JP6600635B2 - 物質濃度を測定するための非侵襲的なシステムおよび方法 - Google Patents

物質濃度を測定するための非侵襲的なシステムおよび方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１４年１月１０日に出願された「Ｎｏｎ−Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｌｏｏｄ」を発明の名称とする米国仮特許出願第６１／９２５，８４９号の利益を主張し、その全体を参照により本願に援用する。
身体内のグルコースの量または濃度を求めることは多数の目的に対して価値があり得る。身体内のグルコース濃度を求めることに関するいくつかの利点としては、健康問題の診断および治療などの健康上の利点、研究調査上の利点、健康監視上の利点、および他の多数の利点が挙げられる。残念なことに、身体内のグルコース濃度を求めることは、被験者に対して痛みをもたらすか、または有害となり得る侵襲性検査を含み得る。
グルコース濃度を非侵襲的に測定するためのシステムが開発されつつある。係るシステムはしばしば、身体を通して吸収または透過される光の量とグルコース濃度との間の相関関係に依存する。しかし、多くの要因および潜在的な変数が吸収または透過される光の量に影響を及ぼし得る。身体内のグルコース濃度を非侵襲的に測定するための既知のシステムは、身体を通して吸収または透過される光の量に加えて、グルコース濃度に相関し得るパラメータを考慮に入れないため、精度が低いものとなっている。
既知のシステムの上述の短所のうちの１つまたは複数の短所を軽減する、物質濃度を測定するための非侵襲的なシステムおよび方法が開示される。一実施形態では、システムは光源および光検出器を含む。このシステムは、光の透過部分を検出器上に誘導するよう構成され、且つ光の散乱部分をブロックするようさらに構成された、第１光学系をさらに含む。このシステムは、光の透過部分および散乱部分を検出器上に誘導するよう構成された第２光学系をさらに含む。
一実施形態では、方法は、第１光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの透過光を測定することを含む。本方法は、第２光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの散乱光を測定することをさらに含む。本方法は、測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体内の物質濃度を求めることをさらに含む。測定データは測定された透過光および測定された散乱光に関連する。
一実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体は、プロセッサにより実行されたとき、動作の起動または実行をプロセッサに行わせる命令を格納する。これらの動作は、第１光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの透過光の測定値を受信することを含む。これらの動作は、第２光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの散乱光の測定値を受信することをさらに含む。これらの動作は、測定データとグルコース濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体内の物質濃度を求めることをさらに含む。測定データは透過光の測定値および散乱光の測定値に関連する。
本明細書で論じられる特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において独立的に達成されることが可能であり、または、さらに別の実施形態と組み合わされ得る。係る実施形態のさらなる詳細については、以下の説明および図面を参照して理解され得る。
いくつかの実施形態について、以下の添付の図面を参照して以下で説明する。
第１構成における物質濃度を求めるためのシステムの一実施形態を図示する図である。 第２構成における物質濃度を求めるためのシステムの図１Ａの実施形態を図示する図である。 第１構成における物質濃度を求めるためのシステムの別の実施形態を図示する図である。 第２構成における物質濃度を求めるためのシステムの図２Ａの実施形態を示す図である。 物質濃度を求めるための方法の一実施形態を図示する図である。 物質濃度を求めるための方法の一実施形態を図示する図である。
個々の実施形態に関して説明される特徴の詳細は、他の実施形態を説明するにあたって明示的には示されていないが、本明細書で一貫するものおよび適切なものとして説明される他の実施形態の同様の特徴において使用され得ることが理解されるであろう。
身体内におけるグルコースなどの物質の濃度の非侵襲的な測定は、小角散乱に関連する原則を使用して行われ得る。例えば、身体を通過した後に小角散乱の範囲内で見出される光の量は、身体により生成された散乱の量と、身体内の物質により生成された散乱の量と、に依存し得る。物質により生成される散乱の量は、身体内の物質の濃度に依存し得る。
説明すると、コリメート光ビームが身体または身体の１部分を通過し得る。コリメート光ビームの１部分が散乱されることなく身体を通過してもよく、その結果として透過光（例えば、平行光）が生じる。コリメート光ビームの別の部分は小角散乱の範囲内で散乱してもよく、その結果として散乱光が生じ得る。小角散乱の範囲の例は、透過光または平行光に対して０°より大きく１０°までの範囲である。コリメート光ビームの別の部分は、小角散乱の範囲外の角度（例えば、１０°より大きい角度）で散乱されてもよい。本明細書で使用される場合、透過光は、吸収、散乱、または反射されない光を含む。
溶液中におけるグルコースは、小角散乱の角度を小さくすることが観察により示されており、それ以外の場合はグルコースが存在しないことを示す。身体内においてグルコースなどのいくつかの物質の濃度がより高い場合、身体により受容される光の散乱角度は小さくなり、それにより小角散乱の範囲内で見出される放射の量は増加する。例えば、小角散乱の範囲外の角度で散乱されるコリメート光ビームの部分は、グルコース濃度が増加する場合、減少し得る。そのため、小角散乱の範囲内の放射の量と、身体内のグルコース濃度との間には相関関係が存在し得る。透過された放射の量と、身体内のグルコース濃度と、の間にも別の相関関係が存在し得る。したがって、身体内のグルコース濃度は、散乱された放射および透過された放射の組み合わせをグルコース濃度にマッピングすることにより、求め得る。
小角散乱の範囲内の放射の量と、身体内の物質の濃度との間の相関関係は、他のパラメータにも依存し得る。例えば、物質濃度を正確に求めることは、透過光の量、周辺温度、測定点における身体表面温度、および光の各測定を通して不変である身体部位において測定された体温をさらに考慮に入れ得る。
図１Ａを参照すると、物質濃度を求めるためのシステム１００の一実施形態が、第１構成において図示される。システム１００は、光源１１０、第１光学系１３０、第２光学系１４０、および検出器１６０を含み得る。
光源１１０は、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）などの赤外線（ＩＲ）レーザ・ダイオードを、例えば、７５０ｎｍ〜６，０００ｎｍの範囲のＮＩＲ光などのＩＲ光を生成するために、含み得る。さらに、いくつかの実施形態では、光源１１０は、第１波長域および第２波長域における光を選択的に生成するよう構成され得る。第１波長域は、特にＩＲ領域またはＮＩＲ領域における波長を含んでもよく、グルコースなどの物質は、これらの波長における透過光の吸収に影響を及ぼす。例えば、第１波長域は、約１１３０ｎｍ〜約１１９０ｎｍの範囲内（例えば、１１６０ｎｍの動作波長）、または１３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内（例えば、１４６０ｎｍの動作波長）であってもよい。第２波長域は、物質が透過光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない波長を含み得る。例えば、第２波長域は、約８００ｎｍ〜約９０５ｎｍの範囲内（例えば、８７０ｎｍまたは８８０ｎｍの動作波長）であってもよく、または９６０ｎｍもしくは１１２０ｎｍの動作波長を含む範囲内であってもよい。第１波長が１１６０ｎｍであり、第２波長が９６０ｎｍであると有利である。いくつかの実施形態は、図２Ａ〜図２Ｂを参照して説明されるように２つの光源を含み得る。
光源１１０は、コリメートレンズ１１２を含むか、またはコリメートレンズ１１２に連結され得る。コリメートレンズ１１２は、光源１１０から放出された発散光ビームを受容し、発散光ビームをコリメートして、コリメート光ビーム１２０を形成する。コリメートレンズ１１２の機能は複数のレンズにより達成され得る。上述のように、コリメート光ビーム１２０は、測定対象の物質が光のグルコース吸収に影響を及ぼす第１波長域内の光、または物質が光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、もしくはごく僅かにしか影響を及ぼさない第２波長域内の光を選択的に含み得る。
図１Ａで図示される第１構成では、光源１１０および第１光学系１３０は、身体１２２または身体１２２の１部分を、光源１１０と第１光学系１３０との間に受容するよう構成され得る。例えば、図１Ａで図示されるように、身体１２２の１部分は指を含み得る。他の実施形態では、身体の異なる部分が受容されてもよい。コリメート光ビーム１２０が身体１２２を通過すると、身体１２２はコリメート光ビーム１２０の１部分を散乱させ、それにより透過光１２４および散乱光１２６が生成される。散乱光１２６は、小角散乱の範囲内で散乱された光を含み得る。
第１光学系１３０はレンズ１３２を含み得る。レンズ１３２が透過光１２４をキャプチャし、その一方で散乱光１２６の少なくとも１部分さえもレンズ１３２によりキャプチャされることがないよう、レンズ１３２の有効口径直径は選択され得る。レンズ１３２の有効口径の正確な直径は、レンズ１３２と光源１１０との間の距離に依存し得る。レンズ１３２は、透過光１２４をキャプチャして透過光１２４を検出器１６０に誘導するために、無限遠にも集束され得る。この目的を達成するために、レンズ１３２はｆ／３以上のｆ値を有し得る。
第１光学系１３０は、レンズ１３２における散乱光１２６の受容を阻害するために、１つまたは複数の視野制限部１３４を含み得る。例えば、視野制限部１３４は、透過光１２４を含む角度範囲内の光を通過させ、散乱光１２６を含むより広い角度範囲内の光をブロックし得る。さらに視野制限部１３４は、第１光学系１３０内で離間され、それにより、離間されない場合にレンズ１３２において受容されたはずの反射光および他の光源からの光の量が制限され得る。このようにして、第１光学系１３０は、散乱光１２６をブロックする一方で、透過光１２４を検出器１６０上に誘導し得る。図１Ａでは２つの視野制限部１３４が図示されているが、他の実施形態は３個以上または２個未満の視野制限部を含み得る。いくつかの実施形態では、視野制限部１３４は完全に省略され得る。
第２光学系１４０はレンズ１４２を含み得、図１Ｂを参照してさらに説明されるように、第２光学系１４０は第１光学系１３０と交換可能に、光源１１０と検出器１６０との間に選択的に配置され得る。例えば、システム１００は、光源１１０と検出器１６０との間に第１光学系１３０または第２光学系１４０を選択的に配置するために、モータ１５０を含み得る。そのため、透過光１２４および散乱光１２６は第１光学系１３０または第２光学系１４０のいずれかを選択的に通過し得る。
図１Ａに図示される第１構成にある間、透過光１２４は検出器１６０上に誘導され得る。検出器１６０はＩＲ検出器もしくはＮＩＲ検出器であってもよく、またはＩＲ検出器もしくはＮＩＲ検出器を含んでもよい。一実施形態では、検出器１６０は、シリコン、ヒ化アルミニウムガリウム、光の検出および測定を行うことが可能である他の材料、またはこれらの組み合わせを含む。
さらに、検出器１６０は、ロックイン増幅器１６２に連結され、ロックイン増幅器１６２と調和的に機能し得る。ロックイン増幅器１６２は、外部光および環境放射などのノイズに対応するデータを除去または低減させるために、基準信号に基づいて、検出器１６０により検出された光の測定値に対して、フィルタ処理または別様の調節を行い得る。一例として、基準信号は、物質が光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない第２波長域内の光に対応し得る。いくつかの実施形態では、ロックイン増幅器１６２は省略され得る。
システム１００はプロセッサ１７０およびメモリ１７２をさらに含み得る。プロセッサは、光源１１０、モータ１５０、および検出器１６０と連結され、これらの構成要素への命令の送信、またはこれらの構成要素からの命令および／またはデータの受信を行い得る。メモリ１７２は、プロセッサ１７０により実行されたときに、本明細書で説明する動作の実行をプロセッサ１７０に行わせるプロセッサ可読命令を含み得る。プロセッサ１７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、周辺インターフェースコントローラ（ＰＩＣ）、他の処理回路または論理、またはこれらの組み合わせなどのマイクロプロセッサを含み得る。
メモリ１７２は、光ディスク（例えば、ブルーレイディスクメモリ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）メモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）メモリ等）、ハードディスク（例えば、磁気ディスクメモリ、ソリッドステートメモリ等）、リードオンリーメモリ（例えば、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等）、ランダムアクセスメモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等）、コンピュータ可読データの格納が可能な別の種類のメモリ、またはこれらの組み合わせなどの、プロセッサ可読データの格納が可能である任意の種類のメモリ装置を含む、プロセッサ可読命令の格納が可能な任意の装置を含み得る。
第１構成におけるシステム１００の動作中、光源１１０は、単独でまたはコリメートレンズ１１２と組み合わされて、コリメート光ビーム１２０を生成し得る。コリメート光ビーム１２０は身体１２２を透過し得る。コリメート光ビーム１２０が身体１２２を通過すると、コリメート光ビーム１２０の１部分が散乱され、散乱光１２６および透過光１２４が形成され得る。視野制限部１３４は散乱光１２６をブロックし、透過光１２４を通過させてもよく、この透過光１２４がレンズ１２４において受容され得る。レンズ１３２は透過光１２４を検出器１６０上に集束させ得る。一実施形態では、レンズ１３２は、散乱光がレンズ１３２において受容されないよう、十分に小さい。検出器１６０は透過光１２４を測定し、その測定値は測定データとしてプロセッサ１７０に伝達され得る。
図１Ｂを参照すると、物質濃度を求めるためのシステム１００の実施形態が第２構成において図示されている。システム１００は、モータ１５０を作動させて第１光学系１３０を第２光学系１４０と相互交換することにより、第２構成に配置され得る。第２構成では、第２光学系１４０が光源１１０と検出器１６０との間に位置合わせされ得る。第２構成におけるシステム１００の動作中、散乱光１２６および透過光１２４がレンズ１４２において受容され、検出器１６０上に誘導され得る。レンズ１４２は、小角散乱の範囲内で散乱された光をキャプチャするのに十分に大きい口径直径を有し得る。例えば、レンズ１４２の有効口径は、身体１２２により１０°しか散乱されていない光を受容するのに十分に大きいものであり得る。そのため、レンズ１４２の有効口径の正確なサイズは身体１２２とレンズ１４２との間の距離に依存し得ることが理解されるであろう。さらに、レンズ１４２はｆ／１以下のＦ値を有するレンズを含み得る。そのため、レンズ１４２は透過光１２４および散乱光１２６を受容し、透過光１２４および散乱光１２６を検出器１６０上に誘導し得る。検出器１６０は透過光１２４および散乱光１２６の組み合わせを測定し、その測定値は測定データの一部としてプロセッサ１７０に伝達され得る。
図１Ａ〜図１Ｂを参照して本明細書で説明された動作は、第１波長域および第２波長域に対して実行され得る。例えば、図１Ａで図示される第１構成にある間、光源１１０から第１波長域を含む光を放出することにより、第１波長域に対する透過光が検出器１６０において測定され得る。光源１１０から第２波長域を含む光を放出することにより、第２波長域に対する透過光が測定され得る。同様に、図１Ｂで図示される第２構成にある間、第１波長域および第２波長域に対する散乱光が検出器１６０において測定され得る。これらの測定値は測定データとしてプロセッサ１７０に伝達され得る。
さらに説明すると、光源１１０は、第１波長域内の光を放出することと、第２波長域内の光を放出することとの間での切り替えが行われ、それにより、光源１１０の調節が可能となり得る。第１波長域は、物質が透過中の光の吸収に影響を及ぼす波長に対応し得る。第２波長域は、物質が透過中の光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない波長に対応し得る。
プロセッサ１７０は、受信した測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体内の物質濃度を求め得る。取得の一部として、散乱光および透過光に対応する両方の測定値は、伝達された光のパーセンテージを生成するために、それぞれの入射ビームに対して正規化され得る。
さらに、グルコースの各レベルを調査する較正の間（例えば、所定の相関関係を定義する間）、第１波長域および第２波長域の両方からの測定値が、グルコースを推定するために使用され得る。第１波長域から得られた測定値はグルコースにおける変化を示し得、第２波長域から得られた測定値は基準点として使用され得る。両方の波長域が散乱光および透過光の測定の間に使用され得、第１波長域（例えば、グルコースが光の吸収に対して影響を及ぼす）における変化は、基準波長域（例えば、グルコースが光の吸収に対してまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない）に対して正規化され得る。
グルコースを計算する１つの方法は、散乱光（両方の波長域内における）と、グルコースとの間の相関関係を求め、伝達される光（再び、両方の波長域内における）との間の相関関係を個別に求めることである。次いで、加重平均係数が２つの相関関係間で求められ、それにより、グルコース領域全体にわたるグルコース測定が達成され得る。この係数は、信号定数よりもむしろ関数であり得る。
当業者に認識されるだろうが、所定の相関関係を求めるための上述のプロセスは、所定の相関関係に基づいて身体内のグルコース濃度を求めるためにも使用され得る。例えば、２つの相関関係の加重平均は、所定の相関関係を使用して、身体内のグルコース濃度にマッピングされ得る。
一実施形態では、測定データは物質濃度を求めるために使用される前に、修正または調節され得る。例えば、追加パラメータが考慮に入れられ、測定データは追加パラメータに基づいて調節され得る。説明すると、プロセッサ１７０は、周辺温度の測定値、身体表面温度の測定値、光の各測定を通して不変である身体部位における体温の測定値、またはこれらの組み合わせを受信し得る。物質濃度を求める前に、プロセッサ１７０は、周辺温度、身体表面温度、体温、またはこれらの組み合わせに基づいて、測定データ、所定の相関関係、またはその両方を修正し得る。測定データの修正は、２０１３年３月１９日に発行された米国特許第８，４０１，６０４号および２０１３年１２月１７日に発行された米国特許第８，６１１，９７５号における本発明者による教示にしたがって行われてもよく、参照によりその全体を援用する。
システム１００に関する利点は、第１光学系および第２光学系を含まないシステムとは対照的に、小角散乱の範囲内で散乱された光の量が身体内の物質濃度を求めるために使用され得るという点である。例えば、小角散乱範囲内の光の所定の相関関係に基づいて、検出された散乱光および透過光の量が、物質の対応する濃度にマッピングされ得、それにより、正確な、またはより正確な、身体内の物質濃度の取得が生成され得る。システム１００の他の利点は本開示の利点を有する当業者に明らかとなるであろう。
図２Ａを参照すると、物質濃度を求めるためのシステム２００の第２の実施形態が第１構成において図示されている。システム２００は第１光源２１０と、第２光源２１４と、第１光学系２３０と、第２光学系２４０と、第１フィルタ２８０と、第２フィルタ２８２と、検出器１６０と、を含み得る。
第１光源２１０は、ＮＩＲ光などの第１波長域内のＩＲ光を生成するために、近赤外線（ＮＩＲ）などの赤外線（ＩＲ）レーザ・ダイオードを含み得る。第１波長域は、特にＩＲ領域またはＮＩＲ領域における波長を含んでもよく、グルコースなどの物質は、これらの波長における光の吸収に影響を及ぼす。さらに、第１光源２１０は、第１コリメートレンズ２１２を含むか、または第１コリメートレンズ２１２に連結され得る。コリメートレンズ２１２と組み合わされた第１光源２１０は、第１構成にある間、第１波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。
第２光源２１４は、第２波長域内のＩＲ光またはＮＩＲ光を生成するために、赤外線（ＩＲ）または近赤外線（ＮＩＲ）レーザ・ダイオードを含み得る。第２波長域は、物質が光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない波長を含み得る。第２光源２１４は、第２コリメートレンズ２１６を含むか、または第２コリメートレンズ２１６に連結され得る。図２Ｂを参照して説明される第２構成では、第２コリメートレンズ２１６と組み合わされた第２光源２１４は第２波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。
システム２００は、第１光源２１０または第２光源２１４を検出器２６０と選択的に位置合わせして配置するために、モータ２１８を含み得る。図２Ａでは第１光源２１０および第２光源１１４が図示されているが、いくつかの実施形態では、システム２００は、図１Ａ〜図１Ｂの光源１１０を参照して説明したように、第１波長域および第２波長域における光を選択的に生成するよう構成された単一光源を有し得る。
図２Ａで示される第１構成では、光源２１０および第１光学系２３０は、身体２２２または身体２２２の１部分を、光源２１０と第１光学系２３０との間に受容するよう構成され得る。例えば、図２Ａで図示されているように、身体２２２の１部分は指を含み得る。他の実施形態では、身体の別の部分が受容されてもよい。コリメート光ビーム２２０が身体２２２を通過すると、身体２２２はコリメート光ビーム２２０の１部分を散乱させ、それにより透過光２２４および散乱光２２６が生成され得る。散乱光２２６は、小角散乱の範囲内で散乱された光を含み得る。
第１光学系２３０はレンズ２３２を含み得る。レンズ２３２が透過光２２４をキャプチャし、その一方で散乱光２２６の少なくとも１部分さえもレンズ２３２によりキャプチャされることがないよう、レンズ２３２の有効口径直径は選択され得る。レンズ２３２の有効口径の正確な直径は、レンズ２３２と、光源２１０または光源２１４との間の距離に依存し得る。レンズ２３２は、透過光２２４をキャプチャして透過光２２４を検出器２６０に誘導するために、無限遠にも集束され得る。この目的を達成するために、レンズ２３２はｆ／３以上のＦ値を有し得る。
第１光学系２３０は、レンズ２３２における散乱光２２６の受容を阻害するために１つまたは複数の視野制限部２３４をさらに含み得る。例えば、視野制限部２３４は、透過光２２４を含む角度範囲内の光を通過させ、散乱光２２６を含むより広い角度範囲内の光をブロックし得る。さらに、視野制限部２３４は、レンズ２３２において受容される反射光および他の光源からの光の量を制限するために、第１光学系２３０内で離間され得る。このようにして、第１光学系２３０は、散乱光２２６をブロックする一方で、透過光２２４を検出器２６０上に誘導し得る。図２Ａでは２つの視野制限部２３４が図示されているが、他の実施形態は３個以上または２個未満の視野制限部を含み得る。いくつかの実施形態では、視野制限部２３４は省略され得る。
第２光学系２４０はレンズ２４２を含み得、第１光学系２３０と交換可能に、光源２１０と検出器２６０との間に選択的に配置され得る。例えば、システム２００は、光源２１０と検出器２６０との間に第１光学系２３０または第２光学系２４０を選択的に配置するために、モータ２５０を含み得る。そのため、第１光源２１０により第１波長域内において生成された透過光２２４および散乱光２２６は第１光学系２３０または第２光学系２４０を選択的に通過し得る。第２光学系２４０については、図２Ｂを参照してさらに説明する。
第１フィルタ２８０は、第１波長域内の光を通過させるよう構成された干渉フィルタを含み得る。第１波長域は、第１光源２１０により放出される光の波長域に対応してもよく、第１波長域は、物質が身体２２２による光の吸収に影響を及ぼす波長を含んでもよい。さらに、第１フィルタ２８０は第２波長域内の光をブロックしてもよく、物質は、身体２２２による光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない。第２波長域内の光をブロックすることにより、第１フィルタ２８０は検出器２６０における第２波長域内の光からの干渉を低減させ得る。さらに、第１フィルタ２８０は周辺光をブロックし得、それにより、検出器２６０における周辺光からの干渉はさらに低減され得る。フィルタ２８０の機能は複数のフィルタにより達成され得る。
第２フィルタ２８２はさらに干渉フィルタを含み得る。例えば、第２フィルタ２８２は、物質が身体２２２による光の吸収に影響を及ぼす波長域に対応する第１波長域内の光をブロックするよう構成され得る。さらに、第２フィルタ２８２は第２波長域内の光を通過させてもよく、物質は、身体２２２による光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない。第１波長域内の光をブロックすることにより、第２フィルタ２８２は、図２Ｂを参照してさらに説明するように、検出器２６０における第１波長域内の光からの干渉を低減させ得る。第２フィルタ２８２はさらに周辺光をブロックし得、それにより、検出器２６０における周辺光からの干渉も低減され得る。第２フィルタ２８２の機能は複数のフィルタにより達成され得る。
システム２００は、本明細書で説明されるように、光源２１０と検出器２６０との間に第１フィルタ２８０または第２フィルタ２８２を選択的に配置するために、モータ２８４をさらに含み得る。図２Ａおよび図２Ｂでは２つのフィルタを含むものとしてシステム２００が図示されているが、いくつかの実施形態では、システム２００は単一のフィルタ２８０を含み得る。これらの実施形態では、第１波長域は、グルコースが光の吸収に影響を及ぼす波長域を含み得、第２波長域は、光源２１０または光源２２０により放出されるＮＩＲスペクトルの全域であり得る。第１波長域での測定はフィルタ２８０を使用して行われ得、第２波長域内での測定は、例えば、モータ２８４などによりフィルタ２８０が取り外された状態で行われ得る。さらに、いくつかの実施形態では、第１フィルタ２８０および第２フィルタ２８２の両方が省略され得る。これらの実施形態では、第１光源２１０および第２光源２１４は、第１光源２１０に対する第１波長域範囲内の波長、および第２光源２１４に対する第２波長域範囲内の波長のみを適用するために、単一波長レーザを使用し得る。本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、単一光源は、第１波長域に属する波長と、第２波長域に属する波長とを選択的に適用し得る。
第１構成にある間、透過光２２４が検出器２６０上に誘導され得る。検出器２６０はＩＲ検出器またはＮＩＲ検出器を含み得る。一実施形態では、検出器２６０は、シリコン、ヒ化アルミニウムガリウム、光の検出および測定を行うことが可能な他の材料、またはこれらの組み合わせを含む。
さらに、検出器２６０はロックイン増幅器２６２に連結され、ロックイン増幅器２６２と調和的に機能し得る。ロックイン増幅器２６２は、外部光および環境放射などのノイズに対応するデータを除去または低減させるために、基準信号に基づいて、検出器２６０により検出された光の測定値に対してフィルタ処理または別様の調節を行い得る。例えば、基準信号は、物質が光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない第２波長域内の光に対応し得る。いくつかの実施形態では、ロックイン増幅器２６２は省略され得る。
システム２００はプロセッサ２７０およびメモリ２７２をさらに含み得る。プロセッサ２７０は、第１光源２１０、第２光源２１４、モータ２１８、２５０、２８４、および検出器２６０と連結され、これらの構成要素への命令の送信、またはこれらの構成要素からの命令および／またはデータの受信を行い得る。メモリ２７２は、プロセッサにより実行されたときに、本明細書で説明する動作の実行をプロセッサに行わせるプロセッサ可読命令を含み得る。プロセッサ２７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、周辺インターフェースコントローラ（ＰＩＣ）、別の処理回路または論理、またはこれらの組み合わせなどのマイクロプロセッサを含み得る。
メモリ２７２は、光ディスク（例えば、ブルーレイディスクメモリ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）メモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）メモリ等）、ハードディスク（例えば、磁気ディスクメモリ、ソリッドステートメモリ等）、リードオンリーメモリ（例えば、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等）、ランダムアクセスメモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等）、コンピュータ可読データの格納が可能な別の種類のメモリ、またはこれらの組み合わせなどを含む、プロセッサ可読命令の格納が可能である任意の装置を含み得る。
図２Ａおよび図２Ｂでは２つの構成が示されているが、本開示の利点を有する当業者により認識されるように、追加構成も可能である。例えば、第１構成では、光源２１０、光学系２３０、およびフィルタ２８０が、図２Ａで示されているように、身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第２構成では、光源２１０、光学系２３０、およびフィルタ２８２が、身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第３構成では、光源２１０、光学系２４０、およびフィルタ２８０が身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第４構成では、光源２１０、光学系２４０、およびフィルタ２８２が身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第５構成では、光源２１４、光学系２３０、およびフィルタ２８０が身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第６構成では、光源２１４、光学系２３０、およびフィルタ２８２が身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第７構成では、光源２１４、光学系２４０、およびフィルタ２８０が身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。第８構成では、光源２１４、光学系２４０、およびフィルタ２８２が、図２Ｂで示されているように身体２２２および検出器２６０と位置合わせされる。
システム２００の動作中、光源２１０は、単独で、またはコリメートレンズ２１２と組み合わされて、第１波長域内のコリメート光ビーム２２０を生成し得る。第１波長域は、グルコースなどの物質が光の吸収に影響を及ぼす波長に対応し得る。コリメート光ビーム２２０は身体２２２を透過し得る。コリメート光ビーム２２０が身体２２２を通過すると、コリメート光ビーム２２０の１部分が散乱され、散乱光２２６および透過光２２４が形成され得る。散乱光２２６および透過光２２４は第１光学系２３０において受容され得る。視野制限部２３４は散乱光２２６をブロックし、透過光２２４を通過させ得る。透過光２２４はレンズ２３２において受容され得る。レンズ２３２は干渉フィルタ２８０を通って透過光２２４を検出器２６０上に集束させ得る。一実施形態ではレンズ２３２は、散乱光がレンズ２３２において受容されないよう、十分に小さい。検出器２６０は第１波長域内の透過光２２４を測定し、その測定値はデータとしてプロセッサ２７０に伝達され得る。
さらに、システム２００の動作中、モータ２１８は光源２１２および２１４を相互交換し得る（例えば、検出器２６０と位置合わせされるよう第１光源２１０を第２光源２１６で置き換える）。光源２１４は、単独で、またはコリメートレンズ２１６と組み合わされて、第２波長域内のコリメート光ビーム２２０を生成し得る。第２波長域は、物質が光の吸収にまったく影響を及ぼさないか、またはごく僅かにしか影響を及ぼさない波長に対応し得る。第１光学系２３０は、第２フィルタ２８２を通して、第２波長域内の透過光２２４を検出器２６０上に誘導し得る。モータ２８４はフィルタ２８０およびフィルタ２８２を相互交換し得る（例えば、検出器２６０と位置合わせされるよう第１フィルタ２８０を第２フィルタ２８２で置き換える）。検出器２６０は第２波長域内の透過光２２４を測定し、その測定値はデータの一部としてプロセッサ２７０に伝達され得る。
図２Ｂを参照すると、物質濃度を求めるためのシステム２００の実施形態が第２構成において示されている。システム２００は、モータ２５０を作動させて第１光学系１３０を第２光学系１４０で相互交換することにより、第２構成に配置され得る。第２構成では、第２光学系２４０が光源２１４と検出器２６０との間に位置合わせされ得る。この構成では、光源２１４は第２波長域内のコリメート光ビーム２２０を生成し得る。散乱光２２６および透過光２２４はレンズ２４２において受容され、検出器２６０上に誘導され得る。レンズ２４２の有効口径は、小角散乱の範囲内で散乱された光をキャプチャするのに十分に大きい。例えば、レンズ２４２の有効口径は、身体２２２により１０°しか散乱されていない光を受容するのに十分に大きいものであり得る。そのため、レンズ２４２の有効口径の正確な直径が身体２２２とレンズ２４２との間の距離に依存し得ることが理解されるであろう。レンズ２４２はｆ／１以下のｆ値を有するレンズを含み得る。そのため、レンズは透過光２２４および散乱光２２６を受容し、透過光２２４および散乱光２２６を検出器２６０上に誘導し得る。検出器２６０は散乱光２２６を測定し、その測定値は測定データの一部としてプロセッサ２７０に伝達され得る。
図２Ｂの構成におけるシステム２００の動作中、モータ２１８は光源２１０および光源２１４を相互交換し得（例えば、検出器２６０と位置合わせされるよう第２光源２１４を第１光源２１０で置き換える）、モータ２８４はフィルタ２８０およびフィルタ２８２を相互交換し得る（例えば、検出器２６０と位置合わせされるよう第２フィルタ２８２を第１フィルタ２８０で置き換える）。光源２１０は、単独で、またはコリメートレンズ２１２と組み合わされて、第１波長域内のコリメート光ビーム２２０を生成し得る。第２光学系２４０は、第２波長域内の透過光２２４および散乱光２２６を、第２フィルタ２８２を通して、検出器２６０上に誘導し得る。検出器２６０は第２波長域内の透過光２２４および散乱光２２６を測定し、その測定値はデータの一部としてプロセッサ２７０に伝達され得る。
プロセッサ２７０は本明細書で説明されているように、測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて身体内の物質濃度を求め得る。いくつかの実施形態では、測定データは修正または調節され得る。例えば、物質濃度を求めるために追加パラメータが考慮に入れられ得る。説明すると、プロセッサ２７０は、周辺温度の測定値、身体表面温度の測定値、光の各測定を通して不変である身体部位における体温の測定値、またはこれらの組み合わせをさらに受容し得る。物質濃度を求める前に、プロセッサ１７０は、周辺温度、身体表面温度、体温、またはこれらの組み合わせに基づいて、測定データ、所定の相関関係、またはその両方を修正し得る。
システム２００に関する利点は、第１光学系および第２光学系を含まないシステムとは対照的に、小角散乱の範囲内で散乱された光の量が身体内の物質濃度を求めるために使用され得るという点である。測定された散乱光および測定された透過光の両方を正規化することにより、さらなる精度が得られ得る。例えば、測定された散乱光の正規化は、第１波長域に対する測定された散乱光と、第２波長域に対する測定された散乱光との比に基づいて散乱光比パラメータを計算することを含み得、測定された透過光の正規化は、第１波長域に対する測定された透過光と、第２波長域に対する測定された透過光との比に基づいて、透過光比パラメータを計算することを含み得る。したがって、システム２００は、第２光源２１４およびフィルタ２８０、２８２を含まないシステムよりもさらに正確であり得る。システム２００の他の利点は本開示の利点を有する当業者に明らかとなるであろう。
図３を参照すると、物質濃度を求めるための方法の一実施形態が図示され、全般的に３００と指定される。方法３００は、３０２において、第１光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの透過光を測定することを含み得る。例えば、光源１１０は、少なくとも１つの波長域におけるコリメート光ビーム１２０を生成し得る。コリメート光ビームが身体１２２を通過すると、それにより透過光１２４および散乱光１２６が形成され得る。第１光学系１３０は、透過光１２４を検出器１６０上に誘導し、散乱光１２６をブロックし得る。検出器１６０は透過光１２４を測定し得る。
方法３００は、３０４において、第２光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体を通過した透過光および散乱光を測定することをさらに含み得る。例えば、第２光学系１４０は透過光１２４および散乱光１２６を検出器１６０上に誘導し得る。検出器１６０は透過光１２４および散乱光１２６を測定し得る。
方法３００は、３０６において、測定データとグルコース濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体内の物質濃度を求めることをさらに含み得、この測定データは測定された透過光および測定された散乱光に関連する。例えば、検出器１６０は、測定された透過光１２４に対応する測定データと、測定された透過光１２４および散乱光１２６に対応する測定データとをプロセッサ１７０に送信し得る。プロセッサ１７０は、受信した測定データとグルコース濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体１２２内の物質濃度を求め得る。
方法３００の利点は、身体内のグルコースレベルが非侵襲的に求め得ること、または、透過光の測定値と、透過光および散乱光の測定値とを生成しない方法と比較して、身体内のグルコースレベルがより高い精度で求め得ることである。透過光および散乱光の測定値は、小角散乱の範囲内で散乱された光を含み得る。方法３００の他の利点は本開示の利点を有する当業者に明らかとなるであろう。
図４を参照すると、物質濃度を求めるための方法の一実施形態が図示され、全般的に４００と指定される。方法４００は、４０２において、第１光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの透過光を測定することを含み得る。例えば、光源２１０は、少なくとも１つの波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。コリメート光ビームが身体２２２を通過すると、それにより透過光２２４および散乱光２２６が形成され得る。第１光学系２３０は、透過光２２４を検出器２６０上に誘導し、散乱光２２６をブロックし得る。検出器２６０は透過光２２４を測定し得る。
方法４００は、４０４において、第１光学系を介して、第２波長域に対する身体からの他の透過光を測定することをさらに含み得る。例えば、光源２１０が光源２１６と相互交換され得る。光源２１６は他の光を第２波長域におけるコリメート光ビーム２２０として生成し得る。代替的には、光源２１０は第２波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。コリメート光ビーム２２０が身体２２２を通過すると、それにより透過光２２４および散乱光２２６が形成され得る。第１光学系２３０は、透過光２２４を検出器２６０上に誘導し、散乱光２２６をブロックし得る。検出器２６０は第２波長域に対する透過光２２４を測定し得る。
方法４００は、４０６において、第２光学系を介して、少なくとも１つの波長域に対する身体からの散乱光を測定することをさらに含み得る。例えば、光源２１０は、少なくとも１つの波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。コリメート光ビームが身体２２２を通過すると、それにより透過光２２４および散乱光２２６が形成され得る。第２光学系２４０は透過光２２４および散乱光２２６を検出器２６０上に誘導し得る。検出器２６０は少なくとも１つの波長における透過光２２４および散乱光２２６を測定し得る。
方法４００は、４０８において、第２光学系を介して、第２波長域に対する身体からの他の散乱光を測定することを含み得る。例えば、光源２１０が光源２１６と相互交換され得る。光源２１６は他の光を第２波長域におけるコリメート光ビーム２２０として生成し得る。代わりに、光源２１０は第２波長域におけるコリメート光ビーム２２０を生成し得る。コリメート光ビームが身体２２２を通過すると、それにより透過光２２４および散乱光２２６が形成され得る。第２光学系２４０は透過光１２４および散乱光２２６を検出器２６０上に誘導し得る。検出器２６０は第２波長における透過光２２４および散乱光２２６を測定し得る。図４で示される４０２、４０４、４０６、および４０８は異なる順序で完了され得ることが理解されるであろう。
方法４００は、４１０において、少なくとも１つの波長に対する測定された散乱光と、第２波長に対する測定された他の散乱光との比に基づいて、散乱光比パラメータを計算することをさらに含み得る。例えば、少なくとも１つの波長に対する測定された散乱光および第２波長に対する測定された散乱光は、測定データとしてプロセッサ２７０に送信され得る。プロセッサ２７０は、測定値に基づいて散乱光比を計算し得る。
方法４００は、４１２において、少なくとも１つの波長に対する測定された透過光と、第２波長に対する測定された他の透過光との比に基づいて、透過光比パラメータを計算することも含み得る。例えば、少なくとも１つの波長に対する測定された透過光および第２波長に対する測定された散乱光は、測定データとしてプロセッサ２７０に送信され得る。プロセッサ２７０は、測定値に基づいて透過光比を計算し得る。
方法４００は、４１４において、測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて、身体内の物質濃度を求めることを含み得る。この測定データは、測定された透過光、測定された散乱光、測定された他の透過光、および測定された他の散乱光に関連し、散乱光比パラメータおよび透過光比パラメータを含む。例えば、プロセッサ２７０は、４１０および４１２において計算された散乱光比パラメータおよび透過光比パラメータに基づいて身体２２２内の物質濃度を求め得る。
方法３００および方法４００などの本明細書で説明された方法のうちの１つまたは複数の方法は、メモリ１７２およびメモリ２７２などの非一時的コンピュータ可読媒体に格納された命令に応答してプロセッサ１７０および２７０などのプロセッサにより実行または起動され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、光ディスク（例えば、ブルーレイディスクメモリ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）メモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）メモリ等）、ハードディスク（例えば、磁気ディスクメモリ、ソリッドステートメモリ等）、リードオンリーメモリ（例えば、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等）、ランダムアクセスメモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等）、コンピュータ可読データの格納が可能な別の種類のメモリ、またはこれらの組み合わせなどを含む、コンピュータ可読データの格納が可能である任意の種類のメモリ装置を含み得る。
法律にしたがって、本発明の実施形態では構造的特徴および方法的特徴に関して多かれ少なかれ特定的な言語で説明してきた。しかし、これらの実施形態が、図示および説明された特定的な特徴に限定されないことを理解されたい。したがって、これらの実施形態は、均等論にしたがって適切に解釈される添付の請求項の適切な範囲内で、その実施形態または変更形態のすべてにおいて特許請求される。
１００ システム
１１０ 光源
１１２ コリメートレンズ
１２０ コリメートビーム
１２２ 身体
１２４ 透過光
１２６ 散乱光
１３０ 光学系
１３２ レンズ
１４０ 光学系
１４２ レンズ
１４４ 視野制限部
１５０ モータ
１６０ 検出器
１６２ ロックイン増幅器
１７０ プロセッサ
１７２ メモリ

２００ システム
２１０ 光源
２１２ レンズ
２１４ 光源
２１６ レンズ
２１８ モータ
２２０ コリメートビーム
２２２ 身体
２２４ 透過光
２２６ 散乱光
２３０ 光学系
２３２ レンズ
２４０ 光学系
２４２ レンズ
２４４ 視野制限部
２５０ モータ
２６０ 検出器
２６２ ロックイン増幅器
２７０ プロセッサ
２７２ メモリ
２８０ フィルタ
２８２ フィルタ
２８４ モータ

Claims (25)

  1. 光源を提供し、身体に光を誘導することを備え、
    前記身体が前記光を透過および散乱し、透過光が前記身体によって吸収、散乱または反射されず、
    第１光学系を介して、透過光を光検出器に誘導し、前記第１光学系が前記身体からの散乱光を１つまたは複数の視野制限部でブロックして、ブロックされた光が前記光検出器に到達しないようにすることと、
    前記第１光学系を介して、一波長域における前記身体からの透過光を測定することと、
    第２光学系を介して、前記透過光と前記散乱光の一部とを前記光検出器に誘導することと、
    前記第２光学系を介して、前記一波長域における前記身体からの散乱光の一部を測定することと、
    測定データと物質の物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の前記物質濃度を求めることであって、前記測定データは測定された透過光および測定された散乱光に関連することと、
    を備える方法。
  2. 前記第１光学系を介して、他波長域における前記身体からの透過光を測定することと、
    前記第２光学系を介して、前記他波長域における前記身体からの散乱光の一部を測定することであって、前記測定データは、前記他波長域における測定された散乱光および測定された透過光にさらに関連することと、
    をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記一波長域における測定された散乱光と、前記他波長域における測定された散乱光との比に基づいて、散乱光比パラメータを計算することと、
    前記一波長域における測定された透過光と、前記他波長域における測定された透過光との比に基づいて、透過光比パラメータを計算することであって、前記測定データは、前記散乱光比パラメータおよび前記透過光比パラメータを含むことと、
    をさらに備える、請求項２に記載の方法。
  4. 周辺温度を測定することと、
    身体表面温度を測定することと、
    体温を測定することと、
    前記物質濃度を求める前に、前記周辺温度、前記身体表面温度、および前記体温に基づいて、前記測定データ、前記所定の相関関係、またはその両方を修正することと、
    をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記光源を調節することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  6. 前記物質はグルコースである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記一波長域は、前記物質が透過光の吸収に影響を及ぼす波長を含み、前記他波長域は、前記物質が透過光の吸収にまったくまたはごく僅かにしか影響を及ぼさない波長を含む、請求項２に記載の方法。
  8. コリメートレンズを有する前記光源を提供し、コリメート光を透過および散乱する前記身体に前記コリメート光を誘導することであって、前記コリメート光が近赤外線光であり、散乱が０°より大きく１０°までの範囲の小角散乱を含むことと、
    前記第１光学系を介して、前記透過光を前記光検出器に誘導し、前記第１光学系が前記身体からの散乱光を前記１つまたは複数の視野制限部でブロックして、ブロックされた光が前記光検出器に到達しないようにし、前記透過光を第１レンズでキャプチャして前記透過光を前記光検出器に誘導することであって、前記第１レンズが、小角散乱光の少なくとも一部さえも前記第１レンズによってキャプチャされて前記光検出器に到達することがないように選択された有効口径直径およびｆ／３以上のｆ値を有することと、
    前記第１光学系を介して、前記一波長域における前記身体からのコリメート透過光を測定することと、
    前記第１光学系を介して、前記他波長域における前記身体からのコリメート透過光を測定することと、
    前記第２光学系を介して、前記透過光および前記小角散乱光を第２レンズでキャプチャし、前記透過光および前記小角散乱光を前記光検出器に誘導することであって、前記第２レンズが、前記小角散乱光の全てが前記第２レンズによってキャプチャされて前記光検出器に到達するように選択された有効口径直径およびｆ／１以下のｆ値を有することと、
    前記第２光学系を介して、前記一波長域における前記身体からの小角散乱光を測定することと、
    前記第２光学系を介して、前記他波長域における前記身体からの小角散乱光を測定することと、
    測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の前記物質濃度を求めることであって、前記測定データは前記散乱光比パラメータおよび前記透過光比パラメータを含むことと、
    をさらに備える、請求項３に記載の方法。
  9. 光源を提供し、身体に光を誘導することを備え、
    前記身体が前記光を透過および散乱し、前記光が近赤外線光であり、散乱が０°より大きく１０°までの範囲の小角散乱を含み、透過光が前記身体によって吸収、散乱または反射されず、
    第１光学系を介して、透過光を光検出器に誘導し、前記第１光学系が前記透過光をレンズでキャプチャすることであって、前記レンズが、小角散乱光の少なくとも一部さえも前記レンズによってキャプチャされて前記光検出器に到達することがないように選択された有効口径直径を有することと、
    前記第１光学系を介して、一波長域における前記身体からの透過光を測定することと、
    前記第１光学系を介して、他波長域における前記身体からの透過光を測定することと、
    第２光学系を介して、前記透過光および前記小角散乱光を前記光検出器に誘導することと、
    前記第２光学系を介して、前記一波長域における前記身体からの小角散乱光を測定することと、
    前記第２光学系を介して、前記他波長域における前記身体からの小角散乱光を測定することと、
    測定データと物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の前記物質濃度を求めることであって、前記測定データは前記一波長域における測定された透過光および測定された散乱光に関連し、且つ前記他波長域における測定された透過光および測定された散乱光にさらに関連することと、
    を備える方法。
  10. 前記第１光学系が前記身体からの散乱光をブロックし、ブロックされた光が前記光検出器に到達しないようにすることをさらに備える、請求項９に記載の方法。
  11. １つまたは複数の視野制限部で前記散乱光をブロックする、請求項１０に記載の方法。
  12. プロセッサにより実行されたとき、
    光源を作動させて、身体に光を誘導することを備え、
    前記身体が前記光を透過および散乱し、透過光が前記身体によって吸収、散乱または反射されず、
    第１光学系を介して、透過光を光検出器に誘導し、前記第１光学系が前記身体からの散乱光をブロックして前記散乱光が前記光検出器に到達しないようにすることと、
    前記第１光学系を介して、一波長域における前記身体からの透過光の測定値を受信することと、
    第２光学系を介して、前記透過光と前記散乱光の一部とを前記光検出器に誘導することと、
    前記第２光学系を介して、前記一波長域における前記身体からの散乱光の一部の測定値を受信することと、
    測定データとグルコース濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の物質濃度を求めることであって、前記測定データは前記透過光の測定値および前記散乱光の測定値に関連することと、
    を備える動作の起動または実行を前記プロセッサに行わせる命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体。
  13. 身体に光を誘導するよう構成された光源を備え、
    前記身体が前記光を透過および散乱し、透過光が前記身体によって吸収、散乱または反射されず、
    一波長域および他波長域における光を測定するよう構成された光検出器と、
    １つまたは複数の視野制限部を含む第１光学系であって、透過光を前記光検出器に誘導するよう構成され、且つ前記身体からの散乱光を前記１つまたは複数の視野制限部でブロックして前記散乱光が前記光検出器に到達しないようにするようさらに構成された第１光学系と、
    前記透過光と前記散乱光の一部とを前記光検出器に誘導するよう構成された第２光学系と、
    前記透過光の測定値および前記散乱光の測定値に関連する測定データと物質の物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の物質濃度を求めるように構成されたプロセッサと、
    を備えるシステム。
  14. 前記光源は、選択的に前記一波長域および前記他波長域におけるコリメート近赤外線光ビームを生成するよう構成された近赤外線レーザ・ダイオードおよびコリメートレンズを含む、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記光源は、前記一波長域におけるコリメート近赤外線光ビームを生成するよう構成された第１近赤外線レーザ・ダイオードおよび第１コリメートレンズと、前記他波長域におけるコリメート近赤外線光ビームを生成するよう構成された第２近赤外線レーザ・ダイオードおよび第２コリメートレンズとを含む、請求項１３に記載のシステム。
  16. 前記第１光学系は、前記透過光を前記光検出器に誘導するよう構成されたｆ／３以上のｆ値を有するレンズを含む、請求項１３に記載のシステム。
  17. 前記１つまたは複数の視野制限部は、前記光検出器に到達してしまうであろう前記レンズにおける前記散乱光の受容を阻害するよう構成された２つ以上の視野制限部を備える、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記第２光学系は、前記透過光と前記散乱光の一部とを前記光検出器に誘導するよう構成されたｆ／１以下のｆ値を有するレンズを含む、請求項１３に記載のシステム。
  19. 前記散乱光の一部は、０°より大きく１０°までの小角散乱の範囲内で前記身体により散乱された光に制限される、請求項１３に記載のシステム。
  20. 前記光源と前記光検出器との間に、前記第１光学系または前記第２光学系を選択的に配置するよう構成されたモータをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
  21. 前記一波長域内の光を通過させ、且つ前記他波長域内の光をブロックするよう構成された干渉フィルタをさらに備え、測定されている前記物質は、前記身体による前記一波長域内の光の吸収に影響を及ぼし、前記身体による前記他波長域内の光の吸収にまったくまたはごく僅かにしか影響を及ぼさない、請求項１３に記載のシステム。
  22. 前記光源と前記光検出器との間に、前記干渉フィルタを選択的に配置するよう構成されたモータをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
  23. 前記光検出器は、シリコン、ヒ化アルミニウムガリウム、およびこれらの組み合わせから選択された少なくとも１つの材料を備える、請求項１３に記載のシステム。
  24. 前記光検出器は、他の光源からの光ノイズの検出を低減させるよう構成されたロックイン増幅器に連結されている、請求項１３に記載のシステム。
  25. メモリをさらに備え、前記メモリは、前記プロセッサにより実行されたとき、
    前記光源を作動させて、光を透過および散乱する身体に前記光を誘導することと、
    前記第１光学系を介して、透過光を前記光検出器に誘導し、前記身体からの散乱光を前記１つまたは複数の視野制限部でブロックして、ブロックされた光が前記光検出器に到達しないようにすることと、
    前記第１光学系を介して、前記一波長域における前記身体からの透過光の測定値を受信することと、
    前記第２光学系を介して、前記透過光と前記散乱光の一部とを前記光検出器に誘導することと、
    前記第２光学系を介して前記一波長域における前記身体からの散乱光の一部の測定値を受信することと、
    前記透過光の測定値および前記散乱光の一部の測定値に関連する測定データと前記物質の物質濃度との間の所定の相関関係に基づいて前記身体内の前記物質濃度を求めることと、
    を含む動作の起動または実行を前記プロセッサに行わせる命令を含む、請求項１３に記載のシステム。
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