(57)【要約】【課題】本発明は、人の皮膚からのＡＧＥｓ由来の蛍光発光を、従来のような光学的もしくは間接的な光学伝達手段を介することなく、直接的に受光部において電気信号に変換して測定する際の電源を、外部電源に依存しないようにして、小型で操作性に優れた、簡便なＡＧＥｓ測定装置用の測定ヘッドを提供することである。【解決手段】測定装置用の測定ヘッドの形状を、指で摘める程度の小型の外径形状にするとともに、当該測定ヘッドには最低限必要な励起光光源としてのＬＥＤ発光部と、受光部としての基盤一体型の分光光度計素子と、これ等に対する電源電池を内装してなり、皮膚からのＡＧＥｓ由来の蛍光発光を、受光部の分光光度計素子にて直接的に電気信号に変換して検出可能に構成している。【選択図】      図４
2014068950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定ヘッド本体の形状を、指先で摘んで握れる程度の比較的細身の外径に形成し、当該測定ヘッド本体の内部には、最小限必要な光源として、特定のＡＧＥｓの励起光より僅かに短い波長の紫外光ＬＥＤと、僅かに長い波長の紫外光ＬＥＤを組合わせてなる励起光光源と、当該二個の紫外光ＬＥＤによる励起光光源と一個の白色ＬＥＤとを、中心軸線に対し同軸平行的に配置してなるＬＥＤ発光部を設けるとともに、上記中心軸線部には、受光部としての基盤一体型の分光光度計素子を内装し、当該受光部と上記測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、上記ＬＥＤ発光部からの近接した二種類の励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚から反射されるＡＧＥｓ由来の二種類の蛍光発光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、これにより糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）由来の二種類の蛍光発光を、受光部の分光光度計素子にて直接的に重合増幅された測定値電気信号に変換して検出し、この蛍光測定値電気信号を別置きの信号処理制御部に対する入力信号として出力できるようにし、これ等発光部と受光部に対する電源電池を測定ヘッド本体内に収納するよう構成したことを特徴とする糖化最終生成物質の測定装置用測定ヘッド。
【請求項２】
測定ヘッド本体内のワンパス式の光経路における測定ヘッド本体端面の測定穴には、ＡＧＥｓ由来以外の皮膚からの反射蛍光をカットするフィルター部材を設け、測定ヘッド本体内の光経路を密閉構造に構成したことを特徴とする請求項１項記載の糖化最終生成物質の測定装置用測定ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加齢と共に体内に生成蓄積される糖化最終生成物質（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｇｌｙｃａｔｉｏｎ  ｅｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓ；ＡＧＥｓ）の蛍光特性を利用して、各種の身体内部的な疾患、例えば、糖尿病と糖尿病性網膜剥離、腎臓疾患、動脈硬化、アルツハイマー病、骨粗しょう症、癌、皮膚硬化などの老化の進行度や成人病疾患に関する可能性を判別するために、ＡＧＥｓを非侵襲的に検出測定するための簡易型の測定装置に関し、特に人種や日焼けなどの皮膚組織の色素の影響を受け難い人体の最適な部位における測定を可能にするために、皮膚に押し当てる測定ヘッドに発光部と受光部を集約して小型コンパクトに成し、これを自在に最適な部位に押し当てるだけで検出測定を可能にした糖化最終生成物質の測定装置に使用する測定ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に加齢と共に人間の体内には、各種の糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）が蓄積され、殊に成人病の主たる原因となる高血糖状態の糖尿病患者では、血中及び人体組織中のＡＧＥｓ蓄積量が、同年齢の健常者と比べて多いことが知られ、特定の病気に対応した特定のＡＧＥｓが存在すること、及びこれらＡＧＥｓの中には、青色光（３８０ｎｍ〜５００ｎｍ）以下の領域にある特定の励起光を照射すると、ＡＧＥｓ由来の蛍光特性により励起光よりも長い特定の波長を発するもの、或いは蛍光を発しないもの等、様々な糖化物質が存在することが知られている。
【０００３】
また、特定のＡＧＥｓを測定したり検出するための装置には、人体から血液や細胞等を採取して分析する質量分析装置（ＭＳ）や高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）が使用されている。或いは近年、採血や細胞診等の試料を人から採取することによる負担を強いることのないような、所謂、非侵襲的な測定装置の開発が注目され、例えば、皮膚組織に特定の励起光を照射し、ＡＧＥｓの蛍光発光を光学的に測定器本体に導いて検出する大掛りな測定装置など、様々な検出測定装置も提案されている。更には、これ等によるＡＧＥｓ量の測定結果に基づいて、各種の成人病疾患などの可能性を判別したり、病気の診断がなされる様になっていることも知られている。
【０００４】
特に、後者の非侵襲的にＡＧＥｓを測定する装置において注意しなくてはならないこととしては、皮膚の色は人種、性差、加齢、日焼け、皮膚疾患、皮膚組織の厚さ、メラニン量、血中ヘモグロビン量等に関し、人種的に大幅な違いがあり、そのために皮膚ＡＧＥｓ測定装置によって得られた測定値は、皮膚色の影響を受けることになるので、測定データを適切に補正する必要がある。更には、皮膚に照射した光から得られる反射光と、本来必要な皮膚中ＡＧＥ由来の蛍光、或いは皮膚中のＡＧＥ以外の物質から発生する蛍光等の影響と測定誤差を可能な限り少なくし、または避けるための様々な工夫がなされ、これ等の一般的な解決課題に対する提案も知られている。
【０００５】
例えば、研究用に市販されているこの種の非侵襲的なＡＧＥｓ検出測定装置として、上面に検出窓を開口した箱型のケーシング内に、光源と蛍光分光器及びデータ解析装置を内蔵してなる設置型の測定装置（商品名：ＡＧＥ  Ｒｅａｄｅｒ）が実用化され、測定部としてのケーシングの上に人の腕を載せて励起光を照射し、腕からの蛍光を検出して、その測定値に基づく疾病状態の診断などに供するものが実用化されていると共に、当該測定装置に関して国際特許出願された特許文献の特徴的な構成は、ケース６内に設けたブラックライト蛍光管２を光源とし、フィルター５を介して特定波長の励起光を皮膚組織７に照射し、皮膚組織７からの蛍光発光を測定窓１８からそのままファイバー３を介して光学的に検出器２２に導いて測定し、コンピューター１６により臨床的に患者の正常な皮膚組織における自家蛍光特性を把握できるようにした、皮膚組織の自家蛍光特性を決定するための方法とその装置に関するもの（特許文献１）がある。
【０００６】
更に、従来知られている、この種の非侵襲的なＡＧＥｓ検出測定装置としては、従来のピンポイント（点）の測定方法による励起光の照射位置のずれによる測定値のばらつきをなくすために、測定対象部（皮膚組織）に対する励起光光源４とこの励起光由来の蛍光を光学的に受光する検出器８とを備えた走査機構１を、上面に窓部３ａを有する筺体３内に装備することにより、測定対象部に対し筺体３内部で上記励起光光源４並びに受光検出器８を平面的に移動させてＡＧＥｓ由来の蛍光を測定（走査）することができるようにし、当該構成により、一回の走査により多点測定、即ち面としての測定値を得て、この豊富な測定情報に基づいて測定結果のばらつきを解消するようにした大掛かりな測定装置システム（特許文献２）が知られている。
【０００７】
また、上記特許文献１，２の様に、励起光の照射部が設置型であるのに対して、照射部がハンディータイプに構成されていると共に、この照射ヘッド部からの映像を光学的に情報処理部に伝達するように構成された測定装置として、例えば、多光子励起を利用して生体物質に所定の反応を進行させ、該反応の反応生成物である自家蛍光性物質からの蛍光を光学的に検出部に導出することによって、前記生体物質を検出する方法と、この検出された蛍光検出値に基づいて、疾患状態及び生理機能の判定を行なうようにした、レーザーを用いた生体物質検出方法に関するもの（特許文献３）、及び水銀キセノンランプ１８を第１の励起光光源とするとともに、ハロゲンランプ２０を第２の励起光光源とする光源部１２を設け、この光源部１２からの第１と第２の検査光Ｌ１，Ｌ２を、皮膚などの所定の部位（検査部位）Ｗへと光学的に伝導するグラスファイバーなどの第１の導光部３２と、皮膚などの所定の部位（検査部位）ＷからのＡＧＥｓ由来の蛍光などの反射光を、フォトダイオードアレイ４６を有する別置きの測定部１６へと光学的に伝導する同様な第２の導光部３４とにより、光として検査部Ｗへ照射し、かつ光として受光するためのハンディータイプの照射部３０を設けた、皮膚の蛍光測定方法およびその装置に関するもの（特許文献４）などが知られている。
【０００８】
更に、上記の公知文献の欠点、例えば、光学的な検出とその光学的伝達手段、並びに光学的情報処理などの欠点を解決するために、本願の発明者らにより創案された、励起光の照射部と検出部をハンディー型に構成した測定ヘッド部を備え、この測定ヘッド部における検出部でＡＧＥｓ由来の蛍光を直接電気信号に変換して検出し、別置きの情報処理部へと測定値電気信号として伝達するようにされた糖化最終生成物質の測定装置（特許文献５）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ０１／０２２８６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−０５８１０４号公報
【特許文献３】特開２００９−０４７５４０号公報
【特許文献４】特開２００４−２９０２３４号公報
【特許文献５】特願２０１２−１４７４３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１におけるような装置の場合、光源として使用しているブラックライト蛍光管２が長尺であるため、測定部位が小さい範囲で良いにもかかわらず光源を収容するケース６が大型化し、しかも被測定物として適する人体の部位は、ブラックライト蛍光管２と類似する形状をした人の腕などにおける皮膚組織７に限られ、その為に測定の際には、ケース１を設置して測定窓１８の上に腕を載せる必要があり、日焼けなどの影響の少ない上腕の内側や腹部等の最適な測定部位の選択に制約があって、使い勝手の悪いものであるばかりでなく、特にブラックライト蛍光管２を光源としているために、消費電力と発熱エネルギーが大きく、敏感な皮膚組織にとってはあり好ましいものではなかった。
更に、波長域の広いブラックライト蛍光管２による照射光の影響を避けるために、高価なグラスファイバー３により集光して光の状態のまま分光光度計１５と検出器２２に光学的に導いている関係上、装置が大型化するとともにコストが嵩む等、不都合なものであった。
【００１１】
更に、特許文献２における皮膚ＡＧＥの非侵襲的測定装置と測定システム並びに測定方法は、特に図２，図３，図４に図示されかつ文献公報の明細書中にも記載されているように、設置型の検出装置１０の筺体３内に一列状態に配置された紫外光ＬＥＤ４ａ（波長２３０ｎｍ〜３６５ｎｍ）と、可視光ＬＥＤ４ｂ（波長４０５ｎｍ）とにより励起光光源４が構成され、この光源４から発せられた励起光は、窓部３ａから測定対象部（皮膚組織）に直接照射されるが、皮膚組織からの蛍光や反射光は、上記窓部３ａから筺体３内に装備された受光部側の蛍光導入スリット５、導光部６、レンズ７などの光学経路を経て検出器８へと案内されると同時に、これ等光源４と検出部８は、一体的に駆動機構２により走査機構１として移動走査自在に構成されているので、外部の測定装置９に対し電気信号を送ることはできても、検出器８に至るまでの光学経路５，６，７は長い反転パスを必要とし、しかも、検出装置１０本体が自動走査機構１を必須条件としているため、この走査と駆動にかかわる可動部が複雑で大型化せざるを得ず、ために前記特許文献１等と同様に設置して使用するタイプの構造であり、簡単に持ち運びできるものではなく、そのうえ皮膚組織の最適な部位での測定には不向きで、使い勝手の悪いものであった。
【００１２】
そして、励起光の照射部と測定・検出部が、設置型ではないことが窺える特許文献３の図５、図６に開示されている生体物質検出方法に用いる検出装置は、多光子励起のための光源としてレーザー光源１１を用いた構成のため、生体試料標本４の深部におけるＡＧＥｓの測定検査ができる代わりに、レーザー光源１１の消費電力と発生エネルギーが大きく大掛かりな外部電源を必要とするため高価な設備となり、しかも光源１１と標本４との伝達経路には、焦点を合わせる対物レンズ２８ａや複雑なフィルタリング等の光学的な手段を必要とするばかりでなく、特に図６の装置に示されているように、前記した特許文献１，２と同様に、検出光を光学的に伝達するための効率の良い光ファイバー２８ｃを使用しているため、コストの高いものであるとともに、レーザー光源を含めたシステムとしてみた場合も、手軽に移動して使用できるようなものではなかった。
【００１３】
また、特許文献４の皮膚の蛍光測定方法およびその装置にあっては、その図１および文献公報明細書中にも記載されているように、光源部１２を構成する水銀キセノンランプ１８を第１の励起光光源とするとともに、ハロゲンランプ２０を第２の励起光光源とし、これ等第１と第２の検査光Ｌ１（波長３３５ｎｍ），Ｌ２（波長３６５ｎｍ）を、皮膚などの所定の部位（検査部位）Ｗへと、光学的伝導手段であるグラスファイバーなどの第１の導光部３２を介して照射部３０から励起光を照射し、次いで所定の部位（検査部位）ＷからのＡＧＥｓ由来の蛍光などの反射光を、上記照射部３０からフォトダイオードアレイ４６を有する別置きされた測定部１６へと、同様に光学的な伝導手段である第２の導光部３４により導くようになっているので、皮膚などの最適部位に対する照射部３０の操作性は改善されるものの、それぞれ別置きに構成されている光源部１２と測定部１６とが高価な光学的な伝導手段を用いて連繋されている以上、前記した従来の特許文献１乃至３におけると全く同様に、高価でコストが嵩むものであるばかりでなく、その励起光光源１２の水銀キセノンランプ１８やハロゲンランプ２０は、消費電力も大きく大掛かりな電源装置を必要とし、使用に際し装置を設置して使用せざるを得ないため、持ち運びに便利な装置とは言えないものであった。
また，検査測定の際には、皮膚などの測定部位に、最初に第１の検査光Ｌ１を照射して反射した蛍光を測定し、次いで波長の大幅に異なる第２の検査光Ｌ２を照射して反射光を測定し、これ等の反射光データにより蛍光補正を行なう様にしているため（公報段落００４９参照）、処理と操作が複雑になり簡便に使用できるものではなかった。
【００１４】
更に、特許文献５の糖化最終生成物質の測定装置は、測定ヘッド１の形状を人の手で握れるようなコンパクトな形状に形成し、当該測定ヘッド１の内部には略中空円錐形状の取付け部材１１を設けて、その円錐内面の同一円周上には光源としての複数のＬＥＤ１２ａ，１２ｂを環状に配列し、これ等のＬＥＤ光が中心軸線上の一点に集中して向かうようにしたＬＥＤ発光部１２を設けるとともに、取付け部材１１の中央頂部には受光部１４としての基盤一体型の分光光度計素子１５を集約して内装し、皮膚からの反射光が測定穴１０ａから上記受光部１４へと入光するワンパス式の光経路を構成し、これにより糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）由来の蛍光発光を、受光部１４の分光光度計素子１５にて直接的に電気信号に変換して検出できるように構成しているが、前記した公知の従来品に比べ、光学的な伝達手段や電源等について大幅に改善されているが、測定ヘッド１は、複数個のＬＥＤ１２ａ，１２ｂを環状に配置して、これ等からの励起光を一点に向けて集光するように構成しているため、その分だけ測定ヘッド部の外径が太くなることは否めないものであった。
また、消費電力の少ないＬＥＤ発光部を採用しているとは言っても、一般電源を外部電源としているため、電源確保のために測定・検査などの使用場所に関する制約を受け、使用場所の選定にある程度の不都合を生ずることを免れないものであった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記各種の不具合を改善し解決するために創案されたものであって、その目的とするところは、小型でありながら外部電源に依存しない測定ヘッドとするために、人体の最適な測定部位の皮膚に自由に測定装置の測定ヘッドを押し当てられるよう、測定ヘッドの形状を、指先で摘んで握れる程度の比較的細身の外径に形成し、当該測定ヘッドの内部には、前記特許文献５と同様にＬＥＤ発光部と受光部とを設けるが、これ等は受光部に対する発光部として最小限必要な数、即ち、光源として特定のＡＧＥｓの励起光より僅かに短い波長の紫外光ＬＥＤと、僅かに長い波長の紫外光ＬＥＤを組合わせてなる励起光光源と、当該二個の紫外光ＬＥＤによる励起光光源と一個の白色ＬＥＤとを、中心軸線に対し同軸平行的に配置してなるＬＥＤ発光部を設けるとともに、上記中心軸線上の受光部には、基盤一体型の分光光度計素子を内装し、当該受光部と上記測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、上記ＬＥＤ発光部からの近接した二種類の励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚から反射されるＡＧＥｓ由来の二種類の蛍光発光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、これにより糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）由来の二種類の蛍光発光を、受光部の分光光度計素子にて直接的に重合増幅された測定値電気信号に変換して検出し、これ等発光部と受光部に対する電源電池を測定ヘッド本体内に収納するよう構成し、省エネに優れたＬＥＤ光源でありながら最低限必要な励起光などの照射能力を確保し、簡便かつ操作性に優れ、しかも電源内蔵式にしてポケットに入れて持ち運び自在であるとともに、消費電力の小さい安価な簡易型の糖化最終生成物質の測定装置用の測定ヘッドを提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、測定ヘッド本体の中心軸線上の受光部と測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、上記ＬＥＤ発光部からの励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚からの反射光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、この光経路における測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴には、ＡＧＥｓ由来以外の皮膚からの反射蛍光をカットするフィルター部材を設けて測定ヘッド本体内の光経路を密閉構造にすることにより、光経路内部ヘの塵や埃の侵入がなく、光経路のクリーン度の維持と精度に関する信頼性の向上を果たし、メンテナンス性に優れて、簡便かつ操作性にも優れた、安価な糖化最終生成物質の測定装置用測定ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、測定ヘッド本体の形状を、指先で摘んで握れる程度の比較的細身の外径に形成し、当該測定ヘッド本体の内部には、最小限必要な光源として、特定のＡＧＥｓの励起光より僅かに短い波長の紫外光ＬＥＤと、僅かに長い波長の紫外光ＬＥＤを組合わせてなる励起光光源と、当該二個の紫外光ＬＥＤによる励起光光源と一個の白色ＬＥＤとを、中心軸線に対し同軸平行的に配置してなるＬＥＤ発光部を設けるとともに、上記中心軸線上には受光部としての基盤一体型の分光光度計素子を内装し、当該受光部と上記測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、上記ＬＥＤ発光部からの近接した二種類の励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚から反射されるＡＧＥｓ由来の二種類の蛍光発光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、これにより糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）由来の二種類の蛍光発光を、受光部の分光光度計素子にて直接的に重合増幅された測定値電気信号に変換して検出し、この蛍光測定値電気信号を別置きの信号処理制御部に対する入力信号として出力するようにし、これ等発光部と受光部に対する電源電池を測定ヘッド本体内に収納するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、測定ヘッド本体の中心軸線上に配置された、受光部と、測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、ＬＥＤ発光部からの近接した二種類の励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚から反射されるＡＧＥｓ由来の二種類の蛍光発光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、当該光経路における測定ヘッド本体端面の測定穴には、ＡＧＥｓ由来以外の皮膚からの反射蛍光をカットするフィルター部材を設けて、測定ヘッド本体内の光経路を密閉構造にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、請求項１に記載の如く、測定ヘッド本体の形状を、指先で摘んで握れる程度の比較的細身の外径に形成し、当該測定ヘッド本体の内部には、最小限必要な光源として、特定のＡＧＥｓの励起光より僅かに短い波長の紫外光ＬＥＤと、僅かに長い波長の紫外光ＬＥＤを組合わせてなる励起光光源と、当該二個の紫外光ＬＥＤによる励起光光源と一個の白色ＬＥＤとを、中心軸線に対し同軸平行的に配置してなるＬＥＤ発光部を設けるとともに、上記中心軸線上には受光部としての基盤一体型の分光光度計素子を内装し、当該受光部と上記測定ヘッド本体端面の中央に開孔した測定穴とが同一軸線上に配置されて、上記ＬＥＤ発光部からの近接した二種類の励起光が測定穴から皮膚に照射されると同時に、皮膚から反射されるＡＧＥｓ由来の二種類の蛍光発光が測定穴から上記受光部へと入光するワンパス式の光経路を構成し、これにより糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）由来の二種類の蛍光発光を、受光部の分光光度計素子にて直接的に重合増幅された測定値電気信号に変換して検出し、この蛍光測定値電気信号を別置きの信号処理制御部に対する入力信号として出力するようにし、これ等発光部と受光部に対する電源電池を測定ヘッド本体内に収容するよう構成したので、簡便かつ操作性に優れ、しかも電源内蔵式であるために特別な電源確保の心配や、一般電源の準備の必要性がないとともに、消費電力の小さい安価な簡易型の糖化最終生成物質の測定装置用の測定ヘッドとして、自在に人体における測定に最適な場所、即ち、人種や日焼けなどの皮膚組織の色素の影響を受け難い最適部位に、検出器ヘッドを押し当てて測定することができ、これにより検出精度と操作性を飛躍的に向上させることができる優れた効果を発揮する。
【００２０】
また、そればかりでなく、測定装置全体としても簡単なコンパクトな持ち運び自在な構造に構成することができ、しかも測定ヘッドは、ポケットに入れて携帯も楽にできるとともに、光源としては最小限必要なＬＥＤ発光部として、近接した二種類の特定波長をもつ二個の紫外光ＬＥＤと補正用の白色ＬＥＤを採用しただけなので、その光源電源も安価な電池で済み、一般電源のない場所においても測定使用ができるなど、使用場所の拘束を受けることがなく使い勝手に優れ、しかも経済的であり、安価な簡易型の装置として経済効果の大きい測定装置用測定ヘッドを提供することができる。
更に、測定ヘッドにおいて、受光したＡＧＥｓ由来の蛍光を含む検出光を直接分光光度計素子により重合増幅された測定値電気信号に変換して検出し、この蛍光測定値電気信号を電気的に伝達処理できるので、従来一般に採用されていたような、高価なグラスファイバー等の光学的な検出光伝導手段や光学的処理手段などを必要とすることがなく、それゆえ従来装置に比べ、非常に安価に装置を構成することができるなど、初期投資の点においても、経済性に優れた測定装置用測定ヘッドを提供することができる。
【００２１】
本発明によれば、請求項２に記載の如く、測定ヘッド本体内のワンパス式の光経路における測定ヘッド本体端面の測定穴には、ＡＧＥｓ由来以外の皮膚からの反射蛍光をカットするフィルター部材を設け、測定ヘッド本体内の光経路を密閉構造に構成したので、光経路内部ヘの塵や埃の侵入がなく、光経路のクリーン度の維持と精度に関する信頼性の向上を果たし、メンテナンス性に優れて、簡便かつ操作性にも優れた、安価な糖化最終生成物質の測定装置用測定ヘッドを実現し、提供することができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態における糖化最終生成物質の測定装置の全体構成とその測定ヘッドを表す説明用斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における図１に示す測定ヘッドの説明用側面図である。
【図３】本発明の実施の形態における図２に示す測定ヘッドの押し当て端面をＡ方向から見た説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における図２に示す測定ヘッドの説明用拡大縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における図２に示す測定ヘッドの押し当て面となる端面部材を取り外してＡ方向から見た説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における光源として特定の励起光波長に近接した二種類の励起光による特定のＡＧＥ由来の二種類の蛍光発光の測定検出結果の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。
図１は、一実施の形態における糖化最終生成物質の測定装置の全体構成と、その測定ヘッドを表す説明用斜視図であり、本発明の測定装置用測定ヘッド本体１は、人体の最適な測定部位の皮膚に自由に押し当てられるように、人の手で握れる大きさよりも更に小径の、即ち、指で摘んで握れる程度の小型コンパクトな形状、例えば、電源電池を収納可能なペンタイプ形、若しくは懐中電灯程度の太さの比較的細身の摘まみ易い外径寸法（具体的な一例を示すとすれば約３０φ程度）の操作部１ａと、後述の押し当て面を構成する当接端面部材１ｃを取付けるとともに、発光部１０と受光部１４とを内蔵するための外形寸法の僅かに大きいヘッド部１ｂとを持っている。
なお、この測定ヘッド本体１における操作部１ａとヘッド部１ｂ及び当接端面部材１ｃの形状は、図示の形状寸法に捉われることなく、外径寸法が同一径であっても良く、また五角形に限らず、三角形や丸型など、必要に応じて種々変更して採用することができるものである。
【００２４】
当該測定ヘッド本体１のヘッド部１ｂには、内部に後述のＬＥＤ発光部１０と受光部１４としての基盤一体型の分光光度計素子１５を有するとともに、これ等発光部１０と受光部１４に対する電源供給用の電池２（この電池２は充電式であっても良い）が、測定ヘッド本体１の操作部１ａに内蔵されていて、ＬＥＤ発光部１０を構成する後述の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂと白色ＬＥＤ１３、及び分光光度計素子１５に対する電源供給並びに、これ等によるＡＧＥｓ由来の蛍光の測定値電気信号出力を発信するように構成される一方、この電気信号出力を操作部１ａ端部のケーブルコネクター２１に接続されたケーブル３により導出して、その測定値電気信号に基づいた検出光の分光分布波形を表示するディスプレイ画面４ａを有し、かつ得られた測定値データから病気や疾患の進行度などを診断したり、判定処理するための制御ソフトなどを内蔵したパソコン４とにより全体的なＡＧＥｓ測定装置が構成される。
なお、図示実施例の場合は、汎用のパソコン４を用い、上記測定ヘッド本体１との間に測定値電気信号を増幅したり、パソコン用信号に処理したりする、制御回路を備えた中継ボックス５を設けた簡易型の場合を例示したが、パソコン４と中継ボックス５を一体型に構成した専用の測定装置本体として実施することもできるものであることは言うまでもない。
【００２５】
次に、本発明の測定装置用の測定ヘッド本体１にかかわる構成について、図２乃至図５に基づいて以下詳述する。
本発明の測定ヘッド本体１は、人の指で摘んで握れるようにするための小型コンパクトな形状として、外観的に図示の場合は略五角形のペンシル形、若しくは懐中電灯程度の外径となる太さに形成されてなる中空筒状の操作部１ａと、僅かに外形の大きなヘッド部１ｂとからなり（ただし外観形状はこの五角形に限られるものではないが、五角形の場合は転がり難い形状となる）、この中空筒状のヘッド部１ｂの一端には、皮膚に押し当てるための当接面を形成するように当接端面部材１ｃが設けられ、この当接端面部材１ｃの中央には、皮膚への励起光と皮膚からの蛍光を含む反射光が通過するための測定穴１６が開孔され（図３参照）、更にヘッド部１ｂの内部には、後述のＬＥＤ発光部１０と、受光部１４としての基盤一体型の分光光度計素子１５に対する電源供給用の電池２が内蔵されるとともに、当該電源電池２とＬＥＤ発光部１０の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ及び白色ＬＥＤ１３との間の給電発光状態を、検出ＡＧＥｓや皮膚の状態等に応じて選択的に切り替えるための切換スイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられていて、手元操作できるように構成されている。
【００２６】
なお、図示実施例の場合は、分光光度計素子１５からの蛍光分光光度分布の電気信号を、操作部１ａ端部のケーブルコネクター２１から導出したケーブル３を介して出力伝達する構成を例示しているが、この伝達手段は無線で行なうように構成することも可能で、当業者が容易に採用実施することができる範囲で変更可能なことは言うまでもない。
また、パソコン４において行なわれる老化や成人病疾患等の予測や診断に関する判定方法や、その処理ソフトなどについては、ここでは説明を省略する。
【００２７】
そして、上記ヘッド部１ｂ内には、図４に詳細を示すように、当接端面部材１ｃの背面側において、発光部１０と受光部１４を取付けるための取付け部材１１が固定支持されていて、その取付け部材１１のお椀形の曲面１１ａの中心軸線上には、受光部１４としての受光穴１４ａが穿孔されるとともに、これと同軸平行関係を保って配置される励起光光源として、特定の糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）に対する特定の波長に近接した、異なる波長を持つ最小限必要な二種類の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂが設けられると同時に、当該励起光光源とは別に、皮膚の色補正のための後述する白色光ＬＥＤ１３を同様に同軸平行的に配列して、消費電力の少ないＬＥＤ発光部１０を構成し、かつこれ等の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂと白色光ＬＥＤ１３から発せられる励起光と補正光は、前記当接端面部材１ｃの中心部に同軸的に設けられた測定穴１６から皮膚に照射され、皮膚から反射されたＡＧＥｓ由来の蛍光発光が測定穴１６から入光して、中心軸線上の受光部１４へとワンパス式に入光するように設置されている。
このとき、測定穴１６には皮膚から反射されたＡＧＥｓ由来の蛍光発光以外の反射光をカットするためのフィルター部材１７が設けられ、測定穴１６の開口を密封状態に塞ぎ、塵や埃等がヘッド部１ｂ内に侵入するのを防止するように構成されている。
【００２８】
更に、取付け部材１１の中心部には、前記当接端面部材１ｃの測定穴１６に対向するよう同一軸線上の位置関係を保って、前記受光部１４の受光穴１４ａ及び基盤一体型の分光光度計素子１５が設置され、これ等の配置関係により、上記ＬＥＤ発光部１０からの励起光と補正光が測定穴１６から皮膚に照射されると同時に、皮膚からの蛍光を含む反射光が測定穴１６から受光部１４の分光光度計素子１５へと入光する、ワンパス式の光経路を形成するように構成されている。
【００２９】
上記ＬＥＤ発光部１０について更に詳しく説明すると、特定のＡＧＥｓに対する励起光光源としての特定の波長との関係について、本実施例においては例えば、特定のＡＧＥｓとして、特にクロスリン、ピロピリジン、ペントジンなど蛍光を発するＡＧＥｓを対象としているが、これに限られることなく、例えば３デオキシグルコソン（３ＤＧ）のように糖化反応中間体として生成するＡＧＥｓ、更にはカルボキシメチルリジン（ＣＭＬ）のように蛍光を発しないＡＧＥｓであっても、その発生過程で同時に生成される蛍光を発するＡＧＥｓをも対象にするように、これらＡＧＥｓに対する特定の励起光波長の３７０ｎｍと、これに対応するＡＧＥｓ由来の蛍光波長４４０ｎｍとの相関関係に着目して、具体的に例えば、測定装置の測定ヘッド本体１におけるＬＥＤ発光部１０として、上記特定の励起光波長３７０ｎｍより僅かに短い波長３６５ｎｍの紫外光ＬＥＤ１２ａと、僅かに長い波長３７５ｎｍの紫外光ＬＥＤ１２ｂとを組合せて、これを励起光光源として採用し、図４，図５に示すように、取付け部材１１の中に埋め込まれて固定され、これ等の特定励起光に近接した二種類の波長を持つ紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂからの励起光は、前述したように、当接端面部材１ｃの中心部の測定穴１６から皮膚に向けて照射され、測定のために最小限必要な励起光光源を得ることができるのである。
【００３０】
なお、これ等の二種類の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂによる皮膚からのＡＧＥｓ由来の二つの蛍光発光は、原理的には、紫外光ＬＥＤの特定の波長の種類に対応して特定のＡＧＥｓ由来の蛍光が励起されるので、同数の蛍光発光が反射光として発生するものであり、蛍光を発しないＡＧＥｓでもその糖化反応中間体からの反射光や、ＡＧＥｓ生成過程で付随的に蛍光を発生するものなど、もしくは何れかの紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂによる蛍光特性の高い方のＡＧＥｓに由来する蛍光発光など、その状態や皮膚の状態などに応じて切換スイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを操作することにより、あらゆる反射光を幅広く検出測定することができるのである。
【００３１】
また、これ等の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂの波長の選定については、測定対象とされる特定のＡＧＥｓが異なれば、当然その励起光として使用する波長も相対的に異なり、ＡＧＥｓ由来の蛍光波長も上記と異なることは言うまでもなく、その必要とする波長に合わせて紫外光ＬＥＤを種々選択して採用したり、特定の励起光波長に対する僅かに短い波長と長い波長の異なる幅の設定についても、効率の良い波長幅を適宜選択設定するものである。
【００３２】
また、上記ＬＥＤ発光部１０には、皮膚の状態のバラつきや吸収光などの色補正用として、比較的長い波長、例えば一例として、本実施例の場合は４６５ｎｍの波長の白色光ＬＥＤ１３を、上記紫外光ＬＥＤ○１２ａ，１２ｂと平行関係を保って併設してあるとともに、この白色光ＬＥＤ○１３は、取付け部材１１に埋め込まれて固定されている。
上記ＬＥＤ発光部１０に対応する様に、着色ガラス式のフィルター１７が、当接端面部材１ｃの測定穴１６ｃを塞ぐように設けられ、密封構造を保つようになされている。
【００３３】
更に、本発明の特徴として、上記したＬＥＤ発光部１０と相俟って受光部１４の構成がある。即ち、本発明では、測定ヘッド本体１内に固定された取付け部材１１の中心部には、前記当接端面部材１ｃの中心部の測定穴１６に対向するよう受光穴１４ａが同一軸線上において開口するように設置され、この受光穴１４ａの背面側には、前記特定のＡＧＥｓ由来の蛍光波長４４０ｎｍ以外の皮膚組織からの反射光や、他の物質からの蛍光、例えば波長４１８ｎｍ付近の蛍光等をカットするための着色ガラス製の受光フィルター１４ｂを設けるとともに、受光穴１４ａから取り込まれた特定のＡＧＥ由来の蛍光（図示実施例の場合は近接した二種類の波長の励起光に励起されたＡＧＥ由来の二つの蛍光発光）を感知して、この二つの測定光を重合増幅して直接的に電気信号に変換して計測する基盤一体型の分光光度計素子１５が固定配備され、蛍光測定値を全く光学的伝達手段に依存することなく、電気信号に変換しケーブル３を介して前記パソコン４に電送するように構成されている。
【００３４】
次に、本発明の糖化最終生成物質の測定装置用測定ヘッドを使用するときは、図１に示すように測定ヘッド本体１及びパソコン４を電気的に接続してセットアップする。パソコン４の電源は、一般電源あるいはパソコン本体内蔵のバッテリー電源でも構わない。次いで測定操作を行なうオペレーターは、測定ヘッド本体１の操作部１ａを手で摘まんで、被験者の腹部や首などの最適な部位に当接端面部材１ｃを押し当て、紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ及び白色光ＬＥＤ１３の切換スイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを手元でＯＮ操作して、しばらくの間この状態を保持する。
この時の電源は、内部電源のため外部電源を考慮する必要はなく、必要な場所で必要な時に測定検査を実施する事ができて、便利であり、こうすることにより被験者の皮膚に対しては、ＬＥＤ発光部１０における紫外光ＬＥＤ１２ａからの３６５ｎｍの励起光と、紫外光ＬＥＤ１２ｂからの３７５ｎｍの励起光と、白色光ＬＥＤ１３から発光された皮膚の補正光としての白色光が、同時に押し当て面の測定穴１６からピンポイントで照射される。
【００３５】
このとき被験者の皮膚組織の状態が人種差や性差、極端な年齢差、或いは極度な日焼け状態やメラニン色素の沈着もない等の良好な状態であれば、白色光ＬＥＤ１３の発光をする必要はないので、操作部１ａにおける切換スイッチ２０ｃを手元操作してＯＦＦにすれば良いが、一般的には一定条件の下での均質な測定データを得るためには、白色ＬＥＤ１３による色補正を常時行なって、測定データを蛍光成分のみにすることが望ましい。
【００３６】
また、本実施例においては、ＬＥＤ発光部１０における励起光として、特定の波長３６５ｎｍの紫外光ＬＥＤ１２ａ及び波長３７５ｎｍの紫外光ＬＥＤ１２ｂとが同時に押し当て面の測定穴１６から皮膚にピンポイントで照射されるので、これ等近接した二種類の特定波長を持つ励起光を受けた皮膚からは、この特定の励起光に反応したＡＧＥｓ由来の波長４４０ｎｍ付近の二つの蛍光が発せられ、これ等二つの蛍光発光は、前記ヘッド部１ｂの中心線上において対向的な配置関係にあるワンパス式の光経路中に配置された受光部１４の受光フィルター１４ｂにより、前記特定のＡＧＥｓ由来の蛍光波長４４０ｎｍ以外の皮膚からの反射光や、他の物質からの蛍光がフィルタリングされ、更に受光穴１４ａなどを経由して分光光度計素子１５へと入光し、この近接した波長を持つ二つの蛍光発光は、図６に示すように互いに重合増幅されて強められた電気信号とされ、ノイズなどの影響を受けることなく確実に基盤一体型の分光光度計素子１５によって分光光度分布測定値として計測され、この蛍光測定値は、更にケーブル３を介して電送され、爾後の処理装置としてのパソコン４にて処理される。
【００３７】
以上説明したように、図１に全体的構成を示した測定装置とその測定ヘッドのの実施例によれば、既存の一般的なパソコン４を利用して本発明の測定ヘッド本体１と電気的にケーブル接続（又は無線接続）してシステムを構成してあるので、システム全体としても小型コンパクトにして持ち運びに便利であり、しかも測定ヘッド本体１を指で摘んで握れる程度の細身の外径形状にしてあるため、検査者は、電源を確保した状態のままポケットに入れて移動する事ができ、その操作に際しても、被験者の皮膚における最適な部位に容易かつ自在に押し当てて手元操作で測定することができるなど、操作性が飛躍的に向上し、更に初期のこの種装置の目的であるところの人体に負担を掛けることなく、非侵襲的に糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）を測定することができるのである。
【００３８】
そして特に、上記測定ヘッド本体１内における取付け部材１１に、特定のＡＧＥｓに対する励起光光源としての特定の波長に近接した異なる波長を持つ二種類の紫外光ＬＥＤ１２ａと１２ｂと、皮膚の色補正のための白色光ＬＥＤ１３とを同軸平行関係を維持した状態で配列して構成されたＬＥＤ発光部１０が設けられ、これ等の紫外光ＬＥＤ１２ａ，１２ｂと白色光ＬＥＤ１３から発せられる励起光と補正光が、前記当接端面部材１ｃの中心部の測定穴１６から照射されるので、省エネタイプのＬＥＤ光でありながら、照射光として必要最小限の光源を得ることができ、これと同時に、取付け部材１１の中心部に設けられた受光部１４では、前記当接端面部材１ｃの測定穴１６と対向配置された受光穴１４ａ並びに受光フィルター１４ｂによるワンパス式の光経路において、皮膚からの蛍光を含む反射光が測定穴１６から分光光度計素子１５へと入光し、近接した二種類のＡＧＥｓ由来の蛍光発光は重合増幅されて強調された状態で、分光光度計素子１５により直接的に電気信号に変換されて計測されるので、最小限必要な精度が得られるのである。
【００３９】
また、本発明では、ＡＧＥｓ由来の蛍光発光を光の状態で導くような一般的な光学的な光経路や、光学的な伝導手段及び光学処理などによることなしに、測定ヘッド本体１に内装した分光光度計素子１５により、直接的に蛍光発光を電気信号に変換して検出し、これを判定処理システムとしてのパソコン４に電送することができるばかりでなく、電源電池２自体を測定ヘッドに内蔵しているため、一般電源のない場所などその測定可能な場所の制約が全くなく、自由な場所で測定検査を実施することができるなど、操作性と利便性が飛躍的に向上し、安価かつ簡便な装置として持ち運ぶことができ、ホータプル性にも優れているものである。
【００４０】
本発明の糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）の測定装置における測定ヘッドは、上記したようにその測定ヘッド内部のＬＥＤ発光部の必要最小限の発光ＬＥＤを平行に配列して得られる配列構造と、密閉された測定穴と受光部とのワンパス式の光経路と、受光部における基盤一体型の分光光度計素子による電気変換計測方式などの組合わせ構造について、これを変更しない限りは、ディスプレイ画面を有するコンピューターまたはパソコンなどについても、これを図示の実施例以外の形状構造のものを採用したり、電源電池を充電式にしたり、測定値電気信号の電送方式を無線方式に構成したり、また、測定ヘッド本体の外観形状についても、端面が五角形以外の握り易い三角形や丸型形状などへの変更も制限されるものではなく、当業者が容易に変更することが可能な範囲において、種々組合せたり変更することも自在である。
【００４１】
更に、特定の糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）についても、実施例に述べたクロスリン、ピロピリジン、ペントジンなど蛍光を発するＡＧＥｓを対象とすることや、或いは３デオキシグルコソン（３ＤＧ）を糖化反応中間体として生成するＡＧＥｓ、更にはカルボキシメチルリジン（ＣＭＬ）のように蛍光を発しないＡＧＥｓの発生過程で同時に生成される蛍光を発するＡＧＥｓなどに限定されることはなく、特定のＡＧＥに対する励起光光源として用いる特定の波長の関係についても、具体的に実施例に述べた特定の励起光の波長３７０ｎｍと、これに対応するＡＧＥ由来の蛍光波長４４０ｎｍに限定されるものではなく、特定のＡＧＥが変わればその励起光光源としての励起光ＬＥＤの波長を種々変更して構成することは勿論であり、これ等の変更に付随して、受光部に設ける受光フィルターにおけるカット波長の変更も必要に応じて行なうものであり、実施例の波長に限定されるものではなく、また、フィルターの方式も、着色ガラス方式に限定されるものではない。
【００４２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示され、または説明された詳細そのものには限定されないことは勿論であるとともに、これらを種々組み合わせて実施することも可能で、何れの場合も本発明の目的を逸脱するものでなければ、本発明の優れた効果を損なうことなく発揮できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、医療分野における糖化最終生成物質（ＡＧＥｓ）の測定や検査技術分野の、特に予防医学の産業分野において利用される。
【符号の説明】
【００４４】
１  測定ヘッド本体
１ａ操作部
１ｂヘッド部
１ｃ当接端面部材
２  電源電池
３  ケーブル  
４  パソコン（判定処理制御部）
４ａデータ表示画面  
５  中継ボックス
１０  ＬＥＤ発光部
１１  取付け部材
１１ａ曲面
１２ａ，１２ｂ紫外光ＬＥＤ
１３  白色ＬＥＤ
１４  受光部
１４ａ受光穴
１４ｂ受光フィルター
１５  基盤一体型の分光光度計素子
１６  測定穴
１７  フィルター
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ切換スイッチ
２１  ケーブルコネクター
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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