピークと一致する。
したがって、第２主成分の寄与の大きさは皮下組織（脂
肪組織）への光の到達度と解釈でき、皮膚厚さの代用特
性として主成分分析の分類が利用できることを示してい
る。すなわち、皮膚厚さの異なる個体差は皮下組織への
光の到達量の違いとなり、最終的に近赤外スペクトルの
形状差として表れる。この近赤外スペクトルの形状差を
主成分分析等の多変量解析を用いて分類することで、被
験者の分類が可能である。多変量解析による分類は主成
分分析に限らず、クラスタ分析、判別分析等の定性分析
手法を利用することができる。
【００６１】血糖値を推定する検量式は、実施例１と同
様に２種類準備されている。皮膚の近赤外スペクトルに
よる血糖値の推定と、この測定値の測定精度を判断する
ための実測値の測定は以下の手順で行った。 近赤外スペクトルの測定を行う。 測定した近赤外スペクトルの主成分分析を行い、被
験者の分類を行う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。 血糖値の実測を行う。
様に２種類準備されている。皮膚の近赤外スペクトルに
よる血糖値の推定と、この測定値の測定精度を判断する
ための実測値の測定は以下の手順で行った。 近赤外スペクトルの測定を行う。 測定した近赤外スペクトルの主成分分析を行い、被
験者の分類を行う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。 血糖値の実測を行う。
【００６２】この段階は実際の測定では必要ないが、本
実施例での測定精度を検証するために実施した。
実施例での測定精度を検証するために実施した。
【００６３】上記手順は被験者が一人に固定される場
合、２回目以降は主成分分析する段階は省略し、分類さ
れた群の測定条件、検量式をそのまま用いてもよい。
合、２回目以降は主成分分析する段階は省略し、分類さ
れた群の測定条件、検量式をそのまま用いてもよい。
【００６４】本実施例での血糖定量の結果として、皮膚
厚さ１．２ｍｍ以上と判断され、血糖値を推定された群
の測定結果を図１１に、皮膚厚さ１．２ｍｍ未満と推定
され、血糖値を推定された群の測定結果を図１２に示
す。また、対照例として、同一データを被験者を分類す
ることなく、一律に皮膚厚さ１．２ｍｍの血糖値推定に
用いた検量式で血糖値推定を行った場合の結果を図９に
示す。被験者を分離せず血糖値推定を行った場合の相関
係数は０．６９で、被験者の分類を行った場合の相関係
数は０．８５と０．９３であることから、本発明による
定量精度の向上が確認できた。また、個人毎に検量式作
成することなく血糖値の推定が可能となった。 −実施例３− 本実施例は予備的に測定した近赤外スペクトルより被験
者の分類を行った例である。
厚さ１．２ｍｍ以上と判断され、血糖値を推定された群
の測定結果を図１１に、皮膚厚さ１．２ｍｍ未満と推定
され、血糖値を推定された群の測定結果を図１２に示
す。また、対照例として、同一データを被験者を分類す
ることなく、一律に皮膚厚さ１．２ｍｍの血糖値推定に
用いた検量式で血糖値推定を行った場合の結果を図９に
示す。被験者を分離せず血糖値推定を行った場合の相関
係数は０．６９で、被験者の分類を行った場合の相関係
数は０．８５と０．９３であることから、本発明による
定量精度の向上が確認できた。また、個人毎に検量式作
成することなく血糖値の推定が可能となった。 −実施例３− 本実施例は予備的に測定した近赤外スペクトルより被験
者の分類を行った例である。
【００６５】本実施例に用いた皮膚の近赤外スペクトル
により血糖値を推定するための装置は図１に示した装置
とほぼ同様の装置を用いた。予備的な近赤外スペクトル
の測定は、血糖値を推定するために近赤外スペクトルを
測定する同一部位である左手の前腕内側で行った。ま
た、測定に用いた受発光プローブは図１５に示すよう
に、中心の受光ファイバー８の同心円状に受発光間距離
３００μｍに６本の発光ファイバー７ａと受発光間距離
６５０μｍに１２本の発光ファイバー７ｂを配置したも
のを用いた。受発光間距離３００μｍと６５０μｍから
の発光は切り替え手段により切り替えられるようになっ
ており、予備的な近赤外スペクトルの測定は受発光間距
離６５０μｍを用いて行った。
により血糖値を推定するための装置は図１に示した装置
とほぼ同様の装置を用いた。予備的な近赤外スペクトル
の測定は、血糖値を推定するために近赤外スペクトルを
測定する同一部位である左手の前腕内側で行った。ま
た、測定に用いた受発光プローブは図１５に示すよう
に、中心の受光ファイバー８の同心円状に受発光間距離
３００μｍに６本の発光ファイバー７ａと受発光間距離
６５０μｍに１２本の発光ファイバー７ｂを配置したも
のを用いた。受発光間距離３００μｍと６５０μｍから
の発光は切り替え手段により切り替えられるようになっ
ており、予備的な近赤外スペクトルの測定は受発光間距
離６５０μｍを用いて行った。
【００６６】予備的な近赤外スペクトルを用いて行う被
験者の分類は、実施例２と同様に主成分分析により行っ
た。本実施例では、主成分分析によって表皮層と真皮層
との合計の厚さが１．２ｍｍ未満と判断した場合は、発
光の切り替え手段によって受発光間隔３００μｍの近赤
外スペクトルを測定する。これは、皮膚厚さが薄い群に
ついては真皮層を適切に透過する光路を設定した方がよ
り血糖値の推定精度が向上するためで、受発光間距離を
狭めることで皮膚の深さ方向への到達度を浅くする効果
がある。
験者の分類は、実施例２と同様に主成分分析により行っ
た。本実施例では、主成分分析によって表皮層と真皮層
との合計の厚さが１．２ｍｍ未満と判断した場合は、発
光の切り替え手段によって受発光間隔３００μｍの近赤
外スペクトルを測定する。これは、皮膚厚さが薄い群に
ついては真皮層を適切に透過する光路を設定した方がよ
り血糖値の推定精度が向上するためで、受発光間距離を
狭めることで皮膚の深さ方向への到達度を浅くする効果
がある。
【００６７】血糖値を推定する検量式は、他の実施例と
同様に２種類準備されている。皮膚の近赤外スペクトル
による血糖値の推定と、この測定値の測定精度を判断す
るための実測値の測定は以下の手順で行った。 予備的な皮膚の近赤外スペクトルの測定を受発光間
隔６５０μｍで行う。 測定した皮膚厚さに基づいて、被験者の分類を行
う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 血糖値の実測を行う。
同様に２種類準備されている。皮膚の近赤外スペクトル
による血糖値の推定と、この測定値の測定精度を判断す
るための実測値の測定は以下の手順で行った。 予備的な皮膚の近赤外スペクトルの測定を受発光間
隔６５０μｍで行う。 測定した皮膚厚さに基づいて、被験者の分類を行
う。 被験者の分類に応じた検量式を選択する。 血糖値の実測を行う。
【００６８】この段階は実際の測定では必要ないが、本
実施例での測定精度を検証するために実施した。 皮膚厚さを１．２ｍｍ未満と判断した場合、受発光
間距離３００μｍで皮膚の近赤外スペクトルを測定す
る。皮膚厚さを１．２ｍｍ以上と判断した場合、で測
定した皮膚の近赤外スペクトルをそのまま利用する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。上記手順は被験者が一人に固定
される場合、２回目以降は予備的な皮膚の近赤外スペク
トルを測定する段階は省略し、分類された群の測定条
件、検量式をそのまま用いてもよい。
実施例での測定精度を検証するために実施した。 皮膚厚さを１．２ｍｍ未満と判断した場合、受発光
間距離３００μｍで皮膚の近赤外スペクトルを測定す
る。皮膚厚さを１．２ｍｍ以上と判断した場合、で測
定した皮膚の近赤外スペクトルをそのまま利用する。 測定した近赤外スペクトルを選択した検量式に代入
し、血糖値を推定する。上記手順は被験者が一人に固定
される場合、２回目以降は予備的な皮膚の近赤外スペク
トルを測定する段階は省略し、分類された群の測定条
件、検量式をそのまま用いてもよい。
【００６９】本発明により従来の技術のような単一の測
定条件でなく、個体差に応じて受発光ファイバー間隔を
設定し、その分類に応じた検量式を準備することで定量
精度の向上が可能である。また、個人毎に検量式作成す
ることなく血糖値の推定が可能となった。 −実施例４− 本実施例は測定した近赤外スペクトルより被験者の分類
を行った例である。本実施例に用いた皮膚の近赤外スペ
クトルにより血糖値を推定するための装置は図１に示し
た装置とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルの
測定は、左手の前腕内側で行った。また、測定に用いた
受発光プローブは従来の技術に示したものと同じ受発光
ファイバー間が６５０μｍのものを用いた。
定条件でなく、個体差に応じて受発光ファイバー間隔を
設定し、その分類に応じた検量式を準備することで定量
精度の向上が可能である。また、個人毎に検量式作成す
ることなく血糖値の推定が可能となった。 −実施例４− 本実施例は測定した近赤外スペクトルより被験者の分類
を行った例である。本実施例に用いた皮膚の近赤外スペ
クトルにより血糖値を推定するための装置は図１に示し
た装置とほぼ同様の装置を用いた。近赤外スペクトルの
測定は、左手の前腕内側で行った。また、測定に用いた
受発光プローブは従来の技術に示したものと同じ受発光
ファイバー間が６５０μｍのものを用いた。
【００７０】近赤外スペクトルを用いて行う被験者の分
類は、近赤外スペクトルの１７２８ｎｍでの吸光度（Ａ
ｂ１７２８）と１６７０ｎｍでの吸光度（Ａｂ１６７
０）の比を用いて行った。すなわち、 Ａｂ１７２８／Ａｂ１６７０＞αの時は皮膚厚さ１．２
ｍｍ未満 Ａｂ１７２８／Ａｂ１６７０＜α，Ａｂ１７２８／Ａｂ
１６７０＝αの時は皮膚厚さ１．２ｍｍ以上 ここでαは定数と判断し、皮膚性状の分類を行い、他の
実施例と同様に、事前に準備した皮膚性状に対応する検
量式に近赤外スペクトルを代入して血糖値の算出を行
う。
類は、近赤外スペクトルの１７２８ｎｍでの吸光度（Ａ
ｂ１７２８）と１６７０ｎｍでの吸光度（Ａｂ１６７
０）の比を用いて行った。すなわち、 Ａｂ１７２８／Ａｂ１６７０＞αの時は皮膚厚さ１．２
ｍｍ未満 Ａｂ１７２８／Ａｂ１６７０＜α，Ａｂ１７２８／Ａｂ
１６７０＝αの時は皮膚厚さ１．２ｍｍ以上 ここでαは定数と判断し、皮膚性状の分類を行い、他の
実施例と同様に、事前に準備した皮膚性状に対応する検
量式に近赤外スペクトルを代入して血糖値の算出を行
う。
【００７１】本発明により、近赤外スペクトルによる皮
膚性状の分類を脂肪成分由来の特異吸収波長を利用して
行その分類に応じた検量式を準備することで定量精度の
向上が可能である。また、個人毎に検量式作成すること
なく血糖値の推定が可能となった。
膚性状の分類を脂肪成分由来の特異吸収波長を利用して
行その分類に応じた検量式を準備することで定量精度の
向上が可能である。また、個人毎に検量式作成すること
なく血糖値の推定が可能となった。
【００７２】
【発明の効果】従来の技術では、個体差が大きい人間や
生物の皮膚組織中の生体成分濃度を測定する場合に、通
常、生体成分の定量を行う個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成し定量分析を行うことが行われるが、本
発明のように、被験者を皮膚性状に分類し、その分類毎
に検量式を準備することで、個体差が大きい人間や生物
の皮膚組織における生体成分濃度の定量、あるいはその
成分濃度を代用特性とした特性値の定量を、個体毎、あ
るいは測定部分毎に検量式を作成することなくできるよ
うになった。それにより、個体毎あるいは測定部分毎に
検量線を作成する場合での、測定対象である人や生物を
長時間拘束する必要がなくなり、測定対象の人や生物の
負担を軽減することができた。さらに、測定者にも検量
のための式を作成する等の複雑な作業の必要がなくな
り、負担を軽減することができた。
生物の皮膚組織中の生体成分濃度を測定する場合に、通
常、生体成分の定量を行う個体毎、あるいは測定部分毎
に検量式を作成し定量分析を行うことが行われるが、本
発明のように、被験者を皮膚性状に分類し、その分類毎
に検量式を準備することで、個体差が大きい人間や生物
の皮膚組織における生体成分濃度の定量、あるいはその
成分濃度を代用特性とした特性値の定量を、個体毎、あ
るいは測定部分毎に検量式を作成することなくできるよ
うになった。それにより、個体毎あるいは測定部分毎に
検量線を作成する場合での、測定対象である人や生物を
長時間拘束する必要がなくなり、測定対象の人や生物の
負担を軽減することができた。さらに、測定者にも検量
のための式を作成する等の複雑な作業の必要がなくな
り、負担を軽減することができた。
【００７３】また、個体差を考慮する際に、その個体の
属性を判断し最適な測定条件や検量式を選択することで
測定精度を向上させることもができた。
属性を判断し最適な測定条件や検量式を選択することで
測定精度を向上させることもができた。
【図１】本発明及び従来例を示す概略図である。
【図２】同上の皮膚組織の断面模式図及び真皮のスペク
トル測定を示す概念図である。
トル測定を示す概念図である。
【図３】同上の前腕内側部で測定した皮膚の近赤外スペ
クトルを示すグラフである。
クトルを示すグラフである。
【図４】同上の血糖値定量を行う検量式の回帰係数を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】同上の生体成分の吸収スペクトルを示すグラフ
である。
である。
【図６】同上の受発光プローブを示す正面図である。
【図７】従来技術による血糖値測定結果を示すグラフで
ある。
ある。
【図８】本発明の一つの検量式での複数の被験者の血糖
値測定を行った結果を示すグラフである。
値測定を行った結果を示すグラフである。
【図９】同上の一つの検量式での複数の被験者の血糖値
測定を行った結果を示すグラフである。
測定を行った結果を示すグラフである。
【図１０】同上の被験者の皮膚厚さを求めた超音波断層
写真である。
写真である。
【図１１】同上の皮膚厚さ１．２ｍｍ以上の群に対して
血糖値変動を求めた結果を示すグラフである。
血糖値変動を求めた結果を示すグラフである。
【図１２】同上の皮膚厚さ１．２ｍｍ未満の群に対して
血糖値変動を求めた結果を示すグラフである。
血糖値変動を求めた結果を示すグラフである。
【図１３】同上の皮膚の近赤外スペクトルを主成分分析
した結果を示すグラフである。
した結果を示すグラフである。
【図１４】同上の主成分分析の第２主成分のローディン
グプロットである。
グプロットである。
【図１５】同上の実施例３に用いた受発光プローブを示
す正面図である。
す正面図である。
１ 光源
３ 受発光プローブ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB12 CC16 EE01 EE02
EE12 FF06 HH01 HH06 JJ05
JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 KK04
MM02 MM12 PP10
4C038 KK10 KL05 KL07 KX02
Claims (13)
- 【請求項１】 皮膚の近赤外スペクトルを測定し、測定
した近赤外スペクトルを検量式に代入演算し、目的とす
る生体成分濃度を定量する定量分析において、あらかじ
め近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する検量
式を複数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外スペクトル
を測定する段階、皮膚性状を分類する段階、分類した皮
膚性状に対応する検量式を選択する段階、測定した前記
近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算
し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有するこ
とを特徴とする生体成分の定量方法。 - 【請求項２】 前記皮膚性状の分類を行うに際して、近
赤外スペクトルを測定する皮膚の皮膚厚さを指標として
皮膚性状の分類を行うことを特徴とする請求項１記載の
生体成分の定量方法。 - 【請求項３】 前記皮膚性状の分類を行うに際して、近
赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤外スペクトルの形
状により皮膚性状の分類を行うことを特徴とする請求項
１記載の生体成分の定量方法。 - 【請求項４】 近赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤
外スペクトルの形状により皮膚性状の分類を行う手法と
して統計的手法を用いることを特徴とする請求項３記載
の生体成分の定量方法。 - 【請求項５】 統計的手法が主成分分析であることを特
徴とする請求項４記載の生体成分の定量方法。 - 【請求項６】 近赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤
外スペクトルの形状を実際の皮膚厚さの代用特性として
行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の
生体成分の定量方法。 - 【請求項７】 近赤外スペクトルを測定した皮膚の近赤
外スペクトルの形状を実際の皮膚厚さの代用特性として
行う手法として、皮下脂肪の特異吸収波長である１７０
０〜１８００ｎｍの波長範囲から少なくとも一つの波長
を選択し、その吸光度から皮膚性状の分類を行うことを
特徴とする請求項６記載の生体成分の定量方法。 - 【請求項８】 前記近赤外スペクトルを測定する皮膚の
皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類を行うにあたっ
て、超音波を利用して皮膚厚さを実測して皮膚性状の分
類を行うことを特徴とする請求項２記載の生体成分の定
量方法。 - 【請求項９】 前記近赤外スペクトルを測定する皮膚の
皮膚厚さを指標として皮膚性状の分類を行うにあたっ
て、光コヒーレンストモグラフィを利用して皮膚厚さを
実測して皮膚性状の分類を行うことを特徴とする請求項
２記載の生体成分の定量方法。 - 【請求項１０】 皮膚の近赤外スペクトルを測定し、測
定した近赤外スペクトルを検量式に代入演算し、目的と
する生体成分濃度を定量する定量分析において、あらか
じめ近赤外スペクトルを測定する皮膚性状に対応する検
量式を複数準備し、少なくとも、皮膚の近赤外スペクト
ルを測定し皮膚性状を分類する段階、分類した皮膚性状
に対応する測定条件を設定する段階、分類した皮膚性状
に対応する検量式を選択する段階、分類した皮膚性状に
対応する測定条件を設定する段階、設定した測定条件で
皮膚の近赤外スペクトルを測定する段階、測定した前記
近赤外スペクトルを選択された前記検量式に代入演算
し、目的とする生体成分濃度を定量する段階を有するこ
とを特徴とする生体成分の定量方法。 - 【請求項１１】 定量を目的とする生体成分がグルコー
スであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか
記載の生体成分の定量方法。 - 【請求項１２】 受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受
発光プローブと、前記受発光プローブに近赤外光を供給
する光源と、前記受発光プローブからのスペクトル光を
受光する受光手段と、前記近赤外光を分光する分光手段
と、前記受光手段からの信号を用い生体成分の定量を行
う演算手段、皮膚性状に対応する検量式を複数記憶させ
る記憶手段からなる生体成分の定量装置であり、生体成
分の定量する際に、少なくとも、前記受発光プローブを
皮膚表面に当接させ近赤外スペクトルを測定する段階、
前記受発光プローブを当接させた部分の皮膚性状を分類
する段階、分類した皮膚性状に対応する検量式を選択す
る段階、測定した前記近赤外スペクトルを選択された前
記検量式に代入演算し、目的とする生体成分濃度を定量
する段階を経て目的とする生体成分濃度を定量すること
を特徴とする生体成分の定量装置。 - 【請求項１３】 受発光間隔を２ｍｍ以下に設定した受
発光プロ−ブと、前記受発光間隔を選択できる受発光間
隔選択手段と、前記受発光プローブに近赤外光を供給す
る光源と、前記受発光プローブからのスペクトル光を受
光する受光手段と、前記近赤外光を分光する分光手段
と、前記受光手段からの信号を用い生体成分の定量を行
う演算手段、皮膚性状に対応する検量式を複数記憶させ
る記憶手段からなる生体成分の定量装置であり、生体成
分の定量する際に、少なくとも前記受発光プローブを皮
膚表面に当接させ近赤外スペクトルを測定する段階、前
記受発光プローブを当接させた部分の皮膚性状を分類す
る段階、分類した皮膚性状に対応する前記プローブの受
発光間隔を選択する段階、分類した皮膚性状と受発光間
隔に対応する検量式を選択する段階、設定した受発光間
隔のプローブを皮膚表面に当接させ近赤外スペクトルを
測定する段階、測定した前記近赤外スペクトルを選択さ
れた前記検量式に代入演算し、目的とする生体成分濃度
を定量する段階を経て目的とする生体成分濃度を定量す
ることを特徴とする生体成分の定量装置。
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