(57)【要約】【課題】皮膚組織変形や汗・皮脂による皮膚表面の状態変化の影響を受けることなく測定を行う。【解決手段】近赤外光の照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとがその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置されているプローブと、該プローブ先端を人体の爪の表面に接触させた状態に保つガイドとを備える。プローブを押し当てても組織変形を起こさない上に汗腺や皮脂腺の無い爪の部分で測定を行うことで外乱の少ない測定を行うものであり、照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとをその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置することで、爪の下の真皮組織での拡散反射光を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外光を利用した光学的血糖値測定のための生体スペクトル測定用ピックアップであり、照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとがその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置されているプローブと、該プローブ先端を人体の爪の表面に接触させた状態に保つガイドとを備えていることを特徴とする光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項２】
ガイドは人体の爪の表面に接着固定されるものであることを特徴とする請求項１記載の光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項３】
ガイドは人体の指先に被せられるものであることを特徴とする請求項１記載の光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項４】
ガイドはプローブを爪表面に向けて付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項５】
ガイドは爪の表面に設けたマークとの間で位置合わせを行う位置合わせ手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項６】
爪の表面に設けたマークが爪の表面に形成した凹所であり、位置合わせ手段が該凹所に先端が嵌る位置決めピンであることを特徴とする請求項５記載の光学的血糖値測定用ピックアップ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学的血糖値測定用ピックアップを用いた光学的血糖値測定方法であって、プローブの光ファイバーと爪との間に屈折率整合用媒体を介在させて測定を行うことを特徴とする光学的血糖値測定方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学的血糖値測定用ピックアップを用いた光学的血糖値測定方法であって、爪におけるプローブ接触面を研磨し、その後プローブを上記研磨面に接触させて測定を行うことを特徴とする光学的血糖値測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚組織に近赤外光を照射するとともに皮膚組織からの拡散反射光を受光し、得られた受光信号から血糖値を測定する非侵襲血糖値測定に用いる血糖値測定用ピックアップと、これを用いた血糖値測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体組織に近赤外光を照射し、生体組織内を拡散反射した光を測定して得られるスペクトル信号から生体組織を定性・定量分析を行う近赤外分光法は、生体内の種々の情報を非侵襲的に且つ試薬無しに且つその場で即時に得ることができるために、多くの生体分析用途で注目されており、たとえば近赤外光のある特異波長での吸収強度はグルコースの存在によって変化することから、上記特異波長の生体組織からの拡散反射光のスペクトルを測定して多変量解析することで生体内のグルコース濃度を検出するものが、特開昭６０−２３６６３１号公報（特許文献１）や、特公平３−４７０９９号公報（特許文献２）、特開平１１−７０１０１号公報（特許文献３）などに示されている。
【０００３】
ここにおいて、生体組織への近赤外光の照射を行うとともに、生体組織からの拡散反射光のスペクトル測定用に拡散反射光を受光する手段としては、上記特許文献３などにも示されているように、光ファイバーを利用したプローブが一般的である。
【０００４】
上記プローブは、近赤外光を導いて先端面より射出させる照射用光ファイバーと、生体組織からの拡散反射光を先端面より入射させて受光手段に導く受光用光ファイバーとを備えたもので、両種光ファイバーの先端面をプローブ先端面に位置させており、プローブ先端面を生体組織（たとえば人体の前腕）に所定の圧力で接触させた状態で投受光を行うことで、生体組織への近赤外光の照射と拡散反射光を受光素子に導くこととを行う。
【０００５】
しかし、人体の前腕部などは、プローブを押し付けた時に組織変形を起こしやすく、しかも汗腺や皮脂腺が存在するために汗や皮脂がプローブとの間に介在しやすいものであり、これらは近赤外吸収スペクトルに基づくグルコース濃度測定の誤差要因として働くことになるために、測定する度に検出結果がばらついてしまい、高い再現性を得ることができない。また、通常の皮膚組織は柔軟であるためにプローブが振動しやすく、体動等に伴うアーキファクトの影響も受けやすい。
【特許文献１】特開昭６０−２３６６３１号公報
【特許文献２】特公平３−４７０９９号公報
【特許文献３】特開平１１−７０１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、皮膚組織変形や汗・皮脂による皮膚表面の状態変化の影響を受けることなく測定を行うことができる血糖値測定用ピックアップ及びこれを用いた血糖値測定方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る光学的血糖値測定用ピックアップは、近赤外光を利用した光学的血糖値測定のための生体スペクトル測定用ピックアップであり、照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとがその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置されているプローブと、該プローブ先端を人体の爪の表面に接触させた状態に保つガイドとを備えていることに特徴を有している。
【０００８】
プローブを押し当てても組織変形を起こさない上に汗腺や皮脂腺の無い爪の部分で測定を行うために外乱の少ない測定を行うことができるものであり、しかも爪の部分で測定するとはいえ、照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとをその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置しているために、爪の下の真皮組織での拡散反射光を確実に得ることができる。
【０００９】
上記ガイドが人体の爪の表面に接着固定されるものであると、時間を置いた複数回の測定でも再現性の高い測定を行うことができる上に、ピックアップ全体を小型に保つことができる。
【００１０】
ガイドが人体の指先に被せられるものであってもよい。ピックアップの装着が簡単である上に、迷光の遮断が容易となる。
【００１１】
ガイドはプローブを爪表面に向けて付勢する付勢手段を備えたものであってもよい。所定の接触圧でプローブを爪に接触させておくことができるために、接触圧変動による測定精度の低下を排除することができる。
【００１２】
また、ガイドが爪の表面に設けたマークとの間で位置合わせを行う位置合わせ手段を備えていると、爪の一定位置にプローブを接触させた状態での測定を行うことができるために、時間間隔を置いて複数回の測定を行う時、条件を同じに保つことができて、精度の高い測定が可能となる。
【００１３】
特に、爪の表面に設けたマークが爪の表面に形成した凹所であり、位置合わせ手段が該凹所に先端が嵌る位置決めピンであると、爪の一定位置にプローブを接触させた状態での測定を長期にわたって行うことができる。
【００１４】
そして本発明にかかる光学的血糖値測定方法は、上記の光学的血糖値測定用ピックアップを用いて、プローブの光ファイバーと爪との間に屈折率整合用媒体を介在させて測定を行うことに特徴を有している。爪と光ファイバーとの間の反射を抑えることができるために、測定スペクトルの質を向上させて測定精度を高くすることができる。また、爪と光ファイバーとの間に媒体を介在させるために、媒体として利用する物質の選択範囲を広げることができる。
【００１５】
また本発明にかかる光学的血糖値測定方法は、上記の光学的血糖値測定用ピックアップを用いて測定を行うにあたり、爪におけるプローブ接触面を研磨し、その後プローブを上記研磨面に接触させて測定を行うために、爪が外乱として働いてしまうことを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、プローブを押し当てても組織変形を起こさない上に汗腺や皮脂腺の無い爪の部分で測定を行うことから、組織変形による外乱のない測定を行うことができるとともに汗や皮脂の影響を受けることがない測定を行うことができるほか、プローブを接触させている時間が長くても組織のダメージは殆どないことから、長期的な連続測定も可能であり、しかも爪の部分で測定するとはいえ、照射用光ファイバーと受光用光ファイバーとをその先端面の中心間距離０．２〜２ｍｍで配置して、爪の下の真皮組織での拡散反射光を確実に得ることができるようにしているために、爪が測定の邪魔になったりすることはなく、加えるに侵襲式測定と併用する場合、侵襲式で採血を行う指先とほぼ同じ箇所での測定を行うことから、両測定の間に時間的なずれが出ることはなく、結果として正確な血糖値の予測を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１は本発明に係る近赤外光を用いた血糖値測定用のピックアップの一例を示しており、プローブ９と該プローブ９を保持するガイド２３とからなるピックアップにおけるプローブ９は、前述のように、近赤外光を導いて先端面より射出させる照射用光ファイバー２０と、生体組織からの拡散反射光を先端面より入射させて受光手段に導く受光用光ファイバー１９との束である光ファイバー群５が後端より導出されたもので、その先端面には図１(b)に示すように、受光用光ファイバー１９及び照射用光ファイバー２０の端面が位置している。
【００１８】
なお、ここではプローブ９の上記先端面の中央位置に受光用光ファイバー１９が位置し、受光用光ファイバー１９を取り巻く円上に複数本の照射用光ファイバー２０が等間隔で並ぶ配置となるようにしているととともに、受光用光ファイバー１９と照射用光ファイバー２０との間の距離Ｌが０．２〜２ｍｍとなるようにしている。
【００１９】
上記ガイド２３はリング状のもので、中央貫通孔にプローブ９が軸方向スライド自在に挿通されるとともに、ガイド２３の側面からのねじ止めによってプローブ９の固定を行うことができるようにされたものであり、該ガイド２３は人体の指２５の爪２４上にたとえば接着剤で固定される。なお、爪２４への固定を可能とするために、プローブ９は外径Ｄ１が４ｍｍほど、長さＨ１が６ｍｍほど、
ガイド２３は外径Ｄ２が６ｍｍほど、長さＨ２が３ｍｍほどのものとして形成している。また、プローブ９における光ファイバー１９，２０の端面が接触する爪２４の表面は、予め研磨紙を用いた研磨処理により平面化しておくことで、爪２４による外乱を少なくする。
【００２０】
血糖値測定にあたっては、上記ガイド２３を爪２４の表面に接着剤（エポキシ系接着剤が好ましい）で接着固定し、さらにガイド２３に通したプローブ９の先端面を爪２４の表面に所定の圧力で接触させて、この状態でガイド２３によるプローブ９のねじ止め固定を行う。
【００２１】
そして、上記照射用光ファイバー２０を通じて近赤外光を爪２４の下の皮下組織（真皮組織）に照射し、皮下組織からの拡散反射光を受光用光ファイバー１９で受光手段に導いて吸光度スペクトル測定を行い、この測定結果から血糖値を算出（真皮組織中のグルコース濃度を血糖値の代用特性として測定して血糖値を推定）する。より正確には、多数の測定データや生体に関する変数と侵襲式による測定結果とのデータベースを多変量解析することで得た検量式にスペクトルの計測値を代入演算して血糖値を算出する。これは現在米国等で実用化されている逆イオントフォレーシスを用いた微侵襲血糖計グルコウォッチ（米国シグナス社製）で用いられている細胞間質駅（ＩＳＦ）と血糖値との相関を利用した血糖計測と類似のものである。
【００２２】
ところで、光学的手法による血糖測定は、測定対象のグルコース濃度に起因する信号がきわめて微小で外乱による影響を受けやすいために、外乱はできるだけ取り除かなくてはなくてはならない。この時、プローブ９を保持しているガイド２３を爪２４に接着固定してしまうことは、振動等によるアーキファクトを減らして体動などによる影響を排除するという点で有効であり、しかも爪２４は接着剤によるガイド２３の固定でダメージを受けたりすることもない。
【００２３】
また、人体における爪組織は、通常０．２〜０．５ｍｍ程度の厚さで存在し、その直下に真皮組織があり、この真皮組織中のグルコース濃度は血糖値と相関して変動するが、爪組織中のグルコース濃度と血糖値との間に相関関係は存在しない。従って、爪２４はピックアップの固定という点で好ましい存在であるが、爪組織そのものは外乱として作用とする。
【００２４】
しかし、プローブ９の先端面に照射用光ファイバー２０の光射出部である端面と受光用光ファイバー１９の光入射面である端面とが並んでいる場合、第１倍音領域の近赤外スペクトル測定を行うと、弓なり状の透過経路をとって生体組織中を透過する近赤外光の拡散反射光を受光することができるものであり、しかも生体組織中を弓なり状経路で透過する近赤外光の生体組織中の到達深さは、照射用光ファイバー２０と受光用光ファイバー１９との間隔Ｌによって変化させることができるために、爪組織より深い位置に到達深さを設定することで、爪組織下の真皮組織のスペクトル測定が可能となる。前記間隔Ｌを０．２〜２ｍｍとしているのは、この理由による。ちなみに、０．２ｍｍより小さくすると、真皮組織まで光が到達しなくなってしまい、２ｍｍ以上とすると、受光できる拡散反射光の光量が小さくなりすぎて、測定が困難となる。
【００２５】
前記間隔Ｌが０．６５ｍｍであるプローブ９を用いた場合の近赤外スペクトルの一例を図２に示す。図中イは親指の爪にプローブ９を当てて測定した場合を、ロは小指の爪にプローブ９を当てて測定した場合を示しており、これらから爪の部位での測定においても良好なスペクトル測定が可能なことがわかる。
【００２６】
プローブ９を爪２４に一定の接触圧で固定するために、接着剤で爪２４に固定するガイド２３を用いた例を示したが、ガイド２３の爪２４への固定手段はこれに限定されるものではなく、クリップを用いたり、バンドを用いたりしてもよいものである。
【００２７】
前述のように、爪２４の表面は研磨により平滑化しておくことが外乱除去に有効であるが、爪２４の表面が曲面であるために、上記研磨に際しては、できるだけ平面化も図るようにしておくことがプローブ９先端面と爪２４との接触及び密着性の向上の点で好ましい。もっとも、研磨するのは光ファイバー１９，２０が接触する範囲、すなわち直径２ｍｍ程度の円内で十分である。
【００２８】
さらにはプローブ９と爪２４との間に空気層が位置することを避けるとともに、光ファイバー１９，２０と爪２４との界面での反射を抑えるために、爪２４の屈折率と光ファイバー１９，２０の屈折率との間のマッチングを行う媒体をプローブ９と爪２４との間に配置するとよい。この媒体としては、たとえば水や生理食塩水を好適に用いることができる。しかも、爪２４に媒体が浸透して外乱として働くようになってしまうことがない上に、通常の皮膚には刺激が大である媒体を使用することもできる。図３中のロは小指の爪２４にプローブ９を媒体無しで当てて測定した場合を、ハは小指の爪２４とプローブ９との間に前記媒体として重水を介在させて測定した場合を示している。媒体を介在させることで、爪２４と光ファイバー１９，２０との間での反射が少なくなって、吸光度が上昇し、良好なスペクトルが得られていることがわかる。
【００２９】
図４に他例を示す。これはガイド２３に人体の指２５の先端部を嵌め込むための治具２６を付設し、指２５を治具２６内に差し込んだ後、ガイド２３に対してプローブ９をスライドさせてねじ止めすることで、プローブ９先端を爪２４に所定の圧力で押し当てるようにしたものである。この場合、プローブ９の爪２４への固定が簡単である上に、指２５の先端部が治具２６で覆われるために、迷光の影響を排除することができる。
【００３０】
図５に更に他例を示す。ガイド２３に指２５の先端部を覆う治具２６を付設した点は上記のものと同じであるが、ここではプローブ９を爪２３に所定の圧力で押し当てることを自動化することができるようにしている。すなわち、ガイド２３の内部に軸方向に並ぶ２つのコイル３２ａ，３２ｂを配置するとともにその内周側に円筒状のヨーク３３を配置し、このヨーク３３内に配した磁性体からなる可動鉄心２８における筒状軸部２９内にプローブ９を配している。
【００３１】
上記一対のコイル３２ａ，３２ｂとヨーク３３と可動鉄心２８とで双方向プランジャー型ソレノイドを形成して、コイル３２ａを励磁した時には図５(a)に示すようにプローブ９が引き上げられ、コイル３２ｂを励磁した時には図５(b)に示すようにプローブ９が引き下げられてプローブ９先端が爪２３に押し当てられるようにしているわけであり、この時のプローブ９と爪２３との接触圧はコイル３２ｂに給電する電力に応じた値となる。
【００３２】
所定の時間間隔で測定を何度も繰り返したい場合は、爪２３におけるプローブ９が接触する点をより厳格に定められるようにしておくと、高い再現性が得られるために、正確な血糖測定を連続的に行うことができることになる。図６はこの点に対処したものを示しており、プローブ９をねじ固定したガイド２３にプローブ９を囲む円上に３個の貫通孔３７を等間隔に設けて、これら貫通孔３７に夫々位置決めピン３６をスライド自在に挿通してある。
【００３３】
このピックアップを用いて測定を行うにあたっては、図６(a)に示すように、爪２４の表面における上記３本の位置決めピン３６を当てる３点にマーク３５を施す。このマーク３５は油性サインペンやけがき針で形成してもよいが、浅い穴として形成してもよい。そして測定に際しては、上記３本の位置決めピン３６を各マーク３５に突き当てた状態でこれら位置決めピン３６に対してガイド２３をスライドさせることで、ガイド２３で保持しているプローブ９の先端を爪２４の表面に押し当て、接触圧を一定に保った状態で測定を行う。この時、プローブ９は傾いたりせずに常に爪２４と正対する。
【００３４】
時間間隔を置いて測定を繰り返す時にも、マーク３５と位置決めピン３６とによって爪２４上のプローブ９が接触する箇所を一定にすることができるものであり、プローブ９が接触する箇所が変動することによる再現性の低下を無くすことができるものである。
【００３５】
爪２４では発汗のような生理作用がないためにマーク３５が消えてしまう可能性は低く、特に浅い穴を設けてこれをマーク３５とした時には、数日から数十日間、マーク３５が消えないことから、この間の測定位置の再現性を高く保つことができ、血糖値測定精度を向上させることができる。なお、マーク３５として各位置決めピン３６に対応する点となるものを示したが、線状や曲線状（円状）のマーク３５を用いてもよく、要はプローブ９が接触するところが常に同じにできるものであればよいものである。
【００３６】
また、位置決めピン３６に対し、プローブ９を保持しているガイド２３をスライド自在にしたものを示したが、ガイド２３に位置決めピン３６が固定であり、ガイド２３に対してプローブ９がスライド自在であってもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は底面図、(c)は正面図である。
【図２】同上のピックアップを用いて測定したスペクトルの一例の説明図である。
【図３】同上のピックアップを用いて測定したスペクトルの他例の説明図である。
【図４】他例の断面図である。
【図５】(a)(b)は別の例の断面図である。
【図６】更に他の例を示すもので、(a)は爪に施すマークの説明図、(b)は斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
９  プローブ
２３  ガイド
２４  爪
【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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