JPH09126996A - 生体中のケトン体測定方法及び測定装置 - Google Patents
生体中のケトン体測定方法及び測定装置Info
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- JPH09126996A JPH09126996A JP20794796A JP20794796A JPH09126996A JP H09126996 A JPH09126996 A JP H09126996A JP 20794796 A JP20794796 A JP 20794796A JP 20794796 A JP20794796 A JP 20794796A JP H09126996 A JPH09126996 A JP H09126996A
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- Japan
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- measurement
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試薬を必要とせず、しかも非侵襲的に血液中
のケトン体濃度を測定する。 【解決手段】 光源部２は近赤外領域の複数波長光を放
射し、分光部８は光源部２で放射された複数波長の測定
光から測定しようとするケトン体により吸収を受ける波
長を測定波長として選択する。プローブ４は生体測定部
位１に接触し、分光部８で選択された波長の測定光を生
体測定部位１に照射し、受光部６は生体測定部位１に入
射した測定光の透過散乱光を検出する。受光部６が検出
した光信号は信号処理部１４で吸光度に変換され、演算
・制御部としての上位コンピュータ１６によりケトン体
の濃度が算出され、表示部１８に表示される。
のケトン体濃度を測定する。 【解決手段】 光源部２は近赤外領域の複数波長光を放
射し、分光部８は光源部２で放射された複数波長の測定
光から測定しようとするケトン体により吸収を受ける波
長を測定波長として選択する。プローブ４は生体測定部
位１に接触し、分光部８で選択された波長の測定光を生
体測定部位１に照射し、受光部６は生体測定部位１に入
射した測定光の透過散乱光を検出する。受光部６が検出
した光信号は信号処理部１４で吸光度に変換され、演算
・制御部としての上位コンピュータ１６によりケトン体
の濃度が算出され、表示部１８に表示される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は生体中のケトン体、
特にアセト酢酸、β−ヒドロキシ酪酸及びアセトンのう
ちの少なくとも１種類のケトン体を測定する方法とその
装置に関するものである。
特にアセト酢酸、β−ヒドロキシ酪酸及びアセトンのう
ちの少なくとも１種類のケトン体を測定する方法とその
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】血液中のケトン体濃度は、減量時の食餌
療法の効果を示すモニタとなるとともに、重度糖尿病の
ケトアシドーシスの指標として使われ、糖尿病をインシ
ュリン依存型とインシュリン非依存型に区別する指標と
しても使われている。体内で脂質がエネルギー源として
使われるとき、その代謝産物として血液中にケトン体が
蓄積されることが知られている。その血液中のケトン体
を指標として肥満の治療の効果をモニタできることが明
らかになってきている。
療法の効果を示すモニタとなるとともに、重度糖尿病の
ケトアシドーシスの指標として使われ、糖尿病をインシ
ュリン依存型とインシュリン非依存型に区別する指標と
しても使われている。体内で脂質がエネルギー源として
使われるとき、その代謝産物として血液中にケトン体が
蓄積されることが知られている。その血液中のケトン体
を指標として肥満の治療の効果をモニタできることが明
らかになってきている。
【０００３】また、重度の糖尿病患者では、炭水化物の
代わりに脂質が優先的にエネルギー源として使用され、
血液中のケトン体濃度が上昇することによって血液が酸
性となるケトアシドーシスとなり、昏睡状態に陥ること
がある。インシュリン依存型糖尿病は非依存型糖尿病に
比べ、血液中のケトン体濃度が高い傾向のあることが認
められている。従来は血液中のケトン体濃度の測定は、
血液を対象に酵素化学的な呈色反応を用いて検出してい
る。血液中のケトン体を非侵襲的に測定する方法とし
て、尿中又は呼気中のケトン体を測定する方法も知られ
ている。
代わりに脂質が優先的にエネルギー源として使用され、
血液中のケトン体濃度が上昇することによって血液が酸
性となるケトアシドーシスとなり、昏睡状態に陥ること
がある。インシュリン依存型糖尿病は非依存型糖尿病に
比べ、血液中のケトン体濃度が高い傾向のあることが認
められている。従来は血液中のケトン体濃度の測定は、
血液を対象に酵素化学的な呈色反応を用いて検出してい
る。血液中のケトン体を非侵襲的に測定する方法とし
て、尿中又は呼気中のケトン体を測定する方法も知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】血液を対象にする測定
方法では採血の必要があり、採血の際の痛みや感染の危
険性を伴ない、またその測定操作が煩雑で、試薬も必要
になる。非侵襲的な測定方法である尿中ケトン体の測定
方法では、主に試験紙法が用いられるが、試薬を必要と
する。呼気中のケトン体を測定する方法ではガスクロマ
トグラフィーやガス検知管法が用いられ、大がかりな装
置や消耗品が必要となる。また、尿中や呼気中のケトン
体濃度は、血液中のケトン体濃度に対して時間的な遅れ
をもっていることが認められている。
方法では採血の必要があり、採血の際の痛みや感染の危
険性を伴ない、またその測定操作が煩雑で、試薬も必要
になる。非侵襲的な測定方法である尿中ケトン体の測定
方法では、主に試験紙法が用いられるが、試薬を必要と
する。呼気中のケトン体を測定する方法ではガスクロマ
トグラフィーやガス検知管法が用いられ、大がかりな装
置や消耗品が必要となる。また、尿中や呼気中のケトン
体濃度は、血液中のケトン体濃度に対して時間的な遅れ
をもっていることが認められている。
【０００５】そこで、本発明は血液中のケトン体を測定
する方法であるが、試薬を必要とせず、しかも非侵襲的
に、かつ血液中のケトン体濃度に対して時間遅れを生じ
ることなく測定できる簡便な測定方法と、その方法に利
用する測定装置を提供することを目的とするものであ
る。
する方法であるが、試薬を必要とせず、しかも非侵襲的
に、かつ血液中のケトン体濃度に対して時間遅れを生じ
ることなく測定できる簡便な測定方法と、その方法に利
用する測定装置を提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、生体に近赤
外光を照射し、生体を透過散乱した光を用いて生体中の
ケトン体濃度を定量分析する。ここで、「透過散乱」の
語は、光散乱性の目的物質中に入ってからその目的物質
から出てきた光を全て含む意味で使用されており、光の
入射方向に出ていく所謂透過光も、入射方向とは反対方
向に出ていく所謂反射光も全て含んだ意味で使用されて
いる。本発明の一局面では、生体を透過散乱した光か
ら、近赤外領域においてケトン体により吸収を受ける測
定波長での光強度を検出し、その光強度に基づいて生体
中のケトン体濃度を定量分析する。
外光を照射し、生体を透過散乱した光を用いて生体中の
ケトン体濃度を定量分析する。ここで、「透過散乱」の
語は、光散乱性の目的物質中に入ってからその目的物質
から出てきた光を全て含む意味で使用されており、光の
入射方向に出ていく所謂透過光も、入射方向とは反対方
向に出ていく所謂反射光も全て含んだ意味で使用されて
いる。本発明の一局面では、生体を透過散乱した光か
ら、近赤外領域においてケトン体により吸収を受ける測
定波長での光強度を検出し、その光強度に基づいて生体
中のケトン体濃度を定量分析する。
【０００７】得られた吸収スペクトルからケトン体濃度
を求める検量式を導くためには、生体測定部位の他の成
分の干渉を除去することが必要である。その方法の１つ
として、多変量解析を用いる方法がある。多変量解析演
算では、主成分回帰分析法（ＰＣＲ法）や部分最小二乗
法（ＰＬＳ法）などの多変量回帰分析法を用いてデータ
解析を行なう。多変量回帰分析法では、一度に多くの測
定値を用いて回帰分析することができるので、単回帰分
析に比べて高い精度の定量分析が可能である。重回帰分
析はもっとも多用されているが、多数の試料が必要であ
り、各波数での測定値同士の相関が高い場合にはその定
量分析精度は低くなる。一方、多変量回帰分析法である
ＰＣＲ法は複数の波数域での測定値を互いに無関係な主
成分に集約させることができ、さらに不必要なノイズデ
ータを削除することができるので、高い定量分析精度が
得られる。またＰＬＳ法は主成分の抽出の際に試料濃度
のデータも利用することができるので、ＰＣＲ法と同様
に高い定量分析精度を得ることができる。多変量回帰分
析に関しては『多変量解析』（中谷和夫著、新曜社）を
参考にできる。
を求める検量式を導くためには、生体測定部位の他の成
分の干渉を除去することが必要である。その方法の１つ
として、多変量解析を用いる方法がある。多変量解析演
算では、主成分回帰分析法（ＰＣＲ法）や部分最小二乗
法（ＰＬＳ法）などの多変量回帰分析法を用いてデータ
解析を行なう。多変量回帰分析法では、一度に多くの測
定値を用いて回帰分析することができるので、単回帰分
析に比べて高い精度の定量分析が可能である。重回帰分
析はもっとも多用されているが、多数の試料が必要であ
り、各波数での測定値同士の相関が高い場合にはその定
量分析精度は低くなる。一方、多変量回帰分析法である
ＰＣＲ法は複数の波数域での測定値を互いに無関係な主
成分に集約させることができ、さらに不必要なノイズデ
ータを削除することができるので、高い定量分析精度が
得られる。またＰＬＳ法は主成分の抽出の際に試料濃度
のデータも利用することができるので、ＰＣＲ法と同様
に高い定量分析精度を得ることができる。多変量回帰分
析に関しては『多変量解析』（中谷和夫著、新曜社）を
参考にできる。
【０００８】種々の変動要因により複雑に変動するスペ
クトルから必要な情報を引き出すには、コンピューター
によるデータ処理が大いに役立つ。代表的な処理法は市
販の近赤外装置等に装備されている処理用ソフトウェア
にも収容されている。また市販のソフトウェアとしてＣ
ＡＭＯ社のアンスクランバーなどがある。代表的な処理
法とは上に挙げた重回帰分析やＰＬＳ法、主成分回帰分
析法等である。
クトルから必要な情報を引き出すには、コンピューター
によるデータ処理が大いに役立つ。代表的な処理法は市
販の近赤外装置等に装備されている処理用ソフトウェア
にも収容されている。また市販のソフトウェアとしてＣ
ＡＭＯ社のアンスクランバーなどがある。代表的な処理
法とは上に挙げた重回帰分析やＰＬＳ法、主成分回帰分
析法等である。
【０００９】定量分析に適用するデータ処理の大きな流
れは、キャリブレーションモデルの作成、キャリブ
レーションモデルの評価、未知試料の定量である。キ
ャリブレーションを行なうには、適当な数の検量線作成
用試料を充分な精度で測定する必要がある。得られたス
ペクトルは必要に応じて前処理を行なう。代表的な前処
理としては、スペクトルの平滑化や微分、正規化があ
り、いずれも一般的な処理である。次に、キャリブレー
ションは、スペクトルデータと目的特性の分析値との間
の数学的関係式、すなわちモデルを構築する処理であ
る。モデルの作成は、検量線作成用試料の分析値とスペ
クトルデータを用い、統計的手法によって行われる。
れは、キャリブレーションモデルの作成、キャリブ
レーションモデルの評価、未知試料の定量である。キ
ャリブレーションを行なうには、適当な数の検量線作成
用試料を充分な精度で測定する必要がある。得られたス
ペクトルは必要に応じて前処理を行なう。代表的な前処
理としては、スペクトルの平滑化や微分、正規化があ
り、いずれも一般的な処理である。次に、キャリブレー
ションは、スペクトルデータと目的特性の分析値との間
の数学的関係式、すなわちモデルを構築する処理であ
る。モデルの作成は、検量線作成用試料の分析値とスペ
クトルデータを用い、統計的手法によって行われる。
【００１０】作成された検量線の未知試料に対する予測
の精度を正しく評価するため、評価用試料により、未知
試料に対する測定誤差が求められる。検量線の精度が不
充分であると判定されたときは、必要に応じて処理法の
種類やパラメーターの変更など行い、検量線の修正を行
なう。精度が充分であると認められた検量線は、未知試
料の分析に際し、スペクトルデータから目的特性の値を
予測する関係式として使用され、未知試料濃度の定量に
用いられる。
の精度を正しく評価するため、評価用試料により、未知
試料に対する測定誤差が求められる。検量線の精度が不
充分であると判定されたときは、必要に応じて処理法の
種類やパラメーターの変更など行い、検量線の修正を行
なう。精度が充分であると認められた検量線は、未知試
料の分析に際し、スペクトルデータから目的特性の値を
予測する関係式として使用され、未知試料濃度の定量に
用いられる。
【００１１】本発明の方法に多変量解析を適用する場合
は、生体を透過散乱した光から、近赤外領域においてケ
トン体により吸収を受ける複数の測定波長での光強度を
検出し、それらの光強度に基づいて多変量回帰分析を用
いて生体中のケトン体濃度を定量分析する。
は、生体を透過散乱した光から、近赤外領域においてケ
トン体により吸収を受ける複数の測定波長での光強度を
検出し、それらの光強度に基づいて多変量回帰分析を用
いて生体中のケトン体濃度を定量分析する。
【００１２】測定波長は、ケトン体水溶液測定において
ケトン体濃度と吸光度との間の相関係数が０.８以上、
好ましくは０.９以上の波長である。相関係数Ｒは次の
式により算出される値である。 Ｒ=Σ[(ｘi−Ｘ)(ｙi−Ｙ)]/{[Σ(ｘi−Ｘ)2][Σ(ｙi−
Ｙ)2]}1/2 ｘｉ：各成分の各点の濃度 ｙｉ：ｘｉに対する吸光度 Ｘ ：各成分の濃度の平均値 Ｙ ：吸光度の平均値
ケトン体濃度と吸光度との間の相関係数が０.８以上、
好ましくは０.９以上の波長である。相関係数Ｒは次の
式により算出される値である。 Ｒ=Σ[(ｘi−Ｘ)(ｙi−Ｙ)]/{[Σ(ｘi−Ｘ)2][Σ(ｙi−
Ｙ)2]}1/2 ｘｉ：各成分の各点の濃度 ｙｉ：ｘｉに対する吸光度 Ｘ ：各成分の濃度の平均値 Ｙ ：吸光度の平均値
【００１３】測定しようとするケトン体は、アセト酢
酸、β−ヒドロキシ酪酸及びアセトンのうちの少なくと
も１成分を含み、各成分の測定波長は波数で表わすと10
000〜4000ｃｍ-1の近赤外領域に属する。より具体的に
は、アセト酢酸に対しては、6400〜5400, 4800〜4300ｃ
ｍ-1付近から選択し、β−ヒドロキシ酪酸に対しては、
7600〜5600, 4800〜4200ｃｍ-1付近から選択し、アセト
ンに対しては、7800〜5500, 4800〜4200ｃｍ-1付近から
選択する。
酸、β−ヒドロキシ酪酸及びアセトンのうちの少なくと
も１成分を含み、各成分の測定波長は波数で表わすと10
000〜4000ｃｍ-1の近赤外領域に属する。より具体的に
は、アセト酢酸に対しては、6400〜5400, 4800〜4300ｃ
ｍ-1付近から選択し、β−ヒドロキシ酪酸に対しては、
7600〜5600, 4800〜4200ｃｍ-1付近から選択し、アセト
ンに対しては、7800〜5500, 4800〜4200ｃｍ-1付近から
選択する。
【００１４】本発明の一局面の測定装置は、近赤外領域
の複数波長光を放射する光源部と、生体測定部位に光源
部からの光を測定光として生体測定部位に照射するプロ
ーブと、生体測定部位からの透過散乱光を検出する受光
部と、測定光が生体測定部位に照射される光路又は測定
光の透過散乱光が受光部に入射する光路に設けられ、測
定しようとするケトン体により吸収を受ける１又は複数
の波長を測定波長として選択する分光部と、受光部が検
出した測定波長での光強度をもとにしてケトン体濃度を
算出する演算部とを備えている。
の複数波長光を放射する光源部と、生体測定部位に光源
部からの光を測定光として生体測定部位に照射するプロ
ーブと、生体測定部位からの透過散乱光を検出する受光
部と、測定光が生体測定部位に照射される光路又は測定
光の透過散乱光が受光部に入射する光路に設けられ、測
定しようとするケトン体により吸収を受ける１又は複数
の波長を測定波長として選択する分光部と、受光部が検
出した測定波長での光強度をもとにしてケトン体濃度を
算出する演算部とを備えている。
【００１５】本発明の他の局面の測定装置は、光源部と
して測定しようとするケトン体により吸収を受ける近赤
外領域の波長光を放射する放射波長の異なる複数種類の
レーザ装置、複数種類のレーザダイオード又は複数種類
の発光ダイオードを使用することもできる。光源部とし
て複数種類のレーザダイオード又は複数種類の発光ダイ
オードを使用したときは、分光部を用いなくても、レー
ザダイオードや発光ダイオードを順次切り換えてオンと
すればよい。
して測定しようとするケトン体により吸収を受ける近赤
外領域の波長光を放射する放射波長の異なる複数種類の
レーザ装置、複数種類のレーザダイオード又は複数種類
の発光ダイオードを使用することもできる。光源部とし
て複数種類のレーザダイオード又は複数種類の発光ダイ
オードを使用したときは、分光部を用いなくても、レー
ザダイオードや発光ダイオードを順次切り換えてオンと
すればよい。
【００１６】図１に血液中のケトン体の１種であるβ−
ヒドロキシ酪酸の水溶液の近赤外領域での吸収スペクト
ルを示す。試料は濃度が１０，２０，３０，４０及び５
０ｇ／ｄｌの５種類の水溶液試料である。濃度に比例し
て吸光度が変化しているバンドが随所に見られそれらの
バンドを波数で表わすと、7600〜5600ｃｍ-1,4800〜420
0ｃｍ-1である。特徴的な吸収波数4355.8ｃｍ-1におけ
る吸光度を濃度に対してプロットして得られた検量線が
図２に示されるものである。図２の検量線の直線性は相
関係数Ｒで表わすと0.999489であり、検量線として優れ
たものであることを示している。相関係数Ｒが0.8以
上、好ましくは0.9以上の波数領域においてはこのよう
な検量線を作成することができる。
ヒドロキシ酪酸の水溶液の近赤外領域での吸収スペクト
ルを示す。試料は濃度が１０，２０，３０，４０及び５
０ｇ／ｄｌの５種類の水溶液試料である。濃度に比例し
て吸光度が変化しているバンドが随所に見られそれらの
バンドを波数で表わすと、7600〜5600ｃｍ-1,4800〜420
0ｃｍ-1である。特徴的な吸収波数4355.8ｃｍ-1におけ
る吸光度を濃度に対してプロットして得られた検量線が
図２に示されるものである。図２の検量線の直線性は相
関係数Ｒで表わすと0.999489であり、検量線として優れ
たものであることを示している。相関係数Ｒが0.8以
上、好ましくは0.9以上の波数領域においてはこのよう
な検量線を作成することができる。
【００１７】図３は、図１の吸収スペクトルから吸光度
と濃度の相関係数Ｒを各波数について計算し図示したも
のである。多くの波数帯域で高い相関係数が得られてお
り、その相関係数の高い波数領域においてＰＣＲ法やＰ
ＬＳ法などの多変量解析演算を行なえば、β−ヒドロキ
シ酪酸の高精度の検量式が得られる。
と濃度の相関係数Ｒを各波数について計算し図示したも
のである。多くの波数帯域で高い相関係数が得られてお
り、その相関係数の高い波数領域においてＰＣＲ法やＰ
ＬＳ法などの多変量解析演算を行なえば、β−ヒドロキ
シ酪酸の高精度の検量式が得られる。
【００１８】干渉物質の影響で検出しにくい信号を有効
に抽出するためには、吸収スペクトルを波数又は波長に
対して微分を行なった後に多変量解析演算を行なうこと
が有効である。図４は図１のスペクトルの一部を一次微
分したものであり、図５は同じく二次微分したものであ
る。一次微分及び二次微分の結果も、明らかに濃度と比
例関係でスペクトル強度が変化していることがわかる。
に抽出するためには、吸収スペクトルを波数又は波長に
対して微分を行なった後に多変量解析演算を行なうこと
が有効である。図４は図１のスペクトルの一部を一次微
分したものであり、図５は同じく二次微分したものであ
る。一次微分及び二次微分の結果も、明らかに濃度と比
例関係でスペクトル強度が変化していることがわかる。
【００１９】図６及び図７はそれぞれ血液中の他のケト
ン体であるアセト酢酸及びアセトンのそれぞれの水溶液
の吸収スペクトルを示したものであり、ともに濃度が４
００ｍｇ／ｄｌ，８００ｍｇ／ｄｌ，１２００ｍｇ／ｄ
ｌ，１６００ｍｇ／ｄｌ，２０００ｍｇ／ｄｌの水溶液
試料についてのスペクトルである。アセト酢酸について
もアセトンについても濃度依存性を示していることは明
らかであり、吸光度と濃度の相関係数が０．８以上、又
は０．９以上の波数領域で濃度と吸光度に対する検量線
を作成することができる。またβ−ヒドロキシ酪酸の場
合と同様に、一次微分や二次微分を行なっても検量線を
作成することができる。
ン体であるアセト酢酸及びアセトンのそれぞれの水溶液
の吸収スペクトルを示したものであり、ともに濃度が４
００ｍｇ／ｄｌ，８００ｍｇ／ｄｌ，１２００ｍｇ／ｄ
ｌ，１６００ｍｇ／ｄｌ，２０００ｍｇ／ｄｌの水溶液
試料についてのスペクトルである。アセト酢酸について
もアセトンについても濃度依存性を示していることは明
らかであり、吸光度と濃度の相関係数が０．８以上、又
は０．９以上の波数領域で濃度と吸光度に対する検量線
を作成することができる。またβ−ヒドロキシ酪酸の場
合と同様に、一次微分や二次微分を行なっても検量線を
作成することができる。
【００２０】
【実施例】図８は本発明の生体中のケトン体濃度測定装
置の一実施例を概略的に表わしたものである。光源部２
はハロゲンランプなど近赤外領域の複数波長光を放射す
るものであり、分光部８は光源部２から放射された測定
光が生体測定部位１に照射される光路に設けられて、光
源部２で放射された複数波長の測定光から測定しようと
するケトン体の濃度と吸光度との間の相関が０．８以
上、又は０．９以上というように良好で測定波長として
選択された波長を選択する。プローブ４は生体測定部位
１に接触し、分光部８で選択された波長の測定光を生体
測定部位１に照射する。受光部６は生体測定部位１に入
射した測定光の透過散乱光を検出する。分光部８は測定
光が生体測定部位１に照射される前に波長選択を行な
う、いわゆる前分光方式であるが、分光部８を測定光の
透過光が受光部６に入射する光路に設けて、いわゆる後
分光方式にしてもよい。
置の一実施例を概略的に表わしたものである。光源部２
はハロゲンランプなど近赤外領域の複数波長光を放射す
るものであり、分光部８は光源部２から放射された測定
光が生体測定部位１に照射される光路に設けられて、光
源部２で放射された複数波長の測定光から測定しようと
するケトン体の濃度と吸光度との間の相関が０．８以
上、又は０．９以上というように良好で測定波長として
選択された波長を選択する。プローブ４は生体測定部位
１に接触し、分光部８で選択された波長の測定光を生体
測定部位１に照射する。受光部６は生体測定部位１に入
射した測定光の透過散乱光を検出する。分光部８は測定
光が生体測定部位１に照射される前に波長選択を行な
う、いわゆる前分光方式であるが、分光部８を測定光の
透過光が受光部６に入射する光路に設けて、いわゆる後
分光方式にしてもよい。
【００２１】１０は光源部２を駆動する駆動部、１２は
分光部８の波長選択を制御する制御部、１４は受光部６
が検出した光信号を吸光度に変換する信号処理部であ
り、演算・制御部としての上位コンピュータ１６により
各部の動作が制御されるとともに、検出された透過散乱
光強度に基づいてケトン体の濃度が算出される。その求
められたケトン体濃度の結果は表示部１８に表示され
る。
分光部８の波長選択を制御する制御部、１４は受光部６
が検出した光信号を吸光度に変換する信号処理部であ
り、演算・制御部としての上位コンピュータ１６により
各部の動作が制御されるとともに、検出された透過散乱
光強度に基づいてケトン体の濃度が算出される。その求
められたケトン体濃度の結果は表示部１８に表示され
る。
【００２２】分光部８はプリズムや回折格子を用いて構
成したもの分光器であってもよく、マイケルソン干渉計
を備え、演算・制御部１６にフーリエ変換演算部を備え
たフーリエ変換型分光計であってもよい。分光部８はま
た、ＡＯＴＦ（音響光学フィルタ）を備えたものであっ
てもよく、その場合には高速動作が可能になる。また分
光部８は複数の光学フィルタを備え、切り替えて光路に
位置決めされることにより測定波長を選択するものであ
ってもよい。
成したもの分光器であってもよく、マイケルソン干渉計
を備え、演算・制御部１６にフーリエ変換演算部を備え
たフーリエ変換型分光計であってもよい。分光部８はま
た、ＡＯＴＦ（音響光学フィルタ）を備えたものであっ
てもよく、その場合には高速動作が可能になる。また分
光部８は複数の光学フィルタを備え、切り替えて光路に
位置決めされることにより測定波長を選択するものであ
ってもよい。
【００２３】プローブ４は例えば光ファイバによって測
定光を生体測定部位１に導くようにしたものである。プ
ローブ４から測定光が照射され、生体測定部位１を透過
散乱して受光部６に入射する光は、生体により強い散乱
を受けるため、そのような散乱した光を受光するため
に、受光部６は積分球を備え、その積分球により集めた
散乱光を検出するようにしたものであることが好まし
い。
定光を生体測定部位１に導くようにしたものである。プ
ローブ４から測定光が照射され、生体測定部位１を透過
散乱して受光部６に入射する光は、生体により強い散乱
を受けるため、そのような散乱した光を受光するため
に、受光部６は積分球を備え、その積分球により集めた
散乱光を検出するようにしたものであることが好まし
い。
【００２４】光源部２として連続波長又は多波長の光を
放射するランプなどの光源の場合には分光部８が必要で
あるが、光源部がレーザダイオードや発光ダイオードの
ように単一波長光を放射するものである場合には分光部
８は不要になる。そのような例として、光源部２にレー
ザダイオードや発光ダイオードを備え、しかも発光波長
の異なる複数種類のレーザダイオード又は複数種類の発
光ダイオードを備えることができる。そしてそれらのレ
ーザダイオードなどの発光を切り換えてオンとすること
によって、プローブ４から生体測定部位１には特定波長
の測定光が順次切り換えて照射されるようにすることが
できる。これにより分光部８を用いずに、多波長による
吸光度測定を行なうことができるようになる。
放射するランプなどの光源の場合には分光部８が必要で
あるが、光源部がレーザダイオードや発光ダイオードの
ように単一波長光を放射するものである場合には分光部
８は不要になる。そのような例として、光源部２にレー
ザダイオードや発光ダイオードを備え、しかも発光波長
の異なる複数種類のレーザダイオード又は複数種類の発
光ダイオードを備えることができる。そしてそれらのレ
ーザダイオードなどの発光を切り換えてオンとすること
によって、プローブ４から生体測定部位１には特定波長
の測定光が順次切り換えて照射されるようにすることが
できる。これにより分光部８を用いずに、多波長による
吸光度測定を行なうことができるようになる。
【００２５】図９は他の実施例を示したものである。図
８の実施例と比較すると、図８ではプローブ４からの測
定光による透過散乱光を受光部６で受光しているのに対
し、図９の実施例ではプローブと受光部が一体化されて
プローブ・受光部５となっている。プローブ・受光部５
からの照射光による透過散乱光がプローブ・受光部５で
検出されるようになっている。他の構成は図８のものと
同じである。
８の実施例と比較すると、図８ではプローブ４からの測
定光による透過散乱光を受光部６で受光しているのに対
し、図９の実施例ではプローブと受光部が一体化されて
プローブ・受光部５となっている。プローブ・受光部５
からの照射光による透過散乱光がプローブ・受光部５で
検出されるようになっている。他の構成は図８のものと
同じである。
【００２６】
【発明の効果】本発明の方法では、試薬を必要とせず、
しかも非侵襲的に血液中のケトン体濃度を測定すること
ができるようになる。その結果、減量の度合いを手軽に
知ることができるようになり、また、糖尿病の診断をす
ばやく行なうことができるようになる。
しかも非侵襲的に血液中のケトン体濃度を測定すること
ができるようになる。その結果、減量の度合いを手軽に
知ることができるようになり、また、糖尿病の診断をす
ばやく行なうことができるようになる。
【図１】 β−ヒドロキシ酪酸水溶液の近赤外領域での
吸収スペクトルを示す図である。
吸収スペクトルを示す図である。
【図２】 β−ヒドロキシ酪酸水溶液の吸収波数4355.8
ｃｍ-1における吸光度を濃度に対してプロットして得ら
れた検量線を示す図である。
ｃｍ-1における吸光度を濃度に対してプロットして得ら
れた検量線を示す図である。
【図３】 図１の吸収スペクトルから吸光度と濃度の相
関係数Ｒを各波数について計算し図示したものである。
関係数Ｒを各波数について計算し図示したものである。
【図４】 図１の吸収スペクトルの一部を一次微分した
ものを示す図である。
ものを示す図である。
【図５】 図１の吸収スペクトルの一部を二次微分した
ものを示す図である。
ものを示す図である。
【図６】 アセト酢酸水溶液の吸収スペクトルを示す図
である。
である。
【図７】 アセトン水溶液の吸収スペクトルを示す図で
ある。
ある。
【図８】 ケトン体濃度測定装置の一実施例を概略的に
表わすブロック図である。
表わすブロック図である。
【図９】 ケトン体濃度測定装置の他の実施例を概略的
に表わすブロック図である。
に表わすブロック図である。
２ 光源部 ４ プローブ ５ プローブ・受光部 ６ 受光部 １４ 信号処理部 １６ 上位コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦辺 恵美 京都府京都市南区東九条西明田町57番地 株式会社京都第一科学内
Claims (7)
- 【請求項１】 生体に近赤外光を照射し、生体を透過散
乱した光を用いて生体中のケトン体濃度を定量分析する
測定方法。 - 【請求項２】 生体を透過散乱した光から、近赤外領域
においてケトン体により吸収を受ける測定波長での光強
度を検出し、その光強度に基づいて生体中のケトン体濃
度を定量分析する請求項１に記載の測定方法。 - 【請求項３】 生体を透過散乱した光から、近赤外領域
においてケトン体により吸収を受ける複数の測定波長で
の光強度を検出し、それらの光強度に基づいて多変量解
析を用いて生体中のケトン体濃度を定量分析する請求項
１に記載の測定方法。 - 【請求項４】 前記測定波長は、ケトン体水溶液測定に
おいてケトン体濃度と吸光度との間の相関係数が０.８
以上、好ましくは０.９以上の波長である請求項２又は
３に記載の測定方法。 - 【請求項５】 測定しようとするケトン体は、アセト酢
酸、β−ヒドロキシ酪酸及びアセトンのうちの少なくと
も１成分を含み、各成分の測定波長は波数で表わすと10
000〜4000ｃｍ-1の近赤外領域に属し、 アセト酢酸に対しては、6400〜5400, 4800〜4300ｃｍ-1
付近から選択し、 β−ヒドロキシ酪酸に対しては、7600〜5600, 4800〜42
00ｃｍ-1付近から選択し、 アセトンに対しては、7800〜5500, 4800〜4200ｃｍ-1付
近から選択する請求項４に記載の測定方法。 - 【請求項６】 近赤外領域の複数波長光を放射する光源
部と、 生体測定部位に光源部からの光を測定光として生体測定
部位に照射するプローブと、 生体測定部位から入射した測定光の透過散乱光を検出す
る受光部と、 測定光が生体測定部位に照射される光路又は測定光の透
過散乱光が受光部に入射する光路に設けられ、測定しよ
うとするケトン体により吸収を受ける１又は複数の波長
を測定波長として選択する分光部と、 受光部が検出した測定波長での光強度をもとにしてケト
ン体濃度を算出する演算部と、を備えたことを特徴とす
る生体中のケトン体濃度測定装置。 - 【請求項７】 測定しようとするケトン体により吸収を
受ける波長でそのケトン体の測定波長として選択された
近赤外領域の波長光を放射する放射波長の異なる複数種
類のレーザダイオード又は複数種類の発光ダイオードを
含み、順次切り換えてオンとされる光源部と、 生体測定部位に光源部からの測定光を生体測定部位に照
射するプローブと、 生体測定部位から入射した測定光の透過散乱光を検出す
る受光部と、 受光部が検出した測定波長での光強度をもとにしてケト
ン体濃度を算出する演算部と、を備えたことを特徴とす
る生体中のケトン体濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20794796A JPH09126996A (ja) | 1995-08-30 | 1996-07-17 | 生体中のケトン体測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24685295 | 1995-08-30 | ||
| JP7-246852 | 1995-08-30 | ||
| JP20794796A JPH09126996A (ja) | 1995-08-30 | 1996-07-17 | 生体中のケトン体測定方法及び測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126996A true JPH09126996A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=26516557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20794796A Pending JPH09126996A (ja) | 1995-08-30 | 1996-07-17 | 生体中のケトン体測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126996A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003260040A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 睡眠深度推定装置 |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP20794796A patent/JPH09126996A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003260040A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 睡眠深度推定装置 |
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