(57)【要約】  血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定精度を高めることができる血中成分測定装置、方法およびプログラムを提供する。血中成分測定方法を、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液に近赤外光を照射し、血液を透過した近赤外光の透過光を受光し、受光された透過光に基づいて血液の吸収スペクトルを測定し、測定された吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む第１波長域における吸光度と、割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける第１波長域における吸光度とを比較することで、測定対象である血液の割合を算出する構成とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液に近赤外光を照射し、
前記血液を透過した前記近赤外光の透過光を受光し、
受光された前記透過光に基づいて前記血液の吸収スペクトルを測定し、
前記測定された前記吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む第１波長域における吸光度と、前記割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける前記第１波長域における吸光度とを比較することで、前記測定対象である血液の前記割合を算出する
ことを特徴とする血中成分測定方法。
【請求項２】
前記比較の前に、前記測定された前記吸収スペクトルの第２波長域の吸光度に基づいて、前記第１波長域の吸光度の規格化を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の血中成分測定方法。
【請求項３】
前記第１波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の血中成分測定方法。
【請求項４】
前記第２波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度である、ことを特徴とする請求項２または請求項２を引用する請求項３に記載の血中成分測定方法。
【請求項５】
血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液に近赤外光を照射する照射部と、
前記血液を透過した前記近赤外光の透過光を受光する受光部と、
受光された前記透過光に基づいて前記血液の吸収スペクトルを測定する測定部と、
前記測定された前記吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む第１波長域における吸光度と、前記割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける前記第１波長域における吸光度とを比較することで、前記測定対象である血液の前記割合を算出する算出部と
を有することを特徴とする血中成分測定装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記比較の前に、前記測定された前記吸収スペクトルの第２波長域の吸光度に基づいて、前記第１波長域の吸光度の規格化を行う、ことを特徴とする請求項５に記載の血中成分測定装置。
【請求項７】
前記第１波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである、ことを特徴とする請求項５または６に記載の血中成分測定装置。
【請求項８】
前記第２波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度である、ことを特徴とする請求項６または請求項６を引用する請求項７に記載の血中成分測定装置。
【請求項９】
コンピュータに、
血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液を透過した近赤外光に基づいて前記血液の吸収スペクトルを測定させ、
前記測定された前記吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む第１波長域における吸光度と、前記割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける前記第１波長域における吸光度とを比較することで、前記測定対象である血液の前記割合を算出させる
ことを特徴とする血中成分測定プログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータにさらに、前記比較の前に、前記測定された前記吸収スペクトルの第２波長域の吸光度に基づいて、前記第１波長域の吸光度の規格化を行わせる、ことを特徴とする請求項９に記載の血中成分測定プログラム。
【請求項１１】
前記第１波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の血中成分測定プログラム。
【請求項１２】
前記第２波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度である、ことを特徴とする請求項１０または請求項１０を引用する請求項１１に記載の血中成分測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液中の糖化ヘモグロビンの濃度を測定する血中成分測定方法、血中成分測定装置および血中成分測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
糖化ヘモグロビンは、ヘモグロビンのβ鎖Ｎ末端のアミノ基に、水溶液中で鎖状構造となっているグルコースのアルデヒド基が結合して生じ、ＨｂＡ１ｃとも称される。ＨｂＡ１ｃ値は、総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビン濃度の割合としてパーセントで表される値であり、被験者の血糖値を数か月間にわたって観察した場合の血糖値の平均値と相関することから、糖尿病診断における重要な指標となっている。そのため、糖尿病の予防や早期発見、糖尿病治療後の経過観察を行う上で、ＨｂＡ１ｃ値を把握することは重要であり、High Performance Liquid Chromatography（ＨＰＬＣ）法や酵素法あるいは免疫法などの各種測定方法が提案されているが、これらの測定法はカラムおよび送液ポンプといった装置や検出試薬を必要とするため簡易な方法とはいえない。また、採血した血液を測定に供する必要があることから非侵襲的にＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。【０００３】
ＨｂＡ１ｃ値の測定方法の一例としては、波長の異なる複数の単色光を生体に照射し、脈動による透過光量の変化幅から各波長の血液の吸光度を算出し、それらを演算してＨｂＡ１ｃ値を算出する方法がある（特許文献１を参照）。また、異なる波長の範囲にある２つの単色光を生体に照射し、脈動による透過光量の変化幅から各波長の血液の吸光度を算出し、それらを演算してＨｂＡ１ｃ値を算出する方法がある（特許文献２を参照）。また、１１１０〜１５６０ｎｍの光吸光度を用いてグルコースを、５２０〜６２０ｎｍの光吸光度を用いて糖化ヘモグロビンを測定する方法がある（特許文献３を参照）。しかしながら、これらの測定方法では、ＨｂＡ１ｃによる吸光度の変化が小さい波長領域を用いているため、ＨｂＡ１ｃ値を精度よく測定することは難しい。【０００４】
また、ヘモグロビンの糖化によって１４５０ｎｍ付近の吸光度が変化することを示す非特許文献１があるが、総ヘモグロビン濃度が変化しても総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合であるＨｂＡ１ｃ値を測定する方法については記載されていない。【０００５】
非侵襲に血液成分を測定する方法としては、波長が６００〜１１００ｎｍの光を生体に照射し、脈動による透過光量の変化幅から血液の吸収スペクトルを非侵襲的に測定する方法（特許文献４）がある。しかしながら、この方法は、測定する波長域が１１００ｎｍ以下であるため、ＨｂＡ１ｃに特異的な光吸収を検出することはできず、ＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。類似した方法として、波長が９５０ｎｍ以上の近赤外光を生体に照射し、脈動による透過光量の変化幅から血液の吸収スペクトルを非侵襲的に測定する方法（特許文献５）がある。しかしながら、この方法は、１０００〜１３８０ｎｍと１６２０〜１７３０ｎｍの吸光度を用いて血中のグルコースやヘモグロビン濃度を測定する方法であり、グルコースがヘモグロビンに結合したＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。また、１４００〜１５５０ｎｍの近赤外光の旋光や吸光度を用いた非侵襲血液測定（特許文献６）があるが、この方法は、血中のグルコース、コレステロール、アルブミン、またはヘモグロビンを測定するものであり、ＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。【０００６】
同様に、８００〜１８５０ｎｍの吸収スペクトルを用いて血液成分を非侵襲的に測定する方法（特許文献７）があるが、この方法は、血中のヘモグロビンとコレステロールとアルブミンとグルコース濃度を測定する方法であり、ＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。１５２５ｎｍ、１６９０ｎｍ、１５７５ｎｍ、１４４２ｎｍの４波長の単色光の吸光度から血液成分を非侵襲的に測定する方法（特許文献８）があるが、この方法は、血中グルコースを測定するものであり、ＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。非侵襲に血液成分を測定する方法としては、光干渉断層撮影法（ＯＣＴ）を用いた測定方法（特許文献９）が開示されているが、この方法は、１３００〜１４４０ｎｍの光を用いて血中グルコースを測定する方法であり、ＨｂＡ１ｃ値を測定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２５３４７８号公報
【特許文献２】特開２００４−２４８７１６号公報
【特許文献３】欧州特許第０６３１１３７号明細書
【特許文献４】特開平０７−０８８１０５号公報
【特許文献５】国際公開第０３／０７１９３９号
【特許文献６】特開２００４−０８１２８４号公報
【特許文献７】特許第３８７５７９８号公報
【特許文献８】特開平１１−１５５８４０号公報
【特許文献９】特表２００８−５４６４３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Laser Physics Letters, Vol. 5, 460-464 (2008), Monitoring of blood proteins glycation by refractive index and spectral measurements
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の実情に鑑み、本件開示の技術は、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定精度を高めることができる血中成分測定装置、血中成分測定方法および血中成分測定プログラム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】
【００１０】
本願の発明者は鋭意検討の結果、血液の近赤外吸収スペクトルを測定することで、ＨｂＡ１ｃ値に応じて１４５０ｎｍ付近の吸光度が他の波長域に比べて特に大きく変化することを見出した。また、９００〜１３００ｎｍ付近の吸光度が総ヘモグロビン濃度に応じて変化することを踏まえ、両波長での吸光度の比や吸収スペクトルを規格化することで、総ヘモグロビン濃度に影響されることなくＨｂＡ１ｃ値に相関する吸光度測定が行えることを見出し、本件開示の技術に係る血中成分測定装置および血中成分測定方法を完成するに至った。【００１１】
本件開示の血中成分測定方法は、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合（ＨｂＡ１ｃ値）が未知の測定対象である血液に近赤外光を照射し、血液を透過した近赤外光の透過光を受光し、受光された透過光に基づいて血液の吸収スペクトルを測定し、測定された吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む波長域における吸光度と、当該割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける波長域における吸光度とを比較することで、測定対象である血液の当該割合を算出する。この方法では、上記の吸収スペクトルの波長域のうち、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合（ＨｂＡ１ｃ値）に応じた変動がより大きい波長域に注目しているために、当該割合の測定精度を高めることができる。【００１２】
また、上記比較の前に、測定された吸収スペクトルの吸光度に対して、他の波長域の吸光度による規格化を行ってもよい。これにより、１４５０ｎｍを含む波長域における当該割合の変動が、総ヘモグロビン濃度に依存することなくより正確に表れる。また、上記他の波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度であってもよい。さらに、測定対象の波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである。【００１３】
また、本件開示の血中成分測定装置は、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液に近赤外光を照射する照射部と、血液を透過した近赤外光の透過光を受光する受光部と、受光された透過光に基づいて血液の吸収スペクトルを測定する測定部と、測定された吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む波長域における吸光度と、割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける波長域における吸光度とを比較することで、測定対象である血液の割合を算出する算出部とを有する。また、算出部は、比較の前に、測定された吸収スペクトルの吸光度に対して、他の波長域の吸光度による規格化を行ってもよい。当該他の波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度であってもよい。さらに、測定対象の波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである。【００１４】
さらに、本件開示の血中成分測定プログラムは、コンピュータに、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定対象である血液を透過した近赤外光に基づいて血液の吸収スペクトルを測定させ、測定された吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む波長域における吸光度と、割合が既知である血液の吸収スペクトルにおける波長域における吸光度とを比較することで、測定対象である血液の割合を算出させる。また、コンピュータにさらに、比較の前に、測定された吸収スペクトルの吸光度に対して、他の波長域の吸光度による規格化を行わせてもよい。当該他の波長域の吸光度は、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長範囲に含まれる吸光度であってもよい。また、測定対象の波長域は、１３００〜１５００ｎｍであり、より好ましくは１４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０〜１４７０ｎｍである。
【発明の効果】
【００１５】
本件開示の技術によれば、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合の測定精度を高めることができる血中成分測定装置、血中成分測定方法および血中成分測定プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態における血中成分測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】一実施形態における血中成分測定装置を模式的に示す図である。
【図３】一実施形態における血中成分測定装置の一部を模式的に示す図である。
【図４】一実施形態における血中成分測定装置によって実行される処理のフローチャートの一例を示す図である。
【図５】一実施形態において測定されたヘモグロビン溶液の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図６】一実施形態において測定されたヘモグロビン溶液の吸収スペクトルと、ヘモグロビン溶液の溶媒について取得した吸収スペクトルとの差の一例を示す図である。
【図７】一実施形態において差スペクトルの９４８ｎｍにおける吸光度を総ヘモグロビン濃度に対してプロットした結果の一例を示す図である。
【図８】一実施形態において測定キットにより得られた赤血球懸濁液のＨｂＡ１ｃ値の一例を示す図である。
【図９】一実施形態におけるＨｂＡ１ｃ値が異なる赤血球の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図１０】図９に示す各ＨｂＡ１ｃ値のグラフに対して、９００〜１３００ｎｍの波長域で規格化を行って得られるグラフの一例を示す図である。
【図１１】一実施形態において規格化後のスペクトルについて１４３９ｎｍにおける吸光度をＨｂＡ１ｃ値に対してプロットした結果の一例を示す図である。
【図１２】一実施形態においてＨｂＡ１ｃ値の異なるヘモグロビン溶液の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図１３】図１２に示す各ＨｂＡ１ｃ値のグラフに対して、９００〜１３００ｎｍの波長域で各ＨｂＡ１ｃ値の規格化を行って得られるグラフの一例を示す図である。
【図１４】一実施形態において規格化後のＨｂＡ１ｃ値において１４３９ｎｍの吸光度をＨｂＡ１ｃ値に対してプロットした結果の一例を示す図である。
【図１５】一実施形態において総ヘモグロビン濃度が異なるヘモグロビン溶液の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図１６】一実施形態において１０２１ｎｍおよび１４３９ｎｍの吸光度を総ヘモグロビン相対濃度に対してプロットした結果の一例を示す図である。
【図１７】図１５に示す各ＨｂＡ１ｃ値のグラフに対して、９００〜１３００ｎｍの波長域で各ＨｂＡ１ｃ値の規格化を行って得られるグラフの一例を示す図である。
【図１８】一実施形態において規格化後の１０２１ｎｍおよび１４３９ｎｍにおける吸光度を総ヘモグロビン相対濃度に対してプロットした結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、ＨｂＡ１ｃ値とは、血液中に含まれる総ヘモグロビン濃度に占める糖化ヘモグロビンの割合をパーセントで表した値を意味する。糖化ヘモグロビンの一例として、ヘモグロビンのβ鎖Ｎ末端のアミノ基に、水溶液中で鎖状構造となっているグルコースのアルデヒド基が結合して生じるヘモグロビンが挙げられる。
【００１８】
また、本実施形態におけるＨｂＡ１ｃ値の測定対象の生物は、ヘモグロビンおよび糖化ヘモグロビンがヒトを含む幅広い動物の血液に含まれることから、ヒトに限定されない。また、検量線作成に用いるヘモグロビンおよび糖化ヘモグロビンは、測定対象である生物由来であるのが好ましい。具体的な測定対象の生物の一例としては、ウナギ、ヒラメ、コイ、タイ、アオガイ、エビ、ハマグリなどの魚介類、ニワトリ、ウズラ、ダチョウ、ハトなどの鳥類、ヒト、サル、ヒツジ、ウシ、ブタ、ヤギ、ウマ、ネズミ、イヌ、ネコ、シカ、アザラシなどの哺乳類が挙げられる。このうち、鳥類および哺乳類を測定対象とするのが好ましく、糖尿病の予防および治療の観点からヒトを対象とするのがより好ましい。
【００１９】
本実施形態における、ヘモグロビン溶液の近赤外吸収スペクトル測定について説明する。ヘモグロビンとして、凍結乾燥したヘモグロビン粉末（和光純薬工業、１５１２３４）を用いる。また、ヘモグロビンを溶解する溶媒として、生理食塩水（大塚生食注、０３５−０８１５１−７）を用いる。
【００２０】
図１に、本実施形態における、血中成分測定装置１の概略構成の一例を示す。血中成分測定装置１では、一例として、ＨｂＡ１ｃ値の測定対象である被験者の身体の一部（指など）に近赤外光を照射し、その透過光から得られる血液の吸収スペクトルを用いてＨｂＡｃ１値を算出する。図１に示すように、血中成分測定装置１は、制御部１０、記憶部２０、照射部３０、受光部４０、表示部５０を有する。
【００２１】
制御部１０は、血中成分測定装置１内の各部の動作を制御する。記憶部２０には、以下に説明する血中成分測定装置１における種々の処理を実行するためのプログラムが格納されている。記憶部２０には、あらかじめ作成された吸光度とＨｂＡ１ｃ値の関係を表す検量線のデータも格納されている。また、記憶部２０は、血中成分測定装置１における種々の処理を実行した際に得られるデータを記憶する。制御部１０は、記憶部２０に格納されているプログラムを装置内のRandom Access Memory（ＲＡＭ；図示せず）に展開して実行することで、血中成分測定装置１における種々の処理を実行する。照射部３０は、血中成分の測定対象である被験者の身体の一部（指など）に近赤外光を照射する。被験者の身体を透過した透過光は、受光部４０によって受光される。
【００２２】
また、制御部１０は、制御部１０の機能の一部としての測定部１１および算出部１２を有する。測定部は、受光部４０によって受光された透過光に基づいて被験者の血液の吸収スペクトルを測定する。また、算出部１２は、測定された吸収スペクトルにおいて、１４５０ｎｍを含む波長域における吸光度と、ＨｂＡ１ｃ値が既知である血液の吸収スペクトルにおける当該波長域における吸光度とを比較することで、測定対象である血液のＨｂＡｃ１値を算出する。算出部１２によるＨｂＡ１ｃ値の算出結果は表示部５０に表示される。
【００２３】
なお、本実施形態において、近赤外吸収スペクトルの測定を行う受光部４０には、一例としていわゆるマルチチャンネルフーリエ変換分光器が用いられる。この機器は、入射した光をサバール板によって分離し、フーリエレンズを用いて分離した光を互いに干渉させた結果生じる干渉縞（インターフェログラム）をラインセンサで取得し、取得したインターフェログラムをフーリエ変換することで分光スペクトルを得る。マルチチャンネルフーリエ変換分光器の測定可能な波長域は、近赤外全域（９００〜２５００ｎｍ）をカバーしている。マルチチャンネルフーリエ変換分光器を使用して検体の透過光スペクトルを測定し、あらかじめ取得したいわゆるブランクの透過光スペクトルと測定した透過光スペクトルとを比較することで、検体の透過光スペクトルのブランクに対する吸収スペクトルを得ることができる。
【００２４】
本実施形態では、ヘモグロビン粉末を生理食塩水に溶解して、互いに総ヘモグロビン濃度が異なる複数のヘモグロビン溶液（０、１０、１５、２０、２５ｇ／ｄＬ）を調製する。調製されたヘモグロビン溶液は、光路長１ｍｍの石英セルに封入され、マルチチャンネルフーリエ変換分光器によりヘモグロビン溶液の近赤外吸収スペクトルが測定される（ブランク：空気）。
【００２５】
図２に、本実施形態における血中成分測定装置１の一例を模式的に示す。血中成分測定装置１には、被験者が指１００を挿入するための開口部６０が設けられている。開口部６０の奥には照射部３０と受光部４０が設けられている。図３に、図２の血中成分測定装置１において、被験者が指１００を開口部６０に挿入したときの状態を模式的に示す。照射部３０と受光部４０は、開口部６０から挿入された被験者の指１００を挟むように配置されている。
【００２６】
照射部３０は、Light-Emitting Diode（ＬＥＤ）３１、３２を有する。一例として、ＬＥＤ３１、３２によって照射される光の波長は、それぞれ、規格化の基準となる波長域である９４０ｎｍと、測定対象の波長域である１４５０ｎｍである。ただし、照射部３０に設けられるＬＥＤの個数および照射波長はこれに限られない。また、受光部４０は、光検出器４１を有する。これにより、照射部３０から指１００に照射された近赤外光は指１００を透過して受光部４０に受光される。血中成分測定装置１では、受光部４０によって受光された近赤外光に基づいて以下に説明する処理によってＨｂＡ１ｃ値が算出される。算出されたＨｂＡ１ｃ値は表示部５０に表示される。
【００２７】
図４に、制御部１０によって実行される処理のフローチャートの一例を示す。制御部１０は、例えば血中成分測定装置１の使用者の操作に従って図４に示すフローチャートの処理を開始する。
【００２８】
ＯＰ１０１において、制御部１０は、照射部３０を制御して被験者の身体の一部に近赤外光を照射する。照射された近赤外光は被験者の身体を透過し、透過光として受光部４０に入射する。次いで、処理はＯＰ１０２に進められる。ＯＰ１０２では、制御部１０は、受光部４０によって受光された透過光を用いて上記の吸収スペクトルの測定を行う。
【００２９】
次に、制御部１０は、ＯＰ１０３において、記憶部２０に記憶されているＨｂＡ１ｃ値が既知である血液について測定した吸収スペクトルを用いて、ＯＰ１０２において測定した吸収スペクトルを規格化する。さらに、制御部１０は、ＯＰ１０４において、ＯＰ１０３において規格化した吸収スペクトルの吸光度と、ＨｂＡ１ｃ値が既知である血液について測定した吸収スペクトルの吸光度を比較することにより、被験者の血液のＨｂＡ１ｃ値を算出する。制御部１０は、ＯＰ１０５において、ＯＰ１０４において算出したＨｂＡ１ｃ値を表示部５０に表示し、本フローチャートの処理を終了する。
【００３０】
次に、本実施形態におけるＨｂＡ１ｃ値の測定の詳細について説明する。図５に、本実施形態において測定されたヘモグロビン溶液の吸収スペクトルの一例を示す。図５のグラフの横軸は波長（Wavelength）を表し、縦軸は吸光度（Absorbance）を表す。図５に示すように、ヘモグロビン溶液の吸収スペクトルは、水（Ｈ２Ｏ）に由来する１４５０ｎｍ付近に吸収ピークを持ち、総ヘモグロビン濃度に応じて９００〜１３００ｎｍ付近の吸光度が増加することがわかる。図６に、測定されたヘモグロビン溶液の吸収スペクトルと、あらかじめ取得しておいたヘモグロビン溶液の溶媒である生理食塩水の吸収スペクトルとの差である差スペクトルの一例を示す。図６のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は吸光度の差を表す。また、図７に、当該差スペクトルの９４８ｎｍにおける吸光度を総ヘモグロビン濃度に対してプロットした結果の一例を示す。図７のグラフの横軸は総ヘモグロビン濃度を表し、縦軸は吸光度を表す。図７に示すように、総ヘモグロビン濃度は、９００〜１３００ｎｍの吸光度に比例して増加することがわかる。
【００３１】
次に、本実施形態における、糖化ヘモグロビンを含む赤血球の懸濁液の近赤外吸収スペクトル測定について説明する。血液は、いわゆる健常者から採血した血液（約５０ｍＬ）を入手し、抗凝固剤としてヘパリン（エイワイファーマ、ヘパリンナトリウム注Ｎ１万単位／１０ｍＬ「ＡＹ」）を約２００μＬ（血液量の約０．４％）添加したものを用いる。また、ヘモグロビンを糖化させるために添加するグルコースとして、Ｄ（＋）−グルコース（和光純薬工業、０４５−３１１６２）を用いる。赤血球の洗浄液およびグルコースの溶媒として、生理食塩水（大塚生食注、０３５−０８１５１−７）を用いる。ＨｂＡ１ｃ値の参照値を得るための測定キットとして、ＤＣＡ２０００システムおよびＤＣＡ２０００  ＨｂＡ１ｃカートリッジ（シーメンス社製）を用いる。この測定キットを使用する場合、全血相当のヘモグロビン（７〜２４ｇ／ｄＬ）を含む検体溶液を専用カートリッジで約１μＬ採取し、ラテックス免疫凝集阻害法に基づいてＨｂＡ１ｃ値を算出する。
【００３２】
また、赤血球を沈殿させる遠心条件は、約４℃で３０００ｒｐｍの回転を１０分間とする。そして、血液を遠心後、沈殿した赤血球を回収して元の容量になるよう生理食塩水を加える。この処理を２回繰り返して赤血球以外の成分を除去した赤血球懸濁液を調製する。
【００３３】
ヘモグロビンを糖化させるために添加するグルコース原液として、グルコースを生理食塩水に溶解して、グルコース濃度がそれぞれ０、５、１０、２０ｇ／ｄＬであるグルコース水溶液を調製する。そして、赤血球懸濁液を４つ（４ｍＬ）に分注し、調製した濃度が異なるグルコース水溶液を１ｍＬずつ、それぞれ異なる赤血球懸濁液に添加する。すなわち、赤血球懸濁液中のグルコースの終濃度はそれぞれ、０、１０００、２０００、４０００ｍｇ／ｄＬとなる。グルコース水溶液を添加した赤血球懸濁液を室温で１２日間静置後、当該赤血球懸濁液を遠心し、沈殿した赤血球を回収して元の容量になるよう生理食塩水を加える。この処理を２回繰り返して赤血球懸濁液から添加したグルコースを除去する。そして、それぞれの赤血球懸濁液の一部を遠心して沈殿した赤血球を回収し、光路長０．１ｍｍの石英セルに封入してマルチチャンネルフーリエ変換分光器を用いて近赤外吸収スペクトルを測定する（ブランク：空気）。スペクトルの規格化処理は、以下の式（１）で示されるStandard Normal Variate（ＳＮＶ）変換を用いる。
【００３４】
【数１】
2018084249.tif 000003
【００３５】
ここで、ｘiは規格化前のスペクトルの値、Ｚｉは規格化後のスペクトルの値、ａｖｅは９００〜１３００ｎｍにおける各ｘｉの平均値、ｓｄは９００〜１３００ｎｍにおけるｘｉの標準偏差である。なお、式（１）中のｉは、規格化対象の各近赤外吸収スペクトルの要素を示す自然数である。すなわち、上記の例では、９００〜１３００ｎｍの吸収スペクトルは４１個の波長から構成されるため、ｉ＝１〜４１である。ｉの範囲は、近赤外吸収スペクトルの測定に用いる分光器の波長分解能に応じて適宜決定すればよい。
【００３６】
また、各赤血球懸濁液の残りを上記の測定キットに供することでＨｂＡ１ｃ値が得られる。図８に、測定キットにより得られた各赤血球懸濁液のＨｂＡ１ｃ値の一例を示す。図８のグラフの横軸は添加グルコース濃度を表し、縦軸はＨｂＡ１ｃ値を表す。図８に示すグラフから、本実施形態において添加したグルコース濃度に応じてＨｂＡ１ｃ値がそれぞれ異なる赤血球懸濁液を調製することができることがわかる。また、図９に、ＨｂＡ１ｃ値が異なる赤血球の吸収スペクトルの一例を示す。図９のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は吸光度を表す。図９に示すように各ＨｂＡ１ｃ値におけるスペクトル形状のオフセットが異なるのは、上記の遠心による回収と洗浄の過程で総ヘモグロビン濃度が異なるためである。
【００３７】
本実施形態では、各ＨｂＡ１ｃ値のスペクトル形状に対して総ヘモグロビン濃度を揃えたスペクトルとするために、９００〜１３００ｎｍの波長域の吸光度に基づいて１４５０ｎｍ付近の吸光度の規格化を行う。図１０に、図９に示す各ＨｂＡ１ｃ値のグラフに対して、９００〜１３００ｎｍの波長域に基づいて規格化を行って得られるグラフの一例を示す。図１０のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。図１０に示すグラフから、規格化後のスペクトルは、ＨｂＡ１ｃ値に応じて特に１４５０ｎｍ付近の吸光度が増加することがわかる。図１１に、規格化後のスペクトルについて１４３９ｎｍにおける吸光度をＨｂＡ１ｃ値に対してプロットした結果の一例を示す。図１１のグラフの横軸はＨｂＡ１ｃ値を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。図１１に示すグラフから、１４３９ｎｍにおける吸光度はＨｂＡ１ｃ値に対して良好に相関する変化を示すことがわかる。
【００３８】
すなわち、本実施形態においては、ＨｂＡ１ｃ値が既知である血液試料を用いて吸収スペクトルを測定する。そして、９００〜１３００ｎｍの範囲にある吸光度を用いて１４５０ｎｍ付近の吸光度を規格化し、規格化された１４５０ｎｍ付近の吸光度とＨｂＡ１ｃ値の関係を表す検量線をあらかじめ作成した上で、ＨｂＡ１ｃ値が未知である血液試料の吸収スペクトルを同様に測定する。さらに、測定した吸収スペクトルに対して、ＨｂＡ１ｃ値が既知である血液試料と同様の規格化によって、１４５０ｎｍ付近の吸光度を得る。そして、得られた吸光度を作成した検量線と比較することでＨｂＡ１ｃ値を算出できることがわかる。
【００３９】
次に、上記で説明した本実施形態における糖化ヘモグロビンの吸光度の変化について説明する。一例として、ＨｂＡ１ｃ値の異なる２つの赤血球懸濁液（ＨｂＡ１ｃ値＝５．３％と９．０％）を遠心し、溶血により溶け出たヘモグロビンを含む上澄み部分を回収する。この上澄みであるヘモグロビン溶液を孔径が０．２μｍのフィルタに通して不溶物を除去した上で、光路長１０ｍｍのポリスチレンセルに封入する。そして、マルチチャンネルフーリエ変換分光器を用いて近赤外吸収スペクトルを測定する（ブランク：生理食塩水）。スペクトルの規格化処理は、式（１）で示されるＳＮＶ変換を用いる。
【００４０】
図１２に、ＨｂＡ１ｃ値の異なるヘモグロビン溶液の吸収スペクトルの一例を示す。図１２のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は吸光度を表す。いずれも、図１２に示すように、９００〜１３００ｎｍ付近の吸光度が高いことから溶液中にヘモグロビンが含まれていることがわかる。総ヘモグロビン濃度は、ＨｂＡ１ｃ値が９．０％であるヘモグロビン溶液の方が、ＨｂＡ１ｃ値が５．３％であるヘモグロビン溶液よりも高いことがわかる。
【００４１】
図１３に、図１２に示す各ＨｂＡ１ｃ値のグラフに対して、図１０と同様に９００〜１３００ｎｍの波長域に基づいて規格化を行って得られるグラフの一例を示す。図１３のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。また、図１４に、規格化後の１４３９ｎｍの吸光度をＨｂＡ１ｃ値に対してプロットした結果の一例を示す。図１４のグラフの横軸はＨｂＡ１ｃ値を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。図１３および図１４から、ヘモグロビン溶液において、規格化後のスペクトルは、ＨｂＡ１ｃ値の増加に応じて１４５０ｎｍ付近の吸光度が増加することがわかる。これは、赤血球を対象として観測されるＨｂＡ１ｃ値に応じた吸光度の増加は、ヘモグロビンの糖化に由来することを意味する。
【００４２】
すなわち、本実施形態に係る血中成分測定装置１によれば、ＨｂＡ１ｃ値の変動に応じたＨｂＡ１ｃに起因する吸光度の変化が比較的大きい波長域（１４５０ｎｍ付近）において、吸光度に基づいてＨｂＡ１ｃ値を精度よく算出することができる。
【００４３】
次に、本実施形態におけるＨｂＡ１ｃ値の算出における、総ヘモグロビンの濃度とＨｂＡ１ｃ値との関係について説明する。一例として、赤血球懸濁液から調製したヘモグロビン溶液（ＨｂＡ１ｃ値＝５．３％）を生理食塩水で１．５倍および２倍に希釈したヘモグロビン溶液を用いる。希釈前のヘモグロビン溶液の総ヘモグロビン濃度を１とすると、１．５倍および２倍希釈後の総ヘモグロビン相対濃度は０．６７および０．５となる。ただし、希釈前後においてヘモグロビン溶液のＨｂＡ１ｃ値は変わらない。本実施形態では、希釈後のヘモグロビン溶液を光路長１０ｍｍのポリスチレンセルに封入し、マルチチャンネルフーリエ変換分光器を用いて近赤外吸収スペクトルを測定する（ブランク：生理食塩水）。スペクトルの規格化処理は、式（１）で示されるＳＮＶ変換を用いる。
【００４４】
図１５に、総ヘモグロビン濃度が異なるヘモグロビン溶液（いずれの溶液のＨｂＡ１ｃ値は５．３％）の吸収スペクトルの一例を示す。図１５のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は吸光度を表す。また、図１６に、１０２１ｎｍおよび１４３９ｎｍの吸光度を総ヘモグロビン相対濃度に対してプロットした結果の一例を示す。図１６のグラフの横軸は総ヘモグロビン相対濃度を表し、縦軸は吸光度を表す。総ヘモグロビン相対濃度の増加に応じて、１０２１ｎｍの吸光度は増加し、１４３９ｎｍの吸光度は減少している。これは、総ヘモグロビン濃度が増加すると相対的に水の濃度が減少し、水（Ｈ２Ｏ）由来の吸収がある１４５０ｎｍ付近の吸光度が減少するためである。
【００４５】
したがって、総ヘモグロビン相対濃度が異なるがＨｂＡ１ｃ値は同じであるヘモグロビン溶液に対して１４３９ｎｍの吸光度を用いてＨｂＡ１ｃ値を算出する場合、各溶液について算出されるＨｂＡ１ｃ値が総ヘモグロビン相対濃度に依存的に変化することになる。そこで、本実施形態では、各ＨｂＡ１ｃ値のスペクトル形状に対して総ヘモグロビン濃度を揃えたスペクトルとするために、９００〜１３００ｎｍの波長域の吸光度に基づいて１４５０ｎｍ付近の吸光度の規格化を行う。
【００４６】
図１７に、図１５に示す各ヘモグロビン溶液のグラフに対して、９００〜１３００ｎｍの波長域の吸光度に基づいて１４５０ｎｍ付近の吸光度の規格化を行って得られるグラフの一例を示す。図１７のグラフの横軸は波長を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。また、図１８に、規格化後の１０２１ｎｍおよび１４３９ｎｍにおける吸光度を総ヘモグロビン相対濃度に対してプロットした結果の一例を示す。図１８のグラフの横軸は総ヘモグロビン相対濃度を表し、縦軸は規格化後の吸光度を表す。図１８に示すように、１０２１ｎｍと１４３９ｎｍの両方の吸光度が、総ヘモグロビン相対濃度に依存することなく一定となる。
【００４７】
すなわち、本実施形態に係る血中成分測定装置１によれば、複数のヘモグロビン溶液試料のＨｂＡ１ｃ値を算出する際に、総ヘモグロビン濃度を揃えたスペクトルに規格化した上で１４３９ｎｍの吸光度を用いてＨｂＡ１ｃ値を算出することで、ヘモグロビン溶液の総ヘモグロビン相対濃度が異なっている場合でも、ＨｂＡ１ｃ値を従来技術に比べてより精度よく算出することができる。
【００４８】
以上が本実施形態に関する説明であるが、上記の血中成分測定装置１の構成や規格化の方法やＨｂＡ１ｃ値の測定方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想と同一性を失わない範囲内において種々の変更が可能である。
【００４９】
例えば、上記の血中成分測定装置１は非侵襲的にＨｂＡ１ｃ値を算出するが、侵襲的にＨｂＡ１ｃ値を算出する装置として構成しても、上記の処理によってＨｂＡ１ｃ値を精度よく算出することができる。また、例えば、上記の実施形態において測定する吸収スペクトルは、採血して得たいわゆる全血の吸収スペクトルであってもよいし、全血から回収された赤血球の吸収スペクトルであってもよいし、生体試料の反射光や透過光を用いて非侵襲的に抽出された血液の吸収スペクトルであってもよい。また、吸収スペクトルを測定するために用いる測定装置は、複数波長の吸光度を同時に得られる分光器を備えてあればよく、例えば、マルチチャンネルフーリエ変換型分光器であってもよいし、シングルチャンネルフーリエ変換型分光器であってもよいし、マルチチャンネル分散型分光器であってもよいし、シングルチャンネル分散型分光器であってもよい。上記の実施形態に係るＨｂＡ１ｃ値の測定方法は、検出試薬を用いずに実施できることから、非侵襲的に抽出された血液の吸収スペクトルを用いることで、ＨｂＡ１ｃ値を非侵襲で測定することができる。
【００５０】
また、上記の実施形態に係る測定方法において用いる吸収スペクトルは、波長または波数軸に対して一次微分または二次微分されたスペクトルであってもよい。また、スペクトルの規格化の方法は、９００〜１３００ｎｍの波長域から選ばれる波長における吸光度で１４５０ｎｍ付近における吸光度を除算して得られる値を用いてもよいし、９００〜１３００ｎｍに含まれる任意の波長域で最小値を０、最大値を１とする規格化を１４５０ｎｍ付近における吸光度に適用して得られる値を用いてもよいし、９００〜１３００ｎｍに含まれる任意の波長域でＳＮＶ変換を行う規格化を１４５０ｎｍ付近における吸光度に適用して得られる値を用いてもよい。
【００５１】
さらに、規格化に用いる吸光度の波長域としては、ヘモグロビンの吸収が認められる４００〜１３００ｎｍの範囲であればよいが、６００〜１３００ｎｍが好ましく、８００〜１３００ｎｍがより好ましく、ＨｂＡ１ｃ値の算出精度の観点では９００〜１３００ｎｍがさらに好ましい。また、ＨｂＡ１ｃ値の算出に用いる吸光度の波長域は１４５０ｎｍを含み、好ましくは１３００〜１５００ｎｍ、より好ましくは１４００〜１５００ｎｍ、さらに好ましくは１４３０ｎｍ〜１４７０ｎｍである。
【符号の説明】
【００５２】
１    血中成分測定装置
１０    制御部
１１    測定部
１２    算出部
２０    記憶部
３０    照射部
４０    受光部
【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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【国際調査報告】
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