(57)【要約】【課題】  温度測定に基づいて無侵襲に血糖値測定を行う。【解決手段】  温度測定方式による無侵襲血糖値測定値を血中酸素飽和度と血流量で補正することにより測定データの安定化を図る。温度検出により血流量測定を行う血流量測定部に設ける熱伝導部材を、円筒形状の本体６１と本体の内部空洞に長手方向に沿って配置される板状の支持板６３とで構成する。第1の温度検出器２３は支持板の端部に固定して本体の内部空洞に配置し、第２の温度検出器２４は本体の外表面に固定して設ける。【選択図】  図１０
2006115948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体表面に由来する複数の温度を測定し、前記体表面からの熱放散に関する対流伝熱量と輻射伝熱量との算出に用いる情報を得る熱量測定部と、
血中酸素量に関する情報を得る酸素量測定部と、
前記複数の温度及び前記血中酸素量に各々対応するパラメータと血糖値との関係を記憶した記憶部と、
前記熱量測定部及び前記酸素量測定部から入力される複数の測定値を前記パラメータへ各々変換し、前記パラメータを前記記憶部に記憶した前記関係に適用して血糖値を演算する演算部と、
前記演算部によって算出された結果を表示する表示部とを備え、
前記酸素量測定部は、血流量に関する情報を得る血流量測定部と、血中のヘモグロビン濃度、ヘモグロビン酸素飽和度を得る光学測定部とを有し、
前記血流量測定部は、体表面接触部と、前記体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、前記体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、前記体表面接触部と前記第２の温度検出器とをつなげる熱伝導部材を有し、
前記熱伝導部材は円筒形状の本体と前記本体の内部空洞に前記本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、前記第１の温度検出器は前記支持板の端部に固定されて前記本体の内部空洞に前記本体と接触しないように配置され、前記第２の温度検出器は前記本体の外表面に固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板は前記本体の内部空洞に機械的に接触させて固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板には金属箔によるパターンが形成され、前記第１の温度検出器は前記パターンと電気的に接続されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材の円筒形状の本体の端部は前記体表面接触部を構成する金属プレートによって塞がれ、前記第１の温度検出器は前記金属プレートに接触していることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の血糖値測定装置において、前記支持板の熱伝導率は１W/m・K以下であることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項６】
環境温度を測定する環境温度測定器と、
体表面が接触する体表面接触部と、
前記体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、
前記体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、
前記体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に隣接しかつ前記体表面接触部から離れた位置に設けられ、前記体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、
前記体表面接触部に向けて少なくとも２つの異なる波長の光を照射する光源と、
前記光が前記体表面で反射されて生じる反射光を検出する光検出器と、
前記第１の温度検出器、前記第２の温度検出器、前記環境温度測定器、前記輻射熱検出器及び前記光検出器各々の出力を各々パラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、
前記演算部から出力される結果を表示する表示部とを備え、
前記熱伝導部材は円筒形状の本体と前記本体の内部空洞に前記本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、前記第１の温度検出器は前記支持板の端部に固定されて前記本体の内部空洞に前記本体と接触しないように配置され、前記第２の温度検出器は前記本体の外表面に固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板は前記本体の内部空洞に機械的に接触させて固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項８】
請求項６記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板には金属箔によるパターンが形成され、前記第１の温度検出器は前記パターンと電気的に接続されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項９】
請求項６記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材の円筒形状の本体の端部は前記体表面接触部を構成する金属プレートによって塞がれ、前記第１の温度検出器は前記金属プレートに接触していることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１０】
請求項６記載の血糖値測定装置において、前記支持板の熱伝導率は１W/m・K以下であることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１１】
環境温度を測定する環境温度測定器と、
体表面が接触する体表面接触部と、
前記体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、
前記体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、
前記体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に隣接しかつ前記体表面接触部から離れた位置に設けられ、前記体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、
血中のヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度に関する情報を記憶した記憶部と、
前記第１の温度検出器、前記第２の温度検出器、前記環境温度測定器、前記輻射熱検出器の出力を複数のパラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、
前記演算部から出力される結果を表示する表示部とを備え、
前記熱伝導部材は円筒形状の本体と前記本体の内部空洞に前記本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、前記第１の温度検出器は前記支持板の端部に固定されて前記本体の内部空洞に前記本体と接触しないように配置され、前記第２の温度検出器は前記本体の外表面に固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板は前記本体の内部空洞に機械的に接触させて固定されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の血糖値測定装置において、前記板状の支持板には金属箔によるパターンが形成され、前記第１の温度検出器は前記パターンと電気的に接続されていることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材の円筒形状の本体の端部は前記体表面接触部を構成する金属プレートによって塞がれ、前記第１の温度検出器は前記金属プレートに接触していることを特徴とする血糖値測定装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の血糖値測定装置において、前記支持板の熱伝導率は１W/m・K以下であることを特徴とする血糖値測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、採血せずに生体中のグルコース濃度を測定する無侵襲血糖値測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Hilsonらは、糖尿病患者にグルコースを静脈注射すると、その後に顔面及び舌下温度が変化することを報告している（非特許文献１）。Scottらは、糖尿病患者と体温調節の問題を論じている（非特許文献２）。これらの研究知見に基づき、Choらは、採血を伴わずに、温度測定によって血中グルコース濃度を求める方法及び装置を提案している（特許文献１，２）。
【０００３】
また、採血を伴わないグルコース濃度の算出に関してはさらに様々な試みがなされている。例えば、測定部位へ３つの波長の近赤外光を照射して透過光強度を検出するとともに生体温度を検出し、吸光度の２次微分値の代表値を求め、予め定めた基準温度からの生体温度のずれに対応して上記代表値を補正し、補正された代表値に相当する血糖濃度を求める方法が提案されている（特許文献３）。また、測定部位において生体温度をモニタしながら加熱もしくは冷却を行い、温度が変化する瞬間に光照射に基づく減光度を測定して、減光度の温度依存性の原因となっているグルコース濃度を測定する装置が提供されている（特許文献４）。また、参照光と試料に照射した後の透過光との出力比を取り、出力比の対数と生体の温度との１次式からグルコース濃度を算出する装置が報告されている（特許文献５）。
【非特許文献１】Diabete & Metabolisme, “Facial and sublingual temperature changes following intravenous glucose injection in diabetics” by R.M. Hilson and T.D.R. Hockaday, 1982, 8, 15-19
【非特許文献２】Can. J. Physiol. Pharmacol., “Diabetes mellitus and thermoregulation”, by A.R. Scott, T. Bennett, I.A. MacDonald, 1987, 65, 1365-1376
【特許文献１】米国特許第５，９２４，９９６号公報
【特許文献２】米国特許第５，７９５，３０５号公報
【特許文献３】特開２０００−２５８３４３号公報
【特許文献４】特開平１０−３３５１２号公報
【特許文献５】特開平１０−１０８８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
血液中のグルコース（血糖）は細胞内でグルコース酸化反応に使われ、生体の維持に必要なエネルギーを産生する。特に基礎代謝の状態においては、産生されたエネルギーの大部分は体温を維持するための熱エネルギーとなるのであるから、血中グルコース濃度と体温との間には何らかの関係があることは予想されるところではある。しかし、病気による発熱を考えれば明らかなように、体温は血中グルコース濃度以外の要因によっても変動する。従来、採血を伴わずに温度測定によって血中グルコース濃度を求める方法が提案されてはいたが、十分な精度を有するものとは言い難かった。
【０００５】
本発明は、被験者の温度データをもとに採血を伴わずに高精度で血中グルコース濃度を求める方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
血糖は、血管系、特に毛細血管によって全身の細胞に供給されている。ヒトの体内には複雑な代謝経路が存在するが、グルコース酸化は、根源的には血糖と酸素が反応し、水と二酸化炭素とエネルギーを産生する反応である。ここでいう酸素とは血液から細胞へ供給される酸素であり、酸素供給量は血液中のヘモグロビン濃度と、ヘモグロビン酸素飽和度と、血流量によって決まる。一方、グルコース酸化によって体内で産生した熱は、対流、熱輻射、伝導等の形で体から奪われる。我々は、体温は体内でのグルコース燃焼によるエネルギー産生量、すなわち熱産生とこれら熱放散のバランスによって決まると考え、次のようなモデルを考えた。
（１）熱産生量と熱放散量とは同等視される。
（２）熱産生量は、血中グルコース濃度と酸素供給量の関数である。
（３）酸素供給量は、血中ヘモグロビン濃度と、血中ヘモグロビン酸素飽和度と、毛細血管内の血流量によって決まる。
（４）熱放散量は、主に熱対流と熱輻射とによって決まる。
【０００７】
このモデルに従い、体表を熱測定し、同時に血液中の酸素濃度に関するパラメータ及び血流量に関するパラメータを測定し、これらの測定結果を用いて血糖値を高精度に求めることができることを見出し、本発明を完成した。一例として、上記パラメータを求めるための測定は、ヒトの体の一部、例えば指先を測定対象として行うことができる。対流と輻射に関するパラメータは指先を熱測定することにより求めることができる。血中ヘモグロビン濃度及び血中ヘモグロビン酸素飽和度に関するパラメータは、血液中のヘモグロビンを分光学的に測定し、酸素と結合しているヘモグロビンと結合していないヘモグロビンの比率により求めることができる。なお、血中ヘモグロビン濃度及び血中ヘモグロビン酸素飽和度に関するパラメータに関しては、特に測定を行わず予め記憶した定数を用いても測定精度を大きく損なうことはない。血流量に関するパラメータは、皮膚からの熱移動量を測定することにより求めることができる。
【０００８】
本発明による血糖値測定装置は、一例として、体表面に由来する複数の温度を測定し、体表面からの熱放散に関する対流伝熱量と輻射伝熱量との算出に用いる情報を得る熱量測定部と、血中酸素量に関する情報を得る酸素量測定部と、複数の温度及び血中酸素量に各々対応するパラメータと血糖値との関係を記憶した記憶部と、熱量測定部及び酸素量測定部から入力される複数の測定値を前記パラメータへ各々変換し、前記パラメータを記憶部に記憶した関係に適用して血糖値を演算する演算部と、演算部によって算出された結果を表示する表示部とを備え、酸素量測定部は、血流量に関する情報を得る血流量測定部と、血中のヘモグロビン濃度、ヘモグロビン酸素飽和度を得る光学測定部とを有し、血流量測定部は、体表面接触部と、体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、体表面接触部と第２の温度検出器とをつなげる熱伝導部材を有し、熱伝導部材は円筒形状の本体と本体の内部空洞に本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、第１の温度検出器は支持板の端部に固定されて本体の内部空洞に本体と接触しないように配置され、第２の温度検出器は本体の外表面に固定されている。
【０００９】
本発明による血糖値測定装置は、他の例として、環境温度を測定する環境温度測定器と、体表面が接触する体表面接触部と、体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、熱伝導部材に隣接しかつ体表面接触部から離れた位置に設けられ、体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、体表面接触部に向けて少なくとも２つの異なる波長の光を照射する光源と、光が体表面で反射されて生じる反射光を検出する光検出器と、第１の温度検出器、第２の温度検出器、環境温度測定器、輻射熱検出器及び光検出器各々の出力を各々パラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、演算部から出力される結果を表示する表示部とを備え、熱伝導部材は円筒形状の本体と本体の内部空洞に本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、第１の温度検出器は支持板の端部に固定されて本体の内部空洞に本体と接触しないように配置され、第２の温度検出器は本体の外表面に固定されている。
【００１０】
本発明による血糖値測定装置は、さらに他の例として、環境温度を測定する環境温度測定器と、体表面が接触する体表面接触部と、体表面接触部に隣接して設けられた第１の温度検出器と、体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、熱伝導部材に隣接しかつ体表面接触部から離れた位置に設けられ、体表面接触部から離れた位置の温度を検出する第２の温度検出器と、血中のヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度に関する情報を記憶した記憶部と、第１の温度検出器、第２の温度検出器、環境温度測定器、輻射熱検出器の出力を複数のパラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、演算部から出力される結果を表示する表示部とを備え、熱伝導部材は円筒形状の本体と本体の内部空洞に本体の長手方向に沿って配置された板状の支持板とからなり、第１の温度検出器は支持板の端部に固定されて本体の内部空洞に本体と接触しないように配置され、第２の温度検出器は本体の外表面に固定されている。なお、演算部から出力される結果を表示する際には、演算して得られる血糖値を表示してもよく、また血糖値に対応して得られる任意のスコアを表示してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、無侵襲測定でありながら従来の侵襲法と変わらない精度で血糖値を求めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００１３】
最初に、前記モデルの具体化について説明する。熱放散量について考えると、その主要な要因である対流熱伝達は、環境温度（室温）と体表温の間の温度差が関係し、他の主要な要因である輻射による熱放散量はシュテファン・ボルツマンの法則より体表温の４乗に比例する。従って、人体からの熱放散量には、室温と体表温が関係していることが分かる。一方、熱産生量に関係するもう一つの要因である酸素供給量は、ヘモグロビン濃度と、ヘモグロビン酸素飽和度と、血流量の積として表される。
【００１４】
ここで、ヘモグロビン濃度は、酸素結合型ヘモグロビンと還元（脱酸素）型ヘモグロビンのモル吸光係数が等しくなる波長（等吸光波長）の吸光度より測定できる。ヘモグロビン酸素飽和度は、上記の等吸光波長の吸光度と、酸素結合型ヘモグロビンと還元（脱酸素）型ヘモグロビンのモル吸光係数の比が既知の最低限他の１波長の吸光度を測定し、連立方程式を解くことにより測定できる。すなわち、ヘモグロビン濃度と、ヘモグロビン酸素飽和度は、最低２波長の吸光度測定によって得ることができる。
【００１５】
残るのは血液の流量である。血流量は種々の方法で測定することが可能であるが、その測定方法の一例について以下に説明する。
【００１６】
図１は、ある程度の熱容量を有する固体ブロックを体表面に一定時間接触してから離したときの、体表面からブロックへの熱移動を説明するモデル図である。ブロックの材質はプラスチック等の樹脂、例えば塩化ビニルとすることができる。ここでは、ブロックの体表面と接触した部分の温度Ｔ１の時間変化と、ブロック上の体表面から離れた位置における温度Ｔ２の時間変化に着目する。血流量は主に温度Ｔ２（ブロック上の空間的に離れた点の温度）の時間変化を追跡することで推定することができる。以下に詳細を説明する。
【００１７】
ブロックが体表面と接触する前には、ブロックの２点の温度Ｔ１，Ｔ２は室温Ｔｒに等しい。体表温Ｔｓが室温Ｔｒより高い場合、ブロックが体表面と接触すると、温度Ｔ１は皮膚からの熱移動によって速やかに上昇し、体表面温度Ｔｓに近づく。一方、温度Ｔ２は、ブロック内を伝導してきた熱がブロック表面から放熱されるため、Ｔ１よりも減衰され、かつ穏やかに上昇する。温度Ｔ１，Ｔ２の時間変化は、体表面からブロックへの熱移動量に依存する。体表面からブロックへの熱移動量は、皮膚下を流れる毛細血管中の血流量に依存する。毛細血管を熱交換器とみなせば、毛細血管から周囲の細胞組織への熱伝達係数は、血流量の関数として与えられる。従って、温度Ｔ１，Ｔ２の時間変化を追跡することによって、体表面からブロックへの熱移動量を測定すれば、毛細血管から細胞組織への熱伝達量を推定でき、これから血流量を推定することが出来る。従って、Ｔ１，Ｔ２の温度変化を時間的に追跡することによって、体表面からブロックへの熱移動量を測定すれば、毛細血管から細胞組織への熱伝達量を推定でき、これから血流量を推定することが出来る。
【００１８】
図２は、ブロックにおける体表面と接触した部分の温度Ｔ１、及び体表面接触位置から離れたブロック上の位置の温度Ｔ２の測定値の時間変化を示す図である。ブロックを体表面に接触させるとＴ１測定値は速やかに立ち上がり、離すと緩やかに立ち下がる。
【００１９】
図３には輻射温度検出器によって測定した温度Ｔ３の測定値の時間変化を示す。温度Ｔ３としては体表面からの輻射による温度を測定するので、他のセンサよりも温度変化に対して敏感に反応する。輻射熱は電磁波として伝播するものであるから、瞬時に温度変化を伝えることができるものである。そこで、例えば、後述する図７に示すように、輻射温度検出器を体表面からの輻射熱を検出するべくブロックと体表面接触位置の近傍に設定すれば、温度Ｔ３の変化からブロックと体表面との接触開始時刻tstart及び接触終了時刻tendを検出することができる。例えば、図３に示すように温度しきい値を設定し、温度しきい値を超えたときを接触開始時刻tstart、温度しきい値から下がったときを接触終了時刻tendとする。温度しきい値は、例えば３２℃等の温度に設定する。
【００２０】
つづいて、時刻tstartと時刻tendの間のＴ１測定値をＳ字曲線、例えばロジスティック曲線で近似する。ロジスティック曲線は温度をＴ、時刻をtとして、下記の式で表される。
【００２１】
【数１】
2006115948.tif 000003
【００２２】
非線形最小二乗法により係数a,b,c,dを求めることで測定値を近似することができる。求めた近似式に対して、Ｔを時刻tstartから時刻tendで積分した値をＳ１とする。
【００２３】
同様にして、Ｔ２測定値から積分値Ｓ２を算出する。このとき、（Ｓ１−Ｓ２）が小さいほど、指表面からＴ２の位置への熱移動量が大きいことを意味する。また、（Ｓ１−Ｓ２）は指接触時間tCONT（＝tend−tstart）が長いほど大きくなる。そこで、a５を比例係数として、a５／（tCONT×（Ｓ１−Ｓ２））を血流量を示唆するパラメータＸ５とする。
【００２４】
以上の説明から、前記モデルによって血中グルコース濃度を求めるために必要な測定量は、室温（環境温度）、体表面温度、体表面に接触されるブロックの温度変化、体表面からの輻射による温度及び最低限２波長の吸光度であることが分かる。
【００２５】
図４は、各種センサによる測定値と、それから導出されるパラメータとの関係を図示した説明図である。体表面と接触するブロックを用意し、その２箇所に設置した２個の温度センサよって２種類の温度Ｔ１とＴ２の時間変化を測定する。別途、体表面の輻射温度Ｔ３と室温Ｔ４を測定する。また、ヘモグロビンの吸収に関係する少なくとも２種類の波長で吸光度Ａ１，Ａ２を測定する。温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４から血流量に関するパラメータが得られる。温度Ｔ３から輻射伝熱量に関するパラメータが得られ、温度Ｔ３と温度Ｔ４から対流伝熱量に関するパラメータが得られる。また吸光度Ａ１からヘモグロビン濃度に関するパラメータが得られ、吸光度Ａ１とＡ２からヘモグロビン酸素飽和度に関するパラメータが得られる。
【００２６】
次に、本発明の原理に従って無侵襲血糖値測定を実現する具体的な装置構成について説明する。
【００２７】
図５は、本発明による無侵襲血糖値測定装置の上面図である。この装置では、体表面として指先の腹の皮膚を使うが、他の体表面を使うことも可能である。
【００２８】
装置上面には、操作部１１、測定対象となる指が置かれる測定部１２、測定結果の表示、装置の状態や測定値などを表示する表示部１３が設けられている。操作部１１には、装置の操作を行うための４個の押しボタン１１ａ〜１１ｄが配置されている。測定部１２にはカバー１４が設けられ、カバー１４を開けると（図はカバーを開けた状態を示す）、指置きガイド３６の中に楕円型の周縁を持つ指置き部１５がある。指置き部１５の中には、輻射温度センサ部の開口端１６と接触温度センサ部１７と光学センサ部１８がある。
【００２９】
図６に、装置の操作手順を示す。操作部のボタンを押し装置の電源を入れると、液晶表示器に「ウォーミングアップ」が表示され、装置内の電子回路がウォーミングアップされる。同時に、チェックプログラムが作動し、電子回路を自動的にチェックする。「ウォーミングアップ」が終了すると、液晶表示部に「指を置いてください」と表示される。指置き部に指を置くと、液晶表示部にカウントダウンが表示される。カウントダウンが終了すると、液晶表示部に「指を離してください」と表示される。指置き部から指を離すと、液晶表示部に「データ処理中」が表示される。その後、液晶表示部に血糖値が表示される。この時点で、表示された血糖値は、日時・時間とともにＩＣカードに記憶される。表示された血糖値を読み取ったら、操作部のボタンを押す。装置は、約１分後に次の測定を待つ「指を置いてください」が液晶表示部に表示された状態になる。
【００３０】
図７は測定部の詳細を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＸＸ断面図、（ｃ）はそのＹＹ断面図である。
【００３１】
最初に、本発明の無侵襲血糖値測定装置による温度測定について説明する。被検部（指の腹）が接触する部分には熱伝導率の高い材料、例えば金でできた薄いプレート２１が配置され、そのプレート２１に熱的に接続されたプレート２１より熱伝導率の低い材料、例えばポリ塩化ビニルからなる棒状の熱伝導部材２２が装置内部に伸びている。温度センサとしては、プレート２１の温度を測定し、被検部に対して隣接的な温度検出器であるサーミスタ２３と、プレート２１から一定距離だけ離れた熱伝導部材の部分の温度を測定し、被検部に対して間接的な温度検出器であるサーミスタ２４とが設けられている。指置き部１５に置かれた被検部（指の腹）を見通せる装置内部の位置に赤外線レンズ２５が配され、赤外線レンズ２５の下方に赤外線透過窓２６を介して焦電検出器２７が配置されている。また、焦電検出器２７に近接して別のサーミスタ２８が設置されている。
【００３２】
このように測定部の温度センサ部は４個の温度センサを有し、次の４種類の温度を測定する。
（１）指表面の温度（サーミスタ２３）：Ｔ１
（２）熱伝導部材の温度（サーミスタ２４）：Ｔ２
（３）指の輻射温度（焦電検出器２７）：Ｔ３
（４）室温（サーミスタ２８）：Ｔ４
【００３３】
以上の説明のように、本発明による血糖値測定装置は、図１及び図７に示したように、血流量の大小を推定するために熱伝導部材としてのブロック（長さＬ(m)、径R(m)、および熱特性：たとえば熱伝導率λ（J/s・m・K）、熱容量U（J/K：比熱容量ｃｖ（J/K・kg）×ブロック密度ρ（kg/m3）×ブロック体積Ｖ（m3））を設けている。これは、この熱伝導部材（以下ブロックという）２２を熱源（たとえば指表面）に接触させ、そこからブロックに伝導する熱量をブロック上に生じる温度分布から求めるためである。図７に示すように、ブロック２２には熱源の温度を計測するための温度検出器（サーミスタ）２１とブロック２２上に生じる温度分布を計測するための温度検出器（サーミスタ）２４とが設置される構成になっている。また、ブロック２２と熱源との間の接触熱抵抗を低減するため、ブロック２２の熱源との接触部分には金などの熱伝導率が高い物質で形成されるプレート２１が設置されている。さらに金属プレート２１とブロック２２とは低い熱抵抗を介して熱的に積極的に接続されている。
【００３４】
上記説明した構成を有するブロック２２を用いて高精度に温度分布や熱量を算出するためには、温度センサ自身およびそれらの設置方法が重要な要因となる。高精度に温度分布や熱量を算出するためには、設置される温度センサに対して、実質的に質量がゼロとみなせ、それにより熱源からブロックへの熱の流れに対して影響を及ぼさない事が要求される。しかし、これは理想状態で実現不可能である。従って、如何に現実的大きさ、質量を有する実在する部品により理想状態に近い測定環境を構築するかが測定精度を決定する要因となる。更に詳細に言えば、温度センサへの熱の流れと温度センサからの熱の流れをコントロールして上記理想状態に近づける事が必要である。
【００３５】
図８に、理想状態での熱源からブロックへの熱の流れを示す。図８（ａ）は熱源５０とブロック２２が接触する以前の状態である。ブロック２２は周囲環境と熱平衡状態にあり内部に温度分布は無い。図８（ｂ）の状態は、熱源５０とブロック２２が接触し、熱源５０からの熱伝導により内部に温度分布５４が発生している。このとき熱源５０とブロック２２の接触面を通過する熱５１はブロック２２内部を流れ（５２）、ブロック２２外部に放出される（５３）。図８（ｂ）には放出される部分としてブロック下端部のみを示したが、ブロック表面全体からその温度分布に応じてなされる。更に図８（ｃ）のに示すように、熱源５０とブロック２２が分離されると、熱源とブロックの接触によりブロック内部に蓄積された熱がブロック外部に放出されて温度分布が減少していき、最終的に図８（ａ）の状態に達する。本発明の血糖値測定措置では、上記熱的なサイクルが測定毎に繰り返される。また、上記説明したブロックを用いる測定では、図８（ｂ）及び図８（ｃ）の状態で発生する温度分布５４と熱源５０の表面温度を測定する。
【００３６】
図９に、実現可能な部品を用いて構成した場合の、熱源からブロックへの熱の流れを示す。ここで、理想状態と実現可能な部品を用いて構成した場合の差異としては、温度センサＴ１の熱容量（比熱容量、体積、密度）、温度センサとブロックとの熱的結合状態などが上げられる。これらの差異により発生する課題は以下の通りに説明されるものである。
【００３７】
図９（ａ）は、熱源５０とブロック２２が接触する以前の状態である。ブロック２２は周囲環境と熱平衡状態にあり、内部に温度分布は無い。同様に、センサ２３、２４もブロック２２と熱平衡状態にある。図９（ｂ）の状態は、熱源５０とブロック２２が接触し、熱源５０からの熱伝導により内部に温度分布５４が発生している。このとき熱源５０とブロック２２の接触面を通過する熱５１はブロック２２内部を流れ（５２）、ブロック２２外部に放出される（５３）。このとき、センサ２３、２４にも熱が供給される。この熱によりセンサ２３、２４は、それぞれが設置されている部位の温度を検出する。更に図９（ｃ）のに示すように、熱源５０とブロック２２が分離されると、熱源とブロックの接触によりブロック内部に蓄積された熱がブロック外部に放出されて温度分布が減少していき、最終的に図８（ａ）の状態に達する。このとき、センサ２３、２４からもそれぞれ熱が放出される。この際に問題になるのが、センサ２３からブロック２２を介して放出される熱による温度分布への影響である。一般的にセンサとブロック材料とは物性が異なるため、蓄積される熱量は異なる。また、蓄積された熱を放出する経路に大きな接触熱抵抗が発生することが考えられるため放出時間などが異なり、熱源との分離後に理想状態とは異なる温度分布が発生する。その結果、測定精度が低下し、本発明の血糖値測定装置が算出する血糖値の精度が低下する。
【００３８】
上記説明した原因により発生する誤差を低減し、本発明の血糖値測定装置の精度を向上するため、本発明では上記ブロックの構造（温度センサの設置方法など）を以下の通りにした。
【００３９】
図１０は、本発明で用いたブロックの構造の一例を示す図である。図１０（ａ）は、ブロックの構造を熱源と接触する面（熱源接触面）に垂直な方向から見た図である。ここでは、説明のため金属プレートは省略しているが、熱源接触面には金属製のプレートが被る構造である。本例では、ブロック本体６１は、円筒形状であり同心円状の内部空洞を持つ。その内部には熱源との接触面の温度を測定するための温度センサ２３が配置されている。更に、温度センサ２３は、温度センサ支持板６３上に設置されている。ここでは、温度センサ２３は接着剤により温度センサ支持板６３に固定されているものとする。また、温度センサ支持板６３とブロック本体６１の円筒内壁は機械的摩擦係数を有する状態で接触し、ブロック本体６１へ固定されている。ここでは、機械的摩擦係数を有する状態での接触を、温度センサ支持板６３とブロック本体６１の円筒内壁との接触及び固定方法の例に挙げたが、更に固定を確実にするために接着剤を用いることも可能である。但しこの時に接着する部分は機械的な接触部分全体でなく一部にのみ行い、熱伝導率が増大することを防がなければならない。
【００４０】
更に、温度センサ支持板６３とブロック本体６１の円筒内壁との接触は、温度センサ支持板６３の４隅による線接触である。また、温度センサ支持板６３の材質としては、紙フェノール、ガラスエポキシ樹脂等が挙げられるが、その中で熱伝導率が低い物が好ましい。
【００４１】
図１０（ｂ）は、上記図１０（ａ）に示した線分ｘｙでの断面図である。また、図１０（ａ）では図示を省略した金属プレート２１も図示している。金属プレート２１は、図の通りに熱源接触面を覆うように円筒断面上に設置されている。温度センサ２３は、その金属プレート２１に接触するように位置決めされている。本実施例では温度センサは、サーミスタとする。サーミスタは、温度に依存した抵抗値変化を利用するものであるため、電気信号線の接続が必要である。そのため、温度センサ支持板６３上には温度センサ２３の抵抗値変化を検出するための信号を伝達するための信号パターン６６が例えば銅箔により形成されている。また、温度センサ２３からの信号線６５は信号パターン６６に配線されている。ここでは銅箔パターンを例に説明したが、アルミ、金などでも信号パターン形成が可能であることは明白である。図１０（ｂ）において２４はブロック本体６１の温度を計測するために設けられている温度センサである。温度センサ２４はブロック本体６１に対して低い熱抵抗を介して接触させることが望ましい。例えば、接着剤などを用いて接触面積が増加するように固定するか、ブロック本体６１に温度センサ２４の一部が埋め込まれるような形態にすること、更に接着剤を併用する方法などが挙げられる。
【００４２】
図１１、図１２、図１３は、上記説明したブロック構造を、前記説明した熱源との接触・分離を含む測定サイクルに適用した場合の効果を説明する図である。
【００４３】
図１１は熱源との接触以前の状態を示し、ブロックは周囲と熱平衡状態にある。図１２は、熱源とブロックを接触させた後の状態を示している。熱源からの熱は、金属プレートを介してブロック本体である円筒と熱源接触面の温度を測定するセンサに流れる。本測定の目的は、円筒ブロックに流れ込んだ熱量を、円筒ブロック上に発生する温度分布から求めることである。従って、円筒に対して流れ込んだ以外の熱が温度分布に影響を及ぼすことを避けなければならない。この円筒に対して流れ込んだ以外の熱は、この場合、熱源接触面の温度を測定するセンサ２３に流れ込んだ熱である。本実施例では、温度センサは、温度センサ支持板上にあり、温度センサ支持板上には熱伝導率の良い銅箔パターン６６が形成されている。これにより、熱源接触面の温度を測定するセンサ２３に流れ込んだ熱は温度センサ２３に蓄えられるほかは、銅箔パターン６６を伝わって円筒外部に放出される。このとき、温度センサ支持板６３の材質の熱伝導率が悪いことと、温度センサ支持板６６と円筒内壁との接触が熱抵抗を有する機械的接触であることから、温度センサ支持板上の銅箔パターンを伝導する熱が円筒に対して流れ込む、または円筒から温度センサ支持板に流れ込むことが無い。
【００４４】
図１０中に示したブロック本体６１の内壁と信号パターン６６の距離Ldと温度センサ支持板の材質により決まる熱伝導率は、上記温度センサ支持板上の銅箔パターンとブロック本体との間で交換される熱量を決定する重要なパラメータとなる。図１９は、温度センサ支持板上の銅箔パターンとブロック本体との温度差が０．０５℃ある場合に、温度センサ支持板上の銅箔パターンとブロック本体との間で交換される熱量のブロック本体６１の内壁と信号パターン６６の距離Ld依存性を、厚さは共通（厚さA（m））として異なる３種類の基盤材質について説明した図である。基板材質として、(1) 紙フェノール（FR1熱伝導率0.13W/m・K）、(2) ガラスエポキシ樹脂（FR4熱伝導率0.19W/m・K）、(3) アルミナ（Al2O2）セラミック（熱伝導率10W/m・K）を例としている。伝導する熱量は、熱抵抗（熱伝導率と距離の積）に反比例する。例えば伝導する熱量が距離Ld〜０の場合の１０分の１程度に減少する距離を各材質について選択すれば、伝導する熱の影響を受けない高精度な測定が可能になる。基板材質として、(1)紙フェノール（FR1）、(2)ガラスエポキシ樹脂（FR4）を選択すれば、最大0.9ｍｍの間隔を設けることで不要な熱流速を防止できる。
【００４５】
以上説明したように、紙フェノール、ガラスエポキシ樹脂等の低い熱伝導率を有する基板材料では、導体パターン端部とブロック内壁との隙間が1mm以下で不要な熱流束を遮断（1/10）できるが、アルミナなど高熱伝導率を有する基板材料では、不要な熱流束を遮断するには十数mm必要になる。従って、本発明の熱測定部に適用する物理的な大きさを実現し、不要な熱流束を遮断して高精度な測定を行えるようにするには、紙フェノール、ガラスエポキシ樹脂等に代表されるような材質の熱伝導率、及び基板とブロック内壁の接触部に存在する熱抵抗を考慮して、基板材質の熱伝導率は高々１W/m・K以下であることが必要である。
【００４６】
本例の場合では、本発明の熱計測部の物理的大きさ（数mm）内で発生する温度差の例として0.05℃としているが、予測される温度差は高々0.1度程度である。このような温度差間での熱流束を1/10程度に抑制すると、本来測定すべき温度の誤差の最大値を0.1℃からおおよそ1/10の0.01℃まで抑制することが可能となるため伝導する熱の影響を受けない高精度測定が可能になる。
【００４７】
図１３は、熱源と分離された後の状態を示している。熱源から分離された後は、ブロック本体または温度センサに蓄えられた熱が放出される過程になる。この場合も、ブロック本体に蓄えられた熱はブロック本体を介して、また温度センサは、温度センサ支持板上に形成されている熱伝導率の良い銅箔パターンを介して、夫々放出されることになり、互いに交じり合うことが無い。
【００４８】
以上説明したように、本発明によれば理想状態に近いブロックを形成する事が可能になり、測定精度が向上する。
【００４９】
次に、光学センサ部１８について説明する。光学センサ部は、酸素供給量を求めるために必要なヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度とを測定するためのものである。ヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度を測定するには最低２波長での吸光度測定が必要であり、図７（ｃ）は２個の光源３３，３４と１個の検出器３５によって２波長測定を行うための構成例を示している。
【００５０】
光学センサ部１８には、２個の光ファイバー３１，３２の端部が位置する。光ファイバー３１は光照射用の光ファイバーであり、光ファイバー３２は受光用の光ファイバーである。図７（ｃ）に示すように、光ファイバー３１は支線となるファイバー３１ａ，３１ｂにつながり、それらの末端には２つの波長の発光ダイオード３４，３３が配されている。受光用光ファイバー３２の末端には、フォトダイオード３５が配されている。発光ダイオード３３は波長８１０ｎｍの光を出射し、発光ダイオード３４は波長９５０ｎｍの光を出射する。波長８１０ｎｍは、酸素結合型ヘモグロビンと還元型（脱酸素）型ヘモグロビンのモル吸光係数が等しくなる等吸光波長であり、波長９５０ｎｍは酸素結合型ヘモグロビンと還元型ヘモグロビンのモル吸光係数の差が大きい波長である。
【００５１】
２個の発光ダイオード３３，３４は時分割的に発光し、発光ダイオード３３，３４から発生された光は光照射用光ファイバー３１から被検者の指に照射される。指に照射された光は、指の皮膚で反射し、受光用光ファイバー３２に入射してフォトダイオード３５によって検出される。指に照射された光が指の皮膚で反射されるとき、一部の光は皮膚を通して組織内部に侵入し、毛細血管を流れる血液中のヘモグロビンによる吸収を受ける。フォトダイオード３５による測定データは反射率Ｒであり、吸光度は近似的にlog(１／Ｒ)で計算される。波長８１０ｎｍと波長９５０ｎｍの光について各々照射を行い、各々につきRを測定し、かつlog(１／Ｒ)を求めることにより、波長８１０ｎｍの吸光度Ａ１と波長９５０ｎｍの吸光度Ａ２が測定される。
【００５２】
還元型ヘモグロビン濃度を[Hb]、酸素結合型ヘモグロビン濃度を[HbO2]とすると、吸光度Ａ１及び吸光度Ａ２は次式で表される。
【００５３】
【数２】
2006115948.tif 000004
【００５４】
AHb(８１０nm)とAHb(９５０nm)、AHbO2(８１０nm)とAHbO2(９５０nm)はそれぞれ還元型ヘモグロビン、酸素結合型ヘモグロビンのモル吸光係数であり各波長で既知である。ａは比例係数である。ヘモグロビン濃度[Hb]+[HbO2]、ヘモグロビン酸素飽和度[HbO2]/([Hb]+[HbO2])は上式から次のように求められる。
【００５５】
【数３】
2006115948.tif 000005
【００５６】
なお、ここでは２波長による吸光度測定によってヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度を測定する例について説明したが、３波長以上で吸光度を測定することによって、妨害成分の影響を低減し測定精度を高めることも可能である。
【００５７】
図１４は、装置内におけるデータ処理の流れを示す概念図である。本例の装置には、サーミスタ２３、サーミスタ２４、焦電検出器２７、サーミスタ２８、フォトダイオード３５からなる５個のセンサがある。フォトダイオード３５では波長８１０ｎｍの吸光度と波長９５０ｎｍの吸光度を測定するため、装置には６種類の測定値が入力されることになる。
【００５８】
５種類のアナログ信号は、それぞれＡ１〜Ａ５の増幅器を経由して、ＡＤ１〜ＡＤ５のアナログ・デジタル変換器によってデジタル変換される。デジタル変換された値からパラメータｘｉ（i=1,2,3,4,5）が計算される。ｘｉを具体的に表記すると以下のとおりとなる。（a１〜a５は比例係数）
【００５９】
【数４】
2006115948.tif 000006
【００６０】
つづいて、実際の多数の健常者及び糖尿病患者のデータから得られたパラメータｘｉの平均値と標準偏差から正規化パラメータを算出する。各パラメータｘｉから正規化パラメータＸｉ（i=1,2,3,4,5）を次の式で計算する。
【００６１】
【数５】
2006115948.tif 000007
【００６２】
前述の５つの正規化パラメータをもって、最終的な表示を行うためのグルコース濃度への変換計算が行われる。処理計算に必要なプログラムは、装置に組み込まれたマイクロプロセッサに内蔵されたＲＯＭに記憶されている。また、処理計算に必要なメモリー領域は、同様に装置に組み込まれているＲＡＭに確保される。計算処理された結果は、液晶表示部に表示される。
【００６３】
ＲＯＭには処理計算に必要なプログラム構成要素として、特にグルコース濃度Ｃを求めるための関数が入っている。この関数は以下のように定められたものである。まず、Ｃは以下の式（１）で表現される。ai（i=0,1,2,3,4,5）は、複数の測定データから前もって決定されている。aiを求める手順は以下のとおり。
（１）正規化パラメータとグルコース濃度Ｃの関係を示す重回帰式を作成する。
（２）最小二乗法によって得られた式から正規化パラメータに関する正規方程式（連立方程式）を求める。
（３）正規方程式から係数ai（i=0,1,2,3,4,5）の値を求め、重回帰式に代入する。
【００６４】
初めに、グルコース濃度Ｃと正規化パラメータＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５の関係を示す次の回帰式（１）を作る。
【００６５】
【数６】
2006115948.tif 000008
【００６６】
つづいて、酵素電極法によるグルコース濃度測定値Ｃｉとの誤差が最小になるような重回帰式を求めるため、最小二乗法を用いる。残差の二乗和をＤとすると、Ｄは次式(2)で表される。
【００６７】
【数７】
2006115948.tif 000009
【００６８】
残差の二乗和Ｄが最小になるのは、式(2)をａ０，ａ２，…，ａ５で偏微分してゼロとなるときなので、次式(3)が得られる。
【００６９】
【数８】
2006115948.tif 000010
【００７０】
Ｃ、Ｘ１〜Ｘ５の平均値をＣｍｅａｎ、Ｘ１ｍｅａｎ〜Ｘ５ｍｅａｎとするとＸｉｍｅａｎ＝０（ｉ＝１〜５）であるので、式(1)から式(4)が得られる。
【００７１】
【数９】
2006115948.tif 000011
【００７２】
また、正規化パラメータ間の変動・共変動は、式(5)で表され、正規化パラメータＸｉ（ｉ＝１〜５）とＣとの共変動は式(6)で表される。
【００７３】
【数１０】
2006115948.tif 000012
【００７４】
式(4)(5)(6)を式(3)に代入して整理すると、連立方程式（正規方程式）(7)が得られ、これを解くことでａ１〜ａ５が求まる。
【００７５】
【数１１】
2006115948.tif 000013
【００７６】
定数項ａ０は、式(4)を用いて求める。以上で求めた ai（i=0,1,2,3,4,5）は装置製造時にＲＯＭに格納されている。装置による実際の測定では、測定値から求めた正規化パラメータＸ１〜Ｘ５を回帰式(1)に代入することで、グルコース濃度Ｃが算出される。
【００７７】
以下にグルコース濃度の算出過程の具体例を示す。予め健常者及び糖尿病患者に対して測定した多数のデータから回帰式(1)の係数が決められており、マイクロプロセッサのＲＯＭには下記のグルコース濃度の算出式が格納されている。
【００７８】
【数１２】
2006115948.tif 000014
【００７９】
Ｘ１〜Ｘ５はパラメータｘ１〜ｘ５を正規化したものである。パラメータの分布が正規分布であると仮定すると、正規化パラメータの95％は−２から＋２の間の値をとる。
【００８０】
健常者の測定値の１例として、正規化パラメータＸ１=-0.06、Ｘ２=+0.04、Ｘ３=+0.05、Ｘ４=-0.12、Ｘ５=+0.10 を上記の式に代入するとＣ＝96mg/dlとなる。また、糖尿病患者の測定値の１例として、正規化パラメータＸ１=+1.15、Ｘ２=-1.02、Ｘ３=-0.83、Ｘ４=-0.91、Ｘ５=-1.24 を上記の式に代入するとＣ＝213mg/dlとなる。
【００８１】
従来の測定方法である、採血によって得た血液を試薬と反応させ、この反応によって発生した電子量を測定して血糖値を測定する酵素電極法による測定結果と本発明の１実施例による測定結果について以下に述べる。健常者の測定値の１例として、酵素電極法によるグルコース濃度が89mg/dlのとき、同時刻に本法による測定から得た正規化パラメータＸ１=-0.06、Ｘ２=+0.04、Ｘ３=+0.05、Ｘ４=-0.12、Ｘ５=+0.10 を上記の式に代入するとＣ＝96mg/dlとなる。また、糖尿病患者の測定値の例として、酵素電極法によるグルコース濃度が238mg/dlのとき、同時刻に本法による測定から得た正規化パラメータＸ１=+1.15、Ｘ２=-1.02、Ｘ３=-0.83、Ｘ４=-0.91、Ｘ５=-1.24 を上記の式に代入するとＣ＝213mg/dlとなる。上記の結果より、本発明による方法によって、高精度でグルコース濃度を求められることが確認された。
【００８２】
図１５は、縦軸を本法によるグルコース濃度の算出値、横軸を酵素電極法によるグルコース濃度の測定値として、複数の患者に対してそれぞれの測定値をプロットした図である。本法の様に酸素供給量・血流量を測定することで良好な相関が得られる（相関係数＝０．９３２４）。
【００８３】
以上説明した実施例では、血中ヘモグロビン濃度及び血中ヘモグロビン酸素飽和度に関するパラメータは、血液中のヘモグロビンを分光学的に測定することにより求めた。ところで、ヘモグロビン濃度は、貧血、出血及び赤血球増加症などの症状が無い人であれば安定していること、また、ヘモグロビン濃度は男性で１３〜１８g/dL、女性で１２〜１７g/dLが正常値であり、ヘモグロビン濃度の正常値からの変化幅の範囲は５〜６％であること、前述の血糖値算出式で血流量に関する項の重みが他の項より小さいことから、定数として扱っても測定精度を大きく損なうことがない。同様に、ヘモグロビン酸素飽和度についても、大気圧下で空気呼吸を行い、安静にし、リラックスした状態であれば97〜98％で安定していることから、定数として扱うことが可能である。よってヘモグロビン濃度及びヘモグロビン酸素飽和度は定数として扱うことができ、酸素供給量はヘモグロビン濃度定数と、ヘモグロビン酸素飽和度定数と、血流量との積から求めることができる。
【００８４】
ヘモグロビン濃度及びヘモグロビン酸素飽和度を定数として扱うことにより、血糖値測定に用いるセンサ構成について、光学センサ等を外して簡単化することができる。また光学的測定の時間及び光学的測定結果処理の時間を略することにより、血糖値測定一連の迅速化を図ることができる。
【００８５】
なお、ヘモグロビン酸素飽和度については特に安静時に安定した値となることから、ヘモグロビン濃度及びヘモグロビン酸素飽和度を定数として扱えば、特に安静時の血糖値測定において測定精度を高め、かつ血糖値測定一連の迅速化を図ることができる。ここで、安静時とは、椅子に座ったり体を横たえたりすることにより体を殆ど動かさない状態で、５分程度経過した時のことをいう。
【００８６】
以下、血中ヘモグロビン濃度及び血中ヘモグロビン酸素飽和度を定数として扱う実施例について説明する。本実施例は、血中ヘモグロビン濃度及び血中ヘモグロビン酸素飽和度を定数として扱う点以外は、上記実施例と同様であるため、ここでは主として前述の実施例と異なる点について説明する。
【００８７】
本実施例は、図４の説明図におけるヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度を測定することなく、定数として扱うものである。従って、本実施例の測定部は、図１６に示すように、図７に示した前述の実施例の測定部から光源３３，３４、フォトダイオード３５及び光ファイバー３１，３２を除去した構造とする。本実施例で使用するパラメータは熱輻射に比例したパラメータｘ１、熱対流に比例したパラメータｘ２、及び酸素供給量に比例したパラメータｘ３（以下、酸素供給量に比例したパラメータをｘ３と表記する）であり、これらのパラメータから前述のようにして正規化パラメータを算出し、その３個の正規化パラメータＸｉ（i=1,2,3）をもとにグルコース濃度を演算する。データ処理においては、前述の実施例では必要であった「光学計測データから正規化パラメータへの変換処理」（図１４参照）を省略できる。
【００８８】
図１７は、本実施例による装置の機能ブロック図を示す図である。この装置はバッテリー４１で駆動される。温度センサで構成されるセンサ部４３で測定した信号は各々の信号に対応して設置されるアナログ・デジタル変換器４４（アナログ・デジタル変換器ＡＤ１〜ＡＤ４）へ入りデジタル信号へ変換される。マイクロプロセッサ４５の周辺回路としては、アナログ・デジタル変換器ＡＤ１〜ＡＤ４、液晶表示器１３、ＲＡＭ４２があり、これらは各バスライン４６を介してマイクロプロセッサ４５からアクセスされる。また、押しボタン１１ａ〜１１ｄはそれぞれマイクロプロセッサ４５と接続されている。マイクロプロセッサ４５はソフトウェアを格納するＲＯＭを内蔵している。またマイクロプロセッサ４５は、ボタン１１ａ〜１１ｄを押すことによって、外部からの指令を受けることができる。
【００８９】
マイクロプロセッサ４５に内蔵されたＲＯＭ４７は、処理計算に必要なプログラムを記憶する。すなわち、演算部の機能を有する。マイクロプロセッサ４５はさらに、ヘモグロビン濃度の定数を格納するヘモグロビン濃度定数格納部４８と、ヘモグロビン酸素飽和度の定数を格納するヘモグロビン酸素飽和度定数格納部４９を内蔵している。計算プログラムは指の測定終了後、ヘモグロビン定数格納部４８およびヘモグロビン酸素飽和度定数格納部４９から最適定数を呼び出して計算する。また、処理計算に必要なメモリー領域は、同様に装置に組み込まれているＲＡＭ４２に確保される。計算処理された結果は、液晶表示部に表示される。
【００９０】
ＲＯＭには処理計算に必要なプログラム構成要素として、特にグルコース濃度Ｃを求めるための関数が入っている。この関数は以下のように定められたものである。まず、Ｃは以下の式(8)で表現される。ai（i=0,1,2,3）は、複数の測定データから前もって決定されている。aiを求める手順は以下のとおり。
（１）正規化パラメータとグルコース濃度Ｃの関係を示す重回帰式を作成する。
（２）最小二乗法によって得られた式から正規化パラメータに関する正規方程式（連立方程式）を求める。
（３）正規方程式から係数ai（i=0,1,2,3）の値を求め、重回帰式に代入する。
【００９１】
初めに、グルコース濃度Ｃと正規化パラメータＸ１，Ｘ２，Ｘ３の関係を示す次の回帰式(8)を作る。
【００９２】
【数１３】
2006115948.tif 000015
【００９３】
つづいて、酵素電極法によるグルコース濃度測定値Ｃｉとの誤差が最小になるような重回帰式を求めるため、最小二乗法を用いる。残差の二乗和をＤとすると、Ｄは次式(9)で表される。
【００９４】
【数１４】
2006115948.tif 000016
【００９５】
残差の二乗和Ｄが最小になるのは、式(9)をａ０〜ａ３で偏微分してゼロとなるときなので、次式(10)が得られる。
【００９６】
【数１５】
2006115948.tif 000017
【００９７】
Ｃ、Ｘ１〜Ｘ３の平均値をそれぞれＣｍｅａｎ、Ｘ１ｍｅａｎ〜Ｘ３ｍｅａｎとするとＸｉｍｅａｎ＝０（ｉ＝１〜３）であるので、式(8)から式(11)が得られる。
【００９８】
【数１６】
2006115948.tif 000018
【００９９】
また、正規化パラメータ間の変動・共変動は、式(12)で表され、正規化パラメータＸｉ（ｉ＝１〜３）とＣとの共変動は式(13)で表される。
【０１００】
【数１７】
2006115948.tif 000019
【０１０１】
式(11)(12)(13)を式(10)に代入して整理すると、連立方程式（正規方程式）(14)が得られ、これを解くことでａ１〜ａ３が求まる。
【０１０２】
【数１８】
2006115948.tif 000020
【０１０３】
定数項ａ０は、式(11)を用いて求める。以上で求めた ai（i=0,1,2,3）は装置製造時にＲＯＭに格納されている。装置による実際の測定では、測定値から求めた正規化パラメータＸ１〜Ｘ３を回帰式(8)に代入することで、グルコース濃度Ｃが算出される。
【０１０４】
以下にグルコース濃度の算出過程の具体例を示す。予め健常者および糖尿病患者に対して測定した多数のデータから回帰式(8)の係数が決められており、マイクロプロセッサのＲＯＭには下記のグルコース濃度の算出式が格納されている。
【０１０５】
【数１９】
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【０１０６】
Ｘ１〜Ｘ３はパラメータｘ１〜ｘ３を正規化したものである。パラメータの分布が正規分布であると仮定すると、正規化パラメータの95％は−２から＋２の間の値をとる。
【０１０７】
健常者の測定値の１例として、正規化パラメータＸ１=-0.06、Ｘ２=+0.04、Ｘ３=+0.10 を上記の式に代入するとＣ＝101mg/dlとなる。また、糖尿病患者の測定値の１例として、正規化パラメータＸ１=+1.35、Ｘ２=-1.22、Ｘ３=-1.24 を上記の式に代入するとＣ＝181mg/dlとなる。なお、上記の式ではヘモグロビン濃度を１５g/dL、ヘモグロビン酸素飽和度を９７％として定数化した。
【０１０８】
従来の測定方法である、採血によって得た血液を試薬と反応させ、この反応によって発生した電子量を測定して血糖値を測定する酵素電極法による測定結果と本発明の１実施例による測定結果について以下に述べる。健常者の測定値の１例として、酵素電極法によるグルコース濃度が93mg/dlのとき、同時刻に本法による測定から得た正規化パラメータＸ１=-0.06、Ｘ２=+0.04、Ｘ３=+0.10 を上記の式に代入するとＣ＝101mg/dlとなる。また、糖尿病患者の測定値の例として、酵素電極法によるグルコース濃度が208mg/dlのとき、同時刻に本法による測定から得た正規化パラメータＸ１=+1.35、Ｘ２=-1.22、Ｘ３=-1.24 を上記の式に代入するとＣ＝181mg/dlとなる。この計算結果は約１３％の誤差を示しているが、一般に血糖測定のための装置は通常１５〜２０％の誤差は許容されるものとして扱われているため、このレベルの精度であれば十分な精度と考えられる。上記の結果より、本発明による方法によって、高精度でグルコース濃度を求められることが確認された。
【０１０９】
図１８は、縦軸を本法によるグルコース濃度の算出値、横軸を酵素電極法によるグルコース濃度の測定値として、複数の患者に対してそれぞれの測定値をプロットした図である。本法の様に測定することで良好な相関が得られる（相関係数＝０．８９３２）。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】体表面からブロックへの熱移動を説明するモデル図。
【図２】温度Ｔ１及び温度Ｔ２の測定値の時間変化を示す図。
【図３】温度Ｔ３の時間変化の測定例。
【図４】各種センサによる測定値と、それから導出されるパラメータとの関係を図示した説明図。
【図５】本発明による無侵襲血糖値測定装置の上面図。
【図６】装置の操作手順を示す図。
【図７】測定部の詳細図。
【図８】理想状態での熱の移動を示す図。
【図９】理想状態から離れた上体での熱の移動を示す図。
【図１０】ブロックの構造を説明する図。
【図１１】ブロックの効果を説明する図。
【図１２】ブロックの効果を説明する図。
【図１３】ブロックの効果を説明する図。
【図１４】装置内におけるデータ処理の流れを示す概念図。
【図１５】本発明によるグルコース濃度算出値及び酵素電極法によるグルコース濃度測定値のプロット図。
【図１６】測定部の他の例を示す詳細図。
【図１７】装置内におけるデータ保管場所を示す概念図。
【図１８】本発明によるグルコース濃度算出値と酵素電極法によるグルコース濃度測定値のプロット図。
【図１９】温度センサ支持板上の銅箔パターンとブロック本体との間で交換される熱量の距離Ld依存性を説明する図。
【符号の説明】
【０１１１】
１１…操作部、１２…測定部、１３…表示部、１５…指置き部、１６…輻射温度センサ部の開口端、１７…接触温度センサ部、１８…光学センサ部、２１…プレート、２２…熱伝導部材、２３…サーミスタ、２４…サーミスタ、２５…赤外線レンズ、２６…赤外線透過窓、２７…焦電検出器、２８…サーミスタ、３１，３２…光ファイバー、３３，３４…光源、３５…フォトダイオード、６１…ブロック本体、６３…温度センサ支持板、６５…信号線、６６…信号パターン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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