JPH07508426A - Blood sample measuring device and method - Google Patents

Blood sample measuring device and method

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JPH07508426A
JPH07508426A JP5507537A JP50753793A JPH07508426A JP H07508426 A JPH07508426 A JP H07508426A JP 5507537 A JP5507537 A JP 5507537A JP 50753793 A JP50753793 A JP 50753793A JP H07508426 A JPH07508426 A JP H07508426A
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blood sample
animal
measuring device
blood
light
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JP5507537A
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マクレガー,アラスティル,ロイ
ペテイグリュー,ロバート,マーティン
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サイエンティフィック ジェネリクス リミテッド
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 血液検体測定装置及びその方法 本発明は、健康な組織を侵さない方法による血液検体の測定に関する。当該方法 自体は一般的なものであり、血液中に存在する種々の構成成分に対して使用でき るものであるが、グルコース及びグリケーティド(glycated)・ヘモグ ロビン等の糖尿病に関連する物質を健康な組織を侵さないで測定する上で特に関 心の深いものである。[Detailed description of the invention] Blood sample measuring device and method The present invention relates to the measurement of blood samples by a method that does not invade healthy tissue. The method It is a general product and can be used for various constituents present in blood. However, glucose and glycated hemoglobin It is of particular interest in measuring substances associated with diabetes, such as Robin, without affecting healthy tissue. It's something deep in the heart.

一般的に、血液中のグルコースレベルの試験は、糖尿病をコントロールする上で 、第一線のものであると考えられている。通常、糖尿病患者の血液中のグルコー スレベルを一日に数回モニタする事が望ましい。現在、血液中のグルコースレベ ルを試験する最も一般的な方法は、試験用の帯状小片を使用し、これに血液サン プルを付ける方法である。この試験には、通常指に小さな穴をあけて得られる小 量の血液サンプルが必要とされる。帯状小片は、これを定量的に解読するポータ プルのバッテリ駆動型グルコースメータを用いて一般的に試験される。何回も患 者から血液サンプルを採取することは明らかに望ましくなく、健康な組織を侵さ ない血液測定に関して、近年注目が集まっている。Testing the glucose level in the blood is generally helpful in controlling diabetes. , is considered to be among the front lines. Normally, glucose in the blood of diabetics It is recommended to monitor the level several times a day. Current glucose level in the blood The most common way to test blood samples is to use a test strip that is attached to a blood sample. This is a method of adding a pull. This test involves a small hole, usually obtained by making a small hole in the finger. A large amount of blood sample is required. The band-shaped fragment is a porter that quantitatively deciphers this. Typically tested using a pull-back battery-powered glucose meter. suffered many times It is clearly undesirable to take blood samples from people who In recent years, attention has been focused on blood measurements that are not performed.

調査された技術を例示すると、 ・近赤外分光法及び中間赤外分光法 ・光音響分光法 ・接眼レンズ焦点特性の測定 ・眼の房水における光学的な回転 ・歯肉滲出液の分析 ・ローマン(Roman )分光法 等が挙げられる。Examples of the technologies investigated are: ・Near-infrared spectroscopy and mid-infrared spectroscopy ・Photoacoustic spectroscopy ・Measurement of eyepiece focal characteristics ・Optical rotation in the aqueous humor of the eye ・Analysis of gingival exudate ・Roman spectroscopy etc.

現在までの最も有望な技術の一つは、近赤外領域(NIR:NearInrra rcd I?eglon )における分光法に基づいている。One of the most promising technologies to date is near-infrared (NIR) rcd I? eglon).

欧州特許出願公開明細書箱EP−へ〇160768号は、健康な組織を侵さない 赤外線技術によりグルコースをΔP1定し、透過又は反射された放射を検出する 技術を開示している。ここで用いられている赤外線技術では、身体の部位(一般 的に指)に1000〜2700nmの領域の1対以上の波長の赤外光を照射して いる。広帯域の光源をフィルタ処理し、順次所望の波長を作り出す。少なくとも 一つの波長λgにおける集光された光の強度が、存在するグルコース濃度に依存 すると共に、少なくとも一つの他の波長における集光された光の強度が、存在す るグルコースl農度におおむね依存しない様に、波長を選択する。光強度の測定 は、NIR分光分光一般的な技術を用いて、グルコース濃度を71−1定するこ とに置き換えることができる。European Patent Application Publication Box EP-0160768 does not attack healthy tissue Infrared technology determines ΔP1 of glucose and detects transmitted or reflected radiation The technology is disclosed. The infrared technology used here can be used to target fingers) with infrared light of one or more wavelengths in the range of 1000 to 2700 nm. There is. A broadband light source is filtered to sequentially create the desired wavelengths. at least The intensity of the focused light at one wavelength λg depends on the glucose concentration present and the intensity of the focused light at at least one other wavelength is The wavelength is chosen so that it is largely independent of the glucose concentration. Measurement of light intensity 71-1 to determine glucose concentration using the common technique of NIR spectroscopy. can be replaced with.

波長λgは、l575±15nm、 1765±15r+m、2100±15n m及び2270±150mから選択される。The wavelength λg is l575±15nm, 1765±15r+m, 2100±15n m and 2270±150m.

NIRにおけるグルコースに起因する吸収ピークは、(例えば水なとの)他の4 4t4と実質的に重なりあっている為、通常血液中に存在するグルコースの濃度 、すなわち2〜10mIIol/リットルの範囲においては特に、開示されてい る方法によって正確な1lpj定値を得ることは極めて困難である。The absorption peak attributable to glucose in the NIR is similar to that of other four (e.g. water) Since it substantially overlaps with 4t4, the concentration of glucose normally present in the blood. , that is, in the range of 2 to 10 mIIol/liter, it is not particularly disclosed. It is extremely difficult to obtain an accurate 1lpj constant value using the method described above.

WO/90107905は、NIRを用いての血液中のグルコースδか1定に関 するものである。この開示文書によれば、身体の部位(通常、指)に、光ダイオ ードのアレイを用いる多数の異なる周波数のNIRを用いて照射を行っている。WO/90107905 describes the relationship between blood glucose δ and constant using NIR. It is something to do. According to the disclosure document, a photodiode is placed on a body part (usually a finger). Irradiation is performed using NIR at a number of different frequencies using an array of codes.

干渉フィルタを用いて、各検出器の応答及び/又は各LIEDの特定NIR帯域 への射出を制御し、校正アルゴリズムを用いて、グルコースレベルを、検出され る帯域の線形結合に関連付ける。より多数の波長を使用することによって感度が 改善され、欧州特許出願公開明細書箱EP−A−0160768号に記載されて いる装置よりも精度を改善することができる。Interference filters are used to determine the response of each detector and/or the specific NIR band of each LIED. The glucose level is detected using a calibration algorithm that controls the injection into associated with a linear combination of bands. Sensitivity is increased by using a larger number of wavelengths. improved and described in European Patent Application Publication No. EP-A-0160768. The accuracy can be improved over other devices.

多くの従来のNIR方法は、指、耳垂、皮膚などの部位をNIRの測定に使用す ることが勧めている。これら身体の部位を使用する場合にはすべて多くの欠点が ある。特に、 1、これらの場合はすべて、例えば5度程度の、大きな温度のばらつきがあり、 組織中に存在する水における光の吸収力及び吸収波長に大きな影響を及はす。Many traditional NIR methods use sites such as fingers, ear lobes, and skin to measure NIR. It is recommended that There are many drawbacks to using all of these body parts. be. especially, 1. In all these cases, there is a large temperature variation, for example of the order of 5 degrees, It has a great influence on the light absorption power and absorption wavelength of water present in tissues.

2、これらは、その色素が個人毎に大きく異なっている。2. These pigments vary greatly from person to person.

3、これらは、身体の脂肪レベルが個人毎に大きく異なっている。3.The fat level in the body varies greatly from person to person.

これも、DI定されるグルコースレベルに大きな影響を及ぼす。This also has a significant impact on glucose levels determined by DI.

ここで、眼の前側表面が、上記の点及びその他の多くの重要な観点において、そ の他の身体表面よりもかなり優れていることを確かめた。Here, the anterior surface of the eye is found that it is significantly better than other body surfaces.

本発明の第1の態様によれば、動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組 織を侵さずに測定する方法であって、a、動物の身体の表面に赤外光を照射する 行程と、b、前記表面で反射される赤外光を検出し、前記反射光のスベクトルを 分析し、前記検体の濃度を1111定する行程と、を備えている血液検体測定方 法において、前記表面が眼の表面であることを特徴としている。According to a first aspect of the invention, the presence and/or concentration of an animal blood sample can be detected in a healthy population. A method for measuring without damaging the animal's tissue, which includes: a) irradiating the surface of the animal's body with infrared light; b, detecting the infrared light reflected by the surface, and calculating the spectral vector of the reflected light; A method for measuring a blood sample, comprising: analyzing the sample and determining the concentration of the sample. The method is characterized in that the surface is the surface of the eye.

上記のように、眼の前側表面には、血液検体(特に、グルコース)測定用の健康 な組織を侵さないNIR分光法のために以前に提案されてきた他の表面よりも多 くの利点がある。As mentioned above, the anterior surface of the eye contains a healthy organ for measuring blood samples (especially glucose). more than other surfaces that have been previously proposed for noninvasive NIR spectroscopy. There are many advantages.

特に: 1、眼は、他の多くの身体の部位と比較して、温度が極めて安定している傾向に ある。especially: 1. The temperature of the eyes tends to be extremely stable compared to many other parts of the body. be.

2、眼は、その色素レベルが比較的低く、個人毎の差も差はど大きくはなく、同 様にその脂肪レベルも差はど大きな差はない。2. The pigment level of the eyes is relatively low, and the differences between individuals are not large and are similar. Similarly, the difference in fat levels is not that big.

更に、眼はこのような111−1定にとって多くの他の利点を有している。Additionally, the eye has many other benefits for such 111-1 measurements.

特に、眼の前側表面(眼の白い部分)及びこれに隣接する組織(例えば、眼の縁 )の表面には、血管が集中している。眼の血管の表面を用いて、身体の他の部位 にとって不適な波長で、眼からの反射スペクトル測定を行うことができる。この ことは、身体の他の部位の血管が前記組織表面の十分下方にあるために、身体の 他の部位を赤外光が多量に透過しないということである。In particular, the anterior surface of the eye (the white part of the eye) and adjacent tissues (e.g. the rim of the eye) ) blood vessels are concentrated on the surface. Using the surface of the blood vessels of the eye, other parts of the body Reflection spectra from the eye can be measured at wavelengths that are unsuitable for the eye. this This is because blood vessels in other parts of the body are well below the tissue surface. This means that a large amount of infrared light does not pass through other parts.

眼の表面組織は、その構造か比較的簡単であり、高レベルの散乱を引き起こすこ とがない点ても有利である。眼のδpj定を行うことの更に他の利点は、その表 面か比較的滑らかで、湿った状態に保持されているため、鏡面反射か比較的限定 された角度で生じ、従って拡散反射から鏡面反射を比較的簡単に分離することが できる点である。The ocular surface tissue is relatively simple in structure and can cause high levels of scattering. It is also advantageous that there is no difference. Yet another advantage of performing an eye δpj determination is that the table Because the surface is relatively smooth and kept moist, specular reflection is relatively limited. , and therefore it is relatively easy to separate specular reflections from diffuse reflections. This is possible.

血液検体レベルを示すスペクトル情報の大部分を占めるのは拡散反射である。Diffuse reflection accounts for most of the spectral information indicating blood analyte levels.

反射光を眼の前側表面から測定できるようにするために、前記前側表面を照射す るための手段と、前記照射された表面から拡散反射された(後方散乱された)光 を検出するための手段とを設ける必要がある。更に、個体の顔の特徴部位に関連 して、前記照射手段と前記検出手段の一方または双方を設ける必要もある。In order to be able to measure the reflected light from the anterior surface of the eye, the anterior surface is illuminated. means for diffusely reflected (backscattered) light from said illuminated surface; It is necessary to provide means for detecting the Furthermore, it is related to the characteristic parts of the individual's face. Therefore, it is also necessary to provide one or both of the irradiation means and the detection means.

従って、本発明の他の態様によれば、動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健 康な組織を侵さずにδpI定する装置であって、a、動物の身体の表面に赤外光 を照射する照射手段と、b、前記表面で反射される赤外光を検出し、前記反射光 のスペクトルを分析し、前記検体の存在及び/又は濃度を測定する検出手段と、 を備えている血液検体測定装置において、前記表面が眼の前側表面であり、11 つ動物の顔の特徴部位に対するある固定の位置に、前記照射手段及び/又は前記 検出手段を配置するだめの配置手段を備えていることを特徴としている。Accordingly, in accordance with another aspect of the invention, the presence and/or concentration of an animal's blood specimen is An apparatus for determining δpI without invading healthy tissues, which includes: a) infrared light applied to the surface of the animal's body; irradiation means for irradiating; b. detecting infrared light reflected by the surface; a detection means for analyzing the spectrum of the analyte and measuring the presence and/or concentration of the analyte; 11, wherein the surface is the front surface of the eye; The irradiation means and/or the It is characterized in that it is provided with a placement means for arranging the detection means.

前記配置手段は、個々の顔の特定の輪郭、例えば、個々の動物の眼窩及び/又は 鼻と整合するように成形された鋳型を備えていることが好ましい。特に好適な例 では、照射手段及び検出手段を支持する”標準的な“組立体を備え、当該組立体 は、問題にされている特定個体の顔の輪郭に成形された鋳型のある特定の位置に 固定できるように構成されており、前記個体用に鋳型を作成後、前記照射手段及 び検出手段を同一の場所に戻すことができるようにしている。更に池の例では、 前記照射手段と前記検出手段のいづれか一方又は双方を、血管が極めて集中して いる眼の縁領域、特に眼の内側及び外側の縁に合焦させる様に構成することがで きる。Said positioning means may be arranged to locate specific contours of an individual's face, such as the eye sockets and/or the eye sockets of an individual animal. Preferably, it includes a mold shaped to match the nose. Particularly suitable example In this case, a "standard" assembly supporting the irradiation means and the detection means is provided, and the assembly is is placed in a specific position of a mold molded to the facial contours of the particular individual in question. It is configured so that it can be fixed, and after creating a mold for the individual, the irradiation means and This makes it possible to return the detection means to the same location. Furthermore, in the pond example, Either or both of the irradiation means and the detection means is connected to a site where blood vessels are extremely concentrated. can be configured to focus on the rim region of the eye, particularly the medial and lateral rims of the eye. Wear.

本発明の他の好適な例では、前記照射手段及び検出手段に鏡面反射を最小にする ための手段を備えている。−例として、このことは、鏡面反射が実質的に除去さ れるように、前記照射手段及び前記検出手段を位置決めすることができる。例え ば、前記照射手段及び検出手段を、鏡面反射された光が検出器に到達しないこと を保証し得る方向に向けることができる。他の例では、前記検出器が、反射され た信号の空間的な変化を検出てきるように構成している。例えば、前記検出器は 、CDDアレイを備えることができる。このようなアレイを設けることによって 、鏡面反射の位置を容易に確定できると共に、確定すれば、(例えば、鏡面反射 が生じる空間領域を全体的に無視することによって)補償を行い、鏡面反射の影 響を最小にすることができる。In another preferred embodiment of the invention, the illumination means and the detection means are provided with minimal specular reflection. have the means to do so. - As an example, this means that specular reflections are virtually eliminated. The irradiating means and the detecting means can be positioned so that the irradiating means and the detecting means are illuminated. example For example, the irradiation means and the detection means are such that the specularly reflected light does not reach the detector. It is possible to point in a direction that can guarantee the following. In other examples, the detector is The system is configured to detect spatial changes in the signal. For example, the detector , a CDD array. By providing such an array , the position of the specular reflection can be easily determined, and once determined (for example, the specular reflection (by totally ignoring the spatial region where the specular reflection occurs) The noise can be minimized.

本発明の更に他の例では、拡散反射された光と鏡面反射された光との偏光におけ る相違に基つき、眼表面からの拡散反射と鏡面反射とを識別するための識別手段 を備えている。このことは、鏡面反射から得られる信号を最小にできる方向に向 けられた、照射手段、検出手段の一方または双方と関連する偏光子て実現するこ とができる。In yet another example of the invention, the polarization of the diffusely reflected light and the specularly reflected light is Discrimination means for distinguishing between diffuse and specular reflections from the ocular surface based on the differences between It is equipped with This means pointing in the direction that minimizes the signal obtained from specular reflections. A polarizer associated with one or both of the irradiating means and/or the detecting means can be realized. I can do it.

例えば、偏光子を光ビーム内に挿入し、入射面に対して垂直に、眼への入射光を 線形的に偏光させることができる。やはり偏光子から成る分t1器を、眼での反 射後のビーム中に挿入することができる。For example, insert a polarizer into the light beam to direct the incident light to the eye perpendicular to the plane of incidence. It can be linearly polarized. The polarizer, which also consists of a polarizer, is It can be inserted into the beam after irradiation.

二の偏光子は、眼からの境面的に反射された光を阻止できる方向に向けられる。The second polarizer is oriented to block surface-reflected light from the eye.

例えば、分析器を偏光子に対して交差させることかてきる。円偏光を使用するこ ともてきる。偏光素子として、波長板を使用することもてきる。For example, the analyzer can be crossed to a polarizer. Using circularly polarized light It comes with me. A wavelength plate can also be used as a polarizing element.

本発明の更に他の態様は、設備自体の特徴、及び検出されるNIR帯域の特徴と 関連するものである。WO90107905に開示されている装置では、NIR スペクトル中の多数のポイントにおける吸収率を測定することが望ましく、更に 、内在する検体の存在を更に正確に示す定量的な結果を得るためには、これらの ポイントから得られる結果を組み合わせることが望ましい。しかし、このことは 、使用する個々のLED及び/又は検出器に依存している。この結果、装置は機 械的に極めて複雑なものとなり、製造するのに極めて高価なものとなる。Still other aspects of the invention are based on the characteristics of the equipment itself and the characteristics of the NIR band being detected. It is related. In the device disclosed in WO90107905, NIR It is desirable to measure the absorption at multiple points in the spectrum, and In order to obtain quantitative results that more accurately indicate the presence of endogenous analytes, these It is desirable to combine the results obtained from the points. However, this , depending on the particular LED and/or detector used. As a result, the device It is mechanically extremely complex and extremely expensive to manufacture.

更に、W090107905は、低コストのシリコン検出器を用いて検出可能な スペクトル領域である、約1l100nrまての波長で行われる:Aシ1定につ いて記述している。しかしながら、この領域におけるグルコースの吸収率は極め て弱く、この吸収率は、水の吸収率とかなりオーバーラツプしている。多くの場 合、より長い波長で動作させることによって、吸収帯域間のオーバーラツプを減 少させることができる。Additionally, W090107905 can be detected using low-cost silicon detectors. It is carried out in the spectral region, wavelengths up to about 1l100nr: It is described as follows. However, the absorption rate of glucose in this region is extremely low. This absorption rate overlaps considerably with the absorption rate of water. many places In some cases, operating at longer wavelengths reduces the overlap between absorption bands. It can be made smaller.

しかし、より長い波長で使用するための検出器は更に高価であり、従って、より 長い波長が検出されるべき場合、各吸収帯域に対して個々に検出器を使用するこ とは極めて高価なことである。However, detectors for use at longer wavelengths are more expensive and therefore more expensive. If longer wavelengths are to be detected, separate detectors can be used for each absorption band. That is extremely expensive.

比較的広帯域にわたる光の波長に依存する周波数で、種々のNI+?波長を変調 することによって、種々のNll?波長を符号化できることは既知である。例え ば、ローエンス・メルフ(Lawrence Herts)によって書かれたい わゆるl’1fiftJ (mock)干渉計」(「光学における変換」、ロー レンス・メルフ、ジョン・ウィリー、アンド、サンズ、インク、ニューヨーク、 1965年(Lawrence Herts、 John Wylle& 5o ns、 lnc、+ New York、 1965 )参照)は、格子の画像 が形成される回転格子を使用し、種々の波長が種々の変調周波数で符号化される 装置について記載している。この装置は、天体スペクトルの測定において極めて 役立つものといわれている。At frequencies that depend on the wavelength of light over a relatively wide band, various NI+? modulate wavelength By doing, various Nll? It is known that wavelengths can be encoded. example I wish it was written by Lawrence Herts. So-called l’1fiftJ (mock) interferometer” (“Transformation in optics”, Low Rence Melf, John Wiley & Sons, Inc., New York; 1965 (Lawrence Herts, John Wylle & 5o ns, lnc, + New York, 1965)) is the grid image different wavelengths are encoded at different modulation frequencies using a rotating grating formed by Describes the equipment. This device is extremely useful in measuring astronomical spectra. It is said to be useful.

問題の装置は、提案された60年代中盤では注目すべきものとみなされていたが 、知り得る限り、商業的に作られたことはなかった。The device in question was considered remarkable when it was proposed in the mid-1960s. , to the best of our knowledge, has never been commercially produced.

しカル、NIRスペクトルを得るために、光ビームの波長に依存する周波数で光 ビームを変調し、その後反射光がら得られる信号を復調することは、血液検体7 1F+定のために身体の部位のNIRスペクトルを測定する方法として、特に有 効である。このような装置を使用することは、調査を希望する周波数毎に独立の 1.IEI) 、フィルタ設ける必要がなく、それにも拘らず、機械的に極めて 簡単な装置を使用して、例えば20周波数或いはそれ以上の極めて多数の周波数 を独立に調査することができる点て極めて有利である。種々の周波数で得られる 信号間の識別は、例えば目的の周波数に設定されたディスクリートRC回路、又 はロックイン増幅器、及び周波数シンセサイザ等の好適な電子周波数フィルタを 使用し行うことができる。このフィルタは、検出された信号中に存在する周波数 成分の強度を分析する。To obtain a NIR spectrum, light is emitted at a frequency that depends on the wavelength of the light beam. Modulating the beam and then demodulating the signal obtained from the reflected light It is particularly useful as a method of measuring NIR spectra of body parts for 1F+ determination. It is effective. Using such equipment means that each frequency you wish to investigate has an independent 1. IEI), there is no need to install a filter, and despite this, it is mechanically extremely A very large number of frequencies, e.g. 20 or more, using simple equipment. This is extremely advantageous in that it can be investigated independently. Obtained at various frequencies Discrimination between signals can be achieved, for example, by a discrete RC circuit set to the desired frequency, or suitable electronic frequency filters such as lock-in amplifiers and frequency synthesizers. can be used and done. This filter filters the frequencies present in the detected signal. Analyze component strength.

従って本発明の他の態様では、動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組 織を侵さずにJFI定する装置であって、a、多色光ビームを発生させるビーム 発生手段と、b、変調周波数が光ビームの波長に依存するように、多色光ビーム を変調させるための変調手段と、 C8前記変調された光ビームを動物の身体の表面に照射させ、血液検体が前記光 ビームと相互に作用し、光ビームのスペクトル分散を乱させるための手段と、 d、複数の変調周波数でビームを検出することによって、最終的な光ビームから スペクトル情報を抽出し、前記検体の存在及び/又は濃度を測定するための手段 と、 を備えている。Accordingly, in another aspect of the invention, the presence and/or concentration of an animal blood analyte may be determined in a healthy population. A device for determining JFI without damaging fabrics, which includes: (a) a beam that generates a polychromatic light beam; generating means; b. a polychromatic light beam such that the modulation frequency depends on the wavelength of the light beam; a modulation means for modulating the C8 The modulated light beam is irradiated onto the surface of the animal's body, and the blood sample is irradiated with the modulated light beam. means for interacting with the beam and perturbing the spectral dispersion of the light beam; d, from the final optical beam by detecting the beam at multiple modulation frequencies. means for extracting spectral information and determining the presence and/or concentration of said analyte; and, It is equipped with

この装置は、本発明の第1の態様に従って、眼の前側部位の測定のために使用さ れるのに好適であるが、他の身体の表面についても使用することができる。This device is used for measurements of the anterior part of the eye according to the first aspect of the invention. Although it is suitable for use on other body surfaces, it can also be used on other body surfaces.

前記変調手段が、回転自在な格子と、当該格子を回転させるための手段と、像を 形成する光の波長に依存する量だけ格子の位置から離れた、前記格子の格子平面 上の位置に、格子の像を生成させるための手段と、を備えていることが好ましい 。格子上に格子の画像を生成するための手段は、例えばプリズムなどの分散素子 を備えていることが好ましい。The modulation means includes a rotatable grating, a means for rotating the grating, and an image. the grating plane of said grating separated from the position of the grating by an amount that depends on the wavelength of the light being formed; Preferably, in the upper position, means for generating an image of the grating are provided. . The means for producing an image of the grating on the grating is a dispersive element, e.g. a prism. It is preferable to have the following.

このような設備を使用することで、離散干渉フィルタを有する設備を用いた場合 よりも多数の波長で、血液検体の吸収又は反射スペクトルを容易に測定すること ができる。By using such equipment, when using equipment with a discrete interference filter Easily measure absorption or reflection spectra of blood samples at a larger number of wavelengths than Can be done.

特に小量の血液中に存在する血液検体の濃度を測定する場合、スペクトル測定を 多くの波長で行うことが望ましい。通常の分析技術を用いて、例えば、多重線形 回帰、部分最小二乗又は主成分回帰によってなされるスペクトル測定から濃度デ ータを得ることができる。When measuring the concentration of blood analytes, especially in small volumes of blood, spectral measurements are It is desirable to use many wavelengths. Using normal analytical techniques, e.g. multilinear Determine concentration data from spectral measurements made by regression, partial least squares or principal component regression. data can be obtained.

本発明の他の態様によれば、血液検体を測定するために動物から得られる赤外線 信号が、動物の脈拍と同期する前記スペクトルの変化を測定することによって増 強されることがΔP1定された。同様の技術が、光学的に血液酸素含有量をA1 1定するのに用いられる、いわゆる“脈拍酸素測定法“に慣用的に使用される。According to another aspect of the invention, infrared radiation obtained from an animal for measuring blood specimens is provided. The signal is increased by measuring changes in said spectrum that are synchronized with the animal's pulse. It was determined that ΔP1 was strengthened. A similar technique optically measures blood oxygen content at A1. It is commonly used for so-called "pulse oximetry", which is used to determine the

しかしながら、知り得る限り、ここまでのところ何の提案もなされておらず、コ ロナパルスと関連する同様の技術を使用することによって、赤外分光法による血 液検体測定の感度を高めることができる。従って、本発明の他の態様によれば、 動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずにΔp1定する装置 であって、a、動物の身体の表面に赤外光を照射する照射手段と、b、前記表面 で反射される赤外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分析し、前記検体の存 在及び/又は濃度を測定する検出手段と、 を備えている血液検体11−1定装置において、動物の脈拍を検出し、前記スペ クトルを分析し、前記脈拍と共に変化する前記スペクトルの成分を1lNF1定 するための手段を更に備え、血液検体の測定精度を向上させることができる。However, as far as we know, no proposals have been made so far, and no Blood by infrared spectroscopy by using similar technology related to RonaPulse The sensitivity of liquid sample measurement can be increased. Therefore, according to another aspect of the invention: Apparatus for determining the presence and/or concentration of an animal blood sample by Δp1 without invading healthy tissue a. irradiation means for irradiating infrared light onto the surface of the animal's body; and b. the surface. detect the infrared light reflected by the specimen, analyze the spectrum of the reflected light, and determine the presence of the specimen. detection means for measuring the presence and/or concentration; In the blood sample 11-1 determination device equipped with the components of the spectrum that change with the pulse rate at 1lNF1 constant. The apparatus further includes a means for measuring the blood sample, thereby making it possible to improve the measurement accuracy of the blood sample.

本発明の更に他の態様では、動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織 を侵さずに測定する方法であって、a、動物の身体の表面に赤外光を照射する行 程と、b、前記表面で反射される赤外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分 析し、前記検体の存在及び/又は濃度を計1定する行程と、を備えている血液検 体測定方法において、動物の脈拍を検出し、当該脈拍と同期するスペクトルの変 化を測定するための行程を更に備えている。In still other embodiments of the invention, the presence and/or concentration of an animal blood analyte is determined in healthy tissue. A method for measuring the animal's body without damaging it, which includes: (a) irradiating the surface of the animal's body with infrared light; and b, detecting infrared light reflected by the surface and analyzing the spectrum of the reflected light. and determining the presence and/or concentration of the analyte. In the body measurement method, the animal's pulse is detected and changes in the spectrum that are synchronized with the pulse are detected. The method further includes a step for measuring the change in temperature.

本発明のこの態様は、NIRスペクトル測定が、例えば指又は耳たぶ等の、高い 拍動で血液が供給される身体の部位でNIRスペクトルn1定が行われる場合に 最も有利である。眼の前側表面への血液供給は、比較的拍動が少なく、したがっ て、この方法は、眼の前側表面に適用される場合に限り有効である。しかしなが ら、光の波長にしたがって使用される光を変調することに関して、本発明のこの 態様を、先に説明した本発明の態様とともに使用することは有益である。This aspect of the invention provides that the NIR spectral measurements are performed on a high area, such as a finger or an earlobe. When the NIR spectrum n1 is determined in a body part that is supplied with blood by pulsation, Most advantageous. The blood supply to the anterior surface of the eye is relatively pulsatile and therefore Therefore, this method is effective only when applied to the anterior surface of the eye. But long This aspect of the invention relates to modulating the light used according to the wavelength of the light. It is advantageous to use the embodiments in conjunction with the previously described embodiments of the invention.

脈拍酸素測定法に関する技術は周知であり、その詳細な説明を省略する。The technology related to pulse oximetry is well known and detailed description thereof will be omitted.

以下図面を参照して、単独又は組み合わせて使用される本発明の種々の態様を、 多数の好適実施例について説明する。Various aspects of the present invention used alone or in combination will be described below with reference to the drawings. A number of preferred embodiments are described.

図1は、本発明による血液グルコースレベル1111定装置を示す概要図である 。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a blood glucose level 1111 determination device according to the present invention. .

図2は、本発明による装置の略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the device according to the invention.

図3は、図2の断面A−Aの断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along section AA in FIG.

図4は、図2に示す装置の側面図である。FIG. 4 is a side view of the device shown in FIG. 2.

図5は、使用中の器具を示す概要図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the instrument in use.

図6は、図1及び図2に示す装置における鏡面反射を減少させるための配置を示 す図である。Figure 6 shows an arrangement for reducing specular reflection in the apparatus shown in Figures 1 and 2. This is a diagram.

図7は、鏡面反射を最小にするための他の実施例を示す概要図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating another embodiment for minimizing specular reflection.

図8は、更に他の方法を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining still another method.

図9は、光ビームの波長に依存する周波数で光ビームを変調するための、いわゆ る「模擬干渉=1」を示す概要図である。Figure 9 shows the so-called FIG. 2 is a schematic diagram showing “simulated interference=1”.

図10は、変1週装置を備えている、本発明による眼の血液検体測定装置を示す 概要図である。FIG. 10 shows an ocular blood analyte measurement device according to the present invention, comprising a one-week device. It is a schematic diagram.

図11は、光ビーム変調手段を備えている本発明による装置を更に詳細に示す概 要図である。FIG. 11 shows a schematic diagram in more detail of the device according to the invention comprising light beam modulation means. This is the essential diagram.

図面の詳細1に言及すると、図1は本発明の好適な実施例に係り、眼の前側表面 におけるグルコースδ−1定を行うための主要な構成要素を示した概要図である 。図1の装置は、光[1(典型的には、タングステン/ハロゲンランプ等のフィ ラメントランプ)と、反射器2と、平行光ビームを作り出すコリメートレンズ3 とを有する。平行光ビームは、光変調器4を通過する。光変調器4は、光ビーム をその波長に応した変調周波数で変調する。なお、光変調器4の詳細は後述する 。Referring to Drawing Detail 1, FIG. 1 shows a preferred embodiment of the invention, showing the anterior surface of the eye. FIG. 2 is a schematic diagram showing the main components for determining glucose δ-1 in . The apparatus of Figure 1 uses light [1, typically a tungsten/halogen lamp or lament lamp), reflector 2, and collimating lens 3 that creates a parallel light beam. and has. The parallel light beam passes through a light modulator 4. The optical modulator 4 is a light beam is modulated at a modulation frequency corresponding to the wavelength. The details of the optical modulator 4 will be described later. .

変調された光ビーム7は、ビームスプリッタ8及びフォーカスレンズ9を通過す る。フォーカスレンズ9は、血液検体の濃度を測定するために、変調された光ビ ームを眼の前側表面10に合焦させる。The modulated light beam 7 passes through a beam splitter 8 and a focus lens 9. Ru. The focus lens 9 uses a modulated optical beam to measure the concentration of the blood sample. The camera is focused on the anterior surface 10 of the eye.

その配置は、焦点の合った光ビームが、表面血管にとりわけ十分に覆われている 眼の縁の部位に照射されるようになされている。Its arrangement allows the focused light beam to cover superficial blood vessels particularly well. It is designed to irradiate the area at the edge of the eye.

表面10により拡散反射された光はレンズ9により集光され、ビームスプリッタ 8へ戻り、レンズ11により検出器12上に合焦される。The light diffusely reflected by the surface 10 is focused by the lens 9 and sent to the beam splitter. 8, the image is focused onto the detector 12 by the lens 11.

検出器12及び光変調器4と接続された処理部5を設ける。処理部5は、多数の 電気的フィルタ回路を有しており、複数の変調周波数(従って、複数の赤外波長 )について反射光強度が検出される。A processing section 5 connected to a detector 12 and an optical modulator 4 is provided. The processing unit 5 has a large number of It has an electrical filter circuit and can handle multiple modulation frequencies (and therefore multiple infrared wavelengths). ), the reflected light intensity is detected.

検出器]2としては、像を作らない集光器(non−Imaging C0nC Ontrator)が好ましい。処理部5は、マイクロプロセッサ及び適切なソ フトウェアにより構成することができる。Detector] 2 is a condenser that does not create an image (non-Imaging C0nC Ontrator) is preferred. The processing unit 5 includes a microprocessor and appropriate software. It can be configured by software.

処理部5は、例えば多重線形回帰、部分最小二乗、又は、主成分回帰等を利用し 、検出結果としての吸収帯域を分析する手段をも有する。The processing unit 5 uses, for example, multiple linear regression, partial least squares, principal component regression, etc. , it also has means for analyzing the absorption band as a detection result.

装置は、さらに個体の脈拍検出を可能にする脈拍検出器6を備えることができる 。図1にはこれが模式的に示されているが、実際には眼の前面を利用して検体4 −1定を行う場合には脈拍検出器の利用はあまり重要ではない。これは、この部 位においては血液供給による脈拍の変動は比較的少ないからである。しかしなが ら、5g1定が他の部位、例えば指や耳たぶを利用して行われる場合には脈拍検 出器は非常に重要である。脈拍検出器6は、従来の脈拍酸素測定法に用いられる いずれのタイプのものでもよい。The device may further comprise a pulse detector 6 allowing pulse detection of the individual. . This is schematically shown in Figure 1, but in reality, the specimen 4 is When performing -1 constants, the use of a pulse detector is not very important. This is this part This is because there is relatively little variation in pulse rate due to blood supply at this position. But long However, if the 5g1 test is performed using other parts of the body, such as the fingers or earlobes, a pulse check should be performed. The output device is very important. Pulse detector 6 is used for conventional pulse oximetry It may be of any type.

脈拍酸素、il?+定法とは、身体の部位における光学的吸収をaP1定して、 血液の酸化を測定する手法である。典型的には、身体の部位の赤色又は赤外吸収 は2つの波長により測定される。この2つの波長の一方としては、オキシヘモグ ロビン(酸化されたヘモグロビン)とデオキシヘモグロビン(脱酸素化されたヘ モグロビン)とにより均一に吸収される波長を選択し、他方としては、−の種類 のへモグロビンにより強力に吸収されるが他の種類によっては微弱にのみ吸収さ れる波長を選択する。身体内の血液の脈動と同様に、組織内に存在する血液の量 は循環的に増減する。脈拍酸素ス1は、組織内に存在する血液量の増減により生 じる、組織の前記2つの波長における光ビームの吸収を監視する。吸収の脈動成 分は、周囲の組織に依存するというよりはむしろ、主に組織内の血液に依存する ものである。2つの脈動信号の振幅比によって組織の酸化をJFI定することが できる。Pulse oxygen, il? + The standard method is to determine the optical absorption at a body part as aP1, This is a method to measure blood oxidation. Typically red or infrared absorption of body parts is measured by two wavelengths. One of these two wavelengths is oxyhemoglycerin. Robin (oxidized hemoglobin) and deoxyhemoglobin (deoxygenated hemoglobin) Select a wavelength that is uniformly absorbed by moglobin), and on the other hand, select a wavelength that is uniformly absorbed by - It is strongly absorbed by hemoglobin, but only weakly by other types. Select the wavelength to be used. The amount of blood present in tissues, as well as the pulsation of blood within the body increases and decreases cyclically. Pulse oxygen is produced by changes in the amount of blood present in tissues. The absorption of the light beam at the two wavelengths by the tissue is then monitored. Pulsatile formation of absorption depends primarily on blood within the tissue rather than on surrounding tissue It is something. JFI determination of tissue oxidation is possible based on the amplitude ratio of two pulsating signals. can.

処理部5は、脈拍検出器6からの入力に連結された位相感知検出器を有しており 、検出信号のうち検出された脈拍に同期して変化する成分のみが検出回路へ供給 される。The processing unit 5 has a phase sensitive detector coupled to an input from a pulse detector 6. , only the component of the detection signal that changes in synchronization with the detected pulse is supplied to the detection circuit. be done.

このように、処理部5は光学的スペクトルの静止成分と変動(脈動)成分とを分 離することが可能である。スペクトルの脈動成分は、血液吸収スペクトルに強い 相関があり、それゆえ血液検体の濃度を計算する上で好適な基準を与えるもので ある。In this way, the processing unit 5 separates the static component and the fluctuating (pulsating) component of the optical spectrum. It is possible to separate. The pulsating component of the spectrum is strong in the blood absorption spectrum are correlated and therefore provide a suitable basis for calculating the concentration of blood samples. be.

スペクトル測定を血液の脈拍と関連づけることは有益である。それは、連続して 測定されたスペクトルは一般的に他の組織成分に関する莫大な情報を含むが、ス ペクトルの脈動成分はかなり顕著に血液を示すからである。It is useful to correlate spectral measurements with blood pulses. It is continuous Although the measured spectra generally contain a great deal of information about other tissue components, This is because the pulsating component of the spectrum very clearly indicates blood.

スペクトル測定+定を脈拍と関連づけることは、例えば、脈動よりも十分に短い 周期、おおまかに言って10分の1秒程度の複数の完全なスペクトルを記録し、 それからさらなる分析のためにそれぞれの波長について吸収、’I11定の脈動 成分を抽出することにより実現されうる。Relating a spectral measurement + constant to a pulse is, for example, sufficiently shorter than a pulsation. Record multiple complete spectra with a period of roughly 1/10th of a second, Then absorb for each wavelength for further analysis, 'I11 constant pulsation. This can be achieved by extracting the components.

図2乃至5は本発明の実施例である携帯用装置の外観を示している。図2乃至4 に示す装置は、光学的構成要素と検出回路とを収納する本体20を有している。2 to 5 show the external appearance of a portable device that is an embodiment of the present invention. Figures 2 to 4 The device shown in Figure 1 has a body 20 that houses optical components and detection circuitry.

本体20内の構成要素は、眼の前側表面に照射される合焦ビームが本体20の開 口21を通過するように構成されている。開口21の周りにはねじ山の設けられ たアダプター22が配設され、アダプター22にはそのねじ山により鋳!u23 が取付けられている。アダプター22は、ユーザーの顔の輪郭の形状とされ、可 撓性の鼻部分と眼部分とを有している。鋳型23の形状は、該装置が人の個々の 顔の輪郭に応じて的確に配置され、光ビームが眼の前面の所望の位置に入射する ように形成されている。ユーザーの便利のため、造形されたハンドグリップ24 が設けられている。本体の20の上部表面には、ユーザーが操作する開始ボタン 25と、測定結果を表示する液晶画面26とが設けられている。該装置の一般的 な使用方法を図5に示す。The components within the main body 20 are such that the focused beam directed onto the anterior surface of the eye is It is configured to pass through the opening 21. A screw thread is provided around the opening 21. An adapter 22 is disposed, and the adapter 22 has a threaded thread. u23 is installed. The adapter 22 is shaped to match the contour of the user's face, and is It has a flexible nose and eyes. The shape of the mold 23 is such that the device can be Positioned precisely according to the contours of the face, the light beam enters the desired position in front of the eye It is formed like this. Shaped hand grip 24 for user convenience is provided. On the top surface of the main unit, there is a start button operated by the user. 25 and a liquid crystal screen 26 for displaying measurement results. General information about the device Figure 5 shows how to use it.

図2乃至5に示す一般的な設51は、図1に示す検出システムを使用する場合に 特に適当であるが、例えばフーリエ変換スペクトルメータ等、眼の前側表面から の赤外スペクトルを得ることのできる他の検出システムを使用することも可能で ある。The general setup 51 shown in FIGS. Particularly suitable, but for example, using a Fourier transform spectrometer, It is also possible to use other detection systems that can obtain infrared spectra of be.

鏡面反射された光の有する血液に関するスペクトル情報は、拡散反射(後方散乱 )された光の有するそれに比べ少ないので、鏡面反射の影響を減少させるための ある種の機構を設けることが望ましい。Specularly reflected light contains spectral information about blood that is transmitted through diffuse reflection (backscattered light). ) to reduce the effect of specular reflection, since the light has less It is desirable to provide some kind of mechanism.

一つの中線な構成が図6に示されている。この実施例の構成では合惧光ビームが 点10の部分において眼表面に入射するように配置されている。この点10の位 置は、鏡面反射が検出システムに入らないような湾曲を有している。光変調器及 び処理部は、簡単の為に省略されている。One midline configuration is shown in FIG. In the configuration of this embodiment, the combined light beam is It is arranged so as to be incident on the ocular surface at a point 10. This point 10th place The position has a curvature such that specular reflections do not enter the detection system. Optical modulator and The processing section is omitted for simplicity.

これに代わるものとして、図7に示される実施例においては、検出器12として 検出点が配列されたCCD撮像装置を用いている。Alternatively, in the embodiment shown in FIG. A CCD imaging device with arrayed detection points is used.

この実施例の構成では、平行ビームの幅を制限するためのビーム遮断部13が設 けられており、これにより検出器は鏡面反射により占められる光よりも広い角度 範囲で集光することが可能となる。光変調器及び処理部は、筒中のため省略され ている。処理部5は、プログラムされており、検出器12上の鏡面反射を受光す る領域に配置される。通常、鏡面反射は比較的鋭く、強い信号を作り出すので、 鏡面反射が生じる位置を決定するのは容易であり、また、検出器の該領域で受光 された信号に低い重み付け(又は、重みを零とする)ことも容易である。In the configuration of this embodiment, a beam blocking section 13 is provided to limit the width of the parallel beam. This allows the detector to capture a wider angle than the light occupied by specular reflection. It becomes possible to focus light within a range. The optical modulator and processing section are omitted because they are inside the cylinder. ing. The processing unit 5 is programmed to receive the specular reflection on the detector 12. It is placed in the area where it is located. Specular reflections are usually relatively sharp and produce strong signals, so It is easy to determine the location where specular reflection occurs, and It is also easy to give a low weight (or set the weight to zero) to the signal.

図8は、他の手段として、偏光に基づいてm面反射の影響を抑制する手段を示し ている。図8においては簡便のため、システムの構成のうちかかる観点に関する もののみが示されている。FIG. 8 shows another means for suppressing the influence of m-plane reflection based on polarization. ing. In FIG. 8, for the sake of simplicity, this aspect of the system configuration is shown. Only things are shown.

レンズ3及びレンズ9の間には、眼に入射する光を偏光させる偏光器33が挿入 されている。偏光器としては、例えば入射面に対し光を垂直に偏光させるように 指向された直線偏光器や、円偏光器を用いることができる。検出ビームの経路中 において、レンズ31及びレンズ32の間には検光子30が設けられており、こ れにより眼からの鏡面反射光か遮られる。偏光要素と共に波長板を使用すること も可能である。A polarizer 33 is inserted between the lens 3 and the lens 9 to polarize the light that enters the eye. has been done. As a polarizer, for example, it polarizes light perpendicular to the plane of incidence. A directed linear polarizer or a circular polarizer can be used. In the path of the detection beam , an analyzer 30 is provided between the lens 31 and the lens 32. This blocks the specularly reflected light from the eye. Using wave plates with polarizing elements is also possible.

図9は、既に紹介したローレンスメルツの文献において言及されている所謂「模 擬干渉計」を示しており、光ビームをその波長に応じた周波数に変調するために 単純な機械的構成が使用できることを示している。図10は、そのような装置を 本発明にかかる分析器に適用した簡易な機械的構成を模式的に示すものである。Figure 9 shows the so-called “model” mentioned in Lawrence Merz’s literature, which was introduced earlier. "pseudo-interferometer" is used to modulate a light beam to a frequency corresponding to its wavelength. It is shown that a simple mechanical configuration can be used. Figure 10 shows such a device 1 schematically shows a simple mechanical configuration applied to an analyzer according to the present invention.

図9に示されるように、1ミリメートル当り約10本の間隔を有する光学回折格 子40が回転基台に取付けられており、光は回M′r格子を通過し、レンズ42 により合焦される。背面が鏡面状の分散プリズム44は、レンズ42を通過した 光ビームを反射し、格子表面に格子の像を形成する。格子上の像の位置は光の波 長、格子の線と像の線との一致度、また、それゆえチョッピング周波数又は変調 周波数に依存する。An optical diffraction grating with a spacing of approximately 10 lines per millimeter, as shown in Figure 9. The lens 40 is mounted on a rotary base, and the light passes through the rotation M'r grating and enters the lens 42. is focused on. A dispersing prism 44 with a mirror-like back surface passes through the lens 42. The light beam is reflected to form an image of the grating on the grating surface. The position of the image on the grid is the wave of light length, the degree of correspondence between the lines of the grating and the lines of the image, and hence the chopping frequency or modulation. Depends on frequency.

よって、これは波長にも依存することになる。Therefore, this also depends on the wavelength.

図10は、そのような装置がいかに本発明にかかる装置に組み込まれるかを模式 的に示している。参照番号は、図1と同一のものを用いている。図11は、その ような装置をより詳細に示した模式図である。ここでも、参照番号は図1と同一 のものを用いている。Figure 10 schematically shows how such a device can be incorporated into a device according to the invention. It shows. The same reference numbers as in FIG. 1 are used. Figure 11 shows the FIG. 2 is a schematic diagram showing such a device in more detail. Again, reference numbers are the same as in Figure 1. I'm using one.

装置は、多色光光源1 (タングステン・ハロゲン・フィラメントランプ)と、 図1と同様の反射器2及びコリメートレンズ3を有する。平行光ビームは、その 面が回折格子となっているディスク40を有する光変調器を通過する。回折格子 は、位相格子又は振幅格子のいずれかであり、光の波長に比べ大きな間隔を有し ている(典型的には、1ミリメートル当り線10組のオーダーの間隔)。ディス ク40は、電気的モーター41により一定の速度で回転する。The device includes a polychromatic light source 1 (tungsten halogen filament lamp), It has a reflector 2 and a collimating lens 3 similar to those shown in FIG. A parallel light beam is The light passes through an optical modulator having a disk 40 whose surface is a diffraction grating. Diffraction grating is either a phase grating or an amplitude grating, and has a large spacing compared to the wavelength of the light. (typically spacing on the order of 10 lines per millimeter). Dis The engine 40 is rotated at a constant speed by an electric motor 41.

光学システムは、レンズ42、ミラー43及び散乱要素44を有し、回転する格 子の像を回折格子自身の表面に形成するように配置されている。図11に示され るように、レンズ42は、個々の焦点圧Mfの和たけ相互に離間し、格子が最も 近いレンズの合焦面に存在するように配置されている。散乱要素44の存在によ り、ディスク40上の像の位置は要素44により光が分散される量に依存し、従 って問題とする光の波長に依存する。その結果、格子により伝達される光は、循 環的に変動する周波数で、遮断あるいは変調されるが、格子に関する1象の平行 移動物に依存し、それゆえ光の波長に依存する。The optical system includes a lens 42, a mirror 43 and a scattering element 44, and includes a rotating scale. The diffraction grating is arranged to form an image of the child on the surface of the diffraction grating itself. As shown in Figure 11 The lenses 42 are spaced apart from each other by the sum of the individual focal pressures Mf, so that the grating is It is placed so that it is in the focal plane of a nearby lens. Due to the presence of the scattering element 44 Therefore, the position of the image on disk 40 depends on the amount of light dispersed by element 44; It depends on the wavelength of the light in question. As a result, the light transmitted by the grating is It is cut off or modulated at a frequency that varies circularly, but parallel to one quadrant with respect to the grating. It depends on the moving object and therefore on the wavelength of the light.

変調された光は、ビームスプリッタ8及びレンズ9を通過し、眼の前側表面(又 は身体の他の適切な部位)により反射され、検出器により検出される。The modulated light passes through beam splitter 8 and lens 9 and is directed to the anterior surface of the eye (or is reflected by another suitable part of the body) and detected by a detector.

検出器により検出された電気信号は、例えば「1的の周波数に設定されたディス クリ−1−RCu路等の電気的フィルタ、ロック増幅器、周波数シンセサイザ等 の既知の方法により周波数の「入れ物」に分離され、解析される。The electrical signal detected by the detector is, for example, a Electrical filters such as Cree-1-RCu paths, lock amplifiers, frequency synthesizers, etc. are separated into frequency "containers" and analyzed using known methods.

そのかわりに、眼の反射スペクトルは、時間的に変動する信号を不統一のサンプ リング間隔てフーリエ変換することによっても得ることができる(Lawren ce MerzゴranSrormat+ons in 0ptics”、 J ohn Wylie & 5ons、 Inc、、 New york、 19 135参照)。この種の構成の特に有益な特徴点は、スリットに光を通過させる 必要が無いため、装置の光学的スループットか高いことである。スループットが 高いことは、装置の電力消費を減少させるのでバッテリーにより電力供給を行う 装置においては有意義な利点である。これはまた、特定の精度で検体濃度の測定 を行うための所要時間を短縮することにもなる。Instead, the eye's reflection spectrum is a non-uniform sample of time-varying signals. It can also be obtained by Fourier transform at ring intervals (Lawren ce Merz Goran Srormat+ons in 0ptics”, J ohn Wylie & 5ons, Inc., New York, 19 135). A particularly useful feature of this kind of configuration is that it allows light to pass through the slit. Since this is not necessary, the optical throughput of the device is high. The throughput is The higher the battery power supply, the lower the power consumption of the device. This is a significant advantage in equipment. It also measures the analyte concentration with a certain accuracy. This will also shorten the time required to do so.

ここまで述べてきた変調方法は、眼の前側表面をスキャンする装置に使用された 場合に特に有益であるが、例えば、網膜、脈絡膜、視神経頭(視神経乳頭)、指 、耳たぶ、唇、または、血液の十分に供給されている他の組織等、身体の他の部 位において検体測定を行う場合にも有益である。視神経頭を利用することは、あ る環境においては有益である。それは、視神経頭は、血液が十分に供給され、脈 動があり、血液の満たされた組織に適切に接触することができ、温度が安定であ り、色素沈着が無く、眼の光学系を利用することにより光学系の構成が単純化で きるからである。しかしながら、眼の水様液に含まれるグルコースのレベル及び 十分な光レベルを得ることの困難性が、この関係においては眼の背面の有用性を 減縮する。The modulation methods described so far have been used in devices that scan the anterior surface of the eye. For example, the retina, choroid, optic nerve head (optic disc), finger , earlobes, lips, or other parts of the body that have a good blood supply. It is also useful when performing sample measurements at the same location. Using the optic nerve head is This is useful in environments where That is, the optic nerve head is well supplied with blood and has a pulse. movement, adequate contact with blood-filled tissue, and a stable temperature. There is no pigmentation, and the configuration of the optical system can be simplified by using the optical system of the eye. This is because it is possible. However, the level of glucose in the aqueous fluid of the eye and The difficulty of obtaining sufficient light levels limits the usefulness of the back of the eye in this connection. Reduce.

加えて、白内障等のある種の眼の疾患は、網膜、脈絡膜、視神経頭を利用するこ とを困難にする。In addition, certain eye diseases, such as cataracts, cannot be treated using the retina, choroid, or optic nerve head. and make it difficult.

既に指摘したように、波長及びスペクトルの近赤外領域における水分吸収の強度 は温度により変動する。この現象は、血液検体濃度の測定について信頼性のある 較正アルゴリズムを開発することを困難にする。いくつかの較正アルゴリズムに ついては、アルゴリズムの開発の際に身体の温度を測定し、温度を変数として使 用することが有益である。温度は、単純に水分吸収ピークの位置を監視すること により測定することかできる(”Po5sible Medical^ppl  1catlonsor NIR−、K、11. Norris、 Making  Light Work: Advanced in NIR5pcctros copy、 Aberdecn 1991)、 edited lan Hur ray and fan Love。As already pointed out, the wavelength and intensity of water absorption in the near-infrared region of the spectrum varies with temperature. This phenomenon makes reliable measurements of blood analyte concentrations Makes it difficult to develop calibration algorithms. Some calibration algorithms Therefore, when developing the algorithm, measure the body temperature and use the temperature as a variable. It is beneficial to use Temperature can be simply monitored by the position of the moisture absorption peak It can be measured by (“Po5sible Medical^ppl 1catlonsor NIR-, K, 11. Norris, Making Light Work: Advanced in NIR5pcctros copy, Aberdecn 1991), edited lan Hur Ray and fan Love.

VCI+、 1992参照)。従って、本発明の好適な実施例においては、調査 している身体部位の温度が、問題の領域において水分のNIR吸収測定により測 定される。この代わりに、温度はサーミスタ、熱電対、又はその他の従来の手段 によっても測定することができる。(See VCI+, 1992). Therefore, in a preferred embodiment of the invention, the investigation The temperature of the affected body part is measured by NIR absorption measurement of water in the area in question. determined. Alternatively, the temperature can be measured using a thermistor, thermocouple, or other conventional means. It can also be measured by

本発明の他の観点からは、身体部位の温度を一定の温度となるように上昇、又は 下降させ、スペクトル特性の変動を抑制することが望ましい。加熱するパワー又 は冷却する機構は、それぞれ電気的抵抗又は熱電変換素子により構成することが でき、これらはフィードバックループを介して上述のような温度センサに連結さ れる。身体温度は、冷却するよりはむしろ上昇させる方が好ましい。その理由は 、身体温度は、かなり低下することはあっても大きく上昇することは稀であるか らであり、また、”Non1nvasive Pu1se 0xisetry  Itilizing 5kin Rerlectance PhotopleL hysmography″、 Y、Mendelsonandrl、D、0ch s、IEEIシTransactionsonBlomcdlcalEngin eering。Another aspect of the present invention is to increase the temperature of a body part to a constant temperature, or It is desirable to suppress fluctuations in spectral characteristics. heating power or The cooling mechanism may be composed of an electrical resistance or a thermoelectric conversion element, respectively. These can be coupled via a feedback loop to temperature sensors such as those described above. It will be done. It is preferable to increase body temperature rather than cool it. The reason is , body temperature may drop considerably but rarely rise significantly? and also “Non1nvasive Pu1se Oxisetry Itilizing 5kin Relectance Photople L hysmography'', Y, Mendelsonandrl, D, 0ch s, IEEETransactionsonBlomcdlcalEngin earing.

Vol、 35. No、 10. pp、798−805.0ctober  1998に示されているように、身体部位の温度を上昇させることは組織内の血 液量を増加させ、血流の脈動成分の強度を増加させるからである。本発明の特に 好適な実施例においては、身体部位の加熱は、スペクトル測定のために設けられ た赤外線照射を調査される身体部位の加熱に適用することにより行うことがてき る。Vol, 35. No, 10. pp, 798-805.0ctober As shown in 1998, increasing the temperature of a body region increases the This is because it increases the amount of fluid and increases the intensity of the pulsating component of blood flow. Particularly of the present invention In a preferred embodiment, heating of the body part is provided for spectral measurements. This can be done by applying infrared radiation to heat the body part being investigated. Ru.

装置が簡素であることは、適切な較正アルゴリズムの使用により、多くの波長に よるil?I定が可能であるということを意味する。異なる波長を異なる集団に 、または、異なる個体に使用することができ、さらに正確に血中グルコースまた は他の血液検体の濃度を測定できるよう測定器具の能力を高めることになる。The simplicity of the instrument means that it can be used at many wavelengths through the use of appropriate calibration algorithms. Is it okay? This means that I can be determined. Different wavelengths to different populations , or can be used in different individuals to more accurately determine blood glucose or This will enhance the ability of the instrument to measure the concentration of other blood analytes.

本発明の上述の実施例は別々の干渉フィルタを使用しておらず、またどのような 波長の検査もてきるように設定されているので、測定器具自体を較正の目的に使 用することができる。The above-described embodiments of the invention do not use separate interference filters and do not use any It is also configured to test the wavelength, so the measurement instrument itself can be used for calibration purposes. can be used.

種々の血液検体に対する適切な較正アルゴリズムを導出するということは、患者 の血液検体濃度の変動についての多くのデータを適切に抽出し、既に指摘された 手法のいずれかを用いて複数の周波数における吸収と血液検体濃度との適切な相 関関係を得ることである。Deriving appropriate calibration algorithms for various blood samples means properly extracted a lot of data about the fluctuations in the blood sample concentration of Proper phasing of absorption and blood analyte concentration at multiple frequencies using any of the techniques It is about gaining a relationship.

ここに記載された方法は、例えば、アルコール、特に、エタノール、尿素、総/ HDコレステロール、ヘモグロビン、オキシヘモグロビン、低/高密皮脂蛋白質 、トリグリセリド、総蛋白質、アルブミン、血清グロブリン等、他の血液検体の aνj定についても適用することが可能である。The methods described herein may be performed using, for example, alcohols, in particular ethanol, urea, total/ HD cholesterol, hemoglobin, oxyhemoglobin, low/high density sebum protein , triglycerides, total protein, albumin, serum globulin, etc. of other blood samples. It is also possible to apply the avj constant.

ig 5 Figure 7 国際調査報告 1.l++I11.。++、115m’。11い、。PCT/GO921018 94国際調査報告 フロントページの続き (31)優先権主張番号 9207149.7(32)優先臼 1992年4月 1日 (33)優先権主張国 イギリス(GB)(81)指定国 EP(AT、BE、 CH,DE。ig 5 Figure 7 international search report 1. l++I11. . ++, 115m'. 11. PCT/GO921018 94 International Search Report Continuation of front page (31) Priority claim number 9207149.7 (32) Priority mill April 1992 1 day (33) Priority claim country: United Kingdom (GB) (81) Designated country: EP (AT, BE, CH, DE.

DK、ES、FR,GB、GR,IE、IT、LU、MC,NL、SE)、JP 、 US (72)発明者 ペテイグリュー、ロバート、マーティンイギリス国、シイ−ピ ー26アールピーケンブリツジシアー、フォックストン。DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, SE), JP , U.S. (72) Inventor: Pettigrew, Robert, Martin, United Kingdom, CP -26 Earl Peken Bridgeshire, Foxton.

ハイ ストリート 51.ポンド コテージ(番地なし)High Street 51. Pond Cottage (no address)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する装置 であって、 a.動物の身体の表面に赤外光を照射する照射手段と、b.前記表面で反射され る赤外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分析し、前記検体の存在及び/又 は濃度を測定する検出手段と、 を備えている血液検体測定装置において、前記表面が眼の前側表面であり、且つ 動物の顔の特徴部位に対するある固定の位置に、前記照射手段及び/又は前記検 出手段を配置するための配置手段を備えていることを特徴とする血液検体測定装 置。1. Device for measuring the presence and/or concentration of animal blood specimens without invading healthy tissue And, a. irradiation means for irradiating infrared light onto the surface of the animal's body; b. reflected from the surface detect the infrared light of the analyte, analyze the spectrum of the reflected light, and determine the presence and/or is a detection means for measuring the concentration; A blood sample measuring device comprising: the surface being the front surface of the eye, and The irradiation means and/or the detection device are placed at a fixed position relative to a characteristic part of the animal's face. A blood sample measuring device characterized by comprising a positioning means for arranging the output means. Place. 2.請求項1に記載の血液検体測定装置において、前記配置手段が、動物の特定 の顔の輪郭と整合するように成形された鋳型を備えていることを特徴とする血液 検体測定装置。2. 2. The blood sample measuring device according to claim 1, wherein the placement means blood characterized by having a mold shaped to match the contours of the face of Specimen measurement device. 3.請求項2に記載の血液検体測定装置において、前記配置手段が、動物の眼窩 及び/又は鼻と整合するように成形された鋳型を備えていることを特徴とする血 液検体測定装置。3. 3. The blood sample measuring device according to claim 2, wherein the placement means is placed in the eye socket of the animal. and/or having a mold shaped to match the nose. Liquid sample measuring device. 4.請求項2又は3に記載の血液検体測定装置において、前記配置手段が、前記 照射手段及び検出手段の取付部材と、前記動物の顔の輪郭に成形された前記鋳型 に前記取付部材を固定するための固定手段とを備えていることを特徴とする血液 検体測定装置。4. The blood sample measuring device according to claim 2 or 3, wherein the arrangement means A mounting member for the irradiation means and the detection means, and the mold molded to the outline of the animal's face. and a fixing means for fixing the attachment member to the blood. Specimen measurement device. 5.請求項1から4のいづれか一項に記載の血液検体測定装置において、 前記照射手段と前記検出手段のいづれか一方又は双方を、血管が極めて集中して いる眼の縁領域に合焦させることを特徴とする血液検体測定装置。5. The blood sample measuring device according to any one of claims 1 to 4, Either or both of the irradiation means and the detection means is connected to a site where blood vessels are extremely concentrated. A blood sample measuring device characterized by focusing on the limbal region of the eye. 6.請求項1から5のいづれか一項に記載の血液検体測定装置において、 鏡面反射が実質的に除去されるように、前記照射手段及び前記検出手段を位置決 めすることを特徴とする血液検体測定装置。6. The blood sample measuring device according to any one of claims 1 to 5, The illumination means and the detection means are positioned such that specular reflection is substantially eliminated. A blood sample measuring device characterized by: 7.請求項1から6のいづれか一項に記載の血液検体測定装置において、 前記検出手段が、前記反射光の空間的な変化を検出し、鏡面反射の影響を補償す ることができることを特徴とする血液検体測定装置。7. The blood sample measuring device according to any one of claims 1 to 6, The detection means detects a spatial change in the reflected light and compensates for the influence of specular reflection. A blood sample measuring device characterized in that it is capable of: 8.請求項1から7のいづれか一項に記載の血液検体測定装置において、 前記照射手段及び/又は前記検出手段が、拡散反射された光と鏡面反射された光 との偏光における相違に基づき、眼表面からの拡散反射と鏡面反射とを識別する ための識別手段を備えていることを特徴とする血液検体測定装置。8. The blood sample measuring device according to any one of claims 1 to 7, The irradiating means and/or the detecting means can generate diffusely reflected light and specularly reflected light. Distinguish between diffuse and specular reflections from the ocular surface based on the difference in polarization between A blood sample measuring device characterized in that it is equipped with an identification means for. 9.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する装置 であって、 a.多色光ビームを発生させるビーム発生手段と、b.変調周波数が光ビームの 波長に依存するように、多色光ビームを変調させるための変調手段と、 c.前記変調された光ビームを動物の身体の表面に照射させ、血液検体が前記光 ビームと相互に作用し、光ビームのスペクトル分散を乱させるための手段と、 d.複数の変調周波数でビームを検出することによって、最終的な光ビームから スペクトル情報を抽出し、前記検体の存在及び/又は濃度を測定するための手段 と、 を備えていることを特徴とする血液検体測定装置。9. Device for measuring the presence and/or concentration of animal blood specimens without invading healthy tissue And, a. beam generating means for generating a polychromatic light beam; b. The modulation frequency of the light beam modulation means for modulating the polychromatic light beam in a wavelength dependent manner; c. The modulated light beam is irradiated onto the surface of the animal's body, and the blood sample is exposed to the light beam. means for interacting with the beam and perturbing the spectral dispersion of the light beam; d. from the final light beam by detecting the beam at multiple modulation frequencies. means for extracting spectral information and determining the presence and/or concentration of said analyte; and, A blood sample measuring device comprising: 10.請求項9に記載の血液検体測定装置において、前記変調手段が、 回転自在な格子と、 当該格子を回転させるための手段と、 像を形成する光の波長に依存する量だけ格子の位置から離れた、前記格子の格子 平面上の位置に、格子の像を生成させるための手段と、 を備えていることを特徴とする血液検体測定装置。10. The blood sample measuring device according to claim 9, wherein the modulating means comprises: A rotatable grid and means for rotating the grid; a grating of said grating spaced apart from the position of the grating by an amount that depends on the wavelength of the light forming the image; means for generating an image of the grating at a position on the plane; A blood sample measuring device comprising: 11.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する装 置であって、 a.動物の身体の表面に赤外光を照射する照射手段と、b.前記表面で反射され る赤外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分所し、前記検体の存在及び/又 は濃度を測定する検出手段と、 を備えている血液検体測定装置において、動物の脈拍を検出し、当該脈拍と同期 する前記スペクトルの変化を測定するための手段を備え、血液中に存在する検体 の検出精度を向上させることを特徴とする血液検体測定装置。11. A device for measuring the presence and/or concentration of an animal blood sample without invading healthy tissue. The location is a. irradiation means for irradiating infrared light onto the surface of the animal's body; b. reflected from the surface detect the infrared light that is reflected, separate the spectrum of the reflected light, and determine the presence of the analyte and/or is a detection means for measuring the concentration; Detects the animal's pulse and synchronizes with the pulse of the animal. the analyte present in the blood; A blood sample measuring device characterized by improving detection accuracy. 12.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する装 置であって、 a.動物の身体の表面に赤外光を照射する照射手段と、b.前記表面で反射され る赤外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分所し、前記検体の存在及び/又 は濃度を測定する検出手段と、 を備えている血液検体測定装置において、動物の脈拍を検出し、前記スペクトル を分析し、前記脈拍と共に変化する前記スペクトルの成分を測定するための手段 を更に備え、血液検体の測定精度を向上させることを特徴とする血液検体測定装 置。12. A device for measuring the presence and/or concentration of an animal blood sample without invading healthy tissue. The location is a. irradiation means for irradiating infrared light onto the surface of the animal's body; b. reflected from the surface detect the infrared light that is reflected, separate the spectrum of the reflected light, and determine the presence of the analyte and/or is a detection means for measuring the concentration; In a blood sample measuring device equipped with and means for measuring the components of said spectrum that vary with said pulse rate. A blood sample measuring device further comprising: Place. 13.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する方 法であって、 a.動物の身体の表面に赤外光を照射する行程と、b.前記表面で反射される赤 外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分析し、前記検体の濃度を測定する行 程と、を備えている血液検体測定方法において、前記表面が眼の前側表面である ことを特徴とする血液検体測定方法。13. Measuring the presence and/or concentration of animal blood samples without invading healthy tissue The law is a. irradiating the surface of the animal's body with infrared light; b. red reflected by said surface A line that detects external light, analyzes the spectrum of the reflected light, and measures the concentration of the analyte. In the method for measuring a blood sample, the surface is the anterior surface of the eye. A blood sample measurement method characterized by the following. 14.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する方 法であって、 a.動物の身体の表面に赤外光を照射する行程と、b.前記表面で反射される赤 外光を検出し、前記反射光のスペクトルを分析し、前記検体の存在及び/又は濃 度を測定する行程と、を備えている血液検体測定方法において、動物の脈拍を検 出し、当該脈拍と同期するスペクトルの変化を測定するための行程を更に備えて いることを特徴とする血液検体測定装置。14. Measuring the presence and/or concentration of animal blood samples without invading healthy tissue The law is a. irradiating the surface of the animal's body with infrared light; b. red reflected by said surface Detect external light, analyze the spectrum of the reflected light, and determine the presence and/or concentration of the analyte. In a blood sample measurement method that includes a step of measuring the animal's pulse rate, and further comprising a step for measuring a change in the spectrum synchronized with the pulse. A blood sample measuring device characterized by: 15.動物の血液検体の存在及び/又は濃度を健康な組織を侵さずに測定する方 法であって、 a.変調用波数が光ビームの波長に依存するように、多色光ビームを変調させる 行程と、 b.前記変調された光ビームを動物の身体の表面に照射させ、血液検体が前記光 ビームと相互に作用し、光ビームのスペクトル分散を乱させる行程と、 c.複数の変調周波数でビームを検出することによって、最終的な光ビームから スペクトル情報を抽出し、前記検体の存在及び/又は濃度を測定する行程と、 を備えていることを特徴とする血液検体測定方法。15. Measuring the presence and/or concentration of animal blood samples without invading healthy tissue The law is a. Modulating a polychromatic light beam such that the modulating wavenumber depends on the wavelength of the light beam The journey and b. The modulated light beam is irradiated onto the surface of the animal's body, and the blood sample is exposed to the light beam. a process that interacts with the beam and disrupts the spectral dispersion of the light beam; c. from the final light beam by detecting the beam at multiple modulation frequencies. extracting spectral information and determining the presence and/or concentration of the analyte; A blood sample measuring method characterized by comprising:
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