JPH10325794A - グルコース濃度の定量方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱要因の考慮を行うことで精度よく定量を
行う。 【解決手段】 近赤外領域における光の吸収を利用した
生体組織中あるいは体液中のグルコース濃度の定量方法
である。グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定する
ための第１の波長域と、生体成分のＮＨ基由来の吸収を
測定するための第２の波長域と、生体成分のＣＨ基由来
の吸収を測定するための第３の波長域の少なくとも３つ
の波長域における測定結果に基づいてグルコースの定量
を行う。グルコースによる特異吸収としてもっとも適切
と思われるＯＨ基由来の吸収を用い、外乱としての生体
成分をＮＨ及びＣＨ基由来の吸収の測定で考慮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、健康管理や疾病の
治療のため生体組織中のグルコース濃度、あるいは血
液、血清、血漿、細胞液、唾液、涙、汗、尿などの体液
中のグルコースの濃度を測定する定量方法に関するもの
であり、特に、近赤外領域における分光分析手法を用い
るグルコース濃度の定量方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近赤外分光分析は、試料に特別な操作を
行う必要がなく、非破壊で迅速な計測ができることか
ら、近年、農業や食品、石油化学をはじめ様々な分野で
利用されるようになっている。近赤外領域での分光分析
は、中赤外領域における分光分析と比較すると、一般に ・近赤外領域では水の吸収スペクトルが小さいので中赤
外領域では難しい水溶液系の分析が可能である ・生体を透過する能力が高い ・測定に際して特別な試料を調製する必要がない場合が
多い といった長所を有する反面、中赤外領域での分析が分子
の基準振動に由来する吸収をとらえるのに対して、近赤
外領域では分子振動の非調和性に起因して観察される基
準振動の倍音または結合音をとらえることになる上に、
近赤外領域での吸収は水素原子が関与するＣＨ基、ＯＨ
基、ＮＨ基のような非調和性の大きい分子振動により生
じるものであることから、 ・信号レベルが中赤外領域と比較して１００分の１程度
と小さい ・ＣＨ基、ＯＨ基、ＮＨ基は生体において普遍的な存在
であり、この分子結合の信号をとらえることになるの
で、吸収ピークの帰属が明確でないことが多い いった短所がある。この短所のために、近赤外領域での
定量あるいは定性分析を行う場合、中赤外における分析
のようにピーク位置やピーク高さによる分析手法では正
確な分析を行うことが難しい。

【０００３】この問題を解決するために、近年、測定ス
ペクトルを統計解析手法、たとえば、線形重回帰分析
（ＭＬＲ）、主成分回帰分析、ＰＬＳ回帰分析といった
多変量解析手法を用いて分析する手法、いわゆるケモメ
トリクスと呼ばれる手法が用いられている。この手法は
パーソナルコンピュータの発達とともに急速に普及して
きた分析手法であり、数値解析を利用した統計的手法に
より近赤外領域でのＳＮ比の小さい吸収信号でも、実用
に供する定量・定性分析が可能となる。

【０００４】このような背景をもとに、近赤外光を用い
た生体中のグルコース濃度の定量が近年非常に注目され
ている。採血を必要としない非侵襲的な定量が可能とな
るためであるが、その中で代表的なものとして以下のよ
うなものがある。米国特許第４，６５５，２２５号明細
書：非侵襲的な分光測定方法及び装置この米国特許には
１５７５，１７６５，２１００，２２７０±１５ｎｍよ
り選択される少なくとも１波長と、グルコースの吸収が
皆無である、あるいは重要でない１０００ｎｍから２７
００ｎｍより選択される参照波長とからグルコースを定
量する手法が開示されており、実施例において参照波長
として１１００ｎｍが選択されている。この参照波長１
１００ｎｍは第２倍音の吸収領域に属する波長であり、
１５７５，１７６５，２１００，２２７０ｎｍの属する
第１倍音あるいは基準振動の吸収領域に比較すると、信
号の大きさが１／１００以下程度であり、このためにグ
ルコースの吸収が皆無である、あるいは重要でない参照
波長と言える。

【０００５】逆にいえば、これは第２倍音あるいは第３
倍音といった高調波領域以外から参照波長を選択するこ
とが困難であることを示している。図１及び図２は夫々
第１倍音領域および第２倍音領域で測定した蒸留水と固
体（粉体）状態のグルコース、アルブミン、コレステロ
ールの吸収スペクトルを示しているが、分子結合の第１
倍音やその結合音が存在する領域中にはグルコースによ
る吸収が皆無な波長は存在せず、相対的に吸収の少ない
ところが存在するだけである上に、前記の４波長におい
ての吸収がグルコース成分のみによる吸収であることは
ありえず、他の生体成分の吸収が重畳していることを考
えると、他の生体成分の寄与を考慮せずにグルコース濃
度を定量することは実用的には不可能であると考える。
さらに、１５７５，１７６５，２１００，２２７０ｎｍ
の波長選択の理由として、固体状態のグルコースを測定
したスペクトルのピークが前記の４波長に存在すること
を示しているが、体液に溶解した水溶液状態でのグルコ
ースの吸収ピークが固体状態のままで存在するというこ
とに関しては有りえないと考えるべきである。グルコー
スのようなＯＨ基を多く含む分子は後述するように水中
では水分子による水素結合の影響を受けて、吸収スペク
トルのピークがシフトすると考えられ、このために前記
の４波長の内、グルコースのＯＨ基に関連する１５７
５，２１００ｎｍの２波長の吸収ピークが水溶液中では
波長シフトのために正確な測定が困難となっていると考
えるのが自然である。

【０００６】米国特許第５，０２８，７８７号明細書：
血糖の非侵襲的測定 この米国特許には６００ｎｍから１１００ｎｍの範囲で
グルコースを定量する手法が示され、実施例には９８０
±Ｘｎｍとなる２波長を用いてグルコースを定量する例
が示されている。具体的には９４５ｎｍと１０１５ｎｍ
（つまりＸ＝３５）を利用した手法が示されている。こ
こで重要な意味を持つ９８０ｎｍは、水の第２倍音の吸
収ピークを示す波長であるので、この実施例では水の吸
収ピークを挟んで選択した２波長を利用してグルコース
の定量を実施していることになる。９４５ｎｍと１０１
５ｎｍの選択理由としてグルコース濃度と良い相関が得
られることが示されている。

【０００７】米国特許第５，０７０，８７４号明細書：
患者の人体中のグルコース濃度の非侵襲判定 この米国特許には血糖の非侵襲的測定に１６６０ｎｍ付
近の狭い範囲で波長を変化させて得たスペクトルのｎ次
導関数よりグルコースを定量する手法が開示されてい
る。具体的には１６６０ｎｍ付近で測定した吸光度ｌｏ
ｇ１／Ｔの２次導関数を導き，多変量解析を用いてグル
コースの定量を行っている。詳細は後述するが、我々が
行った実験においても第１倍音領域での２次微分スペク
トルをＰＬＳ解析して得た回帰係数が１６６０ｎｍ付近
にピークを有している。しかし、１６６０ｎｍ付近の特
徴的な吸収はグルコースのＣＨ基に由来するもので、こ
のグルコースのＣＨ基に由来する１６６０ｎｍの吸収に
着目した定量分析は、グルコースのＯＨ基に由来する吸
収に着目する定量分析に比べて測定精度がかなり悪いと
いう結果が出ている。ＣＨ基はグルコースだけでなく他
の生体成分に普遍的に存在する分子結合で、その吸収は
図１から明らかなように１７００ｎｍ付近の領域にピー
クが集中して観察され、グルコース以外の生体成分のＣ
Ｈ基由来の吸収とグルコースのＣＨ基由来の吸収とを分
離することが難しい上に、そもそもグルコースのＣＨ基
由来の吸収が他の生体成分に比べて小さいからと思われ
る。しかし、他の生体成分の寄与を考慮することについ
ては開示されておらず、この点においてもグルコース濃
度の定量は難しい。

【０００８】米国特許第５，２２２，４９６号：近赤外
グルコースセンサ この米国特許にはグルコースのＯＨ基に由来する吸収ピ
ークがある１６００ｎｍ付近とその波長から６０ｎｍ以
内の参照光によってグルコースを定量することが開示さ
れている。具体的には１６３０ｎｍから１６６０ｎｍの
範囲で選択された参照波長と１６００ｎｍのグルコース
による吸収波長とからグルコースの定量を行う例が示さ
れている。１６００ｎｍから６０ｎｍ以内の参照波長を
利用する理由としては、波長が近接する光同士は屈折率
などの光学的性質がほぼ同じであるから、外乱の影響の
小さい信号が得られるためとしている。また、グルコー
スの吸収波長の選択理由としては米国特許第４，６５
５，２２５号明細書と同じく固体状態のグルコースを測
定したスペクトルのピークが１６００ｎｍに存在するこ
とを示している。しかし、本従来例にあるような１６０
０ｎｍ付近においては、グルコース成分の吸収は吸収ピ
ークというよりブロードな吸収帯を形成しており、場合
によっては３０ｎｍ以内より選択する参照光ではグルコ
ース信号が明確に分離しにくいと考えられる。また、こ
の従来例においても他の生体成分の寄与を考慮すること
については開示されておらず、この点においてもグルコ
ース濃度の定量は難しい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来技
術は、おおむね参照光に対するグルコースの吸収で生体
中のグルコース濃度の定量を行おうというものである。
しかしながら、近赤外領域での吸収スペクトルは、上述
のようにＯＨ基、ＮＨ基、ＣＨ基のような生体成分が基
本的に持っている分子によって生じること、またピーク
が不明瞭なブロード状態で吸収が観察されることから、
ある波長における吸収信号は程度の差はあるものの様々
な生体成分の吸収が重畳していると考えるべきである。
たとえば、ＮＨ基に由来する吸収領域は、グルコースの
ＯＨ基に由来するブロードな吸収領域の中に存在してい
るし、そのグルコースのＯＨ基に由来する吸収も他の生
体成分の吸収に重畳して存在する。そのためグルコース
の定量はグルコース以外の生体成分の影響や温度、散
乱、光路長等の外乱成分の影響を考えなければ成立し得
ないといえる。生体中の溶解したグルコースの状態と近
赤外スペクトルを関連づけて現象を理解するとともに、
大きな外乱要因となる生体組織あるいは体液中の蛋白成
分や脂肪成分の影響を近赤外スペクトルと関連づけて理
解しなくてはならない。

【００１０】本発明は、このような知見に基づき、生体
組織や体液のような刻々と変動する生体成分中のグルコ
ース濃度の定量に際して、上記のような外乱要因の考慮
を行うことで精度よくグルコース濃度の定量分析を行う
ことができる定量方法及びその装置を提供するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係るグ
ルコース濃度の定量方法は、近赤外領域における光の吸
収を利用した生体組織中あるいは体液中のグルコース濃
度の定量方法であり、グルコース分子のＯＨ基由来の吸
収を測定するための第１の波長域と、生体成分のＮＨ基
由来の吸収を測定するための第２の波長域と、生体成分
のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３の波長域の少
なくとも３つの波長域における測定結果に基づいてグル
コースの定量を行うことに特徴を有している。

【００１２】ここにおける上記３の波長域は生体水分に
由来する水分子の吸収の影響が比較的小さい範囲に設定
することが生体水分の影響を排除する点で好ましく、ま
た上記３つの波長域は、相互に隣接した波長域とするこ
とが光源や検出手段の構成の点で好ましい。上記３つの
波長域は、分子の第１倍音が観察できる波長領域で且つ
水の吸収の影響が比較的小さい１４８０ｎｍから１８８
０ｎｍの波長領域内で選択する場合、グルコース分子の
ＯＨ基由来の吸収を測定するための第１の波長域を１５
５０ｎｍから１６５０ｎｍ、生体成分のＮＨ基由来の吸
収を測定するための波長域を１４８０ｎｍから１５５０
ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収を測定するための波長域を１６
５０ｎｍから１８８０ｎｍとするとよく、分子の第２倍
音が観察できる波長領域で且つ水の吸収の影響が比較的
小さい１０００ｎｍから１３００ｎｍの波長領域内で選
択する場合は、グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測
定するための波長域を１０５０ｎｍから１１３０ｎｍ、
生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定するための波長域を
１０００ｎｍから１０５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収を測
定するための波長域を１１３０ｎｍから１３００ｎｍと
するとよい。

【００１３】そして定量にあたっては、選択した３つの
隣接域内の各波長を連続的に測定して得られるスペクト
ル信号を多変量解析することによりグルコースの定量を
行う。前記３波長域の各々から少なくとも１波長を選択
するほか、所定の範囲の波長帯を選択してグルコース濃
度の定量を行ってもよい。この時、上記波長あるいは波
長帯のうちの少なくとも１つは、複数試料の定量分析で
測定した連続スペクトルを主成分回帰分析あるいはＰＬ
Ｓ回帰分析して得た回帰係数がとる正または負のピーク
周辺の波長とすると、好適な結果を得ることができる。

【００１４】第１の波長域から１６００±４０ｎｍの波
長帯または該波長帯内の少なくとも１波長を用い、第２
の波長域から１５３０±２０ｎｍの波長帯または該波長
帯内の少なくとも１波長を用い、第３の波長域から１６
８５±２０ｎｍまたは１７１５±２０ｎｍまたは１７４
０±２０ｎｍのいずれか一つの波長帯または該波長帯内
の少なくとも１波長を用いることも、好適な結果を得る
ことができるものとなる。

【００１５】生体組織中あるいは体液中のグルコース濃
度の測定に際しては、上記３つの波長域より選択した所
定の半値幅を有する少なくとも３つの中心波長の光を基
にグルコース濃度の定量を行うとよい。この場合の半値
幅は、複数試料の分析で測定した連続スペクトルを主成
分回帰分析あるいはＰＬＳ回帰分析を行い、前記分析手
法により算出された各波長に対する回帰係数がとるピー
ク値の７０％程度以下の値を示す波長幅を用いるのが好
ましい。また、少なくとも１波長の中心波長を１５６０
ｎｍから１６４０ｎｍの範囲内に設定するとともに半値
幅を６０ｎｍ以下とすることも好ましい。

【００１６】３つの波長域の測定結果として得られた吸
収信号あるいは吸収信号を吸光度や透過度に変換した値
から近赤外領域内の波長で差あるいは商をとる前処理を
行ったデータを基に定量を行うようにしてもよく、この
場合の前処理としては、複数の試料の分析で測定した連
続スペクトルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ回帰分析
して算出された複数の主成分因子に対する回帰係数同士
の交点付近の波長での差あるいは商をとると好ましい結
果を得ることができ、更に前処理のための波長として、
第１倍音領域では１５５０±１０ｎｍあるいは１６５０
±１０ｎｍから選択した波長、第２倍音領域では１０６
０±１０ｎｍあるいは１１３０±１０ｎｍから選択した
波長を用いるとよい。

【００１７】そして本発明に係るグルコース濃度の定量
装置は、近赤外光源と、近赤外光を検出する検出手段
と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組織ある
いは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を透過あ
るいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘導する
誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算してグ
ルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上記検出
手段はグルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定するた
めの波長域と、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定する
ための波長域と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定す
るための波長域の少なくとも３つの波長域の近赤外光を
検出するものであることに特徴を有している。

【００１８】近赤外光源には、グルコース分子のＯＨ基
由来の吸収を測定するための第１の波長域と、生体成分
のＮＨ基由来の吸収を測定するための第２の波長域と、
生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３の波
長域の少なくとも３つの波長域をカバーする発光特性を
有するとともに、各波長域に分光する分光手段を備えた
ものを用いても、あるいはグルコース分子のＯＨ基由来
の吸収を測定するための第１の波長域と、生体成分のＮ
Ｈ基由来の吸収を測定するための第２の波長域と、生体
成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３の波長域
の少なくとも３つの波長域内に発光特性を有する複数の
光源からなるものを用いてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】前述のように、生体組織あるいは
体液中のグルコース成分の定量を行うにあたっては、生
体組織中あるいは体液中における生体成分の状態および
それに起因する近赤外光の吸収変化を把握する必要があ
る。生体中のグルコース定量を行うにあたっての現象認
識を以下に述べる。近赤外領域での吸収は主に、ＣＨ
基、ＯＨ基、ＮＨ基によるもので、その他にＣ−Ｎ，Ｃ
−Ｏ，Ｃ＝Ｏ基あるいはＳＨ，ＰＨ基が観測されるが、
生体中においてもＯＨ，ＣＨ，ＮＨ基の吸収を中心に考
えればよい。もっとも毛髪に関してはＳＨ基も重要な意
味を持ってくる。

【００２０】また、近赤外分光分析による物質の定性あ
るいは定量についてどの波長を用いるかについては、被
測定物の特性、目的とする定量物質のシグナルの大き
さ、光源の光の強さ、受光素子の特性などを考慮して総
合的に判断することになるが、グルコースの定量に際し
ては、生体に存在する蛋白質、脂質、水等の物質と比較
して特異的な吸収を有する波長の吸収信号を用いて行え
ばよいことは自明であり、前述した従来技術もその考え
に立脚しているが、グルコース（Ｃ₆ Ｈ₁₂Ｏ₆ ）の分子
構造および固体状態で計測したグルコース吸収スペクト
ルから考えて、その特異的な吸収信号としてグルコース
のＯＨ基に由来する吸収を捉えることが最善と考える。
固体状態でのグルコースのＯＨ基由来の吸収ピークは、
図１に示すように第１倍音領域（１３５０〜１８８０ｎ
ｍ）では１５２５ｎから１６４０ｍｍ付近のブロードな
ピークとして存在し、第２倍音領域（９００〜１３５０
ｎｍ）では図２に示すように１０００ｎｍから１１４０
ｎｍ付近のブロードなピークとして存在している。この
領域で観察できるグルコースのＯＨ基の吸収が水のＯＨ
基のピーク（第１倍音では１４５０ｎｍ、第２倍音では
９８０ｎｍ）に比べて長波長側に存在するのは、固体状
態でのＯＨ基の分子振動状態と水溶液中でのＯＨ基の分
子振動状態とが異なるためで、特に水溶液中では水分子
の非常に大きな水素結合の影響を受ける。水溶液中にお
いてグルコースのＯＨ基に由来する吸収は分子間の相互
作用変化と水分子による水素結合の影響を受けてシフト
していると考えるべきである。

【００２１】水溶液中においてグルコースのＯＨ基に由
来する吸収スペクトルが、固体状態の時のように１５３
０ｎｍから１６００ｎｍ付近にピークを持たず、シフト
により平坦な吸収となるということは、グルコースのＯ
Ｈ基に着目した定量方法が近赤外領域での定量分析に通
常用いている微分操作（１次微分、２次微分）によるデ
ータの前処理が適していない可能性があることを意味す
る。つまり、１５３０ｎｍから１６００ｍｍ付近にもグ
ルコースのＯＨ基に由来する吸収は存在するが、波長に
対する変化としては小さいため、微分操作つまり波長に
対する変化量を求める操作ではその吸収信号をとらえる
ことが難しいためである。

【００２２】体液あるいは生体スペクトルの特徴とし
て、 ・近赤外領域における生体中の微量物質の吸収スペクト
ルは水の大きな吸収に隠れているが、その吸収に重畳し
て確実に存在している。このことはＰＬＳ回帰分析で得
られる回帰係数あるいは主成分に特徴的に現れている ・近赤外領域で観察される吸収は主にＣＨ，ＯＨ，ＮＨ
基であるので、水溶液中では水素結合の影響を受ける。
影響の大きさは分子の特性に応じて異なり、グルコース
のように低分子でＯＨ基を多く持つものは大きな影響を
受けるが、アルブミンのような高分子タンパクヘの影響
は比較的小さい ということがいえる。

【００２３】従って、生体中でのグルコース定量のため
には、生体中の他の成分のスペクトルが重畳したスペク
トル情報（測定した通常の生体成分スペクトル）より、
グルコースの吸収が他の生体成分と異なった挙動を示す
特異吸収帯を見い出すことが重要であることがわかる。
また、その特異吸収帯においても他の生体成分（以下外
乱成分と呼ぶ）の信号が重畳されているので、外乱成分
の寄与分を取り除くための情報を得ることが信頼性の高
い計測手法を確立するために重要であると考える。

【００２４】外乱成分の影響を考察するために牛血清中
のグルコース、アルブミン、水の３成分を人為的に変動
させた系での実験を第１倍音および第２倍音で行った。
つまり、アルブミンを外乱成分としてグルコース濃度の
定量実験を行った。 −実験Ａ−（グルコースーアルブミン−水変動系 第１
倍音） 牛血清８０ｍｌに対してグルコースを蒸留水に溶解させ
た水溶液を５ｍｌ、アルブミンを蒸留水に溶解させた水
溶液を１５ｍｌ添加して試料とするとともに、試料中の
グルコース濃度が３０ｍｇ／ｄｌ，９３ｍｇ／ｄｌ，１
５５ｍｇ／ｄｌ，２８０ｍｇ／ｄｌ，５３０ｍｇ／ｄ
ｌ，１０３０ｍｇ／ｄｌの６水準、アルブミン濃度が
２．２４ｇ／ｄｌ，２．８４ｇ／ｄｌ，３．４４ｇ／ｄ
ｌ，４．６４ｇ／ｄｌ，５．８４ｇ／ｄｌの５水準の計
６×５＝３０種類の組合せから、１５種類の組合せをピ
ックアップして試料を作成した。試料はその調製方法か
らもわかるように、グルコースとアルブミンと水の３成
分のみが変動するように調整されている。

【００２５】この実験では、グルコースとアルブミンの
両方の濃度変動が存在するため、単純にグルコースと水
あるいはアルブミンと水の関係だけではグルコースの定
量ができない。スペクトル測定及び回帰分析は１ｍｍ厚
のガラス製セルに試料を入れ、ニコレー社製マグナ８５
０を用い、加算平均１２８回、レゾルーション１６、検
出器ＤＴＧＳ ＫＢｒ、白色光光源の条件で行った。リ
ファレンス信号の測定は試料のスペクトル測定に先立
ち、分光分析機（ＦＴ−ＩＲ）内のメモリに保存された
リファレンス信号で測定した吸収信号を吸光度に変換し
て得たスペクトルデータを市販の多変量解析ソフトウェ
アを用いてＰＬＳ回帰分析で行った。ＰＬＳ回帰分析に
用いた波長範囲は、第１倍音の高調波が観察される１２
５０ｎｍから１８００ｎｍである。

【００２６】外乱成分としてアルブミンを選択した理由
は、血液中に存在するもっとも一般的なタンパク成分で
あることに加え、生体を構成するタンパク成分の特性を
推定する情報が得られると考えられるからである。実験
Ａでのグルコース定量の結果は主成分数７での推定で、
検量線作成の相関係数０．９９６、標準誤差ＳＥＰ２
８．１ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数０．９９２、
標準誤差ＳＥＰ３８．１ｍｇ／ｄｌであった。

【００２７】図３に第７主成分までを利用した回帰係数
を示す。図１に示した各単体成分のスペクトルと比較し
て、アルブミン分子のＮＨ基に由来する１５ｌ０ｎｍ付
近の負のピーク、グルコース分子のＯＨ基に由来する１
５８０ｎｍ付近の正のピーク、アルブミン分子のＣＨ基
に由来する１７００ｎｍ付近の負のピークからグルコー
ス濃度の定量が行われている様子がうかがえる。

【００２８】この実験結果のグルコース分子のＯＨ基に
由来する１５８０ｎｍ付近の正のピークの存在は、水溶
液中におけるグルコースのＯＨ基スペクトルは固体での
スペクトルがシフトしたブロードな吸収をもつことに一
見矛盾した結論に思える。しかしながら、同一スペクト
ルデータを２次微分処理して解析を行った図４の結果を
見ると、１５８０ｎｍ付近より１５５０ｎｍから１５７
０ｍｍにかけて回帰係数の大きなピークが観察され、吸
収が１５８０ｎｍにあるならば当然そこに観察されるべ
き吸収ピークがシフトしていることになる。このことか
らもグルコースの１５８０ｎｍ付近の吸収はピークがシ
フトした比較的平坦な吸収特性を示していると考えら
れ、上記の結果と矛盾しない解釈が成立する。

【００２９】微分処理を行わない吸収スペクトルの解析
で１５８０ｎｍにピークを有する回帰係数が算出される
理由は、この付近のグルコースのＯＨ基由来の吸収がブ
ロードで隣接するＮＨ基由来の吸収とＣＨ基由来の吸収
との影響を受けているためである。つまり両者の影響を
一番受けにくい波長が１５８０ｎｍ付近に存在すると解
釈できる。

【００３０】−実験Ｂ−（グルコース−アルブミン−水
変動系 第２倍音） 牛血清８０ｍｌに対してグルコースを蒸留水に溶解させ
た水溶液を５ｍｌ、アルブミンを蒸留水に溶解させた水
溶液を１５ｍｌ添加して試料とするとともに試料中のグ
ルコース濃度が３５ｍｇ／ｄｌ，１３６ｍｇ／ｄｌ，２
２０ｍｇ／ｄｌ，４１２ｍｇ／ｄｌ，７５０ｍｇ／ｄｌ
の５水準、アルブミン濃度が２．６ｇ／ｄｌ，３．０ｇ
／ｄｌ，３．３ｇ／ｄｌ，４．０ｇ／ｄｌ、５．４ｇ／
ｄｌの５水準の計５×５＝２５種類の組合せから、１３
種類の組合せをピックアップし試料を作成した。なお、
検出器は液体窒素で冷却して測定した。また、ＰＬＳ回
帰分析は１７点の移動平均により平滑化した吸収スペク
トルに対して行った。ＰＬＳ回帰分析に用いた波長範囲
は、第２倍音の高調波が観察される９００ｎｍから１３
５０ｎｍである。

【００３１】実験Ｂでのグルコース定量の結果は主成分
数７での推定で、検量線作成の相関係数０．９８１、標
準誤差ＳＥＰ５３．１ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係
数０．９５９、標準誤差ＳＥＰ７７．２ｍｇ／ｄｌであ
った。図５に第７主成分までを利用した回帰係数を示
す。図２に示した３成分各単体のスペクトルと比較し
て、アルブミン分子のＮＨ基に由来する１０２０ｎｍ付
近の負のピーク、グルコース分子のＯＨ基に由来する１
０７０ｎｍから１１２０ｎｍ付近の正のピーク、アルブ
ミン分子のＣＨ基に由来する１１５０ｎｍ付近の負のピ
ークからグルコース濃度の定量が行われている様子がう
かがえる。つまり、第２倍音領域での結果は第１倍音領
域で得られた結果と相似性の強い結果となっている。

【００３２】第１倍音および第２倍音領域での外乱変動
を付与した上記のグルコース定量実験結果より、生体中
でのグルコース濃度は、外乱成分とグルコース吸収スペ
クトル、特にグルコースのＯＨ基由来の吸収スペクトル
の関係から求めることが信頼性が高く、精度のよい計測
手法を確立できることがわかる。定量分析に利用するグ
ルコースの特異吸収帯としては前述のように水のＯＨ基
の吸収とは異なった位置に出現するグルコースのＯＨ基
の吸収が有効であり、外乱の把握として生体成分に多く
含まれるＮＨ基、ＣＨ基の吸収を把握すればよいわけで
ある。

【００３３】また、各高調波領域から水のＯＨ基に起因
する大きな吸収の部分を除いた領域で、ＮＨ基、ＯＨ基
（グルコースの）、ＣＨ基の吸収を含む波長域を設定す
るにあたっては、第１倍音領域では１４８０ｎｍから１
８８０ｎｍの範囲において、ＯＨ基由来の吸収範囲は１
５５０ｎｍから１６５０ｎｍ、ＮＨ基由来の吸収範囲は
１４８０ｎｍから１５５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収範囲
は１６５０ｎｍから１８８０ｎｍとするのがよく、第２
倍音領域では１０００ｎｍから１３００ｎｍの範囲にお
いて、ＯＨ基由来の吸収範囲は１０５０ｎｍから１１３
０ｎｍ、ＮＨ基由来の吸収範囲は１０００ｎｍから１０
５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収範囲は１１３０ｎｍから１
３００ｎｍとすればよい。

【００３４】生体成分以外の外乱要因の１つとして生体
あるいは測定試料の温度変化がある。温度変化について
は人間が恒温動物であるから適切な環境下で測定を行え
ば大きな問題とならないが、温度をグルコース濃度定量
のための説明変数とすることもできる。また、生体組織
あるいは体液において温度変化を最も受けるのは水分子
であることから水分子の吸収の影響が小さい領域で定量
することにより温度変化の影響を小さくすることができ
る。

【００３５】定量分析には各高調波の領域ごとに解析を
行うようにする方が良いが、利用する波長での最大、最
小値を利用した変動の規格化を行えば複数の高調波領域
にまたがる吸収信号も同列に利用できる。また多波長成
分を含む光あるいは単色光を被測定物に照射し、その反
射光あるいは透過光を検出することによってグルコース
濃度の定量を行うことができるが、この場合は被測定物
に到達する前か反射あるいは透過した後に分光操作を行
う必要があり、この分光操作には、干渉フィルター、回
折格子、フーリエ変換方式などを用いることができる。

【００３６】以下に本発明におけるグルコース濃度の定
量装置についてのべると、前述のように本発明のグルコ
ース濃度の定量装置は、近赤外光源と、近赤外光を検出
する検出手段と、前記近赤外光源から発する近赤外光を
生体組織あるいは体液に導入し、前記生体組織あるいは
体液を透過あるいは拡散反射した近赤外光を前記検出手
段に誘導する誘導手投と、前記検出手段で得られる信号
を演算してグルコース濃度に変換する演算手投とからな
るもので、上記検出手段はグルコース分子のＯＨ基由来
の吸収を測定するための波長域と、生体成分のＮＨ基由
来の吸収を測定するための波長域と、生体成分のＣＨ基
由来の吸収を測定するための波長域の少なくとも３つの
波長域の近赤外光を検出することに特徴を有するもの
で、前記演算手段では予め入力されている検量式を用い
て近赤外光の吸収信号を利用してグルコースの定量を行
う。

【００３７】近赤外光源としては、前述したところから
明らかなように比較的狭い波長の範囲でグルコースの定
量が可能であること、また、場合によっては数点の波長
でグルコースの定量が可能であることから、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）が適している。第１，第２倍音領域で利
用できる発光ダイオードは現在の技術ではＩｎＰ系のも
のがあり、第３倍音領域ではＧａＡｓあるいはＧａＡｌ
Ａｓ系発光ダイオードがある。また第１，第２倍音領域
で利用できる受光素子はＩｎＧａＡｓＰ系のものがあ
り、第３倍音領域ではシリコン受光素子がある。

【００３８】また、発光ダイオードの特性によっては分
光手段を用いる必要のない場合も存在する。特に、グル
コース分子のＯＨ基由来の吸収を測定する範囲では半値
幅を比較的大きく設定できるために、干渉フィルター等
の分光手段を不用とすることができる。分光手段が必要
な場合、前述のように様々な分光手段を用いることが可
能であるが、一般的には干渉フィルターを用いるとよ
い。

【００３９】誘導手段としては生体組織を非侵襲的に測
定してグルコース濃度を定量する場合は光フアイバーを
利用することが適している。特に、第１倍音領域で定量
を行う場合は、探さ方向への光の到達度合を光ファイバ
ー間隔で制御し、任意探さの皮下組織中のグルコース濃
度を定量する手法により測定精度を向上させることがで
きる。

【００４０】光ファイバー間隔を簡単に制御する方法と
して任意径の光ファイバーを接触させて得られる中心間
距離により、つまり受発光に用いる光ファイバー径の変
化で設定できるようにする手法がある。このような光フ
ァイバーを利用しての分析は、受発光ファイバー８，９
の束を図１５のように被測定物の表面にはぼ直角につき
当てて行う。なお、透過する光路が特定できれば直角に
限るものではない。

【００４１】発光ファイバー８より被測定物に照射され
た光は隣接する受光ファイバー９への光路Ａ、さらに離
れた受光ファイバー９への光路Ｂ、さらに離れた受光フ
ァイバー９への光路Ｃ等、様々な光路を通った光が受光
ファイバー９に入射される。いま、光路Ａ、Ｂ、Ｃの光
路長を比較すると、同一径の光ファイバーを受発光に用
いたならば光路Ｂ，Ｃは光路Ａのほぼ２倍，３倍と考え
てよい。光学的に不透明で散乱の多い生体等の物質中の
光の透過は厳密にはＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則に
は従わないが、透過光量は光路長に応じて急激に減少
し、光路長が２倍になると散乱状悪によっては１／１０
以下、３倍となるとさらにそれの１／１０以下となる程
度となる。そのため、受光ファイバー９に集光される透
過光は基本的には隣接する発光ファイバー８からの透過
光の和と考えてよいこととなる。

【００４２】また、光ファイバーは１本の光ファイバー
だけでなく複数の光ファイバーを束ねることにより受発
光操作が容易になることは周知の事実で、上述の発光フ
ァイバー８と受光ファイバー９とを測定側において束ね
るとともに、測定側とは反対側の端部を発光ファイバー
８同士及び受光ファイバ９ー同士で束ねて分岐させるこ
とで計測に都合の良いファイバーバンドルを作製でき
る。利用する光ファイバーは直径が数μｍから数千μｍ
（数ｍｍ）のものを用いることができ、特に直径７０μ
ｍから１０００μｍの光ファイバーの利用が適してい
る。利用する光ファイバーは細いファイバーを被覆して
任意の線径としたものを用いるようにしても良い。

【００４３】具体的な生体組織としては図１６に示すよ
うな人間の真皮イが上げられる。人間の真皮イは１００
μｍ程度の厚さの表皮ロと、多量の脂肪細胞からなる皮
下組織ハとに挟まれた１ｍｍ程度の厚さの組織である。
この真皮イ中の化学成分の分析には受発光ファイバーの
中心間距離を２５０〜１０００μｍに調節した光ファイ
バーの束を用いるのが適している。例えば受発光距離
（中心間距離）が５００μｍの光ファイバーバンドルを
用いて分光分析を行うことで、真皮イ中のグルコース成
分の分析が可能である。皮膚組織中を透過する光の経路
は組織の物性や分析に用いる光の波長により異なるの
で、予め予備実験や数値シミュレーションを行い、測定
に用いる受発光距離を決定することが好ましい。得られ
た吸光信号は演算部での数値計算によってグルコース濃
度が算出される。生体中のグルコース濃度の測定、特に
生体組織中のグルコース濃度の定量を正確に行うこと
は、生体中でのグルコースの状態と外乱成分の影響を近
赤外領域での吸収信号として把握したソフトウェア、再
現性の高い正確な吸収スペクトルを測定可能にするハー
ドウェア、医学的見地にたった安定な測定部位の選定
等、多くの最適な要因を結びつけてはじめて可能とな
る。

【００４４】

【実施例】

−実施例１− 本実施例は生体成分として牛血清中のグルコースの定量
分析を行ったもので、１５ｌ０から１８８０ｎｍまでの
ＮＨ基、ＯＨ基、ＣＨ基由来の吸収領域を連続スペクト
ルとして測定し解析を行った。牛血清試料は前述のグル
コース、アルブミン、水の３成分変動系の実験と同一
で、牛血清８０ｍ１に対してグルコースを蒸留水に溶解
させた水溶液を５ｍｌ、アルブミンを蒸留水に溶解させ
た水溶液を１５ｍｌ添加し試料を作成した。試料は試料
中のグルコース濃度が３９ｍｇ／ｄｌ，９３ｍｇ／ｄ
ｌ，１５５ｍｇ／ｄｌ，２８０ｍｇ／ｄｌ，５３０ｍｇ
／ｄｌ，１０３０ｍｇ／ｄｌの６水準、アルブミン濃度
が２．２４ｇ／ｄｌ，２．８４ｇ／ｄｌ，３．４４ｇ／
ｄｌ，４．６４ｇ／ｄｌ，５．８４ｇ／ｄｌの５水準の
計６×５＝３０種類の組合せから、１５種類の組合せを
ピックアップし試料を作成した。

【００４５】スペクトル測定は１ｍｍ厚のガラス製セル
に試料を入れ、ニコレー社製マグナ８５０を用いて加算
平均１２８回、レゾルーション１６、検出器ＤＴＧＳ
ＫＢｒ、白色光源の条件で測定し、吸光度に変換したス
ペクトルデータは市販の多変量解析ソフトウェアを用い
てグルコース濃度を目的変量、吸光スペクトルを説明変
量としたＰＬＳ回帰分析を行った。前述のようにＰＬＳ
回帰分析に用いた波長範囲は、１５ｌ０ｎｍから１８８
０ｎｍである。

【００４６】実験でのグルコース定量の結果は主成分数
６での推定で、検量線作成の相関係数０．９９６、標準
誤差ＳＥＰ２７．８ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数
０．９９６、標準誤差ＳＥＰ２７．８ｍｇ／ｄｌであっ
た。 −実施例２− 本実施例における実験系は実施例１と同一で、牛血清試
料中のグルコース、アルブミン、水の３成分を変動させ
たものである。多変量解析に用いたソフトウェアも実施
例１と同じである。

【００４７】本実施例では１５１０，１５４０，１５９
０，１６５５，１７００ｎｍの５波長の吸光度を説明変
量、グルコース濃度を目的変量とした線形重回帰分析
（ＭＬＲ）を行った。実験でのグルコース定量の結果
は、検量線作成の相関係数０．９８０、標準誤差ＳＥＰ
６２．５ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数０．９７
５、標準誤差ＳＥＰ６８．０ｍｇ／ｄｌであった。

【００４８】１５ｌ０，１５９０，１７００ｎｍの波長
の選択は図３に示す回帰係数のピーク値を示す波長とし
て、１５４０，１６５５ｎｍの波長は複数の主成分因子
による回帰係数が交わる交点として選択した。 −実施例３− 本実施例における実験系は実施例１と同一で、牛血清試
料中のグルコース、アルブミン、水の３成分を変動させ
たものである。多変量解析に用いたソフトウェアも実施
例１と同じである。

【００４９】本実施例では１５ｌ０，１５９０，１７０
０ｎｍの３波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を
目的変量とした線形重回帰分析（ＭＬＲ）を行った。グ
ルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数０．９７
８、標準誤差ＳＥＰ６５．８ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の
相関係数０．９７５、標準誤差ＳＥＰ６９．０ｍｇ／ｄ
ｌであった。

【００５０】１５ｌ０，１５９０，１７００ｎｍの波長
の選択は図３に示す回帰係数のピーク値を示す波長とし
て選択した。 −実施例４− 本実施例における実験系は実施例１と同一で、牛血清試
料中のグルコース、アルブミン、水の３成分を変動させ
たものである。多変量解析に用いたソフトウェアも実施
例１と同じである。

【００５１】本実施例では１５２５，１５９０，１６９
０ｎｍの３波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を
目的変量とした線形重回帰分析（ＭＬＲ）を行った。実
験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数
０．９８３、標準誤差ＳＥＰ５７．０ｍｇ／ｄｌ、検量
線検定の相関係数０．９８１、標準誤差ＳＥＰ６０．１
ｍｇ／ｄｌであった。

【００５２】１５９０ｎｍの波長の選択は図３に示す回
帰係数のピーク値を示す波長、１５２５と１６９０ｎｍ
の波長はそれぞれのピークよりＯＨ基由来の吸収側の波
長として選択した。このようにＮＨ基、ＣＨ基由来の吸
収ピークについてはＯＨ基由来の吸収に少しずれた波長
を選択する方が定量性が向上する場合もある。 −実施例５− 本実施例は生体成分として牛血清中のグルコースの定量
分析を行ったもので、１４８０から１８５０ｍｍまでの
ＮＨ基、ＯＨ基、ＣＨ基由来の吸収領域を連続スペクト
ルとして測定し解析を行った。牛血清試料中のグルコー
ス、アルブミン、コレステロール、中性脂肪、水の５成
分を変動させグルコースの定量を行った。試料は試料中
のグルコース濃度が３５ｍｇ／ｄｌ，８５ｍｇ／ｄｌ，
１４０ｍｇ／ｄｌ，２２０ｍｇ／ｄｌ，２７０ｍｇ／ｄ
ｌ，４１５ｍｇ／ｄｌ，５ｌ０ｍｇ／ｄｌ，８００ｍｇ
／ｄｌ，９８５ｍｇ／ｄｌ，１５００ｍｇ／ｄｌの１０
水準、アルブミン濃度が２．２ｇ／ｄｌ，２．３ｇ／ｄ
ｌ，２．４ｇ／ｄｌ，２．５ｇ／ｄｌ，２．８ｇ／ｄ
ｌ，３．４ｇ／ｄｌ，４．５ｇ／ｄｌ，５．４ｇ／ｄｌ
の８水準、コレステロール濃度が５５ｍｇ／ｄｌ，６３
ｍｇ／ｄｌ，７０ｍｇ／ｄｌ，７５ｍｇ／ｄｌ，８３ｍ
ｇ／ｄｌ，１００ｍｇ／ｄｌ，１３５ｍｇ／ｄｌ，２０
５ｍｇ／ｄｌ，３５０ｍｇ／ｄｌの９水準、中性脂肪濃
度が１０ｍｇ／ｄｌ，１５ｍｇ／ｄｌ，２０ｍｇ／ｄ
ｌ，７０ｍｇ／ｄｌ，１３３ｍｇ／ｄｌ，２５０ｍｇ／
ｄｌ，４８０ｍｇ／ｄｌの７水準となるように４５種類
の組合せをピックアップし試料を作成した。

【００５３】スペクトル測定は１ｍｍ厚のガラス製セル
に試料を入れ、ニコレー社製マグナ８５０を用いて加算
平均１２８回、レゾルーション１６、検出器ＤＴＧＳ
ＫＢｒ、白色光源の条件で測定し、吸光度に変換したス
ペクトルデータは市販の多変量解析ソフトウェアを用い
グルコース濃度を目的変量、吸光スペクトルを説明変量
としたＰＬＳ回帰分析を行った。前述のようにＰＬＳ回
帰分析に用いた波長範囲は、１４８０ｎｍから１８５０
ｎｍである。

【００５４】実験でのグルコース定量の結果は主成分数
７での推定で、検量線作成の相関係数０．９９２、標準
誤差ＳＥＰ４８．７ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数
０．９９１、標準誤差ＳＥＰ５ｌ．１ｍｇ／ｄｌであっ
た。 −実施例６− 本実施例における実験系は実施例５と同一で、牛血清試
料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性
脂肪、水の５成分を変動させたものである。多変量解析
に用いたソフトウェアも実施例５と同じである。

【００５５】本実施例では１５２０，１５４０，１５８
０，１６４５，１６８５，１７１５，１７４０ｎｍの７
波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を目的変量と
した線形重回帰分析（ＭＬＲ）を行った。実験でのグル
コース定量の結果は、検量線作成の相関係数０．９８
９、標準誤差ＳＥＰ５５．６ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の
相関係数０．９８８、標準誤差ＳＥＰ５７．８ｍｇ／ｄ
ｌであった。

【００５６】１５２０，１５８０，１６８５，１７１
５，１７４０ｎｍの波長の選択は１２５０ｎｍから１８
５０ｎｍの範囲をＰＬＳ回帰分析を行って得られた図６
に示す回帰係数のピーク値を示す波長として、１５４
０，１６４５ｎｍの波長は複数の主成分因子による回帰
係数が交わる交点として選択した。 −実施例７− 本実施例における実験系は実施例５と同一で、牛血清試
料のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂
肪、水の５成分を変動させたものである。多変量解析に
用いたソフトウェアも実施例５と同じである。

【００５７】本実施例では１５２０，１５８０，１６８
５ｎｍの３波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を
目的変量とした線形重回帰分析（ＭＬＲ）を行った。実
験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数
０．９８３、標準誤差ＳＥＰ６８．０ｍｇ／ｄｌ、検量
線検定の相関係数０．９８３、標準誤差ＳＥＰ６９．２
ｍｇ／ｄｌであった。

【００５８】１５２０，１５８０，１６８５ｎｍの波長
の選択は実施例６により得られた図６に示す回帰係数の
ピーク値を示す波長として選択した。 −実施例８− 本実施例における実験系は実施例５と同一で、牛血清試
料のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂
肪、水の５成分を変動させたものである。多変量解析に
用いたソフトウェアも実施例５と同じである。

【００５９】本実施例では１５２５，１５８０，１６８
０ｎｍの３波長の吸光度を説明変量、グルコース濃度を
目的変量とした線形重回帰分析（ＭＬＲ）を行った。実
験でのグルコース定量の結果は、検量線作成の相関係数
０．９８７、標準誤差ＳＥＰ６０．０ｍｇ／ｄｌ、検量
線検定の相関係数０．９８７、標準誤差ＳＥＰ６１．０
ｍｇ／ｄｌであった。

【００６０】１５９０ｎｍの波長の選択は実施例６によ
り得られた図６に示す回帰係数のピーク値を示す波長、
１５２５ｎｍと１６９０ｍｍの波長はそれぞれのピーク
よりＯＨ基由来の吸収側の波長として選択した。 −実施例９− 本実施例における実験系は実施例５と同一で、牛血清試
料のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性脂
肪、水の５成分を変動させたものである。多変量解析に
用いたソフトウェアも実施例５と同じである。

【００６１】本実施例では１５ｌ０ｎｍから１８２０ｎ
ｍまでのＮＨ基、ＯＨ基、ＣＨ基由来の吸収領域を連続
スペクトルとして測定したデータをｓａｖｉｔｚｋｙ−
Ｇｏｌａｙの微分手法を用いて２次微分処理を行い解析
を行った。解析は２次微分値を説明変量、グルコース濃
度を目的変量としたＰＬＳ回帰分析を行った。実験での
グルコース定量の結果は主成分数６での推定で、検量線
作成の相関係数０．９８６、標準誤差ＳＥＰ６３．５ｍ
ｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数０．９８３、標準誤差
ＳＥＰ６９．０ｍｇ／ｄｌであった。

【００６２】−実施例１０− 本実施例は生体成分として牛血清中のグルコースの定量
分析を行ったもので、１０００から１３００ｎｍまでの
ＮＨ基、ＯＨ基、ＣＨ基由来の吸収領域を連続スペクト
ルとして測定し解析を行った。牛血清試料は前述のグル
コース、アルブミン、水の３成分変動系の実験と同一
で、牛血清８０ｍｌに対してグルコースを蒸留水に溶解
させた水溶液を５ｍｌ、アルブミンを蒸留水に溶解させ
た水溶液を１５ｍｌ添加して試料を作成した。試料は試
料中のグルコース濃度が３５ｍｇ／ｄｌ，１３６ｍｇ／
ｄｌ，２２０ｍｇ／ｄｌ，４１２ｍｇ／ｄｌ，７５０ｍ
ｇ／ｄｌの５水準、アルブミン濃度が２．６ｇ／ｄｌ，
３．０ｇ／ｄｌ，３．３ｇ／ｄｌ，４．０ｇ／ｄｌ，
５．４ｇ／ｄｌの５水準の計５×５＝２５種類の組合せ
から、１３種類の組合せをピックアップし試料を作成し
た。

【００６３】スペクトル測定は１ｍｍ厚のガラス製セル
に試料を入れ、ニコレー社製マグナ８５０を用いて加算
平均１２８回、レゾルーション１６、検出器ＭＣＴ／
Ａ、白色光源の条件で測定し、吸光度に変換したスペク
トルデータは市販の多変量解析ソフトウェアを用いグル
コース濃度を目的変量、吸光スペクトルを説明変量とし
たＰＬＳ回帰分析を行った。

【００６４】前述のようにＰＬＳ回帰分析に用いた波長
範囲は、１０００ｎｍから１３００ｎｍである。実験で
のグルコース定量の結果は主成分数６での推定で、検量
線作成の相関係数０．９８０、標準誤差ＳＥＰ５４．２
ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数０．９６２、標準誤
差ＳＥＰ７４．８ｍｇ／ｄｌであった。

【００６５】−実施例１１− 本実施例における実験系は実施例５と同一で、牛血清試
料中のグルコース、アルブミン、コレステロール、中性
脂肪、水の５成分を変動させたものである。多変量解析
に用いたソフトウェアも実施例５と同じである。本実施
例では測定した各波長の吸光度と１５４０ｎｍにおける
吸光度の差をとることで、スペクトルデータの前処理を
行った。解析に用いた波長範囲は、１４８０ｎｍから１
８８０ｎｍである。

【００６６】前処理を行った各波長データを説明変量、
グルコース濃度を目的変量としＰＬＳ回帰分析を行っ
た。実験でのグルコース定量の結果は主成分数８での推
定で、検量線作成の相関係数０．９９７、標準誤差ＳＥ
Ｐ２８．９ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数０．９９
６、標準誤差ＳＥＰ３１．９ｍｇ／ｄｌであった。

【００６７】１５４０ｎｍの波長を選択した理由は、図
６に示すように複数の主成分因子による回帰係数が交わ
る交点として選択した。 −実施例１２− 本実施例における実験系は実施例１０と同一で、牛血清
試料中のグルコース、アルブミン、水の３成分を変動さ
せたものである。多変量解析に用いたソフトウェアも実
施例５と同じである。

【００６８】本実施例では測定した各波長の吸光度と１
０６０ｎｍにおける吸光度の差をとることで、スペクト
ルデータの前処理を行った。解析に用いた波長範囲は、
１０００ｎｍから１３００ｎｍである。前処理を行った
各波長データを説明変量、グルコース濃度を目的変量と
しＰＬＳ回帰分析を行った。

【００６９】実験でのグルコース定量の結果は主成分数
６での推定で、検量線作成の相関係数０．９７８、標準
誤差ＳＥＰ５６．８ｍｇ／ｄｌ、検量線検定の相関係数
０．９６１、標準誤差ＳＥＰ７６．１ｍｇ／ｄｌであっ
た。１５４０ｎｍの波長を選択した理由は、図６に示す
ように複数の主成分因子による回帰係数が交わる交点と
して選択した。

【００７０】−実施例１３− 本実施例における生体中のグルコース濃度の定量装置は
図７に示すように、近赤外光源である発光手段（発光ダ
イオード１）から照射した近赤外光を干渉フィルター２
により任意の中心波長および半値幅に分光し、集光手段
であるレンズ３によって光ファイバー４の端面に集光し
た光を被測定物に誘導し、被測定物の透過光を検出手段
であるフォトダイオード５により検出することで吸収信
号を測定し、演算手段によりグルコース濃度を算出し
た。

【００７１】干渉フィルターは円盤の同心円上に３つ配
置されており、モータ６で回転させることにより干渉フ
ィルターの特性に応じた中心波長および半値幅が得られ
る。検出した吸収信号は吸光度に変換され予め設定され
た検量線によりグルコース濃度が演算される。発光ダイ
オードには中心波長が１６００ｎｍで半値幅１６０ｎｍ
のＩｎＧａＡｓＰ系の素子を用いた。前記３種類の干渉
フィルターには中心波長１５３０ｎｍで半値幅１０ｎ
ｍ、中心波長１５８５ｎｍで半値幅６０ｎｍ、中心波長
１６８０ｎｍで半値幅１０ｎｍのものを用いた。前記中
心波長１５８５ｎｍで半値幅６０ｎｍの干渉フィルター
の中心波長および半値幅の設定理由はグルコースのＯＨ
基に由来する信号をとらえるために実施例５で得られた
回帰係数のＯＨ基由来のピークを参考にした。実施例５
の回帰係数の部分拡大を図８に示す。主成分７における
回帰係数はおおよそ１５８０ｎｍにおいて極大値をと
り、この極大値の７０％の値をとるのが１５５５ｎｍお
よび１６１５ｎｍである。そこで中心波長を１５５５ｎ
ｍと１６１５ｎｍの中点である１５８５ｍｍで半値幅を
６０ｎｍに設定した。この手法で中心波長および半値幅
を設定した近赤外光を照射することで、１点の測定を行
うだけで多数の点を計測するのと同等の計測ができるこ
とになる。

【００７２】光ファイバーの照射端７は被測定物に垂直
にあてて使用する。照射端７では光ファイバーの発光側
８と受光側９が交互に並んでおり、発光側ファイバー８
より照射され、生体組織中を透過した近赤外光を受光側
ファイバー９でうけ、検出器５に導いている。発光、受
光に用いた光ファイバー径は５００μｍで、受光、発光
ファイバーの中心間距離も５００μｍである。

【００７３】グルコース濃度を算出するための検量線
は、本発明の利用者あるいは複数の人間を被験者とし
て、他の標準手法より得られるグルコース濃度の真値と
本発明による吸光度の関係を統計解析手法により解析す
ることにより得られる。本発明の利用者本人より検量線
を作成する場合はグルコース負荷試験を用い、グルコー
ス含有物を飲食後、一定時間間隔で採血と本発明による
信号測定を行うようにしてもよいし、生活中において血
糖値が安定する時間を選んで信号測定を行うようにして
もよい。

【００７４】採血した血液を分析する標準手法により得
られたグルコース濃度と測定時にメモリされた信号を対
比してデータ化し、演算手段に内蔵される解析手段によ
り検量線が作成される。本実施例のように数点での吸収
信号より個人対応の検量線作成する場合には重回帰分析
手法が適している。

【００７５】−実施例１４− 本実施例における生体中のグルコース濃度の定量装置は
実施例１３と同じ図７に示す構成を有する。相異点は３
種類の干渉フィルターの中心波長および半値幅で、中心
波長１５２０ｎｍで半値幅１０ｎｍ、中心波長１５８０
ｎｍで半値幅４０ｎｍ、中心波長１６８５ｎｍで半値幅
１０ｎｍのものを用いた。前記中心波長１５８０ｎｍで
半値幅４０ｎｍの干渉フィルターの中心波長および半値
幅の設定理由は実施例５で得られた回帰係数のピーク波
長を参考にした。実施例５の主成分７における回帰係数
はおおよそ１５２０，１５８０，１６８５ｎｍにおいて
極大値をとり各ピークの幅の大ささで干渉フィルターの
半値幅を設定した。回帰係数がピークをとる波長を選択
することで、１５２０ｍｍや１６８５ｎｍのように比較
的急峻なピークでも１０ｎｍ程度の半値幅を用いれば安
定した値を計測できる。また１６８０ｎｍに関してはピ
ークがブロードなので半値幅を４０ｎｍと広く設定し
た。

【００７６】この手法で中心波長および半値幅を設定し
た近赤外光を照射することで、１点の測定を行うだけで
多数の点を計測するのと同等の計測ができることにな
る。 −実施例１５− 本実施例における生体中のグルコース濃度の定量装置は
図９に示すように、近赤外光源である３つの発光手段
（半導体レーザー）１から照射した近赤外光を凹面鏡１
０によって光ファイバー４の端面に集光した光を被測定
物に誘導し、被測定物の透過光を検出手段であるフォト
ダイオード５により検出することで吸収信号を測定し、
演算手段によりグルコース濃度が算出される。検出した
吸収信号は吸光度に変換され予め設定された検量線によ
りグルコース濃度が演算される。

【００７７】半導体レーザーには中心波長が１５３０ｎ
ｍで半値幅１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ系の素子、中心波
長１５８５ｎｍで半値幅３０ｎｍの素子、中心波長１６
８０ｎｍで半値幅１０ｎｍの素子を用いた。前記半導体
レーザーの半値幅については素子自体の特性として前記
半値幅のものを用いても良いし、発光ダイオードの照射
面に干渉フィルターを設置し、任意の半値幅に調節して
もよい。光ファイバーについては実施例１３と同じであ
る。

【００７８】−実施例１６− 本実施例における生体中のグルコース濃度の定量装置は
図１０に示すように、ハロゲンランプである発光手段
１、発光手段１からの光を被験者の身体のある部分（た
とえば前腕の皮膚組織）Ｂに導くとともに拡散透過光を
フラットフィールド型回折格子２０に導く光ファイバー
４、回折格子２０で分光操作がなされた光をアレイ型フ
ォトダイオード５で受光して吸収信号を測定し、演算手
段ＣＰＵにより血糖値を算出する。演算ユニットＣＰＵ
は吸収信号を吸光度に変換した後、予め設定した検量線
を使用して被験者のグルコース濃度を計算する。図１０
中の２１は反射ミラー、２２は回折格子２０と光ファイ
バー４との間に配置したスリット、２３はＡ／Ｄ変換器
である。

【００７９】ここで用いた光ファイバー４は、図１１に
示すように、各発光側ファイバー８のまわりを六角形パ
ターンの各コーナーに位置する受光側ファイバー９で囲
んでいるもので、これら６本の受光側ファイバー９と１
本の発光側ファイバー８とからなる組において、Ｘ軸方
向に隣接する組で１本の受光側ファイバー９が共有さ
れ、Ｙ軸方向に隣接する組で２本の受光側ファイバー９
が共有されるようにしてある。また、各組において、発
光側ファイバー８と受光側ファイバー９との中心間距離
Ｌは０．５ｍｍに設定（各直径は２００ミクロン）して
いる。被験者の皮層の真皮層からのスペクトル情報を選
択的に抽出する場合、中心間距離Ｌは０．１〜２ｍｍ、
特に０．２〜１ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
光ファイバー４の照射端７は被験者の前腕の皮層表面に
対して垂直に押し当てられる。光ファイバーバンドル４
を所定の圧力で皮膚表面に押し当てるため圧力ゲージや
固定具を使用することが好ましい。１３５０ｎｍから１
８５０ｎｍの波長範囲における前腕皮膚組織の吸収スペ
クトルの一例を図１２に示す。

【００８０】上記装置を用いて被験者の血液中のグルコ
ース濃度を定量した。年齢３０才の健康な男性の被験者
に対し、３０分間の安静の後，デンプン部分加水分解物
製剤トレーランＧ（清水製薬製）を服用させて７５ｇに
相当するブドウ糖を摂取させた。そして血糖値の測定を
安静開始時から１０分毎に採血式の簡易血糖計ノボアシ
スト（ノボノルディスクファーマ製）を用い指尖血液に
より行った。また、前腕のスペクトル測定を採血後５分
毎に４回実施した。（前腕皮膚組織におけるグルコース
濃度は血中グルコース濃度に対して個体差を有する時間
遅れが存在するが、この被験者においては５分の時間遅
れが適切であった。）採血による血糖値測定は安静開始
後９０分まで、前腕のスペクトル測定は最終の採血後５
分まで実施した。検量線の作成は前記実測血糖値を目的
変量とし、その５分後に測定したスペクトルを説明変量
として、ＰＬＳ回帰分析および重回帰分析を利用して行
った。本実測での被験者の血糖値は８９〜１３４ｍｇ／
ｄｌの範囲で変動している。

【００８１】ＰＬＳ回帰分析により得た回帰係数を図１
３に示す。ＰＬＳ回帰分析にあたっては、クロスバリデ
ーション法を使用して第１倍音の高調波が観察される１
３５０ｎｍ〜１８５０ｎｍの波長範囲でグルコース濃度
を目的変量、吸光度を説明変量として行った。この回帰
係数の形状は、１６００ｎｍ付近にピークを有する前実
施例に示した血清系での実験で得られた回帰係数（図
３，図６）と類似な形状を示し、グルコースの吸収から
血糖値を定量していることがわかる。このＰＬＳ回帰分
析の結果は，主成分数７の推定で、検量線作成の相関係
数は０．９９３、標準誤差ＳＥＰは１．９ｍｇ／ｄｌ、
検量線検定の相関係数は０．９８８、標準誤差ＳＥＰは
２．６ｍｇ／ｄｌであった。

【００８２】同一データにおける１５５０ｎｍ、１６４
０ｎｍ、１６９０ｎｍの３波長を用いてクロスバリデー
ション手法による重回帰分析を行って得られた検量線に
実測データをあてはめた結果を図１４に示す。この３波
長の重回帰分析で得られた結果は、検量線作成の相関係
数０．９５７、標準誤差ＳＥＰ４．８ｍｇ／ｄｌ、検量
線検定の相関係数０．９４９、標準誤差ＳＥＰ５３ｍｇ
／ｄｌであった。

【００８３】

【発明の効果】以上のように本発明においては、生体中
のグルコース濃度を近赤外領域におけるグルコース分子
のＯＨ基由来の吸収を測定するための波長域と、生体成
分のＮＨ基由来の吸収を測定するための波長域と、生体
成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための波長域との少
なくとも３つ波長域での測定結果よりグルコースの定量
を行うものであり、グルコースによる特異吸収としても
っとも適切と思われるＯＨ基由来の吸収を用いる上に、
外乱としての生体成分を考慮したものとなっていること
から、グルコース濃度の定量の精度を大きく向上させる
ことができるものである。

【００８４】そして上記３の波長域を生体水分に由来す
る水分子の吸収の影響が比較的小さい範囲に設定するこ
とで、生体水分の影響の排除が容易となり、また上記３
つの波長域は、相互に隣接した波長域とすることが、広
い波長範囲の光を発する光源を必要としなくなる上に、
検出手段の検出感度を揃えることができることになるた
めに、定量が容易となる。

【００８５】ここで、上記３つの波長域は、分子の第１
倍音が観察できる波長領域で且つ水の吸収の影響が比較
的小さい１４８０ｎｍから１８８０ｎｍの波長領域内で
選択する場合、グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測
定するための第１の波長域を１５５０ｎｍから１６５０
ｎｍ、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定するための波
長域を１４８０ｎｍから１５５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸
収を測定するための波長域を１６４０ｎｍから１８８０
ｎｍとすると良好な定量結果を得ることができ、また分
子の第２倍音が観察できる波長領域で且つ水の吸収の影
響が比較的小さい１０００ｎｍから１３００ｎｍの波長
領域内で選択する場合は、グルコース分子のＯＨ基由来
の吸収を測定するための波長域を１０５０ｎｍから１１
３０ｎｍ、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定するため
の波長域を１０００ｎｍから１０５０ｎｍ、ＣＨ基由来
の吸収を測定するための波長域を１１３０ｎｍから１３
００ｎｍとすると良好な結果を得ることができる。

【００８６】定量にあたっては、選択した３つの隣接域
内の各波長を連続的に測定して得られるスペクトル信号
を多変量解析することによりグルコースの定量を行うよ
うにしてもよい。また、前記３波長域の各々から少なく
とも１波長を選択するほか、所定の範囲の波長帯を選択
してグルコース濃度の定量を行ってもよい。この時、上
記波長あるいは波長帯のうちの少なくとも１つは、複数
試料の定量分析で測定した連続スペクトルを主成分回帰
分析あるいはＰＬＳ回帰分析して得た回帰係数がとる正
または負のピーク周辺の波長とすると、好適な結果を得
ることができる。

【００８７】第１の波長域から１６００±４０ｎｍの波
長帯または該波長帯内の少なくとも１波長を用い、第２
の波長域から１５３０±２０ｎｍの波長帯または該波長
帯内の少なくとも１波長を用い、第３の波長域から１６
８５±２０ｎｍまたは１７１５±２０ｎｍまたは１７４
０±２０ｎｍのいずれか一つの波長帯または該波長帯内
の少なくとも１波長を用いても、良好な定量結果を得る
ことができ 生体組織中あるいは体液中のグルコース濃
度の測定に際しては、上記３つの波長域より選択した所
定の半値幅を有する少なくとも３つの中心波長の光を基
にグルコース濃度の定量を行うとよい。光源として入手
の容易なものを用いることができる。

【００８８】この場合の半値幅は、複数試料の分析で測
定した連続スペクトルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ
回帰分析し、前記分析手法により算出された各波長に対
する回帰係数がとるピーク値の７０％程度以下の値を示
す波長幅を用いると、さらに良好な結果を得ることがで
き、さらに少なくとも１波長の中心波長を１５６０ｎｍ
から１６４０ｎｍの範囲内に設定するとともに半値幅を
６０ｎｍ以下とするとよい。

【００８９】３つの波長域の測定結果として得られた吸
収信号あるいは吸収信号を吸光度や透過度に変換した値
から近赤外領域内の波長で差あるいは商をとる前処理を
行ったデータを基に定量を行うようにしてもよく、この
場合の前処理としては、複数の試料の分析で測定した連
続スペクトルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ回帰分析
して算出された複数の主成分因子に対する回帰係数同士
の交点付近の波長での差あるいは商をとるとよい。更に
前処理のための波長として、第１倍音領域では１５５０
±１０ｎｍあるいは１６５０±１０ｎｍから選択した波
長、第２倍音領域では１０６０±１０ｎｍあるいは１１
３０±１０ｎｍから選択した波長を用いるとよい。

【００９０】そして本発明に係るグルコース濃度の定量
装置は、近赤外光源と、近赤外光を検出する検出手段
と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組織ある
いは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を透過あ
るいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘導する
誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算してグ
ルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上記検出
手段はグルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定するた
めの波長域と、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定する
ための波長域と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定す
るための波長域の少なくとも３つの波長域の近赤外光を
検出するものであるために、高い精度でのグルコース濃
度の定量を容易に行うことができる。

【００９１】上記近赤外光源には、グルコース分子のＯ
Ｈ基由来の吸収を測定するための第１の波長域と、生体
成分のＮＨ基由来の吸収を測定するための第２の波長域
と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３
の波長域の少なくとも３つの波長域をカバーする発光特
性を有するとともに、各波長域に分光する分光手段を備
えたものを用いても、あるいはグルコース分子のＯＨ基
由来の吸収を測定するための第１の波長域と、生体成分
のＮＨ基由来の吸収を測定するための第２の波長域と、
生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３の波
長域の少なくとも３つの波長域内に発光特性を有する複
数の光源からなるものを用いてもよい。ハロゲンランプ
のような広い波長に発光特性を有する光源を使用しなく
ても発光ダイオードのような比較的狭い波長に発光特性
を有する素子でのグルコース定量が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１倍音領域における生体物質の吸収スペクト
ル図である。

【図２】第２倍音領域における生体物質の吸収スペクト
ル図である。

【図３】第１倍音領域でグルコース、アルブミン、水の
３成分を変動させた実験系での回帰係数の説明図であ
る。

【図４】第１倍音領域でグルコース、アルブミン、水の
３成分を変動させた実験系での２次微分の回帰係数の説
明図である。

【図５】第２倍音領域でグルコース、アルブミン、水の
３成分を変動させた実験系での回帰係数の説明図であ
る。

【図６】第１倍音領域でグルコース、アルブミン、コレ
ステロール、中性脂肪、水の５成分を変動させた実験系
での回帰係数の説明図である。

【図７】本発明に係る装置の一例の概略図である。

【図８】図６の回帰係数の部分拡大図である。

【図９】本発明に係る装置の他例の概略図である。

【図１０】本発明に係る装置の更に他例の概略図であ
る。

【図１１】同上の光ファイバーの断面図である。

【図１２】皮膚組織の吸収スペクトルの一例の説明図で
ある。

【図１３】ＰＬＳ回帰分析で得られた回帰係数の説明図
である。

【図１４】重回帰分析の検量線と実測データとの説明図
である。

【図１５】光ファイバーから生体組織へ照射された近赤
外光の光路の槻念図である。

【図１６】人間の皮膚組織の概念図である。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 近赤外領域における光の吸収を利用した
   生体組織中あるいは体液中のグルコース濃度の定量方法
   であり、グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定する
   ための第１の波長域と、生体成分のＮＨ基由来の吸収を
   測定するための第２の波長域と、生体成分のＣＨ基由来
   の吸収を測定するための第３の波長域の少なくとも３つ
   の波長域における測定結果に基づいてグルコースの定量
   を行うことを特徴とするグルコース濃度の定量方法。
2. 【請求項２】 上記３つの波長域は生体水分に由来する
   水分子の吸収の影響が比較的小さい範囲に設定している
   ことを特徴とする請求項１記載のグルコース濃度の定量
   方法。
3. 【請求項３】 上記３つの波長域は、相互に隣接した波
   長域とすることを特徴とする請求項１記載のグルコース
   濃度の定量方法。
4. 【請求項４】 上記３つの波長域は、分子の第１倍音が
   観察できる波長領域で且つ水の吸収の影響が比較的小さ
   い１４８０ｎｍから１８８０ｎｍの波長領域内で選択す
   るとともに、グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定
   するための第１の波長域を１５５０ｎｍから１６５０ｎ
   ｍ、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測定するための波長
   域を１４８０ｎｍから１５５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収
   を測定するための波長域を１６５０ｎｍから１８８０ｎ
   ｍとしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載のグルコース濃度の定量方法。
5. 【請求項５】 上記３つの波長域は、分子の第２倍音が
   観察できる波長領域で且つ水の吸収の影響が比較的小さ
   い１０００ｎｍから１３００ｎｍの波長領域内で選択す
   るとともに、グルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定
   するための波長域を１０５０ｎｍから１１３０ｎｍ、生
   体成分のＮＨ基由来の吸収を測定するための波長域を１
   ０００ｎｍから１０５０ｎｍ、ＣＨ基由来の吸収を測定
   するための波長域を１１３０ｎｍから１３００ｎｍとし
   ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   のグルコース濃度の定量方法。
6. 【請求項６】 選択した３つの隣接域内の各波長を連続
   的に測定して得られるスペクトル信号を多変量解析する
   ことによりグルコースの定量を行うことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載のグルコース濃度の定量方
   法。
7. 【請求項７】 前記３波長域の各々から少なくとも１波
   長あるいは１波長帯を選択してグルコース濃度の定量を
   行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
   グルコース濃度の定量方法。
8. 【請求項８】 上記波長あるいは波長帯のうちの少なく
   とも１波長は、複数試料の定量分析で測定した連続スペ
   クトルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ回帰分析して得
   た回帰係数がとる正または負のピーク周辺の波長とする
   ことを特徴とする請求項７記載のグルコース濃度の定量
   方法。
9. 【請求項９】 第１の波長域から１６００±４０ｎｍの
   波長帯または該波長帯内の少なくとも１波長を用い、第
   ２の波長域から１５３０±２０ｎｍの波長帯または該波
   長帯内の少なくとも１波長を用い、第３の波長域から１
   ６８５±２０ｎｍまたは１７１５±２０ｎｍまたは１７
   ４０±２０ｎｍのいずれか一つの波長帯または該波長帯
   内の少なくとも１波長を用いることを特徴とする請求項
   ４記載のグルコース濃度の定量方法。
10. 【請求項１０】 生体組織中あるいは体液中のグルコー
    ス濃度の測定に際して、上記３つの波長域より選択した
    所定の半値幅を有する少なくとも３つの中心波長の光を
    基にグルコース濃度の定量を行うことを特徴とする請求
    項１〜５のいずれかの項に記載のグルコース濃度の定量
    方法。
11. 【請求項１１】 複数試料の分析で測定した連続スペク
    トルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ回帰分析し、前記
    分析手法により算出された各波長に対する回帰係数がと
    るピーク値の７０％程度以下の値を示す波長幅を半値幅
    とすることを特徴とする請求項１０記載のグルコース濃
    度の定量方法。
12. 【請求項１２】 少なくとも１波長の中心波長を１５６
    ０ｎｍから１６４０ｎｍの範囲内に設定するとともに半
    値幅を６０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１０
    記載のグルコース濃度の定量方法。
13. 【請求項１３】 ３つの波長域の測定結果として得られ
    た吸収信号あるいは吸収信号を吸光度や透過度に変換し
    た値から近赤外領域内の波長で差あるいは商をとる前処
    理を行ったデータを基に定量を行うことを特徴とする請
    求項１〜１２のいずれかの項に記載のグルコース濃度の
    定量方法。
14. 【請求項１４】 前処理として、複数の試料の分析で測
    定した連続スペクトルを主成分回帰分析あるいはＰＬＳ
    回帰分析して算出された複数の主成分因子に対する回帰
    係数同士の交点付近の波長での差あるいは商をとること
    を特徴とする請求項１３記載のグルコース濃度の定量方
    法。
15. 【請求項１５】 前処理のための波長として、第１倍音
    領域では１５５０±１０ｎｍあるいは１６５０±１０ｎ
    ｍから選択した波長、第２倍音領域では１０６０±１０
    ｎｍあるいは１１３０±１０ｎｍから選択した波長を用
    いることを特徴とする請求項１３記載のグルコース濃度
    の定量方法。
16. 【請求項１６】 近赤外光源と、近赤外光を検出する検
    出手段と、前記近赤外光源から発する近赤外光を生体組
    織あるいは体液に導入し、前記生体組織あるいは体液を
    透過あるいは拡散反射した近赤外光を前記検出手段に誘
    導する誘導手投と、前記検出手段で得られる信号を演算
    してグルコース濃度に変換する演算手投とからなり、上
    記検出手段はグルコース分子のＯＨ基由来の吸収を測定
    するための波長域と、生体成分のＮＨ基由来の吸収を測
    定するための波長域と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を
    測定するための波長域の少なくとも３つの波長域の近赤
    外光を検出するものであることを特徴とするグルコース
    濃度の定量装置。
17. 【請求項１７】 近赤外光源は、グルコース分子のＯＨ
    基由来の吸収を測定するための第１の波長域と、生体成
    分のＮＨ基由来の吸収を測定するための第２の波長域
    と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３
    の波長域の少なくとも３つの波長域をカバーする発光特
    性を有するとともに、各波長域に分光する分光手段を備
    えていることを特徴とする請求項１６記載のグルコース
    濃度の定量装置。
18. 【請求項１８】 近赤外光源は、グルコース分子のＯＨ
    基由来の吸収を測定するための第１の波長域と、生体成
    分のＮＨ基由来の吸収を測定するための第２の波長域
    と、生体成分のＣＨ基由来の吸収を測定するための第３
    の波長域の少なくとも３つの波長域内に発光特性を有す
    る複数の光源からなることを特徴とする請求項１６記載
    のグルコース濃度の定量装置。