(57)【要約】 【課題】  採血することなくヒトの血糖値を簡便に定時測定あるいは連続測定することが可能な血糖値非侵襲測定法を提供する。【解決手段】  予め温度を一定にしたヒトの手の平に近赤外光を照射し、手の平の近赤外スペクトルを測定し、予め作成した検量モデルに適用する際に、スペクトルの測定部位を温度調整が比較的容易でかつ組織が比較的均一な小指球とし、またスペクトル測定に用いるインタラクタンス型の測定端子の光源側と検出側の距離を大きくすることによりスペクトルを測定する視野を拡大する。【選択図】    図１
2010029399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め温度を一定にしたヒトの手の平に近赤外光を照射し、手の平の近赤外スペクトルを測定し、予め作成した検量モデルに適用することにより、採血することなくヒトの血糖値を求めることを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【請求項２】
請求項１に記載の血糖値非侵襲測定法において、前記ヒトの手の平に光を照射する方法は、光源ランプを内蔵した光源部の開口部を、あるいは光源部の開口部に接続された光ファイバーバンドルの接続部と反対側の先端部を手の平にそれぞれ接触させて導光することを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【請求項３】
請求項１に記載の血糖値非侵襲測定法において、前記近赤外光を照射するヒトの手の平の部分は、手の平の小指側の小指球とすることを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【請求項４】
請求項１に記載の血糖値非侵襲測定法において、スペクトルを測定する装置は、回折格子が可動する分散型装置あるいは回折格子が固定されたリニアアレイ型装置を用いることを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【請求項５】
請求項１に記載の血糖値非侵襲測定法において、測定するスペクトルの波長は、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲とすることを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【請求項６】
請求項１に記載の血糖値非侵襲測定法において、前記手の平の温度は、予め一定の温度に保持されたブロックに手の平を接触することで、夏場の外気温あるいは体温より少なくとも５℃以上高い温度とすることを特徴とする血糖値非侵襲測定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近赤外分光法によりヒトの血糖値を非侵襲的に測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒトの血糖値の非侵襲測定法としては、特許文献１及び特許文献２に開示される方法がある。
特許文献１には、鼓膜の血管を対象として血中グルコースを測定する装置として、装置末端部に耳道に挿入される鏡を備え、この鏡内の光源が発生する近赤外光または赤外光を被試験成分（血中グルコース）に吸収させることで血中グルコース濃度を測定する内容が開示されている。
また特許文献２には、指、耳たぶなどに広範囲のスペクトルの光を照射し、透過若しくは反射した光をプリズムによって種々の成分に分離し、これら成分の光透過率および吸収率を算出し、血液中のグルコース、コレステロール、血液ガスなどの濃度を検出する内容が開示されている。
【０００３】
また、先行論文としては、Maruoらの論文がある。この論文には、近赤外分光法を用い、インタラクタンス型の光ファイバーバンドル先端(光源側と検出器側の距離：０．６５ｍｍ)を前腕部に垂直にあて、１２００ｎｍ〜１９００ｎｍの長波長域のスペクトルを測定し、得られたスペクトルを予め作成した検量モデルに適用することにより非侵襲的に血糖値を求める方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特表平５−５０６１７１号公報
【特許文献２】特表平７−５０３８６３号公報
【非特許文献１】K. Maruo et al.: Noninvasive near-infrared blood glucose monitoring using a calibration model built by a numerical simulation method: Trial application to patients in an intensive care unit, Applied Spectroscopy, 60, 1423-1431 (2006)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近赤外分光法を用いて、非侵襲的にヒトの血糖値を測定する試みは特許文献１、特許文献２および非特許文献に開示されているが、測定精度が不十分である。比較的精度の高い丸尾らの方法においても、測定精度は誤差の標準偏差(ＳＥＰ)で２３．７ｍｇ／ｄＬであり、実用の精度には達していない。また、個人差による測定誤差が大きく実用化の障害となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、近赤外分光法によりヒトの血糖値を非侵襲的に測定する方法において、測定精度をより向上させ、個人差の影響を少なくするスペクトル測定方法を提供する。
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、予め温度を一定にしたヒトの手の平に近赤外光を照射し、手の平の近赤外スペクトルを測定し、予め作成した検量モデルに適用することにより、採血することなくヒトの血糖値を求めることを特徴とする血糖値非侵襲測定法において、スペクトルの測定部位を温度調整が比較的容易でかつ組織が比較的均一な小指球とし、またスペクトル測定に用いるインタラクタンス方式の測定端子の光源側と検出側の距離を大きくすることによりスペクトルを測定する視野を拡大した。
【０００９】
近赤外スペクトルは測定試料の温度の影響を強く受けるため、スペクトル測定前に試料温度を一定に調整することが重要である。手の平の場合、温度が一定になった伝導性の高い物質に接触させ、あるいは恒温水槽の水に漬けることによりその温度を比較的容易にしかも精度よく制御することが可能である。
【００１０】
ヒトの手などの生体組織は水分が多く光を通しにくいため、通常用いる長波長域（１１００〜２５００ｎｍ）の近赤外線を用いるとノイズが大きく測定誤差が生じやすい。そこで、通常用いる長波長域の１０〜１００倍の透過力を有する７００ｎｍ〜１１００ｎｍの短波長域の近赤外光を用いることが好ましい。短波長域の近赤外光を用いることにより、測定部位に接触する測定端子の光源部と検出部の距離を拡大することが可能になり、測定する視野を拡大することにより測定部位における測定端子の多少のズレによるスペクトルの乱れを軽減し、そのことによる測定誤差の低減が期待できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、採血することなくヒトの血糖値を簡便に定時測定あるいは連続測定することが可能となる。合併症予防のために定時的に血糖値を測定する必要がある糖尿病患者は指先などを針で穿刺して採血しなければならず、精神的ストレスと苦痛を余儀なくされている。また、食品分野では、摂取後の血糖値の上昇程度を示すグリセミックインデックス(ＧＩ値)が健康管理の観点から注目されているが、前記ＧＩ値を求めるためには対象とする食品を実際に摂取し、摂取後の血糖値の変化を実測する必要があり、その測定は容易ではない。今回の発明によりこれらの問題は解決でき、その波及効果は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明実施の最良の形態を説明する。この検査方法は、(1)予め検量モデルを作成する過程と、(2)作成した検量モデルを用いてルーチン分析する過程とに大別される。前者は（ａ）スペクトルの測定、（ｂ）従来法による血糖値の測定、（ｃ）スペクトル解析による血糖値測定用検量モデルの作成から構成され、後者は （ｄ）スペクトルの測定、（ｅ）作成した検量モデルによる血糖値の算出から構成される。
【００１３】
スペクトル測定（ａ）の過程では、温度を３１℃に一定にしたアルミニウム製ブロックに約３０秒間接触させることにより手の平の温度を一定にした後、研究用分散型近赤外装置に接続されたインタラクタンス型光ファイバープローブ３の先端を図１に示すように手の平１の小指球２に接触させてスペクトルを測定する。すなわち、分光した光が入射光用光ファイバーバンドル４を介して小指球２に照射され、小指球およびその周辺の生体組織で拡散反射された光は検出用光ファイバーバンドル５を介して検出器で検出される。
【００１４】
現場で利用する実用装置の開発の場合、回折格子が可動する研究用分散型近赤外装置に換えて回折格子が固定された簡易型のリニアアレイ型装置を用いることが可能である。
また、前記入射光用光ファイバーバンドル４に換えて光源ランプを内蔵した光源部の開口部を複数個配置してもよい。
【００１５】
従来法による血糖値の測定（ｂ）の過程では、スペクトル測定後直ちに針を用いて指先に穿刺して採血、従来の測定装置(例えば、富士フイルムメデカル株式会社製、富士ドライケム３００Ｇ)により血糖値を測定する。スペクトル測定（ａ）および従来法による血糖値の測定（ｂ）の操作を血糖値の異なる条件下で必要な回数繰り返す。１人の被験者あるいは複数の被験者を用いることが可能である。
【００１６】
スペクトル解析による血糖値測定用検量モデルの作成（ｃ）の過程では、前記小指球の光散乱状態の違いによるスペクトルの上下変動を除去するため、二次微分スペクトルを算出する。図２に前記小指球の二次微分スペクトルの例を示す。９７０ｎｍの近傍に観察される強い吸収は水によるものである。スペクトルの二次微分値と前記従来法による血糖値の測定（ｂ）で得られた血糖値を基にクロスバリデーション法によりＰＬＳ回帰を行い血糖値用の検量モデルを作成する。被験者が１人の場合の血糖値推定値の散布図および作成した血糖値用検量モデルの回帰係数のプロットを図３および図４に示す。クロスバリデーション時の誤差の標準偏差(ＳＥＣＶ)は１０．１ｍｇ／ｄＬであり、これまでの測定誤差の約１／２となった。前記回帰係数は次式により説明される。
【００１７】
G = K0 + K1A700 + K2A702 + K3A704 +・・・+ KiAj +・・・+ KnAm        (1)
ここで、
Gはグルコース含量(mg/dL)
Kiは波長 j nm における回帰係数
Ajは波長 j nm における吸光度、その一次微分値、又は二次微分値
【００１８】
回帰係数のプロットは式(1)のKiの値を７００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域でプロッタした図で、Kiの値は各波長のAjに加わる荷重である。すなわち、図４に示されるピークはその波長の重要度を示している。図４の場合、重要度の高い波長の中に９２０ｎｍのグルコースの吸収バンド、９７８ｎｍの水の吸収バンドが含まれている。
【００１９】
図５は被験者が多数の場合の血糖値推定値の散布図である。複数の被験者のスペクトルを基に、すなわち個人差のあるスペクトルを基にスペクトル解析を行っても被験者が１人の場合とほぼ同等の測定結果が得られ、ＳＥＣＶは１３．４ｍｇ／ｄＬであった。
【００２０】
前記作成した検量モデルを用いてルーチン分析する過程(2)では、前記スペクトル測定（ａ）と同様な方法により小指球のスペクトルが測定される。すなわち、手の平の温度を３１℃に調整し、インタラクタンス型光ファイバープローブ３の先端を図１のように手の平１の小指球２に接触させてスペクトルを測定する。得られたスペクトルを前記開発した検量モデルに適用し、血糖値が算出される。ルーチン分析ではこの操作が繰り返され、ヒト血糖値の非侵襲測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明による血糖値非侵襲測定法は、安価でかつ操作が簡単な簡易型装置を作ることにより、糖尿病患者の健康管理、および食品のＧＩ値の測定などに活用することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】インタラクタンス法による小指球のスペクトル測定
【図２】小指球の二次微分スペクトルを示す図
【図３】被験者が１人の場合の血糖値推定値の散布図
【図４】作成した血糖値用検量モデルの回帰係数を示す図
【図５】被験者が多数の場合の血糖値推定値の散布図
【符号の説明】
【００２３】
１・・・手の平
２・・・小指球
３・・・インタラクタンス型光ファイバーのプローブ
４・・・入射光用光ファイバーバンドル
５・・・検出用光ファイバーバンドル
６・・・３のプローブ先端の断面
【図１】
2010029399.tif 000003
【図２】
2010029399.tif 000004
【図３】
2010029399.tif 000005
【図４】
2010029399.tif 000006
【図５】
2010029399.tif 000007