以下、図面を参照して、本発明の実施の� ��態を説明する。なお、以下に示す実施の形� ��では、本発明の成分測定装置を血液中のグ� ��コース濃度を測定する血糖測定装置に適用� ��た場合を例にとって説明する。図中、同様� ��部材には、同一の符号を用いた。

 図1は、本発明の一実施の形態における成 分測定装置の概略構成を示す斜視図であり、 図2は、図1に示す成分測定装置の部分断面図� ��ある。本実施の形態の成分測定装置は、波� ��の異なる2つの光に対する血液検体の光学特 性を測定することによって、血液検体のヘマ トクリット値を算出するとともに、算出され たヘマトクリット値と一の光に対する血液検 体の光学特性とに基づいて、血液検体のグル コース濃度を算出するものである。

 図1に示すとおり、本実施の形態の成分測 定装置10は、測定装置本体部20と、測定装置� �体部20に装着されるチップ30とから構成され� ��。以下、チップ30および測定装置本体部20の 順に説明する。

 (チップ)
 チップ30は、血液検体を保持するものであ� �。図1および図2に示すとおり、チップ30は、� ��管部31aが備えられたホルダ31と、ホルダ31内 部に固定された試験紙32と、を備える。

 細管部31aは、毛細管現象により先端開口� ��から血液検体をホルダ31内部に導入する。� �管部31aを通じて導入される血液検体は、ホ� �ダ31内部の試験紙32に吸収される。試験紙32� �、シート状の多孔質基材から構成されてお� �、試験紙32には、グルコースと反応して呈色 反応を示す発色試薬が含浸されている。この ような構成によれば、細管部31aを通じてホル ダ31内部に導入される血液検体は、発色試薬� ��含浸された試験紙32において呈色反応を起� �す。

 試験紙32の材料としては、ポリエステル� �、ポリアミド類、ポリオレフィン類、ポリ� �ルホン類、またはセルロース類が挙げられ� �。また、発色試薬としては、たとえば、グ� �コースオキシダーゼ(GOD)、ペルオキシダーゼ (POD)、4-アミノアンチピリン,N-エチル-N-(2-ヒ� �ロキシ-3-スルホプロピル)-m-トルイジン・ナ� ��リウム(TOOS)が挙げられる。

 (測定装置本体部)
 測定装置本体部20は、チップ30に保持される 血液検体の血糖値を測定するものである。図 1に示すとおり、本実施の形態の測定装置本� �部20は、波長の異なる2つの光を血液検体に� �射して反射光の強度を測定する測光部21と、 測光部21を制御するとともに測光部21で取得� �れる測光値データに対して種々の演算を実� �する制御部(不図示)と、を有する。測光部21� ��、外装ケース22の先端部に設けられている� �制御部は、外装ケース22内部に電源などとと もに収容されている。制御部についての詳細 な説明は後述する。外装ケース22表面には、� ��糖値の測定結果などを表示する表示部23お� �び各種スイッチ24が設けられている。

 図2に示すとおり、本実施の形態の測光部21� ��、波長の異なる2つの光λ ₁ ,λ ₂ を発光する発光素子25と、2つの光λ ₁ ,λ ₂ の反射光を受光する受光素子26と、を備える� ��発光素子25および受光素子26は、ホルダ27に� ��容されている。

 発光素子25は、第1および第2の発光手段とし て、ヘモグロビンの吸収波長(たとえば、545nm )の光(以下、第1光と称する)λ ₁ と、血液検体の呈色反応の結果生じる色素の 吸収波長(たとえば、630nm)の光(以下、第2光と 称する)λ ₂ を照射する。本実施の形態の発光素子25は、2 波長型の発光ダイオードであって、制御部に より制御され、ヘモグロビンの吸収波長の第 1光λ ₁ または色素の吸収波長の第2光λ ₂ を照射する。本実施の形態の発光素子25から� ��射される第1および第2光λ ₁ ,λ ₂ はパルス光であって、その周期が0.5~3.0msec程� ��、1パルスの発光時間が0.05~0.3msec程度に設定 される。発光素子25から照射される第1および 第2光λ ₁ ,λ ₂ は、試験紙32で反射される。なお、本実施の� ��態では、第1および第2の発光手段として、2� ��長型の発光ダイオードを用いているが、1波 長型の発光ダイオードを2つ設けてもよい。

 受光素子26は、第1および第2の受光手段とし て、試験紙32で反射された第1および第2光λ ₁ ,λ ₂ を受光して、血液検体の吸光度(光学特性)を� ��定するものである。本実施の形態の受光素� ��26は、フォトダイオードであって、試験紙32 で反射されるヘモグロビンの吸収波長の第1� �λ ₁ と、色素の吸収波長の第2光λ ₂ とを受光して、これらの強度を測光値データ として出力する。

 図3は、図1に示す成分測定装置の概略構� �を示すブロック図である。

 上述したとおり、本実施の形態の成分測� ��装置10は、測光部21および制御部40を有する� ��測光部21の発光素子25は、制御部40により発� ��を制御され、測光部21の受光素子26からの測 光値データは、A/D変換器28を介して、制御部4 0に入力される。制御部40は、外装ケース22表� ��の表示部23および各種スイッチ24に対応する 入力部29と電気的に接続されている。

 図3に示すとおり、本実施の形態の制御部 40は、CPU41、データ記憶部42、タイマ43、およ� ��温度センサ44を備える。データ記憶部42、タ イマ43、および温度センサ44は、それぞれCPU41 と電気的に接続されている。

 CPU41は、波長の異なる2つの光λ ₁ ,λ ₂ に対する測光値データに対して種々の演算を 実行するものである。本実施の形態のCPU41は� ��受光素子26の測光値データから、波長の異� �る2つの光λ ₁ ,λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₁ ,a ₂ を算出する。CPU41は、ヘマトクリット値算出� ��(ヘマトクリット値算出手段)および成分濃� �算出部(成分濃度算出手段)として機能する。

 ここで、ヘマトクリット値算出部は、ヘモ� ��ロビンの吸収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ と、血液検体の呈色反応で生じた色素の吸収 波長の第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値 を算出する。成分濃度算出部は、ヘマトクリ ット値と第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ とに基づいて、血液検体のグルコース濃度を 算出する。なお、各部の具体的な処理内容に ついては、後述する。

 データ記憶部42は、第1メモリ(RAM)、第2メモ� ��(ROM)、および第3メモリ(不揮発性RAM)を備え� �いる。第1メモリには、測光部21より入力さ� �た測光値データが格納される。第2メモリに� ��、測光値データから求められる第1および第 2光λ ₁ ,λ ₂ に対する吸光度a ₁ ,a ₂ とヘマトクリット値との関係を示す変換テー ブル、ならびに、第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ とヘマトクリット値とグルコース濃度との関 係を示す変換テーブルが格納されている。ま た、第2メモリには、第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ と第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ とに基づいて、血液検体のヘマトクリット値 を算出するヘマトクリット値算出プログラム 、ならびに、第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ とヘマトクリット値とに基づいて、血液検体 のグルコース濃度を算出する成分濃度算出プ ログラムが格納されている。第3メモリには� �個々の装置ごとに固有の校正値が予め記憶� �れている。

 タイマ43は、時間の経過を計測して、CPU41に 報知するものである。本実施の形態のタイマ 43は、ヘモグロビンの吸収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ を測定する第1の測定時点と、色素の吸収波� �の第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ を測定する第2の測定時点を、CPU41に報知する 。

 温度センサ44は、環境温度を測定するも� �である。温度センサ44によって取得された温 度情報は、目的とするグルコース濃度の温度 補正計算に利用される。

 以上のとおり構成される本実施の形態の成� ��測定装置10では、ヘモグロビンに特異的な� �収波長を有する第1光λ ₁ および血液検体の呈色反応によって生じる色 素に特異的な吸収波長を有する第2光λ ₂ が照射され、第1の測定時点における第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ と、第1の測定時点よりも遅い第2の測定時点� ��おける第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ とが測定される。次に、測定された2つの吸� �度a ₁ ,a ₂ に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が 算出される。そして、ヘマトクリット値と第 2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が 算出される。以下、図4~図7を参照しつつ、本 実施の形態における成分測定方法について説 明する。

 図4は、図1に示す成分測定装置における� �分測定処理を説明するためのフローチャー� �である。

 図4に示すとおり、本実施の形態における成 分測定処理では、まず、血液点着前に、ヘモ グロビンに特異的な吸収波長の第1光λ ₁ の基準値および色素に特異的な吸収波長の第 2光λ ₂ の基準値を測定するために、第1光λ ₁ および第2光λ ₂ を交互に時分割で発光させ、試験紙32に照射� ��る(ステップS101)。本実施の形態では、試験� ��32に血液検体が吸収され、呈色反応が発生� �たことを検知するために、色素の吸収波長� �第2光λ ₂ が使用される。なお、本実施の形態の成分測 定装置10では、血液検体が試験紙32の一方の� �側から試験紙32に吸収される一方で、発色を 検知するための第1光λ ₁ および第2光λ ₂ は試験紙32の他方の面側から試験紙32に照射� �れる。

 次に、呈色が開始したか否かが判断される( ステップS102)。本実施の形態では、CPU41が、� �光度a ₂ の所定時間あたりの変化量を検出することに より、呈色が開始したか否かを判断する。

 呈色が開始されない場合(ステップS102:NO)、� ��色が開始されるまで待機する。一方、呈色� ��開始された場合(ステップS102:YES)、血液検体 による呈色反応が発生したとして、時間の計 測が開始される(ステップS103)。本実施の形態 では、タイマ43が、呈色開始時点からの時間� ��経過を計測する。また、呈色の開始が検知� ��れた時点で一旦、色素の吸収波長の第2光λ ₂ の照射が止められる。

 次に、第1の測定時点か否かが判断される(� �テップS104)。本実施の形態では、CPU41が、タ� ��マ43からの報知があるか否かを判定するこ� �によって、ヘモグロビンの吸収波長の第1光� � ₁ に対する吸光度a ₁ を測定する第1の測定時点か否かを判断する� �ここで、第1の測定時点は、たとえば、呈色� ��始から5秒後の時点である。第1の測定時点� �、細管部31aおよび試験紙32の材質および寸法 などによって決定される。

 第1の測定時点でない場合(ステップS104:NO)、 第1の測定時点になるまで待機する。一方、� �1の測定時点になった場合(ステップS104:YES)、 第1の測定時点における第1光λ ₁ に対する吸光度a ₁ が測定される(ステップS105)。本実施の形態で は、第1の測定時点における受光素子26の出力 から、CPU41が第1の測定時点におけるヘモグロ ビンの吸収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ を算出する。算出された吸光度a ₁ は、データ記憶部42に格納される。

 次に、ヘモグロビンの吸収波長の第1光λ ₁ に代わって、血液検体の呈色反応に関わる色 素の吸収波長の第2光λ ₂ が照射される(ステップS106)。本実施の形態で は、2波長型の発光素子25が、ヘモグロビンの 吸収波長の第1光λ ₁ に代わって、色素の吸収波長の第2光λ ₂ を発光する。なお、本実施の形態では、第1� �λ ₁ は呈色開始時点から第1の測定時点までの間� �射され、第2光λ ₂ は第1の測定時点から第2の測定時点までの間� ��射されるようにしているが、これに限定さ� ��ず、第1光λ ₁ と第2光λ ₂ を第2の測定時点まで交互に連続発光させて� �よいし、第2の光λ ₂ のみを連続発光させてもよい。

 次に、時間が計測され、第2の測定時点か否 かが判断される(ステップS107,S108)。本実施の� ��態では、CPU41がクロック43からの報知がある か否かを判定することによって、色素の吸収 波長の第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ を測定する第2の測定時点か否かを判断する� �ここで、第2の測定時点は第1の測定時点より も遅い時点であって、たとえば、呈色開始か ら10秒後の時点である。第2の測定時点は、細 管部31aおよび試験紙32の材質および寸法など� ��よって決定される。

 第2の測定時点でない場合(ステップS108:NO)、 第2の測定時点に到達するまで待機する。一� �、第2の測定時点になった場合(ステップS108:Y ES)、第2の測定時点における第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ が測定される(ステップS109)。本実施の形態で は、第2の測定時点における受光素子26の出力 から、CPU41が第2の測定時点における色素の吸 収波長の第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ を算出する。算出されたa ₂ 吸光度は、データ記憶部42に格納される。

 次に、ステップS105およびステップS109で測� �された吸光度a ₁ ,a ₂ に基づいて、ヘマトクリット値が算出される (ステップS110)。本実施の形態では、データ記 憶部42に予め格納されている第1光λ ₁ に対する吸光度a ₁ と第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ とヘマトクリット値との関係を示す吸光度-� �マトクリット値変換テーブルに基づいて、CP U41が、測定された2つの吸光度a ₁ ,a ₂ から血液検体のヘマトクリット値を算出する 。なお、本実施の形態における吸光度-ヘマ� �クリット値変換テーブルは、図5に示すとお� ��、予め取得された複数の参照データに基づ� ��て最小二乗法により算出される2次の多項式 (近似曲面)としてデータ記憶部42に格納され� �いる。算出されたヘマトクリット値は、デ� �タ記憶部42に格納される。

 そして、血液検体のグルコース濃度が算出� ��れる(ステップS111)。本実施の形態では、CPU4 1が、ステップS110に示す処理で算出されたヘ� ��トクリット値と、ステップS109に示す処理で 測定された第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ に基づいて、血液検体のグルコース濃度を算 出する。より具体的には、データ記憶部42に� ��め格納されているヘマトクリット値と吸光� ��a ₂ とグルコース濃度との関係を示すヘマトクリ ット値-吸光度-グルコース濃度変換テーブル� ��基づいて、CPU41がグルコース濃度を算出す� �。算出されたグルコース濃度は、血糖値と� �て表示部23に表示される。

 以上のとおり、図4のフローチャートに示す 処理によれば、ヘモグロビンの吸収波長の第 1光λ ₁ が照射されて、第1の測定時点における血液� �体の吸光度a ₁ が測定される。また、血液検体の呈色反応に 関わる色素の吸収波長の第2光λ ₂ が照射されて、第1の測定時点よりも遅い第2� ��測定時点における血液検体の吸光度a ₂ が測定される。次に、2つの吸光度a ₁ ,a ₂ に基づいて、血液検体のヘマトクリット値が 算出される。そして、算出されたヘマトクリ ット値と色素の吸収波長の第2光λ ₂ に対する吸光度a ₂ とに基づいて、血液検体のグルコース濃度が 算出される。

 次に、図6および図7を参照して、ヘモグロ� �ンの吸収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ および血液検体の呈色反応に関わる色素の吸 収波長の第2光λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ について説明する。

 図6は、グルコースとヘモグロビンが種々の 濃度で含有されている血液検体の発色スペク トルを示す図である。図6の横軸は、波長で� �り、縦軸は、血液検体が吸収された試験紙� �反射率である。また、図6の反射率は、グル� ��ースと反応する発色試薬による血液検体の� ��色開始から10秒経過した時点のものである� �なお、凡例で、たとえば、bg45-ht20とは、血� �値45mg/dl、ヘマトクリット値20%に調整した血� ��検体を示す。図6に示すとおり、グルコース が含有されている血液検体(bg45,bg117,bg465)にお ける波長と反射率との関係を示す波長-反射� �曲線は、630nm付近で極小値を呈する。したが って、血液検体の呈色反応に関わる色素の吸 収波長の第2光λ ₂ として、630nm付近の波長の光を用いることが� ��ましいことが分かる。

 また、グルコースが含有されてない血液検� ��(bg0)における波長と反射率との関係を示す� �長-反射率曲線は、545nmおよび575nm付近で極小 値を呈する。したがって、ヘモグロビンの吸 収波長の第1光λ ₁ としては、545nm前後または575nm前後の波長の� �を用いることが好ましいことが分かる。

 加えて、このようなヘモグロビンの吸収波� ��の第1光λ ₁ の発色スペクトルは、色素の吸収波長の第2� �λ ₂ の発色スペクトルの影響を受けるため、ヘモ グロビンの吸収波長の第1光λ ₁ に加えて、血液検体の呈色反応に関わる色素 の吸収波長の第2光λ ₂ を利用することでその影響を取り除くことが でき、血液検体のヘマトクリット値を精度よ く測定することができる。

 図7Aは、試験紙に吸収させた血液検体の� �素の吸収波長の光に対する反射吸光度の経� �的な変化を示す図であり、図7Bは、試験紙に 血液検体を吸収させたときのヘモグロビンの 吸収波長の光に対する反射吸光度の経時的な 変化を示す図である。図7Aおよび図7Bの横軸� �、時間であり、縦軸は、吸光度である。な� �、縦軸の吸光度は、試験紙での反射吸光度� �示し、256/反射率を意味する。

 図7Aに示すとおり、時間と吸光度の関係を� �す複数の時間-吸光度関係曲線は、グルコー� ��濃度(bg)が高いほど、色素の吸収波長の第2� �λ ₂ に対する血液検体の吸光度a ₂ が高くなる傾向を示す。また、各血液検体の 吸光度a ₂ は、呈色開始から10秒程度経過した時点で飽� ��状態に至っており、血糖値を算出するのに� ��している。

 一方、図7Bに示すとおり、ヘモグロビンの� �収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ は、時間の経過にともなって吸光度a ₁ が急激に増加する立ち上がり期間と、立ち上 がり期間における吸光度a ₁ の変化よりも緩やかに吸光度a ₁ が変化する安定期間と、を有する。立ち上が り期間から安定期間に移行した直後(たとえ� �、呈色開始から5秒後)の期間では、ヘマトク リット値(ht)が高いほど吸光度a ₁ が高くなる相関性が示されている。しかしな がら、安定期間において時間が経過するにし たがって、呈色反応によって生じた色素の影 響によって、ヘマトクリット値(ht)と吸光度a ₁ との相関性が失われる。具体的には、グルコ ース濃度465mg/dlかつヘマトクリット値20%の血� ��検体(bg465-ht20)が、ヘマトクリット値40%の血� ��検体と同程度の吸光度a ₁ を示すようになる。したがって、ヘマトクリ ット値の測定精度をより向上させるためには 、呈色開始から5秒程度の時点におけるヘモ� �ロビンの吸収波長の第1光λ ₁ に対する血液検体の吸光度a ₁ 、すなわち、立ち上がり期間から安定期間へ の移行直後の吸光度a ₁ を測定することが好ましいことが分かる。

 以上のとおり、上述した実施の形態にお� ��て、本発明のヘマトクリット値測定方法、� ��マトクリット値測定装置、成分測定方法、� ��よび成分測定装置を説明した。しかしなが� ��、本発明は、その技術思想の範囲内におい� ��当業者が適宜に追加、変形、および省略す� ��ことができることはいうまでもない。

 たとえば、上述した実施の形態では、本� ��明の成分測定装置を用いて、グルコース濃� ��を測定する場合について説明した。しかし� ��がら、本発明の成分測定装置の用途は、血� ��値の測定に限定されるものではなく、コレ� ��テロールといった他の成分の測定に用いて� ��よい。この場合、測定対象成分に応じて発� ��試薬が選択され、これに応じて、呈色反応� ��生ずる色素に特異的な吸収波長の光が選択� ��れる。

 また、上述した実施の形態では、血液検� ��を試験紙に採取して測定する簡便型の成分� ��定装置により本発明を実施する場合につい� ��説明した。しかしながら、本発明は、上述� ��た装置に限定されるものではなく、試験管� ��キュベットに血液検体を採取して透過吸光� ��を測定するタイプなど、種々の形態の測定� ��置によって実現される。

 また、上述した実施の形態では、ヘモグ� ��ビンに特異的な吸収波長の光に対する血液� ��体の光学特性を測定したのち、色素に特異� ��な吸収波長の光に対する血液検体の光学特� ��を測定した。しかしながら、ヘモグロビン� ��吸収波長の光に対する血液検体の光学特性� ��色素の吸収波長の光に対する血液検体の光� ��特性とは、同時点に測定されてもよい。