(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外波長帯域の光学的放射による生体材料の、照射処理、
生体材料によって拡散性に反射された光学的放射を受け取ること、
受け取った光学的放射の、電気信号への変換、及び
受け取った電気信号に基づく血中グルコース濃度の決定を含んでいる、
血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法であって、
上記生体材料の照射処理が、第１の波長帯域９５０〜９７０ｎｍの光学的放射、第２の波長帯域１０２０〜１０６０ｎｍの光学的放射、第３の波長帯域９３０〜９５０ｎｍの光学的放射、第４の波長帯域７４０〜７６０ｎｍの光学的放射、及び、第５の波長帯域８３０〜８５０ｎｍの光学的放射を用いて、任意の順に交互に実施され、
血中グルコース濃度の決定が、上記グルコース濃度と、値ＵＳＵＭ＝Ｕ２＋Ｕ３＋Ｕ５−Ｕ１（к１２＋к１３＋к１５）−Ｕ４（к４２＋к４３＋к４５）を有している、受け取った電気信号の集合との間における、実験的に得られる校正相関関係を用いて実施され、
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５は、それぞれ、光学的放射の上記第１、第２、第３、第４及び第５の帯域による上記生体材料の照射処理のときに受け取った電気信号の値であり；
к１２、к１３、к１５は、式к１２＝Кｗ２Ｓ２／Кｗ１／Ｓ１、к１３＝Кｗ３Ｓ３／Кｗ１／Ｓ１、к１５＝Кｗ５Ｓ５／Кｗ１／Ｓ１に従って計算されるファクタであり、
Кｗ１、Кｗ２、Кｗ３、Кｗ５は、それぞれ、第１、第２、第３及び第５の波長帯域における水の吸収度ファクタの平均値であり、
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５は、それぞれ、第１、第２、第３及び第５の波長帯域における光学的放射のレシーバの有している相対分光感度の平均値であり、
к４２、к４３、к４５は、式к４２＝КＭ２Ｓ２／КＭ４／Ｓ４、к４３＝КＭ３Ｓ３／КＭ４／Ｓ４、к４５＝КＭ５Ｓ５／КＭ４／Ｓ４に従って計算されるファクタであり、
КＭ２、КＭ３、КＭ４、КＭ５は、それぞれ、第２、第３、第４及び第５の波長帯域におけるメラニンの吸収ファクタの平均値であり、
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は、それぞれ、第２、第３、第４及び第５の波長帯域における光学的放射のレシーバの有している相対分光感度の平均値である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の化学的組成の検査及び分析の分野に関し、血中のグルコース含有量を非侵襲的に測定する医療診断機器に主に使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
人体内部の物質の濃度、例えば人間の血液中のグルコース濃度を非侵襲的に測定する方法が知られている（ＲＵ２５１１４０５  Ｃ２、２０１４）。この方法の実現にあたっては、人体によって放射及び／又は分散された、８．５〜１０．５μｍの波長（少なくとも１つのグルコース固有の波長を含む）の赤外線放射の値を測定する。検知器の温度及び光学系の１つ以上の構成要素の温度を測定し、当該温度をあらかじめ設定された１組の校正パラメータと比較して、赤外線放射の検知された値を、各検知器及び光学系の１つ以上の構成要素を照射した際の影響を考慮して修正するものである。
【０００３】
この発明の発明者らが気付いたように、遠赤外線波長帯域を動作範囲として選択することは、グルコースは遠赤外線波長帯域では明確ではっきりと見分けられる吸収スペクトルを示すという事実によって決まった。遠赤外線波長帯域は、近赤外線波長帯域が従来用いられる技術的解決策とは異なり、より大きな有効信号値を作り出すことを可能にするが、しかし、装置を極低温に冷却することを必要とする。このため、この方法を実現する装置は著しく複雑なものになり、装置全体のサイズが増大する。
【０００４】
この既知の方法の発明者らは、この既知の方法を実現する際、有効信号の測定結果を人体及び環境の温度測定の結果に基づいて修正することによって、かつ光学的放射の温度測定及び装置の光学系の全構成要素の温度測定によって、極低温冷却を行わなくて済むようにした。これらのことによっても、上記装置の設計は著しく複雑なものとなる。
【０００５】
近赤外及び／又は可視波長帯域の光学的放射が用いられる方法（これらの方法は、冷却、又は温度の測定及び考慮を必要としない）のうち、知られているものとしては、例えば、血中のグルコース濃度を非侵襲的に測定する方法（ＲＵ２５１５４１０  Ｃ２、２０１４）や、既知のダイオードレーザ装置を血糖の非侵襲的測定に適用する方法（ＲＵ２４６８３５６  Ｃ２、２０１２）がある。これらの方法は、その共通部分において、生体材料をレーザの光学的放射で照射する工程と、当該生体材料によって反射され分散された光学的放射を電気信号に変換する工程と、この電気信号の振幅値に基づいて血中グルコース濃度を計算する工程とを含み、波長６５０ｎｍの単色の光学的放射が用いられる（ＲＵ２５１５４１０  Ｃ２、２０１４）か、又は５００ｎｍから１１００ｎｍの波長範囲内にある可視赤外の光学的放射が用いられる。
【０００６】
本発明の血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法に技術内容において最も近いのは、血中グルコース濃度を非侵襲的に測定する既知の方法（ＲＵ２１２２２０８  Ｃ１、１９９８）である。この方法は、１．３から１．９μｍの範囲内の可変波長の半導体レーザによる平行な光学的放射によって血管を照射するとともに、印加する電流を徐々に増大させ温度を絶えず調節する工程と、血液によって吸収され、分散され、拡散性に反射された上記放射を電気信号に変換し、その後、数値コードに変換して校正曲線とともに登録する工程と、比較結果によりグルコース濃度値を測定し、当該値をデジタル画面にさらに再生する工程を提供する。
【０００７】
上記の最も近い類似発明及び先に考察した他のすべての類似発明双方の欠点は、血中グルコース濃度測定の精度が不十分なことである。これは、検査中の生体材料内の水及びメラニンの比率が高いことにより生じる測定誤差と関連している。水とメラニンは、光吸収スペクトルのうち、明確ではっきりと見分けられるスペクトルを、上記で考察した類似発明で用いられる波長帯域内に有する。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法の創成であった。当該方法は、血中グルコース濃度測定の精度を高めるという技術的成果の実現をもたらす。
【０００９】
本発明によれば、設定されている上記目的は、以下の点：
（１）近赤外波長帯域の光学的放射による生体材料の照射処理、（２）当該生体材料によって拡散性に反射された光学的放射を受け取ること、（３）受け取った光学的放射の、電気信号への変換、及び（４）受け取った電気信号に基づく血中グルコース濃度の決定を、最も近い類似の方法にしたがって含んでいる、血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法が、
上記生体材料の照射処理が、波長９５０〜９７０ｎｍの第１の帯域の光学的放射、波長１０２０〜１０６０ｎｍの第２の帯域の光学的放射、波長９３０〜９５０ｎｍの第３の帯域の光学的放射によって、任意の順に交互に行われ、血中グルコース濃度の測定が、上記生体材料を第２及び第３の帯域の光学的放射によって照射して受け取った電気信号の総和から、上記生体材料を第１の帯域の光学的放射によって照射して受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて行われることにおいて、最も近い類似の方法と異なっている、点
に起因して解決されている。
【００１０】
本発明のよりよい実現では、生体材料は、波長７４０〜７６０ｎｍの第４の帯域の光学的放射による照射でさらに処理され、血中グルコース濃度の測定は、上記生体材料を第２及び第３の帯域の光学的放射で照射して受け取った電気信号の総和から、上記生体材料を第１及び第４の帯域の光学的放射で照射して受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて実現される。
【００１１】
本発明のよりよい実現では、生体材料は、波長８３０〜８５０ｎｍの第５の帯域の光学的放射でさらに処理され、血中グルコース濃度の測定は、上記生体材料を第２、第３、及び第５の帯域の光学的放射によって照射して受け取った電気信号の総和から、上記生体材料を第１の帯域の光学的放射で照射して受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて実現される。
【００１２】
本発明の最もよい実現では、生体材料は、波長７４０〜７６０ｎｍの第４の帯域の光学的放射でさらに照射され、血中グルコース濃度の測定は、上記生体材料を第２、第３、及び第５の帯域の光学的放射によって照射して受け取った電気信号の総和から、上記生体材料を第１及び第４の帯域の光学的放射によって照射して受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて実現される。
【００１３】
一方、血中グルコース濃度の測定は、グルコース濃度と受け取った電気信号の総和とのあいだの、実験で得られた校正相関関係を用いて実現される。上記電気信号の総和は、ＵＳＵＭ＝Ｕ２+Ｕ３+Ｕ５-Ｕ１（к１２＋к１３＋к１５）−Ｕ４（к４２＋к４３＋к４５）の値であり、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５は、それぞれ、光学的放射の第１、第２、第３、第４、及び第５の帯域による上記生体材料の照射処理のときに受け取った電気信号の値であり、к１２、к１３、к１５は、それぞれ、用いられたレシーバの相対分光感度の既知特性と第１、第２、第３、及び第５の帯域の水吸収スペクトルとの結合処理に基づいてあらかじめ受け取られたファクタであり、к４２、к４３、к４５は、それぞれ、用いられた光学的放射のレシーバの相対分光感度の既知特性と第２、第３、第４、及び第５の帯域のメラニン吸収スペクトルとの結合処理に基づいてあらかじめ受け取られたファクタである。
【００１４】
用いられた光学的放射のレシーバの相対分光感度の既知特性、並びに第１、第２、第３、及び第５の帯域の水吸収スペクトルの結合処理で得られた上記ファクタは、式к１２＝К２Ｓ２／К１／Ｓ１、к１３＝К３Ｓ３／К１／Ｓ１、к１５＝К５Ｓ５／К１／Ｓ１に従ってあらかじめ決められたものであり、К１、К２、К３、К５はそれぞれ、第１、第２、第３、及び第５の波長帯域における水吸収ファクタの平均値であり、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５はそれぞれ、第１、第２、第３、及び第５の波長帯域における用いられた光学的放射のレシーバの相対分光感度の平均値である。
【００１５】
用いられた光学的放射のレシーバの相対分光感度の既知特性、並びに第２、第３、第４、及び第５の帯域の水吸収スペクトルとの結合処理で得られた上記ファクタは、式к４２＝К２Ｓ２／К４／Ｓ４、к４３＝К３Ｓ３／К４／Ｓ４、к４５＝К５Ｓ５／К４／Ｓ４に従ってあらかじめ決められたものであり、К２、К３、К４、К５は、それぞれ、第２、第３、第４、及び第５の波長帯域におけるメラニン吸収ファクタの平均値であり、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は、それぞれ、第２、第３、第４、及び第５の波長帯域における用いられた光学的放射のレシーバの相対分光感度の平均値である。
【００１６】
８００ｎｍから１１００ｎｍの波長の近赤外線域によるグルコースの光吸収スペクトルは、１０４０ｎｍ、９４０ｎｍ、及び８４０ｎｍ付近に明確ではっきりと見分けられる極大を有することが知られている（ここで、上記波長は、それらの極大に対応する極大値を降順に並べたものである）。したがって、本発明の方法において、生体材料を波長１０２０〜１０６０ｎｍの第２の帯域の光学的放射及び波長９３０〜９５０ｎｍの第３の帯域の光学的放射で照射処理すること、さらに、当該方法のよりよい実現として波長８３０〜８５０ｎｍの第５の帯域の光学的放射で照射処理することは、その実施において、より大きな有効信号値を受け取ることを可能にする。
【００１７】
同時に、生体材料は多量の水及びメラニンを含んでいる。
【００１８】
水は、８００ｎｍから１１００ｎｍの波長帯域に最も明確な吸収スペクトルを有し、その極大は波長９６０ｎｍ付近である。その値は、波長１０４０ｎｍ付近に位置するグルコース吸収スペクトルの最大の極大値を上回る。したがって、水が存在すると、有効信号がゆがめられる。これは、第２、第３、及び第５の波長帯域における光学的放射を水が吸収することによる電気信号の増大として現れる。同時にこれは、グルコース濃度を測定する際の最も大きな測定誤差を引き起こす。
【００１９】
７００ｎｍから１１００ｎｍの波長帯域内のメラニンの光吸収スペクトルは極大を有さず、極めて均一であるが、しかしその値は、波長８４０ｎｍ付近のグルコース吸収スペクトルの極大値をも上回る。この結果、第５の波長帯域の光学的放射の、グルコースによる吸収によって調整された有効信号の、１００％を超える歪みを生じさせる。検査中の生体材料内にメラニンが存在すると、第２及び第３の波長帯域の光学的放射のグルコースによる吸収によって調整された有効信号が、やはりゆがみのために、３０〜４０％増大する。したがって、生体材料を第２、第３、及び第５波長帯域の光学的放射で照射処理して得られた特定のグルコース濃度を有する検査中の生体材料内にメラニンが存在すると、測定誤差が生じる。この測定誤差は、水で生じる測定誤差よりは小さいが、それでもかなり大きなものである。
【００２０】
本発明において検査中の生体材料内に水が存在することによって生じる測定誤差を評価し補うために、グルコース測定を測定するための有効信号の生成を行う波長１０２０〜１０６０ｎｍの第２の帯域の光学的放射処理及び波長９３０〜９５０ｎｍの第３の帯域の光学的放射処理の前、後、又は間に、水吸収スペクトルの極大値が見出される波長９５０〜９７０ｎｍの第１の帯域の光学的放射で生体材料を照射処理し、生体材料によって拡散的に反射された第１の波長の光学的放射を受け取って、検査中の生体材料内の水濃度の電流値によって主に決定される電気信号を受け取ることが必要だと、発明者らは提案する。したがって、第２の帯域及び第３の帯域の光学的放射（グルコース吸収スペクトルの二つの最極大が見つかる）による生体材料の照射処理で受け取った電気信号の総和から、第１波長の光学的放射（水吸収スペクトルの極大が見つかる）による生体材料の照射処理で受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて血中グルコース濃度を測定することで、検査中の生体材料内に水が存在することにより引き起こされるエラーを補うことができ、これによりグルコース濃度測定の精度を高めることができる。
【００２１】
本発明のよりよい実現において、検査中の生体材料内にメラニンが存在することによって生じる測定誤差をなくすことによりグルコース濃度測定の精度を高めるために、グルコース及び水による光の吸収がほとんどない波長７４０〜７６０ｎｍの第４の帯域の光学的放射のみによって生体材料をさらに処理し、拡散性に反射された第４波長帯域の光学的放射を受け取ったした結果、検査中の生体材料内のメラニン濃度の電流値によって決定される電気信号が受け取られる。したがって、第２及び第３の帯域の光学的放射（グルコース吸収スペクトルの二つの最極大が見つかる）による照射処理で受け取った電気信号の総和から、第１の波長帯域の光学的放射（水吸収スペクトルの極大が見つかる）及び第４の帯域の光学的放射（これによってメラニン濃度が測られる）による生体材料の照射処理で受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて血中グルコース濃度の測定をすることで、検査中の生体材料内に水とメラニンの両方が存在することにより引き起こされる誤差をなくすことができ、これによりグルコース濃度測定の精度を高めることができる。
【００２２】
本発明の最もよい実現において、グルコース濃度測定の精度を高めるために、生体材料を第１の帯域の光学的放射、第２の帯域の光学的放射、第３の帯域の光学的放射、及び第４の帯域の光学的放射によって任意の順に交互に照射処理するだけでなく、波長８３０〜８５０ｎｍの第５の帯域の光学的放射（グルコース吸収スペクトルの、３つ目の、最小の極大が見つかる）でも照射処理し、血中グルコース濃度測定は、生体材料を第２、第３、及び第５の帯域の光学的放射（グルコース吸収スペクトルの３つの極大すべてが見つかる）で照射処理して受け取った電気信号の総和から、生体材料を第１の帯域の光学的放射（水吸収スペクトルの極大が見つかる）及び第４の帯域の光学的放射（メラニン濃度が測られる）で照射処理して受け取った電気信号によって決定される値を引いた値に基づいて行う。
【００２３】
上記したように、本明細書で述べた本発明の課題は、本発明の血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法の上記諸特徴を用いることにより、解決される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１には、血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の、請求されている方法を最良の様式において実現可能にする装置の、構造的な模式図が示されており、ここで、１−ＬＥＤユニット、２−光学的放射のレシーバ、３−増幅器、４−ＡＤコンバータ、５−コントローラ、６−表示ユニット、７−生体材料。
【図２】図２には、７００ｎｍから１１５０ｎｍまでの波長帯における、グルコース、水及びメラニンの、光の吸収スペクトルが示されており、光学的放射波長の第１、第２、第３、第４及び第５の帯域は、それぞれ、ローマ数字Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ及びＶを用いて示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の、請求されている方法を最良の様式において実現可能にする装置は、結果として接続されている光学的放射のレシーバ２、増幅器３、ＡＤコンバータ４、コントローラ５及び表示ユニット６、並びにコントローラ５の出力部に接続されているＬＥＤユニット１を含んでいる。
【００２６】
ＬＥＤユニット１は、波長９５０〜９７０ｎｍの第１の帯域における光学的放射を発することを可能にされている少なくとも１つのＬＥＤ（例えばＳＩＭ‐０１２ＳＴ型）；波長１０２０〜１０６０ｎｍの第２の帯域における光学的放射を発することを可能にされている少なくとも１つのＬＥＤ（例えばＯＩＳ−１５０−１０２０型）；波長９３０〜９５０ｎｍの第３の帯域における光学的放射を発することを可能にされている少なくとも１つのＬＥＤ（例えばＫＭ２５２０Ｆ３Ｃ０３型）；波長７４０〜７６０ｎｍの第４の帯域における光学的放射を発することを可能にされている少なくとも１つのＬＥＤ（例えばＥＤＥＦ−１ＬＳ３型のＬＥＤ）；波長８３０〜８５０ｎｍの第５の帯域における光学的放射を発することを可能にされている少なくとも１つのＬＥＤ（例えばＥＤＥＩ−１ＬＳ３型）を含んでいる。
【００２７】
光学的放射のレシーバ２として、７４０ｎｍから１０６０ｎｍまでの波長の帯域における光学的放射に感度を有している光ダイオード（例えば例えばＢＰＷ３４型のダイオード）が、使用されている。
【００２８】
光学的放射のレシーバ２及びＬＥＤユニット１のうち複数のＬＥＤは、試験中の生体材料７に押し付けられることを可能にされている共通する基部（図１に示さず）上に、取り付けられており、複数のＬＥＤは、光学的放射のレシーバ２の周囲に位置されている。
【００２９】
増幅器３として、高精度動作増幅器（例えばＡＤ８６０４型）が使用されている。
【００３０】
ＡＤコンバータ４として、アナログ−デジタルコンバータＡＤ７６５５が使用されている。
【００３１】
コントローラ５として、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を備えているマイクロコントローラＡＴＸｍｅｇａ１２８Ａ４Ｕが、使用されている。
【００３２】
血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の、請求されている方法を最良の様式において実現可能な上記装置は、以下のように動作する。
【００３３】
光学的放射のレシーバ２及びＬＥＤユニット１の複数のＬＥＤを有している基部は、血中グルコース濃度を測定するために、試験中に、生体材料７に押し付けられる。
【００３４】
上記装置が始動されたあとに、ＬＥＤユニット１のうち複数のＬＥＤは光学的放射を発しない。光学的放射のレシーバ２の暗電流によって決定される、光学的放射のレシーバ２からの電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換され、当該デジタルコードは、コントローラ５に送られ、そのランダムアクセスメモリに保存される。
【００３５】
その後、コントローラ５からの信号に基づいて、電圧が、ＬＥＤユニット１のうち複数のＬＥＤに交互に印加される。請求されている方法を実現するために、複数のＬＥＤを切り替える順序は重要ではない。
【００３６】
例えば、波長９５０〜９７０ｎｍを有している第１の帯域Ｉ（図２参照）における光学的放射を発することを可能にされている、ＬＥＤユニット１のうちの１つのＬＥＤに対する電圧の印加の場合；後者は、試験中の生体材料７に向かって上述の波長帯域の光学的放射を発する。入射した光学的放射の一部分は水によって主に吸収され、他の部分は拡散的して反射され、光学的放射のレシーバ２に落ち、光学的放射のレシーバ２は、試験中の生体材料７における水の濃度によって大半を決定され、グルコース及びメラニンによって残りを決定される電気信号に、光学的放射のこの部分を変換する。この電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換されたあとに、コントローラ５に送られる。コントローラ５は、光学的放射のレシーバ２の暗電流によって引き起こされる測定誤差をなくすために、このデジタルコードから、ＲＡＭに保存されておりかつ光学的放射のレシーバ２の暗電流からの電気信号に対応するデジタルコードを減算し、生じた差（電気信号ｕ１に対応し、その値は、試験中の生体材料７における水の濃度によって主に決定される）を、ＲＡＭに入力する。
【００３７】
その後、それまで動作されていたＬＥＤは停止し、例えば、ＬＥＤユニット１のうち、波長７４０〜７６０ｎｍを有している第４の帯域ＩＶ（図２参照）の光学的放射を発することを可能にされているＬＥＤに対する電圧の印加の結果として、後者は、試験中の生体材料７に向かって上述の帯域の光学的放射を発する。同じく、光学的放射のレシーバ２は、グルコース及び水によるこの波長の光学的放射の吸収がほとんどないので、試験中の生体材料７におけるメラニン濃度によって決定される電気信号に、拡散性に反射された光学的放射を変換する。この電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換されたあと、コントローラ５に送られる。コントローラ５は、光学的放射のレシーバ２の暗電流によって引き起こされる測定誤差をなくすために、このデジタルコードから、ＲＡＭに保存されておりかつ光学的放射のレシーバ２の暗電流からの電気信号に対応するデジタルコードを減算し、生じた差（電気信号ｕ４に対応し、その値は、試験中の生体材料７におけるメラニンの濃度によって主に決定される）をＲＡＭに入力する。
【００３８】
その後、それまで動作されていたＬＥＤは停止し、例えば、ＬＥＤユニット１のうち、波長１０２０〜１０６０ｎｍの第２の帯域ＩＩ（図２参照）の光学的放射が可能なＬＥＤに対する電圧の印加の結果として、後者は、試験中の生体材料７に向かって上記帯域の光学的放射を発する。同じく、光学的放射のレシーバ２は、試験中の生体材料７におけるグルコース濃度のほかに、水濃度及びメラニン濃度によって決定される電気信号に、拡散性に反射された光学的放射を変換する。この電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換されたあと、コントローラ５に送られる。コントローラ５は、光学的放射のレシーバ２の暗電流によって引き起こされる測定誤差をなくすために、このデジタルコードから、ＲＡＭに保存されておりかつ光学的放射のレシーバ２の暗電流からの電気信号に対応するデジタルコードを減算し、生じた差（電気信号ｕ２に対応し、その値は、試験中の生体材料７におけるグルコース、水、及びメラニンの濃度によって主に決定される）をＲＡＭに入力する。
【００３９】
その後、それまで動作されていたＬＥＤは停止し、例えば、ＬＥＤユニット１のうち、波長９３０〜９５０ｎｍを有している第３の帯域ＩＩＩ（図２参照）の光学的放射を発することを可能にされているＬＥＤに対する電圧の印加の結果として、後者は、試験中の生体材料７に向かって上述の帯域の光学的放射を発する。同じく、光学的放射のレシーバ２は、試験中の生体材料７におけるグルコース濃度のほかに、水濃度及びメラニン濃度によって決定される電気信号に、拡散性に反射された光学的放射を変換する。この電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換されたあと、コントローラ５に送られる。コントローラ５は、光学的放射のレシーバ２の暗電流によって引き起こされる測定誤差をなくすために、このデジタルコードから、ＲＡＭに保存されておりかつ光学的放射のレシーバ２の暗電流からの電気信号に対応するデジタルコードを減算し、生じた差（電気信号ｕ３に対応し、その値は、試験中の生体材料７におけるグルコース、水及びメラニンの濃度によって決定される）をＲＡＭに入力する。
【００４０】
最後に、それまで動作されていたＬＥＤは同様に停止し、例えば、ＬＥＤユニット１のうち、波長８３０〜８５０ｎｍの第５の帯域Ｖ（図２参照）の光学的放射を発することを可能にされているＬＥＤに対する電圧の印加の結果として、後者は、試験中の生体材料７に向かって上述の帯域の光学的放射を発する。同じく、光学的放射のレシーバ２は、試験中の生体材料７におけるグルコース濃度のほかに、水濃度及びメラニン濃度によって決定される電気信号に、拡散性に反射された光学的放射を変換する。この電気信号は、増幅器３によって増幅され、ＡＤコンバータ４によってデジタルコードに変換されたあと、コントローラ５に送られる。コントローラ５は、光学的放射のレシーバ２の暗電流によって引き起こされる測定誤差をなくすために、このデジタルコードから、ＲＡＭに保存されておりかつ光学的放射のレシーバ２の暗電流からの電気信号に対応するデジタルコードを減算し、生じた差（電気信号ｕ５に対応し、その値は、試験中の生体材料７におけるグルコース、水、及びメラニンの濃度によって決定される）をＲＡＭに入力する。
【００４１】
その後、コントローラ５からの信号に基づいてＬＥＤユニット１の複数のＬＥＤの交互の切り替え、光学的放射のレシーバ２による電気信号への、反射された光学的放射の変換、及び受け取った複数のデジタルコードをコントローラ５によって処理することの、考慮された複数のプロセスが、複数回にわたって繰り返される。その結果、電気信号ｕ１、ｕ２、ｕ３、ｕ４、ｕ５の値のサンプルが、コントローラ５のＲＡＭに蓄積され、ランダムエラーをフィルタリングするためにコントローラ５によって統計処理される。その結果、電気信号ｕ１、ｕ２、ｕ３、ｕ４、ｕ５の平均値が、それぞれ生成され、コントローラ５のＲＡＭに保存される。
【００４２】
生成された電気信号の平均値のそれぞれに基づいて、コントローラ５は、総和の電気信号を、以下の式：
ＵＳＵＭ＝Ｕ２+Ｕ３+Ｕ５-Ｕ１（к１２＋к１３＋к１５）−Ｕ４（к４２＋к４３＋к４５）
に従って算出する。ここで、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５は、それぞれ、第１、第２、第３、第４及び第５の帯域の光学的放射による生体材料の照射のときに受け取った電気信号の平均値であり；к１２、к１３、к１５は、それぞれ、用いられた光学的放射のレシーバ２の相対分光感度の既知特性と第１、第２、第３及び第５の波長帯域における水吸収のスペクトルとの結合処理に基づいて予備的に受け取られる、コントローラ５のＲＯＭに保存されているファクタであり；к４２、к４３、к４５は、それぞれ、用いられた光学的放射のレシーバ２の相対分光感度の既知特性と第２、第３、第４及び第５に波長帯域におけるメラニン吸収のスペクトルとの結合処理に基づいて予備的に受け取られる、コントローラ５のＲＯＭに保存されているファクタである。
【００４３】
用いられた光学的放射のレシーバ２の相対分光感度の既知特性、並びに第１、第２、第３、及び第５の波長帯域における水吸収のスペクトルを前処理する過程において、複数の上記ファクタは、複数の式к１２＝К２Ｓ２／К１／Ｓ１、к１３＝К３Ｓ３／К１／Ｓ１、к１５＝К５Ｓ５／К１／Ｓ１について決定され、ここで、К１、К２、К３、К５は、それぞれ、第１、第２、第３及び第５の波長帯域における水の吸収ファクタの平均値であり；Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５は、それぞれ、第１、第２、第３及び第５の波長帯域における、利用される光学的放射のレシーバ２の有している相対分光感度の平均値である。
【００４４】
用いられた光学的放射のレシーバ２の相対分光感度の既知特性、並びに第２、第３、第４及び第５波長帯域におけるメラニンの吸収スペクトルを前処理する過程において、複数の上記ファクタは、複数の式к４２＝К２Ｓ２／К４／Ｓ４、к４３＝К３Ｓ３／К４／Ｓ４、к４５＝К５Ｓ５／К４／Ｓ４について決定され、ここで、К２、К３、К４、К５は、それぞれ、第２、第３、第４及び第５の波長帯域におけるメラニンの吸収ファクタの平均値であり；Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５は、それぞれ、第２、第３、第４及び第５の波長帯域における用いられた光学的放射のレシーバ２の有している相対分光感度の平均値である。
【００４５】
コントローラ５は、受け取った電気信号の総和ＵＳＵＭの値に基づき、グルコース濃度及び受け取った電気信号の総和ＵＳＵＭの校正相関関係を用いて、血中グルコース濃度を決定する。上記校正相関関係は、あらかじめ実験的に得られており、コントローラ５のＲＯＭに保存されている。
【００４６】
コントローラ５から得られた血中グルコース濃度の値は、表示ユニット６に送られ、表示ユニット６が上記装置の操作者にこの値を表示する。
【００４７】
本発明の発明者らは、本発明の血中グルコース濃度の非侵襲的な決定の方法を最もよいやり方で実現できる上記装置の実験モデルを設計し、テストした。実験モデルのテストにより、第１に、当該モデルの実行可能性が示され、第２に、血中グルコース濃度測定の精度を高めるという技術的成果を、検査中の生体材料内の水及びメラニンの存在により引き起こされる測定誤差を２８〜３４％減らすことにより達成できることが示された。
【図１】
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【図２】
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