糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法
【課題】簡便に糖濃度を測定することができる糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明にかかる糖濃度測定装置は涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域２を有するコンタクトレンズを装着した被験者の糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、コンタクトレンズ１におけるグルコース反応領域２の位置を特定する位置特定部５０と、位置特定部５０で特定されたグルコース反応領域２に対して、光を照射する光照射部４７と、光照射部４７から照射された光によってグルコース反応領域２で発生した信号光を検出する検出部４５と、検出部４５によって検出された信号光に基づいて、涙液中のグルコース濃度を測定する測定部５１と、を備えるものである。
【解決手段】
本発明にかかる糖濃度測定装置は涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域２を有するコンタクトレンズを装着した被験者の糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、コンタクトレンズ１におけるグルコース反応領域２の位置を特定する位置特定部５０と、位置特定部５０で特定されたグルコース反応領域２に対して、光を照射する光照射部４７と、光照射部４７から照射された光によってグルコース反応領域２で発生した信号光を検出する検出部４５と、検出部４５によって検出された信号光に基づいて、涙液中のグルコース濃度を測定する測定部５１と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法に関し、特に詳しくは涙液中に含まれるグルコースに応じて糖濃度を測定する糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血糖値を測定するには血液を直接採取して測定することが行われている。しかしこのような生体を傷つける侵襲的な方法は被測定者への負担が大きく、特に１日に何度も測定をしなくてはならない糖尿病患者には負担となる。そこで、非侵襲で血糖値を測定できる方法が種々検討されている。例えば赤外線を使い、特定の波長のグルコースの赤外線吸収量を測定するという方法が検討されている。しかし、血液中の糖濃度はあまり高くない上に、ノイズとなる様々なたんぱく質や脂質が混じっている。しかも赤外線の吸収特性は体温のわずかの変化に影響されるので、血糖値の絶対値はもとより相対変化を得るのも現実的ではなく、いまだ実用化されていない。
【０００３】
その中で涙（涙液）の血糖値を測定するという方法がある。涙は血液と繋がっており、角膜の細胞に栄養を与えるために適度に血糖が含まれている。涙液の糖濃度は血糖値のおよそ１０分の１程度であり、涙液中の糖濃度の変化は血糖値の変化を直接反映する。涙液中の糖濃度はグルコースに反応する酵素を使って直接測定が可能である。例えば特許文献１にはグルコース反応酵素をコンタクトレンズにつけて測定する方法が開示されている。グルコース反応酵素がグルコースに反応して２波長の蛍光を発するため、その蛍光を観測することで血糖中のグルコース濃度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５２８１０３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０２３９２号公報
【特許文献３】特表２００５−５０２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、眼球の正面から瞳孔に光を当てて発する蛍光を検出している。従って、被験者は眼球を測定中動かすことができず、また測定装置は光学的に厳密につくられているので被験者の頭部が動かないようにする構造が必要になり、その分大きくなり、可搬性に問題がある。また眼球に直接可視光の光が入るので、測定中はまぶしく目がくらみやすい。したがって、この方法では常時測定ができず、数時間おきの測定となってしまう。
【０００６】
また、特許文献３に記載されているデバイスはコンタクトレンズに埋め込まれているが、その構造は複雑で製作が難しい。特に通信用のデバイス、および持続時間が十分長い電池を開発するのは困難であり、高コストになる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、糖濃度を簡便に測定することができる糖濃度度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る糖濃度測定装置は、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを装着した被験者に対して糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定部と、前記位置特定部で特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射部と、前記光照射部から照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定部と、を備えるものである。このようにすることで、簡便に糖濃度を測定することができる。
本発明の第２の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記眼用デバイスには、前記グルコース反応領域に対して所定の位置関係にあるマークが設けられ、前記位置特定部は、前記マークの位置を特定することで、前記グルコース反応領域の位置を特定するものである。これにより、グルコース反応領域の位置を正確に特定することができるようになる。
本発明の第３の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記眼用デバイスには、前記光の照射によって前記信号光とは異なる波長の参照光を発生する第２の物質が設けられた参照用領域が設けられ、前記検出部は、前記参照用領域が発する前記参照光を検出し、前記測定部は、前記検出部が測定した参照光及び前記信号光に基づいて、前記涙液中の糖濃度を測定することを特徴とするものである。これにより、正確に糖濃度を測定することができる。
本発明の第４の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記位置測定部は、前記グルコース反応領域を含む前記眼用デバイスを撮像する撮像部を備え、前記撮像部によって撮像された画像を解析することで前記グルコース反応領域の位置を特定するものである。これにより、グルコース反応領域に確実に光を照射することができる。
本発明の第５の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記位置特定部は、特定した前記グルコース反応領域の位置に応じて、前記光照射部からの光及び前記検出部に向かう信号光の光軸の角度を調整する光軸調整部をさらに備えるものである。これにより、グルコース反応領域により確実に光を照射することができる。
本発明の第６の態様に係る測定装置は、上記の測定装置において、前記光軸調整部は、前記位置特定部で特定された前記グルコース反応領域に追尾するように、前記光軸の角度が調整されることを特徴とするものである。これにより、グルコース反応領域以外の部分に光が照射されるのを防ぐことができ、被験者が煩わしく感じるのをふせぐことができる。
本発明の第７の態様に係る糖濃度測定システムは、上記のいずれかの糖濃度測定装置と、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスと、備えたものである。これにより、簡便な糖濃度測定システムを提供することができる。
本発明の第８の態様に係る糖濃度測定方法は、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを用いて糖濃度を測定する糖濃度測定方法であって、前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステップで特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射ステップと、前記光照射ステップで照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定ステップと、を備えるものである。このようにすることで、簡便に糖濃度を測定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、糖濃度を簡便に測定することができる糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のコンタクトレンズを眼球に装着した状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの別の構成を模式的に示す図である。
【図４】図３のコンタクトレンズを眼球に装着した状態を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に糖濃度測定方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの変形例の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられる測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態にかかる糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズについて、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、コンタクトレンズ１の構成を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。このグルコース反応領域２は、グルコースに反応して所定の蛍光を発する物質が塗布や浸透により形成されている。そのような物質の一例として例えばフルオレセインデキストランはコンカナバリンＡへの結合に関してグルコースと競合するので、グルコース濃度が高くなるとコンカナバリンＡとの結合が外れ、グルコース濃度に比例した蛍光を発することができるようになる。例えば上記の蛍光物質を励起する波長４８８ｎｍの紫外線を当てると、グルコース反応領域２は波長５１４ｎｍのピークの蛍光を発し、蛍光の強さはグルコース濃度に比例する。このようにグルコース濃度に応じて蛍光が変化する領域がグルコース反応領域２である。またグルコース反応領域２には参照光としてローダミンなどのグルコースに影響を受けない蛍光材料を交ぜておくこともできる。
【００１２】
このグルコース反応領域２が透明である場合は、コンタクトレンズ１上におけるグルコース反応領域２の位置の認識が困難となる。このため位置情報を知らせるためのマーク３がコンタクトレンズ１上に設けられている。マーク３は、例えばコンタクトレンズ１の表面に印刷などを行うことにより形成することができる。このマーク３は普段は透明で特定の波長に反応するような素材であっても良く、たとえば紫外線に反応する蛍光材料を用いることができる。図１では、コンタクトレンズ１に、グルコース反応領域２に対応するよう４つのマーク３が設けられており、それぞれのグルコース反応領域２の近傍にマーク３が配置されている。また、グルコース反応領域２がある部分を浸潤性として、涙液を浸透させる構成とすることが好ましい。こうすることで、コンタクトレンズ１の裏面側、すなわち眼球側の涙液がグルコース反応領域２まで浸透するため、涙液中のグルコース濃度の測定を確実に行うことができるようになる。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、正面視においてグルコース反応領域２は円形のコンタクトレンズ１の中心から外れた位置に形成されている。従って、コンタクトレンズ１を装着した状態では瞳孔及び虹彩を外れた位置にグルコース反応領域２が配置される。グルコース反応領域２を虹彩の周辺の一部に設ける場合、グルコース反応領域２が瞼に隠れてしまわないように、複数個配置するのが望ましい。図１では４つのグルコース反応領域２が設けられており、これらのグルコース反応領域２はコンタクトレンズ１の中心を挟んで対向するように分散配置されている。このように、コンタクトレンズ１の中心の上下左右にグルコース反応領域２を設けることで、いずれの角度でコンタクトレンズ１が装着されたとしても、いずれかのグルコース反応領域２が瞼から露出するようになる。
【００１４】
図１に示すコンタクトレンズ１を眼球に装着すると図２に示すようになる。図２は、眼球１０にコンタクトレンズ１を装着した状態を模式的に示す正面図である。眼球１０の中心に虹彩１１があり、虹彩１１を覆うように虹彩１１の周囲にコンタクトレンズ１が装着されている。また、眼球１０が上下の瞼から見えており、上記の通り、左右２つのグルコース反応領域２が瞼から完全に露出しており、上下２つのグルコース反応領域２の一部が瞼に隠れている。さらに、左右２つのグルコース反応領域２の近傍にはマーク３があり、この２つのマーク３も瞼から完全に露出している。
【００１５】
なお、図１、図２では、グルコース反応領域２が複数の領域に分かれているものとして説明したが、例えば、図３、図４に示すように、グルコース反応領域２を虹彩１１の周囲に連続して円周方向に設けてもよい。図３（ａ）は、コンタクトレンズ１の別の構成を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図４は、眼球１０にコンタクトレンズ１を装着した状態を模式的に示す正面図である。図３、図４のように、虹彩１１の周辺を囲むように円環上のグルコース反応領域２を設けた場合、虹彩１１から外側に所定距離だけ離れた位置では、必ずグルコース反応領域２が存在する。従って、虹彩１１を基準にグルコース反応領域２の位置を把握できることとなり、位置特定用のマーク３を省くことができる。
【００１６】
次に、上記のコンタクトレンズ１を用いた糖濃度測定システムについて図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態にかかる測定システムの構成を示す図である。測定システムは、コンタクトレンズ１と、測定装置５とを備えている。測定装置５は、ミラー２０、撮像装置２１、受光装置２２、励起光放射装置２３、処理回路３０、光軸調整回路３１、受光制御回路３２、信号処理回路３３、表示・記録装置３４、及び励起光制御回路３５を備えている。上記各回路は、測定装置５全体又は各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ(Random Access Memory)、画像処理用半導体等によって構成される。例えば、ソフトウェア及びハードウェア構成が協働することによって所定の処理を実行することが可能である。
【００１７】
図５の例においては、被験者の左目の眼球１０にはコンタクトレンズ１が装着され、コンタクトレンズ１にはグルコース反応領域２とマーク３が形成されている。眼球１０の前方には、コンタクトレンズ１の装着者の視界を妨げない位置（例えば前方斜め左の位置）にミラー２０が配置されており、ミラー２０は例えば反射方向を可変できるよう、２軸で回転可能となっている。ミラー２０はプラスチックなどに適度な反射率をもたせた半透明な材料でできていれば、視界を妨げず、より好ましい。
【００１８】
眼球１０の前方でコンタクトレンズ１の被験者の視界を妨げない位置には、ミラー２０に加えて、撮像装置２１が配置されている。撮像装置２１は例えば小型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラであり、眼球１０を撮影して、マーク３の位置を検出するために設けられている。例えば、眼球１０の全体を撮像するように撮像装置２１の画角や倍率を調整することで、確実にマーク３の位置を検出することができるようになる。撮像装置２１で撮影した画像は処理回路３０に出力され、処理回路３０は画像処理により画像を解析して、マーク３の位置を割り出す。なお、図３、４に示したマーク３が設けられていないコンタクトレンズ１の場合、撮像装置２１で虹彩１１を撮像し、処理回路３０が画像解析処理を行い、虹彩１１の位置を割り出す。
【００１９】
処理回路３０は、求めたマーク３又は虹彩１１の位置を光軸調整回路３１に出力し、光軸調整回路３１はその位置情報に基づいてミラー２０の向きを操作し、光軸を調整する。ミラー２０に対する光軸上には、励起光放射装置２３と受光装置２２が配置されている。励起光放射装置２３は例えば次のような構成になっている。励起光放射装置２３は、波長４８８ｎｍの光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）や半導体レーザ等の光源を有しており、コリメートレンズにより平行光あるいは平行光に近い光を作り出し、それをミラー２０に向かって放射する。ミラー２０は励起光放射装置からの放射光（励起光）をグルコース反応領域２に向けて反射する。グルコース反応領域２では励起光を受けて、５１４ｎｍの蛍光を発する。このとき、発生する蛍光の強度は、涙液中のグルコース濃度に応じたものとなっている。グルコース反応領域２で発生した蛍光はミラー２０に反射して、受光装置２２に達する。
【００２０】
受光装置２２は例えば次のような構成になっている。受光装置２２は５１４ｎｍ付近の光を通すバンドパスフィルタを有しており、蛍光信号以外の光信号を除去する。バンドパスフィルタを通った蛍光はレンズを通ってフォトダイオードに集光され、電気信号に変換される。受光装置２２はグルコース反応領域２で発生した蛍光の強度に応じて電気信号を出力する。受光装置２２からの電気信号は信号処理回路３３に出力され、信号処理回路３３は電気信号に基づいて血糖値を推定し、推定された血糖値は表示・記録装置３４のモニタにより表示される。なお、モニタの代わりに、あるいはモニタとともにスピーカを設け、音声により血糖値を報知するようにしてもよい。また、血糖値の値は表示・記録装置３４のメモリに記録され、血糖値の推移が参照出来るようになっている。なお、表示・記録装置３４のメモリに記憶された血糖値のデータを有線又は無線のインターフェースにより、外部の装置に送信しても良い。受光制御回路３２は受光装置２２が適切に動作できるように制御する。例えば、適切な電圧や温度による特性の変化を補正するなどの役割を持っている。励起光制御回路３５はレーザやＬＥＤの光量の制御などを行っている。
【００２１】
測定装置５を構成する構成要素は、例えば眼鏡の蔓（つる）やフレーム、あるいはヘッドマウントディスプレイといった形で目のそばに置かれる。こうすることで、装着性を向上することができ、長時間の装着が可能となる。
【００２２】
ミラー２０はＤＣ的にグルコース反応領域２を追尾するような構成になっていてもよい。このようにグルコース反応領域２を追尾し、このグルコース反応領域２のみに励起光を照射するような構成とすることにより、瞳孔に励起光が入って患者の活動が妨げられるのを回避することができる。ミラー２０によってグルコース反応領域２を追尾する場合、処理回路３０での画像処理結果に応じてグルコース反応領域２の位置を求め、グルコース反応領域２の励起光の入射位置がグルコース反応領域に追尾するように光軸調整回路３１がミラー２０の角度を調整すればよい。あるいは、被験者の測定対象となる目がある付近を光軸調整回路３１が常時スキャンするような構成でもよい。この場合は励起光を発するタイミングを処理回路３０が励起光制御回路３５に指示する。これにより、瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができるため、被験者に対する影響を低減することができ、長時間の測定を行うことができるようになる。
【００２３】
本実施形態に係る測定方法について図６に示す。図６は、測定方法を示すフローチャートである。まずグルコース反応領域２の位置を確認する（Ｓ４１）。これは撮像装置２１と処理回路３０により行う。すなわち、撮像装置２１でコンタクトレンズ１の一部の画像を取得して、処理回路３０がこの画像を解析することで、マーク３の位置を確認する。
【００２４】
次に光軸調整を行う（Ｓ４２）。これはミラー２０と光軸調整回路３１により行われる。すなわち、グルコース反応領域２に対するマーク３の相対位置が既知であるので、ステップＳ４１で求めたマーク３の位置から、グルコース反応領域２に光軸が一致するように光軸調整回路３１がミラー２０の角度調整を行う。
【００２５】
次にバックグラウンド受光を行い（Ｓ４３）、蛍光でない５１４ｎｍの信号を除去する。具体的には、励起光制御回路３５によって励起光を照射していない状態で、５１４ｎｍの光のバックグラウンドレベルを測定する。この測定結果は信号処理回路３３内のメモリに一時的に蓄えられる。
【００２６】
次に励起光照射を行い（Ｓ４４）、その結果生じた蛍光の信号光を受光する（Ｓ４５）。受光した信号光には蛍光だけでなくバックグラウンドノイズも含まれているので信号処理回路３３はバックグランドレベルと信号光との差分を取得し、グルコース信号とする（Ｓ４６）。蛍光の光量とグルコース濃度には相関があるので、これで涙液のグルコース濃度がわかる。次に信号処理回路３３は涙液グルコース濃度と血糖値の関係を所定の方法により求める（Ｓ４７）。涙液グルコース濃度と血糖値はほぼ比例関係（おおむね１０分の１）であるが、その割合は被験者毎に異なるので、被験者毎にあらかじめ測定しておくことが好ましい。このようにして求められた血糖値を表示・記録装置３４で表示したり記録したりする（Ｓ４８）。
【００２７】
上記のように、コンタクトレンズ１にグルコース反応領域２を設けるだけで血糖度の測定を行うことができるため、通常のコンタクトレンズ１と同様に装着することができ、被験者に負担を軽減することができる。また、測定装置５に簡素な光学系のみを追加すればよいため、簡便な構成の測定装置５で測定することができる。これにより、測定装置を小型化することができ、メガネ、ヘッドマウントディスプレイ等の被験者が身に着ける装着具に測定装置を組み込むことができる。測定装置の可搬性が高くなり、被験者が測定装置やコンタクトレンズ１を煩わしく感じることなく、継続して測定することができる。グルコース反応領域２の位置に応じて光軸を調整することで、グルコース反応領域２に光を照射すること、及びグルコース反応領域２によって発せられた蛍光の受光を容易に行うことができる。特に、グルコース反応領域２に追尾するように励起光を照射することによって、被験者の瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができ、長時間の測定を行ったとしても被験者の負担を低減することができる。また、目の付近をスキャンする構成としたとしても、瞳孔に励起光が入射する時間を低減することができるため、被験者の負担を低減することができる。
【００２８】
なお、グルコース反応領域２に用いる物質については、上記の物質に特に限定されるものではなく、涙液中のグルコースと反応して、グルコースに応じた信号光を発する物質であればよい。同様に、参照光領域４に用いる物質についても、上記の物質に特に限定されるものではなく、涙液中のグルコースと無関係に参照光を発する物質であればよい。また、グルコース反応領域２の近傍に位置特定用のマーク３を設けることで、グルコース反応領域２の位置を確実に特定できる。さらに、撮像装置２１で撮像した画像に対して画像解析を行うことで、簡便かつ確実にグルコース反応領域２の位置を特定することができる。グルコース反応領域２をコンタクトレンズ１の中心からずれた位置に形成することで、コンタクトレンズ１装着時にグルコース反応領域２が瞳孔からずれる。これにより、瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができ、長時間の測定を行うことができるようになる。
【００２９】
（変形例）
ところで光学系とコンタクトレンズの位置関係などが随時変わる場合、励起光の状態や受光状況がそれに応じて変化する。そのために受光した光信号の絶対値が必ずしも涙液グルコース濃度を表すとは限らない場合がある。この場合、コンタクトレンズ１の一部にローダミン（中心発光波長５７４ｎｍ）などの蛍光材料を混ぜておき、２波長を測定し、ローダミンの蛍光を参照光として、その相対値によりグルコース濃度を推定する方法がある。この場合、受光装置２２で５１４ｎｍの蛍光と５７４ｎｍの蛍光とを検出できるようにする。
【００３０】
なお、ローダミンはグルコース反応領域２と同じ場所にあってもよい。この場合、受光装置２２にフルオレセインデキストランによる５１４ｎｍの蛍光とローダミンによる５７４ｎｍの蛍光を区別するような工夫をする。たとえば２種類のバンドパスフィルタを用いて受光する蛍光の波長を切り替えたり、異なるバンドパスフィルタを各々用いた受光装置２２を２系統用意する。このような構成の測定装置５においては、５７４ｎｍの蛍光の光信号の変動から励起光の状態や受光状況の変化を推定することができるため、正確に糖濃度を測定することができる。
【００３１】
しかしながらこの方法では、バンドパスフィルタの切替や２系統の受光装置２２が必要となり装置全体の重さが増えてしまう。それを回避するためのコンタクトレンズ１を図７に示す。図７は、コンタクトレンズ１の変形例を模式的に示す正面図である。あらかじめコンタクトレンズ１にグルコース反応領域２以外に参照光領域４を設け、ここにたとえばローダミンを塗布又は浸透させる。参照光領域４の位置はグルコース反応領域２と同じようにマーク３との位置関係で判別ができる。そこで光軸調整回路３１によりミラー２０を調整し参照光のみを検出することができる。光軸調整回路３１によりミラー２０を調整して、励起光をグルコース反応領域２と参照光領域４を交互に照射する。受光装置２２が５１４ｎｍと５７４ｎｍの両方の波長を検出できるようにすれば、バンドパスフィルタの機械的動作無しで１系統による測定を行うことができる。これにより重さを増やすことなく、より精密な測定が可能になる。なお、グルコース反応領域２と参照光領域４とが全く重ならないような別の領域としても良く、一部が重複するような領域としても良い。参照光領域４の位置についても、グルコース反応領域２と同様にマーク３の位置を基準として特定することができるようにしてもよい。
【００３２】
その他の実施の形態．
図８を用いて、その他の実施形態にかかる測定装置の構成について説明する。図８は、測定装置５の構成を簡略化して示すブロック図であり、測定装置５は、撮像部４１、制御部４２、出力部４３、記憶部４４、検出部４５、光軸調整部４６、光照射部４７、光出力部４８、光受光部４９、及び位置特定部５０を備えている。制御部４２は、測定装置５を制御するＣＰＵ等の集積回路を備え、各部の制御や情報処理を行う。制御部４２は、コンピュータプログラムを用いたソフトウェアにより各部の制御を行っても良く、ハードウェア構成によって各部の制御を行っても良い。
【００３３】
撮像部４１は、撮像装置２１と同様に、被検査者の眼の周辺の画像を撮像する。制御部４２は、処理回路３０と同様に撮像部４１で撮像された画像に対して所定の画像解析処理を行い、グルコース反応領域２の位置を特定する。従って、撮像部４１と制御部４２が、コンタクトレンズ１におけるグルコース反応領域２の位置を特定する位置特定部５０として機能する。光軸調整部４０は、光軸調整回路３１及びミラー２０と同様に、位置特定部５０で特定されたグルコース反応領域２の位置に基づいて励起光及び信号光の光軸調整を行う。光照射部４７は励起光を出力する光出力部４８を有しており、励起光放射装置２３及び励起光制御回路３５と同様に光出力部４８は調整された光軸に沿って伝播する励起光を出力する。コンタクトレンズ１中のグルコース反応領域２に励起光が照射されることにより発生する蛍光は、上記の光軸に沿って伝播して検出部４５に設けられた光受光部４９で受光される。
【００３４】
光受光部４９は、蛍光の強度を電気信号に変換するフォトダイオード等を有しており、光受光部４９を有する検出部４５が受光装置２２及び受光制御回路３２と同様に機能する。制御部４２に設けられた測定部５１は、信号処理回路３３と同様に光受光部４９からの電気信号に基づいて、被験者の糖濃度を測定する。例えば、制御部４２の測定部５１は、記憶部４４に予め記憶された変換式や変換テーブルなどを参照することによって蛍光強度からグルコース濃度を推定し、涙液中のグルコース濃度を血液中の糖濃度に変換する。表示・記録装置３４と同様に、記憶部４４は測定部５１で測定された糖濃度を記憶し、出力部４３は糖濃度をモニタ中に表示する。
【００３５】
なお、コンタクトレンズ１はハードコンタクトレンズ、ソフトコンタクトレンズ、使い捨てコンタクトレンズ、カラーコンタクトレンズ、視力補正用コンタクトレンズ、角膜矯正用コンタクトレンズなどのいずれのタイプであっても良い。上記の説明では、被験者が目に装着する眼用デバイスをコンタクトレンズ１としたが、コンタクトレンズ１以外の眼用デバイスを用いてもよい。例えば、眼中レンズ、結膜下レンズ、角膜内レンズ、外科用シャント／インプラント等の眼内に装着される眼用デバイスであればよく、外部からグルコース反応領域２を撮像できる箇所に装着した状態で測定を行う。
【符号の説明】
【００３６】
１ コンタクトレンズ
２ グルコース反応領域
３ マーク
４ 参照光領域
５ 測定装置
１０ 眼球
１１ 虹彩
２０ ミラー
２１ 撮像装置
２２ 受光装置
２３ 励起光放射装置
３０ 処理回路
３１ 光軸調整回路
３２ 受光制御回路
３３ 信号処理回路
３４ 表示・記録装置
３５ 励起光制御回路
４１ 撮像部
４２ 制御部
４３ 出力部
４４ 記憶部
４５ 検出部
４６ 光軸調整部
４７ 光照射部
４８ 光出力部
４９ 光受光部
５０ 位置特定部
５１ 測定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法に関し、特に詳しくは涙液中に含まれるグルコースに応じて糖濃度を測定する糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血糖値を測定するには血液を直接採取して測定することが行われている。しかしこのような生体を傷つける侵襲的な方法は被測定者への負担が大きく、特に１日に何度も測定をしなくてはならない糖尿病患者には負担となる。そこで、非侵襲で血糖値を測定できる方法が種々検討されている。例えば赤外線を使い、特定の波長のグルコースの赤外線吸収量を測定するという方法が検討されている。しかし、血液中の糖濃度はあまり高くない上に、ノイズとなる様々なたんぱく質や脂質が混じっている。しかも赤外線の吸収特性は体温のわずかの変化に影響されるので、血糖値の絶対値はもとより相対変化を得るのも現実的ではなく、いまだ実用化されていない。
【０００３】
その中で涙（涙液）の血糖値を測定するという方法がある。涙は血液と繋がっており、角膜の細胞に栄養を与えるために適度に血糖が含まれている。涙液の糖濃度は血糖値のおよそ１０分の１程度であり、涙液中の糖濃度の変化は血糖値の変化を直接反映する。涙液中の糖濃度はグルコースに反応する酵素を使って直接測定が可能である。例えば特許文献１にはグルコース反応酵素をコンタクトレンズにつけて測定する方法が開示されている。グルコース反応酵素がグルコースに反応して２波長の蛍光を発するため、その蛍光を観測することで血糖中のグルコース濃度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５２８１０３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０２３９２号公報
【特許文献３】特表２００５−５０２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、眼球の正面から瞳孔に光を当てて発する蛍光を検出している。従って、被験者は眼球を測定中動かすことができず、また測定装置は光学的に厳密につくられているので被験者の頭部が動かないようにする構造が必要になり、その分大きくなり、可搬性に問題がある。また眼球に直接可視光の光が入るので、測定中はまぶしく目がくらみやすい。したがって、この方法では常時測定ができず、数時間おきの測定となってしまう。
【０００６】
また、特許文献３に記載されているデバイスはコンタクトレンズに埋め込まれているが、その構造は複雑で製作が難しい。特に通信用のデバイス、および持続時間が十分長い電池を開発するのは困難であり、高コストになる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、糖濃度を簡便に測定することができる糖濃度度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る糖濃度測定装置は、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを装着した被験者に対して糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定部と、前記位置特定部で特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射部と、前記光照射部から照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出部と、前記検出部によって検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定部と、を備えるものである。このようにすることで、簡便に糖濃度を測定することができる。
本発明の第２の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記眼用デバイスには、前記グルコース反応領域に対して所定の位置関係にあるマークが設けられ、前記位置特定部は、前記マークの位置を特定することで、前記グルコース反応領域の位置を特定するものである。これにより、グルコース反応領域の位置を正確に特定することができるようになる。
本発明の第３の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記眼用デバイスには、前記光の照射によって前記信号光とは異なる波長の参照光を発生する第２の物質が設けられた参照用領域が設けられ、前記検出部は、前記参照用領域が発する前記参照光を検出し、前記測定部は、前記検出部が測定した参照光及び前記信号光に基づいて、前記涙液中の糖濃度を測定することを特徴とするものである。これにより、正確に糖濃度を測定することができる。
本発明の第４の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記位置測定部は、前記グルコース反応領域を含む前記眼用デバイスを撮像する撮像部を備え、前記撮像部によって撮像された画像を解析することで前記グルコース反応領域の位置を特定するものである。これにより、グルコース反応領域に確実に光を照射することができる。
本発明の第５の態様に係る糖濃度測定装置は、上記の糖濃度測定装置において、前記位置特定部は、特定した前記グルコース反応領域の位置に応じて、前記光照射部からの光及び前記検出部に向かう信号光の光軸の角度を調整する光軸調整部をさらに備えるものである。これにより、グルコース反応領域により確実に光を照射することができる。
本発明の第６の態様に係る測定装置は、上記の測定装置において、前記光軸調整部は、前記位置特定部で特定された前記グルコース反応領域に追尾するように、前記光軸の角度が調整されることを特徴とするものである。これにより、グルコース反応領域以外の部分に光が照射されるのを防ぐことができ、被験者が煩わしく感じるのをふせぐことができる。
本発明の第７の態様に係る糖濃度測定システムは、上記のいずれかの糖濃度測定装置と、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスと、備えたものである。これにより、簡便な糖濃度測定システムを提供することができる。
本発明の第８の態様に係る糖濃度測定方法は、涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを用いて糖濃度を測定する糖濃度測定方法であって、前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステップで特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射ステップと、前記光照射ステップで照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定ステップと、を備えるものである。このようにすることで、簡便に糖濃度を測定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、糖濃度を簡便に測定することができる糖濃度測定装置、糖濃度測定システム、及び糖濃度測定方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のコンタクトレンズを眼球に装着した状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの別の構成を模式的に示す図である。
【図４】図３のコンタクトレンズを眼球に装着した状態を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に糖濃度測定方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズの変形例の構成を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に糖濃度測定システムに用いられる測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態にかかる糖濃度測定システムに用いられるコンタクトレンズについて、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、コンタクトレンズ１の構成を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。このグルコース反応領域２は、グルコースに反応して所定の蛍光を発する物質が塗布や浸透により形成されている。そのような物質の一例として例えばフルオレセインデキストランはコンカナバリンＡへの結合に関してグルコースと競合するので、グルコース濃度が高くなるとコンカナバリンＡとの結合が外れ、グルコース濃度に比例した蛍光を発することができるようになる。例えば上記の蛍光物質を励起する波長４８８ｎｍの紫外線を当てると、グルコース反応領域２は波長５１４ｎｍのピークの蛍光を発し、蛍光の強さはグルコース濃度に比例する。このようにグルコース濃度に応じて蛍光が変化する領域がグルコース反応領域２である。またグルコース反応領域２には参照光としてローダミンなどのグルコースに影響を受けない蛍光材料を交ぜておくこともできる。
【００１２】
このグルコース反応領域２が透明である場合は、コンタクトレンズ１上におけるグルコース反応領域２の位置の認識が困難となる。このため位置情報を知らせるためのマーク３がコンタクトレンズ１上に設けられている。マーク３は、例えばコンタクトレンズ１の表面に印刷などを行うことにより形成することができる。このマーク３は普段は透明で特定の波長に反応するような素材であっても良く、たとえば紫外線に反応する蛍光材料を用いることができる。図１では、コンタクトレンズ１に、グルコース反応領域２に対応するよう４つのマーク３が設けられており、それぞれのグルコース反応領域２の近傍にマーク３が配置されている。また、グルコース反応領域２がある部分を浸潤性として、涙液を浸透させる構成とすることが好ましい。こうすることで、コンタクトレンズ１の裏面側、すなわち眼球側の涙液がグルコース反応領域２まで浸透するため、涙液中のグルコース濃度の測定を確実に行うことができるようになる。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、正面視においてグルコース反応領域２は円形のコンタクトレンズ１の中心から外れた位置に形成されている。従って、コンタクトレンズ１を装着した状態では瞳孔及び虹彩を外れた位置にグルコース反応領域２が配置される。グルコース反応領域２を虹彩の周辺の一部に設ける場合、グルコース反応領域２が瞼に隠れてしまわないように、複数個配置するのが望ましい。図１では４つのグルコース反応領域２が設けられており、これらのグルコース反応領域２はコンタクトレンズ１の中心を挟んで対向するように分散配置されている。このように、コンタクトレンズ１の中心の上下左右にグルコース反応領域２を設けることで、いずれの角度でコンタクトレンズ１が装着されたとしても、いずれかのグルコース反応領域２が瞼から露出するようになる。
【００１４】
図１に示すコンタクトレンズ１を眼球に装着すると図２に示すようになる。図２は、眼球１０にコンタクトレンズ１を装着した状態を模式的に示す正面図である。眼球１０の中心に虹彩１１があり、虹彩１１を覆うように虹彩１１の周囲にコンタクトレンズ１が装着されている。また、眼球１０が上下の瞼から見えており、上記の通り、左右２つのグルコース反応領域２が瞼から完全に露出しており、上下２つのグルコース反応領域２の一部が瞼に隠れている。さらに、左右２つのグルコース反応領域２の近傍にはマーク３があり、この２つのマーク３も瞼から完全に露出している。
【００１５】
なお、図１、図２では、グルコース反応領域２が複数の領域に分かれているものとして説明したが、例えば、図３、図４に示すように、グルコース反応領域２を虹彩１１の周囲に連続して円周方向に設けてもよい。図３（ａ）は、コンタクトレンズ１の別の構成を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。図４は、眼球１０にコンタクトレンズ１を装着した状態を模式的に示す正面図である。図３、図４のように、虹彩１１の周辺を囲むように円環上のグルコース反応領域２を設けた場合、虹彩１１から外側に所定距離だけ離れた位置では、必ずグルコース反応領域２が存在する。従って、虹彩１１を基準にグルコース反応領域２の位置を把握できることとなり、位置特定用のマーク３を省くことができる。
【００１６】
次に、上記のコンタクトレンズ１を用いた糖濃度測定システムについて図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態にかかる測定システムの構成を示す図である。測定システムは、コンタクトレンズ１と、測定装置５とを備えている。測定装置５は、ミラー２０、撮像装置２１、受光装置２２、励起光放射装置２３、処理回路３０、光軸調整回路３１、受光制御回路３２、信号処理回路３３、表示・記録装置３４、及び励起光制御回路３５を備えている。上記各回路は、測定装置５全体又は各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ(Random Access Memory)、画像処理用半導体等によって構成される。例えば、ソフトウェア及びハードウェア構成が協働することによって所定の処理を実行することが可能である。
【００１７】
図５の例においては、被験者の左目の眼球１０にはコンタクトレンズ１が装着され、コンタクトレンズ１にはグルコース反応領域２とマーク３が形成されている。眼球１０の前方には、コンタクトレンズ１の装着者の視界を妨げない位置（例えば前方斜め左の位置）にミラー２０が配置されており、ミラー２０は例えば反射方向を可変できるよう、２軸で回転可能となっている。ミラー２０はプラスチックなどに適度な反射率をもたせた半透明な材料でできていれば、視界を妨げず、より好ましい。
【００１８】
眼球１０の前方でコンタクトレンズ１の被験者の視界を妨げない位置には、ミラー２０に加えて、撮像装置２１が配置されている。撮像装置２１は例えば小型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラであり、眼球１０を撮影して、マーク３の位置を検出するために設けられている。例えば、眼球１０の全体を撮像するように撮像装置２１の画角や倍率を調整することで、確実にマーク３の位置を検出することができるようになる。撮像装置２１で撮影した画像は処理回路３０に出力され、処理回路３０は画像処理により画像を解析して、マーク３の位置を割り出す。なお、図３、４に示したマーク３が設けられていないコンタクトレンズ１の場合、撮像装置２１で虹彩１１を撮像し、処理回路３０が画像解析処理を行い、虹彩１１の位置を割り出す。
【００１９】
処理回路３０は、求めたマーク３又は虹彩１１の位置を光軸調整回路３１に出力し、光軸調整回路３１はその位置情報に基づいてミラー２０の向きを操作し、光軸を調整する。ミラー２０に対する光軸上には、励起光放射装置２３と受光装置２２が配置されている。励起光放射装置２３は例えば次のような構成になっている。励起光放射装置２３は、波長４８８ｎｍの光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）や半導体レーザ等の光源を有しており、コリメートレンズにより平行光あるいは平行光に近い光を作り出し、それをミラー２０に向かって放射する。ミラー２０は励起光放射装置からの放射光（励起光）をグルコース反応領域２に向けて反射する。グルコース反応領域２では励起光を受けて、５１４ｎｍの蛍光を発する。このとき、発生する蛍光の強度は、涙液中のグルコース濃度に応じたものとなっている。グルコース反応領域２で発生した蛍光はミラー２０に反射して、受光装置２２に達する。
【００２０】
受光装置２２は例えば次のような構成になっている。受光装置２２は５１４ｎｍ付近の光を通すバンドパスフィルタを有しており、蛍光信号以外の光信号を除去する。バンドパスフィルタを通った蛍光はレンズを通ってフォトダイオードに集光され、電気信号に変換される。受光装置２２はグルコース反応領域２で発生した蛍光の強度に応じて電気信号を出力する。受光装置２２からの電気信号は信号処理回路３３に出力され、信号処理回路３３は電気信号に基づいて血糖値を推定し、推定された血糖値は表示・記録装置３４のモニタにより表示される。なお、モニタの代わりに、あるいはモニタとともにスピーカを設け、音声により血糖値を報知するようにしてもよい。また、血糖値の値は表示・記録装置３４のメモリに記録され、血糖値の推移が参照出来るようになっている。なお、表示・記録装置３４のメモリに記憶された血糖値のデータを有線又は無線のインターフェースにより、外部の装置に送信しても良い。受光制御回路３２は受光装置２２が適切に動作できるように制御する。例えば、適切な電圧や温度による特性の変化を補正するなどの役割を持っている。励起光制御回路３５はレーザやＬＥＤの光量の制御などを行っている。
【００２１】
測定装置５を構成する構成要素は、例えば眼鏡の蔓（つる）やフレーム、あるいはヘッドマウントディスプレイといった形で目のそばに置かれる。こうすることで、装着性を向上することができ、長時間の装着が可能となる。
【００２２】
ミラー２０はＤＣ的にグルコース反応領域２を追尾するような構成になっていてもよい。このようにグルコース反応領域２を追尾し、このグルコース反応領域２のみに励起光を照射するような構成とすることにより、瞳孔に励起光が入って患者の活動が妨げられるのを回避することができる。ミラー２０によってグルコース反応領域２を追尾する場合、処理回路３０での画像処理結果に応じてグルコース反応領域２の位置を求め、グルコース反応領域２の励起光の入射位置がグルコース反応領域に追尾するように光軸調整回路３１がミラー２０の角度を調整すればよい。あるいは、被験者の測定対象となる目がある付近を光軸調整回路３１が常時スキャンするような構成でもよい。この場合は励起光を発するタイミングを処理回路３０が励起光制御回路３５に指示する。これにより、瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができるため、被験者に対する影響を低減することができ、長時間の測定を行うことができるようになる。
【００２３】
本実施形態に係る測定方法について図６に示す。図６は、測定方法を示すフローチャートである。まずグルコース反応領域２の位置を確認する（Ｓ４１）。これは撮像装置２１と処理回路３０により行う。すなわち、撮像装置２１でコンタクトレンズ１の一部の画像を取得して、処理回路３０がこの画像を解析することで、マーク３の位置を確認する。
【００２４】
次に光軸調整を行う（Ｓ４２）。これはミラー２０と光軸調整回路３１により行われる。すなわち、グルコース反応領域２に対するマーク３の相対位置が既知であるので、ステップＳ４１で求めたマーク３の位置から、グルコース反応領域２に光軸が一致するように光軸調整回路３１がミラー２０の角度調整を行う。
【００２５】
次にバックグラウンド受光を行い（Ｓ４３）、蛍光でない５１４ｎｍの信号を除去する。具体的には、励起光制御回路３５によって励起光を照射していない状態で、５１４ｎｍの光のバックグラウンドレベルを測定する。この測定結果は信号処理回路３３内のメモリに一時的に蓄えられる。
【００２６】
次に励起光照射を行い（Ｓ４４）、その結果生じた蛍光の信号光を受光する（Ｓ４５）。受光した信号光には蛍光だけでなくバックグラウンドノイズも含まれているので信号処理回路３３はバックグランドレベルと信号光との差分を取得し、グルコース信号とする（Ｓ４６）。蛍光の光量とグルコース濃度には相関があるので、これで涙液のグルコース濃度がわかる。次に信号処理回路３３は涙液グルコース濃度と血糖値の関係を所定の方法により求める（Ｓ４７）。涙液グルコース濃度と血糖値はほぼ比例関係（おおむね１０分の１）であるが、その割合は被験者毎に異なるので、被験者毎にあらかじめ測定しておくことが好ましい。このようにして求められた血糖値を表示・記録装置３４で表示したり記録したりする（Ｓ４８）。
【００２７】
上記のように、コンタクトレンズ１にグルコース反応領域２を設けるだけで血糖度の測定を行うことができるため、通常のコンタクトレンズ１と同様に装着することができ、被験者に負担を軽減することができる。また、測定装置５に簡素な光学系のみを追加すればよいため、簡便な構成の測定装置５で測定することができる。これにより、測定装置を小型化することができ、メガネ、ヘッドマウントディスプレイ等の被験者が身に着ける装着具に測定装置を組み込むことができる。測定装置の可搬性が高くなり、被験者が測定装置やコンタクトレンズ１を煩わしく感じることなく、継続して測定することができる。グルコース反応領域２の位置に応じて光軸を調整することで、グルコース反応領域２に光を照射すること、及びグルコース反応領域２によって発せられた蛍光の受光を容易に行うことができる。特に、グルコース反応領域２に追尾するように励起光を照射することによって、被験者の瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができ、長時間の測定を行ったとしても被験者の負担を低減することができる。また、目の付近をスキャンする構成としたとしても、瞳孔に励起光が入射する時間を低減することができるため、被験者の負担を低減することができる。
【００２８】
なお、グルコース反応領域２に用いる物質については、上記の物質に特に限定されるものではなく、涙液中のグルコースと反応して、グルコースに応じた信号光を発する物質であればよい。同様に、参照光領域４に用いる物質についても、上記の物質に特に限定されるものではなく、涙液中のグルコースと無関係に参照光を発する物質であればよい。また、グルコース反応領域２の近傍に位置特定用のマーク３を設けることで、グルコース反応領域２の位置を確実に特定できる。さらに、撮像装置２１で撮像した画像に対して画像解析を行うことで、簡便かつ確実にグルコース反応領域２の位置を特定することができる。グルコース反応領域２をコンタクトレンズ１の中心からずれた位置に形成することで、コンタクトレンズ１装着時にグルコース反応領域２が瞳孔からずれる。これにより、瞳孔に励起光が入射するのを防ぐことができ、長時間の測定を行うことができるようになる。
【００２９】
（変形例）
ところで光学系とコンタクトレンズの位置関係などが随時変わる場合、励起光の状態や受光状況がそれに応じて変化する。そのために受光した光信号の絶対値が必ずしも涙液グルコース濃度を表すとは限らない場合がある。この場合、コンタクトレンズ１の一部にローダミン（中心発光波長５７４ｎｍ）などの蛍光材料を混ぜておき、２波長を測定し、ローダミンの蛍光を参照光として、その相対値によりグルコース濃度を推定する方法がある。この場合、受光装置２２で５１４ｎｍの蛍光と５７４ｎｍの蛍光とを検出できるようにする。
【００３０】
なお、ローダミンはグルコース反応領域２と同じ場所にあってもよい。この場合、受光装置２２にフルオレセインデキストランによる５１４ｎｍの蛍光とローダミンによる５７４ｎｍの蛍光を区別するような工夫をする。たとえば２種類のバンドパスフィルタを用いて受光する蛍光の波長を切り替えたり、異なるバンドパスフィルタを各々用いた受光装置２２を２系統用意する。このような構成の測定装置５においては、５７４ｎｍの蛍光の光信号の変動から励起光の状態や受光状況の変化を推定することができるため、正確に糖濃度を測定することができる。
【００３１】
しかしながらこの方法では、バンドパスフィルタの切替や２系統の受光装置２２が必要となり装置全体の重さが増えてしまう。それを回避するためのコンタクトレンズ１を図７に示す。図７は、コンタクトレンズ１の変形例を模式的に示す正面図である。あらかじめコンタクトレンズ１にグルコース反応領域２以外に参照光領域４を設け、ここにたとえばローダミンを塗布又は浸透させる。参照光領域４の位置はグルコース反応領域２と同じようにマーク３との位置関係で判別ができる。そこで光軸調整回路３１によりミラー２０を調整し参照光のみを検出することができる。光軸調整回路３１によりミラー２０を調整して、励起光をグルコース反応領域２と参照光領域４を交互に照射する。受光装置２２が５１４ｎｍと５７４ｎｍの両方の波長を検出できるようにすれば、バンドパスフィルタの機械的動作無しで１系統による測定を行うことができる。これにより重さを増やすことなく、より精密な測定が可能になる。なお、グルコース反応領域２と参照光領域４とが全く重ならないような別の領域としても良く、一部が重複するような領域としても良い。参照光領域４の位置についても、グルコース反応領域２と同様にマーク３の位置を基準として特定することができるようにしてもよい。
【００３２】
その他の実施の形態．
図８を用いて、その他の実施形態にかかる測定装置の構成について説明する。図８は、測定装置５の構成を簡略化して示すブロック図であり、測定装置５は、撮像部４１、制御部４２、出力部４３、記憶部４４、検出部４５、光軸調整部４６、光照射部４７、光出力部４８、光受光部４９、及び位置特定部５０を備えている。制御部４２は、測定装置５を制御するＣＰＵ等の集積回路を備え、各部の制御や情報処理を行う。制御部４２は、コンピュータプログラムを用いたソフトウェアにより各部の制御を行っても良く、ハードウェア構成によって各部の制御を行っても良い。
【００３３】
撮像部４１は、撮像装置２１と同様に、被検査者の眼の周辺の画像を撮像する。制御部４２は、処理回路３０と同様に撮像部４１で撮像された画像に対して所定の画像解析処理を行い、グルコース反応領域２の位置を特定する。従って、撮像部４１と制御部４２が、コンタクトレンズ１におけるグルコース反応領域２の位置を特定する位置特定部５０として機能する。光軸調整部４０は、光軸調整回路３１及びミラー２０と同様に、位置特定部５０で特定されたグルコース反応領域２の位置に基づいて励起光及び信号光の光軸調整を行う。光照射部４７は励起光を出力する光出力部４８を有しており、励起光放射装置２３及び励起光制御回路３５と同様に光出力部４８は調整された光軸に沿って伝播する励起光を出力する。コンタクトレンズ１中のグルコース反応領域２に励起光が照射されることにより発生する蛍光は、上記の光軸に沿って伝播して検出部４５に設けられた光受光部４９で受光される。
【００３４】
光受光部４９は、蛍光の強度を電気信号に変換するフォトダイオード等を有しており、光受光部４９を有する検出部４５が受光装置２２及び受光制御回路３２と同様に機能する。制御部４２に設けられた測定部５１は、信号処理回路３３と同様に光受光部４９からの電気信号に基づいて、被験者の糖濃度を測定する。例えば、制御部４２の測定部５１は、記憶部４４に予め記憶された変換式や変換テーブルなどを参照することによって蛍光強度からグルコース濃度を推定し、涙液中のグルコース濃度を血液中の糖濃度に変換する。表示・記録装置３４と同様に、記憶部４４は測定部５１で測定された糖濃度を記憶し、出力部４３は糖濃度をモニタ中に表示する。
【００３５】
なお、コンタクトレンズ１はハードコンタクトレンズ、ソフトコンタクトレンズ、使い捨てコンタクトレンズ、カラーコンタクトレンズ、視力補正用コンタクトレンズ、角膜矯正用コンタクトレンズなどのいずれのタイプであっても良い。上記の説明では、被験者が目に装着する眼用デバイスをコンタクトレンズ１としたが、コンタクトレンズ１以外の眼用デバイスを用いてもよい。例えば、眼中レンズ、結膜下レンズ、角膜内レンズ、外科用シャント／インプラント等の眼内に装着される眼用デバイスであればよく、外部からグルコース反応領域２を撮像できる箇所に装着した状態で測定を行う。
【符号の説明】
【００３６】
１ コンタクトレンズ
２ グルコース反応領域
３ マーク
４ 参照光領域
５ 測定装置
１０ 眼球
１１ 虹彩
２０ ミラー
２１ 撮像装置
２２ 受光装置
２３ 励起光放射装置
３０ 処理回路
３１ 光軸調整回路
３２ 受光制御回路
３３ 信号処理回路
３４ 表示・記録装置
３５ 励起光制御回路
４１ 撮像部
４２ 制御部
４３ 出力部
４４ 記憶部
４５ 検出部
４６ 光軸調整部
４７ 光照射部
４８ 光出力部
４９ 光受光部
５０ 位置特定部
５１ 測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを装着した被験者に対して糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、
前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定部と、
前記位置特定部で特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射部と、
前記光照射部から照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定部と、を備える糖濃度測定装置。
【請求項２】
前記眼用デバイスには、前記グルコース反応領域に対して所定の位置関係にあるマークが設けられ、
前記位置特定部は、前記マークの位置を特定することで、前記グルコース反応領域の位置を特定する請求項１に記載の糖濃度測定装置。
【請求項３】
前記眼用デバイスには、前記光の照射によって前記信号光とは異なる波長の参照光を発生する第２の物質が設けられた参照用領域が設けられ、
前記検出部は、前記参照用領域が発する前記参照光を検出し、
前記測定部は、前記検出部が測定した参照光及び前記信号光に基づいて、前記涙液中の糖濃度を測定することを特徴とする請求項１、又は２に記載の糖濃度測定装置。
【請求項４】
前記位置測定部は、前記グルコース反応領域を含む前記眼用デバイスを撮像する撮像部を備え、前記撮像部によって撮像された画像を解析することで前記グルコース反応領域の位置を特定する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
【請求項５】
前記位置特定部は、特定した前記グルコース反応領域の位置に応じて、前記光照射部からの光及び前記検出部に向かう信号光の光軸の角度を調整する光軸調整部をさらに備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
【請求項６】
前記光軸調整部は、前記位置特定部で特定された前記グルコース反応領域に追尾するように、前記光軸の角度が調整されることを特徴とする請求項５に記載の糖濃度測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置と、
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスと、備えた糖濃度測定システム。
【請求項８】
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを用いて糖濃度を測定する糖濃度測定方法であって、
前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定ステップと、
前記位置特定ステップで特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射ステップと、
前記光照射ステップで照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定ステップと、を備える糖濃度測定方法。
【請求項１】
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを装着した被験者に対して糖濃度を測定する糖濃度測定装置であって、
前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定部と、
前記位置特定部で特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射部と、
前記光照射部から照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定部と、を備える糖濃度測定装置。
【請求項２】
前記眼用デバイスには、前記グルコース反応領域に対して所定の位置関係にあるマークが設けられ、
前記位置特定部は、前記マークの位置を特定することで、前記グルコース反応領域の位置を特定する請求項１に記載の糖濃度測定装置。
【請求項３】
前記眼用デバイスには、前記光の照射によって前記信号光とは異なる波長の参照光を発生する第２の物質が設けられた参照用領域が設けられ、
前記検出部は、前記参照用領域が発する前記参照光を検出し、
前記測定部は、前記検出部が測定した参照光及び前記信号光に基づいて、前記涙液中の糖濃度を測定することを特徴とする請求項１、又は２に記載の糖濃度測定装置。
【請求項４】
前記位置測定部は、前記グルコース反応領域を含む前記眼用デバイスを撮像する撮像部を備え、前記撮像部によって撮像された画像を解析することで前記グルコース反応領域の位置を特定する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
【請求項５】
前記位置特定部は、特定した前記グルコース反応領域の位置に応じて、前記光照射部からの光及び前記検出部に向かう信号光の光軸の角度を調整する光軸調整部をさらに備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置。
【請求項６】
前記光軸調整部は、前記位置特定部で特定された前記グルコース反応領域に追尾するように、前記光軸の角度が調整されることを特徴とする請求項５に記載の糖濃度測定装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の糖濃度測定装置と、
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスと、備えた糖濃度測定システム。
【請求項８】
涙液中のグルコースと反応する第１の物質が設けられ、光が照射されると前記涙液中のグルコース濃度に応じた信号光を発するグルコース反応領域を有する眼用デバイスを用いて糖濃度を測定する糖濃度測定方法であって、
前記眼用デバイスにおける前記グルコース反応領域の位置を特定する位置特定ステップと、
前記位置特定ステップで特定されたグルコース反応領域に対して、光を照射する光照射ステップと、
前記光照射ステップで照射された光によって前記グルコース反応領域で発生した信号光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された信号光に基づいて、糖濃度を測定する測定ステップと、を備える糖濃度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３０７５（Ｐ２０１３−３０７５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７０５７（Ｐ２０１１−１３７０５７）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]