ヘマトクリット値または血液成分濃度の測定方法および測定装置
【課題】ヘマトクリット値を精度よく測定することができるヘマトクリット値測定方法およびヘマトクリット値測定装置を提供する。
【解決手段】ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光λ１で測定された血液検体の光学特性ａ１と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光λ２で測定された血液検体の光学特性ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とする。
【解決手段】ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光λ１で測定された血液検体の光学特性ａ１と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光λ２で測定された血液検体の光学特性ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘマトクリット値測定方法、ヘマトクリット値測定装置、成分測定方法、および成分測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病の予防および治療には、血糖値を把握することが重要である。
【０００３】
採血した血液から血糖値を光学的に測定する技術としては、下記の特許文献１に示すようなグルコース濃度の定量方法が知られている。特許文献１に開示されている定量方法は、発色組成物を含有してなる多層分析素子により、５００〜５９０ｎｍの範囲内で定められた一の波長の光を用いて赤血球の色素の赤色濃度を測定する一方で、５００ｎｍよりも短波長側領域または５９０ｎｍよりも長波長側領域の範囲内で定められた一の波長の光を用いて血液検体の発色濃度を測定するものである。このような構成の定量方法によれば、発色濃度から得られるグルコース値を、赤色濃度から得られるヘマトクリット値を用いて補正しつつ、グルコース濃度を定量することができる。
【特許文献１】特開２０００−２６２２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記定量方法では、５００〜５９０ｎｍの範囲内で定められた一の波長の光を用いて得られるヘマトクリット値の測定精度が不十分であるために、グルコース濃度を正確に定量することができないという問題がある。
【０００５】
また、ヘマトクリット値を測定するために使用した波長に、血液成分と発色試薬の反応によって生成した色素の吸収波長が重なる場合は、当該波長に基づくヘマトクリット値の精度は色素の吸収波長の重なりの影響でより低下する。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ヘマトクリット値を精度よく測定することができるヘマトクリット値測定方法およびヘマトクリット値測定装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、上記ヘマトクリット値測定方法およびヘマトクリット値測定装置を用いた成分測定方法および成分測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の（１）〜（５）に記載の発明によって達成される。
【０００９】
（１）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定方法である。
【００１０】
（２）前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性は、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性よりも早い時点において測定されたものであることを特徴とする上記（１）に記載のヘマトクリット値測定方法である。
【００１１】
（３）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する段階と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する段階と、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出する段階と、前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する段階と、を有することを特徴とする成分測定方法である。
【００１２】
（４）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する装置であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定装置である。
【００１３】
（５）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する装置であって、血液検体に、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を照射する第１の発光手段と、前記第１の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する第１の受光手段と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射する第２の発光手段と、前記第２の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する第２の受光手段と、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出手段と、前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する成分濃度算出手段と、を有することを特徴とする成分測定装置である。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）に記載の発明によれば、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性からヘマトクリット値が算出されるため、ヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００１５】
また、上記（２）に記載の発明によれば、ヘマトクリット値をより高精度に測定することができる。
【００１６】
また、上記（３）に記載の発明によれば、ヘモグロビンとは異なる血液中の成分を測定するために用いる光を利用してヘマトクリット値を精度よく測定することができるため、装置構成を複雑化することなく、血液中の成分の濃度を正確に測定することができる。
【００１７】
また、上記（４）に記載の発明によれば、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性からヘマトクリット値が算出されるため、ヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００１８】
また、上記（５）に記載の発明によれば、ヘモグロビンとは異なる血液中の成分を測定するために用いる光を利用してヘマトクリット値を精度よく測定することができるため、装置構成を複雑化することなく、血液中の成分の濃度を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施の形態では、本発明の成分測定装置を血液中のグルコース濃度を測定する血糖測定装置に適用した場合を例にとって説明する。図中、同様の部材には、同一の符号を用いた。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態における成分測定装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す成分測定装置の部分断面図である。本実施の形態の成分測定装置は、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性を測定することによって、血液検体のヘマトクリット値を算出するとともに、算出されたヘマトクリット値と一の光に対する血液検体の光学特性とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出するものである。
【００２１】
図１に示すとおり、本実施の形態の成分測定装置１０は、測定装置本体部２０と、測定装置本体部２０に装着されるチップ３０とから構成される。以下、チップ３０および測定装置本体部２０の順に説明する。
【００２２】
（チップ）
チップ３０は、血液検体を保持するものである。図１および図２に示すとおり、チップ３０は、細管部３１ａが備えられたホルダ３１と、ホルダ３１内部に固定された試験紙３２と、を備える。
【００２３】
細管部３１ａは、毛細管現象により先端開口部から血液検体をホルダ３１内部に導入する。細管部３１ａを通じて導入される血液検体は、ホルダ３１内部の試験紙３２に吸収される。試験紙３２は、シート状の多孔質基材から構成されており、試験紙３２には、グルコースと反応して呈色反応を示す発色試薬が含浸されている。このような構成によれば、細管部３１ａを通じてホルダ３１内部に導入される血液検体は、発色試薬が含浸された試験紙３２において呈色反応を起こす。
【００２４】
試験紙３２の材料としては、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリオレフィン類、ポリスルホン類、またはセルロース類が挙げられる。また、発色試薬としては、たとえば、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）、４−アミノアンチピリン，Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウム（ＴＯＯＳ）が挙げられる。
【００２５】
（測定装置本体部）
測定装置本体部２０は、チップ３０に保持される血液検体の血糖値を測定するものである。図１に示すとおり、本実施の形態の測定装置本体部２０は、波長の異なる２つの光を血液検体に照射して反射光の強度を測定する測光部２１と、測光部２１を制御するとともに測光部２１で取得される測光値データに対して種々の演算を実行する制御部（不図示）と、を有する。測光部２１は、外装ケース２２の先端部に設けられている。制御部は、外装ケース２２内部に電源などとともに収容されている。制御部についての詳細な説明は後述する。外装ケース２２表面には、血糖値の測定結果などを表示する表示部２３および各種スイッチ２４が設けられている。
【００２６】
図２に示すとおり、本実施の形態の測光部２１は、波長の異なる２つの光λ１，λ２を発光する発光素子２５と、２つの光λ１，λ２の反射光を受光する受光素子２６と、を備える。発光素子２５および受光素子２６は、ホルダ２７に収容されている。
【００２７】
発光素子２５は、第１および第２の発光手段として、ヘモグロビンの吸収波長（たとえば、５４５ｎｍ）の光（以下、第１光と称する）λ１と、血液検体の呈色反応の結果生じる色素の吸収波長（たとえば、６３０ｎｍ）の光（以下、第２光と称する）λ２を照射する。本実施の形態の発光素子２５は、２波長型の発光ダイオードであって、制御部により制御され、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１または色素の吸収波長の第２光λ２を照射する。本実施の形態の発光素子２５から照射される第１および第２光λ１，λ２はパルス光であって、その周期が０．５〜３．０ｍｓｅｃ程度、１パルスの発光時間が０．０５〜０．３ｍｓｅｃ程度に設定される。発光素子２５から照射される第１および第２光λ１，λ２は、試験紙３２で反射される。なお、本実施の形態では、第１および第２の発光手段として、２波長型の発光ダイオードを用いているが、１波長型の発光ダイオードを２つ設けてもよい。
【００２８】
受光素子２６は、第１および第２の受光手段として、試験紙３２で反射された第１および第２光λ１，λ２を受光して、血液検体の吸光度（光学特性）を測定するものである。本実施の形態の受光素子２６は、フォトダイオードであって、試験紙３２で反射されるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１と、色素の吸収波長の第２光λ２とを受光して、これらの強度を測光値データとして出力する。
【００２９】
図３は、図１に示す成分測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
上述したとおり、本実施の形態の成分測定装置１０は、測光部２１および制御部４０を有する。測光部２１の発光素子２５は、制御部４０により発光を制御され、測光部２１の受光素子２６からの測光値データは、Ａ／Ｄ変換器２８を介して、制御部４０に入力される。制御部４０は、外装ケース２２表面の表示部２３および各種スイッチ２４に対応する入力部２９と電気的に接続されている。
【００３１】
図３に示すとおり、本実施の形態の制御部４０は、ＣＰＵ４１、データ記憶部４２、タイマ４３、および温度センサ４４を備える。データ記憶部４２、タイマ４３、および温度センサ４４は、それぞれＣＰＵ４１と電気的に接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ４１は、波長の異なる２つの光λ１，λ２に対する測光値データに対して種々の演算を実行するものである。本実施の形態のＣＰＵ４１は、受光素子２６の測光値データから、波長の異なる２つの光λ１，λ２に対する血液検体の吸光度ａ１，ａ２を算出する。ＣＰＵ４１は、ヘマトクリット値算出部（ヘマトクリット値算出手段）および成分濃度算出部（成分濃度算出手段）として機能する。
【００３３】
ここで、ヘマトクリット値算出部は、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と、血液検体の呈色反応で生じた色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出する。成分濃度算出部は、ヘマトクリット値と第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する。なお、各部の具体的な処理内容については、後述する。
【００３４】
データ記憶部４２は、第１メモリ（ＲＡＭ）、第２メモリ（ＲＯＭ）、および第３メモリ（不揮発性ＲＡＭ）を備えている。第１メモリには、測光部２１より入力された測光値データが格納される。第２メモリには、測光値データから求められる第１および第２光λ１，λ２に対する吸光度ａ１，ａ２とヘマトクリット値との関係を示す変換テーブル、ならびに、第２光λ２に対する吸光度ａ２とヘマトクリット値とグルコース濃度との関係を示す変換テーブルが格納されている。また、第２メモリには、第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出プログラム、ならびに、第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とヘマトクリット値とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する成分濃度算出プログラムが格納されている。第３メモリには、個々の装置ごとに固有の校正値が予め記憶されている。
【００３５】
タイマ４３は、時間の経過を計測して、ＣＰＵ４１に報知するものである。本実施の形態のタイマ４３は、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１を測定する第１の測定時点と、色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２を測定する第２の測定時点を、ＣＰＵ４１に報知する。
【００３６】
温度センサ４４は、環境温度を測定するものである。温度センサ４４によって取得された温度情報は、目的とするグルコース濃度の温度補正計算に利用される。
【００３７】
以上のとおり構成される本実施の形態の成分測定装置１０では、ヘモグロビンに特異的な吸収波長を有する第１光λ１および血液検体の呈色反応によって生じる色素に特異的な吸収波長を有する第２光λ２が照射され、第１の測定時点における第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と、第１の測定時点よりも遅い第２の測定時点における第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とが測定される。次に、測定された２つの吸光度ａ１，ａ２に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が算出される。そして、ヘマトクリット値と第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が算出される。以下、図４〜図７を参照しつつ、本実施の形態における成分測定方法について説明する。
【００３８】
図４は、図１に示す成分測定装置における成分測定処理を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図４に示すとおり、本実施の形態における成分測定処理では、まず、血液点着前に、ヘモグロビンに特異的な吸収波長の第１光λ１の基準値および色素に特異的な吸収波長の第２光λ２の基準値を測定するために、第１光λ１および第２光λ２を交互に時分割で発光させ、試験紙３２に照射する（ステップＳ１０１）。本実施の形態では、試験紙３２に血液検体が吸収され、呈色反応が発生したことを検知するために、色素の吸収波長の第２光λ２が使用される。なお、本実施の形態の成分測定装置１０では、血液検体が試験紙３２の一方の面側から試験紙３２に吸収される一方で、発色を検知するための第１光λ１および第２光λ２は試験紙３２の他方の面側から試験紙３２に照射される。
【００４０】
次に、呈色が開始したか否かが判断される（ステップＳ１０２）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、吸光度ａ２の所定時間あたりの変化量を検出することにより、呈色が開始したか否かを判断する。
【００４１】
呈色が開始されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、呈色が開始されるまで待機する。一方、呈色が開始された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、血液検体による呈色反応が発生したとして、時間の計測が開始される（ステップＳ１０３）。本実施の形態では、タイマ４３が、呈色開始時点からの時間の経過を計測する。また、呈色の開始が検知された時点で一旦、色素の吸収波長の第２光λ２の照射が止められる。
【００４２】
次に、第１の測定時点か否かが判断される（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、タイマ４３からの報知があるか否かを判定することによって、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する吸光度ａ１を測定する第１の測定時点か否かを判断する。ここで、第１の測定時点は、たとえば、呈色開始から５秒後の時点である。第１の測定時点は、細管部３１ａおよび試験紙３２の材質および寸法などによって決定される。
【００４３】
第１の測定時点でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、第１の測定時点になるまで待機する。一方、第１の測定時点になった場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、第１の測定時点における第１光λ１に対する吸光度ａ１が測定される（ステップＳ１０５）。本実施の形態では、第１の測定時点における受光素子２６の出力から、ＣＰＵ４１が第１の測定時点におけるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１を算出する。算出された吸光度ａ１は、データ記憶部４２に格納される。
【００４４】
次に、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に代わって、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２が照射される（ステップＳ１０６）。本実施の形態では、２波長型の発光素子２５が、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に代わって、色素の吸収波長の第２光λ２を発光する。なお、本実施の形態では、第１光λ１は呈色開始時点から第１の測定時点までの間照射され、第２光λ２は第１の測定時点から第２の測定時点までの間照射されるようにしているが、これに限定されず、第１光λ１と第２光λ２を第２の測定時点まで交互に連続発光させてもよいし、第２の光λ２のみを連続発光させてもよい。
【００４５】
次に、時間が計測され、第２の測定時点か否かが判断される（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１がクロック４３からの報知があるか否かを判定することによって、色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２を測定する第２の測定時点か否かを判断する。ここで、第２の測定時点は第１の測定時点よりも遅い時点であって、たとえば、呈色開始から１０秒後の時点である。第２の測定時点は、細管部３１ａおよび試験紙３２の材質および寸法などによって決定される。
【００４６】
第２の測定時点でない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、第２の測定時点に到達するまで待機する。一方、第２の測定時点になった場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、第２の測定時点における第２光λ２に対する吸光度ａ２が測定される（ステップＳ１０９）。本実施の形態では、第２の測定時点における受光素子２６の出力から、ＣＰＵ４１が第２の測定時点における色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２を算出する。算出されたａ２吸光度は、データ記憶部４２に格納される。
【００４７】
次に、ステップＳ１０５およびステップＳ１０９で測定された吸光度ａ１，ａ２に基づいて、ヘマトクリット値が算出される（ステップＳ１１０）。本実施の形態では、データ記憶部４２に予め格納されている第１光λ１に対する吸光度ａ１と第２光λ２に対する吸光度ａ２とヘマトクリット値との関係を示す吸光度−ヘマトクリット値変換テーブルに基づいて、ＣＰＵ４１が、測定された２つの吸光度ａ１，ａ２から血液検体のヘマトクリット値を算出する。なお、本実施の形態における吸光度−ヘマトクリット値変換テーブルは、図５に示すとおり、予め取得された複数の参照データに基づいて最小二乗法により算出される２次の多項式（近似曲面）としてデータ記憶部４２に格納されている。算出されたヘマトクリット値は、データ記憶部４２に格納される。
【００４８】
そして、血液検体のグルコース濃度が算出される（ステップＳ１１１）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、ステップＳ１１０に示す処理で算出されたヘマトクリット値と、ステップＳ１０９に示す処理で測定された第２光λ２に対する吸光度ａ２に基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する。より具体的には、データ記憶部４２に予め格納されているヘマトクリット値と吸光度ａ２とグルコース濃度との関係を示すヘマトクリット値−吸光度−グルコース濃度変換テーブルに基づいて、ＣＰＵ４１がグルコース濃度を算出する。算出されたグルコース濃度は、血糖値として表示部２３に表示される。
【００４９】
以上のとおり、図４のフローチャートに示す処理によれば、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１が照射されて、第１の測定時点における血液検体の吸光度ａ１が測定される。また、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２が照射されて、第１の測定時点よりも遅い第２の測定時点における血液検体の吸光度ａ２が測定される。次に、２つの吸光度ａ１，ａ２に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が算出される。そして、算出されたヘマトクリット値と色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が算出される。
【００５０】
次に、図６および図７を参照して、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１および血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２について説明する。
【００５１】
図６は、グルコースとヘモグロビンが種々の濃度で含有されている血液検体の発色スペクトルを示す図である。図６の横軸は、波長であり、縦軸は、血液検体が吸収された試験紙の反射率である。また、図６の反射率は、グルコースと反応する発色試薬による血液検体の呈色開始から１０秒経過した時点のものである。なお、凡例で、たとえば、bg45-ht20とは、血糖値４５ｍｇ／ｄｌ、ヘマトクリット値２０％に調整した血液検体を示す。図６に示すとおり、グルコースが含有されている血液検体(bg45,bg117,bg465)における波長と反射率との関係を示す波長−反射率曲線は、６３０ｎｍ付近で極小値を呈する。したがって、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２として、６３０ｎｍ付近の波長の光を用いることが好ましいことが分かる。
【００５２】
また、グルコースが含有されてない血液検体(bg0)における波長と反射率との関係を示す波長−反射率曲線は、５４５ｎｍおよび５７５ｎｍ付近で極小値を呈する。したがって、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１としては、５４５ｎｍ前後または５７５ｎｍ前後の波長の光を用いることが好ましいことが分かる。
【００５３】
加えて、このようなヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１の発色スペクトルは、色素の吸収波長の第２光λ２の発色スペクトルの影響を受けるため、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に加えて、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２を利用することでその影響を取り除くことができ、血液検体のヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００５４】
図７（Ａ）は、試験紙に吸収させた血液検体の色素の吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図であり、図７（Ｂ）は、試験紙に血液検体を吸収させたときのヘモグロビンの吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）の横軸は、時間であり、縦軸は、吸光度である。なお、縦軸の吸光度は、試験紙での反射吸光度を示し、２５６／反射率を意味する。
【００５５】
図７（Ａ）に示すとおり、時間と吸光度の関係を示す複数の時間−吸光度関係曲線は、グルコース濃度(bg)が高いほど、色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２が高くなる傾向を示す。また、各血液検体の吸光度ａ２は、呈色開始から１０秒程度経過した時点で飽和状態に至っており、血糖値を算出するのに適している。
【００５６】
一方、図７（Ｂ）に示すとおり、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１は、時間の経過にともなって吸光度ａ１が急激に増加する立ち上がり期間と、立ち上がり期間における吸光度ａ１の変化よりも緩やかに吸光度ａ１が変化する安定期間と、を有する。立ち上がり期間から安定期間に移行した直後（たとえば、呈色開始から５秒後）の期間では、ヘマトクリット値(ht)が高いほど吸光度ａ１が高くなる相関性が示されている。しかしながら、安定期間において時間が経過するにしたがって、呈色反応によって生じた色素の影響によって、ヘマトクリット値(ht)と吸光度ａ１との相関性が失われる。具体的には、グルコース濃度４６５ｍｇ／ｄｌかつヘマトクリット値２０％の血液検体(bg465-ht20)が、ヘマトクリット値４０％の血液検体と同程度の吸光度ａ１を示すようになる。したがって、ヘマトクリット値の測定精度をより向上させるためには、呈色開始から５秒程度の時点におけるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１、すなわち、立ち上がり期間から安定期間への移行直後の吸光度ａ１を測定することが好ましいことが分かる。
【００５７】
以上のとおり、上述した実施の形態において、本発明のヘマトクリット値測定方法、ヘマトクリット値測定装置、成分測定方法、および成分測定装置を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
【００５８】
たとえば、上述した実施の形態では、本発明の成分測定装置を用いて、グルコース濃度を測定する場合について説明した。しかしながら、本発明の成分測定装置の用途は、血糖値の測定に限定されるものではなく、コレステロールといった他の成分の測定に用いてもよい。この場合、測定対象成分に応じて発色試薬が選択され、これに応じて、呈色反応で生ずる色素に特異的な吸収波長の光が選択される。
【００５９】
また、上述した実施の形態では、血液検体を試験紙に採取して測定する簡便型の成分測定装置により本発明を実施する場合について説明した。しかしながら、本発明は、上述した装置に限定されるものではなく、試験管やキュベットに血液検体を採取して透過吸光度を測定するタイプなど、種々の形態の測定装置によって実現される。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、ヘモグロビンに特異的な吸収波長の光に対する血液検体の光学特性を測定したのち、色素に特異的な吸収波長の光に対する血液検体の光学特性を測定した。しかしながら、ヘモグロビンの吸収波長の光に対する血液検体の光学特性と色素の吸収波長の光に対する血液検体の光学特性とは、同時点に測定されてもよい。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
【００６２】
（比較例）
まず、血糖値およびヘマトクリット値が既知の血液検体を作成した。作成した血液検体の血糖値は、０ｍｇ／ｄｌ、４５ｍｇ／ｄｌ、１１７ｍｇ／ｄｌ、４６５ｍｇ／ｄｌであり、ヘマトクリット値は、２０％、４０％、６０％であった。
【００６３】
また、発色試薬を含浸して４０℃で３０分間乾燥させた厚さ約１５０μｍのポリエーテルスルホン膜を、試験紙として用いたチップを準備した。発光試薬は、グルコースオキシターゼ（１５０ｍｇ）、ペルオキシターゼ（７５ｍｇ）、４−アミノアンチピリン（１０ｍｇ）、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン（２０ｍｇ）、および０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）（１５ｍｌ）の組成を有していた。毛細管現象により血液検体を導入するチップの細管部の材質は、アクリル樹脂であり、その内径は、０．３５ｍｍであった。
【００６４】
そして、５μｌ以上の血液検体をチップの細管部からホルダ内部に導入して試験紙の裏面から吸収させるとともに、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光を試験紙の前面に照射して、呈色開始時点から５秒後の試験紙の反射率を測定した。反射率の測定には、色差計（日本分光社、シグマ８０）を使用した。そして、測定された反射率に基づいて、各検体のヘマトクリット値を算出した。なお、本比較例では、図８に示すとおり、ヘモグロビンの吸収波長の光に対する血液検体の吸光度とヘマトクリット値との関係を示す変換テーブルは、最小二乗法によって算出される１次の多項式（近似直線）であった。測定結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間には誤差が生じている。実際のヘマトクリット値と測定したヘマトクリット値との間の誤差の標準偏差は、３．５３であった。
【００６７】
（実施例１）
実施例１では、比較例と同様の条件で複数の血液検体を試験紙に吸収させたのち、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光と、血液検体の呈色反応に関わる色素の特定の吸収波長（６３０ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から１０秒後の試験紙の反射率を測定した。そして、測定した２つの反射率に基づいて、ヘマトクリット値を算出した。測定結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】
表２に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間の誤差の標準偏差は、１．６０であった。したがって、波長の異なる２つの光を用いることによって、ヘマトクリット値を精度よく測定できることが確認された。
【００７０】
（実施例２）
実施例２では、比較例と同様の条件で複数の血液検体を試験紙に吸収させたのち、まず、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から５秒後の試験紙の反射率を測定した。次に、色素の特定の吸収波長（６３０ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から１０秒後の試験紙の反射率を測定した。そして、測定した２つの反射率に基づいて、ヘマトクリット値を算出した。測定結果を表３に示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
表３に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間の誤差の標準偏差は、１．３５であった。したがって、波長の異なる２つの光を用いることに加えて、５４５ｎｍの波長の光に対する吸光度を、６３０ｎｍの波長の光に対する吸光度よりも早い時点において測定することによって、ヘマトクリット値をより高精度に測定できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施の形態における成分測定装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す成分測定装置の部分断面図である。
【図３】図１に示す成分測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す成分測定装置における成分測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１１０に示すヘマトクリット値算出処理を説明するための図である。
【図６】グルコースとヘモグロビンが種々の濃度で含有されている血液検体の発色スペクトルを示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、試験紙に吸収させた血液検体の色素の吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図であり、図７（Ｂ）は、試験紙に血液検体を吸収させたときのヘモグロビンの吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図である。
【図８】比較例におけるヘマトクリット値算出処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 成分測定装置、
２０ 測定装置本体部、
２１ 測光部、
２５ 発光素子、
２６ 受光素子、
３０ チップ、
３２ 試験紙、
４０ 制御部、
４１ ＣＰＵ、
４２ データ記憶部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘマトクリット値測定方法、ヘマトクリット値測定装置、成分測定方法、および成分測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病の予防および治療には、血糖値を把握することが重要である。
【０００３】
採血した血液から血糖値を光学的に測定する技術としては、下記の特許文献１に示すようなグルコース濃度の定量方法が知られている。特許文献１に開示されている定量方法は、発色組成物を含有してなる多層分析素子により、５００〜５９０ｎｍの範囲内で定められた一の波長の光を用いて赤血球の色素の赤色濃度を測定する一方で、５００ｎｍよりも短波長側領域または５９０ｎｍよりも長波長側領域の範囲内で定められた一の波長の光を用いて血液検体の発色濃度を測定するものである。このような構成の定量方法によれば、発色濃度から得られるグルコース値を、赤色濃度から得られるヘマトクリット値を用いて補正しつつ、グルコース濃度を定量することができる。
【特許文献１】特開２０００−２６２２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記定量方法では、５００〜５９０ｎｍの範囲内で定められた一の波長の光を用いて得られるヘマトクリット値の測定精度が不十分であるために、グルコース濃度を正確に定量することができないという問題がある。
【０００５】
また、ヘマトクリット値を測定するために使用した波長に、血液成分と発色試薬の反応によって生成した色素の吸収波長が重なる場合は、当該波長に基づくヘマトクリット値の精度は色素の吸収波長の重なりの影響でより低下する。
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ヘマトクリット値を精度よく測定することができるヘマトクリット値測定方法およびヘマトクリット値測定装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、上記ヘマトクリット値測定方法およびヘマトクリット値測定装置を用いた成分測定方法および成分測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の（１）〜（５）に記載の発明によって達成される。
【０００９】
（１）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定方法である。
【００１０】
（２）前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性は、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性よりも早い時点において測定されたものであることを特徴とする上記（１）に記載のヘマトクリット値測定方法である。
【００１１】
（３）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する方法であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する段階と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する段階と、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出する段階と、前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する段階と、を有することを特徴とする成分測定方法である。
【００１２】
（４）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する装置であって、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定装置である。
【００１３】
（５）ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する装置であって、血液検体に、ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を照射する第１の発光手段と、前記第１の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する第１の受光手段と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射する第２の発光手段と、前記第２の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する第２の受光手段と、前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出手段と、前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する成分濃度算出手段と、を有することを特徴とする成分測定装置である。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）に記載の発明によれば、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性からヘマトクリット値が算出されるため、ヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００１５】
また、上記（２）に記載の発明によれば、ヘマトクリット値をより高精度に測定することができる。
【００１６】
また、上記（３）に記載の発明によれば、ヘモグロビンとは異なる血液中の成分を測定するために用いる光を利用してヘマトクリット値を精度よく測定することができるため、装置構成を複雑化することなく、血液中の成分の濃度を正確に測定することができる。
【００１７】
また、上記（４）に記載の発明によれば、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性からヘマトクリット値が算出されるため、ヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００１８】
また、上記（５）に記載の発明によれば、ヘモグロビンとは異なる血液中の成分を測定するために用いる光を利用してヘマトクリット値を精度よく測定することができるため、装置構成を複雑化することなく、血液中の成分の濃度を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施の形態では、本発明の成分測定装置を血液中のグルコース濃度を測定する血糖測定装置に適用した場合を例にとって説明する。図中、同様の部材には、同一の符号を用いた。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態における成分測定装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す成分測定装置の部分断面図である。本実施の形態の成分測定装置は、波長の異なる２つの光に対する血液検体の光学特性を測定することによって、血液検体のヘマトクリット値を算出するとともに、算出されたヘマトクリット値と一の光に対する血液検体の光学特性とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出するものである。
【００２１】
図１に示すとおり、本実施の形態の成分測定装置１０は、測定装置本体部２０と、測定装置本体部２０に装着されるチップ３０とから構成される。以下、チップ３０および測定装置本体部２０の順に説明する。
【００２２】
（チップ）
チップ３０は、血液検体を保持するものである。図１および図２に示すとおり、チップ３０は、細管部３１ａが備えられたホルダ３１と、ホルダ３１内部に固定された試験紙３２と、を備える。
【００２３】
細管部３１ａは、毛細管現象により先端開口部から血液検体をホルダ３１内部に導入する。細管部３１ａを通じて導入される血液検体は、ホルダ３１内部の試験紙３２に吸収される。試験紙３２は、シート状の多孔質基材から構成されており、試験紙３２には、グルコースと反応して呈色反応を示す発色試薬が含浸されている。このような構成によれば、細管部３１ａを通じてホルダ３１内部に導入される血液検体は、発色試薬が含浸された試験紙３２において呈色反応を起こす。
【００２４】
試験紙３２の材料としては、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリオレフィン類、ポリスルホン類、またはセルロース類が挙げられる。また、発色試薬としては、たとえば、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）、４−アミノアンチピリン，Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン・ナトリウム（ＴＯＯＳ）が挙げられる。
【００２５】
（測定装置本体部）
測定装置本体部２０は、チップ３０に保持される血液検体の血糖値を測定するものである。図１に示すとおり、本実施の形態の測定装置本体部２０は、波長の異なる２つの光を血液検体に照射して反射光の強度を測定する測光部２１と、測光部２１を制御するとともに測光部２１で取得される測光値データに対して種々の演算を実行する制御部（不図示）と、を有する。測光部２１は、外装ケース２２の先端部に設けられている。制御部は、外装ケース２２内部に電源などとともに収容されている。制御部についての詳細な説明は後述する。外装ケース２２表面には、血糖値の測定結果などを表示する表示部２３および各種スイッチ２４が設けられている。
【００２６】
図２に示すとおり、本実施の形態の測光部２１は、波長の異なる２つの光λ１，λ２を発光する発光素子２５と、２つの光λ１，λ２の反射光を受光する受光素子２６と、を備える。発光素子２５および受光素子２６は、ホルダ２７に収容されている。
【００２７】
発光素子２５は、第１および第２の発光手段として、ヘモグロビンの吸収波長（たとえば、５４５ｎｍ）の光（以下、第１光と称する）λ１と、血液検体の呈色反応の結果生じる色素の吸収波長（たとえば、６３０ｎｍ）の光（以下、第２光と称する）λ２を照射する。本実施の形態の発光素子２５は、２波長型の発光ダイオードであって、制御部により制御され、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１または色素の吸収波長の第２光λ２を照射する。本実施の形態の発光素子２５から照射される第１および第２光λ１，λ２はパルス光であって、その周期が０．５〜３．０ｍｓｅｃ程度、１パルスの発光時間が０．０５〜０．３ｍｓｅｃ程度に設定される。発光素子２５から照射される第１および第２光λ１，λ２は、試験紙３２で反射される。なお、本実施の形態では、第１および第２の発光手段として、２波長型の発光ダイオードを用いているが、１波長型の発光ダイオードを２つ設けてもよい。
【００２８】
受光素子２６は、第１および第２の受光手段として、試験紙３２で反射された第１および第２光λ１，λ２を受光して、血液検体の吸光度（光学特性）を測定するものである。本実施の形態の受光素子２６は、フォトダイオードであって、試験紙３２で反射されるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１と、色素の吸収波長の第２光λ２とを受光して、これらの強度を測光値データとして出力する。
【００２９】
図３は、図１に示す成分測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
上述したとおり、本実施の形態の成分測定装置１０は、測光部２１および制御部４０を有する。測光部２１の発光素子２５は、制御部４０により発光を制御され、測光部２１の受光素子２６からの測光値データは、Ａ／Ｄ変換器２８を介して、制御部４０に入力される。制御部４０は、外装ケース２２表面の表示部２３および各種スイッチ２４に対応する入力部２９と電気的に接続されている。
【００３１】
図３に示すとおり、本実施の形態の制御部４０は、ＣＰＵ４１、データ記憶部４２、タイマ４３、および温度センサ４４を備える。データ記憶部４２、タイマ４３、および温度センサ４４は、それぞれＣＰＵ４１と電気的に接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ４１は、波長の異なる２つの光λ１，λ２に対する測光値データに対して種々の演算を実行するものである。本実施の形態のＣＰＵ４１は、受光素子２６の測光値データから、波長の異なる２つの光λ１，λ２に対する血液検体の吸光度ａ１，ａ２を算出する。ＣＰＵ４１は、ヘマトクリット値算出部（ヘマトクリット値算出手段）および成分濃度算出部（成分濃度算出手段）として機能する。
【００３３】
ここで、ヘマトクリット値算出部は、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と、血液検体の呈色反応で生じた色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出する。成分濃度算出部は、ヘマトクリット値と第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する。なお、各部の具体的な処理内容については、後述する。
【００３４】
データ記憶部４２は、第１メモリ（ＲＡＭ）、第２メモリ（ＲＯＭ）、および第３メモリ（不揮発性ＲＡＭ）を備えている。第１メモリには、測光部２１より入力された測光値データが格納される。第２メモリには、測光値データから求められる第１および第２光λ１，λ２に対する吸光度ａ１，ａ２とヘマトクリット値との関係を示す変換テーブル、ならびに、第２光λ２に対する吸光度ａ２とヘマトクリット値とグルコース濃度との関係を示す変換テーブルが格納されている。また、第２メモリには、第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出プログラム、ならびに、第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とヘマトクリット値とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する成分濃度算出プログラムが格納されている。第３メモリには、個々の装置ごとに固有の校正値が予め記憶されている。
【００３５】
タイマ４３は、時間の経過を計測して、ＣＰＵ４１に報知するものである。本実施の形態のタイマ４３は、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１を測定する第１の測定時点と、色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２を測定する第２の測定時点を、ＣＰＵ４１に報知する。
【００３６】
温度センサ４４は、環境温度を測定するものである。温度センサ４４によって取得された温度情報は、目的とするグルコース濃度の温度補正計算に利用される。
【００３７】
以上のとおり構成される本実施の形態の成分測定装置１０では、ヘモグロビンに特異的な吸収波長を有する第１光λ１および血液検体の呈色反応によって生じる色素に特異的な吸収波長を有する第２光λ２が照射され、第１の測定時点における第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１と、第１の測定時点よりも遅い第２の測定時点における第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とが測定される。次に、測定された２つの吸光度ａ１，ａ２に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が算出される。そして、ヘマトクリット値と第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が算出される。以下、図４〜図７を参照しつつ、本実施の形態における成分測定方法について説明する。
【００３８】
図４は、図１に示す成分測定装置における成分測定処理を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図４に示すとおり、本実施の形態における成分測定処理では、まず、血液点着前に、ヘモグロビンに特異的な吸収波長の第１光λ１の基準値および色素に特異的な吸収波長の第２光λ２の基準値を測定するために、第１光λ１および第２光λ２を交互に時分割で発光させ、試験紙３２に照射する（ステップＳ１０１）。本実施の形態では、試験紙３２に血液検体が吸収され、呈色反応が発生したことを検知するために、色素の吸収波長の第２光λ２が使用される。なお、本実施の形態の成分測定装置１０では、血液検体が試験紙３２の一方の面側から試験紙３２に吸収される一方で、発色を検知するための第１光λ１および第２光λ２は試験紙３２の他方の面側から試験紙３２に照射される。
【００４０】
次に、呈色が開始したか否かが判断される（ステップＳ１０２）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、吸光度ａ２の所定時間あたりの変化量を検出することにより、呈色が開始したか否かを判断する。
【００４１】
呈色が開始されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、呈色が開始されるまで待機する。一方、呈色が開始された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、血液検体による呈色反応が発生したとして、時間の計測が開始される（ステップＳ１０３）。本実施の形態では、タイマ４３が、呈色開始時点からの時間の経過を計測する。また、呈色の開始が検知された時点で一旦、色素の吸収波長の第２光λ２の照射が止められる。
【００４２】
次に、第１の測定時点か否かが判断される（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、タイマ４３からの報知があるか否かを判定することによって、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する吸光度ａ１を測定する第１の測定時点か否かを判断する。ここで、第１の測定時点は、たとえば、呈色開始から５秒後の時点である。第１の測定時点は、細管部３１ａおよび試験紙３２の材質および寸法などによって決定される。
【００４３】
第１の測定時点でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、第１の測定時点になるまで待機する。一方、第１の測定時点になった場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、第１の測定時点における第１光λ１に対する吸光度ａ１が測定される（ステップＳ１０５）。本実施の形態では、第１の測定時点における受光素子２６の出力から、ＣＰＵ４１が第１の測定時点におけるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１を算出する。算出された吸光度ａ１は、データ記憶部４２に格納される。
【００４４】
次に、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に代わって、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２が照射される（ステップＳ１０６）。本実施の形態では、２波長型の発光素子２５が、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に代わって、色素の吸収波長の第２光λ２を発光する。なお、本実施の形態では、第１光λ１は呈色開始時点から第１の測定時点までの間照射され、第２光λ２は第１の測定時点から第２の測定時点までの間照射されるようにしているが、これに限定されず、第１光λ１と第２光λ２を第２の測定時点まで交互に連続発光させてもよいし、第２の光λ２のみを連続発光させてもよい。
【００４５】
次に、時間が計測され、第２の測定時点か否かが判断される（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１がクロック４３からの報知があるか否かを判定することによって、色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２を測定する第２の測定時点か否かを判断する。ここで、第２の測定時点は第１の測定時点よりも遅い時点であって、たとえば、呈色開始から１０秒後の時点である。第２の測定時点は、細管部３１ａおよび試験紙３２の材質および寸法などによって決定される。
【００４６】
第２の測定時点でない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、第２の測定時点に到達するまで待機する。一方、第２の測定時点になった場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、第２の測定時点における第２光λ２に対する吸光度ａ２が測定される（ステップＳ１０９）。本実施の形態では、第２の測定時点における受光素子２６の出力から、ＣＰＵ４１が第２の測定時点における色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２を算出する。算出されたａ２吸光度は、データ記憶部４２に格納される。
【００４７】
次に、ステップＳ１０５およびステップＳ１０９で測定された吸光度ａ１，ａ２に基づいて、ヘマトクリット値が算出される（ステップＳ１１０）。本実施の形態では、データ記憶部４２に予め格納されている第１光λ１に対する吸光度ａ１と第２光λ２に対する吸光度ａ２とヘマトクリット値との関係を示す吸光度−ヘマトクリット値変換テーブルに基づいて、ＣＰＵ４１が、測定された２つの吸光度ａ１，ａ２から血液検体のヘマトクリット値を算出する。なお、本実施の形態における吸光度−ヘマトクリット値変換テーブルは、図５に示すとおり、予め取得された複数の参照データに基づいて最小二乗法により算出される２次の多項式（近似曲面）としてデータ記憶部４２に格納されている。算出されたヘマトクリット値は、データ記憶部４２に格納される。
【００４８】
そして、血液検体のグルコース濃度が算出される（ステップＳ１１１）。本実施の形態では、ＣＰＵ４１が、ステップＳ１１０に示す処理で算出されたヘマトクリット値と、ステップＳ１０９に示す処理で測定された第２光λ２に対する吸光度ａ２に基づいて、血液検体のグルコース濃度を算出する。より具体的には、データ記憶部４２に予め格納されているヘマトクリット値と吸光度ａ２とグルコース濃度との関係を示すヘマトクリット値−吸光度−グルコース濃度変換テーブルに基づいて、ＣＰＵ４１がグルコース濃度を算出する。算出されたグルコース濃度は、血糖値として表示部２３に表示される。
【００４９】
以上のとおり、図４のフローチャートに示す処理によれば、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１が照射されて、第１の測定時点における血液検体の吸光度ａ１が測定される。また、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２が照射されて、第１の測定時点よりも遅い第２の測定時点における血液検体の吸光度ａ２が測定される。次に、２つの吸光度ａ１，ａ２に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が算出される。そして、算出されたヘマトクリット値と色素の吸収波長の第２光λ２に対する吸光度ａ２とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が算出される。
【００５０】
次に、図６および図７を参照して、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１および血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２について説明する。
【００５１】
図６は、グルコースとヘモグロビンが種々の濃度で含有されている血液検体の発色スペクトルを示す図である。図６の横軸は、波長であり、縦軸は、血液検体が吸収された試験紙の反射率である。また、図６の反射率は、グルコースと反応する発色試薬による血液検体の呈色開始から１０秒経過した時点のものである。なお、凡例で、たとえば、bg45-ht20とは、血糖値４５ｍｇ／ｄｌ、ヘマトクリット値２０％に調整した血液検体を示す。図６に示すとおり、グルコースが含有されている血液検体(bg45,bg117,bg465)における波長と反射率との関係を示す波長−反射率曲線は、６３０ｎｍ付近で極小値を呈する。したがって、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２として、６３０ｎｍ付近の波長の光を用いることが好ましいことが分かる。
【００５２】
また、グルコースが含有されてない血液検体(bg0)における波長と反射率との関係を示す波長−反射率曲線は、５４５ｎｍおよび５７５ｎｍ付近で極小値を呈する。したがって、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１としては、５４５ｎｍ前後または５７５ｎｍ前後の波長の光を用いることが好ましいことが分かる。
【００５３】
加えて、このようなヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１の発色スペクトルは、色素の吸収波長の第２光λ２の発色スペクトルの影響を受けるため、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に加えて、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸収波長の第２光λ２を利用することでその影響を取り除くことができ、血液検体のヘマトクリット値を精度よく測定することができる。
【００５４】
図７（Ａ）は、試験紙に吸収させた血液検体の色素の吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図であり、図７（Ｂ）は、試験紙に血液検体を吸収させたときのヘモグロビンの吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）の横軸は、時間であり、縦軸は、吸光度である。なお、縦軸の吸光度は、試験紙での反射吸光度を示し、２５６／反射率を意味する。
【００５５】
図７（Ａ）に示すとおり、時間と吸光度の関係を示す複数の時間−吸光度関係曲線は、グルコース濃度(bg)が高いほど、色素の吸収波長の第２光λ２に対する血液検体の吸光度ａ２が高くなる傾向を示す。また、各血液検体の吸光度ａ２は、呈色開始から１０秒程度経過した時点で飽和状態に至っており、血糖値を算出するのに適している。
【００５６】
一方、図７（Ｂ）に示すとおり、ヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１は、時間の経過にともなって吸光度ａ１が急激に増加する立ち上がり期間と、立ち上がり期間における吸光度ａ１の変化よりも緩やかに吸光度ａ１が変化する安定期間と、を有する。立ち上がり期間から安定期間に移行した直後（たとえば、呈色開始から５秒後）の期間では、ヘマトクリット値(ht)が高いほど吸光度ａ１が高くなる相関性が示されている。しかしながら、安定期間において時間が経過するにしたがって、呈色反応によって生じた色素の影響によって、ヘマトクリット値(ht)と吸光度ａ１との相関性が失われる。具体的には、グルコース濃度４６５ｍｇ／ｄｌかつヘマトクリット値２０％の血液検体(bg465-ht20)が、ヘマトクリット値４０％の血液検体と同程度の吸光度ａ１を示すようになる。したがって、ヘマトクリット値の測定精度をより向上させるためには、呈色開始から５秒程度の時点におけるヘモグロビンの吸収波長の第１光λ１に対する血液検体の吸光度ａ１、すなわち、立ち上がり期間から安定期間への移行直後の吸光度ａ１を測定することが好ましいことが分かる。
【００５７】
以上のとおり、上述した実施の形態において、本発明のヘマトクリット値測定方法、ヘマトクリット値測定装置、成分測定方法、および成分測定装置を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。
【００５８】
たとえば、上述した実施の形態では、本発明の成分測定装置を用いて、グルコース濃度を測定する場合について説明した。しかしながら、本発明の成分測定装置の用途は、血糖値の測定に限定されるものではなく、コレステロールといった他の成分の測定に用いてもよい。この場合、測定対象成分に応じて発色試薬が選択され、これに応じて、呈色反応で生ずる色素に特異的な吸収波長の光が選択される。
【００５９】
また、上述した実施の形態では、血液検体を試験紙に採取して測定する簡便型の成分測定装置により本発明を実施する場合について説明した。しかしながら、本発明は、上述した装置に限定されるものではなく、試験管やキュベットに血液検体を採取して透過吸光度を測定するタイプなど、種々の形態の測定装置によって実現される。
【００６０】
また、上述した実施の形態では、ヘモグロビンに特異的な吸収波長の光に対する血液検体の光学特性を測定したのち、色素に特異的な吸収波長の光に対する血液検体の光学特性を測定した。しかしながら、ヘモグロビンの吸収波長の光に対する血液検体の光学特性と色素の吸収波長の光に対する血液検体の光学特性とは、同時点に測定されてもよい。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本実施例によって何ら限定されるものではない。
【００６２】
（比較例）
まず、血糖値およびヘマトクリット値が既知の血液検体を作成した。作成した血液検体の血糖値は、０ｍｇ／ｄｌ、４５ｍｇ／ｄｌ、１１７ｍｇ／ｄｌ、４６５ｍｇ／ｄｌであり、ヘマトクリット値は、２０％、４０％、６０％であった。
【００６３】
また、発色試薬を含浸して４０℃で３０分間乾燥させた厚さ約１５０μｍのポリエーテルスルホン膜を、試験紙として用いたチップを準備した。発光試薬は、グルコースオキシターゼ（１５０ｍｇ）、ペルオキシターゼ（７５ｍｇ）、４−アミノアンチピリン（１０ｍｇ）、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−ヒドロキシ−３−スルホプロピル）−ｍ−トルイジン（２０ｍｇ）、および０．２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）（１５ｍｌ）の組成を有していた。毛細管現象により血液検体を導入するチップの細管部の材質は、アクリル樹脂であり、その内径は、０．３５ｍｍであった。
【００６４】
そして、５μｌ以上の血液検体をチップの細管部からホルダ内部に導入して試験紙の裏面から吸収させるとともに、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光を試験紙の前面に照射して、呈色開始時点から５秒後の試験紙の反射率を測定した。反射率の測定には、色差計（日本分光社、シグマ８０）を使用した。そして、測定された反射率に基づいて、各検体のヘマトクリット値を算出した。なお、本比較例では、図８に示すとおり、ヘモグロビンの吸収波長の光に対する血液検体の吸光度とヘマトクリット値との関係を示す変換テーブルは、最小二乗法によって算出される１次の多項式（近似直線）であった。測定結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
表１に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間には誤差が生じている。実際のヘマトクリット値と測定したヘマトクリット値との間の誤差の標準偏差は、３．５３であった。
【００６７】
（実施例１）
実施例１では、比較例と同様の条件で複数の血液検体を試験紙に吸収させたのち、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光と、血液検体の呈色反応に関わる色素の特定の吸収波長（６３０ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から１０秒後の試験紙の反射率を測定した。そして、測定した２つの反射率に基づいて、ヘマトクリット値を算出した。測定結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】
表２に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間の誤差の標準偏差は、１．６０であった。したがって、波長の異なる２つの光を用いることによって、ヘマトクリット値を精度よく測定できることが確認された。
【００７０】
（実施例２）
実施例２では、比較例と同様の条件で複数の血液検体を試験紙に吸収させたのち、まず、ヘモグロビンの特定の吸収波長（５４５ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から５秒後の試験紙の反射率を測定した。次に、色素の特定の吸収波長（６３０ｎｍ）の光を照射して、呈色開始時点から１０秒後の試験紙の反射率を測定した。そして、測定した２つの反射率に基づいて、ヘマトクリット値を算出した。測定結果を表３に示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
表３に示すとおり、実際のヘマトクリット値（実Ｈｔ）と、測定し計算によって求めたヘマトクリット値（Ｈｔ計算値）との間の誤差の標準偏差は、１．３５であった。したがって、波長の異なる２つの光を用いることに加えて、５４５ｎｍの波長の光に対する吸光度を、６３０ｎｍの波長の光に対する吸光度よりも早い時点において測定することによって、ヘマトクリット値をより高精度に測定できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施の形態における成分測定装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す成分測定装置の部分断面図である。
【図３】図１に示す成分測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す成分測定装置における成分測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１１０に示すヘマトクリット値算出処理を説明するための図である。
【図６】グルコースとヘモグロビンが種々の濃度で含有されている血液検体の発色スペクトルを示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、試験紙に吸収させた血液検体の色素の吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図であり、図７（Ｂ）は、試験紙に血液検体を吸収させたときのヘモグロビンの吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な変化を示す図である。
【図８】比較例におけるヘマトクリット値算出処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 成分測定装置、
２０ 測定装置本体部、
２１ 測光部、
２５ 発光素子、
２６ 受光素子、
３０ チップ、
３２ 試験紙、
４０ 制御部、
４１ ＣＰＵ、
４２ データ記憶部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定方法。
【請求項２】
前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性は、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性よりも早い時点において測定されたものであることを特徴とする請求項１に記載のヘマトクリット値測定方法。
【請求項３】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する方法であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する段階と、
前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する段階と、
前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出する段階と、
前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する段階と、を有することを特徴とする成分測定方法。
【請求項４】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する装置であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定装置。
【請求項５】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する装置であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射する第１の発光手段と、
前記第１の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する第１の受光手段と、
前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射する第２の発光手段と、
前記第２の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する第２の受光手段と、
前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出手段と、
前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する成分濃度算出手段と、を有することを特徴とする成分測定装置。
【請求項１】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する方法であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定方法。
【請求項２】
前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性は、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の光学特性よりも早い時点において測定されたものであることを特徴とする請求項１に記載のヘマトクリット値測定方法。
【請求項３】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する方法であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する段階と、
前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する段階と、
前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出する段階と、
前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する段階と、を有することを特徴とする成分測定方法。
【請求項４】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応において血液検体のヘマトクリット値を測定する装置であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性と、前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光で測定された前記血液検体の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出することを特徴とするヘマトクリット値測定装置。
【請求項５】
ヘモグロビンとは異なる血液中の成分と反応する発色試薬を用いた呈色反応により前記成分の濃度を測定する装置であって、
ヘモグロビンに特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を血液検体に照射する第１の発光手段と、
前記第１の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記ヘモグロビンの吸収波長の光に対する前記血液検体の第１の光学特性を測定する第１の受光手段と、
前記呈色反応で生成した色素に特異的な少なくとも一つの吸収波長の光を前記血液検体に照射する第２の発光手段と、
前記第２の発光手段から照射され、前記血液検体で反射または前記血液検体を透過した光を受光して、前記色素の吸収波長の光に対する前記血液検体の第２の光学特性を測定する第２の受光手段と、
前記第１の光学特性と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体のヘマトクリット値を算出するヘマトクリット値算出手段と、
前記算出されたヘマトクリット値と前記第２の光学特性とに基づいて、前記血液検体の前記成分の濃度を算出する成分濃度算出手段と、を有することを特徴とする成分測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２３６４８７（Ｐ２００９−２３６４８７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８８８０（Ｐ２００８−７８８８０）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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