木曜日に公開された特許出願は、医学の「聖杯」と考えられている糖尿病追跡技術である、Apple が噂している非侵襲性血糖値監視ソリューションについての手がかりを提供する可能性がある。
米国特許商標庁が木曜日に公開したアップルの特許出願「物質の非接触感知用基準スイッチアーキテクチャ」には、電子デバイスを較正して特定のサンプル内の特定物質の濃度を測定する方法が詳述されている。
より具体的には、光学システムは吸光分光法を実行するように構成されています。この技術は、波長やエネルギーなどの特性が既知の光を試料に照射することで、対象物質の濃度を測定することを可能にします。光が試料を通過すると、物質は特定の波長のエネルギーを吸収し、出射時に光の特性が変化します。
サンプルを透過した光を参照光と比較することで、例えば強度の低下といった吸光度の測定値を検出するシステムがあります。サンプル内の物質の濃度が増加すると、吸収できるエネルギー量も増加します。
さらに、物質は「吸光ピーク」、つまり特定の波長における光の吸収能力の違いを示します。これは、既知の値の光を照射すると、それぞれが独自の特性を示すことを意味します。これはスペクトル指紋として知られています。
Appleが指摘するように、この技術には限界があります。例えば、あるサンプルには複数の物質やスペクトルアーティファクトが含まれている可能性があり、それらの一部が対象物質の検出を妨げたり、検出精度を低下させたりする可能性があります。さらに、ある物質がサンプル全体に均等に分布していない場合もあります。
特に、アプリケーションは、精度の問題を引き起こす可能性のある変動、ドリフト、および変化を識別します。
Appleの発明は、こうした問題の一部を改善することを目指しています。数々の改良点の中でも、この出願では、特殊な発光体、フィルター、ビームスプリッター、短波長赤外線（SWIR）検出器などの部品を組み込んだ装置について詳しく説明されており、未知の要因によって生じる可能性のある不正確さを補正します。
一例では、ビームスプリッターを用いて複数の光路を形成します。一方の光路はサンプルに送られ、もう一方の光路は2つの対応する検出器のいずれかに送られ、比較のための基準として使用されます。これにより、誤差が低減されます。別の実施形態では、共通の検出器を使用することで、部品の不一致や環境条件への反応に起因する測定値の不一致をさらに改善します。
他の方法としては、個別の検出器ピクセル上に配置された複数の微小光学系を用いるものがあります。これらのシステムは、試料表面から反射された光の反射率、屈折率、密度、濃度、散乱係数、散乱異方性、吸収率など、様々な特性を測定し、試料内の物質の濃度を決定します。
Apple はまた、高い精度を維持するためにシステムを継続的に調整する技術についても言及しています。
文書では、提案されたシステムで測定される可能性のある物質は具体的には示されていないものの、サンプルには「少なくともユーザーの一部が含まれる可能性がある」と記されている。この申請は、AppleがApple Watch向けの非侵襲性血糖値モニタリングソリューションを開発中であるという噂と一致する。
比較的小さな分子であるグルコースを光ベースの検出技術でユーザーの血流中から追跡することは、Appleの選択肢を限定する。Appleの出願書類に記載されているように、サンプル物質の組成を特定する既存の科学的手法は、短波長赤外線（SWIR）と中波長赤外線（MWIR）に依存している。この技術はグルコースモニタリングへの適用にはまだ成功していないが、多くの研究者がラマン分光法と呼ばれる関連技術を用いて解決策を見つけようとしている。
吸収分光法とは異なり、物理学者CV・ラマンにちなんで名付けられたラマン分光法は、試料に光を照射し、その散乱光を測定します。散乱光の一部は、光と試料の振動エネルギー準位との相互作用によりエネルギーシフトを起こします。シフトした光をプロットすることでラマンスペクトルが得られ、評価対象物質の分子指紋、ひいては分子を特定することができます。
ラマン分光法を実用製品に組み込もうとした企業の一つがC8 MediSensorsでした。2014年、MITテクノロジーレビューは、現在は解散したこの企業について特集記事を掲載し、同社がスマートフォンに接続して皮膚を通して血糖値を測定するデバイスにこの技術を応用しようとしていたことを指摘しました。
C8は当初は有望視され、GEキャピタルやGEヘルスケアなどから6,000万ドル以上を調達したものの、最終的には実用的な製品を開発することができなかった。報告書によると、同社はユーザーの多様性といった技術的なハードルを克服できなかったという。
Appleは2013年の採用活動の一環として、C8の元従業員を採用したと報じられています。本日の特許出願にラマン分光法の名称は記載されていないものの、散乱光の収集と測定の手法が含まれているのは、おそらく偶然ではないでしょう。
Appleが開発する血糖値モニタリングソリューションの噂は昨年、同社がApple Watchを補完する非侵襲型技術の開発に取り組んでいるとの報道から始まりました。CEOのティム・クック氏は、ある時点でそのようなデバイスのプロトタイプを自らテストしていると伝えられていました。
Appleがこの技術に興味を示していたことを示す具体的な証拠は、今年初めに医療テクノロジーのスタートアップ企業Omni MedSciが提起した特許侵害訴訟の形で現れた。Omniの創業者兼CTOであるモハメッド・N・イスラム博士は、2014年にAppleからLEDベースのセンサーでユーザーの血液の様々なパラメータを測定するハードウェアに関する知的財産権について相談を持ちかけられたと主張している。
イスラム氏は、Apple Watchの心拍センサーが自身の特許を侵害していると主張しているが、その主張は信憑性に欠ける。AppleがApple Watchと専用センサーを発表したのは、同社の代表者が発明者と面会したとされる3か月後であり、この技術は数ヶ月、あるいは数年前に完成していたことを示唆している。
イスラム氏とアップルは複数回の会合を開催し、アップルウォッチが発売されてから2年後の2016年まで、製品マーケティング担当副社長のグレッグ・ジョズウィアック氏を含む幹部らと連絡を取り続けた。
しかし、イスラム氏の主張よりも興味深いのは、患者の血液中のブドウ糖値を非侵襲的に監視する方法をカバーする特許が主張されていることだ。
Appleの特許申請は2015年8月に初めて提出され、発明者としてMiikka M. Kangas、Mark Alan Arbore、David I. Simon、Michael J. Bishop、James W. Hillendahl、Robert Chenが名を連ねている。
