JP2005532831A - 干渉法による非侵襲性の血中ブドウ糖監視 - Google Patents

Abstract

血液中のブドウ糖濃度は眼房水のブドウ糖濃度に直接関係する。更に、眼房水中のブドウ糖濃度の変動は、屈折率において同様の変動をもたらす。よって、眼房水の屈折率を測定することによって、血液中のブドウ糖濃度が測定できる。眼房水の屈折率は、干渉法によって測定できる。干渉法を採用する様々な実施形態において、二つのビームが眼に向けられ干渉しあい、干渉縞パターンを生成する。干渉縞パターンが分析され、眼の眼房水の屈折率とそのブドウ糖濃度が測定される。血液中のブドウ糖レベルが、この情報によって確定される。

Description

本発明は、ブドウ糖監視に関するものであり、より詳しくは干渉法によるブドウ糖監視のための装置と方法に関する。

糖尿病患者は、血流中のブドウ糖濃度をしっかりと監視するように助言される。濃度が通常の健康的な範囲を超えている場合、糖尿病合併症の危険性を回避するために、その患者はインシュリンの量や砂糖の摂取量を調整する必要がある。現在の監視方法では、一日に数回患者から血液を採取する必要があり、これは費用がかかり、痛みをともない、また感染のリスクを提起するものである。その結果、多くの糖尿病患者は、実際望まれる回数よりも少ない頻度で血糖値をテストすることとなり、糖尿病に関連した健康問題の可能性を増やしている。よって、痛みのない、非侵襲性の血流中のブドウ糖レベルを測定するための提案が必要とされているのである。

本発明の一つの様態は、眼を有する生体の血液中のブドウ糖レベルを測定する方法である。眼は、角膜と水晶体を有し、これらは共に前眼房を形成する。眼は更に前眼房において虹彩と眼房水を有する。眼房水は血液中のブドウ糖レベルと関連する屈折率をもつ。血液中のブドウ糖レベルを測定するため、二つの実質的コヒーレント光束が角膜を通じて伝播され、虹彩領域を照射する。この二つの実質的コヒーレント光束が眼房水を介して虹彩まで到達する。二つの光束は虹彩領域上で重なり合う。これら二つの光束は、それらが重なる虹彩領域において干渉縞パターンを形成するのに十分な可干渉光である。この干渉縞パターンは、眼房水の屈折率に帰属する空間的配列の複数の干渉縞を有している。干渉縞パターンが感光性光検出器に投影され、干渉縞パターンの干渉縞の空間的配列から、血液中のブドウ糖レベルが限定される。

本発明の別の様態は、眼の光学特性を測定することによってブドウ糖の変動を監視する装置である。該装置は、光束を射出する光源、光学素子、光検出器および撮像光学部を備える。該光学素子は、前記光源からの光束を受光し、前記光束を対応する第一および第二の光路に沿って伝播する第一および第二のプローブビームに分光するように設置される。該装置は更に、第一および第二プローブビームが標的面において交差するように光路を変えるための、一つの光路における少なくとも一つの光学素子を備える。光検出器と撮像光学部は標的面を光検出器に投影するよう配置される。

本発明の別の様態は、眼を有する生体の血液中のブドウ糖レベルを監視する方法である。この方法では、ブドウ糖濃度によって変化する屈折率をもつ眼房水を有する前記眼の一部に光を伝播する。光と関連した位相情報を、光学干渉を介して獲得する。位相情報の少なくとも一部は眼房水の屈折率に依存する。該位相情報を使って血液中のブドウ糖レベルを決定する。

本発明の更に別の様態は、眼を装置に対して横方向に位置調整する位置調整装置を有する。該装置は、中央光源、部分反射凹面鏡、第一および第二のオフセット光源を備える。部分反射凹面鏡には光軸が通過する。中央光源からの光の少なくとも一部が前記光軸に沿って部分反射凹面鏡に伝播するよう中央光源が光軸に沿って配列される。第一および第二のオフセット光源は、前記光軸を通過する平面に配列される。光軸の両側の第一および第二に配置されたオフセット光源は、光軸に対し斜めに光を射出する。

本発明の更に別の様態は、曲率中心によって定義される実質的に球曲面を有する角膜に対して素子を位置調整させる方法である。この方法では、光を角膜に向けて伝播させる。該光は、前記角膜の曲率中心と実質的に一致する曲率中心によって定義される球状波面を有する。角膜からの光の一部を再帰反射させ、収束し、感光領域を有する光検出器に集束する。前記眼の曲率中心と前記波面の曲率中心が実質的に一致するとき、感光領域に集束された光は、対応する曲率中心と不一致であるときとは異なる強度を有する。

本発明のこれらおよび他の実施形態は、下記の添付の図を参照した実施形態の詳細な説明によって当業者に容易に明らかとなるであろう。しかしながら、本発明は、これらの開示されるいかなる実施形態にも限定されるものではない。従って、本発明の範囲は、その請求の範囲によってのみ画定されるものである。

公知のとおり、また、図１に示すように、眼１０は眼球の後ろに位置する網膜３０に結像させる(imaging)ためのレンズ２０を備えている。比較的不透明な組織である鞏膜(sclera)４０が曲線状の透明な窓である角膜６０と共に房(chamber)を成し、その中は接眼レンズ(ocular lens)２０となっている。このレンズ２０は毛様体５０とその繊維状毛様体筋によって所定の位置に保持されている。中央開口部である瞳孔７５を含む不透明な乱反射組織を有する虹彩８０がレンズ２０の前部面に位置している。レンズ２０と角膜６０の屈折能力が合わさり網膜３０に光を集中させる。中心窩８５として知られる網膜３０の中心付近の小さい領域は、高密度に密集した光受容体を有し、優れた詳細な視界を提供する。眼１０が遠方の物体、例えば星を見ると、眼１０はその遠方の物体の像が中心窩８５上に落ち付くまで回転する。瞳孔７５の中心と中心窩８５を通る直線は視軸９０として知られ、しばしば視線と呼ばれる。角膜６０とレンズ２０は共に前眼房７０と呼ばれる腔７０を形成する。前眼房７０は眼房水として知られる透明な液体で満たされている。

都合よく、眼房水中のブドウ糖濃度は血流中のブドウ糖濃度に数分のみの遅れで厳密に追随する。血液中のブドウ糖レベルの増加により、眼房水ブドウ糖レベルも比例してそっくり上昇する。したがって、眼房水のブドウ糖濃度を監視することによって、血液中のブドウ糖濃度の変化を感知することができる。
眼房水のブドウ糖濃度の変動は、眼房水の屈折率においても対応する変化を生じることがわかっている。よって、眼房水の屈折率を測定する装置および方法は、眼房水のブドウ糖濃度の変化を定量化するのに使用することができる。このように眼房水のブドウ糖濃度を測定することによって、患者は血液中のブドウ糖濃度を判断することができ、インシュリンや砂糖の摂取量をそれによって調整することができる。

干渉法をもって眼房水の屈折率を測定することができる。他の光学式方法をもって眼１０のこの液体の屈折率に依存する光学的特性を測定することもできる。光を使って眼房水の屈折率の変動を特定および定量化する方法は、清潔で、非侵襲性で、相対的に正確であるため好まれる。干渉法は眼房水の屈折率を光学的に測定する一つの提案を提供するが、他の公知の技術やまだ考案されていない方法も代替となり得る。
眼房水の屈折率を測定するための光学機器１００が、概略的に図２に示されている。この光学機器１００は、光源１１０、干渉計１２０、および検出システム１３０を備える。光源１１０は、好ましくは、レーザー等のコヒーレント光源１１５を備える。この光源１１０は、赤外線等の不可視光線を出力するのが好ましいが、波長範囲は特に限定されない。光の波長は、例えば、約500〜950ナノメートル（ｎｍ）でもよい。他のタイプの光源もまた使用することができる。

光源１１０は、更に、適当な強度や直径などの特性を有するビーム１３０を生成するビーム形成光学部１１７を含んでもよい。一つの好適な実施形態において、ビーム形成光学部１１７はビーム伸長器を備える。典型的なビーム伸長器は、ビーム伸長器に入光する実質的に平行な入力ビームが、実質的に入力ビームと同じ平行度、しかし異なる直径をもって射出するする、望遠鏡と同様の無限遠焦点システムを備える。ビーム伸長器は、求められる空間的広さおよびコヒーレント源１１５のビームサイズによって、ビーム１３０の直径を増加または減少させてもよい。ビーム形成光学部１１７は、特定の応用に合わせて、更に、中性フィルター(neutral density filter)および、できれば偏光器と開口部を含んでもよい。他の光学部がビーム形成光学部１１７および機器１００の他の位置に含まれていてもよい。

干渉計１２０は、二つのアーム部を有する。第一および第二アーム部は対応する第一および第二プローブビーム１４０、１５０を有し、それらは干渉されている。干渉計１２０は、光源１１０からの光学ビーム１３０を二つのプローブビーム１４０，１５０に分割するビーム分割器１５５を有する。元の光学ビーム１３０から二つのプローブビーム１４０，１５０を得るために、他の方法やデバイス（例えば、プリズムを備える他の分割器）を採用してもよい。第一および第二プローブビーム１４０，１５０が干渉されているため、コヒーレント光源１１５は、好ましくは、二つの光路１４０，１５０の光路長差よりも長いコヒーレンス長さ(coherence length)を有する。比較的長いコヒーレンス長さは、都合よく、結果として生ずる干渉パターンの光学的コントラストを向上させる。

干渉計１２０は、更に、鏡または反射鏡１６０およびレンズ１７０等の光学部を備え、第二のプローブビーム１５０の光を眼１０に導き、該ビームを集束する。レンズ１７０は、眼１０に入射する際にビーム１５０を収束させる。これは、特定の実施形態においては、有益である。しかし、このような構造は必須ではなく、他の設計においては変更し得るであろう。図２の鏡１６０の使用は、光を偏向するための好まれる実施形態の例であって、これに限定されるものではなく、他の光学部や構造も使用され得る。例えば、異なる数の鏡または反射鏡が採用されてもよい。

干渉計１２０は、好ましくは、第一プローブビーム１４０と第二プローブビーム１５０が眼１０に入射するように調整され、詳しくは、虹彩８０の領域１７５において互いに重なり合うように調整される。二つのビーム１４０、１５０が重なり合うところに干渉縞パターンが形成される。
装置１００の検知システム１３０は、光センサー１９０とレンズ等の結像素子２００を備える。一つの実施形態において、レンズ２００は度を有し、光検知器１９０に虹彩８０の像を適切に写すよう位置決めされる。

好ましくは、撮像レンズ２００の原平面がＳｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件を満たす角度で配置される。虹彩８０の平面、撮像レンズ２００の原平面、およびセンサー１９０の平面を通る三つの線がすべて共通点において交差する時、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ条件が満たされる。このような状況で、理論的には、虹彩８０の平面上のすべての点が、撮像レンズ２００によってセンサー１９０の平面上に同時に集束される。
ある特定の実施形態において、光センサー１９０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補形ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）検出器アレーのような一次元または二次元センサーアレーを備える。他のタイプの光検出器１９０も使用可能である。特定の実施形態において、センサー１９０は画像信号を処理するためのコンピュータおよび／または他の電子機器に受信されて、画像信号が生成される。

一つの実施形態において、第一および第二ビーム１４０，１５０が交差する虹彩８０の領域１７５に形成された干渉縞の像が得られる。虹彩８０の領域１７５に形成された干渉縞は、二つの交差するプローブビーム１４０、１５０の相互コヒーレンスによって作られる。第一および第二プローブビーム１４０、１５０の通過する光路差によって生じる位相差は、重なり領域１７５内の位置によって変化する増加的および減殺的干渉を生じさせる。その結果、明暗領域、すなわち干渉縞パターンが虹彩８０の重なり領域１７５に形成される。
前述したように、眼房水のブドウ糖濃度の変化は眼房水２０の屈折率に変化をもたらす。両プローブビーム１４０，１５０が眼房水を通過するため、虹彩８０に形成された干渉縞は、眼房水の屈折率の変化に影響される。特に、第一および第二プローブビーム１４０，１５０の光路長は、眼１０の前眼房７０における眼房水の屈折率に伴い変化する。干渉縞パターンも同様に変化する。よって、眼房水のブドウ糖濃度の変化は、虹彩８０の重なり領域１７５に形成された干渉縞の量的変化と直接的な相互関係を呈する。

虹彩８０に形成された干渉縞の性質は、ヤングの二重スリット構造３００を使用した干渉縞の形成の概略図を示す図３Ａ〜３Ｃを参照することにより一般的に理解されるであろう。この光学配置において、単色光源３０１が、細く垂直配向された伸長スリット３０５に伝播される光を射出し、入射光がそこで回析される。円筒形の波面を有する光ビームが得られる。これらの円筒形波面は二つの別の垂直配向された伸長スリット３１０，３１５を照射する。これらスリットは、横に（すなわち、水平に）距離aをもって離間している。二つのスリット３１０，３１５によって光が回析され、垂直配向の円筒波面の特徴をなす一組のビームが出力される。該二つのビームが、拡散スクリーン３２０を照射する。そこで、二つのビームは増加的および減殺的に干渉し、図３Ｃの概略図のような垂直干渉縞を生成する。

図３Ｃの伸長明暗領域の原因は、明確に特徴づけられ下記のように理解されよう。増加的または減殺的干渉は二つのビームが重なったときに起こる。拡散スクリーン３２０上の与えられた位置における干渉は、二つのスリット３１０，３１５から拡散スクリーン上のその特定位置までの距離のそれぞれの光路距離によって決定される。例えば、第一のスリット３１０を介して伝播される、図３Ｂに示される光線３２５が距離ｒ_１を進み、そして拡散スクリーン３２０を中心線３３２から距離ｘ_０の位置にある点３３０にて照射する。システムを通る中央線３３２は、二つのスリット３１０，３１５を二分する拡散スクリーンの法線として定義される。拡散スクリーンから二つのスリット３１０，３１５を含む平面までの距離はＤとして定義される。第二の光線３３５が第二のスリット３１５を介して伝播され、距離ｒ_２を進み、拡散スクリーン３２０を同じ点３３０にて照射する。二つの光線が進む距離は、図３Ｂに示されるように、距離Δr＝r_１−r_２だけ異なる。最初のスリット３０５が十分に細ければ、そこ（ｘ−ｚ平面）から出る光は実質的にコヒーレントであり光源３０１で作られる光線と関連する波動が、互いに同相で振動する。スクリーン３２０上の点３３０における二つの光線３２５，３３５の位相は、一部、対応する光路長r_１、r_２によって決定される。特に、二つの光線３２５，３３５間の相対的位相は二つの光路長差、すなわちΔrに比例する。二つの光線３２５，３３５が同じ強度Ｉ_１＝Ｉ_２＝Ｉ_０であれば、点３３０における強度は公知の次の関係から得られる。
Ｉ＝Ｉ_０（ｌ+Ｉ_０ｃｏｓ（δ）） （１）
式中、Ｉ_０は光線３２５，３３５の強度、δは関係（δ＝２πΔr/λ）によって得られる光線３２５，３３５間の相対的位相を示し、ここでλは光源３０１の波長である。この場合、スリット３１０，３１５から射出された光は空気または真空を介して乱反射スクリーン３２０に伝播する。

従って、例えば、距離Δrが、波長λの光が正確に半分のサイクル（同相のπラジアン）で振動する光路差と対応すれば、二つの光線３２５，３３５が点３３０においてπラジアンだけ位相がずれて、二つの光線３２５，３３５は互いに相殺し、その結果、点３３０において反射強度０となる。もしΔrが正確に整数サイクル（すなわち、２πラジアンの整数倍）であるとすると、二つの光線は点３３０において同相となり、理想的な条件下においては、その結果得られる反射強度は二つの個々の光線の強度の合計と等しくなる。

中央線３３２により近い、スクリーン３２０上の点３３０（すなわち、より小さい値のｘ）によって、Δrが減少し、中央線がスクリーンと交差する中心点３４０において値が０となる。光路差Δrが中央線の下部位置（すなわち、ｘ軸の負値）において再び増加する。図３Ｃに示すように、スクリーン３２０の強度は中心線３２０の両側における高低間で変動する。具体的に、反射強度Ｉは下記の関係にのっとり、拡散面３２０に沿って変動する。
Ｉ＝４Ａ_０ｃｏｓ^２［ａπx／（D λ）］ （２）
式中、Ａ_０は拡散スクリーン３２０における光線３２５，３３５の振幅、xはｘ＝０である中央線から測定された拡散スクリーン３２０を横切りｘ軸に沿った距離、aは二つのスリット３１０，３１５が離間する横方向距離、Dは拡散スクリーン３２０から二つのスリット３１０，３１５を含む平面までの距離、λは光源３０１の光の波長である。光路長差であるΔrが実質的にスクリーン３２０上の複数の点において±ｙ方向に同じであるので、ｙ軸に平行に縦配向された伸長スリット３１０，３１５によって作られた干渉縞は線形となり、また、ｙ方向に沿って配向される。

図３Ａおよび３Ｂから導かれる関係から、スリット３１０，３１５と拡散スクリーン３２０の間の領域は空気で満たされているか真空であると想定される。しかしながら、増加的または減殺的干渉は光の進行距離のみによるものではなく、更には、二つの物理的光路の距離差Δrにのみ依存するものではない。むしろ、光が光路差を進行するのにかかる時間が干渉結果を決定するのである。光の位相は距離ではなく時間によるのである。従って、光が光路に沿って伝播される媒体の屈折率が、得られる干渉縞パターンに影響を及ぼす。これは、光の位相が屈折率によって決定されるからである。

もしスリット３１０，３１５と拡散スクリーン３２０の間が、代わりに水などの液体で満たされていると、光波の速度が減少する。水の屈折率は１．５である。従って、スリット３１０，３１５と拡散スクリーン３２０の間の領域における光の速度は空気で満たされているときに比べて４分の３となる。これらの条件下において、スリット３１０，３１５から伝播される二つの光線のΔr値が、スリット３１０，３１５と拡散スクリーン３２０の間が空気で満たされているときよりも４/３大きい位相差を作ることとなる。同様に、スリット３１０，３１５と拡散スクリーン３２０の間が空気で満たされているときに比べ、拡散スクリーン３２０に形成された一つのユニット距離あたり４/３倍量の干渉縞となる。よって、スクリーン３２０上におけるユニット距離あたりの干渉縞の数は媒体における光の速度と直接的に比例する。特定の実施形態において、媒体の屈折率と干渉縞間のスペースとの関係を使って、その媒体の屈折率を測定することができる。他の干渉縞パターン効果もまた測定、定量化され媒体の屈折率の決定に使用することができる。

図２を再度参照すると、光源１１５からの光がビーム形成光学部１１７を介して伝播しビーム分割器１５５に入射する。光の一部はビーム分割器１５５を介して伝播し第一のプローブビーム１４０を生成する。該プローブビーム１４０は、好ましくは、実質的に眼１０の視軸９０に平行とする。プローブビーム１４０からの光が角膜６０を照射するとき、光は瞳孔７５に対して屈折され虹彩８０を照射する。
光の他の部分、すなわち、残りはビーム分割器１５５で反射され第二のプローブビーム１５０を形成する。特定の実施形態において、第一のプローブビーム１４０を生成するのにビーム分割器１５５を介して伝播される光の一部と、第二のプローブビームを生成するのにビーム分割器１５５によって反射される光の一部が、虹彩８０の前面において干渉される際、実質的に同じ強度となるよう選択される。これにより、好ましいコントラストが達成される。

反射されたビーム１５０は、鏡または反射体によって集束レンズ１７０を介して眼１０へと向けられる。特定の実施形態において、レンズ１７０の焦点距離は、集束レンズ１７０から角膜６０の角膜前面の曲面中心Ｃに位置する点２６０までの距離と実質的に同じである。レンズ１７０を介して伝播された光は、中央点２６０に向けて収束するが、中央のＣに到達する前に角膜６０に入射する。上述のように、集束レンズ１７０の焦点距離は、実質的にレンズから角膜の曲率半径中心までの距離と対応するように、好ましく選択される。この条件が満たされ、また、レンズ１７０が、その焦点距離と曲率中心が合致するように配置されると、角膜面に入射する第二のビーム１５０と関連した光線が、そこに対して実質的に垂直となる。実質的に０度の入射角とすることで、収束光は角膜６０によって反射されることはない。

上述のように、この第二のプローブビーム１５０と関連した収束光は、好ましくは、第一のプローブビーム１４０と実質的に同様の虹彩８０上の領域１７５を照射する。二つのビーム１４０，１５０の重なりが、増加的および減殺的干渉の結果として、虹彩８０上に干渉縞を生成する。干渉過程は、概して、図３Ａと３Ｂを参照して説明したヤングの二重スリット構造３００に関連する光学現象と類似している。しかしながら、図３Ａと３Ｂの構造は、図２に示された干渉計１２０とは異なる。ヤングの二重スリット構造３００に形成された干渉縞は、それぞれ実質的に等しい曲率半径によって定義された円筒形の波面を有する二つのプローブビームによって生成される。図２に描かれた干渉計１２０の第一および第二プローブビーム１４０，１５０は、異なる曲率半径の波面を有する。様々な実施形態において、第一のプローブビームは約２５ミリメーターの曲率半径を有する。角膜６０の屈折能力が、球形波面が虹彩８０に入射するようプローブビーム１４０を収束する。虹彩８０において、第二プローブビーム１５０もまた実質的に球形波面を有する。これらの球形波面は、集束レンズ１７０から角膜６０の曲率中心２６０までの距離とほぼ等しい曲率半径によって定義される。実質的に平面波と実質的に球形波面の干渉の結果、複数の輪状形干渉縞が得られる。様々な実施形態において、重なり領域１７５はこれらの輪状形干渉縞の一部と対応する。よって、干渉縞は完全な環ではなく、環の一部である。例えば、ｘ−ｚ平面に対応する、これらの干渉縞の断面上の強度グラフを図４に示す。図４のこれらの干渉縞は、各種ブドウ糖濃度と対応する屈折率のものである。示されている通り、これらの干渉縞は対称点を有し、干渉縞の頻度は対称点から対称点のどちらかの側に離れるに従って増加する。

図４は、四つの異なる眼房水ブドウ糖濃度における干渉縞パターンのグラフを示す。短い垂直線は、干渉縞パターンにおけるピークと谷の位置を記すために挿入されている。異なるグラフに示されている眼房水間の屈折率の違いによって、図示パターンに差異が生じる。例えば、対称点付近のグラフの形、また干渉縞の間隔の変化率が異なる。これに対して、対称点の位置は実質的に広範囲の屈折率において固定されている。

干渉縞パターンを特徴づける解析式が得られる。一つの具体例において、角膜６０の曲率半径は約８．０ミリメートル（ｍｍ）、角膜頂点から虹彩８０の平面までの距離は、約４ｍｍである。（ここでの使用のように、また従来の使用とも一致して、角膜頂点は、角膜が視軸と交差する角膜６０の最先端と対応する。）このような条件下において、虹彩８０によって反射された光の信号強度Ｉは、下記式によって得られる。

ここで、式中、

、ｇはブドウ糖濃度、ｒは虹彩８０の平面における眼１０の視軸９０と強度が測定される点の間の距離である。この式は、二つの重なるプローブビーム１４０，１５０によって照射される虹彩８０の領域１７５上の光強度の変動を定量化する。更に詳細には、この式は二つのビーム１４０，１５０の干渉による干渉縞パターンに対応する強度の変動を特定する。よって、これらの方程式を使って、与えられた干渉縞パターンから屈折率と相対的なブドウ糖濃度を測定することができる。しかしながら、これらの方程式は複雑であるため、他の手法でブドウ糖濃度の相対レベルを確定してもよい。

図５において、一連のグラフがブドウ糖濃度の上昇によってピークの位置がどのように変化するかを示している。この複数のグラフは0〜600ｍｇ／ｄｌの範囲のブドウ糖濃度に対応しており、後者の値は健康な人間の一般レベルと比べて約６倍である。これらの中で、同じ値はひとつもない。従って、このパターンの分析から、全ての範囲における屈折率の細心かつかなり明白な判断ができる。よって、様々な望ましい実施形態において、センサー１９０からの信号が処理され、ピークと谷の位置が決定される。各種ピークと谷の位置の組は、相対的な屈折率とブドウ糖濃度を測定するために使用される指紋のようなものである。特定の望ましい実施形態において、ピークと谷のパターン、すなわち、互いにそして対照中心に対する相対的な位置と間隔が、異なるブドウ糖濃度の似たパターンのデータベースと比較される。そのパターンを電子照合表で照合することによって、屈折率の値が得られ、それを基に機器１００で較正することにより相対的なブドウ糖濃度を計算することができる。照合表は、他の実施形態のブドウ糖濃度を含んでもよい。

例えば、いくつかの実施形態において、センサー１９０からの信号は、ディジタル化されて、対称点を決定しその対称点を基準とした範囲内のピークと谷を位置決めするためのコンピュータ、マイクロプロセッサー、または他の電子機器に送られる。例えば、対称点から約０．５ｍｍ以内のピークと谷が決定される。このピークと谷の配置図は、妥当なブドウ糖レベルの範囲において、解析式から算出されるパターンの組と比較される。測定から得られた干渉縞パターンと実質的に合致する組のうちの一つ以上の算出パターンが、相対的なブドウ糖濃度の測定値に到達するのに使用される。ノイズの減少、または精度や正確さを向上させるために平均的および／または他の信号処理技術を使用してもよい。

他の望ましい実施形態において、センサー１９０に投影された干渉縞パターンの強度は例えば、最小二乗法または他の近似技術によって曲線に合わせられる。強度パターンが近似された曲線を基に、眼房水の屈折率やブドウ糖濃度などのわかっていない情報を測定することができる。
眼房水の屈折率を重なるプローブビーム１４０，１５０の強度パターンから確定する、更に他の、公知のおよびまだ案出されていない優れた技術を使用してもよい。また、更に正確なまたは精密な結果、または分析を単純化または迅速化するために、例えばディジタル信号処理、フィルター処理、およびノイズ低減技術などの変形および付加的な処理を使用してもよい。

よって、様々な実施形態において、二つのプローブビーム１４０，１５０は虹彩８０で乱反射され、そのうち一部は撮像レンズ２００によって集光されセンサー１９０に集束される。二つのビーム１４０，１５０の干渉によって得られた干渉縞パターンの像がセンサー１９０上に形成されることとなる。センサー１９０からの出力信号が、例えば、上述されたように、個々の測定に対して機器を較正して、屈折率とブドウ糖濃度の間で成立する関係をもとにブドウ糖濃度を測定するために分析される。

図４と５のグラフは、虹彩８０が滑らかで反射面であるモデルを使って算出されたものである。しかしながら、特定の場合においては、虹彩８０はより正確にはコヒーレント光源１１５からの光の波長の寸法に比べて粗い面となっている。虹彩８０の粗さはいくつかの効果を向上させる。第一に、角膜６０から虹彩８０上の異なる位置までの距離は滑らかには変化しないが、そこに追加される付加的不規則摂動が含まれる。第二に、コヒーレント光によって照射されたとき、虹彩の粗さが干渉模様(speckle)を生成する。公知である干渉模様とは、下の干渉縞パターンに重畳または複合される反射光の強度における不規則な変動である。

特定の場合において、これらの影響によって起こるであろう誤差は、様々な機器構造や測定技術を採用することによって低減することができる。例えば、光センサー１９０が、干渉縞パターンに対応する複数の伸長干渉縞を検知する二次元検知アレーを備えていてもよい。単に干渉縞パターンの断面上の単一強度分布を得るかわりに、複数のそのような断面を、干渉縞の長さに沿って異なる位置において得ることができる。この方法において、虹彩８０の粗さによって起こる変動が、干渉縞の長さにわたって平均化される。例えば、干渉縞が実質的に垂直に（すなわち、ｙ方向に沿って）配向されていると、干渉縞の位置と間隔がアレー１９０の各平行走査線（すなわち、ｘ方向に沿って）について個別に評価される。いくつかの平行走査線を平均化した結果により、アレー１９０上の単一平行走査線から得られる値よりもより正確な干渉縞の間隔値の平均を得ることができる。虹彩８０が粗面であることによる変動は、これによって低減できる。

特定の実施形態において、装置１００は、更に、図６に概略的に示され、装置１００を眼１０に対して位置調整するために使用される横方向位置調整サブシステム４００を備えていてもよい。サブシステム４００は、好ましくは、“横方向”位置調整、すなわち、視軸９０に対して法線である二つの直交軸（例えば、ｘ、ｙ）に沿った位置決め、に使用される。横方向位置調整サブシステム４００は、中央光源４１０、レンズ４２０、および光軸４３５に沿って位置調整された曲面鏡４３０を備えている。横位置調整サブシステム４００は、更に、光軸４３５をはさんで両側にそこから離れて配置される二つの追加光源４４０，４５０を含んでいる。しかしながら、他の構成や設計も可能である。

一つの望ましい実施形態において、中央光源４１０は、光スペクトルの緑色部分の光を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。緑色は眼で検知しやすいため望ましいが、ここでの選択は他の色や他のタイプの光源の使用を除外するものではない。光源４１０によって生成される光の横方向における空間的広がりは、サブシステム４００の他の寸法、すなわちレンズ４２０の焦点距離よりも相対的に短く、理想的な点光源の特性に近くなっていることが望ましい。光源４１０の影響力のある空間的広がりを低減するために、ピンホールまたは他の開口部を設けてもよい。

オフセット光源４４０，４５０もまた、発光ダイオードを備えていてもよいが、他の実施形態においては、別のタイプの光源を備えていてもよい。様々な望ましい実施形態において、光源４４０，４５０は眼を拡散的に照射する白色発光ダイオードである。好ましくは、これら二つの光源によって生成される光の横方向における空間的広がりは、サブシステム４００の他の寸法、すなわちレンズ４２０の焦点距離よりも相対的に短く、理想的な点光源の特性に近くなっていることが望ましい。これらの光源４４０，４５０の影響力のある空間的広がりを低減するために、ピンホールまたは他の開口部を設けてもよい。オフセット光源４４０，４５０は、好ましくは、光軸４３５をはさんで両側に配置されている。一つの望ましい実施形態において、二つのオフセット光源４４０，４５０は、光軸４３５の上と下に、光軸を介して垂直面（例えば、ｙ−ｚ平面）に配置されている。更に好ましくは、二つのオフセット光源４４０，４５０は、光軸４３５から等しい距離だけはなれており、また眼１０からも等しい距離だけはなれている。そのような構成において、二つの光源４４０，４５０は光軸４３５について対称に配置されている。従って、眼１０から第一のオフセット光源４４０に対する角度は、光軸４３５に関して測定された場合、眼から第二のオフセット光源４５０に対する角度と等しく、また反対側となる。他の配列も可能であるが、眼１０からみて、第一および第二オフセット光源４４０，４５０が、好ましくは、中央光源４１０をはさんで反対側に位置されるとよい。好ましくは、オフセット光源４４０，４５０は、これらの光源の像が、眼１０に無限遠にて見える緑色光源の像とは独立して動くように、眼に近く配置される。例えば、オフセット光源４４０，４５０は角膜から約１インチ（すなわち、約２５ｍｍ）の距離をもって配置されるとよい。

好ましくは、レンズ４２０はコリメートレンズを備えている。更に詳しくは、レンズ４２０は、眼１０に向けられる実質的平行ビームを提供するために、焦点距離を有し、中央光源４１０から離れて配置されている。他の実施形態において、例えば、凹面鏡や回析光学素子等の他の光学素子で平行光化してもよい。
曲面鏡４３０は部分的に透明であり、これは部分的に銀めっきされた鏡４３０によって達成される。中央光源からの光の一部がこれによって鏡を介して伝播し、オフセット光源４４０，４５０からの光の一部は、後述するように反射される。好ましくは、鏡４３０は、実質的に屈折能力が零となるように、眼１０から見て凹状で均一の厚みを有している。こりメートレンズ４２０と曲面鏡４３０の使用は例であり、他の構成における他の光学素子の使用を除外するものではない。

特定の実施形態において、サブシステム４００は、眼１０をデバイス１００に対して平面的二方向において正確に位置決めするために使用される。この作業は、例えば、装置１００を眼１０に対して垂直および水平に位置調整することを含む。光源４１０からの光は、レンズ４２０によって実質的に平行にされ、曲面鏡４３０を介して伝播され、角膜を介して眼１０に入射する。この構成をもって、患者は、光源４１０およびレンズ４２０によって画定され、実質的に光軸に集められた小さな緑色の光スポットを観察することとなる。

好ましくは白色光源である追加のオフセット光源４４０，４５０は、眼１０の前面を拡散的に照射する。オフセット光源４４０，４５０からの光の一部は、眼１０の表面から、眼から、更に詳しくは接眼レンズからほぼ焦点距離の位置に配置された曲面鏡４３０に反射される。これによって、患者は眼１０の光学的無限遠に現れる視野を得、これは、虹彩８０、瞳孔７５、瞼等を含む。更に、角膜６０の急勾配な凸面において鏡のように反射される光が、オフセット光源４４０，４５０の二つの小さな虚像を形成する。これは、患者には、ほぼ虹彩８０の平面における明るい白色の点として見える。同様に、角膜６０で反射される中央光源４１０からの光は、小さな緑色の点として見える。位置調整の間、患者は位置調整サブシステム４００を含む機器１００に対して横方向に、例えば、水平および垂直に動く。患者は、中央光源４１０によって生成された緑色点の像がオフセット白色光源４４０，４５０の二つの像の間に投影されるまで、彼または彼女の横方向位置を調整する。二つの光源４４０，４５０の像が同一線上にあり、中央光源４１０によって形成された緑色点像によって二分されるとき、機器１００は、二つの直交する方向、例えば垂直および水平軸に沿って位置調整されていると考えられ、角膜６０で反射された緑色点は部分的に透明な鏡４３０から直接見られる緑色光源４１０上に一致する。

上述の位置調整過程は、患者の視界がほぼ正常であること、すなわち患者の眼が、ターゲットに焦点を無限遠にて合わせ、彼または彼女が近視や遠視ではないことを前提としている。もし患者が、例えば、近視であったとすると、上述の過程における患者の眼１０の像の焦点がぼやけ、中央光源４１０によって形成される小さな緑色点像もぼやけるであろう。特定の実施形態において、このように正常視でない場合は、光源４１０によって形成された小さな緑色点像が患者に鮮明に見えるまでコリメートレンズ４２０への、またはそこから中央光源４１０の縦方向の位置を調整することによって修正できる。患者の眼の像が鮮明になるまで曲面鏡４３０を患者に近づけてまたは遠ざけて配置することによって、修正することもできる。位置の調整のために、サブシステム４００は更に、例えば、光源４１０、コリメートレンズ４２０、および/または曲面鏡４３０に機械的に結合されたマイクロメーターまたは他の並進移動装置を備えていてもよい。この構成において、患者が並進移動装置を調整することによって、光源４１０、コリメートレンズ４２０、および/または曲面鏡４３０の位置を調整する。他の実施形態において、適切な調整がされたあと、例えば、正常視でない状態が修正されると、その位置で固定される。更に他の実施形態において、正常視条件下とするために、異なる修正設定を必要とする複数の患者が簡単に同じ機器を使用できるように、修正量が記録され、必要に応じて利用可能とすることができる。手動または電子配置および並列移動素子を使用することができる。電子装置による位置決めの場合、一つ以上の修正設定を記録することができ、調整は自動ですることができる。

正確な横方向、例えば、水平および垂直な位置調整に加え、機器１００は、好ましくは、眼１０から適切な距離だけ離れて配置される。最も好ましくは、機器１００は、干渉計１５０の第二アームの収束レンズ１７０の焦点が角膜８０の曲面２６０の中心に対応するように配置される。

特定の実施形態において、例えば、機器１００は更に、図７に概略的に示されたような位置調整サブシステム５００を備えており、これは機器１００の眼１０に対する縦方向の位置決めと横方向位置調整の微調整を容易にする。サブシステム５００は、光学素子１００と眼１０の間の適切な距離を確立するためのものである。更に詳しくは、角膜６０の曲率中心Ｃを通る軸に沿って（すなわち、図７のｚ’軸に沿って）測定される機器１００と眼１０間の距離は、好ましくは、ブドウ糖濃度の正確な測定が可能となるような距離である。該ｚ’軸は、好ましくは、小さな角度をもって視軸９０から離れている。

精確な縦および横方向位置調整システム５００は、二つの（すなわち第三および第四の）追加光路５１５，５２５を機器１００に導くビーム分光器５１０を備え、二つの光検出器５３０，５４０のひとつをこれらの各光路に備えている。二つのレンズ５５０，５６０は、第三および第四の光路上の二つの検出器５３０，５４０と連携している。精密な縦/横位置調整システム５００は、更に、検出器５４０へ向けられる光を濾光するための光学フィルター５７０を第四の光路５２５に有している。検出器５３０，５４０は、それぞれ位置調整及び参照信号５８０，５８５を生成する。これらは、共に、かなり精密な縦および横方向位置調整を可能とする。

ビーム分光器５１０は、ビーム分光立方体または部分的反射被覆を施された板を備えていてもよい。他のタイプのビーム分光器を使用してもよい。特定の実施形態において、検出器５３０，５４０は、小さな感光領域を有するフォトダイオードを備えていてもよい。検出器５３０の有効な感光領域を低減させるためのピンホールを更に含んでもよい。一つの望ましい実施形態において、ピンホール開口は、直径が約0.2ミリメートルよりも小さい。他の実施形態において、検出器５３０，５４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ検出器アレイのような、二次元センサーアレイを備えていてもよい。レンズ５５０，５６０は、検出器５３０，５４０上に光を小さい点として集束させる。他の形式の検出器や光学素子もまた採用可能である。フィルター５７０は、中性フィルター、他のタイプのフィルター、または減衰器を備えていてもよい。

正確な縦／横方向位置調整のためのサブシステム５００は、機器１００の第二アームに挿入されているため、収束レンズ１７０に向けて伝播するコヒーレント光源１１５からの第二プローブビームがビーム分光器５１０にて受光される。第二プローブビーム１５０の光の一部は、ビーム分光器５１０で反射され、関連する集光レンズ５６０によって検出器５４０上の小さい領域に集光される。ビーム分光器５１０によって反射されなかった第二プローブビームからの残りの光は、光を眼１０に向ける収束レンズ１７０に伝播し受光される。典型的な人間の眼では、眼１０に入射する光のうち約３％が角膜表面で鏡面反射される。収束レンズ１７０が適切に位置調整されている場合、角膜面で反射された光が、角膜３０に届いたときと同じ光路でビーム分光器５１０に伝播されて戻ってくる。適切な位置調整のもと、角膜３０の曲率中心がレンズ１７０の焦点面上となるため、再帰反射された光は実質的に同じ光路を戻って横切る。このような条件下において、実質的に光１５０のすべての光線が角膜面に対して法線となり、よって、同じ光路に沿って伝播し戻ってくることとなる。

よって、機器１００が適切に位置調整された場合、角膜で反射された光の一部が付加的にビーム分光器５１０によって検出器５３０に向けられる。この光が、レンズ５５０によって検出器５３０の小さな領域に収束され、測定される。位置調整信号５８０の大きさは検出器５３０へ注がれるスポットの強度に直接的に関連する。好ましくは、適切な位置調整が、検出器５６０から出力される位置調整信号５８０の最大相対強度を生み出す。位置調整信号５８０を参照信号５８５で除算することによって正規化信号５９０が得られる。この参照信号５８５は、干渉計１２０の第二プローブビームとなるコヒーレント光源１１５から射出される出力の一部に相当する。従って、正規化がコヒーレント光源１１０のパワー出力の変動を調整する。

機器１００が正確に位置調整されず、収束レンズ１７０の焦点が角膜６０の曲率中心Ｃと合致しないと、角膜面で反射される第二プローブビームの光線は、垂直な反射角をもたなくなる。よって、これらの再帰反射光線は、同じ光路でレンズ１７０およびビーム分光器１５０に戻らない。このずれが、検出器５３０上のスポットをぼやけさせたり、または、部分的もしくは完全に検出器の有効感光領域から外れたものとする。非理想的条件下において、縦または横方向位置調整がずれているとき、正規化位置調整信号５９０は、対応して、三つのすべての直交方向において正確に位置調整されている場合に比べ、小さくなる。

よって、一つの実施形態において、機器１００が適切に位置調整されている場合、位置調整サブシステム５００は、好ましくは、最大正規化位置調整信号５９０を生成する。正規化信号５９０が位置調整値に到達したときに音声確認を出力する小さなオーディオスピーカーを含んでもよい。この際、検出電子機器は、適した位置調整が成されたときに虹彩８０にて形成される干渉縞の像を自動的に捕捉できるよう設計される。
好ましい位置調整条件下において、ビーム分光器５１０で反射され参照検出器５４０に向けられた第二プローブビームの光は、角膜６０で反射された光よりも高い強度となる。特定の実施形態において、フィルター５７０によってこの検出器５４０に収束される光の強度を減衰させる。該フィルター５７０が強度を弱め、適切な位置調整が成された場合、参照信号５８５は位置調整信号５８０とほぼ等しくなり、正規化信号５９０はほぼ１となる。検出器５４０で受光される高い強度の光の補正のため、他の方法も使用可能である。例えば、検出器５４０に入射する光の焦点をぼかし、低い値の参照信号５８５を生成してもよい。

図８に概略的に示されているような特定の実施形態において、血流中のブドウ糖濃度を測定するためのデバイス１００は、好ましくは、雑な横方向位置調整サブシステム４００と精確な横/縦位置調整サブシステム５００の両方を含んでいる。横方向位置調整サブシステム４００は、特に、機器１００を眼１０に対して横方向に、すなわちｘおよびｙ方向に位置調整するのにとても適している。正確な横/縦位置調整サブシステム５００は、装置１００を適切に三つのすべての方向、すなわちｘ、ｙおよびｚ方向に位置決めするのに使用される。位置調整システム４００，５００を図６および７を参照して説明しているが、機器１００の位置調整のために他のシステムもまた採用可能である。公知の位置調整システムおよびまだ考案されていないもの、どちらも可能であろう。

しかしながら、様々な実施形態において、すべての光学部が実質的に共通な構造内に含まれ、図９に示されるような小型の機器７５０を作るために、これらが筺体内に収められている。図９に示される実施形態において、小型に収容された機器７５０は、ほぼ小さい本のサイズ、または双眼鏡、好ましくはそれらよりも小さいサイズとする。しかしながら、デザインに関しては特に制限はなく他の形や形状でもよい。

装置７５０の特定の実施形態において、患者が例えばスイッチを使って機器を起動させる。光源４１０、４４０、４５０、検出器１９０，５３０，５４０および補助電子部品に電力が供給される。コヒーレント光源１１５は、相対的に低いレベルに設定される。つぎに、患者は接眼レンズ（例えば、窓）を覗き、曲面鏡４３０で反射される彼または彼女の眼を見る。患者は次に、その設計に応じて、機器７５０を視軸９０に対して法線となる面で横方向に、例えば、垂直および水平に、または他の二つの直交する方向に動かす。患者は二つのオフセット光源４４０，４５０の像の間で、中央光源４１０によって形成された小さな緑色スポットが中央に来るよう努力する。視軸９０に対して法線となる面の位置調整を保つ際、患者は、音声位置調整信号が聞こえるまで機器７５０を彼または彼女の眼に向けて、または遠ざけるよう移動させる。虹彩８０の干渉縞パターンが捕捉され、機器７５０に含まれた画面に読込み結果が現れる。

上述のように、正規化位置調整信号５９０が最大となるとき、音声位置調整信号が発動される。特定の実施形態において、機器７５０は、この条件がみたされたときにコヒーレント光源１１５が瞬間的に輝くように構成される。また、ひとつのビデオフレームまたはフィールドが検出器１９０によって捕捉される。その後、コヒーレント光源１１５が消され、またはその電源が落とされて処理もしくは算定が行われる。信号処理が完了すると、結果が表示される。

虹彩８０にて形成された干渉縞はブドウ糖濃度の絶対的尺度ではない。干渉縞間隔は、例えば、個々の患者の眼の形とわずかに依存関係があり、これが、眼房水内の様々な光路長に影響する。従って、特定の実施形態において、装置１００，７５０は個々の使用者に対して較正されていることが望ましい。糖尿病家族で使用される機器１００，７５０等のような様々な実施形態において、一つの機器が個々の使用者に対してそれぞれ較正される。

較正処理は下記のとおりである。ある期間、例えば、数日の間、使用者は、独立した正確なブドウ糖濃度測定を供する一つまたはそれ以上の方法を用いて、一日に一回またはそれ以上血糖値を測定する。穿刺針法(finger stick method)などの公知の方法が適当である。また、使用者は、上述の機器１００，７５０によって眼房水の屈折率の測定を行う。使用者は、入力のために機器にプラグで接続されたキーパッド等のインターフェースを使用するなどして、両方の判断の結果を装置１００，７５０に入力する。ある期間にわたって得られた測定結果を記録することによって、機器１００，７５０が適切な正確さで較正される。様々な実施形態において、データは自動的に分析され、機器１００，７５０は、信頼できる較正を得るのに十分なデータが獲得されたとき、それを表示する。適切な定数または定数の組が機器１００，７５０に自動的に記録される。機器１００，７５０が適切に較正され通常の使用が可能であることを示すために、表示装置または他のインターフェースが使用可能である。複数の測定によって正確さを向上させるが、他の実施形態において、機器１００，７５０の較正のために一回の測定を採用してもよい。

別に測定されたブドウ糖レベルに基づいて、機器１００で得られた値が好ましく較正される。よって、機器からの出力と適切なブドウ糖レベルとに相互関係を持たせ得る。異なる眼は物理的性質上異なるため、機器１００は、個々の患者にそれぞれ好ましく較正される。

しかしながら、眼房水中に溶解されている物質はブドウ糖だけではなく、これらの別の物質が屈折率および虹彩８０上に形成される干渉縞に影響する可能性がある。そのような物質の影響は、虹彩８０上に形成される干渉縞を大きく変えたり、ブドウ糖レベルの正確な測定を妨げることのない程度に小さいと思われる。しかしながら、それらの物質の影響は、様々な技術が採用することによって低減または実質的に取り除くことができる。例えば、測定された屈折率への他の溶解物質の影響を低減するために、適切な波長で測定が行われる。特定の溶質、例えばブドウ糖は、屈折率を変化させ、これは入射光の波長によって変動する。波長による屈折率の変動は分散(dispersion)と呼ばれる。異なる溶質は、異なる分散特性を有する。よって、特定の実施形態において、ブドウ糖濃度の変動が屈折率を大きく変動させ、他の妨害物質が影響しないように、適した波長が選択される。例えば、眼房水中の塩化ナトリウム濃度が変動し得る。しかしながら、このような変化は、ブドウ糖濃度の変動が屈折率に大きく影響する近赤外波長における屈折率に対して、わずかに影響するのみである。

他の実施形態において、虹彩８０上に形成された干渉縞の間隔と位置の測定は、二つまたはそれ以上の異なる波長で行われる。ブドウ糖濃度と妨害物質による屈折率の異なる変動を明白にする異なる波長を選択することが望ましい。これらの二つの波長の干渉縞間隔または位置の測定によって、二つの溶質の影響を識別するのに十分な情報が得られる。それぞれの波長について一度の測定、合わせて二度の測定が行われ、二つの屈折率の値が得られる。眼房水のブドウ糖濃度が、二つの波長における二つの屈折率変化から測定される。一般的に、Ｎ種類の溶質が存在する場合、Ｎ種類の適切に選択された波長における干渉縞パターンを測定することにより、溶質の中のひとつ、例えばブドウ糖の寄与が測定される。しかしながら、他の方法や変形を採用して、ブドウ糖濃度のレベルを確定してもよい。

ある特定の場合ごとに、角膜６０と虹彩８０の物理的な距離は異なる。これらの違いは、虹彩８０上に形成された干渉縞パターンを変化させ、よって屈折率の正確な測定を妨げる。しかしながら、この物理的距離における変化は様々な手法によって解決され得る。
様々な実施形態において、光路の物理的長さの変化による影響が切り離される。これらの光路長によって、光が物理的光路上を進むのに必要な時間が一部左右される。長さの変化を解決するために、異なる波長において追加の測定が成される。ひとつの望ましい実施形態において、例えば、機器１００，７５０に異なる波長の第二のコヒーレント光源が含まれていてもよい。二つの波長に対してブドウ糖の屈折率は異なるのが望ましい。第二コヒーレント光源を使用して、干渉縞パターンの第二組目の測定結果が得られる。二つの波長に対して屈折率が違うため、この第二組目の測定は、同じ一対の物理的光路長を有する一方、異なる一対の光路長を有する。よって、二つの干渉縞パターンの間の差が、二つの波長における屈折率の差の測定結果となり、これが物理的光路長を確定するのに使用される。このように、ブドウ糖濃度の測定が、角膜６０と虹彩８０の間の厚み変化に合わせて較正される。

機器設計や構成のその他の変更が可能と考えられる。例えば、ビデオカメラを使うかわりに、干渉縞の像がひとつまたはそれ以上の受光器の前の一つまたは一組のスリットを通り抜け、よって、干渉縞間隔を測定可能な一時的周波数に変換する。例えば、光学システムを眼に対して位置決めするモーターを駆動する眼のビデオ画像と角膜反射を使って、位置調整もまた完全に自動的に行われる。また、機器は、コンピュータに連結されてもよい。ブドウ糖濃度測定のための機器および技術に、さらに他の変更が成されてもよい。方法およびデザインは、ここに開示された実施形態に限定されるものではない。

当業者にとって、上述の方法と設計はこれ以外の適用も可能であり、関連する適用は上記に明確に列挙されたものに限定されないことは明白である。また、本発明は、ここで説明された重要な特徴から逸脱することのない範囲内において、他の形態においても実現され得る。上記実施形態は、単なる例であり、いかなる制限となるものではない。

角膜、虹彩、水晶体、および眼房水を含む前眼房を有する眼の解剖学的構造を示す概略図である。 眼の房水の光学性状を測定することによって被験者の血流中ブドウ糖濃度を測定するデバイスの概略図である。 ３Ａおよび３Ｂは、ヤングの二重スリット構造による二つの円筒形波面干渉の概略図である。３Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに示された構造の二つの円筒形波面干渉の結果得られた複数の干渉縞を有する干渉縞パターンを具体的に示す図である。 図２に示されるデバイスを使って得た四つの異なる眼房水ブドウ糖濃度における干渉縞パターンのグラフを示す。 ０から約６００ｍｇ/ｄｌまたは健康な人の一般的なレベルより約６倍のブドウ糖濃度の範囲の屈折率において、ピークの位置がどのように変化するかを示す図である。 視軸に対して法線である二つの直行する方向（ｘ、ｙ）に対して、眼とプローブビームを平行位置調整するために使用されるサブシステムの概略図である。 光学システムと眼の間の距離が正確なブドウ糖濃度測定に適するように、角膜の曲率中心を通る軸に沿って縦位置調整するためのサブシステムの側面の概略図である。 図６および図７に示される位置調整サブシステムと共に、被験者の血液中のブドウ糖濃度を測定するためのシステムを概略的に示す図である。 被験者の血流中のブドウ糖濃度を測定するためのコンパクトな機器の美術的描写図である。

Claims (26)

1. 共に前眼房をなす角膜と水晶体とを含み、更に虹彩と前記前眼房に眼房水とを含む眼を有し、前記眼房水が血液中のブドウ糖レベルに対応する屈折率を有する、生体の血液中のブドウ糖レベルを測定する方法であって、
   実質上二つのコヒーレント光束が角膜を通して虹彩の領域を照射するよう伝播させ、前記実質上二つのコヒーレント光束が眼房水を通して虹彩まで到達するようにし、
   前記眼房水の前記屈折率に依存する空間的配置を有する複数の干渉縞を有する干渉縞パターンであって、この干渉縞パターンを前記虹彩の前記領域に形成するのに十分に可干渉性の前記二つの光を前記虹彩領域上において重ね合わせ、
   前記干渉縞パターンを光検出器に投影し、および
   前記干渉縞パターンの干渉縞の空間的配置から血液中のブドウ糖レベルを決定する生体の血液中のブドウ糖レベルを測定する方法。
2. 前記ブドウ糖レベルは、少なくとも一部分においては、前記干渉縞の空間的配置の極値を特定することにより測定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ブドウ糖レベルは、少なくとも一部分においては、前記干渉縞の間隔から測定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記ブドウ糖レベルは、少なくとも一部分においては、前記干渉縞パターンの少なくとも断面プロファイルを曲線に当てはめて測定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記ブドウ糖レベルは、少なくとも一部分においては、前記干渉縞パターンのグラフを参照表の公知のグラフと照合することにより測定される、請求項１に記載の方法。
6. 眼の特性を測定することによりブドウ糖変動を監視する装置であって、
   光束を出射する光源と、
   前記光源からの光束を受光し、前記光束を対応する第一および第二の光路に沿って伝播する第一および第二のプローブビームに分光するように設置された光学素子と、
   第一および第二プローブビームが標的面において交差するように前記光路を変えるための、前記光路の一つにおける少なくとも一つの光学素子と、
   光検出器及び前記光検出器に前記標的面を投影するための撮像光学部とを備える装置。
7. 前記光源がレーザーを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記光源からの光束を受光するよう設置された光学素子がビーム分割器を備える、請求項６に記載の装置。
9. 前記第一および第二のプローブビームが交差するように前記光路を変える前記少なくともひとつの光学素子が鏡を備える、請求項６に記載の装置。
10. 前記撮像光学部がレンズを含む、請求項６に記載の装置。
11. 更に、前記第二の光ビームを収束ビームに変換する集束光学部を前記第二の光路に備える、請求項６に記載の装置。
12. 前記眼が曲率中心によって定義される外曲面を有する角膜を含み、前記集束光学部が、前記第二の光ビームを、実質的に前記角膜の外面の曲率中心と一致する曲率中心を持つ波面を有する収束ビームに変換するよう形成および設置される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記光検出器および前記撮像光学部は、Scheimpflug条件を満たすよう前記標的面と共に配列されている、請求項6に記載の装置。
14. 更に、前記第一および第二プローブビームを前記眼に対して位置調整させる位置調整システムを備え、前記位置調整システムは位置調整状況を示す電子出力を有する光センサーを含む、請求項６に記載の装置。
15. 更に、（i）前記位置調整システムに含まれる光センサーの電子出力および（ii）前記標的面が投影される光検出器に電気的に接続される電子部品を有し、前記電子部品は、前記光検出器が前記位置調整状況に基づいて前記標的面の像を捕捉するよう構成されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 眼を有する生体の血糖を監視する方法であって、
    ブドウ糖濃度によって変化する屈折率をもつ眼房水を有する前記眼の一部に光を伝播し、
    光学干渉を通して前記光に関連し、少なくとも一部は前記眼房水の前記屈折率に依存する位相情報を獲得し、
    血液中のブドウ糖レベルを測定するために前記位相情報を使用する、方法。
17. 位相情報を獲得するための前記工程が、干渉縞の分析を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 更に、較正のために前記位相情報を、前記生体の少なくともひとつの別に測定されたブドウ糖レベルと相関させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 眼を装置に対して横方向に位置調整する位置調整装置であって、
    中央光源と、
    光軸が通過する部分的反射凹面鏡を有し、前記中央光源からの光の少なくとも一部が前記光軸に沿って前記部分的反射凹面鏡に伝播するよう前記中央光源が前記光軸に沿って配置され、
    前記光軸を通過する面に配置された第一および第二のオフセット光源であって、前記第一および第二のオフセット光源は前記光軸の両側に配置され、前記第一および第二のオフセット光源が前記光軸に対し斜めに光を射出する、位置調整装置。
20. 前記中央光源が発光ダイオードを有する、請求項１９に記載の位置調整装置。
21. 前記部分反射凹面鏡が金属化された鏡である、請求項１９に記載の位置調整装置。
22. 前記第一および第二オフセット光源が発光ダイオードを備える、請求項１９に記載の位置調整装置。
23. 前記第一および第二のオフセット光源が、同じ距離だけ前記光軸より離されて配置される、請求項１９に記載の位置調整装置。
24. 前記第一および第二のオフセット光源が、前記光源から射出される光が実質的に前記光軸上の共通点に向かうように、それぞれ配置、配向される、請求項１９に記載の位置調整装置。
25. 曲率中心によって定義される実質的に球曲面を有する角膜に対してデバイスを位置調整させる方法であって、
    前記角膜の曲率中心と実質的に一致する曲率中心によって定義される球状波面を有する光を前記角膜に伝播させ、
    前記角膜からの光の一部を再帰反射させ、
    前記再帰反射された光を収束させ、
    前記波面の曲率中心が前記眼の曲率中心と実質的に一致するとき、前記感光領域に収束された光が、それぞれ前記曲率中心が不一致であるときとは違う明るさを有するよう前記収束された光を感光領域を有する光検出器に集束させる、デバイスの位置調整方法。
26. 更に、前記眼の曲率中心と前記波面の曲率中心とが不一致であるとき、前記感光領域への前記入射光が減少するよう、前記光検出器の少なくとも一部を覆う、請求項２５に記載の方法。

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