生体データ測定装置
【課題】試料をＡＴＲ結晶に確実に接触させて、非侵襲的に生体データを測定すること。
【解決手段】
被験者（Ｈ）の生体表面（Ｈ１）に接触する接触部（３）と、赤外光源（１１）から放出された赤外光（１１ａ）が内部を透過すると共に境界面（１４ｃ）で全反射し、前記境界面（１４ｃ）が前記生体表面（Ｈ１）に接触する生体接触部材（１４）と、前記生体表面（Ｈ１）を吸引して前記生体接触部材（１４）に接触させる吸引装置（１７）と、前記生体接触部材（１４）を透過した赤外光（１１ａ）を検出する赤外光検出装置（１９）と、前記赤外光検出装置（１９）で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段（Ｃ４）と、備えた生体データ測定装置（１）。
【解決手段】
被験者（Ｈ）の生体表面（Ｈ１）に接触する接触部（３）と、赤外光源（１１）から放出された赤外光（１１ａ）が内部を透過すると共に境界面（１４ｃ）で全反射し、前記境界面（１４ｃ）が前記生体表面（Ｈ１）に接触する生体接触部材（１４）と、前記生体表面（Ｈ１）を吸引して前記生体接触部材（１４）に接触させる吸引装置（１７）と、前記生体接触部材（１４）を透過した赤外光（１１ａ）を検出する赤外光検出装置（１９）と、前記赤外光検出装置（１９）で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段（Ｃ４）と、備えた生体データ測定装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の脂質、タンパク質、糖質等の生体データを測定する生体データ測定装置に関し、特に、採血や粘膜の採取等を行わない非侵襲的に生体データを測定する生体データ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間等の被験者の健康診断や代謝、異常等の診断を行う際には、採血や採尿、粘膜の採取等を行って、採取された血液等から脂質やタンパク質、糖質の量を測定し、診断を行っていた。しかし、採血や粘膜等の採取には手間がかかると共に、被験者に心理的抵抗感がある。したがって、採血等の侵襲的な測定方法ではなく、非侵襲的な測定方法で、脂質、タンパク質等の測定が行われることが望まれている。
非侵襲的に脂質等を測定する技術として、下記の特許文献１，２記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１（特開平６−２７０１９号公報）には、ＡＴＲ分光法（全反射減衰分光法、attenuated total reflection spectroscopy）を利用して、ＡＴＲ結晶としてのＺｎＳｅ製の棒状体を被験者が口にくわえた状態で、棒状体の内部に赤外線を照射することで、透過した赤外光の赤外スペクトルを分析することで、被験者の口腔内の粘膜に浸出した脂質等を測定する技術が記載されている。
特許文献２（特開２００３−４２９５２号公報）には、ＡＴＲ分光法を使用して、非侵襲的に測定する装置において、ＡＴＲ結晶（接触薄膜２２）を有するプローブ２１がフレキシブルな赤外光ケーブル２７で接続され、ＡＴＲ結晶を自由に動かして、ＡＴＲ結晶を被験者の口腔粘膜に接触させて、測定を行う技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７０１９号公報（「００１５」〜「００１７」、「００２３」〜「００２６」、図４〜図８）
【特許文献２】特開２００３−４２９５２号公報（「００７１」、「０１０２」〜「０１２０」、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（従来技術の問題点）
前記特許文献１では、棒状体を被験者がくわえる必要があり、被験者に心理的抵抗感があると共に、くわえ方が不十分であると、棒状体と粘膜との接触が不十分となる。ＡＴＲ結晶の表面で赤外光が全反射する際の赤外光の潜り込みを利用するＡＴＲ分光法では、一般的にＡＴＲ結晶に圧力を加えて試料を押し当てることで、十分に接触した状態で測定しており、棒状体と粘膜との接触が不十分であると、十分に測定ができないことがあるという問題がある。
前記特許文献２では、プローブ２１がフレキシブルな赤外光ケーブル２７で自由に動かすことが可能となっており、ＡＴＲ結晶を口腔粘膜に接触させることができるが、やはり、ＡＴＲ結晶と口腔粘膜との接触が不十分であると、十分に測定できないことがあるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の技術では、測定された赤外吸収スペクトルデータから糖質のＯＨ基や脂肪酸のメチレン基（ＣＨ２＝）等の検出を行っているが、測定された物質がこれらの結合の有することが検出できるだけで、物質の特定にまでは至っていない。また、特許文献２記載の技術では、脂質関連因子、糖関連因子、タンパク質関連因子、遺伝子発現関連印紙、複合因子等の変化因子を使用して、血液中の脂質「量」や糖「量」、遺伝子発現「量」糖の血中生体データを複合的に解析して測定する技術が記載されているが、測定された物質の特定にまでは至っていない。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、試料をＡＴＲ結晶に確実に接触させて、非侵襲的に生体データを測定することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、非侵襲的に測定された生体物質を特定することを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、請求項１記載の発明の生体データ測定装置は、
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材の近傍に配置され且つ、前記生体表面を吸引して前記生体接触部材に接触させる吸引装置と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、請求項２記載の発明の生体データ測定装置は、
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
生体データ毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する基準スペクトル記憶手段と、
前記赤外スペクトル測定手段で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された生体表面の生体データを特定する生体データ特定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の生体データ測定装置において、
前記生体表面としての口唇表面に接触する前記接触部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、吸引装置で生体表面を吸引して生体接触部材に接触させることができるため、試料としての生体表面を生体接触部材の一例としてのＡＴＲ結晶に確実に接触させて、非侵襲的に生体データを測定することができる。
請求項２に記載の発明によれば、非侵襲的に測定された生体物質を特定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、皮脂腺のない口唇表面において、口腔粘膜で生体データを測定する場合に比べて、より精度が高く、非侵襲的に生体データを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】
【００１２】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１の生体データ測定装置の全体説明図である。
図２は生体データ測定装置の要部説明図であり、図２Ａは接触部の先端部の要部拡大図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
図１において、本発明の実施例１の生体データ測定装置１は、台上に設置された測定装置本体２と、前記測定装置本体２の前方に突出して形成された接触部３と、を有する。前記測定装置本体２の後端部には、生体データ測定装置１の作動用の電源を供給したり、外部接続機器の一例としてのパーソナルコンピュータＰＣに測定データを出力したりするための接続ケーブル７が連結されている。前記パーソナルコンピュータＰＣは、内部にＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ、ハードディスク等の記憶媒体が内蔵されたコンピュータ本体Ｈ１と、前記生体データ測定装置１から出力された情報を表示する表示器の一例としてのディスプレイＨ２と、パーソナルコンピュータＰＣを操作する入力を行うためのキーボードＨ３およびマウスＨ４により構成された入力装置と、を有する。
【００１４】
前記測定装置本体２の内部には、生体データ測定装置１を制御する制御回路（コントローラ）Ｃが配置されており、赤外レーザ１１ａを放出する赤外光源装置１１が配置されており、前記赤外光源装置１１の前方には、赤外レーザ１１ａを２つに分ける干渉計１２が配置されている。前記干渉計１２としては、たとえば、マイケルソン干渉計等の従来公知の干渉計１２を使用可能である。
【００１５】
前記干渉計１２の前方には、前記接触部３の前部に、赤外レーザ１１ａを反射する入射光学系１３が配置されている。図１，図２において、前記接触部３の前端部には、生体接触部材１４が配置されており、前記入射光学系１３により反射された赤外レーザ１１ａが入射する。実施例１の前記接触部材１４は、円板状に形成されたＡＴＲ結晶１４ａと、ＡＴＲ結晶１４ａの内側面と一体的に形成され且つ内側に行くにつれて円板の径が大きくなる円錐台状に形成された集光レンズ１４ｂと、を有する。実施例１では、前記ＡＴＲ結晶１４ａは、ダイヤモンド（Ｃ）により構成されており、集光レンズ１４ｂは、ダイヤモンド（Ｃ）と同様の透過率を有するセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）により構成されている。なお、接触部材１４の構成は、実施例１の構成に限定されず、従来公知の材料、構成のＡＴＲ結晶を利用可能である。
実施例１では、前記接触部材１４の外側境界面１４ｃおよび内側境界面１４ｄで、赤外光１１ａが全反射するように、赤外光１１ａの接触部材１４への入射角が設定されている。よって、接触部材１４に導入された赤外光１１ａは内部を透過し、被験者Ｈの口唇Ｈ１表面が接触する外側境界面１４ｃと、内側境界面１４ｄとの間で複数回反射した後、接触部材１４から放出される。
【００１６】
図２Ａ、図２Ｂにおいて、前記接触部３の前端部には、前記接触部材１４を保持する先端部１６の外周部に沿って、所定の間隔をあけて配置された複数の吸引口１６ａが形成されている。図１、図２において、前記測定装置本体２内部には、吸引装置の一例としての吸引ポンプ１７が配置されており、前記吸引口１６ａから空気を吸引するように設定されている。なお、前記吸引ポンプ１７は、吸引口１６ａに弱い吸引力を発生させる程度のものに構成されており、生体表面の一例としての口唇Ｈ１表面を接触部材１４表面に吸着し且つ吸着された口唇Ｈ１で被験者Ｈが痛みを感じない程度の弱い吸引力に設定されている。なお、吸引口１６ａから吸引を行うため、測定装置本体２や接触部３、それらの連結部分は、気密に保持されている。
【００１７】
図１において、前記入射光学系１３の下方には、接触部材１４から放出された赤外光１１ａを反射する反射光学系１８が配置されている。前記反射光学系１８で反射された赤外光１１ａは、測定装置本体２内部に配置された赤外光検出装置１９で受光され、検出される。
前記符号１１〜１４、１８，１９を付した部材により、実施例１のＡＴＲ結晶を使用したＦＴ−ＩＲ（Fourier transform infrared spectroscopy：フーリエ変換赤外分光法）の測定装置、すなわち、ＡＴＲ装置（１１〜１４＋１８＋１９）が構成されている。
【００１８】
図１において、前記測定装置本体２の内部には、可視光２１ａを照射する可視光源２１と、可視光源２１からの可視光２１ａを接触部３の前端部に向けて入射させる可視光入射光学系２２と、前記接触部３で反射した可視光２１ａを反射する可視光反射光学系２３と、前記可視光反射光学系２３で反射した可視光２１ａを検出することでＡＴＲ結晶１４ａの部分を撮像する撮像装置２４とが配置されている。したがって、前記撮像装置２４により、ＡＴＲ分光法で測定している領域の可視画像を撮像できる。
前記測定装置本体２の上部には、ＡＴＲ分光法による測定を開始する際に押される測定開始キー２６とを有する。
【００１９】
（実施例１の制御部Ｃの説明）
図３は実施例１の生体データ測定装置の制御部が備えている各機能を機能ブロック図で示した図である。
前記コントローラＣは、いわゆる、コンピュータ装置により構成されており、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびにクロック発振器等を有するマイクロコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【００２０】
（前記コントローラＣに接続された信号入力要素）
前記コントローラＣは、測定開始キー２６、赤外光検出装置１９、撮像装置２４、その他の信号入力要素からの信号が入力されている。
前記測定開始キー２６は、利用者や被験者Ｈ等により入力があった場合に、入力されたことをコントローラＣに通知する。
前記赤外光検出装置１９は、入射した赤外光１１ａを検出する。
前記撮像装置２４は、入射した可視光２１ａを検出することで、撮像する。
【００２１】
（前記コントローラＣに接続された制御要素）
また、コントローラＣは、前記排気ポンプ１７や、可視光源２１、赤外光源１１、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
【００２２】
（前記コントローラＣの機能）
前記コントローラＣは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
前記構成のコントローラＣは、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。前記コントローラＣは、下記の機能手段（プログラムモジュール）を有する。
【００２３】
Ｃ１：排気制御手段
排気制御手段Ｃ１は、前記排気ポンプ１７を制御して、吸引口１６ａからの気体の吸引を制御する。なお、実施例１の排気制御手段Ｃ１は、生体データ測定装置１の電源オンにより排気ポンプ１７により気体の吸引を開始する。
Ｃ２：可視画像撮像手段
可視画像撮像手段Ｃ２は、撮像装置２４から入力された信号に基づいて、接続部３の先端部の画像（可視像）を撮像する。実施例１の可視画像撮像手段Ｃ２は、生体データ測定装置１の電源オンにより、可視光源２１を制御して可視光を照射させ、可視画像を撮像する。
Ｃ３：可視画像表示手段
可視画像表示手段Ｃ３は、可視画像撮像手段Ｃ２で撮像された接続部３の先端部の画像（可視像）をディスプレイＨ２に表示する。
【００２４】
Ｃ４：赤外スペクトル測定手段
赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、前記赤外光検出装置１９で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する。実施例１の赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、分光計１２により干渉波となり、ＡＴＲ結晶１４ａを透過した赤外光１１ａを高速フーリエ変換（いわゆるＦＦＴ、Fast Fourier Transform）演算により、各周波数成分の赤外スペクトルを測定する。なお、実施例１の赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、測定開始キー２６の入力に応じて、赤外光源１１を作動させて、赤外スペクトルの測定を開始する。
Ｃ５：基準スペクトル記憶手段
基準スペクトル記憶手段Ｃ５は、口唇Ｈ１表面で検出される生体物質の一例としての脂肪酸（ＤＨＡやリノール酸、オレイン酸等）毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する。なお、基準スペクトルについては、図７で後述する。
【００２５】
Ｃ６：生体物質特定手段
生体物質特定手段Ｃ６は、前記赤外スペクトル測定手段Ｃ４で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された口唇Ｈ１表面の脂肪酸を特定する。
Ｃ７：測定結果表示手段
測定結果表示手段Ｃ７は、赤外スペクトル手段Ｃ４により測定された赤外スペクトルと、生体物質特定手段Ｃ６により特定された生体物質の一例としての脂肪酸の名前をディスプレイＨ２に表示する。
【００２６】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の生体データ測定装置１では、被験者Ｈの口唇Ｈ１の赤外スペクトルを測定する際に、吸引ポンプ１７により口唇Ｈ１が吸引され、ＡＴＲ結晶１４ａ表面に接触する。したがって、口唇Ｈ１が確実にＡＴＲ結晶１４ａに吸着した状態で、赤外スペクトルを測定することができる。そして、測定された赤外スペクトルと、予め測定された基準スペクトルとを比較することにより、測定された脂肪酸が特定される。
なお、実施例１で赤外スペクトルの測定が行われる口唇Ｈ１には皮脂腺がなく、口腔粘膜で測定を行う特許文献１，２の場合に比べて、口唇に血液中から浸み出した脂質、タンパク質、糖質等が、水分や皮脂の影響が少ない状態で測定できる。
【００２７】
よって、例えば、不飽和脂肪酸の一例としてのＤＨＡ（docosahexaenoic acid：ドコサヘキサエン酸）を被験者Ｈが摂取後、血中から浸出するＤＨＡに対応する赤外スペクトルを測定することで、被験者Ｈの不飽和脂肪酸の体内へ吸収されて浸出するまでの時間や、浸出してきたＤＨＡが体内に再吸収されるまでの時間、すなわち、代謝を非侵襲的に測定できる。浸出するまでの時間や再吸収されるまでの時間を測定することにより、被験者Ｈに適した不飽和脂肪酸の摂取の間隔や量を診断することができ、被験者Ｈとって適切な薬剤の間隔や量を処方することができる。
また、例えば、脂質の一例としてのコレステロールの量の時間変化を測定することにより、健康診断を行うことができ、成人病の診断や治療法の指示を行うことができる。
【００２８】
（実験例）
ここで、実施例１の生体データ測定装置１で、脂質等の測定が可能であるか否かを確認するために、実験を行った。
（実験例１）
実験例１では、不飽和脂肪酸の一例としてのＤＨＡ（６００ｍｇ）が添加されたヨーグルト（１００ｇ）を摂取した５０代男性の被験者Ｈについて、口唇Ｈ１で赤外スペクトルを測定した。測定は、午前６時３０分に摂取し、摂取３時間後（午前９時３０分）、摂取５時間後（午前１１時３０分）、摂取７時間後（１３時３０分）に測定を行った。
【００２９】
図４は実験例１の実験結果の一例としてのＤＨＡ摂取３時間後の赤外スペクトルの説明図である。
図５は図４に示す赤外スペクトルの不飽和脂肪酸に対応するスペクトル成分近傍の二次微分スペクトルの時間変化の説明図である。
図４において、測定された赤外スペクトル（吸収スペクトル）において、摂取３時間後、摂取５時間後、摂取７時間後に不飽和脂肪酸としてのＤＨＡに対応する波数３０１４［ｃｍ−１］の近傍のスペクトルについて、スペクトルの波形のピークを鋭く（明確に）させるために二次微分スペクトルを演算すると、図５に示す結果となる。図５に示すように、吸収スペクトルの凹んだ部分、すなわち物質を検出した部分は、摂取３時間後では波数３０１０［ｃｍ−１］であり、摂取５時間後では波数３０１４［ｃｍ−１］程度にシフトし、摂取７時間後では波数３００７［ｃｍ−１］に戻る。すなわち、摂取３時間後には、ＤＨＡが検出されなかったが、摂取５時間後にＤＨＡが検出され（すなわち、口唇表面に浸出し）、摂取７時間後には再びＤＨＡが検出されなくなった（すなわち、体内に再吸収された）ことがわかった。
【００３０】
図６はコレステロール類に対応するスペクトル成分近傍の赤外スペクトルの説明図である。
（実験例２）
実験例２では、生体データ測定装置１のコレステロール類に対応する波数９５４［ｃｍ−１］について、コレステロールエステルの試料（図６の実線参照）と、６０歳代の６人の通常の状態の生体データを測定した。
図６において、通常の被験者Ｈでは、コレステロール類にピークが測定されなかったが、コレステロール類（脂質）の試料では、対応する波数９５４［ｃｍ−１］において、二次微分スペクトルの凹んだ部分が検出された。したがって、測定された赤外スペクトルの波数９５４［ｃｍ−１］近傍のスペクトル成分において、測定された赤外スペクトルの二次微分スペクトル（図６の破線や一点鎖線等参照）と、コレステロール類の試料の基準スペクトル（図６の実線参照）とを比較することにより、生体物質の一例としての脂質が検出されたか否か、あるいは、脂質が多いか否かを検出することが可能であることが確認された。
【００３１】
（実験例３）
実験例３では、脂肪酸の基準スペクトルについて実験を行った。実験例３では、以下の実験試料３−１〜実験試料３−７について、市販のＡＴＲ分析装置を使用して、ＡＴＲ分光法で赤外スペクトルの二次微分スペクトルを測定した。
実験試料３−１として、市販の魚油、すなわち、ＥＰＡ（eicosapentaenoic acid：エイコサペンタエン酸、トリグリセリドＣ２０：５ ｎ−３）・ＤＨＡオイルを使用した。なお、「トリグリセリドＣ２０：５ ｎ−３」は、炭素原子の数が２０個で、二重結合の数が５つ、脂肪酸の端から３番目の位置に二重結合があるトリグリセリドを意味する。また、実験試料３−１ではＥＰＡとＤＨＡの比率は４：１であった。
実験試料３−２として、ＤＨＡオイル（トリグリセリドＣ２２：６ ｎ−３）を使用した。
実験試料３−３として、アラキドン酸（トリグリセリドＣ２０：４ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−４として、アルファリノレン酸（トリグリセリドＣ１８：３ ｎ−３）を使用した。
実験試料３−５として、ガンマリノレン酸（トリグリセリドＣ１８：３ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−６として、リノール酸（トリグリセリドＣ１８：２ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−７として、オレイン酸（トリグリセリドＣ１８：１）を使用した。
実験結果を図７に示す
【００３２】
図７は実験例３の実験結果の説明図であり、波数３０１０近傍の二次微分スペクトルグラフである。
図７において、実験試料３−１では、凹みのピークが３０１２．６［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−２では、凹みのピークが３０１３．４［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−３では、凹みのピークが３０１１．７［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−４では、凹みのピークが３０１０．４［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−５では、凹みのピークが３０１０．３［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−６では、凹みのピークが３００８．８［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−７では、凹みのピークが３００５．３［ｃｍ−１］に観測された。
したがって、基準スペクトルとして、実験３で得られたスペクトル、あるいは、二次微分スペクトルのピークの波数を記憶し、観測された凹みのピークと基準スペクトルとから、検出された不飽和脂肪酸の組成の予測が可能であることが確認された。
【００３３】
（実験例４）
実験例４では、ＤＨＡの代謝について実験を行った。実験は、６００ｍｇのＤＨＡを添加したトリグリセリド強化ヨーグルト１００ｇを摂取し、一定時間後に口唇Ｈ１で脂質および脂肪酸の分析を行った。また、実験は、２０歳代前半（２２歳〜２５歳）の男子学生１２名と、６０歳代（６０歳〜６３歳）の男性６名を対象として、ＤＨＡ強化ヨーグルトと、コントロール（対照実験）として大豆油強化ヨーグルトと、を摂取してもらい、口唇表面の赤外スペクトルの時間変化を測定した。
ＤＨＡ強化ヨーグルトに関する実験結果を図８に示す
【００３４】
図８は実験例４の実験データの説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
なお、前記ＤＲＩ（DHA-Relative intensity）は、ＤＲＩ＝（（［３０１０］×２＋［３０２２］）／３−［３０１４］）／（［２９７９］−［２９６０］）で定義され、ここで［３０１０］は波数３０１０ｃｍ−１の赤外スペクトルの強度を指す。
図８において、２０歳代男性について、時間間隔をあけて３回ずつ計３６回測定を行った結果を図８中の●で表示し、６０歳代の男性については６回ずつ計３６回測定を行った結果を図８中の■で表示する。図８の実験結果から、２０歳代の男性では、ＤＨＡが摂取２時間後頃には既に観測され、４〜５時間後には再吸収されている。一方、６０歳代の男性では、４時間後程度で一度にＤＨＡが観測され、その後、７時間後程度にもう一度ＤＨＡが観測される傾向があることがわかった。したがって、ＤＨＡの浸出、再吸収といった代謝と年齢との相関関係が観測された。
【００３５】
図９は実験例４の大豆油強化ヨーグルトを摂取した対照実験の実験結果の説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
図９において、コントロールとしての大豆油強化ヨーグルトを摂取した被験者Ｈでは、２０歳代では摂取３時間半程度でピークが検出され、６０歳代では、摂取５時間程度でピークが検出された。これは、大豆油の消化吸収時に変換されたアラキドン酸が検出されたためであると考察される。よって、ＤＨＡの場合ほどではないが、代謝と年齢の相関関係が観測され、代謝を測定して年齢（推定代謝年齢）を出したい場合は、ＤＨＡを使用した方がより好ましいことが確認された。
【００３６】
図１０は実験例４の６０代の被験者の実験結果であり、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは非喫煙者の実験結果、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆは喫煙者の実験結果であって、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩをとった実験データである。
図１０において、図８で示した実験結果から、６人の６０歳代の被験者Ｈのそれぞれの実験結果を図１０Ａ〜図１０Ｆに示す。図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて、６０歳代の被験者Ｈのうち、非喫煙者の被験者三名の実験結果では、ＤＨＡ強化ヨーグルト摂取後、２〜３時間後は、検出されるＤＨＡが増加し（多く浸出し）、その後減少し（体内に再吸収され）、７時間後に再び上昇する傾向があることがわかった。一方、図１０Ｄ〜図１０Ｆにおいて、喫煙者の被験者三名の実験結果では、摂取後２〜３時間後では、検出されるＤＨＡが減少する傾向があり、その後上昇する傾向があることがわかった。したがって、図１０の実験結果から、喫煙の有無が代謝に何らかの影響を及ぼすことが示唆されている。
【００３７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ07）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、可視画像を撮像する可視光源２１や光学系２２，２３、撮像装置２４を設けたが、省略することも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、測定位置として、被験者Ｈの口唇Ｈ１を例示したが、測定位置は口唇Ｈ１に限定されず、赤外光を照射可能な位置であれば、任意の位置とすることが可能である。例えば、頬や額等の皮膚において測定をすることも可能である。
【００３８】
（Ｈ03）前記実施例において、吸引口１６ａの形状や個数は任意に変更することが可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、生体データ測定装置１は、台上に設置する構成としたが、この構成に限定されず、キャスター付きの台座に支持する構成とすることも可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、撮像した画像や測定した赤外スペクトルをパーソナルコンピュータＰＣのディスプレイＨ２に表示する構成としたが、この構成に限定されず、例えば、パーソナルコンピュータ本体Ｈ１を省略して、ディスプレイＨ２に直接接続して表示するように構成することも可能である。また、測定装置本体２に内蔵した各処理手段Ｃ１〜Ｃ７をコンピュータ本体Ｈ１側に設け、入力装置Ｈ３，Ｈ４からの入力で測定装置本体２を制御するように構成することも可能である。
【００３９】
（Ｈ06）前記実施例において、吸引装置の一例としての吸引ポンプを例示したが、この構成に限定されず、例えば、気体を移送する送風ファン等を使用して吸引することも可能である。
（Ｈ07）前記実施例において、基準スペクトルとして脂肪酸を例示したが、脂肪酸に限定されず、その他の生体物質、例えば、タンパク質や糖質の基準スペクトルを予め測定し、記憶しておくことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
前記本発明の生体データ測定装置は、脂質や脂肪酸だけでなく、赤外スペクトルにおいて、タンパク質や糖質等の生体データに対応する各成分に着目することで、タンパク質や糖質の量の多寡や時間変化を測定することが可能となる。したがって、採血や採尿等を行わずに非侵襲的に、脂質、タンパク質、糖質を測定でき、例えば、個人が毎日これらのデータを蓄積することにより、健康状態の変化を判別する（すなわち、健康診断をする）ことができ、成人病予防、悪性腫瘍の早期発見等に使用することが期待できる。
また、例えば、複数の被験者の生体データを蓄積し、平均あるいは健康な被験者の生体データの範囲を統計的に算出し、生体データ測定装置で測定を行った被験者の生体データと比較することで、被験者が健康であるか否か、すなわち健康診断を行うことができる。
さらに、口唇Ｈ１に限定されず、例えば、皮膚の表面の脂質等の生体データを測定し、蓄積した統計的データと比較することで、被験者の肌の状態（肌荒れや、肌年齢等）を判別することも期待できる。この場合、例えば、肌の状態に適した薬の処方や、口紅や化粧水等の化粧品を選択する基準の一助とすることができる。また、生体データ測定装置で測定した肌に関する基礎データ（生体データ）を使用して、肌に適した化粧品の開発を行うことも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の実施例１の生体データ測定装置の全体説明図である。
【図２】図２は生体データ測定装置の要部説明図であり、図２Ａは接触部の先端部の要部拡大図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
【図３】図３は実施例１の生体データ測定装置の制御部が備えている各機能を機能ブロック図で示した図である。
【図４】図４は実験例１の実験結果の一例としてのＤＨＡ摂取３時間後の赤外スペクトルの説明図である。
【図５】図５は図４に示す赤外スペクトルの不飽和脂肪酸に対応するスペクトル成分近傍の二次微分スペクトルの時間変化の説明図である。
【図６】図６はコレステロール類に対応するスペクトル成分近傍の赤外スペクトルの説明図である。
【図７】図７は実験例３の実験結果の説明図であり、波数３０１０近傍の二次微分スペクトルグラフである。
【図８】図８は実験例４の実験データの説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
【図９】図９は実験例４の大豆油強化ヨーグルトを摂取した対照実験の実験結果の説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
【図１０】図１０は実験例４の６０代の被験者の実験結果であり、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは非喫煙者の実験結果、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆは喫煙者の実験結果であって、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩをとった実験データである。
【符号の説明】
【００４２】
１…生体データ測定装置、
３…接触部、
１１…赤外光源、
１１ａ…赤外光、
１４…生体接触部材、
１４ｃ…境界面、
１７…吸引装置、
１９…赤外光検出装置、
Ｃ４…赤外スペクトル測定手段、
Ｃ５…基準スペクトル記憶手段、
Ｃ６…生体物質特定手段、
Ｈ…被験者、
Ｈ１…生体表面，口唇表面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の脂質、タンパク質、糖質等の生体データを測定する生体データ測定装置に関し、特に、採血や粘膜の採取等を行わない非侵襲的に生体データを測定する生体データ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間等の被験者の健康診断や代謝、異常等の診断を行う際には、採血や採尿、粘膜の採取等を行って、採取された血液等から脂質やタンパク質、糖質の量を測定し、診断を行っていた。しかし、採血や粘膜等の採取には手間がかかると共に、被験者に心理的抵抗感がある。したがって、採血等の侵襲的な測定方法ではなく、非侵襲的な測定方法で、脂質、タンパク質等の測定が行われることが望まれている。
非侵襲的に脂質等を測定する技術として、下記の特許文献１，２記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１（特開平６−２７０１９号公報）には、ＡＴＲ分光法（全反射減衰分光法、attenuated total reflection spectroscopy）を利用して、ＡＴＲ結晶としてのＺｎＳｅ製の棒状体を被験者が口にくわえた状態で、棒状体の内部に赤外線を照射することで、透過した赤外光の赤外スペクトルを分析することで、被験者の口腔内の粘膜に浸出した脂質等を測定する技術が記載されている。
特許文献２（特開２００３−４２９５２号公報）には、ＡＴＲ分光法を使用して、非侵襲的に測定する装置において、ＡＴＲ結晶（接触薄膜２２）を有するプローブ２１がフレキシブルな赤外光ケーブル２７で接続され、ＡＴＲ結晶を自由に動かして、ＡＴＲ結晶を被験者の口腔粘膜に接触させて、測定を行う技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７０１９号公報（「００１５」〜「００１７」、「００２３」〜「００２６」、図４〜図８）
【特許文献２】特開２００３−４２９５２号公報（「００７１」、「０１０２」〜「０１２０」、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（従来技術の問題点）
前記特許文献１では、棒状体を被験者がくわえる必要があり、被験者に心理的抵抗感があると共に、くわえ方が不十分であると、棒状体と粘膜との接触が不十分となる。ＡＴＲ結晶の表面で赤外光が全反射する際の赤外光の潜り込みを利用するＡＴＲ分光法では、一般的にＡＴＲ結晶に圧力を加えて試料を押し当てることで、十分に接触した状態で測定しており、棒状体と粘膜との接触が不十分であると、十分に測定ができないことがあるという問題がある。
前記特許文献２では、プローブ２１がフレキシブルな赤外光ケーブル２７で自由に動かすことが可能となっており、ＡＴＲ結晶を口腔粘膜に接触させることができるが、やはり、ＡＴＲ結晶と口腔粘膜との接触が不十分であると、十分に測定できないことがあるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１記載の技術では、測定された赤外吸収スペクトルデータから糖質のＯＨ基や脂肪酸のメチレン基（ＣＨ２＝）等の検出を行っているが、測定された物質がこれらの結合の有することが検出できるだけで、物質の特定にまでは至っていない。また、特許文献２記載の技術では、脂質関連因子、糖関連因子、タンパク質関連因子、遺伝子発現関連印紙、複合因子等の変化因子を使用して、血液中の脂質「量」や糖「量」、遺伝子発現「量」糖の血中生体データを複合的に解析して測定する技術が記載されているが、測定された物質の特定にまでは至っていない。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、試料をＡＴＲ結晶に確実に接触させて、非侵襲的に生体データを測定することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、非侵襲的に測定された生体物質を特定することを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、請求項１記載の発明の生体データ測定装置は、
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材の近傍に配置され且つ、前記生体表面を吸引して前記生体接触部材に接触させる吸引装置と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、請求項２記載の発明の生体データ測定装置は、
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
生体データ毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する基準スペクトル記憶手段と、
前記赤外スペクトル測定手段で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された生体表面の生体データを特定する生体データ特定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の生体データ測定装置において、
前記生体表面としての口唇表面に接触する前記接触部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、吸引装置で生体表面を吸引して生体接触部材に接触させることができるため、試料としての生体表面を生体接触部材の一例としてのＡＴＲ結晶に確実に接触させて、非侵襲的に生体データを測定することができる。
請求項２に記載の発明によれば、非侵襲的に測定された生体物質を特定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、皮脂腺のない口唇表面において、口腔粘膜で生体データを測定する場合に比べて、より精度が高く、非侵襲的に生体データを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】
【００１２】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１の生体データ測定装置の全体説明図である。
図２は生体データ測定装置の要部説明図であり、図２Ａは接触部の先端部の要部拡大図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
図１において、本発明の実施例１の生体データ測定装置１は、台上に設置された測定装置本体２と、前記測定装置本体２の前方に突出して形成された接触部３と、を有する。前記測定装置本体２の後端部には、生体データ測定装置１の作動用の電源を供給したり、外部接続機器の一例としてのパーソナルコンピュータＰＣに測定データを出力したりするための接続ケーブル７が連結されている。前記パーソナルコンピュータＰＣは、内部にＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ、ハードディスク等の記憶媒体が内蔵されたコンピュータ本体Ｈ１と、前記生体データ測定装置１から出力された情報を表示する表示器の一例としてのディスプレイＨ２と、パーソナルコンピュータＰＣを操作する入力を行うためのキーボードＨ３およびマウスＨ４により構成された入力装置と、を有する。
【００１４】
前記測定装置本体２の内部には、生体データ測定装置１を制御する制御回路（コントローラ）Ｃが配置されており、赤外レーザ１１ａを放出する赤外光源装置１１が配置されており、前記赤外光源装置１１の前方には、赤外レーザ１１ａを２つに分ける干渉計１２が配置されている。前記干渉計１２としては、たとえば、マイケルソン干渉計等の従来公知の干渉計１２を使用可能である。
【００１５】
前記干渉計１２の前方には、前記接触部３の前部に、赤外レーザ１１ａを反射する入射光学系１３が配置されている。図１，図２において、前記接触部３の前端部には、生体接触部材１４が配置されており、前記入射光学系１３により反射された赤外レーザ１１ａが入射する。実施例１の前記接触部材１４は、円板状に形成されたＡＴＲ結晶１４ａと、ＡＴＲ結晶１４ａの内側面と一体的に形成され且つ内側に行くにつれて円板の径が大きくなる円錐台状に形成された集光レンズ１４ｂと、を有する。実施例１では、前記ＡＴＲ結晶１４ａは、ダイヤモンド（Ｃ）により構成されており、集光レンズ１４ｂは、ダイヤモンド（Ｃ）と同様の透過率を有するセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）により構成されている。なお、接触部材１４の構成は、実施例１の構成に限定されず、従来公知の材料、構成のＡＴＲ結晶を利用可能である。
実施例１では、前記接触部材１４の外側境界面１４ｃおよび内側境界面１４ｄで、赤外光１１ａが全反射するように、赤外光１１ａの接触部材１４への入射角が設定されている。よって、接触部材１４に導入された赤外光１１ａは内部を透過し、被験者Ｈの口唇Ｈ１表面が接触する外側境界面１４ｃと、内側境界面１４ｄとの間で複数回反射した後、接触部材１４から放出される。
【００１６】
図２Ａ、図２Ｂにおいて、前記接触部３の前端部には、前記接触部材１４を保持する先端部１６の外周部に沿って、所定の間隔をあけて配置された複数の吸引口１６ａが形成されている。図１、図２において、前記測定装置本体２内部には、吸引装置の一例としての吸引ポンプ１７が配置されており、前記吸引口１６ａから空気を吸引するように設定されている。なお、前記吸引ポンプ１７は、吸引口１６ａに弱い吸引力を発生させる程度のものに構成されており、生体表面の一例としての口唇Ｈ１表面を接触部材１４表面に吸着し且つ吸着された口唇Ｈ１で被験者Ｈが痛みを感じない程度の弱い吸引力に設定されている。なお、吸引口１６ａから吸引を行うため、測定装置本体２や接触部３、それらの連結部分は、気密に保持されている。
【００１７】
図１において、前記入射光学系１３の下方には、接触部材１４から放出された赤外光１１ａを反射する反射光学系１８が配置されている。前記反射光学系１８で反射された赤外光１１ａは、測定装置本体２内部に配置された赤外光検出装置１９で受光され、検出される。
前記符号１１〜１４、１８，１９を付した部材により、実施例１のＡＴＲ結晶を使用したＦＴ−ＩＲ（Fourier transform infrared spectroscopy：フーリエ変換赤外分光法）の測定装置、すなわち、ＡＴＲ装置（１１〜１４＋１８＋１９）が構成されている。
【００１８】
図１において、前記測定装置本体２の内部には、可視光２１ａを照射する可視光源２１と、可視光源２１からの可視光２１ａを接触部３の前端部に向けて入射させる可視光入射光学系２２と、前記接触部３で反射した可視光２１ａを反射する可視光反射光学系２３と、前記可視光反射光学系２３で反射した可視光２１ａを検出することでＡＴＲ結晶１４ａの部分を撮像する撮像装置２４とが配置されている。したがって、前記撮像装置２４により、ＡＴＲ分光法で測定している領域の可視画像を撮像できる。
前記測定装置本体２の上部には、ＡＴＲ分光法による測定を開始する際に押される測定開始キー２６とを有する。
【００１９】
（実施例１の制御部Ｃの説明）
図３は実施例１の生体データ測定装置の制御部が備えている各機能を機能ブロック図で示した図である。
前記コントローラＣは、いわゆる、コンピュータ装置により構成されており、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）、ならびにクロック発振器等を有するマイクロコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【００２０】
（前記コントローラＣに接続された信号入力要素）
前記コントローラＣは、測定開始キー２６、赤外光検出装置１９、撮像装置２４、その他の信号入力要素からの信号が入力されている。
前記測定開始キー２６は、利用者や被験者Ｈ等により入力があった場合に、入力されたことをコントローラＣに通知する。
前記赤外光検出装置１９は、入射した赤外光１１ａを検出する。
前記撮像装置２４は、入射した可視光２１ａを検出することで、撮像する。
【００２１】
（前記コントローラＣに接続された制御要素）
また、コントローラＣは、前記排気ポンプ１７や、可視光源２１、赤外光源１１、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
【００２２】
（前記コントローラＣの機能）
前記コントローラＣは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
前記構成のコントローラＣは、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。前記コントローラＣは、下記の機能手段（プログラムモジュール）を有する。
【００２３】
Ｃ１：排気制御手段
排気制御手段Ｃ１は、前記排気ポンプ１７を制御して、吸引口１６ａからの気体の吸引を制御する。なお、実施例１の排気制御手段Ｃ１は、生体データ測定装置１の電源オンにより排気ポンプ１７により気体の吸引を開始する。
Ｃ２：可視画像撮像手段
可視画像撮像手段Ｃ２は、撮像装置２４から入力された信号に基づいて、接続部３の先端部の画像（可視像）を撮像する。実施例１の可視画像撮像手段Ｃ２は、生体データ測定装置１の電源オンにより、可視光源２１を制御して可視光を照射させ、可視画像を撮像する。
Ｃ３：可視画像表示手段
可視画像表示手段Ｃ３は、可視画像撮像手段Ｃ２で撮像された接続部３の先端部の画像（可視像）をディスプレイＨ２に表示する。
【００２４】
Ｃ４：赤外スペクトル測定手段
赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、前記赤外光検出装置１９で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する。実施例１の赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、分光計１２により干渉波となり、ＡＴＲ結晶１４ａを透過した赤外光１１ａを高速フーリエ変換（いわゆるＦＦＴ、Fast Fourier Transform）演算により、各周波数成分の赤外スペクトルを測定する。なお、実施例１の赤外スペクトル測定手段Ｃ４は、測定開始キー２６の入力に応じて、赤外光源１１を作動させて、赤外スペクトルの測定を開始する。
Ｃ５：基準スペクトル記憶手段
基準スペクトル記憶手段Ｃ５は、口唇Ｈ１表面で検出される生体物質の一例としての脂肪酸（ＤＨＡやリノール酸、オレイン酸等）毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する。なお、基準スペクトルについては、図７で後述する。
【００２５】
Ｃ６：生体物質特定手段
生体物質特定手段Ｃ６は、前記赤外スペクトル測定手段Ｃ４で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された口唇Ｈ１表面の脂肪酸を特定する。
Ｃ７：測定結果表示手段
測定結果表示手段Ｃ７は、赤外スペクトル手段Ｃ４により測定された赤外スペクトルと、生体物質特定手段Ｃ６により特定された生体物質の一例としての脂肪酸の名前をディスプレイＨ２に表示する。
【００２６】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の生体データ測定装置１では、被験者Ｈの口唇Ｈ１の赤外スペクトルを測定する際に、吸引ポンプ１７により口唇Ｈ１が吸引され、ＡＴＲ結晶１４ａ表面に接触する。したがって、口唇Ｈ１が確実にＡＴＲ結晶１４ａに吸着した状態で、赤外スペクトルを測定することができる。そして、測定された赤外スペクトルと、予め測定された基準スペクトルとを比較することにより、測定された脂肪酸が特定される。
なお、実施例１で赤外スペクトルの測定が行われる口唇Ｈ１には皮脂腺がなく、口腔粘膜で測定を行う特許文献１，２の場合に比べて、口唇に血液中から浸み出した脂質、タンパク質、糖質等が、水分や皮脂の影響が少ない状態で測定できる。
【００２７】
よって、例えば、不飽和脂肪酸の一例としてのＤＨＡ（docosahexaenoic acid：ドコサヘキサエン酸）を被験者Ｈが摂取後、血中から浸出するＤＨＡに対応する赤外スペクトルを測定することで、被験者Ｈの不飽和脂肪酸の体内へ吸収されて浸出するまでの時間や、浸出してきたＤＨＡが体内に再吸収されるまでの時間、すなわち、代謝を非侵襲的に測定できる。浸出するまでの時間や再吸収されるまでの時間を測定することにより、被験者Ｈに適した不飽和脂肪酸の摂取の間隔や量を診断することができ、被験者Ｈとって適切な薬剤の間隔や量を処方することができる。
また、例えば、脂質の一例としてのコレステロールの量の時間変化を測定することにより、健康診断を行うことができ、成人病の診断や治療法の指示を行うことができる。
【００２８】
（実験例）
ここで、実施例１の生体データ測定装置１で、脂質等の測定が可能であるか否かを確認するために、実験を行った。
（実験例１）
実験例１では、不飽和脂肪酸の一例としてのＤＨＡ（６００ｍｇ）が添加されたヨーグルト（１００ｇ）を摂取した５０代男性の被験者Ｈについて、口唇Ｈ１で赤外スペクトルを測定した。測定は、午前６時３０分に摂取し、摂取３時間後（午前９時３０分）、摂取５時間後（午前１１時３０分）、摂取７時間後（１３時３０分）に測定を行った。
【００２９】
図４は実験例１の実験結果の一例としてのＤＨＡ摂取３時間後の赤外スペクトルの説明図である。
図５は図４に示す赤外スペクトルの不飽和脂肪酸に対応するスペクトル成分近傍の二次微分スペクトルの時間変化の説明図である。
図４において、測定された赤外スペクトル（吸収スペクトル）において、摂取３時間後、摂取５時間後、摂取７時間後に不飽和脂肪酸としてのＤＨＡに対応する波数３０１４［ｃｍ−１］の近傍のスペクトルについて、スペクトルの波形のピークを鋭く（明確に）させるために二次微分スペクトルを演算すると、図５に示す結果となる。図５に示すように、吸収スペクトルの凹んだ部分、すなわち物質を検出した部分は、摂取３時間後では波数３０１０［ｃｍ−１］であり、摂取５時間後では波数３０１４［ｃｍ−１］程度にシフトし、摂取７時間後では波数３００７［ｃｍ−１］に戻る。すなわち、摂取３時間後には、ＤＨＡが検出されなかったが、摂取５時間後にＤＨＡが検出され（すなわち、口唇表面に浸出し）、摂取７時間後には再びＤＨＡが検出されなくなった（すなわち、体内に再吸収された）ことがわかった。
【００３０】
図６はコレステロール類に対応するスペクトル成分近傍の赤外スペクトルの説明図である。
（実験例２）
実験例２では、生体データ測定装置１のコレステロール類に対応する波数９５４［ｃｍ−１］について、コレステロールエステルの試料（図６の実線参照）と、６０歳代の６人の通常の状態の生体データを測定した。
図６において、通常の被験者Ｈでは、コレステロール類にピークが測定されなかったが、コレステロール類（脂質）の試料では、対応する波数９５４［ｃｍ−１］において、二次微分スペクトルの凹んだ部分が検出された。したがって、測定された赤外スペクトルの波数９５４［ｃｍ−１］近傍のスペクトル成分において、測定された赤外スペクトルの二次微分スペクトル（図６の破線や一点鎖線等参照）と、コレステロール類の試料の基準スペクトル（図６の実線参照）とを比較することにより、生体物質の一例としての脂質が検出されたか否か、あるいは、脂質が多いか否かを検出することが可能であることが確認された。
【００３１】
（実験例３）
実験例３では、脂肪酸の基準スペクトルについて実験を行った。実験例３では、以下の実験試料３−１〜実験試料３−７について、市販のＡＴＲ分析装置を使用して、ＡＴＲ分光法で赤外スペクトルの二次微分スペクトルを測定した。
実験試料３−１として、市販の魚油、すなわち、ＥＰＡ（eicosapentaenoic acid：エイコサペンタエン酸、トリグリセリドＣ２０：５ ｎ−３）・ＤＨＡオイルを使用した。なお、「トリグリセリドＣ２０：５ ｎ−３」は、炭素原子の数が２０個で、二重結合の数が５つ、脂肪酸の端から３番目の位置に二重結合があるトリグリセリドを意味する。また、実験試料３−１ではＥＰＡとＤＨＡの比率は４：１であった。
実験試料３−２として、ＤＨＡオイル（トリグリセリドＣ２２：６ ｎ−３）を使用した。
実験試料３−３として、アラキドン酸（トリグリセリドＣ２０：４ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−４として、アルファリノレン酸（トリグリセリドＣ１８：３ ｎ−３）を使用した。
実験試料３−５として、ガンマリノレン酸（トリグリセリドＣ１８：３ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−６として、リノール酸（トリグリセリドＣ１８：２ ｎ−６）を使用した。
実験試料３−７として、オレイン酸（トリグリセリドＣ１８：１）を使用した。
実験結果を図７に示す
【００３２】
図７は実験例３の実験結果の説明図であり、波数３０１０近傍の二次微分スペクトルグラフである。
図７において、実験試料３−１では、凹みのピークが３０１２．６［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−２では、凹みのピークが３０１３．４［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−３では、凹みのピークが３０１１．７［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−４では、凹みのピークが３０１０．４［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−５では、凹みのピークが３０１０．３［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−６では、凹みのピークが３００８．８［ｃｍ−１］に観測された。
実験試料３−７では、凹みのピークが３００５．３［ｃｍ−１］に観測された。
したがって、基準スペクトルとして、実験３で得られたスペクトル、あるいは、二次微分スペクトルのピークの波数を記憶し、観測された凹みのピークと基準スペクトルとから、検出された不飽和脂肪酸の組成の予測が可能であることが確認された。
【００３３】
（実験例４）
実験例４では、ＤＨＡの代謝について実験を行った。実験は、６００ｍｇのＤＨＡを添加したトリグリセリド強化ヨーグルト１００ｇを摂取し、一定時間後に口唇Ｈ１で脂質および脂肪酸の分析を行った。また、実験は、２０歳代前半（２２歳〜２５歳）の男子学生１２名と、６０歳代（６０歳〜６３歳）の男性６名を対象として、ＤＨＡ強化ヨーグルトと、コントロール（対照実験）として大豆油強化ヨーグルトと、を摂取してもらい、口唇表面の赤外スペクトルの時間変化を測定した。
ＤＨＡ強化ヨーグルトに関する実験結果を図８に示す
【００３４】
図８は実験例４の実験データの説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
なお、前記ＤＲＩ（DHA-Relative intensity）は、ＤＲＩ＝（（［３０１０］×２＋［３０２２］）／３−［３０１４］）／（［２９７９］−［２９６０］）で定義され、ここで［３０１０］は波数３０１０ｃｍ−１の赤外スペクトルの強度を指す。
図８において、２０歳代男性について、時間間隔をあけて３回ずつ計３６回測定を行った結果を図８中の●で表示し、６０歳代の男性については６回ずつ計３６回測定を行った結果を図８中の■で表示する。図８の実験結果から、２０歳代の男性では、ＤＨＡが摂取２時間後頃には既に観測され、４〜５時間後には再吸収されている。一方、６０歳代の男性では、４時間後程度で一度にＤＨＡが観測され、その後、７時間後程度にもう一度ＤＨＡが観測される傾向があることがわかった。したがって、ＤＨＡの浸出、再吸収といった代謝と年齢との相関関係が観測された。
【００３５】
図９は実験例４の大豆油強化ヨーグルトを摂取した対照実験の実験結果の説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
図９において、コントロールとしての大豆油強化ヨーグルトを摂取した被験者Ｈでは、２０歳代では摂取３時間半程度でピークが検出され、６０歳代では、摂取５時間程度でピークが検出された。これは、大豆油の消化吸収時に変換されたアラキドン酸が検出されたためであると考察される。よって、ＤＨＡの場合ほどではないが、代謝と年齢の相関関係が観測され、代謝を測定して年齢（推定代謝年齢）を出したい場合は、ＤＨＡを使用した方がより好ましいことが確認された。
【００３６】
図１０は実験例４の６０代の被験者の実験結果であり、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは非喫煙者の実験結果、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆは喫煙者の実験結果であって、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩをとった実験データである。
図１０において、図８で示した実験結果から、６人の６０歳代の被験者Ｈのそれぞれの実験結果を図１０Ａ〜図１０Ｆに示す。図１０Ａ〜図１０Ｃにおいて、６０歳代の被験者Ｈのうち、非喫煙者の被験者三名の実験結果では、ＤＨＡ強化ヨーグルト摂取後、２〜３時間後は、検出されるＤＨＡが増加し（多く浸出し）、その後減少し（体内に再吸収され）、７時間後に再び上昇する傾向があることがわかった。一方、図１０Ｄ〜図１０Ｆにおいて、喫煙者の被験者三名の実験結果では、摂取後２〜３時間後では、検出されるＤＨＡが減少する傾向があり、その後上昇する傾向があることがわかった。したがって、図１０の実験結果から、喫煙の有無が代謝に何らかの影響を及ぼすことが示唆されている。
【００３７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ07）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、可視画像を撮像する可視光源２１や光学系２２，２３、撮像装置２４を設けたが、省略することも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、測定位置として、被験者Ｈの口唇Ｈ１を例示したが、測定位置は口唇Ｈ１に限定されず、赤外光を照射可能な位置であれば、任意の位置とすることが可能である。例えば、頬や額等の皮膚において測定をすることも可能である。
【００３８】
（Ｈ03）前記実施例において、吸引口１６ａの形状や個数は任意に変更することが可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、生体データ測定装置１は、台上に設置する構成としたが、この構成に限定されず、キャスター付きの台座に支持する構成とすることも可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、撮像した画像や測定した赤外スペクトルをパーソナルコンピュータＰＣのディスプレイＨ２に表示する構成としたが、この構成に限定されず、例えば、パーソナルコンピュータ本体Ｈ１を省略して、ディスプレイＨ２に直接接続して表示するように構成することも可能である。また、測定装置本体２に内蔵した各処理手段Ｃ１〜Ｃ７をコンピュータ本体Ｈ１側に設け、入力装置Ｈ３，Ｈ４からの入力で測定装置本体２を制御するように構成することも可能である。
【００３９】
（Ｈ06）前記実施例において、吸引装置の一例としての吸引ポンプを例示したが、この構成に限定されず、例えば、気体を移送する送風ファン等を使用して吸引することも可能である。
（Ｈ07）前記実施例において、基準スペクトルとして脂肪酸を例示したが、脂肪酸に限定されず、その他の生体物質、例えば、タンパク質や糖質の基準スペクトルを予め測定し、記憶しておくことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
前記本発明の生体データ測定装置は、脂質や脂肪酸だけでなく、赤外スペクトルにおいて、タンパク質や糖質等の生体データに対応する各成分に着目することで、タンパク質や糖質の量の多寡や時間変化を測定することが可能となる。したがって、採血や採尿等を行わずに非侵襲的に、脂質、タンパク質、糖質を測定でき、例えば、個人が毎日これらのデータを蓄積することにより、健康状態の変化を判別する（すなわち、健康診断をする）ことができ、成人病予防、悪性腫瘍の早期発見等に使用することが期待できる。
また、例えば、複数の被験者の生体データを蓄積し、平均あるいは健康な被験者の生体データの範囲を統計的に算出し、生体データ測定装置で測定を行った被験者の生体データと比較することで、被験者が健康であるか否か、すなわち健康診断を行うことができる。
さらに、口唇Ｈ１に限定されず、例えば、皮膚の表面の脂質等の生体データを測定し、蓄積した統計的データと比較することで、被験者の肌の状態（肌荒れや、肌年齢等）を判別することも期待できる。この場合、例えば、肌の状態に適した薬の処方や、口紅や化粧水等の化粧品を選択する基準の一助とすることができる。また、生体データ測定装置で測定した肌に関する基礎データ（生体データ）を使用して、肌に適した化粧品の開発を行うことも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の実施例１の生体データ測定装置の全体説明図である。
【図２】図２は生体データ測定装置の要部説明図であり、図２Ａは接触部の先端部の要部拡大図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
【図３】図３は実施例１の生体データ測定装置の制御部が備えている各機能を機能ブロック図で示した図である。
【図４】図４は実験例１の実験結果の一例としてのＤＨＡ摂取３時間後の赤外スペクトルの説明図である。
【図５】図５は図４に示す赤外スペクトルの不飽和脂肪酸に対応するスペクトル成分近傍の二次微分スペクトルの時間変化の説明図である。
【図６】図６はコレステロール類に対応するスペクトル成分近傍の赤外スペクトルの説明図である。
【図７】図７は実験例３の実験結果の説明図であり、波数３０１０近傍の二次微分スペクトルグラフである。
【図８】図８は実験例４の実験データの説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
【図９】図９は実験例４の大豆油強化ヨーグルトを摂取した対照実験の実験結果の説明図であり、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩ（ＤＨＡの相対的なスペクトル強度）をとった実験データである。
【図１０】図１０は実験例４の６０代の被験者の実験結果であり、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは非喫煙者の実験結果、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆは喫煙者の実験結果であって、横軸に経過時間、縦軸にＤＨＡ相対強度ＤＲＩをとった実験データである。
【符号の説明】
【００４２】
１…生体データ測定装置、
３…接触部、
１１…赤外光源、
１１ａ…赤外光、
１４…生体接触部材、
１４ｃ…境界面、
１７…吸引装置、
１９…赤外光検出装置、
Ｃ４…赤外スペクトル測定手段、
Ｃ５…基準スペクトル記憶手段、
Ｃ６…生体物質特定手段、
Ｈ…被験者、
Ｈ１…生体表面，口唇表面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材の近傍に配置され且つ、前記生体表面を吸引して前記生体接触部材に接触させる吸引装置と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
を備えたことを特徴とする生体データ測定装置。
【請求項２】
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
生体表面で検出される生体物質毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する基準スペクトル記憶手段と、
前記赤外スペクトル測定手段で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された生体表面の生体物質を特定する生体物質特定手段と、
を備えたことを特徴とする生体データ測定装置。
【請求項３】
前記生体表面としての口唇表面に接触する前記接触部、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の生体データ測定装置。
【請求項１】
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材の近傍に配置され且つ、前記生体表面を吸引して前記生体接触部材に接触させる吸引装置と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
を備えたことを特徴とする生体データ測定装置。
【請求項２】
被験者の生体表面に接触する接触部と、
赤外光を放出する赤外光源と、
前記接触部に配置され且つ、前記赤外光源から放出された赤外光が内部を透過すると共に境界面で全反射し、前記境界面が前記生体表面に接触する生体接触部材と、
前記生体接触部材を透過した赤外光を検出する赤外光検出装置と、
前記赤外光検出装置で検出された赤外光に基づいて、赤外スペクトルを測定する赤外スペクトル測定手段と、
生体表面で検出される生体物質毎に予め測定された赤外スペクトルである基準スペクトルを記憶する基準スペクトル記憶手段と、
前記赤外スペクトル測定手段で測定された赤外スペクトルと、前記基準スペクトルとに基づいて、測定された生体表面の生体物質を特定する生体物質特定手段と、
を備えたことを特徴とする生体データ測定装置。
【請求項３】
前記生体表面としての口唇表面に接触する前記接触部、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の生体データ測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１８３６３６（Ｐ２００９−１８３６３６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９５４２（Ｐ２００８−２９５４２）
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年８月３１日〜９月１日 日本脂質栄養学会主催の「日本脂質栄養学会 第１６回大会」に文書をもって発表
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００７年８月３１日〜９月１日 日本脂質栄養学会主催の「日本脂質栄養学会 第１６回大会」に文書をもって発表
【出願人】（３０４０１９３９９）国立大学法人岐阜大学 (289)
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【Ｆターム（参考）】
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