JPWO2015137074A1 - 成分測定装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この実施形態に係る成分測定装置10の斜視図である。成分測定装置10は、図示しない被検体の血液成分を測定可能に構成された血糖計である。
図2は、図1に示す測定用チップ14の分解斜視図である。図3は、図1におけるIII−III線に沿った断面図である。
図4は、図1に示す成分測定装置10の電気ブロック図である。なお、本図の左方には、成分測定装置10の先端側(測定用チップ14を含む)における部分拡大断面図が示されている。チップ装着部16には、装着突起50に嵌合可能な装着穴58が設けられており、装着突起50と装着穴58との嵌合により、測定用チップ14が成分測定装置10に装着される。
図5は、図4に示す演算部60の機能ブロック図である。演算部60は、測定光学系64による測定動作を指示する測定指示部76、及び、各種データを用いて色素成分の濃度を定量する濃度定量部77の各機能を実現する。
以上のように、この実施形態に係る成分測定装置10は構成される。成分測定装置10の動作説明に先立ち、全血を用いて血液成分を測定する際の問題点について言及する。ここで、「全血」とは、成分毎に分離されておらず、すべての成分を含む血液を意味する。
A(λ)=D(λ)+S(λ)+H(λ) ‥‥(1)
D(λ)=A(λ)−S(λ)−H(λ) ‥‥(2)
続いて、成分測定装置10の動作について、図7のフローチャート及び図5の機能ブロック図を主に参照しながら説明する。
S(λ)=p・λ+q ‥‥(3)
S(λ)=p・λ^q ‥‥(4)
S(λ)=p・exp(q・λ) ‥‥(5)
A(λ1)=D(λ1)+(p・λ1+q)+H(λ1) ‥‥(6)
A(λ2a)=D(λ2a)+(p・λ2a+q) ‥‥(7)
A(λ2b)=D(λ2b)+(p・λ2b+q) ‥‥(8)
A(λ2c)=D(λ2c)+(p・λ2c+q) ‥‥(9)
C1=D(λ1)/D(λ2b) ‥‥(10)
C2a=D(λ2a)/D(λ2b) ‥‥(11)
C2b=D(λ2b)/D(λ2b)=1 ‥‥(12)
C2c=D(λ2c)/D(λ2b) ‥‥(13)
A(λ1)=C1・D(λ2b)+(p・λ1+q)+H(λ1) ‥‥(14)
A(λ2a)=C2a・D(λ2b)+(p・λ2a+q) ‥‥(15)
A(λ2b)=C2b・D(λ2b)+(p・λ2b+q) ‥‥(16)
A(λ2c)=C2c・D(λ2b)+(p・λ2c+q) ‥‥(17)
Hct=f(H(λ1)) ‥‥(18)
Dc=(A(λ2b)−p・λ2b−q)/(1−Hct/100) ‥‥(19)
Dm=g(Dc) ‥‥(20)
続いて、この成分測定方法による効果を検証する実験の手順及び結果について説明する。
先ず、被検体から採血した全血に対して遠心分離処理を施し、血漿成分を取得した。この血漿成分にエリオグラウシン(シグマアルドリッチ社製)を添加することで色素成分の濃度を調整した。そして、色素濃度が異なる各溶液に血球成分を添加し、色素濃度及び/又はヘマトクリット値がそれぞれ異なる複数の試料を得た。色素濃度はそれぞれ、(1)20mg/dl、(2)70mg/dl、(3)130mg/dl、(4)220mg/dlを設計値とした。また、ヘマトクリット値はそれぞれ、(1)25%、(2)40%、(3)60%を設計値とした。
複数の試料をヘマトクリット毛細管(VC−H075P;テルモ株式会社製)に分取した後、遠心分離処理を施すことで、ヘマトクリット値Hct(%)の実測値をそれぞれ得た。また、市販の紫外可視分光光度計(V−530;日本分光株式会社製)を用いて、それぞれ溶血させた試料における吸光スペクトルを測定し、波長λ1=540nmにおける吸光度をそれぞれ得た。そして、横軸をヘマトクリット値とし、縦軸を吸光度とするプロットを試料毎に作成した。
第1の検証実験として、波長λ2b=630nmにおける色素濃度の検量線を求めた。具体的には、横軸を色素濃度とし、縦軸を濃度相当吸光度とするプロットを試料毎に作成した。ここで、「比較例」として実測吸光度Aを用いると共に、「実施例」として、散乱起因変化量S(λ)を1次関数にて算出して得た補正吸光度Dcを用いた。
第2の検証実験として、色素濃度の定量精度を求めた。図10及び図11に示す検量線とは別に、1名の被検体から採血した全血を用いた。この全血に関し、エリオグラウシンの濃度が220mg/dlであり、ヘマトクリット値35%であった。そして、上記した手順に従って、この全血から複数の試料(ヘマトクリット値は20〜40%)を作製・測定した。
上記では、色素成分としてエリオグラウシンを中心に説明したが、これに限られず、血液中のグルコース濃度に応じて呈色反応する色素成分であってもよい。この色素成分を用いることで、全血血漿中グルコースの濃度を測定できる。発色試薬42の組成として、例えば、グルコースオキシダーゼ(GOD)、ペルオキシダーゼ(POD)、4−アミノアンチピリン(4−AA)、N−エチル−N−(2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル)−3,5−ジメチルアニリン(MAOS)の組み合わせが挙げられる。
以上のように、成分測定装置10は、呈色反応後の体液に含まれる色素成分(例えば、エリオグラウシン)の光学的特性に基づいて体液中の被測定成分(例えば、血漿成分)を測定する装置である。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
Claims (11)
- 体液又は呈色反応後の前記体液に含まれる色素成分の光学的特性に基づいて前記体液中の被測定成分を測定する成分測定装置(10)であって、
前記色素成分とは異なる別の成分による光吸収率が相対的に大きい第1波長域(R1)に属する特定波長(λ1)における吸光度(A)を第1実測値として、前記光吸収率が相対的に小さい第2波長域(R2)に属する1つ又は複数の波長(λ2a〜λ2c)における吸光度(A)を一群の第2実測値としてそれぞれ取得する吸光度取得部(78)と、
前記体液中での光散乱に起因する吸光度の変化量である散乱起因変化量(S)の波長特性を示し、且つ、1つ以上の係数(p,q)で特定される関数形を決定する関数形決定部(80)と、
前記第1実測値に関する式であって前記体液中での光吸収に起因する吸光度の変化量である吸収起因変化量(H)を含む第1関係式、及び、前記第2実測値に関する式であって前記吸収起因変化量(H)を含まない一群の第2関係式に基づいて、未知数としての前記1つ以上の係数(p,q)を算出する係数算出部(82)と、
前記係数算出部(82)により算出された前記1つ以上の係数(p,q)を前記関数形決定部(80)により決定された前記関数形に適用した関数を用いて、任意の波長にて測定された吸光度を補正することで、少なくとも前記光散乱の影響を除去する吸光度補正部(84)と
を備えることを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記吸光度補正部(84)は、前記吸収起因変化量(H)を用いて、任意の波長にて測定された吸光度を補正することで、前記光吸収の影響を更に除去することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記係数算出部(82)は、前記色素成分の濃度に相当する濃度相当吸光度(D)、前記散乱起因変化量(S)及び前記吸収起因変化量(H)の加算値が前記第1実測値に等しいと表現する前記第1関係式、並びに、前記濃度相当吸光度(D)及び前記散乱起因変化量(S)の加算値が前記第2実測値に等しいと表現する一群の前記第2関係式に基づいて、前記1つ以上の係数(p,q)を算出することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項3記載の成分測定装置(10)において、
前記係数算出部(82)は、濃度に関わらず前記色素成分の吸収スペクトルが相似関係である拘束条件を付与し、前記1つ以上の係数(p,q)を算出することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項4記載の成分測定装置(10)において、
前記関数形決定部(80)は、前記第2実測値の個数よりも少ない個数の前記係数(p,q)で特定される前記関数形を決定することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記関数形決定部(80)は、前記関数形として、多項式関数、累乗関数及び指数関数のうちのいずれか1つに決定することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記吸光度取得部(78)は、波長の間隔が互いに20nm以上である前記第1実測値及び一群の前記第2実測値を取得することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記体液は血液であり、
前記別の成分はヘモグロビンであり、
前記吸光度取得部(78)は、前記第1波長域(R1)を400〜600nmとする前記第1実測値、前記第2波長域(R2)を600〜1000nmとする一群の前記第2実測値を取得することを特徴とする成分測定装置(10)。 - 請求項1記載の成分測定装置(10)において、
前記体液は血液であり、
前記色素成分は前記血液中のグルコース濃度に応じて呈色する成分である
ことを特徴とする成分測定装置(10)。 - 体液又は呈色反応後の前記体液に含まれる色素成分の光学的特性に基づいて前記体液中の被測定成分を測定する成分測定方法であって、
前記色素成分とは異なる別の成分による光吸収率が相対的に大きい第1波長域(R1)に属する特定波長(λ1)における吸光度(A)を第1実測値として、前記光吸収率が相対的に小さい第2波長域(R2)に属する1つ又は複数の波長(λ2a〜λ2c)における吸光度(A)を一群の第2実測値としてそれぞれ取得する取得ステップ(S1、S2)と、
前記体液中での光散乱に起因する吸光度の変化量である散乱起因変化量(S)の波長特性を示し、且つ、1つ以上の係数(p,q)で特定される関数形を決定する決定ステップ(S3)と、
前記第1実測値に関する式であって前記体液中での光吸収に起因する吸光度の変化量である吸収起因変化量(H)を含む第1関係式、及び、前記第2実測値に関する式であって前記吸収起因変化量(H)を含まない一群の第2関係式に基づいて、未知数としての前記1つ以上の係数(p,q)を算出する算出ステップ(S4)と、
前記1つ以上の係数(p,q)を前記関数形に適用した関数を用いて、任意の波長にて測定された吸光度を補正することで、少なくとも前記光散乱の影響を除去する補正ステップ(S5)と
を成分測定装置(10)に実行させることを特徴とする成分測定方法。 - 体液又は呈色反応後の前記体液に含まれる色素成分の光学的特性に基づいて前記体液中の被測定成分を測定するための成分測定プログラムであって、
前記色素成分とは異なる別の成分による光吸収率が相対的に大きい第1波長域(R1)に属する特定波長(λ1)における吸光度(A)を第1実測値として、前記光吸収率が相対的に小さい第2波長域(R2)に属する1つ又は複数の波長(λ2a〜λ2c)における吸光度(A)を一群の第2実測値としてそれぞれ取得する取得ステップ(S1、S2)と、
前記体液中での光散乱に起因する吸光度の変化量である散乱起因変化量(S)の波長特性を示し、且つ、1つ以上の係数(p,q)で特定される関数形を決定する決定ステップ(S3)と、
前記第1実測値に関する式であって前記体液中での光吸収に起因する吸光度の変化量である吸収起因変化量(H)を含む第1関係式、及び、前記第2実測値に関する式であって前記吸収起因変化量(H)を含まない一群の第2関係式に基づいて、未知数としての前記1つ以上の係数(p,q)を算出する算出ステップ(S4)と、
前記1つ以上の係数(p,q)を前記関数形に適用した関数を用いて、任意の波長にて測定された吸光度を補正することで、少なくとも前記光散乱の影響を除去する補正ステップ(S5)と
を成分測定装置(10)に実行させることを特徴とする成分測定プログラム。
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