JP2004329888A - Method and apparatus for measuring concentration of specific component - Google Patents

Method and apparatus for measuring concentration of specific component Download PDF

Info

Publication number
JP2004329888A
JP2004329888A JP2004092943A JP2004092943A JP2004329888A JP 2004329888 A JP2004329888 A JP 2004329888A JP 2004092943 A JP2004092943 A JP 2004092943A JP 2004092943 A JP2004092943 A JP 2004092943A JP 2004329888 A JP2004329888 A JP 2004329888A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
calibration curve
wave number
measuring
concentration
living body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004092943A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004329888A5 (en
Inventor
Kiyoko Oshima
希代子 大嶋
Shinji Uchida
真司 内田
Masahiko Shioi
正彦 塩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004092943A priority Critical patent/JP2004329888A/en
Publication of JP2004329888A publication Critical patent/JP2004329888A/en
Publication of JP2004329888A5 publication Critical patent/JP2004329888A5/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably and easily measure the concentration of a specific component contained in an organism, without dispersion even when liquid such as water, saliva or sweat is interposed between an optical element and the organism, and even when measuring a plurality of organisms. <P>SOLUTION: An analytical curve for correction is computed to correct the influence by fluctustion of thickness of the liquid, or the like, interposed between the organism and the optical element. A measured value is corrected by the analytical curve, and concentration is determined from the obtained corrected value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、生体における血糖値、水分またはコレステロール等の特定成分の濃度を、生体からの帰還光を測定することにより、光学的に測定するための方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for optically measuring the concentration of a specific component such as blood sugar level, water or cholesterol in a living body by measuring return light from the living body.

従来から光学測定装置を用いて、試料、とりわけ生体の特定成分を測定する方法が種々提案されている。例えば、平行に向かい合った一対の反射面を備えた透明な減衰全反射(ATR)素子を光学素子として用い、この光学素子に上下の口唇を密着させて血糖値を測定する方法が提案されている(特許文献1および2)。
具体的にこの方法では、セレン化亜鉛、シリコンまたはゲルマニウム等からなるATR素子を口にくわえて口唇で押さえつけ、この状態でATR素子に光を入射させる。入射光は、ATR素子の反射面と口唇との境界で全反射を繰り返し、その後ATR素子の外部に出射する。この出射光を分析することによって唇に含まれる成分の濃度に関する情報を得ることができる。
Conventionally, various methods have been proposed for measuring a specific component of a sample, particularly a living body, using an optical measurement device. For example, a method has been proposed in which a transparent attenuated total reflection (ATR) element having a pair of reflecting surfaces facing in parallel is used as an optical element, and upper and lower lips are brought into close contact with this optical element to measure a blood glucose level. (Patent Documents 1 and 2).
Specifically, in this method, an ATR element made of zinc selenide, silicon, germanium, or the like is held in the mouth and pressed down by a lip, and light is incident on the ATR element in this state. The incident light repeats total reflection at the boundary between the reflection surface of the ATR element and the lip, and then exits outside the ATR element. By analyzing the emitted light, information on the concentration of the component contained in the lips can be obtained.

また、口唇の粘膜に密着させたZnSe光学結晶等からなるATR素子に、波長9〜11マイクロメートルのレーザ光を入射させ、ATR素子の内部で多重反射させる方法も提案されている。多重反射した後の減衰全反射光または散乱反射光等を分析することによって、血糖値または血中エタノール濃度を測定することができる。
これらの方法によると、リアルタイムにかつ非侵襲的に、グルコースまたはコレステロール等の特定成分の濃度を測定することができる。これらの方法では、エバネッセント光(いわゆるしみだし光)が定量分析に応用されている。
Further, a method has been proposed in which a laser beam having a wavelength of 9 to 11 micrometers is incident on an ATR element made of a ZnSe optical crystal or the like adhered to the mucous membrane of the lip, and multiple reflection is performed inside the ATR element. By analyzing the attenuated total reflection light or the scattered reflection light after the multiple reflection, the blood glucose level or the blood ethanol concentration can be measured.
According to these methods, the concentration of a specific component such as glucose or cholesterol can be measured in real time and non-invasively. In these methods, evanescent light (so-called exudation light) is applied to quantitative analysis.

このように、生体からの帰還光を測定することにより、体液の各種成分の濃度に関する情報を得ることができるが、光学素子と生体との境界部分に存在する液体が、測定精度に影響するという問題がある。なお、濃度に関する情報とは、濃度そのもの、濃度の絶対値、および濃度の時間的変化等を含む。
特開平9−113439号公報 特開平11−178799号公報
Thus, by measuring the return light from the living body, it is possible to obtain information on the concentrations of various components of the body fluid, but the liquid present at the boundary between the optical element and the living body affects the measurement accuracy. There's a problem. The information on the density includes the density itself, the absolute value of the density, the temporal change of the density, and the like.
JP-A-9-113439 JP-A-11-178799

しかし、上記のような方法を実施するための従来の光学測定装置は、以下のような問題点を有する。すなわち、ATR素子中を進行する光は、ATR素子の反射面と口唇との境界で全反射を繰り返す際に、わずかに口唇中に進入する。このとき、光は、そこに存在する体液中の成分の影響を受ける。
例えば、グルコースは、波数1033cm-1および1080cm-1付近に吸収ピークを有する。したがって、この波数の光を生体に照射した場合、生体中のグルコース濃度に応じて光の吸収量が異なってしまう。
However, the conventional optical measuring device for performing the above method has the following problems. In other words, light traveling in the ATR element slightly enters the lip when total reflection is repeated at the boundary between the reflection surface of the ATR element and the lip. At this time, the light is affected by the components in the body fluid existing there.
For example, glucose has absorption peaks near the wave numbers of 1033 cm -1 and 1080 cm -1 . Therefore, when a living body is irradiated with light having this wave number, the amount of light absorbed differs depending on the glucose concentration in the living body.

より具体的には、光学素子を用いて生体である口唇の濃度情報を測定する場合、光学素子と口唇との間に唾液等の液体が介在すると、口唇に到達する光の量は、液体層の厚みによって変化する。その結果、光の量に基づいて検出される信号量が大きく変化して測定結果にばらつきを生じ、安定した測定結果が得られない。
このときグルコースピーク値だけを濃度情報として求めると、例えば、実際はグルコース濃度が高いのに唾液層が厚いために測定される吸光度が低かったり、実際はグルコース濃度が低いにもかかわらず、唾液層が薄いために測定される吸光度が高かったりし、誤った濃度情報となる。
More specifically, when measuring the density information of the lip, which is a living body, using an optical element, if a liquid such as saliva is interposed between the optical element and the lip, the amount of light reaching the lip is changed by a liquid layer. Varies depending on the thickness of As a result, the amount of signal detected based on the amount of light greatly changes, causing variation in the measurement result, and a stable measurement result cannot be obtained.
At this time, when only the glucose peak value is obtained as the concentration information, for example, the absorbance measured is low because the saliva layer is thick despite the fact that the glucose concentration is high, or the saliva layer is thin despite the fact that the glucose concentration is low. For this reason, the measured absorbance may be high, or erroneous concentration information may be obtained.

さらに、複数の被検体を測定する場合には、屈折率の個人差によっても、この信号量が大きく変化し、同様の問題が生じる。
また、口唇以外の部位において測定を行う場合、前記部位と光学素子との間に汗などの体液が介在すると、その体液層の厚みによって生体に到達する光の量が変化して測定結果にばらつきを生じ、同様の問題が生じる。
Further, when measuring a plurality of subjects, the signal amount greatly changes depending on the individual difference in the refractive index, and the same problem occurs.
Further, when measurement is performed at a site other than the lips, if a body fluid such as sweat is interposed between the site and the optical element, the amount of light reaching the living body changes due to the thickness of the body fluid layer, and the measurement result varies. And a similar problem occurs.

一般に、ATR法において、エバネッセント光が測定対象に浸入する深さは、波長オーダである。この光は、生体の表面から波長オーダの範囲にある表層組織を透過した後、帰還する。エバネッセント光の侵入する深さは、生体の屈折率と光学素子への光の入射角により決定される。
生体と光学素子との間に液体などが介在する場合、介在する液体の厚みが変化すると、エバネッセント光の生体へ侵入する深さが変化する。また、測定される生体部位が複数存在する場合には、測定される部位ごとに屈折率が異なるため、侵入深さが変化する。このため、上記問題点は、ATR素子を用いた光学測定装置において顕著である。
Generally, in the ATR method, the depth at which the evanescent light penetrates the measurement target is on the order of wavelength. This light returns from the surface of the living body after passing through the surface tissue in the wavelength range. The penetration depth of the evanescent light is determined by the refractive index of the living body and the angle of incidence of the light on the optical element.
When a liquid or the like is interposed between the living body and the optical element, if the thickness of the interposed liquid changes, the depth of the evanescent light entering the living body changes. Further, when there are a plurality of living body parts to be measured, the penetration depth changes because the refractive index differs for each part to be measured. For this reason, the above problem is remarkable in an optical measurement device using an ATR element.

また、エバネッセント光ではなく、透過光を測定する方法であっても、生体と光学素子との境界部分に液体が介在し、その液体層の厚さが変化すると波数信号情報に変化を及ぼす影響は同様である。
すなわち、従来の測定方法では、生体と光学素子との境界部分の状態の変化が波数信号情報に影響を及ぼすという問題があり、本発明は、このような問題を解決すべく、光学素子と生体との間に水、唾液または汗等の液体が介在した場合や複数の生体部位で測定を行う場合でも、生体に含まれる特定成分の濃度情報を安定的に容易に測定することができる方法および装置を提供することを目的とする。
Also, even in the method of measuring transmitted light instead of evanescent light, when a liquid intervenes at the boundary between a living body and an optical element and the thickness of the liquid layer changes, the effect of changing the wavenumber signal information is not affected. The same is true.
That is, in the conventional measurement method, there is a problem that a change in the state of the boundary portion between the living body and the optical element affects the wavenumber signal information, and the present invention solves such a problem. Even when a liquid such as water, saliva or sweat intervenes between the two or when measuring at a plurality of living body parts, a method capable of stably and easily measuring the concentration information of a specific component contained in the living body and It is intended to provide a device.

上述のような課題を解決すべく、本発明は、生体に含まれる特定成分の濃度を測定する方法であって、
(1)光学素子に光を入射し、前記光を前記光学素子に接する生体に吸収および反射させた後、前記光学素子から出射させる工程、
(2)前記光学素子から出射させた光を検出し、検出光から波数信号を得る工程、
(3)前記生体と前記光学素子との境界部分の状態変化が前記波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線を使用し、前記波数信号を補正する工程、ならびに
(4)前記補正後の波数信号から、前記生体に含まれる特定成分の濃度を得る工程を包むことを特徴とする特定成分濃度の測定方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention is a method for measuring the concentration of a specific component contained in a living body,
(1) entering light into an optical element, absorbing and reflecting the light to a living body in contact with the optical element, and then emitting the light from the optical element;
(2) detecting light emitted from the optical element and obtaining a wave number signal from the detected light;
(3) a step of correcting the wavenumber signal using a calibration curve for correcting an influence of a state change of a boundary portion between the living body and the optical element on the wavenumber signal; and (4) a step after the correction. A method for measuring the concentration of a specific component, comprising a step of obtaining a concentration of the specific component contained in the living body from a wave number signal.

さらに、本発明は、上記測定方法を実施するための測定装置も提供する。この測定装置は、(a)生体と接触させるための光学素子、
(b)前記光学素子に光を入射させるための光源、
(c)前記光学素子から出射する光を検出するための光検出手段、および
(d)前記光検出手段において得られた波数信号を処理するための信号処理手段を備え、
前記信号処理手段が、1種以上の検量線データを使用して前記波数信号を補正する。
Furthermore, the present invention also provides a measuring device for performing the above measuring method. This measuring device comprises: (a) an optical element for making contact with a living body;
(B) a light source for causing light to enter the optical element;
(C) light detection means for detecting light emitted from the optical element, and (d) signal processing means for processing a wave number signal obtained by the light detection means,
The signal processing means corrects the wave number signal using one or more kinds of calibration curve data.

本発明によれば、光学素子と生体との間に水、唾液または汗等の液体が介在した場合であっても、また、生体の複数の部位で測定を行う場合であっても、生体に含まれる特定成分の濃度情報を安定的にかつ容易に測定することができる。   According to the present invention, even when a liquid such as water, saliva, or sweat is interposed between the optical element and the living body, or even when measurement is performed at a plurality of sites in the living body, The concentration information of the specific component contained can be measured stably and easily.

本発明は、生体に含まれる特定成分の濃度を測定する方法であって、
(1)光学素子に光を入射し、前記光を前記光学素子に接する生体に吸収および反射させた後、前記光学素子から出射させる工程、
(2)前記光学素子から出射させた光を検出し、検出光から波数信号を得る工程、
(3)前記生体と前記光学素子との境界部分の状態変化が前記波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線を使用し、前記波数信号を補正する工程、ならびに
(4)前記補正後の波数信号から、前記生体に含まれる特定成分の濃度を得る工程を包むことを特徴とする。
The present invention is a method for measuring the concentration of a specific component contained in a living body,
(1) entering light into an optical element, absorbing and reflecting the light to a living body in contact with the optical element, and then emitting the light from the optical element;
(2) detecting light emitted from the optical element and obtaining a wave number signal from the detected light;
(3) a step of correcting the wavenumber signal using a calibration curve for correcting an influence of a state change of a boundary portion between the living body and the optical element on the wavenumber signal; and (4) a step after the correction. A step of obtaining a concentration of the specific component contained in the living body from a wave number signal.

本発明においては、あらかじめ、(3a)前記境界部分のi(iは2〜nの整数)種の状態に対応するi個のスペクトルを得る工程、および(3b)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって、前記検量線を作成しておく。そして、実際の測定の際に、検出光から得られる波数信号を、この検量線を用いて補正する。   In the present invention, (3a) a step of obtaining i spectra corresponding to i (i is an integer of 2 to n) kinds of states at the boundary portion in advance, and (3b) j for each of the i spectra (J is an integer of 2 to n) i points determined by j wave number signals corresponding to the kinds of wave numbers are plotted on a coordinate system, and the points are connected to obtain a calibration curve, whereby the calibration curve is created. Keep it. Then, at the time of actual measurement, the wave number signal obtained from the detection light is corrected using this calibration curve.

前記工程(3a)が、前記境界部分の2種の状態に対応する第1のスペクトルおよび第2のスペクトルを得る工程であり、前記工程(3b)が、前記第1のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x1,y1)および前記第2のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x2,y2)を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程であるのが好ましい。   The step (3a) is a step of obtaining a first spectrum and a second spectrum corresponding to two states of the boundary portion, and the step (3b) is a step of obtaining two kinds of wave numbers in the first spectrum. Are plotted on a coordinate system at a point (x1, y1) determined by two wavenumber signals corresponding to the above, and at a point (x2, y2) determined by two wavenumber signals corresponding to two kinds of wavenumbers in the second spectrum, It is preferable to obtain a calibration curve by connecting the points.

また、前記工程(3)が、複数の異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する工程を含むのが有効である。   In the step (3), a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a plurality of different wave numbers and having the same gradient as the calibration curve is created, and the wave number signal is generated. It is effective to include a step of performing conversion based on the second calibration curve and provisional conditions.

また、本発明においては、あらかじめ、(3A)前記生体と前記光学素子とが接触した状態で、一度の操作でi(iは2〜nの整数)個のスペクトルを得る工程、および(3B)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって、前記検量線を作成しておく。そして、実際の測定の際に、検出光から得られる波数信号を、この検量線を用いて補正する。   Further, in the present invention, (3A) a step of previously obtaining i (i is an integer of 2 to n) spectra in a single operation in a state where the living body and the optical element are in contact with each other, and (3B) In each of the i spectra, i points determined by j wave number signals corresponding to j (j is an integer of 2 to n) kinds of wave numbers are plotted on a coordinate system, and a calibration curve is obtained by connecting the points. The calibration curve is prepared in accordance with the process. Then, at the time of actual measurement, the wave number signal obtained from the detection light is corrected using this calibration curve.

前記工程(3A)が、第1のスペクトルおよび第2のスペクトルを得る工程であり、前記工程(3B)が、前記第1のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x1,y1)および前記第2のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x2,y2)を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程であるのが好ましい。   The step (3A) is a step of obtaining a first spectrum and a second spectrum, and the step (3B) is determined by two wave number signals corresponding to two kinds of wave numbers in the first spectrum. (X1, y1) and a point (x2, y2) determined by two wave number signals corresponding to two kinds of wave numbers in the second spectrum are plotted on a coordinate system, and a calibration curve is obtained by connecting the points. Preferably it is.

この場合も、前記工程(3)が、複数の異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する工程を含むのが有効である。   Also in this case, the step (3) creates a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a plurality of different wave numbers and having the same gradient as the calibration curve. It is effective to include a step of converting the signal based on the second calibration curve and the provisional condition.

前記境界部分の状態変化が液体層の厚み変化であるのが好ましい。
また、前記検量線を作成する際、700〜3200cm-1の範囲の2つ以上の波数における波数信号を用い、前記暫定条件として前記2つ以上の波数のいずれかにおける波数信号を用いるのが有効である。
It is preferable that the change in the state of the boundary portion is a change in the thickness of the liquid layer.
Further, when creating the calibration curve, it is effective to use wave number signals at two or more wave numbers in the range of 700 to 3200 cm −1 and to use wave number signals at any of the two or more wave numbers as the provisional condition. It is.

さらに、本発明は、上記測定方法を実施するための測定装置にも関する。この測定装置は、生体に含まれる特定成分の濃度を測定するための装置であって、
(a)生体と接触させるための光学素子、
(b)前記光学素子に光を入射させるための光源、
(c)前記光学素子から出射する光を検出するための光検出手段、および
(d)前記光検出手段において得られた波数信号を処理するための信号処理手段を備え、
前記信号処理手段が、1種以上の検量線を使用して前記波数信号を補正するものである。
Furthermore, the present invention also relates to a measuring device for performing the above measuring method. This measuring device is a device for measuring the concentration of a specific component contained in the living body,
(A) an optical element for contacting a living body,
(B) a light source for causing light to enter the optical element;
(C) light detection means for detecting light emitted from the optical element, and (d) signal processing means for processing a wave number signal obtained by the light detection means,
The signal processing means corrects the wave number signal using one or more kinds of calibration curves.

前記信号処理手段が、前記検量線をデータとして記憶しているのが有効である。
また、前記信号処理手段が、前記検量線を算出する機能を有するのが有効である。
さらに、前記信号処理手段が、異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する機能を有するのが有効である。
It is effective that the signal processing means stores the calibration curve as data.
Further, it is effective that the signal processing means has a function of calculating the calibration curve.
Further, the signal processing means creates a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a different wave number and having the same gradient as the calibration curve, and converting the wave number signal into the second It is effective to have a function of performing conversion based on the calibration curve and the provisional conditions.

また、前記検量線としては、前記生体と前記光学素子との境界部分における液体層の厚み変化が、前記波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線であるのが有効である。
前記暫定条件は、前記検量線を作成する際に用いた700〜3200cm-1の範囲の2つ以上の波数における波数信号であるのが有効である。
Further, it is effective that the calibration curve is a calibration curve for correcting the influence of a change in the thickness of the liquid layer at the boundary between the living body and the optical element on the wavenumber signal.
It is effective that the provisional condition is a wave number signal at two or more wave numbers in the range of 700 to 3200 cm −1 used when creating the calibration curve.

図面を参照しながら本発明に係る測定方法および測定装置を説明する。図1および6は、本発明の一実施の形態に係る測定装置の構成を示す図である。これらの図において、光源から出射された光の経路が点線で示されている。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
本発明に係る測定方法は以下の4つの工程を含む。
A measuring method and a measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 6 are diagrams showing a configuration of a measuring device according to one embodiment of the present invention. In these figures, the path of light emitted from the light source is indicated by a dotted line. The present invention is not limited to this embodiment.
The measuring method according to the present invention includes the following four steps.

工程(1):
工程1では、光学素子を生体の測定部位に接触させた後、前記光学素子に光を入射し、前記光を前記光学素子に接する生体に吸収および反射させた後、前記光学素子から出射させる。
図1に示されるように、光源1からATR型の光学素子2に入射された光が、全反射を繰り返しながら、光学素子2内を伝搬していく。この光は、光学素子の外側に接する媒体中において、波長の数倍程度の距離(深さ)にまで、しみ出す。このとき、このしみ出し光は、光学素子2に密着した生体5に含まれる特定成分に応じた量だけ吸収される。その後、この光学素子2から光が出射される。
Step (1):
In step 1, after the optical element is brought into contact with the measurement site of the living body, light is incident on the optical element, and the light is absorbed and reflected by the living body in contact with the optical element, and then emitted from the optical element.
As shown in FIG. 1, light incident on the ATR type optical element 2 from the light source 1 propagates through the optical element 2 while repeating total reflection. This light exudes to a distance (depth) about several times the wavelength in a medium in contact with the outside of the optical element. At this time, the exuded light is absorbed by an amount corresponding to a specific component contained in the living body 5 that is in close contact with the optical element 2. Thereafter, light is emitted from the optical element 2.

一方、図6に示す測定装置の場合、光学素子12のセンシング面に形成された略V状部13に生体5を接触させる。この場合、生体5が部分的に隆起して略V状部13に接する。光源1から透過光型の光学素子12に入射された光は、生体15に吸収・反射され、光学素子12内を伝搬する。このとき、この光は、光学素子12に密着した生体5に含まれる特定成分に応じた量だけ吸収される。その後、光が、この光学素子12から出射される。   On the other hand, in the case of the measuring device shown in FIG. 6, the living body 5 is brought into contact with the substantially V-shaped portion 13 formed on the sensing surface of the optical element 12. In this case, the living body 5 partially rises and comes into contact with the substantially V-shaped portion 13. Light incident on the transmitted light type optical element 12 from the light source 1 is absorbed and reflected by the living body 15 and propagates through the optical element 12. At this time, this light is absorbed by an amount corresponding to a specific component contained in the living body 5 that is in close contact with the optical element 12. Thereafter, light is emitted from the optical element 12.

工程(2):
工程2においては、光学素子2または12から出射された光を、例えば光検出手段3によって検出し、検出光から波数信号が得られる。波数信号としては、波数に対応した吸光度および透過率等が含まれる。
Step (2):
In step 2, the light emitted from the optical element 2 or 12 is detected by, for example, the light detection means 3, and a wave number signal is obtained from the detected light. The wave number signal includes an absorbance and a transmittance corresponding to the wave number.

工程(3):
ついで、工程3において、前記検出光から得られた波数信号を、検量線を用いて補正する。
この検量線は、波数信号が変動する情報を勾配線として表したものである。具体的には、前記検量線は、生体5と光学素子2または12との境界部分の状態の変化が、検出光から得られた波数信号に及ぼす影響を補正するためのデータである。
Step (3):
Next, in step 3, the wave number signal obtained from the detection light is corrected using a calibration curve.
This calibration curve represents information in which the wave number signal fluctuates as a gradient line. Specifically, the calibration curve is data for correcting the effect of a change in the state of the boundary between the living body 5 and the optical element 2 or 12 on the wavenumber signal obtained from the detection light.

前記検量線は、
(3a)前記境界部分のi(iは2〜nの整数)種の状態に対応するi個のスペクトルを得る工程、および
(3b)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって作成することができる。
The calibration curve is
(3a) a step of obtaining i spectra corresponding to i (i is an integer of 2 to n) kinds of states at the boundary portion; and (3b) j (j is 2 to n) in each of the i spectra. It can be created by plotting i points determined by j wave number signals corresponding to (integer) kinds of wave numbers in a coordinate system, and connecting the points to obtain a calibration curve.

ここで、前記境界部分には、水、唾液もしくは汗等の液体、または空気等が存在し得る。生体5が口唇であり、特定成分がグルコースであり、かつ光学素子2および12と口唇との間の境界部分に唾液などの液体層が存在する場合に代表させて、上記工程(3a)および(3b)を説明する。   Here, water, liquid such as saliva or sweat, air, or the like may exist in the boundary portion. The above-mentioned steps (3a) and (3) are represented by the case where the living body 5 is a lip, the specific component is glucose, and a liquid layer such as saliva exists at the boundary between the optical elements 2 and 12 and the lip. 3b) will be described.

前記境界部分の2種の状態として、唾液層の厚みが0.01μmの場合と1μmの場合とを設定する。まず、光学素子2または12と生体5である口唇との間の唾液層が、検出光から得られる波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線(唾液層変動勾配線)Kを、作成する。図2は、唾液層の厚みを0.01μmまたは1μmと仮定し、ある特定のグルコース濃度について、波数2100cm-1での吸光度を横軸とし、波数1080cm-1での吸光度を縦軸として作成した検量線Kである。
この検量線Kは、グルコース濃度が同じ場合でも、唾液層の厚みによって吸収ピーク1080cm-1での吸光度が変化する様子を示している。
As the two states of the boundary portion, a case where the thickness of the saliva layer is 0.01 μm and a case where the thickness is 1 μm are set. First, a calibration curve (saliva layer variation gradient line) K for correcting the effect of the saliva layer between the optical element 2 or 12 and the lip as the living body 5 on the wave number signal obtained from the detection light is created. . FIG. 2 assumes that the thickness of the salivary layer is 0.01 μm or 1 μm, and for a specific glucose concentration, the absorbance at a wave number of 2100 cm −1 is plotted on the horizontal axis and the absorbance at a wave number of 1080 cm −1 is plotted on the vertical axis. It is a calibration curve K.
This calibration curve K shows how the absorbance at the absorption peak of 1080 cm -1 changes depending on the thickness of the saliva layer even when the glucose concentration is the same.

まず、工程(3a)において、生体5である口唇の屈折率、光学素子2または12の屈折率、光学素子2または12へ入射する光の入射角、および内部反射角などの光学情報を設定する。そして、ある特定のグルコース濃度を設定して、唾液層の厚みが0.01μmの場合のスペクトル、および唾液層の厚みが1μmの場合のスペクトルを計算により求める。
スペクトルを計算するための条件は、実際の測定を行う場合に使用する条件と一致させる。具体的にこの条件とは、口唇の屈折率、使用した光学素子2または12の屈折率、光学素子2または12へ入射させる光の入射角等である。
また、図2において、グルコース濃度は、血糖値80mg/dlに相当するように設定した。
First, in step (3a), optical information such as the refractive index of the lips, which is the living body 5, the refractive index of the optical element 2 or 12, the incident angle of light incident on the optical element 2 or 12, and the internal reflection angle are set. . Then, a specific glucose concentration is set, and a spectrum when the thickness of the saliva layer is 0.01 μm and a spectrum when the thickness of the saliva layer is 1 μm are obtained by calculation.
The conditions for calculating the spectrum are made to match the conditions used when performing the actual measurement. Specifically, the conditions include the refractive index of the lips, the refractive index of the used optical element 2 or 12, the incident angle of light incident on the optical element 2 or 12, and the like.
In FIG. 2, the glucose concentration was set so as to correspond to a blood sugar level of 80 mg / dl.

ついで、工程(3b)において、唾液層の厚みが0.01μmである場合のスペクトルの波数2100cm-1での吸光度をx1とし、波数1080cm-1での吸光度をy1とする。この波数2100cm-1においては、水の影響によってスペクトル形状が大きく変動する。また、波数1080cm-1には、グルコースの吸収ピークの1つが現れる。
同様にして、唾液層の厚みが1μmである場合のスペクトルにおいて、波数2100cm-1での吸光度をx2とし、波数1080cm-1での吸光度をy2とする。
Next, in the step (3b), the absorbance at a wave number of 2100 cm -1 of the spectrum when the thickness of the saliva layer is 0.01 μm is x1, and the absorbance at a wave number of 1080 cm -1 is y1. At this wave number of 2100 cm −1 , the spectral shape greatly changes due to the influence of water. At the wave number of 1080 cm −1 , one of glucose absorption peaks appears.
Similarly, in the spectrum of the case where the thickness of the saliva layer is 1 [mu] m, the absorbance at the wave number 2100 cm -1 and x2, the absorbance at the wave number 1080 cm -1 and y2.

そして、上述のようにして得られた2つの点(x1,y1)および点(x2,y2)を、波数2100cm-1での吸光度を横軸とし、波数1080cm-1での吸光度を縦軸とする座標系(x−y平面)にプロットして、グラフを作成する。最終的に前記2つの点を直線で結び、検量線Kを得る。 The two points (x1, y1) and (x2, y2) obtained as described above are plotted with the absorbance at a wave number of 2100 cm -1 as the horizontal axis and the absorbance at a wave number of 1080 cm -1 as the vertical axis. Is plotted in a coordinate system (xy plane) to create a graph. Finally, the two points are connected by a straight line to obtain a calibration curve K.

上記の例では、唾液層の厚みを0.01μmまたは1μmと仮定してスペクトルを算出し、検量線を作成した。しかし、唾液層の厚みとして3種以上の厚みを仮定してスペクトルを求め、これらのスペクトルからの3つ以上の点を結んで、検量線を作成してもよい。
さらに、上記の例では、各々のスペクトルにおいて、2種の波数での吸光度の組を座標系における点とした。しかし、各々のスペクトルから3種以上の波数での吸光度を求め、これらの吸光度の組を点として、3次元以上の座標系を使用して、検量線を作成してもよい。
In the above example, the spectrum was calculated assuming that the thickness of the saliva layer was 0.01 μm or 1 μm, and a calibration curve was created. However, a spectrum may be obtained by assuming three or more thicknesses as the thickness of the saliva layer, and a calibration curve may be created by connecting three or more points from these spectra.
Furthermore, in the above example, in each spectrum, a set of absorbances at two kinds of wave numbers was set as a point in the coordinate system. However, the absorbance at three or more wave numbers may be obtained from each spectrum, and a calibration curve may be created using a set of these absorbances as a point and using a three-dimensional or more coordinate system.

一般に、ある物質は中赤外域において特有の吸収パターンを持っており、このような吸収ピークが現れる領域を指紋領域と呼ぶ。一例として650〜1800cm-1付近の範囲があげられる。
グルコースは、大小さまざまな吸収ピークを700〜3200cm-1の波数領域に有する。このなかでも指紋領域である950〜1550cm-1の領域での吸収ピークが、グルコースの濃度を測定するためによく用いられる。
In general, a substance has a specific absorption pattern in the mid-infrared region, and a region where such an absorption peak appears is called a fingerprint region. An example is a range around 650 to 1800 cm -1 .
Glucose has absorption peaks of various sizes in the wave number range of 700 to 3200 cm -1 . Above all, an absorption peak in a region of 950 to 1550 cm -1 which is a fingerprint region is often used for measuring a glucose concentration.

生体のようにいろいろな成分を含んでいるものを測定する場合、指紋領域では水分が吸収ピークに影響し、それ以外の成分も吸収ピークに影響する。したがって、当該領域の波数を水分の影響を補正するために利用しても、水分以外の成分による影響は排除することはできず、好ましくない。
水の吸収ピークは1700〜3000cm-1の波数領域に現れる。したがって、指紋領域ではなく、より水の影響を強く受ける1700〜3000cm-1の領域を水分の影響の補正に利用することが好ましい。すなわち、前記工程(3b)においては、少なくとも波数950〜1550cm-1の領域と1700〜3000cm-1の領域で測定を行なうのが好ましい。
When measuring a substance containing various components such as a living body, moisture affects the absorption peak in the fingerprint region, and other components also affect the absorption peak. Therefore, even if the wave number of the region is used to correct the influence of moisture, the influence of components other than moisture cannot be excluded, which is not preferable.
The absorption peak of water appears in the wave number region of 1700 to 3000 cm -1 . Therefore, it is preferable to use the region of 1700 to 3000 cm -1 which is more strongly affected by water, instead of the fingerprint region, for correcting the effect of moisture. That is, in the step (3b), it is preferable to perform the measurement at least in a region of 950 to 1550 cm −1 and a region of 1700 to 3000 cm −1 .

スペクトルを計算するために用いられる生体の屈折率としては、既知の数値を用いてもよいし、測定によって求めてもよい。例えば、生体の吸光度をP偏光およびS偏光の2つの偏光状態で測定し、得られた結果から屈折率を逆算する方法、2つの異なる入射角で入射された光で生体の吸光度を測定し、屈折率を逆算する方法、クラマース・クロニッヒの方法、Drubeの方法、およびエリプソメトリーの方法等が挙げられる。   As the refractive index of the living body used for calculating the spectrum, a known numerical value may be used or it may be obtained by measurement. For example, a method of measuring the absorbance of a living body in two polarization states of P-polarized light and S-polarized light and calculating the refractive index from the obtained result, measuring the absorbance of the living body with light incident at two different incident angles, The method of back calculation of the refractive index, the method of Kramers-Kronig, the method of Drube, the method of ellipsometry and the like can be mentioned.

つぎに、上記検量線を用いて、検出光から得られた波数信号を補正する方法を説明する。まず、工程(3c)として、検量線データを作成するために使用したj種の波数において測定された波数信号で表される点(xm,ym,・・・)を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成する。
そして、工程(3d)として、前記j種の波数のうちの少なくとも1つ(1つ以上)の波数における波数信号を暫定条件として設定し、前記第2の検量線上において、前記暫定条件の波数信号を、前記暫定条件の波数と異なる波数における波数信号に変換し、補正波数信号を得る。
Next, a method of correcting the wave number signal obtained from the detection light using the above calibration curve will be described. First, as a step (3c), the signal passes through a point (xm, ym,...) Represented by a wave number signal measured at j kinds of wave numbers used to create the calibration curve data, and Create a second calibration curve with the same slope.
Then, as a step (3d), a wave number signal at least one (one or more) of the j kinds of wave numbers is set as a provisional condition, and the wave number signal under the provisional condition is set on the second calibration curve. Is converted into a wave number signal at a wave number different from the wave number under the provisional condition to obtain a corrected wave number signal.

なお、検量線を作成するために使用する波数と、測定スペクトルから選択する波数は同じである。
また、測定したデータから上記と同様に2100cm-1での吸光度を横軸にプロットし、1080cm-1での吸光度を縦軸にプロットした点がs1である。この点s1を通り、前記検量線Kと同じ勾配を有する第2の検量線が検量線Hである。
The wave number used to create the calibration curve is the same as the wave number selected from the measured spectrum.
Further, plotted on the horizontal axis and the absorbance from the measured data in the same manner as above 2100 cm -1, the point obtained by plotting the absorbance at 1080 cm -1 on the vertical axis is s1. A second calibration curve passing through this point s1 and having the same gradient as the calibration curve K is a calibration curve H.

工程(4):
最後に工程(4)において、前記補正波数信号から濃度に関する情報が得られ、この情報は外部に出力される。
例えば唾液層の厚みを常に0.2μmと仮定して補正を行う場合について説明する。唾液層0.2μmと仮定して補正する場合、その厚みに対応する2100cm-1での吸光度は、上記工程(3a)と同様に計算することにより0.7と求められる。第2の検量線H上で暫定条件である0.7と交わる点が星印Jであり、この点Jが示す1080cm-1での吸光度はRで表される。
Step (4):
Finally, in step (4), information on the concentration is obtained from the corrected wavenumber signal, and this information is output to the outside.
For example, a case will be described in which the correction is performed assuming that the thickness of the saliva layer is always 0.2 μm. When the correction is performed assuming that the saliva layer is 0.2 μm, the absorbance at 2100 cm −1 corresponding to the thickness is obtained as 0.7 by calculating in the same manner as in the above step (3a). On the second calibration curve H, a point that intersects with the provisional condition of 0.7 is a star J, and the absorbance at 1080 cm −1 indicated by this point J is represented by R.

測定したデータでは、グルコースの吸収ピークである1080cm-1での吸光度はPで表されるが、唾液層の厚みの変動勾配を表す検量線Kに2100cm-1での吸光度0.7を与えれば、吸光度Rという補正波数信号が得られる。すなわち、唾液層の厚みを常に0.2μmとして補正を行うことで、唾液層の厚み変動の影響を受けない濃度情報が得られる。
測定される特定成分がグルコースである場合には、グルコースの吸収ピーク波数での波数信号を血糖値に換算する基本情報を用いて、補正された測定値から血糖値を算出することもできる。
In the measured data, the absorbance at 1080 cm −1 , which is the absorption peak of glucose, is represented by P. If the absorbance 0.7 at 2100 cm −1 is given to the calibration curve K representing the variation gradient of the salivary layer thickness, , An absorbance R is obtained. In other words, by performing the correction with the thickness of the salivary layer always set to 0.2 μm, it is possible to obtain density information that is not affected by the fluctuation of the salivary layer thickness.
When the specific component to be measured is glucose, the blood glucose level can be calculated from the corrected measured value using the basic information for converting the wave number signal at the absorption peak wave number of glucose into the blood glucose level.

測定は、生体5の一箇所において複数回行うことが好ましい。本発明の方法では、各測定において、測定値を補正するために同じ暫定条件を用いる。こうすることによって、各測定において、生体5と光学素子2または12との境界部分の状態が異なっても、実際の測定値を特定の暫定条件下での測定値に変換することによって、境界部分の状態が同じである場合の測定値を得ることができる。このため、測定値のばらつきが低減され、安定した測定結果を得ることができる。   The measurement is preferably performed a plurality of times at one location of the living body 5. In the method of the present invention, the same provisional conditions are used in each measurement to correct the measured values. By doing so, even if the state of the boundary between the living body 5 and the optical element 2 or 12 is different in each measurement, the actual measured value is converted into the measured value under a specific provisional condition, thereby obtaining the boundary portion. Can be obtained when the states are the same. For this reason, variations in measured values are reduced, and stable measurement results can be obtained.

また、本発明の方法では、スペクトルを計算するために、生体5の屈折率を使用する。生体5の測定部位が異なれば、その各々の部位の屈折率を使用して、スペクトルを計算することが可能である。このため、本発明の方法は、生体5の複数箇所において測定を行う場合にも使用することができる。   In the method of the present invention, the refractive index of the living body 5 is used to calculate the spectrum. If the measurement site of the living body 5 is different, the spectrum can be calculated using the refractive index of each site. For this reason, the method of the present invention can also be used when measuring at a plurality of locations in the living body 5.

生体5の複数部位を測定する場合には、1つの検量線を、すべての部位の測定値の補正に用いることはできないため、各々の部位に対応した検量線を使用する必要がある。このような検量線は、上記のように、生体5の個々の部位の屈折率を含む条件を用いてスペクトルを計算し、この計算されたスペクトルを用いて作成することができる。このようにして得られた各部位に対応する検量線を、測定値を補正するために使用する。
なお、スペクトルを計算するために使用する生体5の屈折率には、既存の値を用いてもよく、また本発明の方法を実施する際に測定によって求めてもよい。
When measuring a plurality of parts of the living body 5, one calibration curve cannot be used for correcting the measurement values of all parts, and therefore, it is necessary to use a calibration curve corresponding to each part. As described above, such a calibration curve can be created by calculating a spectrum using the condition including the refractive index of each part of the living body 5 and using the calculated spectrum. The calibration curve corresponding to each site obtained in this way is used to correct the measured value.
The refractive index of the living body 5 used for calculating the spectrum may be an existing value, or may be obtained by measurement when performing the method of the present invention.

このように、本発明の方法は、生体5の複数部位を測定する場合にも、その各々の部位に対応する検量線を使用して、測定値の補正を行うことができる。このため、部位間の差に影響されることなく、安定した測定結果を得ることができる。   As described above, the method of the present invention can correct the measured values even when measuring a plurality of parts of the living body 5 using the calibration curves corresponding to the respective parts. Therefore, a stable measurement result can be obtained without being affected by the difference between the parts.

また、前記検量線は、
(3A)前記生体と前記光学素子とが接触した状態でi(iは2〜nの整数)回の測定を行ってi個のスペクトルを得る工程、および
(3B)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって作成してもよい。
The calibration curve is
(3A) a step of performing i (i is an integer of 2 to n) measurements in a state where the living body and the optical element are in contact with each other to obtain i spectra, and (3B) in each of the i spectra. It may be created by plotting i points determined by j wave number signals corresponding to j (j is an integer of 2 to n) kinds of wave numbers in a coordinate system, and connecting the points to obtain a calibration curve. .

ここで、前記工程(3A)を行うためには、測定開始スイッチなどを用い、一度の開始操作によって自動的に測定開始直後のデータと所定時間経過後のデータとを取り込んでもよい。前記所定時間は適宜選択することができる。前者のデータ取り込みと後者のデータ取り込みは、時間を置かずに連続して行ってもよいし、数秒間〜数分間経過後に行ってもよい。要は、生体5と光学素子2または12とが接触した状態で連続して少なくとも2回の測定データ取り込みを行う。   Here, in order to perform the step (3A), the data immediately after the start of measurement and the data after a lapse of a predetermined time may be automatically acquired by a single start operation using a measurement start switch or the like. The predetermined time can be appropriately selected. The former data capture and the latter data capture may be performed continuously without time delay, or may be performed after a lapse of several seconds to several minutes. In short, measurement data is continuously taken at least twice while the living body 5 and the optical element 2 or 12 are in contact with each other.

また、前記工程(3A)では、一度の操作で2回以上の測定を行ってデータを取り込んでもよい。測定の回数が多くデータの数が多いほど、精密な勾配を有する検量線を得ることができる。   In the step (3A), data may be acquired by performing two or more measurements by one operation. As the number of times of measurement is large and the number of data is large, a calibration curve having a precise gradient can be obtained.

ついで、工程(3B)において、図4に示すように、最初に取り込んだデータのスペクトルの2100cm-1での吸光度をa1とし、1080cm-1での吸光度をb1とする。同様に、2回目に取り込んだデータのスペクトルの2100cm-1での吸光度をa2とし、1080cm-1での吸光度をb2とする。 Then, in the step (3B), as shown in FIG. 4, the absorbance at 2100 cm -1 of the spectrum of the data acquired first is a1 and the absorbance at 1080 cm -1 is b1. Similarly, the absorbance at 2100 cm -1 of the spectrum of the data captured second time is a2, and the absorbance at 1080 cm -1 is b2.

図5に示されるように、このようにして得られた2つの点(a1,b1)および(a2,b2)を、2100cm-1での吸光度を横軸にとり、1080cm-1での吸光度を縦軸にとったx−y平面にプロットする。この2つの点C1、C2を直線で結んで検量線Lを得ることができる。 As shown in FIG. 5, the two points (a1, b1) and (a2, b2) obtained in this way are plotted with the absorbance at 2100 cm -1 on the horizontal axis and the absorbance at 1080 cm -1 on the vertical axis. Plot in the xy plane with the axes. A calibration curve L can be obtained by connecting the two points C1 and C2 with a straight line.

上記の例では、2種の測定データから検量線を作成した。しかし、2個以上のスペクトルを求め、これらのスペクトルからの3つ以上の点を結んで、検量線を作成してもよい。さらに、前述したように、各々のスペクトルから3つ以上の波数での吸光度を求め、これらの吸光度を組として、3次元以上の座標を使用して検量線を作成してもよい。   In the above example, a calibration curve was created from two types of measurement data. However, a calibration curve may be created by obtaining two or more spectra and connecting three or more points from these spectra. Furthermore, as described above, the absorbance at three or more wave numbers may be obtained from each spectrum, and a calibration curve may be created by using these absorbances as a set and using coordinates of three or more dimensions.

また、上記工程(4)において、測定される特定成分がグルコースである場合には、グルコースの吸収ピーク波数での波数信号を血糖値に換算する基本情報を用いて、補正された測定値から血糖値を算出することもできる。   In the above step (4), when the specific component to be measured is glucose, the blood glucose level is converted from the corrected measurement value using the basic information for converting the wave number signal at the absorption peak wave number of glucose into the blood glucose level. Values can also be calculated.

つぎに、本発明の測定方法を実施するための測定装置を、再度、図1を参照しながら説明する。本発明に係る測定装置は、図1または6に示されるように、光源1、光学素子2または12、光検出手段3、信号処理手段4、偏光素子6、および光源1と光学素子2の間に設けられた分光手段(図示せず)で構成される。さらに、前記測定装置の機能を実行させるプログラムおよび当該プログラムを記憶した記録媒体を有する。   Next, a measuring apparatus for performing the measuring method of the present invention will be described again with reference to FIG. As shown in FIG. 1 or 6, the measuring apparatus according to the present invention includes a light source 1, an optical element 2 or 12, a light detecting means 3, a signal processing means 4, a polarizing element 6, and a light source 1 and an optical element 2. And a spectroscopic means (not shown) provided in the apparatus. Furthermore, it has a program for executing the function of the measuring device and a recording medium storing the program.

光源1としては、測定対象である特定成分が吸収する光の波数と同じ波数を有する光を発するものであれば用いることができる。例として、炭化珪素(SiC)を棒状に焼結して得られるグローバ光源、CO2レーザ、およびタングステン灯等が挙げられる。
光学素子2および12を構成する材料としては、特に限定されることなく、当該分野で公知のものを用いることができる。例として、Si、Ge、SiC、ダイアモンド、ZnSe、ZnSおよびKrS等が挙げられる。
As the light source 1, any light source that emits light having the same wave number as the wave number of light absorbed by the specific component to be measured can be used. Examples include a global light source, a CO 2 laser, and a tungsten lamp obtained by sintering silicon carbide (SiC) into a rod shape.
The material constituting the optical elements 2 and 12 is not particularly limited, and a material known in the art can be used. Examples include Si, Ge, SiC, diamond, ZnSe, ZnS and KrS.

ここで、グルコースのように、波数1033cm-1および1080cm-1の赤外域に吸収ピークを示す物質を計測する場合には、約9〜10ミクロンの赤外波長で透過率が高いという観点から、シリコンまたはゲルマニウムで構成され、ホウ素やリン等の不純物の含有量が少なく抵抗率が100Ωcm以上の材料を用いるのが好ましい。抵抗率が1500Ωcm以上のものがさらに好ましい。 Here, as glucose, in the case of measuring the substance showing an absorption peak in the infrared region of the wavenumber 1033cm -1 and 1080 cm -1, from the viewpoint of high transmittance in the infrared wavelength of about 9 to 10 microns, It is preferable to use a material composed of silicon or germanium and having a low content of impurities such as boron and phosphorus and a resistivity of 100 Ωcm or more. Those having a resistivity of 1500 Ωcm or more are more preferable.

光検出手段3としても、特に限定されることなく、当該分野で公知のものを用いることができる。例として、焦電センサやMCT検出器が挙げられる。
信号処理手段4は、特に限定されることなく、上記検量線データを用いて、光検出手段3で検出された光から得られた波数信号の補正を行うことができる装置であればよい。例えば、信号処理手段として、計算機を用いることができる。
The light detecting means 3 is not particularly limited, and any known light detecting means in the art can be used. Examples include pyroelectric sensors and MCT detectors.
The signal processing unit 4 is not particularly limited, and may be any device that can perform correction of a wave number signal obtained from the light detected by the light detection unit 3 using the calibration curve data. For example, a computer can be used as the signal processing means.

この信号処理手段4は、測定する対象が特定されているならば、その対象に応じて計算で求めた基準検量線をあらかじめ保有(記憶)していてもよく、実際の測定の際に計算でその都度求めてもよい。
また、複数の生体または一つの生体の複数部位の測定を行う場合には、信号処理手段4は、生体5および光学素子2または12の屈折率や光学角度が異なる場合に対応する複数の基準検量線を用意し、測定する生体や光学素子に適した基準検量線を選択してもよい。
If the object to be measured is specified, the signal processing means 4 may hold (store) a reference calibration curve obtained by calculation according to the object in advance, and the signal processing means 4 performs calculation in actual measurement. It may be obtained each time.
When measuring a plurality of living bodies or a plurality of parts of one living body, the signal processing unit 4 performs a plurality of reference calibrations corresponding to the case where the refractive index and the optical angle of the living body 5 and the optical element 2 or 12 are different. A line may be prepared, and a reference calibration curve suitable for a living body or an optical element to be measured may be selected.

さらに、前記信号処理手段4において、生体5の屈折率を求め、この屈折率を用いてスペクトルを計算させてもよい。この場合、検量線データが、信号処理手段において、生体ごとに作成される。この屈折率の算出は、生体5を、光の偏光状態を変化させる偏光素子6を用いて、P偏光状態、S偏光状態の2種類の状態で測定することによって行われる。   Further, the signal processing means 4 may determine the refractive index of the living body 5 and calculate the spectrum using the refractive index. In this case, calibration curve data is created for each living body by the signal processing means. The calculation of the refractive index is performed by measuring the living body 5 in two states of a P-polarized state and an S-polarized state using a polarizing element 6 that changes the polarization state of light.

さらに、特定成分がグルコースである場合には、信号処理手段4に、このグルコース吸収ピーク波数での吸光度の値を血糖値に換算する基本情報を保有させておき、補正された吸光度の値を血糖値に換算して、外部出力させることもできる。   Further, when the specific component is glucose, the signal processing means 4 holds basic information for converting the absorbance value at the glucose absorption peak wave number into a blood glucose level, and converts the corrected absorbance value into a blood glucose level. The value can be converted to an external output.

偏光素子6としては、特に限定されることなく、当該分野で公知のものを用いることができる。例として、ワイヤーグリッド型偏光子、プリズム偏光子、誘電体プリズム偏光子、フィルム偏光子、および反射型偏光子等が挙げられる。   The polarizing element 6 is not particularly limited, and a polarizing element known in the art can be used. Examples include wire grid polarizers, prism polarizers, dielectric prism polarizers, film polarizers, and reflective polarizers.

特定成分は、光学的に測定可能な物質であればよい。その例としては、生体中の血糖、水分、コレステロール、中性脂肪、乳酸、血中エタノール、および体液の各種成分等が挙げられる。
生体5は、光学的に測定可能な物質を含むものであればよい。生体5の測定部位の例として、皮膚、および口唇等の生体組織が挙げられる。液体層が存在することで光学素子2または12と密着させやすい口唇が、さらに好ましい。
The specific component may be any substance that can be measured optically. Examples include blood sugar, water, cholesterol, neutral fat, lactic acid, blood ethanol, various components of body fluid, and the like in a living body.
The living body 5 only needs to contain a substance that can be measured optically. Examples of the measurement site of the living body 5 include skin and living tissues such as lips. Lips that are more likely to adhere to the optical element 2 or 12 due to the presence of the liquid layer are more preferable.

濃度情報としては、測定対象である特定成分の濃度の絶対値、成分比、組成、およびこれらの時間的変化等が挙げられる。
さらに、本発明に係る測定装置には、分光手段を設けることにより、生体中に含まれる特定成分の吸収の波長依存性を計測することができる。干渉計を用いてFT−IR法により測定を行なうと、高感度な測定ができるため好ましい。
Examples of the concentration information include an absolute value of the concentration of the specific component to be measured, a component ratio, a composition, a temporal change thereof, and the like.
Furthermore, by providing the measuring device according to the present invention with spectral means, it is possible to measure the wavelength dependence of absorption of a specific component contained in a living body. It is preferable to perform measurement by an FT-IR method using an interferometer because highly sensitive measurement can be performed.

特に、特定成分が、波数1033cm-1、1080cm-1の赤外域に吸収ピークを有するグルコースのような物質の場合には、光源として、グローバ光源を使用することが好ましい。なぜなら、このグローバ光源は、比較的広い波長範囲をカバーすることができ、かつ10ミクロン程度の長波長領域でも良好に発光することができるからである。 In particular, the specific component, the wave number 1033Cm -1, in the case of materials such as glucose having an absorption peak in the infrared region of 1080 cm -1, as a light source, it is preferable to use a global light source. This is because this global light source can cover a relatively wide wavelength range and can emit light well even in a long wavelength region of about 10 microns.

また、光学素子2または12としては、約9〜10ミクロンの赤外波長で透過率が高いために、ホウ素やリン等の不純物含有量が小さく抵抗率が100Ωcm以上のシリコンまたはゲルマニウムが好ましい。また、その抵抗値は1500Ωcm以上であることがさらに好ましい。偏光素子としては、ワイヤーグリッド型偏光子を用いることが好ましい。   In addition, since the optical element 2 or 12 has a high transmittance at an infrared wavelength of about 9 to 10 microns, silicon or germanium having a small content of impurities such as boron and phosphorus and a resistivity of 100 Ωcm or more is preferable. Further, the resistance value is more preferably 1500 Ωcm or more. It is preferable to use a wire grid type polarizer as the polarizing element.

本発明に係る測定装置は、上記のような構成を有することにより、生体5が1つで測定部位が1つの場合、生体5が1つで測定部位が複数の場合、複数の生体5で測定部位がそれぞれ1つの場合、および複数の生体5で測定部位がそれぞれ複数の場合であっても、特定成分の濃度測定を容易に行うことができる。   The measurement apparatus according to the present invention has the above-described configuration, and can be measured by a plurality of living bodies 5 when there is one living body 5 and one measurement site, when one living body 5 is one and there are a plurality of measurement sites. Even when there is one site, or when there are a plurality of measurement sites in a plurality of living organisms 5, the concentration measurement of the specific component can be easily performed.

また、本発明に係る測定装置には、当該測定装置の全部または一部の手段の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを含んでいてもよい。このプログラムは、検量線を算出する前記信号処理手段としてコンピュータを機能させ、コンピュータと協働して動作する。   Further, the measuring device according to the present invention may include a program for causing a computer to execute the functions of all or a part of the measuring device. This program causes a computer to function as the signal processing means for calculating a calibration curve, and operates in cooperation with the computer.

そして、このプログラムは記録媒体に記憶させて用いてもよい。この記録媒体は、本発明に係る測定装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持する。また、コンピュータにより読み取り可能であり、かつ読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して前記機能を実行する。なお、一部の手段とは、複数の手段のすべてのうちの一つまたは幾つかの手段を意味する。   This program may be stored in a recording medium and used. This recording medium carries a program for causing a computer to execute all or a part of the functions of all or part of the measuring device according to the present invention. Further, the program is readable by a computer, and the read program executes the function in cooperation with the computer. In addition, a part means one or some of all of the plurality of means.

また、プログラムを利用する形態として、コンピュータにより読み取り(処理)可能な記録媒体に当該プログラムを記録し、コンピュータと協働して動作させてもよい。
また、プログラムを伝送媒体中を伝送させてコンピュータにより読み取らせ、コンピュータと協働して動作させてもよい。
また、データ構造としては、データベースおよびデータフォーマットなどが挙げられ、記録媒体としては、ROMなどが挙げられる。伝送媒体としては、インターネットなどの伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
Further, as a mode of using the program, the program may be recorded on a recording medium readable (processable) by a computer, and may be operated in cooperation with the computer.
Further, the program may be transmitted through a transmission medium, read by a computer, and operated in cooperation with the computer.
Further, examples of the data structure include a database and a data format, and examples of the recording medium include a ROM. Transmission media include transmission media such as the Internet, light, radio waves, and sound waves.

また、コンピュータは、CPUなどの純然たるハードウェアに限らず、ファームウェア、OS、さらに周辺機器を含むものであってもよい。
なお、以上説明したように、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現しても良い。
Further, the computer is not limited to pure hardware such as a CPU, but may include firmware, an OS, and peripheral devices.
As described above, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.

本実施例においては、図1に示す測定装置を用いて、本発明に係る測定方法によりグルコース濃度を測定した。また、図3は、グルコースの波数信号の補正を行うための手法を説明するための図である。
この測定では、生体5として口唇において測定を行った。また、検量線Kを作成するときに使用した波数は、2100cm-1および1080cm-1とした。
In this example, the glucose concentration was measured by the measuring method according to the present invention using the measuring device shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a method for correcting the wave number signal of glucose.
In this measurement, the measurement was performed on the lips as the living body 5. The wave numbers used when creating the calibration curve K were 2100 cm -1 and 1080 cm -1 .

本実施例で用いた測定装置においては、光源1としてSiC光源を用い、光学素子2としてゲルマニウムATR素子を用いた。また、光検出手段3として焦電センサを用い、信号処理手段4として計算機を用いた。さらに、図示しないが、光源1とATR素子との間には分光手段を設けた。   In the measuring apparatus used in this example, a SiC light source was used as the light source 1 and a germanium ATR element was used as the optical element 2. Further, a pyroelectric sensor was used as the light detecting means 3 and a computer was used as the signal processing means 4. Further, although not shown, a spectral unit is provided between the light source 1 and the ATR element.

スペクトル測定を、以下のように行った。最初に、生体5である口唇を、この装置のATR素子に密着させた。ついで、光源1から、光を所定の角度でATR素子に入射させた。そして、ATR素子から出射された光を、焦電センサにより検出して、波数信号を含む測定スペクトルを得た。   The spectrum measurement was performed as follows. First, the lip, which is the living body 5, was brought into close contact with the ATR element of this device. Next, light from the light source 1 was incident on the ATR element at a predetermined angle. Then, light emitted from the ATR element was detected by a pyroelectric sensor to obtain a measurement spectrum including a wave number signal.

つぎに、計算機において、焦電センサから送られた測定スペクトルのデータから、検量線Kを作成したときに使用した波数2100cm-1および1080cm-1での吸光度を求めた。ついで、図3に示されるように、波数2100cm-1での吸光度と、1080cm-1での吸光度とで表される点を点s1として得た。この点s1を通り、検量線Kと平行な補正用の第2の検量線Hを求めた。すなわち、測定データの1つの点s1に唾液層変動勾配を表す検量線Kを当てはめることで、その測定時の唾液層の厚み変動を推定した。 Then, in the computer, from the data measured spectrum sent from the pyroelectric sensor, to determine the absorbance at the wave number 2100 cm -1 and 1080 cm -1 was used to create the calibration curve K. Then, as shown in FIG. 3, a point represented by the absorbance at a wave number of 2100 cm -1 and the absorbance at 1080 cm -1 was obtained as a point s1. A second calibration curve H for correction passing through this point s1 and parallel to the calibration curve K was obtained. That is, the calibration curve K representing the saliva layer variation gradient was applied to one point s1 of the measurement data, thereby estimating the saliva layer thickness variation at the time of the measurement.

ここでは唾液層の厚みを常に0.2μmと仮定して補正を行った。この厚みに対応する2100cm-1での吸光度は、検量線Kを求めた際と同様の計算により、0.7と求められた。第2の検量線H上で暫定条件である0.7と交わる点が星印Jであり、この点Jが示す1080cm-1での吸光度はRで表される。
測定したデータでは、グルコースの吸収ピークである1080cm-1での吸光度はPで表され、唾液層の厚みの変動勾配を表す検量線Kに2100cm-1での吸光度0.7を与えれば、吸光度Rという補正波数信号が得られた。この吸光度Rを出力させた。
Here, the correction was performed assuming that the thickness of the saliva layer was always 0.2 μm. The absorbance at 2100 cm -1 corresponding to this thickness was determined to be 0.7 by the same calculation as when the calibration curve K was determined. On the second calibration curve H, a point that intersects with the provisional condition of 0.7 is a star J, and the absorbance at 1080 cm −1 indicated by this point J is represented by R.
In the measured data, the absorbance at 1080 cm −1 , which is the absorption peak of glucose, is represented by P, and when the absorbance 0.7 at 2100 cm −1 is given to the calibration curve K representing the variation gradient of the thickness of the salivary layer, the absorbance becomes A corrected wavenumber signal of R was obtained. The absorbance R was output.

このような測定を、生体5の口唇の1部分につき、数回繰り返した。このとき、すべての測定において、暫定条件を、2100cm-1での吸光度0.7とした。これらの測定によって得られた測定値においてはバラツキが少なく、本発明により安定した測定結果が得られることがわかった。
本実施例では、図3中の星印Jで示す算出値を求める暫定条件として、2100cm-1での吸光度0.7という値を用いたが、これに限定されない。例えば2100cm-1以外で水分の影響を受けやすい他の波数であってもよい。また、唾液層の厚みを暫定的に0.2μmとするために2100cm-1での吸光度を0.7としたが、2100cm-1での吸光度はこの数値と限定されるものではない。また唾液層の厚みも0.2μmに限定されない。
Such a measurement was repeated several times for one part of the lips of the living body 5. At this time, in all the measurements, the provisional condition was an absorbance of 0.7 at 2100 cm -1 . The measured values obtained by these measurements showed little variation, and it was found that stable measurement results were obtained according to the present invention.
In the present embodiment, the value of the absorbance 0.7 at 2100 cm −1 was used as a provisional condition for obtaining the calculated value indicated by the star J in FIG. 3, but the present invention is not limited to this. For example, a wave number other than 2100 cm -1 which is easily affected by moisture may be used. Further, the absorbance at 2100 cm -1 was set to 0.7 in order to provisionally make the thickness of the saliva layer 0.2 μm, but the absorbance at 2100 cm -1 is not limited to this value. Further, the thickness of the saliva layer is not limited to 0.2 μm.

一方、図6に示す測定装置を用いたスペクトル測定では、例えば生体5の口唇を光学素子12に密着させる。密着した生体5は、図7に示すように、唾液層14を介して光学素子12の略V状部分13にはまり込み、この部分に光源1からの光が入射される。入射した光は生体5内の特定成分に応じた量だけ吸収され、出射される。その後、検量線Kと平行な補正用の第2の検量線Hを求め、上述したように暫定条件を与えて補正する。   On the other hand, in the spectrum measurement using the measuring device shown in FIG. 6, for example, the lips of the living body 5 are brought into close contact with the optical element 12. As shown in FIG. 7, the closely adhered living body 5 fits into the substantially V-shaped portion 13 of the optical element 12 via the saliva layer 14, and light from the light source 1 is incident on this portion. The incident light is absorbed by an amount corresponding to a specific component in the living body 5 and emitted. After that, a second calibration curve H for correction parallel to the calibration curve K is obtained, and the provisional condition is given as described above to perform the correction.

従来、生体5と光学素子2または12との間に介在する唾液層の厚さは一定に制御することは難しく、測定毎に唾液層の厚さが変動する。このため、生体5に到達する光量が不安定となり、吸光度にばらつきが生じた。しかし、本実施例によれは、光学素子2または12と生体5との間に介在する唾液層の厚みと、グルコースの吸収ピーク波数における吸光度との基準となる関係を、計算によりあらかじめ求めた。この関係を補正に利用して、実際の測定値から、唾液層がある設定した厚みを有する場合の吸光度に換算した。   Conventionally, it is difficult to control the thickness of the saliva layer interposed between the living body 5 and the optical element 2 or 12 to be constant, and the thickness of the saliva layer varies every measurement. For this reason, the amount of light reaching the living body 5 became unstable, and the absorbance varied. However, according to the present embodiment, the reference relationship between the thickness of the saliva layer interposed between the optical element 2 or 12 and the living body 5 and the absorbance at the glucose absorption peak wavenumber was obtained in advance by calculation. Using this relationship for correction, the absorbance when the saliva layer had a certain set thickness was converted from the actual measurement value.

このため、常に測定時の唾液層厚みを一定とした場合の吸光度が得られることになる。このように、測定結果のばらつきが低減するので、測定値が安定した測定を実施することが可能となる。
なお、生体5を生体口唇とし補正に利用する変動情報を唾液としたが、皮膚と汗であってもよい。
For this reason, it is possible to always obtain the absorbance when the thickness of the saliva layer during measurement is constant. As described above, since the variation in the measurement result is reduced, it is possible to perform the measurement in which the measurement value is stable.
Although the living body 5 is the living lip and the change information used for the correction is saliva, it may be skin and sweat.

本実施例においても、図1に示す測定装置を用い、本発明に係る測定方法によってグルコースの濃度を測定した。
図4は、生体5である口唇にATR素子2を連続して密着させ続けたまま、2度の測定を行って取り込んだ1回目と2回目の2つのスペクトルを示す。生体5とATR素子2を密着させた状態であると、唾液層の厚みが徐々に変動し、生体5に到達する光量が変化する。したがって、1回目と2回目の信号情報が変化し、2種類のスペクトルが得られる。
Also in this example, the concentration of glucose was measured by the measuring method according to the present invention using the measuring device shown in FIG.
FIG. 4 shows the first and second spectra obtained by performing two measurements while keeping the ATR element 2 in close contact with the lips, which is the living body 5. When the living body 5 and the ATR element 2 are in close contact with each other, the thickness of the saliva layer gradually changes, and the amount of light reaching the living body 5 changes. Therefore, the first and second signal information changes, and two types of spectra are obtained.

つぎに、図5に示すように、1回目のスペクトルの2100cm-1および1080cm-1での吸光度a1、b1で表される点を点C1、2回目のスペクトルの2100cm-1および1080cm-1での吸光度a2、b2で表される点を点C2とした。そして、この2つの点を直線で結び、検量線Lを得た。 Next, as shown in FIG. 5, in the first of the spectrum of 2100 cm -1 and 1080 cm -1 absorbance a1, 2100 cm of the spectrum of the point C1,2 time points represented by b1 -1 and 1080 cm -1 in The point represented by the absorbances a2 and b2 was designated as point C2. Then, these two points were connected by a straight line, and a calibration curve L was obtained.

この検量線Lを用い、2100cm-1での吸光度0.7を暫定条件として与えて、1080cm-1での吸光度(図5中の星印M)を算出した。このような測定を、数回繰り返した。このとき、すべての測定において、暫定条件を2100cm-1での吸光度0.7とした。
これらの測定によって得られた測定値は、そのバラツキが少なく、本発明によれば安定した測定結果が得られることがわかった。
本実例では、星印Mで示す算出値を求める暫定条件として、2100cm-1での吸光度0.7という値を用いたが、これに限定されない。
Using this calibration curve L, the absorbance at 2,100 cm -1 was given as a provisional condition, and the absorbance at 1080 cm -1 (star M in FIG. 5) was calculated. Such a measurement was repeated several times. At this time, in all the measurements, the provisional condition was an absorbance of 0.7 at 2100 cm -1 .
The measured values obtained by these measurements have little variation, and it has been found that stable measurement results can be obtained according to the present invention.
In the present example, the value of the absorbance 0.7 at 2100 cm −1 was used as a provisional condition for obtaining the calculated value indicated by the star M, but the present invention is not limited to this.

1回目のデータではグルコースの吸収ピークである1080cm-1での吸光度はP、2回目のデータではグルコースの吸収ピークである1080cm-1での吸光度はQであった。
検量線L上で暫定条件2100cm-1での吸光度を0.7とすると、そのときのグルコースの吸収ピークである1080cm-1での吸光度Rが補正波数信号として得られた。
In the first data, the absorbance at 1080 cm -1 which is the glucose absorption peak was P, and in the second data, the absorbance at 1080 cm -1 which was the glucose absorption peak was Q.
Assuming that the absorbance at the provisional condition 2100 cm -1 on the calibration curve L is 0.7, the absorbance R at 1080 cm -1 which is the glucose absorption peak at that time was obtained as a corrected wave number signal.

また、図6に示す測定装置を用いた場合も、同様に生体5と光学素子12を連続して密着させた状態のまま、2度の測定を行って1回目と2回目の2つのスペクトルを取り込んだ。
ここで、光学素子12の略V状部分13と生体5の唾液層14の厚みPとの様子を図7および8に模式的に示した。図7および図8に示すように、生体5である口唇を密着することで徐々に唾液が外側に逃げていき、唾液層14の厚みPが変動した。これにより1回目と2回目の波数信号が変化し、2種類のスペクトルが得られた。
その後、補正用の第2の検量線Lを求め、この検量線Lを用い、上述したように暫定条件を与えて補正した。
When the measuring apparatus shown in FIG. 6 is used, the measurement is performed twice while the living body 5 and the optical element 12 are kept in close contact with each other, and the first and second spectra are obtained. I took it in.
Here, the appearance of the substantially V-shaped portion 13 of the optical element 12 and the thickness P of the saliva layer 14 of the living body 5 are schematically shown in FIGS. As shown in FIGS. 7 and 8, the saliva gradually escaped outward by bringing the lips as the living body 5 into close contact, and the thickness P of the saliva layer 14 fluctuated. As a result, the first and second wave number signals changed, and two types of spectra were obtained.
Thereafter, a second calibration curve L for correction was obtained, and the calibration curve L was used to perform the correction by providing the provisional conditions as described above.

以上のように、本実施例においては、光学素子2または12と生体5である口唇との間に介在する唾液の実際の厚み変動を補正に利用した。具体的には、厚み変動による検量線Lに基づいて実際の測定値から、あらかじめ設定した暫定条件の唾液の厚みの場合の吸光度を推定した。こうすることによって、常に測定時の唾液層厚みを一定と仮定した場合の情報が得られることになり、測定ばらつきを低減させることができた。
なお、生体5の口唇において測定を行い、補正に利用する変動情報を唾液としたが、生体5の皮膚において測定し、補正に利用するファクタが汗であってもよい。
As described above, in the present embodiment, the actual thickness fluctuation of the saliva interposed between the optical element 2 or 12 and the lip as the living body 5 is used for correction. Specifically, the absorbance in the case of saliva thickness under provisional conditions set in advance was estimated from actual measurement values based on the calibration curve L due to thickness variation. By doing so, it is possible to always obtain information assuming that the thickness of the salivary layer at the time of measurement is constant, and it is possible to reduce measurement variations.
Although the measurement is performed on the lips of the living body 5 and the variation information used for correction is saliva, the factor measured on the skin of the living body 5 and used for correction may be sweat.

上記実施例1および2では、2100cm-1での吸光度、グルコースの吸収ピークの一つである1080cm-1での吸光度に基づいて本発明に係る測定方法を実施したが、複数の波数信号から例えばベースライン補正した情報などを用いてもよい。
このように、本発明によれば、光学素子と生体との間に水、唾液または汗等の液体が介在した場合でも、また、生体の複数の部位を測定する場合であっても、生体の測定部位に含まれる特定成分の濃度を安定かつ容易に測定することができる。
In Embodiment 1 and 2, the absorbance at 2100 cm -1, was carried out the measurement method according to the present invention on the basis of the absorbance at 1080 cm -1 which is one of the absorption peaks of glucose, for example, a plurality of wave number signals Baseline-corrected information or the like may be used.
As described above, according to the present invention, even when a liquid such as water, saliva, or sweat is interposed between the optical element and the living body, or even when measuring a plurality of parts of the living body, The concentration of the specific component contained in the measurement site can be measured stably and easily.

本発明に係る測定方法および測定装置によれば、 光学素子と生体との間に水、唾液または汗等の液体が介在した場合であっても、また、生体の複数の部位で測定を行う場合であっても、生体に含まれる特定成分の濃度情報を安定的にかつ容易に測定することができる。したがって、本発明は医療用途での体液成分の測定に有用である。   According to the measurement method and the measurement apparatus according to the present invention, even when a liquid such as water, saliva, or sweat is interposed between the optical element and the living body, or when measurement is performed at a plurality of parts of the living body Even in this case, the concentration information of the specific component contained in the living body can be stably and easily measured. Therefore, the present invention is useful for measuring body fluid components in medical applications.

本発明に係る測定装置の一実施の形態を示す概略図である。It is a schematic diagram showing one embodiment of a measuring device concerning the present invention. 本発明の一実施の形態における吸光度を座標とするグラフである。It is a graph which uses the light absorbency in one Embodiment of this invention as a coordinate. 本発明の一実施の形態における補正を行なう手法を説明するためのグラフである。5 is a graph for explaining a method of performing correction according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における特定成分を測定したスペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a spectrum obtained by measuring a specific component according to the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施の形態における補正を行なう手法を説明するためのグラフである。9 is a graph for explaining a method of performing correction according to another embodiment of the present invention. 本発明の測定装置の一実施の形態を示す概略図である。It is a schematic diagram showing one embodiment of a measuring device of the present invention. 本発明の測定装置の一実施の形態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing one embodiment of a measuring device of the present invention. 本発明の測定装置の一実施の形態を示す他の拡大断面図である。It is another expanded sectional view which shows one Embodiment of the measuring device of this invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 光源
2 光学素子
3 光検出手段
4 信号処理手段
5 生体
6 偏光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Optical element 3 Light detection means 4 Signal processing means 5 Living body 6 Polarization element

Claims (15)

生体に含まれる特定成分の濃度を測定する方法であって、
(1)光学素子に光を入射し、前記光を前記光学素子に接する生体に吸収および反射させた後、前記光学素子から出射させる工程、
(2)前記光学素子から出射させた光を検出し、検出光から波数信号を得る工程、
(3)前記生体と前記光学素子との境界部分の状態変化が前記波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線を使用し、前記波数信号を補正する工程、ならびに
(4)前記補正後の波数信号から、前記生体に含まれる特定成分の濃度を得る工程を包むことを特徴とする特定成分濃度の測定方法。
A method for measuring the concentration of a specific component contained in a living body,
(1) entering light into an optical element, absorbing and reflecting the light to a living body in contact with the optical element, and then emitting the light from the optical element;
(2) detecting light emitted from the optical element and obtaining a wave number signal from the detected light;
(3) a step of correcting the wavenumber signal using a calibration curve for correcting an influence of a state change of a boundary portion between the living body and the optical element on the wavenumber signal; and (4) a step after the correction. A method for measuring the concentration of a specific component, comprising a step of obtaining a concentration of the specific component contained in the living body from a wave number signal.
前記検量線が、
(3a)前記境界部分のi(iは2〜nの整数)種の状態に対応するi個のスペクトルを得る工程、および
(3b)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって作成される請求項1記載の特定成分濃度の測定方法。
The calibration curve is
(3a) a step of obtaining i spectra corresponding to i (i is an integer of 2 to n) kinds of states at the boundary portion; and (3b) j (j is 2 to n) in each of the i spectra. 2. The specific component concentration measurement according to claim 1, wherein i points determined by j wave number signals corresponding to (integer) kinds of wave numbers are plotted on a coordinate system, and the points are connected to obtain a calibration curve. Method.
前記工程(3a)が、前記境界部分の2種の状態に対応する第1のスペクトルおよび第2のスペクトルを得る工程であり、
前記工程(3b)が、前記第1のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x1,y1)および前記第2のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x2,y2)を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程である請求項2記載の特定成分濃度の測定方法。
The step (3a) is a step of obtaining a first spectrum and a second spectrum corresponding to two states of the boundary portion;
The step (3b) includes a step (x1, y1) determined by two wave number signals corresponding to two wave numbers in the first spectrum and two points corresponding to two wave numbers in the second spectrum. 3. The method for measuring the concentration of a specific component according to claim 2, wherein a point (x2, y2) determined by the wave number signal is plotted on a coordinate system and a calibration curve is obtained by connecting the points.
前記工程(3)が、複数の異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する工程を含む請求項2または3記載の特定成分濃度の測定方法。   The step (3) creates a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a plurality of different wave numbers and having the same gradient as the calibration curve, and The method for measuring the concentration of a specific component according to claim 2 or 3, further comprising a step of converting based on the calibration curve of (2) and provisional conditions. 前記検量線が、
(3A)前記生体と前記光学素子とが接触した状態でi(iは2〜nの整数)個のスペクトルを得る工程、および
(3B)前記i個のスペクトルそれぞれにおいてj(jは2〜nの整数)種の波数に対応するj個の波数信号によって決まるi個の点を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程によって作成される請求項1記載の特定成分濃度の測定方法。
The calibration curve is
(3A) a step of obtaining i (i is an integer of 2 to n) spectra in a state where the living body and the optical element are in contact with each other; and (3B) j (j is 2 to n) in each of the i spectra. 2. The method according to claim 1, wherein i points determined by j wave number signals corresponding to the (number of) wave types are plotted on a coordinate system, and the points are connected to obtain a calibration curve. Measuring method.
前記工程(3A)が、第1のスペクトルおよび第2のスペクトルを得る工程であり、
前記工程(3B)が、前記第1のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x1,y1)および前記第2のスペクトルにおいて2種の波数に対応する2個の波数信号により決まる点(x2,y2)を座標系にプロットし、前記点を結んで検量線を得る工程である請求項5記載の特定成分濃度の測定方法。
The step (3A) is a step of obtaining a first spectrum and a second spectrum,
The step (3B) includes a step (x1, y1) determined by two wave number signals corresponding to two kinds of wave numbers in the first spectrum and two points corresponding to two kinds of wave numbers in the second spectrum. 6. The method for measuring the concentration of a specific component according to claim 5, wherein the step of plotting a point (x2, y2) determined by the wave number signal on a coordinate system and obtaining a calibration curve by connecting the points is performed.
前記工程(3)が、複数の異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する工程を含む請求項6記載の特定成分濃度の測定方法。   The step (3) creates a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a plurality of different wave numbers and having the same gradient as the calibration curve, and 7. The method for measuring the concentration of a specific component according to claim 6, further comprising a step of performing conversion based on the calibration curve and the provisional conditions. 前記境界部分の状態変化が液体層の厚み変化である請求項1〜7のいずれかに記載の特定成分濃度の測定方法。   The method for measuring the concentration of a specific component according to claim 1, wherein the change in the state of the boundary portion is a change in the thickness of the liquid layer. 前記検量線を作成する際、700〜3200cm-1の範囲の2つ以上の波数における波数信号を用い、前記暫定条件として前記2つ以上の波数のいずれかにおける波数信号を用いる請求項4または7記載の特定成分濃度の測定方法。 8. The wave number signal at two or more wave numbers in the range of 700 to 3200 cm −1 is used when creating the calibration curve, and the wave number signal at any one of the two or more wave numbers is used as the provisional condition. 9. The method for measuring the concentration of the specific component described in the above. 生体に含まれる特定成分の濃度を測定するための装置であって、
(a)生体と接触させるための光学素子、
(b)前記光学素子に光を入射させるための光源、
(c)前記光学素子から出射する光を検出するための光検出手段、および
(d)前記光検出手段において得られた波数信号を処理するための信号処理手段を備え、
前記信号処理手段が、1種以上の検量線を使用して前記波数信号を補正する特定成分濃度の測定装置。
An apparatus for measuring the concentration of a specific component contained in a living body,
(A) an optical element for contacting a living body,
(B) a light source for causing light to enter the optical element;
(C) light detection means for detecting light emitted from the optical element, and (d) signal processing means for processing a wave number signal obtained by the light detection means,
An apparatus for measuring a specific component concentration, wherein the signal processing means corrects the wave number signal using one or more kinds of calibration curves.
前記信号処理手段が、前記検量線を記憶している請求項10記載の特定成分濃度の測定装置。   The measuring device for a specific component concentration according to claim 10, wherein the signal processing means stores the calibration curve. 前記信号処理手段が、前記検量線を算出する請求項10記載の特定成分濃度の測定装置。   The measuring device for a specific component concentration according to claim 10, wherein the signal processing unit calculates the calibration curve. 前記信号処理手段が、異なる波数において前記検出光から得られる波数信号で決まる点を通り、かつ前記検量線と同じ勾配を有する第2の検量線を作成し、前記波数信号を前記第2の検量線と暫定条件とに基づいて変換する請求項10〜12のいずれかに記載の特定成分濃度の測定装置。   The signal processing means creates a second calibration curve passing through a point determined by the wave number signal obtained from the detection light at a different wave number and having the same gradient as the calibration curve, and converts the wave number signal into the second calibration curve. The apparatus for measuring the concentration of a specific component according to claim 10, wherein the conversion is performed based on a line and provisional conditions. 前記検量線が、前記生体と前記光学素子との境界部分における液体層の厚み変化が、前記波数信号に及ぼす影響を補正するための検量線である請求項10〜13のいずれかに記載の特定成分濃度の測定装置。   The specification according to any one of claims 10 to 13, wherein the calibration curve is a calibration curve for correcting an influence of a change in thickness of a liquid layer at a boundary portion between the living body and the optical element on the wavenumber signal. Device for measuring component concentration. 前記暫定条件が、前記検量線を作成する際に用いた700〜3200cm-1の範囲の2つ以上の波数における波数信号である請求項13または14記載の特定成分濃度の測定装置。



15. The measuring device for measuring the concentration of a specific component according to claim 13, wherein the provisional condition is a wavenumber signal at two or more wavenumbers in a range of 700 to 3200 cm < -1 > used when creating the calibration curve.



JP2004092943A 2003-04-03 2004-03-26 Method and apparatus for measuring concentration of specific component Withdrawn JP2004329888A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004092943A JP2004329888A (en) 2003-04-03 2004-03-26 Method and apparatus for measuring concentration of specific component

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003100082 2003-04-03
JP2003112944 2003-04-17
JP2004092943A JP2004329888A (en) 2003-04-03 2004-03-26 Method and apparatus for measuring concentration of specific component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004329888A true JP2004329888A (en) 2004-11-25
JP2004329888A5 JP2004329888A5 (en) 2007-04-12

Family

ID=33514538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004092943A Withdrawn JP2004329888A (en) 2003-04-03 2004-03-26 Method and apparatus for measuring concentration of specific component

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004329888A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006051778A1 (en) * 2004-11-12 2008-05-29 松下電器産業株式会社 Biological information measuring optical element and biological information measuring apparatus using the same
JP2008253455A (en) * 2007-04-03 2008-10-23 Shimadzu Corp Drinking detector
JP2008309684A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Toyota Motor Corp Sample measuring substrate for near field spectral analysis
WO2018123369A1 (en) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱電機株式会社 Biological substance measurement device
JP6425861B1 (en) * 2018-02-02 2018-11-21 三菱電機株式会社 Biological substance measuring device
JP2019130283A (en) * 2018-09-07 2019-08-08 三菱電機株式会社 Biological substance measuring device
CN112034162A (en) * 2020-08-31 2020-12-04 成都艾科斯伦医疗科技有限公司 Optimization algorithm for optical detection response curve
JP7439456B2 (en) 2019-10-28 2024-02-28 株式会社リコー Biological information measuring device and biological information measuring method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006051778A1 (en) * 2004-11-12 2008-05-29 松下電器産業株式会社 Biological information measuring optical element and biological information measuring apparatus using the same
JP2008253455A (en) * 2007-04-03 2008-10-23 Shimadzu Corp Drinking detector
JP2008309684A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Toyota Motor Corp Sample measuring substrate for near field spectral analysis
WO2018123369A1 (en) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱電機株式会社 Biological substance measurement device
JPWO2018123369A1 (en) * 2016-12-26 2019-06-27 三菱電機株式会社 Biological substance measuring device
JP6425861B1 (en) * 2018-02-02 2018-11-21 三菱電機株式会社 Biological substance measuring device
WO2019150543A1 (en) * 2018-02-02 2019-08-08 三菱電機株式会社 Biological substance measurement device
US11832942B2 (en) 2018-02-02 2023-12-05 Mitsubishi Electric Corporation Biological material measuring apparatus
JP2019130283A (en) * 2018-09-07 2019-08-08 三菱電機株式会社 Biological substance measuring device
JP7439456B2 (en) 2019-10-28 2024-02-28 株式会社リコー Biological information measuring device and biological information measuring method
CN112034162A (en) * 2020-08-31 2020-12-04 成都艾科斯伦医疗科技有限公司 Optimization algorithm for optical detection response curve
CN112034162B (en) * 2020-08-31 2023-12-08 成都艾科斯伦医疗科技有限公司 Optical detection response curve optimization algorithm

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7215982B2 (en) Method and device for measuring concentration of specific component
US7110112B2 (en) Concentration measuring instrument, concentration measuring contact apparatus, concentration measuring calculating apparatus, and concentration measuring method
WO2003078981A1 (en) Concentration measuring instrument
EP0850011B1 (en) Method for non-invasive blood analyte measurement with improved optical interface
TWI468688B (en) Optical sensor for determining the concentration of an analyte
JP4047903B2 (en) Biological information measuring optical element and biological information measuring apparatus using the same
US20080200781A1 (en) Glucose Sensor
JP2005517923A (en) Method for determining analyte concentration in a sample from an absorption spectrum
JP2006516207A (en) Photoacoustic analysis method and apparatus
CN100496396C (en) Bioinformation measuring optical element and bioinformation measuring instrument using same
JP6323060B2 (en) Component analyzer, component analysis method
JP2004329888A (en) Method and apparatus for measuring concentration of specific component
JP4216272B2 (en) Biological information measuring optical member and biological information calculating apparatus
JP2005188999A (en) Particular component concentration measuring apparatus and particular component concentration measuring method
JPH11155840A (en) Blood suger meter
US7262836B2 (en) Apparatus for measuring biological information and method for measuring biological information
JP2004257835A (en) Method for determinating concentration of glucose
JP2004317381A (en) Apparatus for nondestructively measuring sugar content of fruits and vegetables
JP2013088138A (en) Refraction factor measuring device, concentration measuring device and method thereof
RU2300077C1 (en) Remote method of measuring thickness of oil product thick films onto water surface
JPH10155775A (en) Blood sugar gauge
WO2005027746A1 (en) Method of measuring glucose concentration and glucose concentration measuring apparatus
JP2003114191A (en) Method and instrument for nondestructively measuring sugar content of vegetable and fruit
JP2003240709A (en) Concentration measuring method for specified component and contact for concentration measurement used in the method
KR20170088460A (en) Non-destructive Measurement System for Sugar Content of Fruit Using Laser Speckle Photometry and its method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20061225

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070222

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070222

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20080709