JPH11178813A - Method and device for quantitatively determining glucose concentration - Google Patents

Method and device for quantitatively determining glucose concentration

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JPH11178813A
JPH11178813A JP35384597A JP35384597A JPH11178813A JP H11178813 A JPH11178813 A JP H11178813A JP 35384597 A JP35384597 A JP 35384597A JP 35384597 A JP35384597 A JP 35384597A JP H11178813 A JPH11178813 A JP H11178813A
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glucose
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absorption
glucose concentration
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Katsuhiko Maruo
Masami Oka
勝彦 丸尾
雅美 岡
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Matsushita Electric Works Ltd
松下電工株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately perform quantitative analysis of glucose concentration while taking the factors of disturbance into account. SOLUTION: The concentration of glucose in a living tissue or body fluid is quantitatively determined by use of the absorption of light in the near infrared range. Near infrared rays whose wavelengths range from 800 to 1100 nm are used. The glucose is quantitatively determined by performing numerical analysis using a computing unit 6 on the basis of measurements in at least three wavelength ranges, i.e., a first wavelength range for measuring absorption derived from the CH radicals of glucose molecules, a second wavelength range for measuring absorption derived from the OH radicals of living components, and a third wavelength range for measuring absorption derived from the NH radicals of the living components.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、健康管理や疾病の治療のため生体組織中のグルコース濃度、あるいは血液、血清、血漿、細胞液、唾液、涙、汗、尿などの体液中のグルコースの濃度を測定する定量方法及びその装置に関するものであり、特に、近赤外領域における分光分析手法を用いるグルコース濃度の定量方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to the biological tissue for the treatment of health care and disease glucose concentration or blood, serum, plasma, cells, saliva, tears, sweat, glucose in body fluids such as urine it relates quantitative method and apparatus for measuring the concentration, in particular, to a quantitative method and apparatus for glucose concentration using spectroscopic techniques in the near infrared region.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近赤外分光分析は、試料に特別な操作を行う必要がなく、非破壊で迅速な計測ができることから、近年、農業や食品、石油化学をはじめ様々な分野で利用されるようになっている。 BACKGROUND OF THE INVENTION near-infrared spectroscopic analysis, it is not necessary to perform a special operation in the sample, from the fact that it is a quick measurement in a non-destructive, in recent years, is used agriculture and food, petrochemical beginning in various fields It has become way. 近赤外領域での分光分析は、中赤外領域における分光分析と比較すると、一般に ・近赤外領域では水の吸収スペクトルが小さいので中赤外領域では難しい水溶液系の分析が可能である ・生体を透過する能力が高い ・測定に際して特別な試料を調製する必要がない場合が多い といった長所を有する反面、中赤外領域での分析が分子の基準振動に由来する吸収をとらえるのに対して、近赤外領域では分子振動の非調和性に起因して観察される基準振動の倍音または結合音をとらえることになる上に、 The spectral analysis in the near infrared region, when compared with a spectral analysis in the mid-infrared region, - in general and near-infrared region is the analysis of difficult solution system in the mid-infrared region because the absorption spectrum of water is small although having advantages such often is not necessary to prepare a special sample during high-measuring ability to penetrate biological, whereas capture absorption analysis in the mid-infrared regions are derived from the reference vibration of the molecule , on that will capture the overtones or combination tone of the reference oscillation observed due to anharmonic of molecular vibration in the near infrared region,
近赤外領域での吸収は水素原子が関与するCH基、OH CH group absorption in the near infrared region involving hydrogen atom, OH
基、NH基のような非調和性の大きい分子振動により生じるものであることから、 ・信号レベルが中赤外領域と比較して100分の1程度と小さい ・CH基、OH基、NH基は生体において普遍的な存在であり、この分子結合の信号をとらえることになるので、吸収ピークの帰属が明確でないことが多い いった短所がある。 Group, Anharmonicity large since molecules is caused by the vibration, 1 degree and less-CH group of 100 minutes compared-signal level and mid-infrared region such as NH group, OH group, NH group is a universal present in vivo, it means that the capture signal of the molecule binding, there is assignment of absorption peaks went often not clear disadvantages. この短所のために、近赤外領域での定量あるいは定性分析を行う場合、中赤外における分析のようにピーク位置やピーク高さによる分析手法では正確な分析を行うことが難しい。 For this disadvantage, it is difficult to perform an accurate analysis in the analysis technique according to the peak position and the peak height as analysis in quantitative or when performing qualitative analysis, mid-infrared in the near infrared region.

【0003】この問題を解決するために、近年、測定スペクトルを統計解析手法、たとえば、線形重回帰分析(MLR)、主成分回帰分析、PLS回帰分析といった多変量解析手法を用いて分析する手法、いわゆるケモメトリクスと呼ばれる手法が用いられている。 [0003] To solve this problem, in recent years, statistical analysis techniques to measure the spectrum, for example, methods for analyzing using linear regression analysis (MLR), principal component regression analysis, multivariate analysis techniques such PLS regression analysis, a method called the so-called chemometrics are used. この手法はパーソナルコンピュータの発達とともに急速に普及してきた分析手法であり、数値解析を利用した統計的手法により近赤外領域でのSN比の小さい吸収信号でも実用に供する定量・定性分析が可能となる。 This approach is analytical methods have been rapidly spread with the development of the personal computer, it can be practical to provide quantitative and qualitative analysis in small absorption signals SN ratio of the statistical methods using numerical analysis in the near infrared region and Become. このような背景をもとに、近赤外光を用いた生体中のグルコース濃度の定量が近年非常に注目されている。 Such a background on the basis of, determination of glucose concentration in a living body using near-infrared light has been in recent years a great deal of attention. この場合、採血を必要としない非侵襲的な定量が可能となる。 In this case, it is possible to non-invasive quantification that does not require blood collection.

【0004】本発明においては、1100nm以下の近赤外光を利用して生体中のグルコース濃度を測定するのであるが、この波長域の近赤外光を用いてグルコース濃度を定量するものとして、米国特許第5,028,78 [0004] In the present invention, as it is to measure the glucose concentration in a living body by utilizing the following near-infrared light 1100 nm, to quantify the glucose concentration using near-infrared light in this wavelength region, US Patent No. 5,028,78
7号明細書に示されたものがある。 There is shown in 7 Pat. ここでは600nm Here at 600nm is
から1100nmの範囲でグルコースを定量する手法が示されており、実施例には980±Xnmとなる2波長を用いてグルコースを定量する例が示されている。 And quantified approach shown a glucose range of 1100nm from is shown an example of quantifying glucose using two wavelengths to be 980 ± X nm in Example. 具体的には945nmと1015nm(つまりX=35)を利用した手法が示されている。 Specifically it has been shown method using 945nm and 1015nm (i.e. X = 35). ここで重要な意味を持つ980nmは、水の第2倍音の吸収ピークを示す波長であるので、この実施例では水の吸収ピークを挟んで選択した2波長を利用してグルコースの定量を実施していることになる。 980nm with here important is because the wavelength showing the absorption peak of the second harmonic of the water, in this embodiment the determination of glucose was carried out using the two wavelengths selected across the absorption peak of water I would have. 945nmと1015nmの選択理由としてグルコース濃度と良い相関が得られることが示されている。 Glucose concentration and good correlation has been indicated to be obtained as the selection reasons of 945nm and 1015nm.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】つまり参照光に対するグルコース分子による吸収で生体中のグルコース濃度の定量を行おうというものであるが、近赤外領域での吸収スペクトルは、上述のようにOH基、NH基、CH基のような生体成分が基本的に持っている分子によって生じること、またピークが不明瞭なブロード状態で吸収が観察されることから、ある波長における吸収信号は程度の差はあるものの様々な生体成分の吸収が重畳していると考えるべきである。 But is that attempts to quantify the glucose concentration in vivo absorption by glucose molecules to That reference light [0005] absorption spectrum in the near infrared region, OH group as described above , NH groups, biological components such as CH groups that caused by molecules have essentially also from the fact that peaks are observed absorption on unclear broad conditions, varying degrees absorption signal at a given wavelength is It should be considered that the absorption of the various biological components are overlapped although. たとえば、グルコースのOH基やC For example, glucose of OH groups or C
H基に由来する吸収領域は、他の生体成分による吸収に重畳して存在する。 Absorbing region derived from the H groups are present in superimposed absorption by other biological components. そのためグルコースの定量はグルコース以外の生体成分の影響や温度、散乱、光路長等の外乱成分の影響を考えなければ成立し得ないといえる。 Therefore impact and temperature quantification biological components other than glucose glucose, scattering, it can be said that not satisfied unless consider the influence of the disturbance component of the optical path length and the like. 大きな外乱成分となる生体組織あるいは体液中の蛋白成分や脂肪成分の影響を近赤外スペクトルと関連づけて理解しなくてはならない。 It must be understood in connection with the near-infrared spectrum the effects of protein components and fat components of body tissue or body fluids of a significant disturbance component.

【0006】本発明は、このような知見に基づき、生体組織や体液のような刻々と変動する生体成分中のグルコース濃度の定量に際して、上記のような外乱要因の考慮を行うことで精度よくグルコース濃度の定量分析を行うことができる定量方法及びその装置を提供するものである。 [0006] The present invention is based on such knowledge, in determination of glucose concentration in a biological component to constantly change, such as a biological tissue or fluid, with high accuracy glucose by performing considerations disturbance factors such as the there is provided a quantitative method and apparatus capable of performing quantitative analysis of concentration.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係るグルコース濃度の定量方法は、近赤外領域における光の吸収を利用した生体組織中あるいは体液中のグルコース濃度の定量方法であり、近赤外光として800〜1100 The method of quantifying Thus the glucose concentration according to the present invention, in order to solve the problem] is a method of quantifying glucose concentration in a biological tissue or body fluid utilizing absorption of light in the near infrared region, near infrared as an external light 800 to 1100
nmの波長範囲のものを用いるとともに、グルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための第1の波長域と、生体成分のOH基由来の吸収を測定するための第2 With using those nm wavelength range, a second for measuring the first wavelength range for measuring absorption by CH groups glucose molecules, the absorption derived from OH groups of biocomponent
の波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための第3の波長域の少なくとも3つの波長域における測定結果に基づいてグルコースの定量を行うことに特徴を有している。 The wavelength region of, is characterized in carrying out the determination of glucose based on the measurement results of the third at least three wavelength bands in the wavelength range for measuring absorption by NH groups of biological components.

【0008】上記の第1の波長域として900nmから945nmの波長帯を、第2の波長域として940nm [0008] 940nm the first wavelength range of 945nm from 900nm as the wavelength range of the above, as a second wavelength region
から1005nmの波長帯を、第3の波長域として10 The wavelength range of 1005nm from, as a third wavelength range 10
00nmから1055nmの波長帯を用いることが好ましく、殊に第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2波長域全域もしくは第2 It is preferable to use a wavelength band of 1055nm from nm, in particular using at least one wavelength from the first wavelength band the entire or the first wavelength range, the second wavelength band whole or second
の波長域から少なくとも2波長を用い、第3の波長域から少なくとも1波長を用いることが好ましい。 Using at least two wavelengths from the wavelength region of, it is preferable to use at least one wavelength from a third wavelength region.

【0009】また、第1の波長域として925±20n [0009] In addition, 925 ± 20n as a first wavelength region
mの波長帯を、第2の波長域として955±15nmと980±15nmの2つの波長帯のうちの少なくとも一つを、第3の波長域として1025±30nmの波長帯を用いるとともに、第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2の波長域の2つの波長帯のうちの少なくとも一方もしくは両波長帯から夫々少なくとも1波長を用い、第3の波長域全域もしくは第3の波長域から少なくとも1波長を用いるものとしてもよい。 The wavelength band of m, at least one of the two wavelength bands of 955 ± 15 nm and 980 ± 15 nm as a second wavelength range, with use of the wavelength band of the third 1025 ± 30 nm as the wavelength range, the first using at least one wavelength from the wavelength range entire or the first wavelength range of, using the respective at least one wavelength of at least one or both wavelengths bands of the two wavelength bands of the second wavelength band, the third wavelength region throughout or it may alternatively using at least one wavelength from a third wavelength region.

【0010】そして本発明に係るグルコース濃度の定量装置は、近赤外光源と、近赤外光を検出するシリコンフォトダイオードからなる検出手段と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組織あるいは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を透過あるいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘導する誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算してグルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上記検出手段はグルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のOH基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための波長域の少なくとも3つの波長域の近赤外光を検出するものであることに特徴を有している。 [0010] The quantification device of glucose concentration according to the present invention, a near infrared light source, a detector means comprising a silicon photodiode for detecting near-infrared light, the near infrared light emitted from the near-infrared light source vivo was introduced into tissue or body fluids, to convert the near-infrared light transmitted through or diffuse reflecting the biological tissue or body fluid wherein the induction Teto to divert to the detecting means, the glucose concentration and calculates the signal obtained by the detection means consists of a calculation Teto, the above detecting means and the wavelength range for measuring absorption by CH groups glucose molecules, the wavelength range for measuring absorption by the OH group of the biological component, NH group biocomponent it is characterized in that in order to detect the near-infrared light of at least three wavelength bands within a wavelength range for measuring absorption.

【0011】 [0011]

【発明の実施の形態】前述のように、生体組織あるいは体液中のグルコース成分の定量を行うにあたっては、生体組織中あるいは体液中における生体成分の状態およびそれに起因する近赤外光の吸収変化を把握する必要がある。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As described above, in performing the determination of glucose components of biological tissues or in body fluids, the absorption change in the near-infrared light caused state and its biological components in the biological tissue or body fluid it is necessary to understand. 生体中のグルコース定量を行うにあたっての現象認識を以下に述べる。 The phenomenon recognized in conducting glucose assay in a living body described below. 近赤外領域での吸収は主に、CH Absorption in the near-infrared region is primarily, CH
基、OH基、NH基によるもので、その他にC−N,C Group, due to OH groups, NH groups, Other C-N, C
−0,C=O基あるいはSH,PH基が観測されるが、 -0, C = O group or SH, but PH group is observed,
生体中においてもOH,CH,NH基の吸収を中心に考えればよい。 OH even during biological, CH, may be considered about the absorption of the NH group.

【0012】また、近赤外分光分析による物質の定性あるいは定量についてどの波長を用いるかについては、被測定物の特性、目的とする定量物質のシグナルの大きさ、光源の光の強さ、受光素子の特性などを考慮して総合的に判断することになるが、グルコースの定量に際しては、生体に存在する蛋白質、脂質、水等の物質と比較して特異的な吸収を有する波長の吸収信号を用いて行えばよいことは自明であり、前述した従来技術もその考えに立脚しているが、近赤外領域に受光特性を有する受光素子を考えると、価格、安定性、感度に優れたシリコン(Si)受光素子を用いることが製品の高性能化及び低価格化につながるが、シリコン受光素子を検出器として用いる場合、1100nmが受光限界となる。 [0012] Also, near infrared spectroscopy for the method of using the wavelength for qualitative or quantitative determination of substances by the magnitude of the signal of the quantitative material properties of the object to be measured, an object, a light source of the light intensity, light Although will be comprehensively determined in consideration of characteristics of the device, upon determination of glucose, protein, lipids, wavelength absorption signals having specific absorption as compared with materials such as water present in a biological be obvious that may be performed by using, although grounded in the idea also prior art described above, considering the light-receiving element having a light receiving characteristics in the near infrared region, price, stability, excellent sensitivity Although the use of silicon (Si) light receiving elements leads to high performance and low cost products, the case of using silicon light receiving element as a detector, 1100 nm is received limit. 従って、 Therefore,
第2倍音領域の一部と第3倍音領域が受光範囲となる。 Some third overtone region of the second harmonic region is receiving range.

【0013】ここにおいて、実際にシリコン受光素子を用いた分光分析を行うと、第3倍音領域のみからOH [0013] Here, when actually performing the spectral analysis using a silicon light receiving element, OH from only the third overtone region
基、CH基、NH基の各吸収波長あるいは波長帯を選択するよりも、吸収シグナルとしてのSN比の高い第2倍音領域に属する信号と第3倍音領域に属する信号とを組み合わせる方が精度よい定量ができることがわかった。 Group, CH group, rather than selecting each absorption wavelength or wavelength band of the NH group, who combines the signals belonging to a high signal and the third overtone region which belongs to the second overtone region of the SN ratio of the absorption signal is good precision it was found that it is quantitative.
この場合、950nmから1100nmの第2倍音領域に属する波長のシグナルと950nm以下の第3倍音領域に属する波長シグナルを組み合わせる訳であるが、特に第2倍音領域に属する波長あるいは波長帯として生体成分分子のNH基由来の吸収を示す1000nmから1 In this case, although the translation to combine wavelength signals belonging to the third overtone region of the wavelength belonging to the second overtone region of 1100nm signals and following 950nm from 950nm, biological component molecules as particular wavelength or wavelength band belonging to the second overtone region from 1000nm showing absorption from NH group of 1
055nmの波長域と、生体成分分子のOH基由来の吸収を示す940nmから1005nmの波長域とを用い、第3倍音領域に属する波長あるいは波長帯としてグルコース分子のCH基由来の吸収を示す900nmから945nmの波長域を用いることで精度よい定量分析ができることがわかった。 The wavelength range of 055Nm, using the wavelength range from 940nm to 1005nm showing absorption by the OH group of the biological component molecules, from 900nm showing absorption from CH groups glucose molecules as the wavelength or wavelength band belonging to the third overtone region it has been found that it is accurate quantitative analysis by using a wavelength region of 945 nm.

【0014】さらに前記波長では生体成分分子のOH基由来の吸収を示す940nmから1005nmの波長領域から少なくとも2波長あるいは1波長帯を選択する必要があり、前記波長あるいは波長帯の選択は、955± Furthermore the at wavelengths must be selected at least two wavelengths or one wavelength band from the wavelength region of 1005nm from 940nm showing absorption from OH groups of biological component molecules, the selection of the wavelength or wavelength band, 955 ±
15nmおよび980±15nmの両波長帯のうちの一方もしくは両波長帯から夫々少なくとも1波長を選択した少なくとも2波長とするのが好ましい。 Preferably with one or at least two selected wavelengths respectively at least one wavelength from both the wavelength band of both the wavelength band of 15nm and 980 ± 15nm. これは分析を行う生体成分の−OH分子の状態を見るために必要な波長であり、生体成分中の水分子が他の生体成分との相互作用、たとえば溶解や水素結合の状態を見ることで、生体水分中に溶解している生体成分の情報を推定するのである。 This is the wavelength necessary to see the state of the -OH molecular biological component to be analyzed, interaction of water molecules in a biological component with the other biological components, by looking at the state of the example dissolved or hydrogen bonds is to estimate the information of the biological components dissolved in the biological moisture. また、生体成分分子のNH基由来の吸収を示す波長はグルコース以外の生体成分の情報が得られ、NH基由来の吸収を示す波長としては1025±30nmの波長帯またはこの帯域より選択した少なくともl波長が適しており、CH基由来の吸収を示す波長はグルコースを含む生体成分の情報が得られ、CH基由来の吸収を示す波長としては925±20nmの波長帯またはこの帯域より選択した少なくともl波長が適している。 The wavelength showing an absorption derived from NH group of biological component molecules obtained information of the biological components other than glucose, at least l The wavelength showing the absorption attributable NH groups selected from a wavelength band or a band of 1025 ± 30 nm wavelength is suitable, the wavelength showing the absorption from CH group obtained information of the biological components comprising glucose, at least l selected from a wavelength band or a band of 925 ± 20 nm as the wavelength showing the absorption from CH group wavelength is suitable.

【0015】外乱成分の影響を考察するために牛血清中のグルコース、アルブミン、水の3成分を人為的に変動させた系での実験をシリコン受光素子を利用し700n [0015] Glucose bovine serum in order to consider the influence of the disturbance component, albumin, experiments with artificially systems of varying three components of water using silicon detectors 700n
mから1100nmの波長範囲で行った。 It was carried out in the wavelength range of 1100nm from m. つまり、アルブミンを外乱成分としてグルコース濃度の定量実験を行った。 In other words, quantification was performed experiments glucose concentration albumin as a disturbance component. −実験−(グルコース−アルブミン−水変動系) 牛血清80mlに対してグルコースを蒸留水に溶解させた水溶液を5ml、アルブミンを蒸留水に溶解させた水溶液をl5ml添加し試料を作成した。 - Experimental - (glucose - albumin - water change system) created bovine serum 80ml of an aqueous solution obtained by dissolving glucose in distilled water with respect to 5 ml, albumin was added l5ml an aqueous solution prepared by dissolving in distilled water sample. 試料は試料中のグルコース濃度が30mg/dl、80mg/dl,1 Glucose concentration of the sample in the sample 30mg / dl, 80mg / dl, 1
30mg/dl、230mg/dl、430mg/d 30mg / dl, 230mg / dl, 430mg / d
l,830mg/dlの6水準であり、アルブミン濃度が2.2g/dl、2.8g/dl,3.4g/dl、 l, is a 6 level of 830mg / dl, albumin concentration of 2.2g / dl, 2.8g / dl, 3.4g / dl,
4.6g/dl,5.8g/dlの5水準であり、グルコース濃度6水準×アルブミン濃度5水準=30種類の組合せから、13種類の組合せをピックアップし試料を作成した。 4.6 g / dl, a 5 level 5.8 g / dl, the glucose level 6 levels × albumin concentration 5 levels = 30 different combinations, have created a sample pick up 13 different combinations. 試料はその調製方法からもわかるように、グルコースとアルブミンと水の3成分のみが変動するように調整されている。 As samples can be seen from their preparation, only three components of glucose and albumin and water are adjusted to vary. スペクトル測定は1cm厚のガラス製セルに試料を入れ、ニコレー(Nicolet)製マグナ850(Magna850)のFT−IRを用い、 Spectrum measurements The samples were placed in a glass cell of 1cm thick, using a FT-IR of the Nicolet (Nicolet) manufactured by Magna 850 (Magna850),
加算平均128回、レゾルーション16、検出器Si、 Averaging 128 times, Resolution 16, detector Si,
白色光源の条件で行った。 It was carried out under the conditions of a white light source. なお、1試料につき5回ずつスペクトル測定を行ったので、13試料×5回測定=6 Since conducted spectral measurements five times per sample, 13 samples × 5 measurements = 6
5のスペクトルデータが得られた。 Spectral data of 5 were obtained. リファレンス信号の測定は試料のスペクトル測定に先立ち行い、FT−IR Measurement of the reference signal is carried out prior to the spectrum measurement of the sample, FT-IR
内のメモリに保存されたリファレンス信号で測定した吸収信号を吸光度に変換して得たスペクトルデータを多変量解析ソフトウェアUnscrambler6.1(C The spectral data of the absorption signals measured obtained by converting the absorbance at the reference signal stored in the memory of the inner multivariate analysis software Unscrambler6.1 (C
amo社Norway)を用いPLS回帰分析を行った。 amo, Inc. Norway) were PLS regression analysis using. PLS回帰分析に用いた波長範囲は900nmから1100nmである。 Wavelength range used in the PLS regression analysis is 1100nm from 900 nm.

【0016】外乱成分としてアルブミンを選択した理由は、血液中に存在するもっとも一般的なタンパク成分であることに加えて、生体を構成するタンパク成分の特性を推定する情報が得られると考えられるからである。 The reason for selecting albumin as a disturbance component, in addition to being the most common protein components present in blood, because the information for estimating the characteristics of the protein components constituting the living body is considered to be obtained it is. 実験でのグルコース定量の結果は主成分数5での推定で、 Results of glucose assay in experiments estimated the principal component number 5,
検量線作成(calibration)の相関係数0. The correlation coefficient of the calibration curve (calibration) 0.
990であった。 It was 990.

【0017】図2に第5主成分までを利用した回帰係数を示す。 [0017] A regression coefficient using to the fifth principal component in FIG. アルブミン分子のNH基に由来する1020n 1020n derived from NH group of albumin molecule
m付近の負のピーク、グルコース分子のCH基に由来する935nm付近の正のピーク、水分子のOH基に由来する955nm付近の負のピークと980nm付近の正のピークからグルコース濃度が定量が行われている様子をうかがうことができる。 Negative peak, positive peak, negative positive line quantitation glucose concentration from the peak in the vicinity of the peak and 980nm around 955nm derived from the OH group of a water molecule in the vicinity of 935nm derived from CH group glucose molecules in the vicinity of m it is possible to hear the cracking and has state.

【0018】また、700nmから1100nmの波長領域での外乱変動を付与したグルコース定量実験結果より、生体中でのグルコース濃度は、外乱成分が水に溶解することにより生じる水のOH基由来の吸収スペクトルの変化に着目することが信頼性が高く、精度のよい計測手法を確立するために重要であることがわかった。 Further, from the glucose assay results of experiments applying the disturbance variation in the wavelength region of 1100nm from 700 nm, glucose concentration in the body, the absorption spectrum from OH groups of water caused by the disturbance component is dissolved in water be recognized the change reliable, it has been found to be important to establish a good measurement technique accurate. 定量分析に利用する水のOH基の吸収スペクトル変化は94 Absorption spectral change of the OH groups of water to be used for quantitative analysis 94
0nmから1005nmの波長領域から選択する少なくとも2波長あるいは1波長帯を利用する必要があり、前記波長あるいは波長帯の選択は、955±15nmおよび980±15nmの両波長帯よりそれぞれ少なくともl波長選択した少なくとも2波長あるいは少なくとも1 Must utilize at least two wavelengths or one wavelength band selected from the wavelength range of 1005nm from 0 nm, selection of the wavelength or wavelength band, were selected at least l wavelengths from both the wavelength band of 955 ± 15 nm and 980 ± 15 nm at least two wavelengths or at least 1
波長帯であれば良好な測定精度が得られる。 If waveband good measurement accuracy can be obtained. また、外乱の把握として生体成分に多く含まれるNH基が、グルコースの把握のためにCH基の吸収を把握する必要がある。 Moreover, NH group contained much in the biological components as grasp disturbances, it is necessary to understand the absorption of CH groups for grasping glucose. すなわち、生体組織あるいは体液中のグルコース濃度の定量にはNH基、OH基、CH基の吸収を含む波長領域で行う必要がある。 That is, the determination of glucose concentration in body tissue or body fluids should be carried out at a wavelength region including the absorption of the NH group, OH group, CH group.

【0019】定量分析には各波長域毎に解析を行うようにする方が良いが、利用する波長での最大、最小値を利用した変動の規格化を行えば複数の高調波領域にまたがる吸収信号も同列に利用できる。 [0019] While the quantitative analysis is better to perform the analysis for each wavelength band, by performing the standardization of the variation which utilizes a maximum at a wavelength to be used, the minimum span multiple harmonics region absorption signal can also be used on the same level. また多波長成分を含む光あるいは単色光を被測定物に照射し、その反射光あるいは透過光を検出することによってグルコース濃度の定量を行うことができるが、この場合は被測定物に到達する前か反射あるいは透過した後に分光操作を行う必要があり、この分光操作には、干渉フィルター、回折格子、 The irradiated with light or monochromatic light containing multiple wavelengths components to be measured, it is possible to perform the determination of glucose concentration by detecting the reflected light or transmitted light, in this case reaches the object to be measured before or reflected or must perform a spectral operation after passing through, this spectral operation, interference filters, diffraction grating,
フーリエ変換方式の分光分析装置(FT−IR)などを用いることができる。 Such as spectrophotometer of the Fourier transform method (FT-IR) can be used.

【0020】以下に本発明におけるグルコース濃度の定量装置についてのべると、図1はその実施の形態の一例を示しており、150Wのハロゲンランプからなる光源l、該光源lからの光を皮膚組織に伝えるとともに皮膚組織の透過光をフラットフィールド型回折格子を収めた回折格子ユニット2に伝える光ファイババンドル4,回折格子ユニット2で分光された光を受光するアレイ型受光素子ユニット5,前記受光素子ユニット5からの信号をもとに数値解析を行いグルコース濃度の定量を行う演算ユニット6から構成される。 The belt for quantification device of glucose concentration according to the present invention are shown below, Figure 1 shows an example of embodiment thereof, a light source l of a halogen lamp 150 W, the light from the light source l to skin tissue optical fiber bundle for transmitting the light transmitted through the skin tissue to a diffraction grating unit 2 matches the flat field type diffraction grating with important 4, the array type light receiving element unit 5 for receiving the light dispersed by the diffraction grating unit 2, the light receiving element unit composed signals from 5 from the arithmetic unit 6 for determination of glucose concentration perform numerical analysis on the basis. 図中3はスリット、7はレンズ、8は反射鏡、9はA/D変換部、10は上記光ファイババンドル4において発光側と受光側の両光ファイバが並んで、あるいは対向して配設された測定部である。 Figure 3 is slit, 7 lens, 8 reflector, the A / D converter, 10 is lined with the optical fibers of the light emitting side and light receiving side in the optical fiber bundle 4 or oppositely disposed, 9 it is a measurement unit that is.

【0021】前記受光素子ユニット5は常温での受光感度域が0.4〜1.1μmのSi受光素子を直線状に2 [0021] The light receiving element unit 5 2 light receiving sensitivity range at room temperature is a Si photodetector 0.4~1.1μm linearly
56素子並べたものとして形成されたアレイ型フォトダイオードで、受光信号はA/D変換ボード9で16ビット精度でAD変換され、パーソナルコンピュータからなる演算ユニット6で記録される。 In array-type photodiodes formed as 56 obtained by arranging elements, the light receiving signal is AD converted by the 16-bit precision A / D conversion board 9, is recorded in the arithmetic unit 6 consisting of a personal computer. 前記演算ユニット6で行われるグルコース濃度定量は0.8μm〜1.1μm Glucose concentration quantification performed by the arithmetic unit 6 is 0.8μm~1.1μm
の近赤外領域に属する吸光スペクトルを利用して行われる。 It is performed using the absorption spectrum belonging to the near infrared region of. 検量式は予め本実施例の分析装置を用いた実験より得られ、複数の被験者の皮膚組織から測定した吸光スペクトルを説明変量とし、実測した真皮細胞液中のグルコース濃度を目的変量としてPLS回帰分析することにより求めている。 Calibration formula is obtained from experiments with pre-analyzer of the present embodiment, the absorption spectra measured from a plurality of subjects of skin tissue as explanatory variables, PLS regression analysis of glucose concentration in dermis cells solution as measured for the purpose variable It is determined by. 近赤外光の光源1としては本発明は比較的狭い波長範囲でグルコースの定量が可能であること、 It as a light source 1 of the near-infrared light present invention can be quantified glucose in a relatively narrow wavelength range,
また、場合によっては数点の波長でグルコースの定量が可能であることから、ハロゲンランプや発光ダイオード(LED)が適している。 Further, in some cases since it is possible to quantify glucose in the wavelength of a few points, a halogen lamp or a light emitting diode (LED) is suitable.

【0022】なお、光源1として発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードの特性によっては分光手段を用いる必要のない場合も存在する。 [0022] In the case of using a light emitting diode as a light source 1, depending on the characteristics of the light-emitting diode also exists when there is no need to use a spectroscopic means. 本発明が属するような近赤外光での吸収の測定では、半値幅を比較的大きく設定できるからであり、干渉フィルター等の分光手段を用いる必要のない発光ダイオードを作製することは比較的容易である。 In the measurement of the absorption in the near-infrared light, such as the present invention pertains, is because relatively large set of half width, to produce unnecessary light emitting diode using a spectroscopic means such as an interference filter is relatively easy it is. 分光手段が必要な場合、前述のように様々な分光手段を用いることが可能であるが比較的大きな半値幅を設定する場合は干渉フィルターを利用するのがよい。 If the spectroscopic means is required, it is preferable to use an interference filter if it is possible to use various spectroscopic means as described above to set a relatively large half-width.

【0023】本発明により非侵襲的に生体のグルコース濃度の定量を行う場合の測定部位は、0.5〜2cm程度の光路長が設定できる部位、たとえば耳朶、指、唇等の生体組織11を透過により測定することが適している。 The measurement site when non-invasively by the present invention performs the determination of glucose concentration in a living body, a portion can be set optical path length of about 0.5~2Cm, for example an earlobe, a finger, a body tissue 11 such as a lip it is suitable to measure the transmittance. また、拡散反射を利用した測定では体表面の多くの部位での測定が可能である。 Further, in the measurement using the diffuse reflection it can be measured in many parts of the body surface. 拡散反射を利用した測定では受発光プローブ間隔を少なくとも0.5cm以上、好ましくは1cm程度離して計測を行う。 Diffuse reflection at measurement utilizing at least 0.5cm above the light receiving and emitting probe spacing is preferably performs measurement apart about 1 cm.

【0024】生体中のグルコース濃度の測定、特に生体組織中のグルコース濃度の定量を正確に行うことは、生体中でのグルコースの状態と外乱成分の影響を近赤外領域での吸収信号として把握したソフトウェア、再現性の高い正確な吸収スペクトルを測定可能にするハードウェア、医学的見地にたった安定な測定部位の選定等、多くの最適な要因を結びつけてはじめて可能となる。 [0024] Measurement of glucose concentration in a living body, in particular to perform accurate quantitation of the glucose concentration in a biological tissue is grasped influence glucose state and disturbance components in vivo as absorption signal in the near infrared region the software, hardware that allows measurement of high reproducibility and accurate absorption spectrum, selection, etc. of only stable measurement site medical standpoint, it becomes possible for the first time in connection with a number of optimal factors.

【0025】 [0025]

【実施例】−実施例1−(波長領域限定SGA) 本実施例は生体成分として牛血清中のグルコースの定量分析を行ったもので、800nmから1100nmまでのNH基、OH基、CH基由来の吸収領域を連続スペクトルとして測定し解析を行った。 EXAMPLES - This EXAMPLES Example 1 (wavelength region limited SGA) than those subject to quantitative analysis of glucose bovine serum as the biological component, NH groups from 800nm ​​to 1100 nm, OH groups, derived from CH group of the absorption region was measured and analyzed as a continuous spectrum. 牛血清試料は前述の実験で開示したグルコース、アルブミン、水の3成分変動系のものと同じで、牛血清80mlに対してグルコースを蒸留水に溶解させた水溶液を5ml、アルブミンを蒸留水に溶解させた水溶液を15ml添加し試料を作成した。 Bovine serum samples identical to those of the 3 component variations based glucose disclosed in the foregoing experiments, albumin, water, dissolving an aqueous solution prepared by dissolving glucose in distilled water 5 ml, albumin in distilled water with respect to bovine serum 80ml the aqueous solution obtained by creating the 15ml added sample. 試料は試料中のグルコース濃度が30mg/dl、 Glucose concentration of the sample in the sample 30mg / dl,
80mg/dl、130mg/dl、230mg/d 80mg / dl, 130mg / dl, 230mg / d
l、430mg/dl、830mg/dlの6水準であり、アルブミン濃度が2.2g/dl,2.8g/d l, 430mg / dl, a 6 level of 830mg / dl, albumin concentration of 2.2g / dl, 2.8g / d
l、3.4g/dl、4.6g/dl,5.8g/dl l, 3.4g / dl, 4.6g / dl, 5.8g / dl
の5水準であり、グルコース濃度6水準×アルブミン濃度5水準=30種類の組合せから、13種類の組合せをピックアップし試料を作成した。 A 5 levels, glucose concentration 6 levels × albumin concentration 5 levels = 30 different combinations, have created a sample pick up 13 different combinations. スペクトル測定は1c Spectral measurements 1c
m厚のガラス製セルに試料を入れ、ニコレー(Nico The samples were placed in a glass cell of m thickness, Nicolet (Nico
let)製マグナ850(Magna850)のFT− let) made Magna 850 (Magna850) FT-
IRを用い、加算平均128回、レゾルーションl6、 Using IR, averaging 128 times, Resolution l6,
検出器Si、白色光源の条件で行った。 Detector Si, was carried out under the conditions of a white light source. なお、1試料につき5回ずつスペクトル測定を行ったので、13試料× Since we conducted spectral measurements five times per sample, 13 sample ×
5回測定=65のスペクトルデータが得られた。 Spectral data of 5 measurements = 65 was obtained. 測定し吸光度に変換したスペクトルデータは多変量解析ソフトウェアUnscrambler6.1(Camo社No Measured spectrum data converted into absorbance multivariate analysis software Unscrambler6.1 (Camo Co. No
rway)を用い、900nmから1045nmの吸光スペクトルを説明変量、グルコース濃度を目的変量としたPLS回帰分析を行った。 Using rway), independent variables the absorption spectrum of 1045nm from 900 nm, was PLS regression analysis aimed variable glucose concentration. 実験でのグルコース定量の結果は主成分数5での推定で、検量線作成の相関係数0.991、標準誤差SEP33.0mg/dl、検量線検定の相関係数0.990、標準誤差SEP35.9 Estimated in the main component number 5 results glucose assay in experiments, the correlation coefficient of the calibration curve 0.991, standard error SEP33.0mg / dl, a correlation coefficient of the calibration curve assays 0.990, standard error SEP35 .9
mg/dlであった。 It was mg / dl.

【0026】−実施例2−(4波長SGA) 本実施例における実験系は実施例lと同一で、牛血清試料中のグルコース、アルブミン、水の3成分を変動させたものである。 [0026] - Example 2- (4 wavelength SGA) experimental system in this embodiment is the same as in Example l, in which glucose bovine serum samples, albumin, three components of water was varied. 多変量解析に用いたソフトウェアも実施例lと同じである。 The software used in the multivariate analysis is the same as in Example l. 本実施例では935,956,97 In this embodiment, 935,956,97
0,1045nmの4波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を目的変量とした線形重回帰分析(MLR)を行った。 Independent variables and the absorbance of four wavelengths of 0,1045Nm, linear multiple regression analysis for the purpose variable glucose concentration (MLR) was carried out. 実験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数0.987、標準誤差SEP41.0mg/ Results of glucose assay in experiments, the correlation coefficient of the calibration curve 0.987, standard error SEP41.0Mg /
dl、検量線検定の相関係数0.985、標準誤差SE dl, a correlation coefficient of the calibration curve test 0.985, standard error SE
P44.6mg/dlであった。 It was P44.6mg / dl. 935,956nmの波長の選択は図3に示す回帰係数のピーク値を示す波長として、970,1045nmの波長は複数の主成分因子による回帰係数が交わる交点として選択した。 Selection of the wavelength of 935,956nm as wavelength exhibiting a peak value of the regression coefficients shown in FIG. 3, the wavelength of 970,1045nm was selected as the intersection of the regression coefficients by a plurality of principal components factors meet.

【0027】−実施例3−(4波長SGA) 本実施例における実験系は実施例lと同一で、牛血清試料中のグルコース、アルブミン、水の3成分を変動させたものである。 [0027] - Example 3 (4 wavelength SGA) experimental system in this embodiment is the same as in Example l, in which glucose bovine serum samples, albumin, three components of water was varied. 多変量解析に用いたソフトウェアも実施例1と同じである。 The software used in the multivariate analysis is the same as in Example 1. 本実施例では945,956,98 In this embodiment, 945,956,98
0,1020nmの4波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を目的変量とした線形重回帰分析(MLR)を行った。 Independent variables and the absorbance of four wavelengths of 0,1020Nm, linear multiple regression analysis for the purpose variable glucose concentration (MLR) was carried out. 実験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数0.986、標準誤差SEP43.1mg/ Results of glucose assay in experiments, the correlation coefficient of the calibration curve 0.986, standard error SEP43.1Mg /
dl、検量線検定の相関係数0.982、標準誤差SE dl, a correlation coefficient of the calibration curve test 0.982, standard error SE
P48.8mg/dlであった。 It was P48.8mg / dl. 956,980,10 956,980,10
20nmの波長の選択は図3に示す回帰係数のピーク値を示す波長として、945nmの波長は複数の主成分因子による回帰係数が交わる交点として選択した。 Selection of the wavelength of 20nm as the wavelength indicating the peak value of the regression coefficients shown in FIG. 3, the wavelength of 945nm was selected as the intersection of the regression coefficients by a plurality of principal components factors meet.

【0028】−実施例4−(波長領域限定SGACT) 本実施例は生体成分として牛血清中のグルコースの定量分析を行ったもので、800nmから1100nmまでのNH基、OH基、CH基由来の吸収領域を連続スペクトルとして測定し解析を行った。 [0028] - the embodiment example 4- (wavelength region limited SGACT) than those subject to quantitative analysis of glucose bovine serum as the biological component, NH groups from 800nm ​​to 1100 nm, OH groups, derived from CH group measured by analyzing the absorption area as a continuous spectrum was carried out. 牛血清試料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂肪、水の5 Glucose Bovine serum samples, albumin, cholesterol, triglycerides, water 5
成分を変動させてグルコースの定量を行った。 By varying the components was quantified glucose. 試料は試料中のグルコース濃度が30mg/dl、130mg/ Glucose concentration of the sample in the sample 30mg / dl, 130mg /
dl,230mg/dl、430mg/dl,830m dl, 230mg / dl, 430mg / dl, 830m
g/dlの5水準、アルブミン濃度が1.8g/dl, 5 level of g / dl, albumin concentration 1.8g / dl,
2.4g/dl,3.0g/dl、4.2g/dlの4 2.4g / dl, 3.0g / dl, of 4.2g / dl 4
水準、コレステロール濃度が50mg/dl、130m Level, cholesterol concentration is 50mg / dl, 130m
g/dl,210mg/dl、370mg/dlの4水準、中性脂肪濃度が12mg/dl,130mg/d g / dl, 210mg / dl, 4 levels of 370 mg / dl, triglyceride concentration 12mg / dl, 130mg / d
l,240mg/dl、470mg/dlの4水準となるように、15種類の組合せをピックアップし試料を作成した。 l, 240mg / dl, so that the four levels of 470 mg / dl, were prepared samples pick up 15 different combinations.

【0029】スペクトル測定は1cm厚のガラス製セルに試料を入れ、ニコレー(Nicolet)製マグナ8 [0029] The spectral measurements put the sample in a glass cell of 1cm thick, Magna made by Nicolet (Nicolet) 8
50(Magna850)のFT−IRを用い、加算平均128回、レゾルーションl6、検出器Si、白色光源の条件で行った。 Using FT-IR of 50 (Magna850), averaging 128 times, Resolution l6, it went detector Si, under the condition of a white light source. なお、l試料につき5回ずつスペクトル測定を行ったので、15試料×5回測定=75のスペクトルデータが得られた。 Since we conducted spectral measurements five times per l sample, 15 spectral data of the sample × 5 measurements = 75 was obtained. 測定し吸光度に変換したスペクトルデータは多変量解析ソフトウェアUnscra Measured spectrum data converted to the absorbance and multivariate analysis software Unscra
mbler6.1(Camo社Norway)を用い、 mbler6.1 using the (Camo, Inc. Norway),
900nmから1100nmの吸光スペクトルを説明変量、グルコース濃度を目的変量としたPLS回帰分析を行った。 Independent variables the absorption spectrum of 1100nm from 900 nm, was PLS regression analysis aimed variable glucose concentration. 実験でのグルコース定量の結果は主成分数5での推定で、検量線作成の相関係数0.990、標準誤差SEP35.6mg/dl、検量線検定の相関係数0. In the estimation of principal component number 5 results for glucose quantification in experimental correlation coefficient of the calibration curve 0.990, standard error SEP35.6mg / dl, a correlation coefficient of the calibration curve test 0.
988、標準誤差SEP38.7mg/dlであった。 988, was the standard error SEP38.7mg / dl.

【0030】−実施例5−(波長領域限定SGACT) 本実施例における実験系は実施例4と同一で、牛血清試料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂肪、水の5成分を変動させたものである。 [0030] - the same as the experimental system Example 4 in Example 5- (wavelength region limited SGACT) present example, varying glucose bovine serum samples, albumin, cholesterol, neutral fats, the five components of the water those were. 多変量解析に用いたソフトウェアも実施例4と同じである。 The software used in the multivariate analysis is the same as in Example 4. 本実施例では900nmから1050nmの吸光スペクトルを説明変量、グルコース濃度を目的変量としたPLS回帰分析を行った。 Independent variables the absorption spectrum of 1050nm from 900nm in the present embodiment was subjected to PLS regression analysis aimed variable glucose concentration. 実験でのグルコース定量の結果は主成分数5での推定で、検量線作成の相関係数0.991、標準誤差SEP33.1mg/dl、検量線検定相関係数0.990、標準誤差SEP35.3mg/dlであった。 In the estimation of principal component number 5 results for glucose quantification in experimental correlation coefficient of the calibration curve 0.991, standard error SEP33.1mg / dl, calibration test correlation coefficient 0.990, standard error SEP35. It was 3mg / dl.

【0031】−実施例6−(多波長SGACT) 本実施例における実験系は実施例4と同一で、牛血清試料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂肪、水の5成分を変動させたものである。 [0031] - the same as the experimental system Example 4 in Example 6- (multi-wavelength SGACT) This example was varied glucose bovine serum samples, albumin, cholesterol, neutral fats, the five components of the water it is intended. 多変量解析に用いたソフトウェアも実施例4と同じである。 The software used in the multivariate analysis is the same as in Example 4. 本実施例では907,930,956,980,1020,1 In this embodiment 907,930,956,980,1020,1
050nmの6波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を目的変量とした線形重回帰分析(MLR)を行った。 Independent variables and the absorbance of 6 wavelengths of 050Nm, linear multiple regression analysis for the purpose variable glucose concentration (MLR) was carried out. 実験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数0.992、標準誤差SEP32.2mg/d Results of glucose assay in experiments, the correlation coefficient of the calibration curve 0.992, standard error SEP32.2mg / d
l、検量線検定の相関係数0.990、標準誤差SEP l, correlation coefficient of the calibration curve test 0.990, standard error SEP
35.8mg/dlであった。 It was 35.8mg / dl. 930,956,98 930,956,98
0,1020nmの波長の選択は図4に示す回帰係数のピーク値を示す波長として、907,1050nmの波長は複数の主成分因子による回帰係数が交わる交点として選択した。 Selection of the wavelength of 0,1020nm as wavelength exhibiting a peak value of the regression coefficients shown in FIG. 4, the wavelength of 907,1050nm was selected as the intersection of the regression coefficients by a plurality of principal components factors meet.

【0032】−実施例7−(4波長SGACT) 本実施例における実験系は実施例4と同一で、牛血清試料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂肪、水の5成分を変動させたものである。 [0032] - the same as the experimental system Example 4 in Example 7- (4 wavelength SGACT) This example was varied glucose bovine serum samples, albumin, cholesterol, neutral fats, the five components of the water it is intended. 多変量解析に用いたソフトウェアも実施例4と同じである。 The software used in the multivariate analysis is the same as in Example 4. 本実施例では938,956,980,1000nmの4波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を目的変量とした線形重回帰分析(MLR)を行った。 Independent variables and the absorbance of 4 wavelengths 938,956,980,1000nm in the present embodiment, the linear regression analysis for the purpose variable glucose concentration (MLR) was carried out. 実験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数0.942、標準誤差SEP83.3mg/dl、検量線検定の相関係数0.935、標準誤差SEP88.3mg/dlであった。 Results of glucose assay in experiments, the correlation coefficient of the calibration curve 0.942, standard error SEP83.3mg / dl, a correlation coefficient of the calibration curve assays 0.935 was the standard error SEP88.3mg / dl. 956,980nmの波長の選択は図4に示す回帰係数のピーク値を示す波長として、1000nmの波長は複数の主成分因子による回帰係数が交わる交点として、938nmの波長はピークよりOH基由来の吸収側の波長として選択した。 Selection of the wavelength of 956,980nm as wavelength exhibiting a peak value of the regression coefficients shown in FIG. 4, the wavelength of 1000nm as the intersection of the regression coefficients by a plurality of principal components factors intersect, the absorption wavelength of 938nm is from OH groups from the peak It was selected as the wavelength of the side. このようにNH基、CH基由来の吸収ピークについてはOH基由来の吸収に少しずれた波長を選択する方が定量性が向上する場合もある。 Thus NH groups, for the absorption peak derived from CH group in some cases better to select the wavelength slightly shifted to the absorption attributable to OH groups is improved quantitative performance.

【0033】 [0033]

【発明の効果】以上のように本発明においては、800 In the present invention, as described above, according to the present invention, 800
〜1100nmの近赤外光を用いて定量を行うために、 In order to perform a quantitative using near-infrared light of ~1100nm,
価格、安定性、感度に優れたシリコン受光素子を検知手段として用いることができるものであり、比較的狭い波長領域の測定となることもあって発光ダイオードのような比較的狭い波長に発光特性を有する素子でのグルコース定量が可能となることもあって、製品の高性能化及び低価格化の点で有利なものとなっており、しかもグルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための第1の波長域と、生体成分のOH基由来の吸収を測定するための第2の波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための第3の波長域の少なくとも3つの波長域における測定結果に基づいてグルコースの定量を行うことから、外乱としての生体成分を考慮した定量を行うことができる。 Price stability, which can be used an excellent silicon detectors sensitivity as the detection means, a relatively narrow wavelength emission characteristics such as light emitting diodes there is also be a measure of the relatively narrow wavelength region there also glucose assay of the element having becomes possible, in terms of performance and cost of the product has a beneficial ones, yet the for measuring absorption by CH groups glucose molecules 1 of the wavelength range, the second wavelength range for measuring absorption by the OH group of the biological component, at least three wavelength regions of a third wavelength range for measuring absorption by NH groups of biocomponent based on the measurement results in the fact that a quantitative glucose, can be quantitatively considering the biological component of a disturbance.

【0034】そして、上記の第1の波長域として900 [0034] Then, as a first wavelength range of the 900
nmから945nmの波長帯を、第2の波長域として9 The wavelength range of 945nm from nm, as a second wavelength range 9
40nmから1005nmの波長帯を、第3の波長域として1000nmから1055nmの波長帯を用いることで、良好な結果を得ることができ、特に第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2の波長域全域もしくは第2の波長域から少なくとも2波長を用い、第3の波長域から少なくとも1波長を用いることで、さらに良好な結果を得ることができる。 The wavelength band of 1005nm from 40 nm, by using a wavelength band of 1055nm from 1000nm as a third wavelength region, it is possible to obtain good results, at least in particular from the first wavelength band the entire or the first wavelength band 1 using a wavelength, using at least two wavelengths from the second wavelength band whole or second wavelength region, by using at least one wavelength from a third wavelength region, it is possible to obtain better results.

【0035】また、第1の波長域として925±20n [0035] In addition, 925 ± 20n as a first wavelength region
mの波長帯を、第2の波長域として955±15nmと980±15nmの2つの波長帯のうちの少なくとも一つを、第3の波長域として1025±30nmの波長帯を用いるとともに、第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2の波長域の2つの波長帯のうちの少なくとも一方もしくは両波長帯から夫々少なくとも1波長を用い、第3の波長域全域もしくは第3の波長域から少なくとも1波長を用いるものとしても、良好な結果を得ることができる。 The wavelength band of m, at least one of the two wavelength bands of 955 ± 15 nm and 980 ± 15 nm as a second wavelength range, with use of the wavelength band of the third 1025 ± 30 nm as the wavelength range, the first using at least one wavelength from the wavelength range entire or the first wavelength range of, using the respective at least one wavelength of at least one or both wavelengths bands of the two wavelength bands of the second wavelength band, the third wavelength region throughout or even as using at least one wavelength from a third wavelength region, it is possible to obtain good results.

【0036】そして本発明に係るグルコース濃度の定量装置は、近赤外光源と、近赤外光を検出するシリコンフォトダイオードからなる検出手段と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組織あるいは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を透過あるいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘導する誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算してグルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上記検出手段はグルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のOH基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための波長域の少なくとも3つの波長域の近赤外光を検出するものであるために、製品の高性能化及び低価格化を図ることができる。 [0036] The quantification device of glucose concentration according to the present invention, a near infrared light source, a detector means comprising a silicon photodiode for detecting near-infrared light, the near infrared light emitted from the near-infrared light source vivo was introduced into tissue or body fluids, to convert the near-infrared light transmitted through or diffuse reflecting the biological tissue or body fluid wherein the induction Teto to divert to the detecting means, the glucose concentration and calculates the signal obtained by the detection means consists of a calculation Teto, the above detecting means and the wavelength range for measuring absorption by CH groups glucose molecules, the wavelength range for measuring absorption by the OH group of the biological component, NH group biocomponent to be used for detecting near-infrared light of at least three wavelength bands within a wavelength range for measuring absorption, it is possible to improve the performance and cost of the product.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施の形態の一例の説明図である。 1 is an illustration of an embodiment of the present invention.

【図2】吸収スペクトルと回帰係数との説明図である。 Figure 2 is an illustration of the absorption spectrum and the regression coefficients.

【図3】吸収スペクトルと回帰係数との説明図である。 Figure 3 is an illustration of the absorption spectrum and the regression coefficients.

【図4】吸収スペクトルと回帰係数との説明図である。 Figure 4 is an illustration of the absorption spectrum and the regression coefficients.

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 近赤外領域における光の吸収を利用した生体組織中あるいは体液中のグルコース濃度の定量方法であり、近赤外光として800〜1100nmの波長範囲のものを用いるとともに、グルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための第1の波長域と、生体成分のOH基由来の吸収を測定するための第2の波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための第3の波長域の少なくとも3つの波長域における測定結果に基づいてグルコースの定量を行うことを特徴とするグルコース濃度の定量方法。 1. A is a method of quantifying glucose concentration in a biological tissue or body fluid utilizing absorption of light in the near infrared region, with use those in the wavelength range of 800~1100nm as a near-infrared light, the glucose molecules a first wavelength range for measuring absorption by CH groups, for measuring a second wavelength range for measuring absorption by the OH group of the biological component, absorption by NH groups of biocomponent a third method of quantifying glucose concentration and performing the quantification of glucose based on the measurement results of at least three wavelength bands in the wavelength range.
  2. 【請求項2】 第1の波長域として900nmから94 2. A 94 900nm as a first wavelength region
    5nmの波長帯を、第2の波長域として940nmから1005nmの波長帯を、第3の波長域として1000 The wavelength band of 5 nm, the wavelength band of 1005nm from 940nm as a second wavelength band, a third wavelength region 1000
    nmから1055nmの波長帯を用いることを特徴とする請求項1に記載のグルコース濃度の定量方法。 The method of quantifying glucose concentration according to claim 1 which comprises using a wavelength band of 1055nm from nm.
  3. 【請求項3】 第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2波長域全域もしくは第2の波長域から少なくとも2波長を用い、第3の波長域から少なくとも1波長を用いることを特徴とする請求項2記載のグルコース濃度の定量方法。 3. A means of at least one wavelength from the first wavelength band the entire or the first wavelength range, using at least two wavelengths from the second wavelength band whole or second wavelength range, at least a third wavelength region the method of quantifying glucose concentration according to claim 2, characterized by using a wavelength.
  4. 【請求項4】 第1の波長域として925±20nmの波長帯を、第2の波長域として955±15nmと98 Wherein the wavelength band of 925 ± 20 nm as a first wavelength range, and 955 ± 15 nm as a second wavelength range 98
    0±15nmの少なくとも一方の波長帯を、第3の波長域として1025±30nmの波長帯を用いるとともに、第1の波長域全域もしくは第1の波長域から少なくとも1波長を用い、第2の波長域の2つの波長帯のうちの少なくとも一方もしくは両波長帯から夫々少なくとも1波長を用い、第3の波長域全域もしくは第3の波長域から少なくとも1波長を用いることを特徴とする請求項1記載のグルコース濃度の定量方法。 0 at least one of the wavelength band of ± 15 nm, with use of the wavelength band of the third 1025 ± 30 nm as wavelength range, using at least one wavelength from the first wavelength band the entire or the first wavelength range, the second wavelength using at least one or at least one wavelength respectively from both the wavelength band of the two wavelength bands of frequency, according to claim 1, wherein the using at least one wavelength from the third wavelength band whole or a third wavelength band of methods for determination of the glucose concentration.
  5. 【請求項5】 近赤外光源と、近赤外光を検出するシリコンフォトダイオードからなる検出手段と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組織あるいは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を透過あるいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘導する誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算してグルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上記検出手段はグルコース分子のCH基由来の吸収を測定するための波長域と、 5. A near infrared light source, a detector means comprising a silicon photodiode for detecting near-infrared light, the near infrared light emitted from the near infrared light source is introduced into the body tissue or body fluid, the biological tissue Alternatively becomes near-infrared light transmitted through or diffuse reflecting body fluid from an induction Teto be directed to the detection unit, an arithmetic Teto to convert the glucose concentration by calculating a signal obtained by the detection means, the detection means the wavelength range for measuring absorption by CH groups of the glucose molecule,
    生体成分のOH基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のNH基由来の吸収を測定するための波長域の少なくとも3つの波長域の近赤外光を検出するものであることを特徴とするグルコース濃度の定量装置。 It is intended to detect a wavelength range for measuring absorption by the OH group of a biological component, a near-infrared light of at least three wavelength bands within a wavelength range for measuring absorption by NH groups of biocomponent quantification device of glucose concentration according to claim.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003534530A (en) * 2000-01-21 2003-11-18 インストルメンテーション メトリクス インク Classification and characterization of tissue by features related to adipose tissue
WO2005027746A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of measuring glucose concentration and glucose concentration measuring apparatus
JP2015062716A (en) * 2008-03-25 2015-04-09 ザ・キュレーターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリThe Curators Of The University Of Missouri Method and system for non-invasive blood glucose detection utilizing spectral data of one or more components other than glucose
US9566024B2 (en) 2008-05-22 2017-02-14 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003534530A (en) * 2000-01-21 2003-11-18 インストルメンテーション メトリクス インク Classification and characterization of tissue by features related to adipose tissue
WO2005027746A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of measuring glucose concentration and glucose concentration measuring apparatus
JP2015062716A (en) * 2008-03-25 2015-04-09 ザ・キュレーターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリThe Curators Of The University Of Missouri Method and system for non-invasive blood glucose detection utilizing spectral data of one or more components other than glucose
US9566024B2 (en) 2008-05-22 2017-02-14 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US9579049B2 (en) 2008-05-22 2017-02-28 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US9629576B2 (en) 2008-05-22 2017-04-25 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US9788764B2 (en) 2008-05-22 2017-10-17 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US9814415B2 (en) 2008-05-22 2017-11-14 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US9877670B2 (en) 2008-05-22 2018-01-30 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
US10070809B2 (en) 2008-05-22 2018-09-11 St. Louis Medical Devices, Inc. Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis
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