較正システム及び較正方法
【課題】較正液として使用する懸濁液中の固体粒子の沈降を抑制することにより血液成分測定装置の較正を精度良く行うことができる較正システム及び較正方法を提供する。
【解決手段】較正システム１０Ａは、赤外光が透過可能であり且つ所定濃度の血液成分を含む懸濁液からなる較正液２６を内部に流通可能な第１透過部４４及び第２透過部４６と、第１透過部４４及び第２透過部４６に較正液２６を送液するポンプ３２とを備える。ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６内の較正液２６の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液する。
【解決手段】較正システム１０Ａは、赤外光が透過可能であり且つ所定濃度の血液成分を含む懸濁液からなる較正液２６を内部に流通可能な第１透過部４４及び第２透過部４６と、第１透過部４４及び第２透過部４６に較正液２６を送液するポンプ３２とを備える。ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６内の較正液２６の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光を身体に透過させて血液に含まれる所定成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システム及び較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病患者は、日常的に血糖値の変動を自分自身で測定することが推奨されており、例えば、従来から患者自身が手指等を穿刺して血液を採取し、測定装置を用いて血糖値を測定することが行われていた。しかしながら、上述した測定方法は、患者に対して多大な負担を強いることとなるため、近年、近赤外光を患者に照射して血液中に含まれる血液成分を測定可能な非侵襲技術を用いた血液成分測定装置が開発されている。
【０００３】
この血液成分測定装置を用いた測定方法では、例えば、血液中に含まれるグルコースが近赤外光の一部を吸収することを利用し、患者の身体の一部（例えば、手指等）に近赤外光を照射して前記身体を透過した近赤外光を受光し、その透過率又は吸光度を測定することにより血糖値（グルコース濃度）を算出している。また、この血糖値を測定する際、測定された透過率又は吸光度が、血液中のグルコース濃度か体組織に含まれたグルコース濃度であるかを判断することが困難であるため、血管の拍動を利用して周期的に変化するグルコース量に基づいて血液のグルコース濃度を算出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、上述したような血液成分測定装置では測定精度が要求されるため、その測定誤差を小さくするために較正作業が行われる。この較正作業は、例えば、装置の工場出荷時や定期的なメンテナンス時及び血糖値の測定前に行われ、所定の較正体を用いて行われる。較正体は、近赤外光を透過し、且つ、内部に所定濃度のグルコースを含む水溶液の充填されたものである。そして、異なる濃度のグルコース水溶液が充填された複数の較正体に対して近赤外光を順に透過させ、その透過率又は吸光度に基づいて得られる信号強度から検量線を作成して血液成分測定装置においてデータベース化する。この検量線に基づいて血糖値を算出することにより、血糖値の測定において精度向上が図られる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０３３４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学測定では、血液中の３０〜５０％を占める赤血球が光散乱因子となり測定誤差が生じる。このような測定誤差を低減するため、従来では、固体粒子（不溶粒子）を懸濁させたグルコース溶液や、標準血液（グルコース濃度が既知の血液）等の懸濁液を較正液として使用する場合がある。しかしながら、このような懸濁液を用いた較正にあっては、懸濁液中の固体粒子が沈降する場合がある。この場合、較正体からの透過光強度にバラツキが生じるため、較正精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、較正液として使用する懸濁液中の固体粒子の沈降を抑制することにより血液成分測定装置の較正を精度良く行うことができる較正システム及び較正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】
上記の目的を達成するため、本発明は、赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システムであって、前記赤外光が透過可能であり、且つ所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を内部に流通可能な透過部と、前記透過部に前記較正液を送液する送液機構とを備え、前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液することを特徴とする。
【０００９】
このような流速範囲で較正液を透過部内に通液させることで、透過部内を流れる較正液中の固体粒子の沈降が抑制され、透過部に通液する較正液において、固体粒子が均一に分散した状態が維持されるため、固体粒子の沈降による測定精度への影響を排除することができる。すなわち、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができるので、較正精度を好適に向上させることができる。
【００１０】
上記の較正システムにおいて、前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．０１〜４ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液するとよい。これにより、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００１１】
また、上記の較正システムにおいて、前記送液機構は、前記透過部における前記較正液の線流速について、複数の流速設定が可能であるとよい。この構成によれば、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００１２】
また、本発明は、赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置に対して較正を行うための較正方法であって、赤外光が透過可能な第１透過部内に所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第１透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、赤外光の光路長が前記第１透過部と異なる第２透過部内に前記較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第２透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、得られた少なくとも２つ以上の前記透過スペクトルから差分解析によって信号強度を算出し、前記信号強度に基づいた検量線を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような較正方法により、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができるので、較正精度を好適に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の較正システム及び較正方法によれば、較正液として使用する懸濁液中の固体粒子の沈降を抑制することにより血液成分測定装置の較正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】血液成分測定装置及び本発明の第１実施形態に係る較正システムを示す概略構成図である。
【図２】図１の血液成分測定装置の一部断面側面図である。
【図３】較正システムを構成するフローセルの外観斜視図である。
【図４】図１に示す血液成分測定装置に対して、較正システムの本体部を基端側へと移動させた場合を示す概略構成図である。
【図５】較正システムを用いて得られる近赤外光の信号強度と較正液の濃度との関係に基づいた検量線を示すグラフである。
【図６】異なる濃度を有した複数の較正液を用いて得られた信号強度と該較正液の濃度との関係に基づいた検量線を示すグラフである。
【図７】較正液の線流速と透過光量との関係を調べるための実験装置の概略構成図である。
【図８】図７に示した試験装置を用いた試験の結果を示すグラフであって、図８Ａは較正液の線流速が０、０〜０．０２ｃｍ／ｓの場合を示すグラフであり、図８Ｂは、０．０５〜２．５ｃｍ／ｓの場合を示すグラフである。
【図９】図７に示した試験装置を用いた試験の結果を示す第３のグラフであって、図９Ａは、較正液の線流速が２．８〜４．２ｃｍ／ｓの場合を示すグラフであり、図９Ｂは、線流速が１０〜２５ｃｍ／ｓの場合を示すグラフである。
【図１０】図７に示した実験装置を用いた実験における各線流速での透過光量の標準偏差を示すグラフである。
【図１１】血液成分測定装置及び本発明の第２実施形態に係る較正システムの概略構成図である。
【図１２】図１２Ａは、図１１に示した較正システムにおける第１フロー系の一部省略斜視図であり、図１２Ｂは、図１１に示した較正システムにおける第２フロー系の一部省略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る較正システム及び較正方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、血液成分測定装置１２及び本発明の第１実施形態に係る較正システムを示す概略構成図である。この較正システムは、血液成分測定装置１２を較正するために用いられる較正用構造体である。先ず、較正システム１０Ａによって較正がなされる血液成分測定装置１２について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。
【００１８】
この血液成分測定装置１２は、血液中のグルコース濃度を非侵襲で測定するものであり、図１及び図２に示されるように、ベースボディ１４と、該ベースボディ１４の先端側の上部に設けられ、血液成分を測定する際に、例えば、被検者の手指が挿入されるソケット１６と、前記ベースボディ１４の内部に設けられ前記ソケット１６側に向けて発光可能な発光部１８と、該発光部１８から発光されて手指を透過した光が入射される受光部２０とを含む。なお、血液成分測定装置１２は、発光部１８および受光部２０を含めてコンピュータ（図示せず）によって統合的に制御されている。
【００１９】
なお、図１において、ソケット１６を有する血液成分測定装置１２の上側を「先端」側（矢印Ａ方向）、前記血液成分測定装置１２の下側を「基端」側（矢印Ｂ方向）と呼び、他の各図についても同様とする。
【００２０】
ベースボディ１４は、その上面が平面状に形成され、例えば、手指等を前記上面に沿ってソケット１６側（矢印Ａ方向）へと移動可能に形成される。
【００２１】
ソケット１６は、例えば、手指の先端を挿入可能な空間を内部に有したカバー状に形成され、前記空間及びベースボディ１４の上面に臨むように受光部２０が設けられている。この受光部２０は、例えば、フォトダイオードからなる。
【００２２】
発光部１８は、例えば、近赤外光を取り出す分光器を備えたハロゲンランプ、若しくは、近赤外光を発光可能なＬＥＤからなり、ベースボディ１４において受光部２０と対向する位置に設けられる。換言すれば、発光部１８及び受光部２０は、ソケット１６の空間を介してベースボディ１４及びソケット１６において上下方向に対向配置される。すなわち、血液成分測定装置１２では、下方に設けられた発光部１８から鉛直上方向に向かって発光され受光部２０で受光される（図２参照）。
【００２３】
そして、血液成分測定装置１２では、ソケット１６の内部に手指（例えば、人差し指）を挿入した後、作業者が図示しない測定ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が前記手指において動脈、静脈及びその他の組織を透過し、受光部２０で受光される。コンピュータでは、脈拍に相当する期間において受光部２０から信号を受信し、スペクトル解析、差分解析を経て血糖値を求める。
【００２４】
次に、較正システム１０Ａについて、図１〜図６を参照しながら説明する。この較正システム１０Ａは、図１〜図３に示されるように、光散乱体２２が内装された本体部２４と、その一部が前記本体部２４の内部に設けられ較正液２６が充填されたフローセル２８と、前記フローセル２８の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられたリザーバタンク３０と、前記較正液２６を前記フローセル２８に沿って循環させるポンプ３２とからなる。較正液２６としては、所定濃度のグルコースを含む懸濁液が用いられる。このような懸濁液としては、例えば、グルコース溶液に固体粒子（光散乱性粒子）を混入させたものや、標準血液（グルコース濃度や各種血球数が既知の血液）が挙げられる。
【００２５】
本体部２４は、例えば、手指を模して先端が円弧状となった断面長円状に形成され、光散乱体２２である寒天等が内部に充填されている。すなわち、較正システム１０Ａでは、光散乱体２２を内部に設けることによって被検者の手指に近赤外光を透過させた際に血管周辺の生体組織で生じる散乱を再現している。
【００２６】
また、本体部２４において幅方向に沿った側面には、２組の第１及び第２凹部３４、３６が該本体部２４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って互いに所定間隔離間して形成される。この第１及び第２凹部３４、３６は、例えば、断面三角形状に窪んで形成され、該第１凹部３４が本体部２４の基端側（矢印Ｂ方向）、第２凹部３６が前記本体部２４の先端側（矢印Ａ方向）に設けられ、較正システム１０Ａがソケット１６の内部に挿入された際、前記第１及び第２凹部３４、３６のいずれか一方に対して前記ソケット１６の内壁面に形成された断面三角形状の凸部３８が係合される。これにより、ソケット１６に対して本体部２４を含む較正システム１０Ａが位置決めされて固定されることとなる。
【００２７】
すなわち、第１及び第２凹部３４、３６と凸部３８とは、血液成分測定装置１２に対する較正システム１０Ａの位置決めを行う位置決め機構として機能する。
【００２８】
フローセル２８は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された透過体４０と、該透過体４０の両端部にそれぞれ接続されるチューブ４２とからなり、前記透過体４０及びチューブ４２の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。透過体４０は断面長方形状に形成され、本体部２４の幅方向に沿って幅広状に形成された第１透過部４４と、前記第１透過部４４の端部に接合され、前記本体部２４の幅方向と直交した高さ方向に沿って幅広状に形成された第２透過部４６とを有する（図３参照）。
【００２９】
第１及び第２透過部４４、４６は、図３に示されるように、中空且つ断面長方形状でほぼ同一形状に形成され、その端部同士が中央部分で互いに略直角に交差するように接合されると共に、本体部２４の内部において、第１透過部４４が基端側（矢印Ｂ方向）、第２透過部４６が先端側（矢印Ａ方向）となるように配置される。したがって、第２透過部４６における光路長Ｌ２は、第１透過部４４における光路長Ｌ１よりも大きく設定されている（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００３０】
チューブ４２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第１透過部４４の水平断面の面積と第２透過部４６の縦断面の面積とは、同一となるように形成されている。ここで、第１及び第２透過部４４、４６は容積が同一となるように形成されているので、較正液２６を透過体４０の内部に流通させる際に、その流速が変化することがなく好適である。
【００３１】
そして、透過体４０は、図１に示されるように、本体部２４の第１凹部３４が血液成分測定装置１２の凸部３８に係合された状態で、第１透過部４４が発光部１８及び受光部２０に臨む位置に配置され、一方、図４に示されるように、第２凹部３６が前記凸部３８に係合された状態では、第２透過部４６が前記発光部１８及び受光部２０に臨む位置に配置される。
【００３２】
なお、第１透過部４４及び第２透過部４６の光路長Ｌ１、Ｌ２が大きすぎると、正確な吸光度を測定することが困難となる。よって、第１透過部４４における光路長Ｌ１及び第２透過部４６における光路長Ｌ２は、正確な吸光度を測定するために１．０ｃｍ以下であるのがよい。
【００３３】
チューブ４２は、透過体４０における第１透過部４４とリザーバタンク３０との間を接続する第１管路４８と、前記透過体４０における第２透過部４６と前記リザーバタンク３０とを接続する第２管路５０とを備え、前記第１管路４８は、前記第１透過部４４から本体部２４の基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在し、一方、前記第２管路５０は、第２透過部４６から本体部２４の先端側（矢印Ａ方向）に向かって延在した後、Ｕ字状に折曲されて前記基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在している。
【００３４】
第１管路４８の途中には、ポンプ（送液機構）３２が設けられている。ポンプ３２は、較正液２６に含有された固体粒子が沈降しないように、透過体４０（第１透過部４４及び第２透過部４６）に較正液２６を送液して、較正液２６を循環・流動させるための機構である。図示した構成例に係るポンプ３２は、リザーバタンク３０内の較正液２６を前記第１管路４８を通じて透過体４０へと流動させ、第２管路５０を通じて再び前記リザーバタンク３０へと循環させている。すなわち、フローセル２８とリザーバタンク３０は、較正液２６の循環路を構成している。
【００３５】
ポンプ３２としては、所望の流量で精度良く較正液２６を送液することができれば特に限定されず、ターボ型（遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ）、や容積型（ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、ローラーポンプ等）を適用することができる。
【００３６】
図１及び図４に示されるように、例えば、異なる濃度の較正液２６が貯えられた別のリザーバタンク３０ａを設け、図示しない切換手段を介して複数のリザーバタンク３０、３０ａとフローセル２８との接続状態を選択的に切換可能としてもよい。この場合、単一の較正システム１０Ａにおいて、異なる濃度の較正液２６を前記フローセル２８に対して供給して血液成分測定装置１２の較正作業を行うことが可能となる。
【００３７】
ここで、ポンプ３２によって透過体に送液される較正液２６の線流速の好ましい範囲について説明する。本発明者は、血液成分測定装置１２を較正する際の較正液２６の好ましい流速（線流速）を調べるため、種々の線速度での較正液２６の通液実験を実施した。図７に実験装置６０の概略を示す。図７に示す実験装置６０は、較正用セル６２と、較正用セル６２に連結された供給チューブ６４及び排出チューブ６６と、供給チューブ６４に接続された送液ポンプ６８と、較正用セル６２の両側に対向配置された投光部７０及び受光部７２とを備える。
【００３８】
この実験では、較正液２６として、グルコース濃度及び各種血球数が既知の標準血液を使用した。較正用セル６２は、第１透過部４４又は第２透過部４６に相当するものであり、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成されている。供給チューブ６４は、送液ポンプ６８からの較正液２６を較正用セル６２に移送する流路であり、排出チューブ６６は、較正用セル６２から流出した較正液２６を外部まで移送し排出する流路である。図示した構成例の送液ポンプ６８は、シリンジポンプとして構成されたものであり、較正液２６が充填されたシリンジ７４と、シリンジ７４が装着される装置本体７６とを有する。装置本体７６は、シリンジ７４の外筒７４ａを保持固定する固定部７６ａと、シリンジ７４の押し子７４ｂを押圧して前進させる駆動部７６ｂとを有する。装置本体７６の駆動部７６ｂが前進してシリンジ７４の押し子７４ｂを押圧することで、シリンジ７４内の較正液２６が吐出され、供給チューブ６４を介して較正用セル６２に送液される。駆動部７６ｂによる押し子７４ｂの移動速度は可変であり、これにより、較正用セル６２内での較正液２６の線流速は、駆動部７６ｂの駆動能力の範囲内で任意の速度に設定することができる。
【００３９】
このような実験装置６０を用いて、種々の線流速で較正液２６を較正用セル６２に送液するとともに、較正用セル６２からの透過光の強度（透過光量）を線流速ごとに測定した。その結果を図８Ａ〜図９Ｂに示す。図８Ａ〜図９Ｂにおいて、横軸は通液時間［ｍｉｎ］であり、縦軸は透過光量［ｃｏｕｎｔ］である。図８Ａにおいて、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ、較正液２６の線流速が０、０．０００５、０．０１、０．０２ｃｍ／ｓの場合を示している。図８Ｂにおいて、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは、それぞれ、０．０５、０．１、０．５、１．０、２．０、２．５ｃｍ／ｓの場合を示している。図９Ａにおいて、ｋ、ｌは、それぞれ、線流速が２．８、４．２ｃｍ／ｓの場合を示している。図９Ｂにおいて、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは、それぞれ、線流速が１０、１２、１５、２５ｃｍ／ｓの場合を示している。なお、線流速が１０〜２５ｃｍ／ｓの実験においては、図７に示した送液ポンプ６８（シリンジポンプ）に代えて、ペリスタポンプを使用した。
【００４０】
図１０は、上述した実験における各線流速での透過光量の標準偏差を示している。標準偏差は、線流速ごとに０〜１分、１〜２分、…９〜１０分の間（各６０ポイント）での標準偏差をとったものである。すなわち、１種類の線流速ごとに１０個の標準偏差を算出した（ただし、１０分まで測定したもののみ）。また図１０では、エアー混入などの人為的エラーの影響で特異的に大きくなった標準偏差を排除するため、１０個の標準偏差の中で、最も値が小さいものを掲載した。
【００４１】
図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ａから了解されるように、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓでは、時間経過に伴う透過光量の変化はほとんど無く、透過光量ほぼ一定であることが確認された。また、図１０から了解されるように、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓでは標準偏差が小さく、つまりバラツキが小さい。このような結果から、線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの場合、較正液２６中の固体粒子の沈降が有効に防止されていることが分かる。
【００４２】
一方、図８Ａ及び図９Ｂから了解されるように、０ｃｍ／ｓ及び１０ｃｍ／ｓ以上の場合は、時間経過に伴って透過光量が変化することが認められた。よって、０ｃｍ／ｓ及び１０ｃｍ／ｓ以上の場合は、較正液２６中の固体粒子の沈降やシェアストレスによる溶血、乱流などが発生し、その影響によって透過光量が不安定となったことが分かる。
【００４３】
次に、血液成分測定装置１２の較正方法について説明する。なお、ここでは、グルコース濃度が濃度Ｑの較正液２６が用いられると共に、較正システム１０Ａを構成する透過体４０及びチューブ４２の内部に予め較正液２６が満たされ、ポンプ３２を介して常に循環している状態とする。
【００４４】
先ず、この準備状態にある較正システム１０Ａを作業者が把持し、本体部２４の先端側から血液成分測定装置１２におけるソケット１６の内部に挿入していく。そして、図１に示されるように、ソケット１６の凸部３８に対して前記本体部２４の第１凹部３４を係合させることにより、透過体４０を構成する第１透過部４４が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００４５】
次に、作業者が、血液成分測定装置１２の計測ボタン（図示せず）を押すことにより、発光部１８から照射された近赤外光が較正システム１０Ａにおける本体部２４及び第１透過部４４を透過して受光部２０において受光される。この際、本体部２４は光散乱体２２を有しているため、近赤外光が散乱され、且つ、前記近赤外光が第１透過部４４を透過する際に較正液２６に含まれるグルコース分子によって該近赤外光の一部が吸収された後に受光部２０で受光される。詳細には、固有の波長を有する近赤外光の一部が、グルコース分子によって吸収される。
【００４６】
そして、受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータにおいて行われるスペクトル解析を経て透過スペクトルＰＡが作成される。詳細には、コンピュータでは、発光部１８から較正システム１０Ａに対して照射される光の強度と、受光部２０からの出力信号に基づいた透過光の強度とから吸光度が算出され、前記吸光度に基づいて透過スペクトルＰＡが作成される。
【００４７】
この場合、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、第１透過部４４内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第１透過部４４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、受光部２０において、第１透過部４４からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。すなわち、第１透過部４４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が生じると、第１透過部４４からの透過光強度にバラツキが生じるため、透過スペクトルＰＡを精度良く作成することができないが、較正液２６中の固体粒子の沈降が防止されることで、透過スペクトルＰＡを精度良く作成することができる。
【００４８】
次に、作業者が、較正システム１０Ａを血液成分測定装置１２のソケット１６から離間させる方向、すなわち、血液成分測定装置１２の基端側（矢印Ｂ方向）へと引っ張ることにより、第１凹部３４から凸部３８が離脱して第２凹部３６に係合される（図４参照）。これにより、図４に示されるように、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対して較正システム１０Ａの第２透過部４６が対峙した位置で位置決めされる。
【００４９】
そして、作業者が再び計測ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が較正システム１０Ａの本体部２４及び第２透過部４６を透過して受光部２０において受光される。この際、図３に示されるように、近赤外光の透過する第２透過部４６は、該近赤外光の照射方向に沿った光路長Ｌ２（断面積）が、第１透過部４４における光路長Ｌ１（断面積）に対して大きく形成されているため（Ｌ２＞Ｌ１）、前記近赤外光の較正液２６を透過する距離が長くなる。
【００５０】
その結果、第２透過部４６では、近赤外光を第１透過部４４に透過させた場合と比較し、較正液２６によって吸収される光が増加し、それに伴って、受光部２０において受光される近赤外光の光が減少することとなる。すなわち、近赤外光を較正システム１０Ａに透過させる際、第２透過部４６を透過させた際の吸光度が、第１透過部４４を透過させた際の吸光度に対して大きくなる。
【００５１】
すなわち、光路長Ｌ１が短い第１透過部４４は、血管が拍動によって収縮して血液量が減少した場合における身体の透過スペクトルを再現するためのものであり、一方、光路長Ｌ２の長い第２透過部４６は、前記血管が拍動によって拡張して前記血液量が増加した場合における前記身体の透過スペクトルを再現するために設けられている。
【００５２】
そして、この受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が再び図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータでは、スペクトル解析を行い、吸光度に基づいて透過スペクトルＰＢが作成される。
【００５３】
この場合、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、第２透過部４６内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、第２透過部４６からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。すなわち、第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が生じると、透過体からの透過光強度にバラツキが生じるため、透過スペクトルＰＢを精度良く作成することができないが、較正液２６中の固体粒子の沈降が防止されることで、透過スペクトルＰＢを精度良く作成することができる。
【００５４】
最後に、較正システム１０Ａにおける第１及び第２透過部４４、４６を透過させた際に得られた透過スペクトルＰＡ、ＰＢに基づいて差分解析を行い、較正液２６における信号強度Ｓを算出することにより、図５に示されるような前記信号強度Ｓと前記較正液２６の濃度Ｑとの関係に基づいた直線状の検量線Ｋが得られる。
【００５５】
そして、血液成分測定装置１２では、この検量線Ｋをデータベースとして保存し、血糖値を測定する際に参照することで高精度な測定を行うことができる。
【００５６】
上述した説明においては、所定濃度Ｑを有した単一の較正液２６を用いて血液成分測定装置１２の較正を行う場合について説明したが、例えば、図１及び図３に示されるように複数のリザーバタンク３０、３０ａを較正システム１０Ａに設け、異なる濃度Ｑ、Ｑ１〜Ｑ３の較正液２６を順番にフローセル２８へと送り込み、各較正液２６における信号強度Ｓ、Ｓ１〜Ｓ３を得るようにしてもよい。この場合、図６に示されるように、信号強度Ｓ、Ｓ１〜Ｓ３と較正液２６の濃度Ｑ、Ｑ１〜Ｑ３との関係からより高精度な検量線Ｋ１を作成することが可能である。その結果、血液成分測定装置１２において、より高精度に作成された検量線Ｋ１を用いて血糖値の測定精度を向上させることができる。
【００５７】
以上のように、第１実施形態では、血液成分測定装置１２の較正を行う較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、第１透過部４４及び第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、第１透過部４４及び第２透過部４６に通液する較正液２６において、固体粒子が均一に分散した状態が維持されるため、固体粒子の沈降による測定精度への影響を排除することができる。すなわち、第１透過部４４及び第２透過部４６からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。よって、血液成分測定装置１２の較正を精度良く行うことができる。
【００５８】
すなわち、高精度に得られた透過スペクトルＰＡ、ＰＢに基づいた信号強度Ｓから検量線Ｋ、Ｋ１を作成し、例えば、血液成分測定装置１２内にデータベースとして保存し利用することにより、該血液成分測定装置１２で被検者の血糖値を測定する際に高精度な測定結果を得ることが可能となる。換言すれば、血液成分測定装置１２における血糖値の測定誤差をより一層低減することができる。
【００５９】
較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６内の較正液２６の線流速が０．１〜４ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液することがより好ましい。ヒトの手指等の末梢血管における血液の線流速は、０．１〜４ｃｍ／ｓである。したがって、０．１〜４ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００６０】
また、較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６における較正液２６の線流速について、複数の流速設定ができるように構成されるとよい。血液の流速は身体の部位に応じて異なるため、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る較正システム１０Ｂを図１１及び図１２に示す。なお、上述した第１実施形態に係る較正システム１０Ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１１において、較正システム１０Ｂによって較正がなされる血液成分測定装置１２は、図１等に示した血液成分測定装置１２と同様に構成されている。較正システム１０Ｂは、較正液２６を流通させる第１フロー系８０及び第２フロー系８２により構成されている。
【００６３】
第１フロー系８０は、光散乱体２２が内装された第１本体部８４と、その一部が第１本体部８４の内部に設けられ較正液２６が充填された第１フローセル８６と、前記第１フローセル８６の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられた第１リザーバタンク８８と、前記較正液２６を前記第１フローセル８６に沿って循環させる第１ポンプ９０とからなる。
【００６４】
第１本体部８４は、図１等に示した本体部２４と同様に、例えば、手指を模して先端が円弧状となった断面長円状に形成され、被検者の手指に近赤外光を透過させた際に血管周辺の生体組織で生じる散乱を再現すべく、光散乱体２２である寒天等が内部に充填されている。
【００６５】
第１本体部８４において幅方向に沿った左右の側面には、一対の凹部９２が形成される。凹部９２は、例えば、断面三角形状に窪んで形成され、第１本体部８４がソケット１６の内部に挿入された際、凹部９２に対して前記ソケット１６の内壁面に形成された凸部３８が係合される。これにより、ソケット１６に対して第１本体部８４が位置決めされて固定されることとなる。
【００６６】
図１２Ａは、第１フローセル８６の先端部を示す一部省略斜視図である。図１１及び図１２Ａに示すように、第１フローセル８６は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された第１透過部９４と、該第１透過部９４の一端に接続された第１管路９６と、第１透過部９４の他端に接続された第２管路９８とを有し、第１透過部９４、第１管路９６及び第２管路９８の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。第１透過部９４は、断面長方形状に形成され、第１本体部８４の幅方向に沿って幅広状に形成されている。
【００６７】
第１管路９６は、透過体４０における第１透過部９４と第１リザーバタンク８８との間を接続するチューブであり、前記第１管路９６は、前記第１透過部９４から第１本体部８４の基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在する。第２管路９８は、第２透過部１０８と第１リザーバタンク８８とを接続するチューブであり、第２透過部１０８から第１本体部８４の先端側（矢印Ａ方向）に向かって延在した後、Ｕ字状に折曲されて前記基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在している。
【００６８】
第１管路９６の途中には、第１ポンプ（送液機構）９０が設けられている。第１ポンプ９０は、較正液２６に含有された固体粒子が沈降してしまわないように、第１透過部９４及び第２透過部１０８に較正液２６を送液して、較正液２６を循環・流動させるための機構であり、図１等に示したポンプ３２と同様に構成されている。第１ポンプ９０は、第１透過部９４内の較正液２６の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液する。
【００６９】
図１１に示すように、第２フロー系８２は、光散乱体２２が内装された第２本体部１００と、その一部が前記第２本体部１００の内部に設けられ較正液２６が充填された第２フローセル１０２と、前記第２フローセル１０２の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられた第２リザーバタンク１０４と、前記較正液２６を前記第２フローセル１０２に沿って循環させる第２ポンプ１０６とからなる。第２本体部１００は第１本体部８４と同様に構成され、第２リザーバタンク１０４は第１リザーバタンク８８と同様に構成され、第２ポンプ１０６は第１ポンプ９０と同様に構成されている。
【００７０】
図１２Ｂは、第２フローセル１０２の先端部を示す一部省略斜視図である。図１１及び図１２Ｂに示すように、第２フローセル１０２は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された第２透過部１０８と、該第２透過部１０８の一端に接続された第１管路１１０と、第１透過部９４の他端に接続された第２管路１１２とを有し、第２透過部１０８、第１管路１１０及び第２管路１１２の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。第２透過部１０８は、断面長方形状に形成され、第１本体部８４の幅方向と直交した高さ方向に沿って幅広状に形成されている。第２透過部１０８における光路長Ｌ４（図１２Ｂ参照）は、第１透過部９４における光路長Ｌ３（図１２Ａ参照）よりも大きく設定されている（Ｌ４＞Ｌ３）。
【００７１】
第１透過部９４及び第２透過部１０８の光路長Ｌ３、Ｌ４が大きすぎると、正確な吸光度を測定することが困難となる。よって、第１透過部９４における光路長Ｌ３及び第２透過部１０８における光路長Ｌ４は、正確な吸光度を測定するために１．０ｃｍ以下であるのがよい。
【００７２】
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第１透過部９４及び第２透過部１０８は、中空且つ断面長方形状でほぼ同一形状に形成されている。換言すれば、第１本体部８４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第１透過部９４の水平断面の面積と、第２本体部１００の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第２透過部１０８の縦断面の面積とが同一となるように形成されている。ここで、第１透過部９４及び第２透過部１０８は容積が同一となるように形成されているので、較正液２６を透過体４０の内部に流通させる際に、その流速が変化することがなく好適である。
【００７３】
次に、較正システム１０Ｂを用いた血液成分測定装置１２の較正方法について説明する。なお、ここでは、グルコース濃度が濃度Ｑの較正液２６が用いられると共に、第１フロー系８０を構成する第１透過部９４、第１管路９６及び第２管路９８の内部に予め較正液２６が満たされ、透過スペクトルを得るべく第１透過部９４に赤外光を透過させる際には、第１ポンプ９０を介して常に循環している状態とする。また、第２フロー系８２についても、第２透過部１０８、第１管路１１０及び第２管路１１２の内部に予め較正液２６が満たされ、透過スペクトルを得るべく第２透過部１０８に赤外光を透過させる際には、第２ポンプ１０６を介して常に循環している状態とする。
【００７４】
先ず、第１フロー系８０を作業者が把持し、第１本体部８４の先端側から血液成分測定装置１２におけるソケット１６の内部に挿入していく。そして、図１１に示されるように、ソケット１６の凸部３８に対して第１本体部８４の凹部９２を係合させることにより、第１透過部９４が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００７５】
次に、作業者が、血液成分測定装置１２の計測ボタン（図示せず）を押すことにより、発光部１８から照射された近赤外光が第１本体部８４及び第１透過部９４を透過して受光部２０において受光される。この際、固有の波長を有する近赤外光の一部が、グルコース分子によって吸収される。
【００７６】
そして、受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータにおいて行われるスペクトル解析を経て透過スペクトル（以下、「第１の透過スペクトル」という）が作成される。詳細には、コンピュータでは、発光部１８から較正システム１０Ｂに対して照射される光の強度と、受光部２０からの出力信号に基づいた透過光の強度とから吸光度が算出され、前記吸光度に基づいて第１の透過スペクトルが作成される。
【００７７】
この場合、本実施形態において、第１透過部９４内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第１透過部９４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができ、第１の透過スペクトルを精度良く作成することができる。
【００７８】
次に、作業者が、第１フロー系８０の第１本体部８４を血液成分測定装置１２の基端側（矢印Ｂ方向）へと引っ張って、ソケット１６から第１本体部８４を引き抜く。そして、第１本体部８４をソケットから引き抜いたら、第２フロー系８２を作業者が把持し、第２本体部１００の先端側からソケット１６の内部に挿入し、ソケット１６の凸部３８に対して第２本体部１００の凹部９２を係合させる。これにより、第２透過部１０８が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００７９】
そして、作業者が再び計測ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が第２本体部１００及び第２透過部１０８を透過して受光部２０において受光される。この際、近赤外光の透過する第２透過部１０８は、該近赤外光の照射方向に沿った光路長Ｌ４が、第１透過部９４における光路長Ｌ３に対して大きく形成されているため（Ｌ４＞Ｌ３）、前記近赤外光の較正液２６を透過する距離が長くなる。
【００８０】
その結果、第２透過部１０８では、近赤外光を第１透過部９４に透過させた場合と比較し、較正液２６によって吸収される光が増加し、それに伴って、受光部２０において受光される近赤外光の光が減少することとなる。すなわち、近赤外光を較正システム１０Ｂに透過させる際、第２透過部１０８を透過させた際の吸光度が、第１透過部９４を透過させた際の吸光度に対して大きくなる。
【００８１】
すなわち、光路長Ｌ３が短い第１透過部９４は、血管が拍動によって収縮して血液量が減少した場合における身体の透過スペクトルを再現するためのものであり、一方、光路長Ｌ４の長い第２透過部１０８は、前記血管が拍動によって拡張して前記血液量が増加した場合における前記身体の透過スペクトルを再現するために設けられている。
【００８２】
そして、この受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が再び図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータでは、スペクトル解析を行い、吸光度に基づいて透過スペクトル（以下、「第２の透過スペクトル」という）が作成される。この場合、本実施形態において、第２透過部１０８内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第２透過部１０８内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができ、第２の透過スペクトルを精度良く作成することができる。
【００８３】
最後に、較正システム１０Ｂにおける第１透過部９４及び第２透過部１０８を透過させた際に得られた第１及び第２の透過スペクトルに基づいて差分解析を行い、較正液２６における信号強度Ｓを算出することにより、図５に示した場合と同様に、前記信号強度Ｓと前記較正液２６の濃度Ｑとの関係に基づいた直線状の検量線Ｋが得られる。そして、血液成分測定装置１２では、この検量線Ｋをデータベースとして保存し、血糖値を測定する際に参照することで高精度な測定を行うことができる。
【００８４】
以上のように、血液成分測定装置１２の較正を行う較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で第１透過部９４内に較正液２６を送液することで、第１透過部９４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、第１透過部９４からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。また、第２ポンプ１０６により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で第２透過部１０８内に較正液２６を送液することで、第２透過部１０８内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、第２透過部１０８からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。よって、血液成分測定装置１２の較正を精度良く行うことができる。
【００８５】
較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０及び第２ポンプ１０６は、それぞれ第１透過部９４及び第２透過部１０８内の較正液２６の線流速が０．１〜４ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液することがより好ましい。ヒトの手指等の末梢血管における血液の線流速は、０．１〜４ｃｍ／ｓである。したがって、０．１〜４ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００８６】
また、較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０及び第２ポンプ１０６は、第１透過部９４及び第２透過部１０８における較正液２６の線流速について、複数の流速設定ができるように構成されるとよい。血液の流速は身体の部位に応じて異なるため、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００８７】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１０Ａ、１０Ｂ…較正システム １２…血液成分測定装置
４４、９４…第１透過部 ４６、１０８…第２透過部
３０、３０ａ…リザーバタンク ３２…ポンプ
８０…第１フロー系 ８２…第２フロー系
８８…第１リザーバタンク ９０…第１ポンプ
１０４…第２リザーバタンク １０６…第２ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光を身体に透過させて血液に含まれる所定成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システム及び較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病患者は、日常的に血糖値の変動を自分自身で測定することが推奨されており、例えば、従来から患者自身が手指等を穿刺して血液を採取し、測定装置を用いて血糖値を測定することが行われていた。しかしながら、上述した測定方法は、患者に対して多大な負担を強いることとなるため、近年、近赤外光を患者に照射して血液中に含まれる血液成分を測定可能な非侵襲技術を用いた血液成分測定装置が開発されている。
【０００３】
この血液成分測定装置を用いた測定方法では、例えば、血液中に含まれるグルコースが近赤外光の一部を吸収することを利用し、患者の身体の一部（例えば、手指等）に近赤外光を照射して前記身体を透過した近赤外光を受光し、その透過率又は吸光度を測定することにより血糖値（グルコース濃度）を算出している。また、この血糖値を測定する際、測定された透過率又は吸光度が、血液中のグルコース濃度か体組織に含まれたグルコース濃度であるかを判断することが困難であるため、血管の拍動を利用して周期的に変化するグルコース量に基づいて血液のグルコース濃度を算出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、上述したような血液成分測定装置では測定精度が要求されるため、その測定誤差を小さくするために較正作業が行われる。この較正作業は、例えば、装置の工場出荷時や定期的なメンテナンス時及び血糖値の測定前に行われ、所定の較正体を用いて行われる。較正体は、近赤外光を透過し、且つ、内部に所定濃度のグルコースを含む水溶液の充填されたものである。そして、異なる濃度のグルコース水溶液が充填された複数の較正体に対して近赤外光を順に透過させ、その透過率又は吸光度に基づいて得られる信号強度から検量線を作成して血液成分測定装置においてデータベース化する。この検量線に基づいて血糖値を算出することにより、血糖値の測定において精度向上が図られる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０３３４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光学測定では、血液中の３０〜５０％を占める赤血球が光散乱因子となり測定誤差が生じる。このような測定誤差を低減するため、従来では、固体粒子（不溶粒子）を懸濁させたグルコース溶液や、標準血液（グルコース濃度が既知の血液）等の懸濁液を較正液として使用する場合がある。しかしながら、このような懸濁液を用いた較正にあっては、懸濁液中の固体粒子が沈降する場合がある。この場合、較正体からの透過光強度にバラツキが生じるため、較正精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、較正液として使用する懸濁液中の固体粒子の沈降を抑制することにより血液成分測定装置の較正を精度良く行うことができる較正システム及び較正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】
上記の目的を達成するため、本発明は、赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システムであって、前記赤外光が透過可能であり、且つ所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を内部に流通可能な透過部と、前記透過部に前記較正液を送液する送液機構とを備え、前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液することを特徴とする。
【０００９】
このような流速範囲で較正液を透過部内に通液させることで、透過部内を流れる較正液中の固体粒子の沈降が抑制され、透過部に通液する較正液において、固体粒子が均一に分散した状態が維持されるため、固体粒子の沈降による測定精度への影響を排除することができる。すなわち、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができるので、較正精度を好適に向上させることができる。
【００１０】
上記の較正システムにおいて、前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．０１〜４ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液するとよい。これにより、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００１１】
また、上記の較正システムにおいて、前記送液機構は、前記透過部における前記較正液の線流速について、複数の流速設定が可能であるとよい。この構成によれば、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００１２】
また、本発明は、赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置に対して較正を行うための較正方法であって、赤外光が透過可能な第１透過部内に所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第１透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、赤外光の光路長が前記第１透過部と異なる第２透過部内に前記較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第２透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、得られた少なくとも２つ以上の前記透過スペクトルから差分解析によって信号強度を算出し、前記信号強度に基づいた検量線を得る工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような較正方法により、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができるので、較正精度を好適に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の較正システム及び較正方法によれば、較正液として使用する懸濁液中の固体粒子の沈降を抑制することにより血液成分測定装置の較正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】血液成分測定装置及び本発明の第１実施形態に係る較正システムを示す概略構成図である。
【図２】図１の血液成分測定装置の一部断面側面図である。
【図３】較正システムを構成するフローセルの外観斜視図である。
【図４】図１に示す血液成分測定装置に対して、較正システムの本体部を基端側へと移動させた場合を示す概略構成図である。
【図５】較正システムを用いて得られる近赤外光の信号強度と較正液の濃度との関係に基づいた検量線を示すグラフである。
【図６】異なる濃度を有した複数の較正液を用いて得られた信号強度と該較正液の濃度との関係に基づいた検量線を示すグラフである。
【図７】較正液の線流速と透過光量との関係を調べるための実験装置の概略構成図である。
【図８】図７に示した試験装置を用いた試験の結果を示すグラフであって、図８Ａは較正液の線流速が０、０〜０．０２ｃｍ／ｓの場合を示すグラフであり、図８Ｂは、０．０５〜２．５ｃｍ／ｓの場合を示すグラフである。
【図９】図７に示した試験装置を用いた試験の結果を示す第３のグラフであって、図９Ａは、較正液の線流速が２．８〜４．２ｃｍ／ｓの場合を示すグラフであり、図９Ｂは、線流速が１０〜２５ｃｍ／ｓの場合を示すグラフである。
【図１０】図７に示した実験装置を用いた実験における各線流速での透過光量の標準偏差を示すグラフである。
【図１１】血液成分測定装置及び本発明の第２実施形態に係る較正システムの概略構成図である。
【図１２】図１２Ａは、図１１に示した較正システムにおける第１フロー系の一部省略斜視図であり、図１２Ｂは、図１１に示した較正システムにおける第２フロー系の一部省略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る較正システム及び較正方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、血液成分測定装置１２及び本発明の第１実施形態に係る較正システムを示す概略構成図である。この較正システムは、血液成分測定装置１２を較正するために用いられる較正用構造体である。先ず、較正システム１０Ａによって較正がなされる血液成分測定装置１２について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。
【００１８】
この血液成分測定装置１２は、血液中のグルコース濃度を非侵襲で測定するものであり、図１及び図２に示されるように、ベースボディ１４と、該ベースボディ１４の先端側の上部に設けられ、血液成分を測定する際に、例えば、被検者の手指が挿入されるソケット１６と、前記ベースボディ１４の内部に設けられ前記ソケット１６側に向けて発光可能な発光部１８と、該発光部１８から発光されて手指を透過した光が入射される受光部２０とを含む。なお、血液成分測定装置１２は、発光部１８および受光部２０を含めてコンピュータ（図示せず）によって統合的に制御されている。
【００１９】
なお、図１において、ソケット１６を有する血液成分測定装置１２の上側を「先端」側（矢印Ａ方向）、前記血液成分測定装置１２の下側を「基端」側（矢印Ｂ方向）と呼び、他の各図についても同様とする。
【００２０】
ベースボディ１４は、その上面が平面状に形成され、例えば、手指等を前記上面に沿ってソケット１６側（矢印Ａ方向）へと移動可能に形成される。
【００２１】
ソケット１６は、例えば、手指の先端を挿入可能な空間を内部に有したカバー状に形成され、前記空間及びベースボディ１４の上面に臨むように受光部２０が設けられている。この受光部２０は、例えば、フォトダイオードからなる。
【００２２】
発光部１８は、例えば、近赤外光を取り出す分光器を備えたハロゲンランプ、若しくは、近赤外光を発光可能なＬＥＤからなり、ベースボディ１４において受光部２０と対向する位置に設けられる。換言すれば、発光部１８及び受光部２０は、ソケット１６の空間を介してベースボディ１４及びソケット１６において上下方向に対向配置される。すなわち、血液成分測定装置１２では、下方に設けられた発光部１８から鉛直上方向に向かって発光され受光部２０で受光される（図２参照）。
【００２３】
そして、血液成分測定装置１２では、ソケット１６の内部に手指（例えば、人差し指）を挿入した後、作業者が図示しない測定ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が前記手指において動脈、静脈及びその他の組織を透過し、受光部２０で受光される。コンピュータでは、脈拍に相当する期間において受光部２０から信号を受信し、スペクトル解析、差分解析を経て血糖値を求める。
【００２４】
次に、較正システム１０Ａについて、図１〜図６を参照しながら説明する。この較正システム１０Ａは、図１〜図３に示されるように、光散乱体２２が内装された本体部２４と、その一部が前記本体部２４の内部に設けられ較正液２６が充填されたフローセル２８と、前記フローセル２８の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられたリザーバタンク３０と、前記較正液２６を前記フローセル２８に沿って循環させるポンプ３２とからなる。較正液２６としては、所定濃度のグルコースを含む懸濁液が用いられる。このような懸濁液としては、例えば、グルコース溶液に固体粒子（光散乱性粒子）を混入させたものや、標準血液（グルコース濃度や各種血球数が既知の血液）が挙げられる。
【００２５】
本体部２４は、例えば、手指を模して先端が円弧状となった断面長円状に形成され、光散乱体２２である寒天等が内部に充填されている。すなわち、較正システム１０Ａでは、光散乱体２２を内部に設けることによって被検者の手指に近赤外光を透過させた際に血管周辺の生体組織で生じる散乱を再現している。
【００２６】
また、本体部２４において幅方向に沿った側面には、２組の第１及び第２凹部３４、３６が該本体部２４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って互いに所定間隔離間して形成される。この第１及び第２凹部３４、３６は、例えば、断面三角形状に窪んで形成され、該第１凹部３４が本体部２４の基端側（矢印Ｂ方向）、第２凹部３６が前記本体部２４の先端側（矢印Ａ方向）に設けられ、較正システム１０Ａがソケット１６の内部に挿入された際、前記第１及び第２凹部３４、３６のいずれか一方に対して前記ソケット１６の内壁面に形成された断面三角形状の凸部３８が係合される。これにより、ソケット１６に対して本体部２４を含む較正システム１０Ａが位置決めされて固定されることとなる。
【００２７】
すなわち、第１及び第２凹部３４、３６と凸部３８とは、血液成分測定装置１２に対する較正システム１０Ａの位置決めを行う位置決め機構として機能する。
【００２８】
フローセル２８は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された透過体４０と、該透過体４０の両端部にそれぞれ接続されるチューブ４２とからなり、前記透過体４０及びチューブ４２の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。透過体４０は断面長方形状に形成され、本体部２４の幅方向に沿って幅広状に形成された第１透過部４４と、前記第１透過部４４の端部に接合され、前記本体部２４の幅方向と直交した高さ方向に沿って幅広状に形成された第２透過部４６とを有する（図３参照）。
【００２９】
第１及び第２透過部４４、４６は、図３に示されるように、中空且つ断面長方形状でほぼ同一形状に形成され、その端部同士が中央部分で互いに略直角に交差するように接合されると共に、本体部２４の内部において、第１透過部４４が基端側（矢印Ｂ方向）、第２透過部４６が先端側（矢印Ａ方向）となるように配置される。したがって、第２透過部４６における光路長Ｌ２は、第１透過部４４における光路長Ｌ１よりも大きく設定されている（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００３０】
チューブ４２の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第１透過部４４の水平断面の面積と第２透過部４６の縦断面の面積とは、同一となるように形成されている。ここで、第１及び第２透過部４４、４６は容積が同一となるように形成されているので、較正液２６を透過体４０の内部に流通させる際に、その流速が変化することがなく好適である。
【００３１】
そして、透過体４０は、図１に示されるように、本体部２４の第１凹部３４が血液成分測定装置１２の凸部３８に係合された状態で、第１透過部４４が発光部１８及び受光部２０に臨む位置に配置され、一方、図４に示されるように、第２凹部３６が前記凸部３８に係合された状態では、第２透過部４６が前記発光部１８及び受光部２０に臨む位置に配置される。
【００３２】
なお、第１透過部４４及び第２透過部４６の光路長Ｌ１、Ｌ２が大きすぎると、正確な吸光度を測定することが困難となる。よって、第１透過部４４における光路長Ｌ１及び第２透過部４６における光路長Ｌ２は、正確な吸光度を測定するために１．０ｃｍ以下であるのがよい。
【００３３】
チューブ４２は、透過体４０における第１透過部４４とリザーバタンク３０との間を接続する第１管路４８と、前記透過体４０における第２透過部４６と前記リザーバタンク３０とを接続する第２管路５０とを備え、前記第１管路４８は、前記第１透過部４４から本体部２４の基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在し、一方、前記第２管路５０は、第２透過部４６から本体部２４の先端側（矢印Ａ方向）に向かって延在した後、Ｕ字状に折曲されて前記基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在している。
【００３４】
第１管路４８の途中には、ポンプ（送液機構）３２が設けられている。ポンプ３２は、較正液２６に含有された固体粒子が沈降しないように、透過体４０（第１透過部４４及び第２透過部４６）に較正液２６を送液して、較正液２６を循環・流動させるための機構である。図示した構成例に係るポンプ３２は、リザーバタンク３０内の較正液２６を前記第１管路４８を通じて透過体４０へと流動させ、第２管路５０を通じて再び前記リザーバタンク３０へと循環させている。すなわち、フローセル２８とリザーバタンク３０は、較正液２６の循環路を構成している。
【００３５】
ポンプ３２としては、所望の流量で精度良く較正液２６を送液することができれば特に限定されず、ターボ型（遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ）、や容積型（ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、ローラーポンプ等）を適用することができる。
【００３６】
図１及び図４に示されるように、例えば、異なる濃度の較正液２６が貯えられた別のリザーバタンク３０ａを設け、図示しない切換手段を介して複数のリザーバタンク３０、３０ａとフローセル２８との接続状態を選択的に切換可能としてもよい。この場合、単一の較正システム１０Ａにおいて、異なる濃度の較正液２６を前記フローセル２８に対して供給して血液成分測定装置１２の較正作業を行うことが可能となる。
【００３７】
ここで、ポンプ３２によって透過体に送液される較正液２６の線流速の好ましい範囲について説明する。本発明者は、血液成分測定装置１２を較正する際の較正液２６の好ましい流速（線流速）を調べるため、種々の線速度での較正液２６の通液実験を実施した。図７に実験装置６０の概略を示す。図７に示す実験装置６０は、較正用セル６２と、較正用セル６２に連結された供給チューブ６４及び排出チューブ６６と、供給チューブ６４に接続された送液ポンプ６８と、較正用セル６２の両側に対向配置された投光部７０及び受光部７２とを備える。
【００３８】
この実験では、較正液２６として、グルコース濃度及び各種血球数が既知の標準血液を使用した。較正用セル６２は、第１透過部４４又は第２透過部４６に相当するものであり、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成されている。供給チューブ６４は、送液ポンプ６８からの較正液２６を較正用セル６２に移送する流路であり、排出チューブ６６は、較正用セル６２から流出した較正液２６を外部まで移送し排出する流路である。図示した構成例の送液ポンプ６８は、シリンジポンプとして構成されたものであり、較正液２６が充填されたシリンジ７４と、シリンジ７４が装着される装置本体７６とを有する。装置本体７６は、シリンジ７４の外筒７４ａを保持固定する固定部７６ａと、シリンジ７４の押し子７４ｂを押圧して前進させる駆動部７６ｂとを有する。装置本体７６の駆動部７６ｂが前進してシリンジ７４の押し子７４ｂを押圧することで、シリンジ７４内の較正液２６が吐出され、供給チューブ６４を介して較正用セル６２に送液される。駆動部７６ｂによる押し子７４ｂの移動速度は可変であり、これにより、較正用セル６２内での較正液２６の線流速は、駆動部７６ｂの駆動能力の範囲内で任意の速度に設定することができる。
【００３９】
このような実験装置６０を用いて、種々の線流速で較正液２６を較正用セル６２に送液するとともに、較正用セル６２からの透過光の強度（透過光量）を線流速ごとに測定した。その結果を図８Ａ〜図９Ｂに示す。図８Ａ〜図９Ｂにおいて、横軸は通液時間［ｍｉｎ］であり、縦軸は透過光量［ｃｏｕｎｔ］である。図８Ａにおいて、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ、較正液２６の線流速が０、０．０００５、０．０１、０．０２ｃｍ／ｓの場合を示している。図８Ｂにおいて、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは、それぞれ、０．０５、０．１、０．５、１．０、２．０、２．５ｃｍ／ｓの場合を示している。図９Ａにおいて、ｋ、ｌは、それぞれ、線流速が２．８、４．２ｃｍ／ｓの場合を示している。図９Ｂにおいて、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは、それぞれ、線流速が１０、１２、１５、２５ｃｍ／ｓの場合を示している。なお、線流速が１０〜２５ｃｍ／ｓの実験においては、図７に示した送液ポンプ６８（シリンジポンプ）に代えて、ペリスタポンプを使用した。
【００４０】
図１０は、上述した実験における各線流速での透過光量の標準偏差を示している。標準偏差は、線流速ごとに０〜１分、１〜２分、…９〜１０分の間（各６０ポイント）での標準偏差をとったものである。すなわち、１種類の線流速ごとに１０個の標準偏差を算出した（ただし、１０分まで測定したもののみ）。また図１０では、エアー混入などの人為的エラーの影響で特異的に大きくなった標準偏差を排除するため、１０個の標準偏差の中で、最も値が小さいものを掲載した。
【００４１】
図８Ａ、図８Ｂ及び図９Ａから了解されるように、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓでは、時間経過に伴う透過光量の変化はほとんど無く、透過光量ほぼ一定であることが確認された。また、図１０から了解されるように、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓでは標準偏差が小さく、つまりバラツキが小さい。このような結果から、線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの場合、較正液２６中の固体粒子の沈降が有効に防止されていることが分かる。
【００４２】
一方、図８Ａ及び図９Ｂから了解されるように、０ｃｍ／ｓ及び１０ｃｍ／ｓ以上の場合は、時間経過に伴って透過光量が変化することが認められた。よって、０ｃｍ／ｓ及び１０ｃｍ／ｓ以上の場合は、較正液２６中の固体粒子の沈降やシェアストレスによる溶血、乱流などが発生し、その影響によって透過光量が不安定となったことが分かる。
【００４３】
次に、血液成分測定装置１２の較正方法について説明する。なお、ここでは、グルコース濃度が濃度Ｑの較正液２６が用いられると共に、較正システム１０Ａを構成する透過体４０及びチューブ４２の内部に予め較正液２６が満たされ、ポンプ３２を介して常に循環している状態とする。
【００４４】
先ず、この準備状態にある較正システム１０Ａを作業者が把持し、本体部２４の先端側から血液成分測定装置１２におけるソケット１６の内部に挿入していく。そして、図１に示されるように、ソケット１６の凸部３８に対して前記本体部２４の第１凹部３４を係合させることにより、透過体４０を構成する第１透過部４４が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００４５】
次に、作業者が、血液成分測定装置１２の計測ボタン（図示せず）を押すことにより、発光部１８から照射された近赤外光が較正システム１０Ａにおける本体部２４及び第１透過部４４を透過して受光部２０において受光される。この際、本体部２４は光散乱体２２を有しているため、近赤外光が散乱され、且つ、前記近赤外光が第１透過部４４を透過する際に較正液２６に含まれるグルコース分子によって該近赤外光の一部が吸収された後に受光部２０で受光される。詳細には、固有の波長を有する近赤外光の一部が、グルコース分子によって吸収される。
【００４６】
そして、受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータにおいて行われるスペクトル解析を経て透過スペクトルＰＡが作成される。詳細には、コンピュータでは、発光部１８から較正システム１０Ａに対して照射される光の強度と、受光部２０からの出力信号に基づいた透過光の強度とから吸光度が算出され、前記吸光度に基づいて透過スペクトルＰＡが作成される。
【００４７】
この場合、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、第１透過部４４内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第１透過部４４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、受光部２０において、第１透過部４４からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。すなわち、第１透過部４４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が生じると、第１透過部４４からの透過光強度にバラツキが生じるため、透過スペクトルＰＡを精度良く作成することができないが、較正液２６中の固体粒子の沈降が防止されることで、透過スペクトルＰＡを精度良く作成することができる。
【００４８】
次に、作業者が、較正システム１０Ａを血液成分測定装置１２のソケット１６から離間させる方向、すなわち、血液成分測定装置１２の基端側（矢印Ｂ方向）へと引っ張ることにより、第１凹部３４から凸部３８が離脱して第２凹部３６に係合される（図４参照）。これにより、図４に示されるように、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対して較正システム１０Ａの第２透過部４６が対峙した位置で位置決めされる。
【００４９】
そして、作業者が再び計測ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が較正システム１０Ａの本体部２４及び第２透過部４６を透過して受光部２０において受光される。この際、図３に示されるように、近赤外光の透過する第２透過部４６は、該近赤外光の照射方向に沿った光路長Ｌ２（断面積）が、第１透過部４４における光路長Ｌ１（断面積）に対して大きく形成されているため（Ｌ２＞Ｌ１）、前記近赤外光の較正液２６を透過する距離が長くなる。
【００５０】
その結果、第２透過部４６では、近赤外光を第１透過部４４に透過させた場合と比較し、較正液２６によって吸収される光が増加し、それに伴って、受光部２０において受光される近赤外光の光が減少することとなる。すなわち、近赤外光を較正システム１０Ａに透過させる際、第２透過部４６を透過させた際の吸光度が、第１透過部４４を透過させた際の吸光度に対して大きくなる。
【００５１】
すなわち、光路長Ｌ１が短い第１透過部４４は、血管が拍動によって収縮して血液量が減少した場合における身体の透過スペクトルを再現するためのものであり、一方、光路長Ｌ２の長い第２透過部４６は、前記血管が拍動によって拡張して前記血液量が増加した場合における前記身体の透過スペクトルを再現するために設けられている。
【００５２】
そして、この受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が再び図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータでは、スペクトル解析を行い、吸光度に基づいて透過スペクトルＰＢが作成される。
【００５３】
この場合、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、本実施形態に係る血液成分測定装置１２では、第２透過部４６内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、第２透過部４６からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。すなわち、第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が生じると、透過体からの透過光強度にバラツキが生じるため、透過スペクトルＰＢを精度良く作成することができないが、較正液２６中の固体粒子の沈降が防止されることで、透過スペクトルＰＢを精度良く作成することができる。
【００５４】
最後に、較正システム１０Ａにおける第１及び第２透過部４４、４６を透過させた際に得られた透過スペクトルＰＡ、ＰＢに基づいて差分解析を行い、較正液２６における信号強度Ｓを算出することにより、図５に示されるような前記信号強度Ｓと前記較正液２６の濃度Ｑとの関係に基づいた直線状の検量線Ｋが得られる。
【００５５】
そして、血液成分測定装置１２では、この検量線Ｋをデータベースとして保存し、血糖値を測定する際に参照することで高精度な測定を行うことができる。
【００５６】
上述した説明においては、所定濃度Ｑを有した単一の較正液２６を用いて血液成分測定装置１２の較正を行う場合について説明したが、例えば、図１及び図３に示されるように複数のリザーバタンク３０、３０ａを較正システム１０Ａに設け、異なる濃度Ｑ、Ｑ１〜Ｑ３の較正液２６を順番にフローセル２８へと送り込み、各較正液２６における信号強度Ｓ、Ｓ１〜Ｓ３を得るようにしてもよい。この場合、図６に示されるように、信号強度Ｓ、Ｓ１〜Ｓ３と較正液２６の濃度Ｑ、Ｑ１〜Ｑ３との関係からより高精度な検量線Ｋ１を作成することが可能である。その結果、血液成分測定装置１２において、より高精度に作成された検量線Ｋ１を用いて血糖値の測定精度を向上させることができる。
【００５７】
以上のように、第１実施形態では、血液成分測定装置１２の較正を行う較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、第１透過部４４及び第２透過部４６内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、第１透過部４４及び第２透過部４６に通液する較正液２６において、固体粒子が均一に分散した状態が維持されるため、固体粒子の沈降による測定精度への影響を排除することができる。すなわち、第１透過部４４及び第２透過部４６からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。よって、血液成分測定装置１２の較正を精度良く行うことができる。
【００５８】
すなわち、高精度に得られた透過スペクトルＰＡ、ＰＢに基づいた信号強度Ｓから検量線Ｋ、Ｋ１を作成し、例えば、血液成分測定装置１２内にデータベースとして保存し利用することにより、該血液成分測定装置１２で被検者の血糖値を測定する際に高精度な測定結果を得ることが可能となる。換言すれば、血液成分測定装置１２における血糖値の測定誤差をより一層低減することができる。
【００５９】
較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６内の較正液２６の線流速が０．１〜４ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液することがより好ましい。ヒトの手指等の末梢血管における血液の線流速は、０．１〜４ｃｍ／ｓである。したがって、０．１〜４ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００６０】
また、較正システム１０Ａにおいて、ポンプ３２は、第１透過部４４及び第２透過部４６における較正液２６の線流速について、複数の流速設定ができるように構成されるとよい。血液の流速は身体の部位に応じて異なるため、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る較正システム１０Ｂを図１１及び図１２に示す。なお、上述した第１実施形態に係る較正システム１０Ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１１において、較正システム１０Ｂによって較正がなされる血液成分測定装置１２は、図１等に示した血液成分測定装置１２と同様に構成されている。較正システム１０Ｂは、較正液２６を流通させる第１フロー系８０及び第２フロー系８２により構成されている。
【００６３】
第１フロー系８０は、光散乱体２２が内装された第１本体部８４と、その一部が第１本体部８４の内部に設けられ較正液２６が充填された第１フローセル８６と、前記第１フローセル８６の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられた第１リザーバタンク８８と、前記較正液２６を前記第１フローセル８６に沿って循環させる第１ポンプ９０とからなる。
【００６４】
第１本体部８４は、図１等に示した本体部２４と同様に、例えば、手指を模して先端が円弧状となった断面長円状に形成され、被検者の手指に近赤外光を透過させた際に血管周辺の生体組織で生じる散乱を再現すべく、光散乱体２２である寒天等が内部に充填されている。
【００６５】
第１本体部８４において幅方向に沿った左右の側面には、一対の凹部９２が形成される。凹部９２は、例えば、断面三角形状に窪んで形成され、第１本体部８４がソケット１６の内部に挿入された際、凹部９２に対して前記ソケット１６の内壁面に形成された凸部３８が係合される。これにより、ソケット１６に対して第１本体部８４が位置決めされて固定されることとなる。
【００６６】
図１２Ａは、第１フローセル８６の先端部を示す一部省略斜視図である。図１１及び図１２Ａに示すように、第１フローセル８６は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された第１透過部９４と、該第１透過部９４の一端に接続された第１管路９６と、第１透過部９４の他端に接続された第２管路９８とを有し、第１透過部９４、第１管路９６及び第２管路９８の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。第１透過部９４は、断面長方形状に形成され、第１本体部８４の幅方向に沿って幅広状に形成されている。
【００６７】
第１管路９６は、透過体４０における第１透過部９４と第１リザーバタンク８８との間を接続するチューブであり、前記第１管路９６は、前記第１透過部９４から第１本体部８４の基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在する。第２管路９８は、第２透過部１０８と第１リザーバタンク８８とを接続するチューブであり、第２透過部１０８から第１本体部８４の先端側（矢印Ａ方向）に向かって延在した後、Ｕ字状に折曲されて前記基端側（矢印Ｂ方向）に向かって延在している。
【００６８】
第１管路９６の途中には、第１ポンプ（送液機構）９０が設けられている。第１ポンプ９０は、較正液２６に含有された固体粒子が沈降してしまわないように、第１透過部９４及び第２透過部１０８に較正液２６を送液して、較正液２６を循環・流動させるための機構であり、図１等に示したポンプ３２と同様に構成されている。第１ポンプ９０は、第１透過部９４内の較正液２６の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液する。
【００６９】
図１１に示すように、第２フロー系８２は、光散乱体２２が内装された第２本体部１００と、その一部が前記第２本体部１００の内部に設けられ較正液２６が充填された第２フローセル１０２と、前記第２フローセル１０２の端部に設けられ前記較正液２６が貯えられた第２リザーバタンク１０４と、前記較正液２６を前記第２フローセル１０２に沿って循環させる第２ポンプ１０６とからなる。第２本体部１００は第１本体部８４と同様に構成され、第２リザーバタンク１０４は第１リザーバタンク８８と同様に構成され、第２ポンプ１０６は第１ポンプ９０と同様に構成されている。
【００７０】
図１２Ｂは、第２フローセル１０２の先端部を示す一部省略斜視図である。図１１及び図１２Ｂに示すように、第２フローセル１０２は、例えば、近赤外光を透過可能な透明なガラス又は樹脂製材料からなり中空状に形成された第２透過部１０８と、該第２透過部１０８の一端に接続された第１管路１１０と、第１透過部９４の他端に接続された第２管路１１２とを有し、第２透過部１０８、第１管路１１０及び第２管路１１２の内部がそれぞれ連通し、較正液２６が充填されている。第２透過部１０８は、断面長方形状に形成され、第１本体部８４の幅方向と直交した高さ方向に沿って幅広状に形成されている。第２透過部１０８における光路長Ｌ４（図１２Ｂ参照）は、第１透過部９４における光路長Ｌ３（図１２Ａ参照）よりも大きく設定されている（Ｌ４＞Ｌ３）。
【００７１】
第１透過部９４及び第２透過部１０８の光路長Ｌ３、Ｌ４が大きすぎると、正確な吸光度を測定することが困難となる。よって、第１透過部９４における光路長Ｌ３及び第２透過部１０８における光路長Ｌ４は、正確な吸光度を測定するために１．０ｃｍ以下であるのがよい。
【００７２】
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、第１透過部９４及び第２透過部１０８は、中空且つ断面長方形状でほぼ同一形状に形成されている。換言すれば、第１本体部８４の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第１透過部９４の水平断面の面積と、第２本体部１００の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って見た第２透過部１０８の縦断面の面積とが同一となるように形成されている。ここで、第１透過部９４及び第２透過部１０８は容積が同一となるように形成されているので、較正液２６を透過体４０の内部に流通させる際に、その流速が変化することがなく好適である。
【００７３】
次に、較正システム１０Ｂを用いた血液成分測定装置１２の較正方法について説明する。なお、ここでは、グルコース濃度が濃度Ｑの較正液２６が用いられると共に、第１フロー系８０を構成する第１透過部９４、第１管路９６及び第２管路９８の内部に予め較正液２６が満たされ、透過スペクトルを得るべく第１透過部９４に赤外光を透過させる際には、第１ポンプ９０を介して常に循環している状態とする。また、第２フロー系８２についても、第２透過部１０８、第１管路１１０及び第２管路１１２の内部に予め較正液２６が満たされ、透過スペクトルを得るべく第２透過部１０８に赤外光を透過させる際には、第２ポンプ１０６を介して常に循環している状態とする。
【００７４】
先ず、第１フロー系８０を作業者が把持し、第１本体部８４の先端側から血液成分測定装置１２におけるソケット１６の内部に挿入していく。そして、図１１に示されるように、ソケット１６の凸部３８に対して第１本体部８４の凹部９２を係合させることにより、第１透過部９４が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００７５】
次に、作業者が、血液成分測定装置１２の計測ボタン（図示せず）を押すことにより、発光部１８から照射された近赤外光が第１本体部８４及び第１透過部９４を透過して受光部２０において受光される。この際、固有の波長を有する近赤外光の一部が、グルコース分子によって吸収される。
【００７６】
そして、受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータにおいて行われるスペクトル解析を経て透過スペクトル（以下、「第１の透過スペクトル」という）が作成される。詳細には、コンピュータでは、発光部１８から較正システム１０Ｂに対して照射される光の強度と、受光部２０からの出力信号に基づいた透過光の強度とから吸光度が算出され、前記吸光度に基づいて第１の透過スペクトルが作成される。
【００７７】
この場合、本実施形態において、第１透過部９４内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第１透過部９４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができ、第１の透過スペクトルを精度良く作成することができる。
【００７８】
次に、作業者が、第１フロー系８０の第１本体部８４を血液成分測定装置１２の基端側（矢印Ｂ方向）へと引っ張って、ソケット１６から第１本体部８４を引き抜く。そして、第１本体部８４をソケットから引き抜いたら、第２フロー系８２を作業者が把持し、第２本体部１００の先端側からソケット１６の内部に挿入し、ソケット１６の凸部３８に対して第２本体部１００の凹部９２を係合させる。これにより、第２透過部１０８が、血液成分測定装置１２の発光部１８及び受光部２０に対峙する位置で位置決めされて固定される。
【００７９】
そして、作業者が再び計測ボタンを押すことにより、発光部１８から発光された近赤外光が第２本体部１００及び第２透過部１０８を透過して受光部２０において受光される。この際、近赤外光の透過する第２透過部１０８は、該近赤外光の照射方向に沿った光路長Ｌ４が、第１透過部９４における光路長Ｌ３に対して大きく形成されているため（Ｌ４＞Ｌ３）、前記近赤外光の較正液２６を透過する距離が長くなる。
【００８０】
その結果、第２透過部１０８では、近赤外光を第１透過部９４に透過させた場合と比較し、較正液２６によって吸収される光が増加し、それに伴って、受光部２０において受光される近赤外光の光が減少することとなる。すなわち、近赤外光を較正システム１０Ｂに透過させる際、第２透過部１０８を透過させた際の吸光度が、第１透過部９４を透過させた際の吸光度に対して大きくなる。
【００８１】
すなわち、光路長Ｌ３が短い第１透過部９４は、血管が拍動によって収縮して血液量が減少した場合における身体の透過スペクトルを再現するためのものであり、一方、光路長Ｌ４の長い第２透過部１０８は、前記血管が拍動によって拡張して前記血液量が増加した場合における前記身体の透過スペクトルを再現するために設けられている。
【００８２】
そして、この受光部２０で受光した透過光の強度に基づいた出力信号が再び図示しないコンピュータへと出力され、該コンピュータでは、スペクトル解析を行い、吸光度に基づいて透過スペクトル（以下、「第２の透過スペクトル」という）が作成される。この場合、本実施形態において、第２透過部１０８内の較正液２６の線流速は、０．００５〜４．２ｃｍ／ｓに設定され、より好ましくは０．０１〜４．２ｃｍ／ｓに設定される。これにより、第２透過部１０８内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、受光部２０において、透過体からの透過光強度をバラツキなく受光することができ、第２の透過スペクトルを精度良く作成することができる。
【００８３】
最後に、較正システム１０Ｂにおける第１透過部９４及び第２透過部１０８を透過させた際に得られた第１及び第２の透過スペクトルに基づいて差分解析を行い、較正液２６における信号強度Ｓを算出することにより、図５に示した場合と同様に、前記信号強度Ｓと前記較正液２６の濃度Ｑとの関係に基づいた直線状の検量線Ｋが得られる。そして、血液成分測定装置１２では、この検量線Ｋをデータベースとして保存し、血糖値を測定する際に参照することで高精度な測定を行うことができる。
【００８４】
以上のように、血液成分測定装置１２の較正を行う較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で第１透過部９４内に較正液２６を送液することで、第１透過部９４内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が防止され、第１透過部９４からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。また、第２ポンプ１０６により０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で第２透過部１０８内に較正液２６を送液することで、第２透過部１０８内を流れる較正液２６中の固体粒子の沈降が抑制され、第２透過部１０８からの透過光強度をバラツキなく受光することができる。よって、血液成分測定装置１２の較正を精度良く行うことができる。
【００８５】
較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０及び第２ポンプ１０６は、それぞれ第１透過部９４及び第２透過部１０８内の較正液２６の線流速が０．１〜４ｃｍ／ｓとなるように較正液２６を送液することがより好ましい。ヒトの手指等の末梢血管における血液の線流速は、０．１〜４ｃｍ／ｓである。したがって、０．１〜４ｃｍ／ｓの線流速で較正液２６を送液することで、実際の血液の線流速とほぼ同等の線流速にて較正を実施することができるので、較正精度をより好適に向上させることができる。
【００８６】
また、較正システム１０Ｂにおいて、第１ポンプ９０及び第２ポンプ１０６は、第１透過部９４及び第２透過部１０８における較正液２６の線流速について、複数の流速設定ができるように構成されるとよい。血液の流速は身体の部位に応じて異なるため、測定対象部位に合わせて流速設定することで、測定対象部位の実際の流速と同等の流速で較正することができ、較正精度をより効果的に向上させることができる。
【００８７】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１０Ａ、１０Ｂ…較正システム １２…血液成分測定装置
４４、９４…第１透過部 ４６、１０８…第２透過部
３０、３０ａ…リザーバタンク ３２…ポンプ
８０…第１フロー系 ８２…第２フロー系
８８…第１リザーバタンク ９０…第１ポンプ
１０４…第２リザーバタンク １０６…第２ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システムであって、
前記赤外光が透過可能であり、且つ所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を内部に流通可能な透過部と、
前記透過部に前記較正液を送液する送液機構とを備え、
前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液する、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項２】
請求項１記載の較正システムにおいて、
前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．０１〜４ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液する、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項３】
請求項１記載の較正システムにおいて、
前記送液機構は、前記透過部における前記較正液の線流速について、複数の流速設定が可能である、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項４】
赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置に対して較正を行うための較正方法であって、
赤外光が透過可能な第１透過部内に所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第１透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、
赤外光の光路長が前記第１透過部と異なる第２透過部内に前記較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第２透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、
得られた少なくとも２つ以上の前記透過スペクトルから差分解析によって信号強度を算出し、前記信号強度に基づいた検量線を得る工程と、を含む、
ことを特徴とする較正方法。
【請求項１】
赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置を較正するために用いられる較正システムであって、
前記赤外光が透過可能であり、且つ所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を内部に流通可能な透過部と、
前記透過部に前記較正液を送液する送液機構とを備え、
前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．００５〜４．２ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液する、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項２】
請求項１記載の較正システムにおいて、
前記送液機構は、前記透過部内の較正液の線流速が０．０１〜４ｃｍ／ｓとなるように前記較正液を送液する、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項３】
請求項１記載の較正システムにおいて、
前記送液機構は、前記透過部における前記較正液の線流速について、複数の流速設定が可能である、
ことを特徴とする較正システム。
【請求項４】
赤外光を身体に透過させて血液成分の測定を行う血液成分測定装置に対して較正を行うための較正方法であって、
赤外光が透過可能な第１透過部内に所定濃度の前記血液成分を含む懸濁液からなる較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第１透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、
赤外光の光路長が前記第１透過部と異なる第２透過部内に前記較正液を０．００５〜４．２ｃｍ／ｓの線流速で流通させながら、前記第２透過部を透過した赤外光を受光して、透過スペクトルを得る工程と、
得られた少なくとも２つ以上の前記透過スペクトルから差分解析によって信号強度を算出し、前記信号強度に基づいた検量線を得る工程と、を含む、
ことを特徴とする較正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２１０３２４（Ｐ２０１２−２１０３２４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７５１９（Ｐ２０１１−７７５１９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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