(57)【要約】  専用スペクトル特性を有する光で試料を照明する分光技法に依存する、血液中の検体定量のための装置及び方法。第一光源（２０）は、赤外線範囲内の広帯域光源であり、第二光源（２５）は、１つ又はそれよりも多くのレーザダイオードのような単色光源で構成される。光源は、ブドウ糖吸収と高次に相関する波長に対応するよう選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体レベルを定量するための装置であって、
２つの寄与、即ち、広帯域範囲に亘る波長を含む第一広帯域寄与と、検体吸収に相関する選択的な波長を含む第二選択的寄与とを含む入力スペクトルを用いて、体の一部を照明するための照明構成と、
透過される且つ／或いは反射される光を収集するための収集器と、
透過される且つ／或いは反射される光の強度を波長の関数として測定するための測定構成と、
透過される且つ／或いは反射される光の強度に応答する検定レベルを取得するための相関器とを含む、
装置。
【請求項２】
前記相関器は、前記透過される且つ／或いは反射される光の強度並びに回帰ベクトルに従って前記検体レベルを計算する処理ユニットを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
回帰ベクトルを記憶するための記憶装置をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記照明構成は、約６６０ｎｍ〜約３５００ｎｍの範囲内にある、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
検体レベルを非侵襲的に定量するための方法であって、
２つの寄与、即ち、広帯域範囲に亘る波長を包含する第一広帯域寄与及び予め選択される波長を包含する第二選択的寄与を包含する入力スペクトルを用いて、体の一部を照明するステップと、
透過される且つ／或いは反射される光を収集するステップと、
透過される且つ／或いは反射される光の強度を波長の関数として測定するステップと、
透過される且つ／或いは反射される光の強度に応答して前記検体レベルを相関するステップとを含む、
方法。
【請求項６】
前記第二寄与の波長を選択するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記波長を選択するステップは、
前記光の前記第一広帯域寄与を用いて基準試料を照明するステップと、
透過される且つ／或いは反射される光を収集するステップと、
第一回帰ベクトルを計算するステップと、
前記第一回帰ベクトルが最大振幅を有する波長を選択するステップとを含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
第二回帰ベクトルを評価するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第二回帰ベクトルは、基準試料が前記光の前記第一広帯域寄与及び前記選択的波長の両方で照明されるときに評価される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記検体レベルを相関するステップは、透過される且つ／或いは反射される光及び前記第二回帰ベクトルに従って前記検体レベルを計算するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液中の検体レベルを定量するための装置及び方法に関し、より具体的には、血液中のブドウ糖（グルコース）レベルを非侵襲的に定量するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中の検体濃度の測定は、様々な医療状態の診断及び措置のための広範なプロセスに何らかの用途を有する。１つの重要な用途は、糖尿病を患っている人の血糖レベルの定量である。
【０００３】
糖尿病は、糖血、即ち、血液中の血糖の濃度の調節の生物学的機構の不全に関する病気である。日中の糖血調節を助け、糖尿病を患っている患者に起こり得る多くの生理的問題、とりわけ、眼では、特に、網膜症、ブドウ膜又は白内障の代謝障害である、複雑な変成疾患を減少するために、血糖レベルが可能な限り頻繁に監視されなければならない。この監視は、インシュリンがいつどれぐらいの量で注射される必要があるか定量するのを助けるのに本質的である。従って、患者のための適切な監視の頻度を増大するために、指突刺しを１日に数回使用する必要のない、非侵襲的なブドウ糖センサが極めて望ましい。この実施は痛みを伴い、炎症の潜在的な原因である。
【０００４】
血糖を非侵襲的に監視する異なるシステムが提案されている。システムは、試料組織、普通は、十分な血管があり且つ皮膚層が多すぎない指先又は耳たぶのような人体部分を照射するために、１つ又はそれよりも多くの波長を使用して、典型的には赤外／中赤外領域中のブドウ糖の吸収に依存する分光技法に概ね異存する。反射される且つ／或いは透過される光の強さが収集され且つ分析され、吸光度データ及び収集スペクトルに基づいて血糖レベルが計算される。近赤外分光法に基づくそのようなセンサは、米国特許第４，６５５，２２５号に記載されており、そこでは、血糖定量は、指を通じて透過される赤外光を分析することによって行われる。光源は、１０００〜２５００ｎｍの範囲を有し、血糖レベルは２つの好適な波長を使用して定量される。
【０００５】
しかしながら、多数の他の物質が、ブドウ糖を感知するために使用される波長で強い分光特性を有する。従って、水、タンパク質、又は、脂肪のようなこれらの分子は、血糖レベルの測定と干渉し得る。その結果、全ての物質の重なり合わされたスペクトルバンドの故に、不十分な選択性がもたらされる。高度に重なり合わされたスペクトルは、広い波長範囲に亘る吸収を測定し、且つ、測定スペクトルからブドウ糖濃度を抽出するために多変量較正数学又は回帰技法を適用する必要がある。干渉する物質の重なり合うスペクトルの故に、関心の検体の有用な信号は減少し、関心の検体の濃度測定のより低い精度をもたらす。
【０００６】
測定スペクトルからブドウ糖濃度を確定することは困難であり、測定値は依然として不十分な精度を被り得る。
【０００７】
文献ＷＯ２００５／０６４１３４中に開示される１つのアプローチにおいては、関心の帯域の外側のエネルギを除去／減少する多変量光学素子が提案されている。しかしながら、この方法は、有用な信号を抽出するが、依然として不十分な信号対雑音比を被る。何故ならば、スペクトルを分析するための波長の数が減少されるからである。
【０００８】
他のアプローチは、皮膚内に送り込まれる光パワー(optical  power)を増大することである。しかしながら、一方では、安全のために、他方では、手持ち式装置中の電池を維持するために、全パワー(total  power)は限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、分光検体測定のための、具体的には、血糖定量のための改良された選択性及び感度のための装置及び方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明者は、
検体レベルを定量するための装置であって、
−  ２つの寄与、即ち、広帯域範囲に亘る波長を含む第一広帯域寄与及び検体吸収に相関する選択的な波長を含む第二選択的寄与を含む入力スペクトルを用いて、体の一部を照明するための照明構成と、
−  透過される且つ／或いは反射される光を収集するための収集器と、
−  透過される且つ／或いは反射される光の強度を波長の関数として測定するための測定構成と、
−透過される且つ／或いは反射される光の強度に応答する検定レベルを取得するための相関器とを含む装置を提案する。
【００１１】
よって、分光技法に依存する装置が想定され、そこでは、光が試料によって吸収され、透過される且つ／或いは反射される光は、光信号を構成し、波長の関数としてのその相対的な強度は、試料中に含まれる化合物及びそれらの濃度を示す。本発明は、試料を変更されたスペクトルで、具体的には、２つの寄与、即ち、広帯域寄与及び選択的波長を備える第二寄与を重ね合わせることによって照射することを提案する。
【００１２】
故に、他の情報中に埋没される関連検体情報を抽出するために、入力光のための最大の有用波長を有することが必要である、血液のような関心の試料中に多くの化合物があるときでさえ、入力光のための広帯域寄与を備える検体レベルを定量するための装置は、十分な波長範囲が干渉する他の物質を補償することを可能にする。
【００１３】
その上、入力スペクトルは、選択的な波長を備える第二寄与をさらに含むので、検体吸収と（肯定的に或いは否定的に）高次に相関する波長でより多くのパワー(power)が提供され得る。換言すれば、関心のスペクトル領域は、その波長が検体吸収に高次に相関しない波長の領域として、より高いパワーで照射し得る。
【００１４】
第一光寄与は、この所与の範囲に亘って均一であり得る。
【００１５】
２つの光寄与は、白色光源から光を分光的にフィルタリングすることによって取得され得る。よって、その分光特性は、所望の、即ち、所与の検体の吸収と高次に相関する波長（第二寄与）でより高いスペクトル強度を備えるスペクトルと整合するよう変更される。
【００１６】
代替的に、２つの光寄与は、２つの異なる光源、即ち、黒体放射器のように挙動する、即ち、波長範囲に亘って強いスペクトル変化を示さない白熱灯のような第一広帯域光源、或いは、例えば、レーザダイオード又は超発光ダイオードのような、関心の波長を含む追加的な光源と共に、幾つかの（多数の）狭帯域光源の組み合わせによってももらされ得る。
【００１７】
例示的な装置は、重要性の低い波長をカバーする低輝度広帯域（白色）光源と、重要な波長での高輝度狭帯域光源とを含む。
【００１８】
収集手段は、当該技術分野において周知のレンズ、反射器、収集器、及び、一般的な結像光学素子を含み得る。収集手段は、好ましくは検体レベルを感知するために使用される波長の範囲において均一な感度を有する検出器をさらに含み得る。
【００１９】
同様に、測定手段は、反射される且つ／或いは透過される光の吸収スペクトルを測定するための分光計、又は、光学的波長分析器を含み得る。必要であれば、検出信号を増幅するために、光電子的或いは電気的な増幅器が加えられ得るし、並びに、出力スペクトルを処理し、反射強度を波長の関数として計算するために、所要の電子機器、信号処理ツール、フィルタリング手段が加えられ得る。
【００２０】
例示的な実施態様において、前記相関手段は、前記透過される且つ／或いは反射される強度及び回帰ベクトルに従って前記検体レベルを計算する計算手段を含む。従って、装置は、以下に記載される技法に従って、透過される且つ／或いは反射される光の中に埋没される関連情報を抽出する回帰技法に基づく統計的数学を使用し得る。
【００２１】
本装置は、さらに、回帰ベクトルを記憶するための回帰ベクトル記憶手段を含む。回帰ベクトル記憶手段は、相関手段に含まれ得るし、信号処理の技術分野において周知のフラッシュＥＥＰＲＯＭのようなメモリ手段を含み得るし、再プログラム可能であり得る。
【００２２】
前記照明手段は、約６６０ｎｍ〜約３５００ｎｍの範囲内、より具体的には、約１１００ｎｍ〜約１７００ｎｍの範囲内にあり得る。１つの具体的な関心の検体は、ブドウ糖であり、それは赤外範囲内で、具体的には、約１６８０ｎｍで強い分光特性を有する。
【００２３】
本発明は、
検体レベルを非侵襲的に定量するための方法であって、
−  検体吸収と高い相関を有する波長を選択するステップと、
−  ２つの寄与、即ち、広帯域範囲に亘る波長を包含する第一寄与及び予め選択される波長を包含する第二寄与を包含する入力スペクトルを用いて、体の一部を照明するステップと、
−  透過される且つ／或いは反射される光を収集するステップと、
−  透過される且つ／或いは反射される光の強度を波長の関数として測定するステップと、
−  透過される且つ／或いは反射される光の強度に応答して前記検体レベルを相関するステップとを含む方法にも関する。
【００２４】
本発明は、変更されたスペクトルで、具体的には、２つの寄与、広帯域寄与及び選択的な波長を備える第二寄与を重ね合わせることによって、試料を照射することを提案する。従って、他の干渉性物質の補償を可能にする十分な波長範囲を有しながら、良好な検体検出精度が達成され得る。極めて有利な方法で、生体内非侵襲的測定のために、相対的に少量のパワーが皮膚内に注入される。
【００２５】
故に、他の情報中に埋没された関連検体情報を抽出するために、入力光のために最大の有用波長を有することが必要である、血液のような関心の試料中に多くの化合物にあるときでさえ、広帯域寄与を提供することは、十分な波長範囲が干渉する他の物質を補償することを可能にする。
【００２６】
従って、波長を選択するステップは、
−  光の第一広帯域寄与を用いて基準試料を照明するステップと、
−  透過される且つ／或いは反射される光を収集するステップと、
−  第一回帰ベクトルを計算するステップと、
−  第一回帰ベクトルが最大振幅を有する波長を選択するステップとを含む。
【００２７】
試料を照明するときに重要な波長にあるより多くの光を加えることが想定されるので、従って、関心の検体の予測のためにどの波長（複数の波長）が重要であるかを知ることが望ましい。どの波長が重要であるかを知る良い方法は、検体濃度に関連付けられる係数−振幅を伴う、回帰ベクトルである。
【００２８】
回帰ベクトルは、以下のように取得され得る。
【００２９】
どの成分が試料中にあるか分からないとき、回帰ベクトルは、関心の前記検体の既知の濃度で基準試料を照明することによって取得され得る。その場合には、他の物質は未知の異なる濃度を有する。統計法で透過される且つ／或いは反射される光の強度を分析することによって、関心の前記検体を現すスペクトルの一部が見出され得る。
【００３０】
試料は、起こり得る全ての変化を模るよう選択される。例えば、それが非侵襲的測定血糖レベルであると想定されるとき、試料は、異なる量の水、脂肪、タンパク質、再形成人工皮膚特性を有し得る。
【００３１】
回帰ベクトルを得るために、計量化学の分野において周知の部分最小二乗回帰、主成分回帰、人工神経網回帰、多重線形回帰のような異なる統計法が使用され得る。
【００３２】
代替的に、試料の全ての可能な成分のスペクトルが、成分間の相互作用によって引き起こされるこれらのスペクトルにおける変化を含めて既知であるとき、全てのこれらのスペクトルは、ベクトルとみなされ得る。その場合には、回帰ベクトルは、全ての他のベクトル（スペクトル）に対して直角である、関心の検体のベクトル（スペクトル）のその部分の逆数を取ることによって計算され得る。
【００３３】
広帯域光で回帰ベクトルを取得することによって、試料中に含まれる全ての可能な成分を考慮し、検体のための関心の実際の波長を特定することが可能になる。より正確には、その場合には、選択される波長は、回帰ベクトルが最大振幅を有する、即ち、関心の検体を示す波長に対応する。
【００３４】
故に、広帯域光源は、より専用の光源に変更され得る。その場合には、回帰ベクトルが最大の絶対値を有する波長で、余分の強度が加えられる、これらの波長は、関心の検体のために積極的に（回帰ベクトルの正の値で）相関し得るし、或いは、それらは消極的に（回帰ベクトルの負の値で）相関し得る。そのようにすることによって、専用光源に対応する回帰ベクトルの平均は、元々の広帯域光源に対応する回帰ベクトルの平均よりも小さく、よって、検体レベル定量のために、より良好な精度が達成され得る。
【００３５】
従って、好適実施態様では、前記検体レベルを相関するステップは、第二回帰ベクトルを評価するステップをさらに含み得る。極めて有利な方法で、前記第二回帰ベクトルは、基準試料が光の第一広帯域寄与及び前記選択的寄与の双方で照明されるときに評価され得る。
【００３６】
正に、第二回帰ベクトルを評価するステップは、入力スペクトルにおける変更を考慮することを可能にし得る。その場合には、それは広帯域光及び追加的な選択的な波長の両方を含み得る。故に、前入力スペクトルで試料を照射することによって取得されるスペクトルに対応する第二回帰ベクトルを提供することによって、検体レベルを最も正確に定量することが可能になる。何故ならば、回帰ベクトル及び検体レベルの双方は、同一の入力スペクトルで定量されるからである。
【００３７】
第二回帰ベクトルは、予期される差を評価することによって分析的に取得され得るし、或いは、前と同じように再び経験的に或いは統計分析を通じても取得され得ることに留意せよ。
【００３８】
前記検体レベルを相関するステップは、透過される且つ／或いは反射される光に並びに前記第二回帰ベクトルに応答して検体レベルを計算するステップを含み得る。分析レベルは、試料の透過される且つ／或いは反射される光と回帰ベクトルとの内積を取ることによって定量され得る。
【００３９】
本発明は、上述のような装置を使用して、上述のような少なくとも１つの検体レベルを非侵襲的に定量するための方法にも関する。
【００４０】
実施態様において、本発明は、上述のような装置を使用して、前に記載されたような血糖レベルを非侵襲的に定量するための方法を提供する。
【００４１】
よって、検体吸収に相関しない波長が濾過され、且つ／或いは、それによって、如何なる雑音減少の可能性もなしに有用信号を維持する従来技術の技法に比べて、試料内、具体的には皮膚内へ放射される定量の全パワーを維持しながら、良好な信号対雑音比が取得され得る。
【００４２】
試料内に放射される或いは試料に衝突する光は試料とも相互作用し、それによって、散乱プロセス、蛍光、又は、ラマンプロセスの故に、異なる波長で光を生成する。しかしながら、一般光の寄与は、吸収スペクトルに比べて低く、従って、本出願では無視され得る。
【００４３】
本発明の他の特徴及び利点は、付属の図面を参照して、一例としてのみ与えられる、好適実施態様の以下の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図面中、同一番号は類似の構成部品を指している。
【００４５】
検体レベルを定量するための方法が、図１に記載されている。
【００４６】
本方法は、ブドウ糖定量のために記載されているが、コレステロール（ＨＤＬ及びＬＤＬ）、尿素、尿酸、トリグリセリド、アルブミン、ビリルビン、及び、光学識別特性を有する他のもののような、様々な検体に適用され得る。
【００４７】
第一ステップＳ１において、ブドウ糖吸収との、或いは、最も一般的には、関心の検体への高い相関を有する波長が選択される。
【００４８】
このステップは、ブドウ糖測定と干渉し得る全ての物質を考慮するために、基準試料を広帯域の光で照明するステップを含む。広帯域の光は、使用される波長範囲に亘って強いスペクトル変動を示さない白熱灯によってもたらされ得る。
【００４９】
基準試料は、測定中に起こり得る全ての変動をモデル化するために選択される。具体的には、それらはブドウ糖（ブドウ糖は好適実施態様における関心の検体である）の既知の濃度を有し、他の物質（水、脂肪、タンパク質）は、既知ではない異なる濃度を有する。透過される且つ／或いは反射される光の強さの統計的分析は、各波長のために異なる振幅を有する第一回帰ベクトルをもたらし、そこでは、最大振幅は、ブドウ糖のスペクトル表示の一部を示す。積極的（回帰ベクトルの正の値）に或いは消極的（回帰ベクトルの負の値）に相関し得るそれらの波長は、ブドウ糖吸収と高次に相関する波長として選択される。図２ａは、対応する第一回帰ベクトルと共に、そのような広帯域入力スペクトルを描写している。
【００５０】
第二ステップＳ２において、第二回帰ベクトルが定量され、この第二回帰ベクトルは、ステップＳ６において、ブドウ糖レベル定量のために後に使用される。まさに、ブドウ糖レベルを感知するために使用される入力スペクトルは変更され、２つの寄与、ステップＳ１において使用される白熱灯に対応する第一広帯域寄与、及び、第一ステップＳ１において選択される波長を包含する第二寄与を含む。第二回帰ベクトルは、専用入力スペクトルのために定量されるべきである。
【００５１】
第二回帰ベクトルは、基本的には、ステップＳ１において記載されたように、経験的にではあるが、変更されたスペクトルを用いて定量され得る。統計的分析は、回帰ベクトルに至る。或いは、第二ベクトルは、光スペクトル変化、並びに、反射される且つ／或いは透過される光に対する予期される影響及び変動に基づいて評価され得る。第二回帰ベクトルの例は、図２ｂ及び２ｃに示されている。
【００５２】
第三ステップＳ３において、体の一部が、２つの寄与、広帯域範囲に亘る波長を包含する第一寄与、及び、第一ステップＳ１において選択される波長を包含する第二寄与を包含する入力スペクトルで例証されている。即ち、入力スペクトルは、ブドウ糖スペクトル特性と整合するよう変更され、より多くの光が、ブドウ糖吸収と高次に（積極的に或いは消極的に）相関する波長に発射される。
【００５３】
体の好適な部分は、耳たぶ又は指であり、そこには多くの血管があり、皮膚層は多すぎない。
【００５４】
ステップＳ４において、反射される且つ／或いは透過される光が収集される。
【００５５】
ステップＳ５において、透過される且つ／或いは反射される光の強さが、波長の関数として測定される。
【００５６】
最終のステップＳ６において、波長の関数としての透過される且つ／或いは反射される光の強さ並びに第二回帰ベクトルに基づいて、ブドウ糖レベルが計算される。より精密には、ブドウ糖レベルは、第二回帰ベクトル及び透過される且つ／或いは反射される光スペクトルの内積を取ることによって得られる。
【００５７】
Ｓ１及びＳ２は、事前に遂行され、結果は、好ましくは、再プログラム可能な、回帰ベクトルを記憶するための記憶手段を含む装置内に記憶され得る。
【００５８】
ステップＳ３乃至Ｓ６は、各測定のために遂行される。
【００５９】
対応する回帰ベクトルを伴う異なる入力スペクトルが、図２ａ乃至図２ｃに描写されている。
【００６０】
図２ａには、既知の量の所与の検体を含む異なる試料（例えばブドウ糖）を前記広帯域入力スペクトルで照明して得られる広帯域入力スペクトル及び回帰ベクトルが描写されている。
【００６１】
入力スペクトルは、波長範囲に亘って概ね均一である。ブドウ糖吸収に高次に相関する波長に対応する正及び負の回帰ベクトルには、異なるピークが観察され得る。正のピークは、検体吸収に直接的に関連付けられるのに対し、負のピークは、干渉する物質を概ね示す。
【００６２】
回帰ベクトルが正及び負の両方のピークを示す波長は重要であり、それらは（図１に例証される方法のステップＳ１に対応する）検体定量のための入力スペクトルへの第二寄与であるよう選択される。
【００６３】
図２ｂは、対応する理想的な回帰ベクトルを伴う理想的な照明スペクトルを示しているのに対し、図２ｃは、対応する代替的な回帰ベクトルを伴う代替的な照明スペクトルを示している。
【００６４】
理想的な入力スペクトルは、前記広帯域スペクトルで得られる回帰ベクトル（図２の回帰ベクトル）に基づいて選択される波長を含む。この場合には、理想的な入力スペクトルは、異なる波長で異なる強度を伴う複合的な形状を有する。理想的な入力スペクトルで基準試料を照明することは、対応する第二回帰ベクトルをもたらす。回帰ベクトル中の全てのピークは、同一の絶対値を有し、記号においてのみ変化する。
【００６５】
しかしながら、図２ｃに示されるような照明スペクトルを創成することがより実際的であり、広帯域スペクトルは、例証される実施例では、２つの追加的なスペクトル成分を備える広帯域スペクトルから成る。この場合には、第二回帰ベクトルの成分は、異なる絶対値と異なる記号とを有する。しかしながら、全体サイズ（又は平均）はより小さくなり、より正確な検体濃度予測をもたらす。
【００６６】
いずれにしても、専用入力スペクトルに対応する第二回帰ベクトルの平均は、当初の広帯域スペクトルに対応する回帰ベクトルの平均よりも小さく、よって、検体定量のより良好な精度がもたらされる。
【００６７】
図３は、本発明に従って検体レベルを定量するための装置の機能図である。
【００６８】
装置は、組織ベッド、例えば、耳たぶ１に向かって方向付けられる、第一光源２０と、第二光源２５とを含む。
【００６９】
第一光源２０は、約６６０ｎｍ〜約３５００ｎｍ、最も好ましくは、約１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍのＩＲ範囲内の広帯域光源である。好ましくは、第一光源は、この所与範囲に亘って均一である。例えば、光源は、黒体放射のように挙動する、即ち、波長範囲に亘って強いスペクトル変化を示さない白熱灯であり得る。
【００７０】
第二光源２５は、好ましくは、同一の照射面積の、それらの駆動電子機器を備える、１つ又はそれよりも多くの、レーザダイオードのような単色光源から成る。光源は、上述のように選択されるブドウ糖吸収と高次に相関する波長に対応するよう選択される。
【００７１】
記載される実施態様において、第二光源２５は、ブドウ糖のスペクトルピーク吸収、約１６８６ｎｍに対応する、第一回帰ベクトルで定量される１つ又はそれよりも多くの波長を含む。
【００７２】
装置は、さらに、光を試料に方向付ける反射器１０と撮像光学素子(imaging  optics)とを含む。図２に示される好適実施態様において、第二光源は、反射器内の孔を通じて透過する。
【００７３】
次に、光源からの光ビームは、光を収束するための１つ又はそれよりも多くのレンズを含む撮像光学素子を通過する。次に、光ビームは、耳たぶ１の上に集束される。耳たぶ１を通過するとき、光は吸収され、第一線形近似において、吸光度は、ベール−ランベルトの法則によって与えられ、ここで、所与の波長での吸光度は、
【数１】
2009539459.tif 000003
によって与えられ、ここで、ｅｉは、波長λでの素子の吸光率であり、ｃｉは、素子ｉの濃度であり、ｌは、光路長である。
【００７４】
耳たぶで反射される光は、光源に向かって方向変更される。しかしながら、ビームスプリッタ７が、反射光を検出器３０に向かって送る。検出器は、好ましくは、ブドウ糖を感知するために使用される波長の範囲、即ち、１０００ｎｍ〜約２０００ｎｍ内で均一な感度を有し、反射光の吸収スペクトルを測定するための分光計、又は、光学波長分析器を含む。必要であれば、検出信号を増幅するために、光電子的又は電気的増幅器が加えられ得る。
【００７５】
次に、ブドウ糖レベルが、フィルタ及び信号処理ツールと、計算手段と、回帰ベクトルを記憶するためのメモリとを含む相関器４０の使用を通じて定量される。
【００７６】
より精密には、ブドウ糖レベルは、第二回帰ベクトル及び反射光スペクトルの内積を取ることによって定量される。好ましくは、第二回帰ベクトルは事前に定量され、装置のメモリ内に記憶される。
【００７７】
当業者は、この装置が異なる検体を定量するために使用され得ることも認識しよう。その場合には、各検体のための選択的な波長を用いて、異なる測定が行われ得る。他の選択肢は、広帯域光源のための場合のように、合波器と共に異なる単色光源を使用し、単一測定を行うことである。さらに、回転可能な光源が利用され得る。
【００７８】
勿論、各検体のために、所与の検体の吸収に相関する特定波長を備える第二の選択的寄与が定量されなければならず、第二回帰ベクトルが定量されなければならない。次に、それぞれの検体に対応する各列を有する回帰マトリックスが得られ、後の使用のために装置メモリ内に記憶される。
【００７９】
装置は、ディスプレイや、前記検体レベルデータを記憶するためのメモリも含み得る。この特徴は、血糖レベルのような、時間内の検体レベルを監視するために有用であり得る。
【００８０】
検体感知は、害なしに必要なときに何時でも行われ得る。何故ならば、本技法は非侵襲的であるからである。
【００８１】
よって、分光技法に依存する、検体レベルを定量するための装置及び方法が開示され、そこでは、光は試料によって吸収され、透過される且つ／或いは反射される光は、光信号に寄与し、波長の関数としてのその相対的な強さは、試料中に含まれる化合物を示し、試料中に含まれる化合物及びそれらの濃度を示す。入力スペクトルを変更することによって、具体的には、２つの寄与、即ち、広帯域寄与、及び、選択的な波長を備える第二寄与を重ね合わせることによって、良好な検体検出精度が達されると同時に、他の干渉物質の補償を可能にする十分な波長範囲を有する。極めて有利な方法で、皮膚内に注入される比較的少量のパワー(power)が生体内非侵襲的測定を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に従った検体レベルを定量するための方法を示すフロー図である。
【図２ａ】対応する回帰ベクトルを備える異なる入力スペクトルを示すグラフである。
【図２ｂ】対応する回帰ベクトルを備える異なる入力スペクトルを示すグラフである。
【図２ｃ】対応する回帰ベクトルを備える異なる入力スペクトルを示すグラフである。
【図３】本発明に従った血糖レベルを定量するための装置を示す概略図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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