JP2005323799A

JP2005323799A - 血糖値測定装置

Info

Publication number: JP2005323799A
Application number: JP2004144472A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Kawasaki; 雅嗣川崎; Chihiro Jin; ちひろ神
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: JP4563075B2

Abstract

【課題】本発明の目的は血液を体外に取り出す処理を行う必要のない非侵襲的な血糖値測定装置を提供することにある。
【解決手段】赤外光を射出する赤外光射出手段１２と、
前記赤外光を被験者の所定部位に照射し、該部位からの拡散反射光を集光する照射部位位置決め手段１４と、
該照射部位位置決め手段１４によって集光された拡散反射光を検出する検出手段１６と、
を備え、該検出手段１６によって検出された拡散反射光のスペクトル情報に基いて、前記被験者の血糖値を推定することを特徴とする血糖値測定装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、非侵襲的な血糖値測定装置、特にその被験者の所定部位への赤外光の照射機構の改良に関する。

糖尿病患者およびそのおそれのある人は食事療法に基き、毎回の食事前後にその血糖値を測定しなければならない。現在は針を指先に刺し、体外へ取り出した血液を用いて、その血糖値を定量することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。この方法は、定量性があり、利便性もあって非常に普及している。
特開平１０−０２８６８３号公報

しかしながら、上記の方法では痛みを伴い、長期患者では指先が硬く腫れてしまい、患者にかなりの犠牲を強いている。また、患者が自分で指先に針を刺す処理を行わなければならないため、衛生的にも好ましくないという問題があった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は血液を体外に取り出す処理を行う必要のない非侵襲的な血糖値測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の血糖値測定装置は、赤外光を射出する赤外光射出手段と、前記赤外光を被験者の所定部位に照射し、該部位からの拡散反射光を集光する照射部位位置決め手段と、該照射部位位置決め手段によって集光された拡散反射光を検出する検出手段と、を備え、該検出手段によって検出された拡散反射光のスペクトル情報に基いて、前記被験者の血糖値を推定することを特徴とする。
上記の血糖値測定装置において、前記照射部位位置決め手段は、赤外光射出手段からの赤外光を被験者の所定の部位へ照射する照射部と、赤外光の照射部位からの拡散反射光を集光する集光部と、照射部及び集光部を収納する筐体と、を含み、該筐体は、赤外光射出手段からの赤外光を筐体内へ入射する入射窓と、前記筐体の外にある照射部位へ照射部からの赤外光を照射する測定口と、集光部で集光された拡散反射光を前記筐体外の検出手段へと出射する出射窓と、を設けることが好適である。
上記の血糖値測定装置において、前記測定口に石英板を設けることが好適である。
上記の血糖値測定装置において、５４９８〜５２４０ｃｍ^−１、６１２８〜５９０６ｃｍ^−１、及び８３１８〜７９７６ｃｍ^−１の波数範囲の拡散反射スペクトルを用いて血糖値を推定することが好適である。

本発明の血糖値測定方法によれば、赤外光を被験者の所定部位に照射し、その拡散反射スペクトル情報から血糖値を推定するため、非侵襲的に血糖値の測定を行うことができ、被験者に痛みを与えることなしに、手軽に血糖値測定を行うことができる。

以下に図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。図１に示された血糖値測定装置１０は、赤外光射出手段１２と、照射部位位置決め手段１４と、検出手段１６と、データ処理手段１８とを備える。赤外光射出手段１２からの赤外光は、照射部位位置決め手段１４によって被験者の所定部位に照射される。さらに、照射部位位置決め手段１４によって被験者の所定部位からの拡散反射光を集光して検出手段１６へと送る。検出手段１６からの検出信号は、データ処理手段１８へと送られ、その拡散反射光のスペクトル情報に基いて、被験者の血糖値が推定される。

赤外光射出手段１２は、赤外光源２０と、干渉計２２と、で構成されており、赤外光源２０からの赤外光は干渉計２２を通って赤外干渉光として射出される。
本実施形態では、照射部位位置決め手段１４は、筐体２４内部に、照射部（凹レンズ２６、ミラー２８）と、集光部（凹レンズ３０、ミラー３２）とを備えており、該筐体２４側面には、入射窓３４、出射窓３６、測定口３８を設けている。筐体の測定口３８に被験者の腕、指先などの所定部位４０を当てた状態で測定が行われる。赤外光射出手段１２からの赤外干渉光は、入射窓３４から筐体２４内に導光され、照射部によって測定口３８を通して被験者の測定部位４０に赤外干渉光を照射し、該測定部位４０からの拡散反射光を集光部によって集め、出射窓３６から検出手段（検出器１６）へと送る。

拡散反射光は検出手段１６で検出され、その検出信号は、データ処理手段１８へと送られる。データ処理手段１８は、コンピュータ等で構成されており、各種データの表示を行うデイスプレイ４６や、キーボード、マウス等の入力デバイス４８に接続されている。拡散反射光のインターフェログラムデータは、データ処理手段１８の記憶部４４に記憶される。このインターフェログラムデータは、データ処理手段１８の演算部４２で、フーリエ変換処理されてスペクトルデータとなる。そして、この拡散反射スペクトルデータを基にして、血糖値を推定する。
以上が本実施形態の概略構成であり、次にその作用を説明する。

赤外光射出手段１２から射出された赤外干渉光は、照射部位位置決め手段１４の筐体２４内へ、入射窓３４を通って入射する。この赤外干渉光は凹レンズ２６、ミラー２８を経て、筐体側面に設けられた測定口３８へと向かう。被験者の所定部位４０（例えば、腕、指先等）は測定口３８の筐体外部側に密着させてあり、照射部からの赤外干渉光が測定口３８を通して被験者の所定部位４０に照射される。照射された赤外干渉光は、被験者の照射部位４０表面の皮膚を透過し、内側の血管部分で拡散反射し、皮膚の外部へと出て来る。この拡散反射光は再び測定口３８を通って筐体２４内へ入り、集光部によって集められ、出射窓３６を通して検出器１６へと送られる。

検出器１６からの検出信号はデジタル信号に変換されてデータ処理系１８に送られ、そこで処理される。拡散反射光のインタフェログラムデータは、データ処理系１８内の演算部４４によってスペクトルデータに変換される。こうして得た拡散反射スペクトルは、被験者の血管部分での吸収に関するデータを持っており、吸収スペクトルと同様に考えてよい。これらのデータは記憶部４２に記憶される。さらに、演算部４４によって微分処理等の前処理が行われたスペクトルデータを基にして、血糖値の値を推定する。

血糖値の推定のために、あらかじめ複数の被験者に対して、採血による血糖値測定と、拡散反射光のスペクトル測定を行い、検量モデルを作成しておく。つまり、血糖値を目的変数、所定波数領域のスペクトルデータを説明変数として、ＭＬＲ（Multiple Liner Regression）、ＰＣＲ（Principal Component Regression）、ＰＬＳ（Partial Least Squares）等の多変量解析の手法を用いて検量モデルを作成する。こうして作成された検量モデル式は記憶部４４に記憶される。この記憶された検量モデルを用いて、測定された拡散反射スペクトルから被験者の血糖値が算出される。
ここで、説明変数に使用する波数領域としては、（１）５４９８〜５２４０ｃｍ^−１、（２）６１２８〜５９０６ｃｍ^−１、（３）８３１８〜７９７６ｃｍ^−１、の範囲が好適である。

図２は、図１の実施形態の変形例である血糖値測定装置１００の概略構成図である。図１と対応する構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２では、筐体２４の測定口３８の部分に、平坦な石英板５０を設けている。ただし、石英板５０は、石英板５０自体からの正反射光ができるだけ検出器１６へと向かわないように水平面より約５度傾けて設置する。また、データ処理手段１８で測定したデータを処理することによって、石英板５０からの正反射光を取り除くようにする。
図２の装置で測定した拡散反射スペクトルを基にして作成した検量モデルによって推定した血糖値は、個人差の少ないものとなった。このように石英板５０を測定口３８に設けることによって、精度の高い血糖値測定を行うことができる。

次に本実施形態の装置で測定した拡散反射スペクトルを用いて、ＰＣＲ（Principal Component Regression）法による定量分析を行った結果について説明する。
図３は、図１の実施形態にかかる血糖値測定装置で測定した拡散反射スペクトルである。また、図４は図３のスペクトルデータに２次微分処理を施したものである。ここで、定量に使用した波数域は、（１）５４９８〜５２４０ｃｍ^−１、（２）６１２８〜５９０６ｃｍ^−１、（３）８３１８〜７９７６ｃｍ^−１、である。この（１）〜（３）の波数範囲の２次微分スペクトルデータと、別途採血により測定した血糖値のデータとを用いて、ＰＣＲ法により検量モデルを作成した。

試験例１
５人の被験者に対して、図１に示した実施形態の血糖値測定装置を用い、３回の食事の食前、食後に拡散反射スペクトルの測定を行った。そして、あらかじめ作成しておいた検量モデルを用いて合計３０個の血糖値のデータを得た。また、拡散反射スペクトルの測定と同時に採血による方法でも血糖値を測定し、この採血による血糖値を真値として、血糖値測定装置によって測定した値（評価値）との相関を調べた。図５がその散布図である。
データ全体での相関係数は、０．７５程度であるが、個人毎に検量モデルを作り、上記と同様にして求めた相関係数はそれぞれ、０．９０、０．８７、０．９１、０．８５、０．８２とデータ全体での相関係数よりは良好であった。これは、個々の中では再現性は良いが個人差（個体差）が大きいと考えられる。

試験例２
血糖値測定装置として図２のものを用い、試験例１と同様の試験を行った。図２の装置で測定した拡散スペクトルデータから２次微分データを算出し、この２次微分データの上記（１）〜（３）の波数領域のデータと、別途採血により測定した血糖値のデータとを用いて、ＰＣＲ法によって検量モデルを作成した。この検量モデルを用いて、図２の装置によって測定される拡散スペクトルデータから血糖値の推定を行った。その図６がその散布図である。
サンプルデータ全体での相関係数は、０．８７と向上した。また、個人毎のデータを用いて行った場合の相関係数は、それぞれ０．８９、０．８８、０．９０、０．８５、０．８４となり、試験例１とほとんど変わらず、良好な結果を得た。つまり、図２の装置のように、石英板を測定口に設けた構成のものの方は、スペクトルデータのバックグラウンド位置が均一化され、データのバラツキも少なくなり個人差による違いが減少した。

本発明の実施形態にかかる血糖値測定装置の概略構成図本発明の実施形態にかかる血糖値測定装置の変形例の概略構成図図１の装置で測定した拡散反射スペクトルのグラフ図１の装置で測定した拡散反射スペクトルの２次微分データのグラフ検量モデルで算出した血糖値（評価値）と採取により測定した血糖値（真値）の散布図検量モデルで算出した血糖値（評価値）と採取により測定した血糖値（真値）の散布図

符号の説明

１０血糖値測定装置
１２赤外光射出手段
１４照射部位位置決め手段
１６検出手段
１８データ処理手段

Claims

赤外光を射出する赤外光射出手段と、
前記赤外光を被験者の所定部位に照射し、該部位からの拡散反射光を集光する照射部位位置決め手段と、
該照射部位位置決め手段によって集光された拡散反射光を検出する検出手段と、
を備え、該検出手段によって検出された拡散反射光のスペクトル情報に基いて、前記被験者の血糖値を推定することを特徴とする血糖値測定装置。
請求項１に記載の血糖値測定装置において、
前記照射部位位置決め手段は、赤外光射出手段からの赤外光を被験者の所定の部位へ照射する照射部と、赤外光の照射部位からの拡散反射光を集光する集光部と、照射部及び集光部を収納する筐体と、を含み、
該筐体は、赤外光射出手段からの赤外光を筐体内へ入射する入射窓と、前記筐体の外にある照射部位へ照射部からの赤外光を照射する測定口と、集光部で集光された拡散反射光を前記筐体外の検出手段へと出射する出射窓と、を設けたことを特徴とする血糖値測定装置。
請求項２に記載の血糖値測定装置において、
前記測定口に石英板を設けたことを特徴とする血糖値測定装置。
請求項１から３のいずれかに記載の血糖値測定装置において、
５４９８〜５２４０ｃｍ^−１、６１２８〜５９０６ｃｍ^−１、及び８３１８〜７９７６ｃｍ^−１の波数範囲の拡散反射スペクトルを用いて血糖値が推定されることを特徴とする血糖値測定装置。