(57)【要約】【課題】透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法を提供する。【解決手段】被検体の被検部位に特定波長の光を照射する光源部、照射された光のうち、被検部位を透過した光を透過反射する透過反射部、透過反射された光のうち、被検部位を再透過した光を検出する検出部及び検出部で検出された光を分析する分析部を備えることを特徴とする透過反射を利用した血中成分測定装置である。これにより、血中成分に関する多くの情報及び高い光パワーを有する透過反射光を分析することによって、採血過程なしに容易に血中成分を測定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の被検部位に特定波長の光を照射する光源部と、
前記照射された光のうち、前記被検部位を透過した光を透過反射する透過反射部と、
前記透過反射された光のうち、前記被検部位を再透過した光を検出する検出部と、
前記検出部で検出された光を分析する分析部と、を備えることを特徴とする透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項２】
前記被検体は、人体であることを特徴とする請求項１に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項３】
前記光源部は、
近赤外線を照射することを特徴とする請求項１に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項４】
前記光源部は、
グルコースに反応する光を照射することを特徴とする請求項１に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項５】
前記透過反射部は、
照射された光を透過反射するレンズで構成され、前記レンズは、前記被検部位に密着されることを特徴とする請求項１に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項６】
前記被検体は、人体であり、前記被検部位は、眼瞼であり、
前記透過反射部は、前記眼瞼を透過した光を透過反射するコンタクトレンズであることを特徴とする請求項１に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項７】
前記コンタクトレンズは、角膜に載置されることを特徴とする請求項６に記載の透過反射を利用した血中成分測定装置。
【請求項８】
被検部位に特定波長の光を照射するステップと、
前記照射された光のうち、前記被検部位を透過した光を透過反射するステップと、
前記透過反射された光のうち、前記被検部位を再透過した光を検出するステップと、
前記検出された光を分析するステップと、を含むことを特徴とする透過反射を利用した血中成分の測定方法。
【請求項９】
前記照射するステップは、
グルコースに反応する光を眼瞼に照射するステップであり、
前記透過反射するステップは、
前記照射された光のうち、前記眼瞼を透過した光を透過反射するステップであり、
前記検出するステップは、
前記透過反射された光のうち、前記眼瞼を再透過した光を検出するステップであることを特徴とする請求項８に記載の透過反射を利用した血中成分の測定方法。
【請求項１０】
被検部位に特定波長の光を照射させるステップと、
前記照射された光のうち、前記被検部位を透過した光を透過反射させるステップと、
前記透過反射された光のうち、前記被検部位を再透過した光を検出させるステップと、  前記検出された光を分析させるステップと、を含むことを特徴とする透過反射を利用した血中成分の測定方法を行うプログラムを保存したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１１】
前記照射させるステップは、
グルコースに反応する光を眼瞼に照射させるステップであり、
前記透過反射させるステップは、
前記照射された光のうち、前記眼瞼を透過した光を透過反射させるステップであり、
前記検出させるステップは、
前記透過反射された光のうち、前記眼瞼を再透過した光を検出させるステップであることを特徴とする請求項１０に記載の透過反射を利用した血中成分の測定方法を行うプログラムを保存したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血中成分の測定に係り、さらに詳細には、照射された光を透過反射する部材を被検部位の裏側に位置させ、被検部位に光を照射することによって、血中成分を測定する透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代人の生活習慣病のうち一つである糖尿病は、現在総人口の５％ほどであり、その数値が次第に高まっている。糖尿病は、一度発病すれば、完治されない慢性疾患であり、一生自己管理が必要な疾患の一種である。
【０００３】
自己管理とは、食物の摂取、運動、薬物またはインシュリン療法によって、変化の激しい血糖を糖尿患者自身が採血した血液で測定し、毎日の血糖状態を医師に見せることによって、診療に役立てることを意味する。
【０００４】
しかし、頻繁な採血による苦痛や感染の恐れによって、血糖を検査すること自体が患者には大きな負担となっている実情である。したがって、採血せず、人体の一部に無害な光を照射して人体と反応した光を測定することによって、人体内に存在する血糖を測定しようとする研究が持続的に進められてきた。
【０００５】
そのような研究は、血糖だけでなく、その他の血中成分についてもなされている。従来の血中成分測定装置には、反射型及び透過型の２つのタイプがある。反射型は、組織に光を入射させ、入射光の反射された光を分析して組織内血液の血中成分を測定する装置であり、透過型は、組織に光を入射させ、入射光の透過された光を分析して組織内血液の血中成分を測定する装置である。
【０００６】
反射型の場合、反射光の有効経路が非常に短くて、反射光に組織内部の情報がほとんどないという問題点がある。透過型の場合、組織及び皮膚とのインターフェーシングが難しく、透過光の光パワーが測定し難いほどに弱いという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、照射された光を透過反射する部材を被検部位の裏側に位置させ、被検部位に光を照射することによって血中成分を測定する透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による透過反射を利用した血中成分測定装置は、被検体の被検部位に特定波長の光を照射する光源部と、前記照射された光のうち、前記被検部位を透過した光を透過反射する透過反射部と、前記透過反射された光のうち、前記被検部位を再透過した光を検出する検出部と、前記検出部で検出された光を分析する分析部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法によれば、血中成分に関する多くの情報及び高い光パワーを有する透過反射光を分析することによって、採血過程なしに容易に血中成分を測定できる。
【００１０】
また、本発明による透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法によれば、ユーザが拒否感なしに被検に応じうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して、本発明による透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法の一実施形態について詳細に説明する。但し、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、オペレーターの意図または慣例によって変わる。したがって、本明細書全般にわたる内容に基づいて定義されねばならない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態である透過反射を利用した血中成分測定装置（以下“本装置”という）の全体ブロック図である。図示されたところによれば、本装置は、光源部１１０、透過反射部１２０、検出部１３０及び分析部１４０を備える。
【００１３】
光源部１１０は、被検体の被検部位に特定波長の光を照射する。光源部１１０は、特定波長の光を照射する光源（図示せず）を含むか、または多様な波長の光を照射する光源（図示せず）を含みうる。
【００１４】
但し、多様な波長の光を照射する光源を含む光源部１１０は、分光部（図示せず）を備えることが望ましい。分光部は、光源から照射された光を特定波長の光に分ける。
【００１５】
光源は、近赤外線ランプやＬＥＤで構成されることが望ましく、被検体は、人体であることが望ましい。光源部１１０は、光源から照射された光を光ファイバを通じて被検部位に伝達することが望ましい。
【００１６】
本装置によって測定しようとする血中成分には、グルコース、ヘモグロビン、アルブミン、トリアセチン、γ−グロブリンがある。
【００１７】
一般的に、グルコース、コレステロール、アルブミン、γ−グロブリン、アルコールは、１６００〜１８００ｎｍ、２１００〜２３５０ｎｍ波長の近赤外線領域で分析が可能である。例えば、グルコースに反応する光を血液に照射することによって、血液中の血糖を測定できる。
【００１８】
被検部位は、人体の色々な部位のうち、組織及び皮膚の厚さが薄い部位であることが望ましい。組織または皮膚が厚い部位を被検部位として選択する場合、組織及び皮膚を透過した光の光パワーが測定し難いほどに弱いためである。組織の厚さは、１ｍｍ以下であり、皮膚の厚さは、０.０５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
また、被検部位は、人体の色々な部位のうち、血管が多く分布された部位であることが望ましい。
【００２０】
透過反射部１２０は、光源部１１０が照射した光のうち、被検部位を透過した光を透過反射する。透過反射部１２０が透過反射するというのは、被検部位を透過して入射された光の光パワーを維持させつつ、被検部位に向かって反射させることを意味する。透過反射部１２０によって被検部位を再透過する光を透過反射光と命名する。
【００２１】
但し、透過反射光には、透過反射部１２０によって被検部位を再透過する光だけでなく、被検部位の表面の付近のみを透過した後、透過反射部１２０まで到達できず、被検部位を再透過する光も含まれる。
【００２２】
透過反射部１２０は、照射された光を透過反射するレンズで構成されることが望ましく、前記レンズは、前記被検部位に密着されることが望ましい。
【００２３】
採血せずに血中成分を測定するために、組織を透過した透過光を測定するか、または組織から反射された反射光を観測できる。透過光は、有効経路が長いため、血中成分に関する情報を多く有するが、光パワーが弱い。反射光は、光パワーは強いが、有効経路が短くて血中成分に関する情報を少なく有する。したがって、透過光または反射光のうち、何れか一つのみを取って血中成分を測定するには限界がある。
【００２４】
本装置は、反射光が有する長所及び透過光が有する長所を何れも有する透過反射光を利用して、血中成分を測定するために透過反射部１２０を備える。反射光が有する長所は、血中成分に関する情報を有する光（以下“ターゲット光”という）の光パワーが強く、信号対ノイズ比が高いことであり、透過光が有する長所は、有効経路が長いので、ターゲット光に血中成分に関する情報が多いことである。
【００２５】
透過反射光を作るためには、被検部位を透過して入射された光を被検部位に向かって反射させる部材が必要である。すなわち、光源部１１０が被検部位の一側面に入射光を照射する場合、被検部位の他側面に透過反射部１２０が位置することが望ましい。透過反射部１２０は、被検部位の他側面に密着して位置するか、所定空間ほど離隔されている。
【００２６】
検出部１３０は、被検部位を再透過した透過反射光を検出する。分析部１４０は、検出部１３０で検出された光を分析し、ターゲットとなる血中成分に関する情報を表す光特性曲線を生成する。
【００２７】
結局、本装置を利用して血糖を測定しようとすれば、光源部１１０がグルコースに反応する光を所定の被検部位に照射し、照射された光のうち、被検部位を透過した光は、透過反射部１２０によって被検部位を再透過する。透過反射部１２０によって被検部位を再透過する光、すなわち、透過反射光は、検出部１３０で検出され、分析部１４０で検出された透過反射光で血糖値を算出する。
【００２８】
図２は、本発明を利用して眼瞼内の血中成分を測定する様子を説明するための参考図である。図示された光源部２１０、検出部２３０及び分析部２４０は、図１の光源部１１０、検出部１３０及び分析部１４０と同様に動作する。
【００２９】
図示されたところによれば、透過反射部２２４が角膜２２２に載置されたコンタクトレンズで構成されている。すなわち、被検体は、人体であり、被検部位は、眼瞼２２０であり、透過反射部２２４は、眼瞼２２０を透過した光を透過反射する。
【００３０】
眼瞼２２０は、組織の厚さが１ｍｍ以下であり、皮膚の厚さが０.０５ｍｍ以下であり、血管が非常に多く分布されていて、被検部位として適当である。また、図示されたところによれば、透過反射部２２４は、コンタクトレンズ状に角膜２２２に容易に載置可能であるので、人体とのインターフェーシング（調和）が良好である。結局、本装置の透過反射部２２４は、人体内に挿入される必要なく、人体と容易にインターフェーシング（調和）されうる。
【００３１】
図２の場合、眼瞼の内部情報を観測することによって血中成分を測定したが、それに制限されず、眼瞼以外の適切な被検部位が存在すれば、その被検部位にも本装置を適用できる。
【００３２】
図３は、入射光が透過反射される様子を説明するための参考図である。図示されたところによれば、光源部１１０から照射された入射光３１０は、被検部位３３０に入射され、被検部位３３０を透過する。透過反射部３４０は、レンズ状であり、被検部位３３０の下端部に密着されている。
【００３３】
被検部位３３０を透過した光は、透過反射部３４０に反射されて被検部位３３０を再透過する。前記再透過した光を透過反射光といい、図３には、５個の透過反射光３２０，３２２，３２４，３２６，３２８が示されている。透過反射光を５個のみ図示したのは、説明の便宜のためであり、それに制限されない。
【００３４】
透過反射光には、３２０のように透過反射部３４０に到達せずに透過反射された光、及び３２２ないし３２８のように透過反射部３４０によって透過反射された光が含まれる。
【００３５】
透過反射度ＴＦとは、入射光３１０の光パワーに対する特定の透過反射光（３２０ないし３２８のうち一つ）の光パワーの比率を意味する。したがって、総透過反射度ＴＦとは、入射光３１０の光パワーのうち、全ての透過反射光３２０ないし３２８の光パワーの和が占める比率を意味する。透過反射度が高いほど血中情報に関する情報をさらに多く得られる。
【００３６】
総透過反射度は、次の数式１によって求めることが望ましい。
ＴＦ−Ｒ＋Ｔ２＋Ｔ２Ｒ＋Ｔ３Ｒ２＋Ｔ４Ｒ３＋…，     （数式１）
【００３７】
前記Ｒは、３１０の光パワーに対する３２０の光パワーの比率を意味する。また、Ｔ２は、３１０の光パワーに対する３２２の光パワーの比率を意味し、Ｔ２Ｒは、３１０の光パワーに対する３２４の光パワーの比率を意味する。同じ原理で、Ｔ３Ｒ２は、３１０の光パワーに対する３２６の光パワーの比率を意味し、Ｔ４Ｒ３は、３１０の光パワーに対する３２８の光パワーの比率を意味する。Ｒが反射度を意味し、Ｔが透過度を意味するということを考慮するときに説明される数式である。
【００３８】
３２０の場合、被検部位３３０への透過がほとんどなく反射されたので、３１０に対してＲで表現でき、３２２の場合、２回の透過があったので、３１０に対してＴ２で表現される。３２４の場合、３２２より１回の反射がさらにあるので、３１０に対してＴ２Ｒで表現される。３２６及び３２８も同じ原理で説明される。
【００３９】
図４Ａは、光源部１１０が照射する光の波長が１６００ｎｍである場合の総透過反射度及び総有効経路を算出した表の一例である。
【００４０】
実際経路とは、特定の透過反射光が被検部位３３０内で実際に進行した距離を意味する。３２０から３２８へ行くほど、実際経路は長くなる。
【００４１】
一方、３２０から３２８へ行くほど、透過反射光の光パワーが弱くなるので、３２０ないし３２８それぞれの透過反射度も３２０から３２８へ行くほど弱くなる。図示されたところによれば、３２６及び３２８は、弱い光パワーによって透過反射度ＴＦ値が無視できるほどに小さい。したがって、６番目以後の透過反射光は、総有効経路や総透過反射度を求める際には無視できる。そのため、表では、５個の透過反射光のみを考慮した。
【００４２】
有効経路とは、特定の透過反射光が被検部位３３０の内部情報を得、被検部位３３０内を進行した距離を意味する。結局、血中成分に関する情報を有する測定値は、実際経路ではなく有効経路である。
【００４３】
一方、透過反射光が被検部位３３０の内部を進み、被検部位３３０の内部情報を得るためには、透過反射光の光パワーが所定値以上でなければならない。したがって、有効経路を算出するためには、実際経路に適当な値を掛けねばならない。前記適当な値は、透過反射光の光パワーを反映する値であることが望ましい。
【００４４】
図示されたところによれば、１６００ｎｍの光を被検部位３３０に照射する場合、総透過反射度は１４.４％、総有効経路は２.４５ｍｍであると算出された。総透過反射度は、それぞれの透過反射度を合せて算出する。すなわち、０.０８３８＋０.０５５８＋０.００４６８＋９.２７５Ｅ−０５＋１.８３７Ｅ−０６＝０.１４４である。総有効経路は、それぞれの有効経路を合せて算出する。すなわち、０.１６３＋２.０９３＋０.１８５＋０.００５５８＋０.０００１４９＝２.４５である。
【００４５】
図４Ｂは、光源部１１０が照射する光の波長が２２００ｎｍである場合の総透過反射度及び総有効経路を算出した表の一例である。前記図４Ａについての説明と同じ原理で図４Ｂを説明できる。図示されたところによれば、総透過反射度は６.４％、総有効経路は０.８０ｍｍである。
【００４６】
図５Ａは、入射光に対する反射光、透過光及び透過反射光それぞれの光パワーを棒グラフで表現した図面であり、図５Ｂは、入射光に対する反射光、透過光及び透過反射光それぞれの有効経路を棒グラフで表現した図面である。
【００４７】
図５Ａ及び図５Ｂに示した棒グラフは、何れも対で表現されており、左側は１６００ｎｍの波長の光が照射された時のターゲット光を表現したものであり、右側は２２００ｎｍの波長の光が照射された時のターゲット光を表現したものである。
【００４８】
採血せずに血中成分を測定するために、組織を透過した透過光を測定するか、または組織から反射された反射光を観測できることは、既に前述した通りである。
【００４９】
図５Ａに示されたところによれば、反射光または透過光のみを利用して血中成分を測定する場合より本装置による透過反射光を利用する場合、強い光パワーのターゲット光を利用して血中成分を測定できる。反射光、透過光及び透過反射光が何れも血中成分に関する情報を有するターゲット光であるが、透過反射光の光パワーが最も強いので、本装置によって血中成分を測定する場合、最も容易に血中成分を測定できる。
【００５０】
図５Ｂに示されたところによれば、透過光の有効経路が最も長い。しかし、図５Ａに示されたように、透過光の光パワーは、反射光または透過反射光の光パワーより非常に弱い。特に、２２００ｎｍの波長の光が照射された場合、入射光の光パワーに対する透過光の光パワーの比率は、０.８２に過ぎない。したがって、透過反射光が透過光の有効経路より短い有効経路を有するにも拘わらず、本装置によって血中成分を測定する場合、最も容易に血中成分を測定できる。
【００５１】
図６は、本発明の一実施形態である透過反射を利用した血中成分の測定方法を説明するためのフローチャートである。図６に示された測定方法を、図１に示された測定装置を参照して後述する。
【００５２】
図示されたところによれば、光源部１１０が特定波長の光を照射する（ステップ６１０）。光源部１１０によって照射された光は、被検部位に入射して被検部位を透過する。透過反射部１２０は、被検部位を透過した光を被検部位に向かって透過反射させる（ステップ６２０）。
【００５３】
透過反射された光は、被検部位を再透過し、検出部１３０は、前記再透過した光を検出する（ステップ６３０）。分析部１４０は、検出部１３０が検出した結果を分析する（ステップ６４０）。
【００５４】
以上は、本発明による透過反射を利用した血中成分測定装置及び方法を実施するための一つの実施形態に過ぎない。ここで、特定の用語が使われたが、これは、単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、透過反射を利用した血中成分測定装置に関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態である透過反射を利用した血中成分測定装置の全体ブロック図である。
【図２】本発明を利用して眼瞼内の血中成分を測定する様子を説明するための参考図である。
【図３】入射光が透過反射される様子を説明するための参考図である。
【図４Ａ】総透過反射度及び総有効経路を算出した結果の一例示す図面である。
【図４Ｂ】総透過反射度及び総有効経路を算出した結果の一例示す図面である。
【図５Ａ】入射光に対する反射光、透過光及び透過反射光それぞれの総光パワーを棒グラフで表現した図面である。
【図５Ｂ】入射光に対する反射光、透過光及び透過反射光それぞれの総有効経路を棒グラフで表現した図面である。
【図６】本発明の一実施形態である透過反射を利用した血中成分の測定方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１１０  光源部
１２０  透過反射部
１３０  検出部
１４０  分析部
【図１】
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【図２】
2006136712.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2006136712.tif 000007
【図５Ａ】
2006136712.tif 000008
【図５Ｂ】
2006136712.tif 000009
【図６】
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