(57)【要約】  本発明は、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための装置及び方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための装置であって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つのフォトダイオード受光器と、
を備える装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光源がＬＥＤ又はレーザダイオードである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
２〜５０個の光源を備える、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光源が波長を調整可能なレーザダイオードである、請求項２又は請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの光源が白色光源である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記後方散乱光をスペクトル分解するための手段をさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
２〜２０４８個のフォトダイオード受光器を備える、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ブロードスペクトルフォトダイオード受光器を備える、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長が、以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記調節可能な基板が、耳たぶ、指、額、顎、手首、足、手、又は首の周りに配置されるのに適する、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記調節可能な基板が、ユーザの皮膚と接触する衣類のアイテム上に配置されるのに適する、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
無線通信手段をさらに備える、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つのフォトダイオード受光器から情報を受信し、連続成分及び拍動成分の極大を計算するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
皮膚表面上のインピーダンスを測定するのに適する少なくとも１対の電極をさらに備える、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記各電極の対の電極が、少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、又は１５０ｃｍの距離にある、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも２対の電極を備える、請求項１４又は請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の前記マイクロコントローラが、例えばカルマンフィルタを用いて、少なくとも１つのフォトダイオード受光器の値とインピーダンス測定値を組み合わせるように構成される、請求項１４〜請求項１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
血液中に存在する化合物の濃度を測定するための方法であって、
少なくとも１つの光源から７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれる少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光ビームを放出するステップと、
後方散乱光の強度を時間の関数として測定するステップと、
拍動成分の極大での後方散乱光の強度及び拍動成分の極小での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小及び極大での少なくとも１つの後方散乱光ビームの測定強度に基づいて、存在する前記化合物の濃度を計算するステップと、
を含む、方法。
【請求項１９】
総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、尿素、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩を含むがこれらに限定されない、血液中に存在する種々の化合物の濃度を同時に求めるための請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項２０】
人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する化合物の濃度を測定するためのシステムであって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの第１の光源と、
前記少なくとも１つの第１の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
前記少なくとも１つの第１の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第１のフォトダイオード受光器と、
少なくとも１つの第２の光源と、
前記少なくとも１つの第２の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
前記少なくとも１つの第２の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第２のフォトダイオード受光器と、
を備え、前記調節可能な基板が、人体の一部を覆うときに、前記少なくとも１つの第１の光源の光ビームが前記少なくとも１つの第２の光源の光ビームを後方散乱する人体の一部とは異なる人体の一部により後方散乱されるように構成される、
システム。
【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血液中に存在する化合物の濃度を測定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の日々の糖尿病監視の範囲内で、血糖値の測定は、一般的な手技であり、医療装置を用いて直接患者により行われる。糖尿病向けの市販の医療装置の大多数は、侵襲的である、すなわち、それらは血糖値を得るのに表皮に穿刺することを必要とする。より最近では非侵襲的装置が開発されている。
【０００３】
したがって、Ｍａｓａｂ  Ａｈｍａｄ、Ａｗａｉｓ  Ｋａｍｂｏｈ、Ａｈｍｅｄ  Ｋｈａｎによる文献“Ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ  ｂｌｏｏｄ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ”，ＥＤＮ  Ｎｅｔｗｏｒｋ，１６  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１３は、近赤外分光法を用いて血糖値を測定するための非侵襲的装置を開示し、該装置は、耳たぶの高さに位置決めされる。
【０００４】
この装置は、５つのＬＥＤ、すなわち、１５５０ｎｍの波長の光ビームを放出する２つのＬＥＤと、波長が赤色に位置する光ビームを放出する１つのＬＥＤと、波長が赤外に位置する光ビームを放出する１つのＬＥＤと、波長が定性的に緑色に位置する、すなわち４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長の範囲内に含まれる光ビームを放出する１つの光源と、１５５０ｎｍで強い応答を有する１つのフォトダイオードを備える。
【０００５】
血糖値を判定するために、装置は、グルコース及び酸素化レベルを測定するべく波長が赤色又は赤外に位置する光ビームを放出するＬＥＤを用いる。実際は、心臓の活動に起因する血液容量の変動を考慮に入れるために、測定時の血液容量に関して測定される血糖値を標準化する必要がある。緑色を発光する光源は、耳たぶの厚さ、より一般には、これが距離依存の指数法則に従って耳たぶによる光ビームの吸収を決めるので、光ビームの移動距離を知るために、当該ゾーンの厚さの測定を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、血糖値を判定することができるようにするために、血液の酸素化レベルを考慮に入れる及び判定する必要がある。グルコース又は酸素化レベルの判定は、透過率で行われる。この方法は、この場合は４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に含まれる波長の光ビームを放出するダイオードの、第２の光源の使用を必要とする。
【０００７】
したがって、血糖値の測定は、介在物測定の使用なしに行うことはできない。実際は、酸素化レベルと、光ビームが横断する物体の距離を測定する必要がある。これらの介在物測定の直接の結果は、一方では厚さ測定からの誤差と他方では酸素化判定からの誤差に起因する、精度の低下である。
【０００８】
したがって、その測定の信頼性、再現性、及び精度を呈する医療装置が必要とされている。
【０００９】
さらに、従来技術で説明されるこのタイプの装置は、血液中の他の化合物の量を測定するのに適さない。
【００１０】
したがって、本発明は、横断距離及び酸素化レベルの判定などの介在物測定の使用なしに、血液中に存在する少なくとも１つの化合物の濃度の正確な判定を可能にする装置及び方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための装置であって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つのフォトダイオード受光器と、
を備え、前記装置が、４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に含まれる波長の光ビームを放出するダイオードを備えない、装置に関する。
【００１２】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、ＬＥＤ又はレーザダイオードである。一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、波長を調整可能なレーザダイオードである。
【００１３】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、白色光源である。
【００１４】
一実施形態によれば、装置は、後方散乱光をスペクトル分解するための手段を備える。
【００１５】
一実施形態によれば、測定装置は、２〜５０個の光源を備える。
【００１６】
一実施形態によれば、測定装置は、２〜２０４８個のフォトダイオード受光器を備える。一実施形態によれば、装置は、ブロードスペクトルフォトダイオード受光器を備える。
【００１７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００１８】
一実施形態によれば、装置は、耳たぶ、指、額、顎、手首、足、手、又は首の周りに配置されるのに適する。
【００１９】
一実施形態によれば、装置は、ユーザの皮膚と接触する衣類のアイテム上に配置されるのに適する。
【００２０】
一実施形態によれば、装置は、無線システムを介して通信してよい。一実施形態によれば、装置は、無線通信手段を備える。
【００２１】
一実施形態によれば、装置は、少なくとも１つのフォトダイオード受光器から情報を受信し、連続成分及び拍動成分の極大を計算するように構成されたマイクロコントローラをさらに備える。
【００２２】
一実施形態によれば、装置は、皮膚表面上のインピーダンスを測定するのに適する少なくとも１対の電極をさらに備える。一実施形態によれば、各電極の対の電極は、少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、又は１５０ｃｍの距離にある。一実施形態によれば、装置は、少なくとも２対の電極を備える。一実施形態によれば、マイクロコントローラは、例えばカルマンフィルタを用いて、少なくとも１つのフォトダイオード受光器の値とインピーダンス測定値を組み合わせるように構成される。
【００２３】
本発明はまた、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための方法であって、
少なくとも１つの光源から７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれる少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光ビームを放出するステップと、
後方散乱光の強度を時間の関数として測定するステップと、
拍動成分の極大での後方散乱光の強度及び拍動成分の極小での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小及び極大での少なくとも１つの後方散乱光ビームの測定強度に基づいて、存在する前記化合物の濃度を計算するステップと、
を含む、方法に関する。
【００２４】
本発明はまた、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、尿素、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩を含むがこれらに限定されない、血液中に存在する種々の化合物の濃度を同時に求めるための装置の使用に関する。
【００２５】
本発明はまた、人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する化合物の濃度を測定するためのシステムであって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの第１の光源と、
前記少なくとも１つの第１の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つの第１の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第１のフォトダイオード受光器と、
少なくとも１つの第２の光源と、
前記少なくとも１つの第２の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つの第２の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第２のフォトダイオード受光器と、
を備え、前記調節可能な基板が、人体の一部を覆うときに、少なくとも１つの第１の光源の光ビームが少なくとも１つの第２の光源の光ビームを後方散乱する人体の一部とは異なる人体の一部により後方散乱されるように構成される、
システムに関する。
【００２６】
定義
「拍動成分」：心臓の活動に起因する動脈血液容量の変動と相関する人体の一部の光吸収の、又は逆に言えば、後方散乱光の、強度の経時的な周期性振動。拍動成分の極小は、連続成分に対応する。その極大はＡＣと注釈され、その極小はＤＣと注釈される。
【００２７】
「連続成分」：人体の一部の光吸収の、又は逆に言えば、後方散乱光の強度の停留値。これは、組織、骨、静脈血からの動脈血の非拍動成分への寄与で構成される。その値は、ＤＣと注釈される。
【００２８】
「ＬＥＤ」：発光ダイオードは、電流が流れるときの電気エネルギーの変換からの非コヒーレント単色又は多色放射を放出することができる光電子装置である。
【００２９】
「レーザダイオード」：コヒーレント単色光を放出する半導体材料に基づく光電子装置である。
【００３０】
「マイクロコントローラ」：プロセッサ、メモリ、周辺ユニット、及び入力−出力インターフェースなどのコンピュータの本質的要素を含む集積回路である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】受光強度の経時的推移を概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する又は溶解した化合物の濃度を測定するための装置であって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つのフォトダイオード受光器と、
を備える、装置に関する。
【００３３】
一実施形態によれば、前記装置は、４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に含まれる波長の光ビームを放出するダイオードを備えない。
【００３４】
一実施形態によれば、装置は、それぞれ相互に別個の波長の光ビームを放出する、少なくとも２つの光源を備える。
【００３５】
一実施形態によれば、装置は、少なくとも２つの波長の光ビームを放出する、少なくとも１つの光源を備える。
【００３６】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、ＬＥＤ又はレーザダイオードである。
【００３７】
一実施形態によれば、光源は、白色光源である。
【００３８】
一実施形態によれば、測定装置は、少なくとも２つの光源を備える。
【００３９】
一実施形態によれば、測定装置は、２〜５０個の光源を備える。
【００４０】
一実施形態によれば、測定装置は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９〜５０個の光源を備える。
【００４１】
一実施形態によれば、測定装置は、波長を調整可能な光源を備える。一実施形態によれば、測定装置は、波長を調整可能なレーザダイオードなどの単一の波長を調整可能な光源を備える。
【００４２】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、白熱電球である。この実施形態では、波長は、白熱電球を通る電流の強度を変化させることにより変えられてよい。一実施形態によれば、装置は、単一の白熱電球を備える。
【００４３】
一実施形態によれば、装置は、後方散乱光をスペクトル分解するための手段を備えてよい。装置が後方散乱光をスペクトル分解するための手段を備える一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は白色光源である。
【００４４】
さらなる実施形態によれば、装置は、少なくとも１つのフォトダイオード受光器の前に配置される、後方散乱光をスペクトル分解するための手段をさらに備えてよい。
【００４５】
一実施形態によれば、後方散乱光をスペクトル分解するための手段は、回折格子である。
【００４６】
さらなる実施形態によれば、後方散乱光をスペクトル分解するための手段は、プリズム又は光学回折格子である。
【００４７】
さらなる実施形態によれば、後方散乱光をスペクトル分解するための手段は、放出される波長に適する少なくとも２つのフィルタで構成される。
【００４８】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、尿素、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、又は重炭酸塩を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００４９】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、水、コレステロール、グロブリンを測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００５０】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００５１】
ヘモグロビンに関して、適切な波長範囲は、７３０ｎｍ〜９８０ｎｍである。
【００５２】
デオキシヘモグロビンに関して、適切な波長範囲は、７３０ｎｍ〜８０５ｎｍである。
【００５３】
オキシヘモグロビンに関して、適切な波長範囲は、８０５ｎｍ〜９８０ｎｍである。
【００５４】
グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、コレステロール、グロブリン、又は尿素に関して、適切な波長範囲は、１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ、より詳細には２０００ｎｍ〜３０００ｎｍ、さらにより詳細には２１００ｎｍ〜２３００ｎｍである。
【００５５】
水に関して、適切な波長範囲は、１μｍ〜１１μｍ、より詳細には６μｍ〜１０μｍ、さらにより詳細には８μｍ〜１０μｍである。
【００５６】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、ホルモンを測定するのに適する波長を中心とした波長のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００５７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、水、コレステロール、グロブリン、尿素、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、又は重炭酸塩を測定するのに適する波長のうちの少なくとも１つに対応する。
【００５８】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、水、コレステロール、グロブリンを測定するのに適する波長のうちの少なくとも１つに対応する。
【００５９】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源により放出される光ビームの少なくとも１つの波長は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長のうちの少なくとも１つに対応する。
【００６０】
総ヘモグロビン（ＴＨｂ）を測定するのに適する波長は８０５ｎｍである。
【００６１】
一実施形態によれば、少なくとも１つのフォトダイオード受光器は、ＣＭＯＳ又はＣＣＤフォトダイオード受光器である。
【００６２】
一実施形態によれば、少なくとも１つのフォトダイオード受光器は、ブロードスペクトルフォトダイオード受光器である。一実施形態によれば、装置は、単一のブロードスペクトルフォトダイオード受光器を備える。ブロードスペクトルフォトダイオード受光器という用語は、皮膚を透過する光のバンド上で敏感な光波長応答（高い信号対ノイズ比）を有するフォトダイオード受光器、特に、７００ｎｍ〜１０μｍ、優先的に、７３０ｎｍ〜３０００ｎｍのバンド上で敏感な光波長応答を有するフォトダイオード受光器を指す。
【００６３】
一実施形態によれば、測定装置は、少なくとも２つのフォトダイオード受光器を備える。
【００６４】
一実施形態によれば、測定装置は、２〜２０４８個のフォトダイオード受光器を備える。
【００６５】
一実施形態によれば、測定装置は、２〜５０個のフォトダイオード受光器を備える。
【００６６】
一実施形態によれば、測定装置は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９〜５０個のフォトダイオード受光器を備える。
【００６７】
装置が後方散乱光をスペクトル分解するための手段を備える一実施形態によれば、装置は、フォトダイオードの列又はアレイを備える。一実施形態によれば、前記フォトダイオードの列又はアレイは、８〜２０４８個のフォトダイオードを備える。一実施形態によれば、前記フォトダイオードの列又はアレイは、８、１６、３２、６４、１２８、２５６、５１２、１０２４、又は２０４８個のフォトダイオードを備える。
【００６８】
装置が少なくとも１つの波長を調整可能な光源を備える一実施形態によれば、装置は、単一のブロードスペクトルフォトダイオード受光器を備える。
【００６９】
一実施形態によれば、少なくとも１つの光源は、少なくとも１つのフォトダイオード受光器から、０．２ｍｍから５ｃｍまでの間、優先的に、０．５ｍｍから３ｃｍまでの間の距離だけ分離される。一実施形態によれば、装置は、少なくとも２つの光源と、少なくとも２つのフォトダイオード受光器を備え、第１の光源と第１のフォトダイオード受光器を分離する距離は、第２の光源と第２のフォトダイオード受光器を分離する距離とは異なる。この実施形態は、皮下の異なる深さでの情報を得ることを可能にする。一実施形態によれば、装置は、複数のフォトダイオード受光器を備え、各光源とその対応するフォトダイオード受光器との距離は、皮下の深さの全範囲にわたる化合物を分析するために漸進的である。
【００７０】
一実施形態によれば、装置は、４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に含まれる波長の光ビームを放出するダイオードの欠如によって特徴づけられる。従来技術では、ダイオードは、光源により放出されるビームの移動距離の測定を可能にし、この距離は、透過率においてＢｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ法を適用するのに必要である。
【００７１】
本発明に係る装置は、グルコース及びヘモグロビンなどの少なくとも２つの化合物に関して測定された異なる強度間の比に基づく反射率の測定を用いるので、この距離の測定の必要性をなくす。
【００７２】
一実施形態によれば、調節可能な基板は、Ｔシャツ、ヘッドバンド、腕時計のバンドなどのコーティング又はアクセサリの形態で存在する。
【００７３】
一実施形態によれば、基板は、発光区域と、受光区域と、皮膚測定区域、すなわち、基板と接触する人体の一部との機械的接触を強化する、発光器及び受光器のレベルで機械的負荷をかけることを可能にする、弾性又は調節可能な特性を有する。
【００７４】
一実施形態によれば、装置は、耳たぶ、指、額、顎、手首、足、手、又は首の周りに配置されるのに適する。
【００７５】
一実施形態によれば、装置は、ユーザの皮膚と接触する衣類のアイテム上に配置されるのに適する。
【００７６】
以下の文献：Ｔｕｒ  ｅｔ  ａｌ．“Ｂａｓａｌ  Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ａｓ  ａ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｎａｔｏｍｉｃ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ”，  Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ  Ｄｅｒｍａｔｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．８４，Ｎｏ．５，ｐｐ４４２−４４６では、そこで分光測定が行われ得る解剖学的位置の組が説明される。この文献に照らせば、当業者は、技術的難しさなしに、どのような進歩性を有するスキルの発揮もなしに、本発明に係る装置を解剖学的位置にどのように適用するかが分かるであろう。
【００７７】
一実施形態によれば、装置は、後方散乱光ビームを用いて存在する化合物の濃度を求めるのに適する、存在する化合物の濃度を求めるためのシステムをさらに備える。
【００７８】
この求めるシステムは、マイクロコントローラなどの当業者に公知の電子装置である。
【００７９】
一実施形態によれば、マイクロコントローラは、少なくとも１つのフォトダイオード受光器から情報を受信し、当該化合物のそれぞれに関する連続成分（ＤＣ）及び拍動成分の極大（ＡＣ）を抽出するように構成される。
【００８０】
このマイクロコントローラは、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための特定の方法の使用を可能にし、この特定の方法は後述する。
【００８１】
一実施形態によれば、装置、特に、調節可能な基板はまた、皮膚表面上のインピーダンスを測定するのに適する少なくとも１対の電極を備える。
【００８２】
一実施形態によれば、インピーダンス測定値は、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、水、グロブリン、尿素、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、又は重炭酸塩の濃度を測定することを可能にする。
【００８３】
一実施形態によれば、インピーダンス測定値は、ホルモンの濃度を測定することを可能にする。
【００８４】
一実施形態によれば、各電極の対の電極は、少なくとも１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、又は１５０ｃｍの距離にある。
【００８５】
一実施形態によれば、装置、特に、調節可能な基板は、少なくとも２対の電極を備える。この実施形態では、一方の対の電極は、電流を注入するのに用いられ、もう一方の対の電極は、測定のために用いられる。この実施形態は、測定の精度を高めることを可能にする。
【００８６】
一実施形態によれば、本発明に係る装置のマイクロコントローラは、少なくとも１つのフォトダイオード受光器の値及びインピーダンス測定値をフィルタする及び組み合わせるように構成される。一実施形態によれば、フィルタすること及び組み合わせることは、カルマンフィルタにより行われる。この組み合わせること及びこのフィルタすることは、より正確且つより頑健に化合物濃度値を得ることを可能にする。
【００８７】
一実施形態によれば、装置は、無線通信手段を備える。
【００８８】
本発明はまた、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための方法であって、
少なくとも１つの光源から７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれる少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光ビームを放出するステップと、
後方散乱光の強度を時間の関数として測定するステップと、
拍動成分の極大での後方散乱光の強度及び拍動成分の極小での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小及び極大での少なくとも１つの後方散乱光ビームの測定強度に基づいて、存在する前記化合物の濃度を計算するステップと、
を含む、方法に関する。
【００８９】
本発明はまた、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための方法であって、
少なくとも１つの光源から７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれる少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光ビームを放出するステップと、
後方散乱光の強度を時間の関数として測定するステップと、
拍動成分の極小での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極大での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小及び極大での少なくとも１つの後方散乱光ビームの測定強度に基づいて、存在する前記化合物の濃度を計算するステップと、
を含む、方法に関する。
【００９０】
本発明はまた、血液中に存在する化合物の濃度を測定するための方法であって、
少なくとも１つの光源から７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれる少なくとも１つの波長の少なくとも１つの光ビームを放出するステップと、
後方散乱光の強度を時間の関数として測定するステップと、
拍動成分の極大での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小での後方散乱光の強度を判定するステップと、
拍動成分の極小及び極大での少なくとも１つの後方散乱光ビームの測定強度に基づいて、存在する前記化合物の濃度を計算するステップと、
を含む、方法に関する。
【００９１】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ少なくとも１つの相互に別個の波長の光ビームを放出する、少なくとも２つの光源の使用により実施される。
【００９２】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ２つの波長の光ビームを放出する、少なくとも３つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００９３】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ或る波長の光ビームを放出する、少なくとも６つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００９４】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ２つの波長の光ビームを放出する、少なくとも３つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００９５】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ或る波長の光ビームを放出する、少なくとも６つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、限定はされないが以下の化合物：総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素を測定するのに適する波長を中心とした波長範囲のうちの少なくとも１つに含まれる。
【００９６】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ２つの波長の光ビームを放出する、少なくとも３つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素の波長に対応する。
【００９７】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ或る波長の光ビームを放出する、少なくとも６つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素の波長に対応する。
【００９８】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ２つの波長の光ビームを放出する、少なくとも３つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素の波長に対応する。
【００９９】
一実施形態によれば、方法は、それぞれ或る波長の光ビームを放出する、少なくとも６つの光源の使用により実施され、前記波長は、相互に別個であり、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、グルコース、アルブミン、乳酸、トリグリセリド、及び尿素の波長に対応する。
【０１００】
一実施形態では、前述の装置及び方法は、血液中に存在する種々の化合物の濃度を同時に求めるのに適する。これらの化合物は、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）、デオキシヘモグロビン、オキシヘモグロビン、ヘマトクリット、血小板、コレステロール、尿素、アンモニア、アンモニア血、クレアチニン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、塩化物、重炭酸塩を含むがこれらに限定されない。
【０１０１】
一実施形態によれば、方法は、事前校正ステップを備える。この実施形態では、マイクロコントローラは、例えば血液検査に由来する情報のアイテムを受信し、これにより装置を校正するように構成される。一実施形態では、この情報は、指先に刺すことにより血糖センサにより得られる血糖である。一実施形態では、この校正情報は、装置の無線通信手段を介してマイクロコントローラに無線で送られる。
【０１０２】
本発明はまた、人体の一部を覆うのに適する調節可能な基板を備える、血液中に存在する化合物の濃度を測定するためのシステムであって、前記調節可能な基板が、
少なくとも１つの第１の光源と、
前記少なくとも１つの第１の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つの第１の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第１のフォトダイオード受光器と、
少なくとも１つの第２の光源と、
前記少なくとも１つの第２の光源は少なくとも１つの波長の光ビームを放出し、前記波長は７００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内に含まれ、前記光ビームは後方散乱源を構成する人体の一部により後方散乱され、
少なくとも１つの第２の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第２のフォトダイオード受光器と、
を備え、前記調節可能な基板が、人体の一部を覆うときに、少なくとも１つの第１の光源の光ビームが少なくとも１つの第２の光源の光ビームを後方散乱する人体の一部とは異なる人体の一部により後方散乱されるように構成される、
システムに関する。
【０１０３】
一実施形態によれば、システムは、少なくとも１つの第３の光源と、少なくとも１つの第３の光源により放出された光ビームの少なくとも一部を受光するのに適する少なくとも１つの第３のフォトダイオード受光器とを備え、前記調節可能な基板は、人体の一部を覆うときに、少なくとも１つの第１の光源の光ビーム、少なくとも１つの第２の光源の光ビーム、及び少なくとも１つの第３の光源の光ビームが人体の異なる部分により後方散乱されるように構成される。
【０１０４】
一実施形態によれば、前記システムは、４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内に含まれる波長の光ビームを放出するダイオードを備えない。
【０１０５】
実施例
本発明は、本発明を限定ではない様態で例示する以下の実施例を読むことでより明瞭に理解されるであろう。
【０１０６】
実施例１：血糖値の判定
所与の被検者に関して、日常生活の状況下で、血液容量は、総ヘモグロビン（ＴＨｂ）濃度に比例する。総ヘモグロビン（ＴＨｂ）は、デオキシヘモグロビン及びオキシヘモグロビンで構成される。血糖濃度の変動が拍動成分を呈する。
【０１０７】
この実施例では、装置は、それぞれ相互に別個の波長のビームを放出する、少なくとも６つの光源を備える。これらの６つの波長は、以下のような血液中の分子の検出を可能にする：
１）総ヘモグロビン（ＴＨｂ）の検出のためのλＴＨｂ、
２）グルコースの検出のためのλＧｌｕｃｏｓｅ、
３）アルブミンの検出のためのλＡｌｂｕｍｉｎ、
４）乳酸（ＬＡ）の検出のためのλＬＡ、
５）トリグリセリドの検出のためのλＴｒｉｇｌｙｃｅｒｉｄｅ、
６）尿素の検出のためのλＵｒｅａ。
【０１０８】
血糖濃度の変動が拍動成分を呈することから、得られる曲線は、図１に示された以下の形式を有する。
【０１０９】
したがって、変形ランバート・ベール則（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｂｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ  ｌａｗ）に従って、６つの式と６つの未知数を有する以下の系を解く必要がある：
【数１】
2019505275.tif 000003
【数２】
2019505275.tif 000004
【数３】
2019505275.tif 000005
【数４】
2019505275.tif 000006
【数５】
2019505275.tif 000007
【数６】
2019505275.tif 000008
式中、
Ｉａ（λｉ）：波長ｉでの拍動成分の極大（ＡＣ）の測定強度であり、
Ｉｂ（λｉ）：波長ｉでの拍動成分の極小（ＤＣ）の測定強度であり、
Ｌ（λｉ）：光源から検出器までの光路の長さであり、
Ｂｉ：化合物ｉのモル吸収係数であり、
Ｃｉ：化合物ｉの血中濃度である。
【０１１０】
上記の式の系を解くことにより、濃度の変動、すなわち、当該すべての化学物質のＡＣと注釈される拍動成分の極大を見出すことが可能である。
【０１１１】
前述の装置は、比
【数７】
2019505275.tif 000009
を計算することを可能にし、これは血糖濃度を求めることを可能にする。
【図１】
2019505275.tif 000010
【国際調査報告】
2019505275.tif 000011
2019505275.tif 000012
2019505275.tif 000013
2019505275.tif 000014
2019505275.tif 000015
2019505275.tif 000016