JP2004267613A - Glucose concentration measuring apparatus - Google Patents

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JP2004267613A
JP2004267613A JP2003065052A JP2003065052A JP2004267613A JP 2004267613 A JP2004267613 A JP 2004267613A JP 2003065052 A JP2003065052 A JP 2003065052A JP 2003065052 A JP2003065052 A JP 2003065052A JP 2004267613 A JP2004267613 A JP 2004267613A
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Japan
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light
living body
glucose concentration
irradiation unit
detector
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003065052A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Kaneko
守 金子
Yasuhiro Uehara
靖弘 上原
Masahiko Hamano
雅彦 浜野
Isao Aoki
勲 青木
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Olympus Corp
Viox Inc
Original Assignee
Olympus Corp
Viox Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in measurement by increasing the S/N ratio in the non-invasive measurement of the concentration of glucose. <P>SOLUTION: The concentration measuring apparatus 1 for measuring the concentration of glucose comprises a light emitting part 6 disposed on the surface of an organism A for applying near-infrared rays into the organism A, a detector 7 for detecting the light diffused or penetrating inside the organism A from the outside of the organism A, and an operating means 18 for calculating the concentration of glucose inside the organism A based on a light receiving signal detected by the detector 7. In the concentration measuring apparatus 1, a plurality of detectors 7 are disposed around the light irradiating part 6 in contact with the outer peripheral surface of the light irradiating part 6. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、グルコース濃度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、糖尿病の判断のために血中グルコース濃度測定が行われており、特に、糖尿病患者のインシュリン投与量を決定する血糖値を検査するために、グルコース濃度の測定が行われている。グルコース濃度の測定は、一般に、指や腕から採取した血液を直接分析することにより行われている。患者の体内における血液中のグルコース濃度は、食事の前後や運動後などの測定条件によって変化するため、正確な血糖値を得るためには、頻繁なグルコース濃度測定が必要である。
しかしながら、採血した血液を直接分析する上記方法では、グルコース濃度の測定の度に注射針等を刺して採血しなければならず、患者にかかる負担が大きいという問題がある。
【0003】
この問題を解決するために、指、腕、耳朶などの生体組織に対し、外部から近赤外光を照射して生体内で拡散させ、生体外に出射された光を検出する非侵襲的なグルコース濃度測定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1の方法は、複数本の発光ファイバと複数本の受光ファイバとを束ねて構成した光ファイババンドルを用意し、該光ファイババンドルを構成する各光ファイバの先端面を生体表面に接触状態に配置する。そして、複数の発光ファイバーの先端面から近赤外光を照射することにより、生体内に入射させ、生体内において拡散されて生体表面から生体外に戻る光を複数の受光ファイバにおいて受光するとともに、受光された光のスペクトルを分析することによりグルコースの濃度を算出するものである。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−131322号公報(図3等)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生体内から戻って受光ファイバに受光される光には、グルコース濃度に寄与しない上皮組織等における拡散光も含まれるため、S/N比が低いという問題がある。
特許文献1に示される方法は、多数の発光ファイバおよび受光ファイバを使用することにより、照射光量および検出光量を増加させることで、検出されるグルコース濃度の情報量を増加させている。しかしながら、このような方法では、そもそも光ファイバを使用しているために、光ファイバにおける光の減衰やNA(開口数)の制限などにより、導光検出効率が低いという問題がある。また、受光ファイバの受光面積に限りがあるため、生体外に出射された拡散光の一部が検出されずに失われる不都合もある。
【0006】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、S/N比を上げて測定精度を向上し得るグルコース濃度測定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項1に係る発明は、生体表面に配置されて、近赤外光を生体内に照射する光照射部と、生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において検出する検出器と、該検出器により検出された受光信号に基づいて生体内のグルコース濃度を求める演算手段とを備え、前記光照射部の周囲に、該光照射部の外周面に接触状態に複数の検出器が配置されているグルコース濃度測定装置を提供する。
【0008】
この発明によれば、光照射部から発せられた近赤外光は、生体内に入射され、生体内において拡散あるいは透過させられて、生体外部に配置された検出器により検出される。検出器により検出された受光信号は、通過してきた組織に応じた情報を含んでいるため、演算手段の作動により、その受光信号に基づいてグルコース濃度が求められる。
この場合において、複数の検出器が光照射部の周囲に配置されているので、光照射部から発せられ、生体内で拡散等されて生体外に戻る光は、複数の検出器により漏れなく検出される。したがって、検出器に検出されずに失われる情報を少なくして、S/N比を向上することができる。
【0009】
また、生体組織の内、グルコース濃度の測定に寄与する真皮組織は、生体表面下200μm〜1300μmの範囲に存在する。グルコース濃度の情報を得るためには、この領域における拡散光を多く検出する必要がある一方、生体内における光路長が3mm以上になってしまうと光がほとんど吸収されてしまい、信号が劣化するという問題がある。この発明によれば、光照射部の外周面に接触状態に検出器の開口を持ち、開口の光を効率よく検出できる複数の光検出器を配置しているので、生体表面下200μm〜1300μmの拡散光であって、かつ、生体内における光路長が3mm以下の光を検出することが可能となる。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のグルコース濃度測定装置において、前記検出器が、前記光照射部より大径の円形横断面を有するセンサからなり、前記検出器が、前記光照射部の外周面に隣接して2個から5個配置されているグルコース濃度測定装置を提供する。
【0011】
この発明によれば、光照射部の周囲に隣接して光照射部より大径のセンサからなる検出器を配置しているので、光照射部から生体内に入射され、生体内において拡散されて戻る光を劣化させずにセンサにより検出することが可能となる。この場合において、光照射部の周囲に配置される大径のセンサの数を2個から5個とすることにより、光照射部と検出器とを半径方向に間隔をあけることなく配置できる。すなわち、センサとして既製品を使用しようとする場合に、特に、電子冷却素子を備えるセンサは、その外径寸法が大径とならざるを得ず、既製品としては直径14mmのものがある。この発明によれば、そのような既製の大径のセンサを利用して効率的に拡散光を検出することが可能となる。
【0012】
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のグルコース濃度測定装置において、前記検出器が、前記光照射部の周囲に形成される筒状の光検出部内に収容され、前記光照射部が、直径略2mmの開口を備え、前記光検出部が、直径略6mmの開口を備え、これら光照射部と光検出部との間に遮光部材が配置されているグルコース濃度測定装置を提供する。
この発明によれば、光照射部の開口から生体内に入射された光は、生体内で散乱された後に生体外に出射され、光照射部周囲の光検出部の開口から光検出部内に収容されている検出器に検出されることになる。この場合において、光照射部の開口が直径略2mm、光検出部の開口が直径略6mmとされているので、生体表面下200μm〜1300μmの拡散光であって、かつ、生体内における光路長が3mm以下の光を効率よく回収することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るグルコース濃度測定装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1は、図1に示すように、測定ヘッド2と、該測定ヘッド2に接続される制御部3と、該制御部3に接続される表示部4とを備えている。
【0014】
前記測定ヘッド2は、測定端面2aに開口する開口部2bを有する空洞部(光検出部)5内に、その中央に配置された光照射部6と、該光照射部6の周囲に配置されたPbSセンサ(検出器)7とを備えている。光照射部6は、直径約2mmの円形横断面を有する中空の円筒状部材であって、その内面にアルミ蒸着処理が施され、その先端開口(開口)6aが前記測定端面2a近傍に配置されている。これにより、光照射部6内に入射された光は、光照射部6の内面において反射されながら、先端開口6aから出射されるようになっている。
【0015】
また、前記空洞部5は、光照射部6の先端開口6aの周囲にリング状の開口部2bを備え、その直径が略6mmとなるように形成されている。これにより、測定ヘッド2の外周から開口部2bまでの距離を確保し、開口部2bに入射する外来光の影響を低減している。また、光照射部6を構成する円筒状部材は遮光部材を構成し、光照射部6から生体に入射される光が直接空洞部5内に入ることを防止している。
【0016】
前記PbSセンサ7は、直径約14mmの円形横断面を有する円柱状に形成されている。PbSセンサ7としては、例えば、P2532−01(浜松ホトニクス社製)が使用される。PbSセンサ7は、図2に示されるように、光照射部6の周囲に3個配置されている。これにより、全てのPbSセンサ7が、光照射部6を取り囲んで相互にほぼ接触するように配置されるとともに、光照射部6の外周面に外接するように配置されている。
なお、符号8は、測定ヘッド2の側面に備えられ、前記PbSセンサ7に用いられている電子冷却素子(ペルチェ素子)を冷却するヒートシンク、符号9は、PbSセンサ7への外光の入射を防止する可視光カットフィルタを示している。
また、PbSセンサの代わりにInGaAsPINフォトダイオード(例えば、G5853−103(浜松ホトニクス社製))を使用してもよい。
【0017】
前記制御部3は、光源10と、該光源10から発せられた光をコリメートするコリメートレンズ11と、コリメートされた光を一定の偏光方向に偏光するポーラライザ12と、入力された高周波の周波数に応じて、ポーラライザ12で偏光された光を分光して特定の波長の光(近赤外光)のみをさらに偏光して出射する音響光学可変波長フィルタ(AOTF:Acoust−Optic Tunable Filter)13と、該音響光学可変波長フィルタ13に高周波を供給して制御するフィルタ制御部14と、該音響光学可変波長フィルタ13において偏光された特定の波長の光のみを通過させるアナライザ15と、該アナライザ15を通過させられた光を集光して前記光照射部6に入射させる集光レンズ16と、PbSセンサ7からの出力信号を増幅するアンプ17と、該アンプ17により増幅された出力信号に基づいてグルコース濃度を算出する演算装置18とを備えている。図中、符号19はPbSセンサ7からアンプに接続される配線である。
【0018】
前記フィルタ制御部14は、音響光学可変波長フィルタ13に対して特定の周波数の高周波を供給するのと同期して、その周波数に応じて音響光学可変波長フィルタ13から出射されている光の波長信号を演算装置18に供給するようになっている。また、フィルタ制御部14は、音響光学可変波長フィルタ13に供給する高周波の周波数を順次変更するようになっている。
【0019】
演算装置18は、アンプ17から得られた複数の出力信号と、フィルタ制御部14から得られた各出力信号に対応する波長信号とから得られる出力信号のスペクトル分布に基づいて、特定の波長領域、例えば、波長1.5μm近傍の領域における出力信号値からグルコース濃度を演算するようになっている。前記光源10は、例えば、ハロゲンランプである。また、前記表示部4は、前記演算装置18に接続されたディスプレイであって、演算装置18から出力されたグルコース濃度値を表示するようになっている。
【0020】
このように構成された本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1を用いて生体A内の体液のグルコース濃度を測定するには、測定ヘッド2の測定端面2aを生体A、例えば、指先の表面に密着させる。これにより、測定端面2aに設けられた可視光カットフィルタ9が、生体Aの表面に密着させられる。なお、測定部位は、指先の他、手のひら、前腕等でもよい。
【0021】
この状態で、光源10および音響光学可変波長フィルタ13を作動させ、光源10から発せられた光から近赤外光を分光して光照射部6に入射させる。光照射部6に入射された近赤外光は、光照射部6の先端開口6aから出射されることにより、可視光カットフィルタ9を通過させられて、該可視光カットフィルタ9に密着している生体Aの表面から生体A内に入射させられる。
【0022】
生体A内に入射された近赤外光は、入射方向に沿って生体A内を進行する間に、生体組織に衝突して拡散される。光は、通過する生体組織や体液の成分に応じて、特定の波長領域の光を吸収される。したがって、生体A内で拡散されることにより生体Aの表面に戻って生体A外に出射された光は、通過した生体組織や体液に応じた特定の波長領域の光量が低下している。そして、このようにして生体A外に出射された光がPbSセンサ7により検出され、該PbSセンサ7からの出力信号がアンプ17によって増幅された後に演算装置18に入力される。演算装置18は、入力されたPbSセンサ7からの出力信号に基づいて生体A内のグルコース濃度を計算する。そして、計算されたグルコース濃度が、表示部4に表示されることになる。
【0023】
この場合において、生体A外に出射される光の光量は、光照射部6の周囲全周にわたり、近傍において最も多く、光照射部6から半径方向に遠ざかるに従って急激に少なくなる。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、PbSセンサ7が、光照射部6の外周面にほぼ接触状態に、光照射部6の全周を取り囲むように配置されているので、生体A外に出射される光をほぼ漏れなく検出することができる。
【0024】
すなわち、単一の光照射部6から出射され、生体A内の特定の領域において、あらゆる方向に拡散された光を、ほぼ漏れなく回収することができる。その結果、検出された光に含まれる生体A内の体液中におけるグルコース濃度に関する情報量も多く、S/N比を向上することができる。また、受光ファイバにより受光する従来の方法と比較して、生体Aの表面から生体A外に出射された光をPbSセンサ7により直接検出するので、光の劣化を防止して、S/N比を高めることができるという効果がある。
【0025】
なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1においては、光照射部6として中空の円筒状部材を採用したが、これに代えて、無水石英からなる光ロッドを採用してもよい。また、図3に示されるように、測定端面6aに向かって先細に形成されたロート状の筒体20の内面および外面を鏡面処理または光拡散面処理したものを採用してもよい。この場合には、ロート状の筒体20を収容する空洞部5を測定ヘッド2に設け、空洞部5内面を鏡面処理または光拡散面処理し、ロート状の筒体20と空洞部5内面との間のリング状空間にPbSセンサ7を周方向に隙間なく配置することにすればよい。このようにすることで、筒体20の外周面にほぼ接触状態に配置するPbSセンサ7の数を増やすことが可能となる。また、光照射部6に関しては、光源10の光量を増やすことにすれば、光ファイバを採用してもよい。
【0026】
また、図4に示されるように、筒状の光照射部21内にレンズ22を配置し、測定端面6aから光の進行方向前方に200μm〜1.3mmの範囲に近赤外光を集光させるように構成してもよい。このようにすることで、毛細血管が存在する真皮領域に近赤外光を集めてグルコース濃度に関する情報を多く含む拡散光を得ることができるという利点がある。
【0027】
また、PbSセンサ7を光ファイバ6の周囲にほぼ接触状態に配置するために、PbSセンサ7の数を3個としたが、これに代えて、2個としてもよい。また、PbSセンサ7の外径寸法を小さくすることができれば、その数は増やしてもよい。
【0028】
また、光源10から入力する光の光量を矩形波状にオンオフ変化させることや、音響光学可変波長フィルタ13に加える高周波を断続させることで、PbSセンサ7によって検出されアンプ17からの出力信号に、照射時の信号成分と非照射時の信号成分とを交互に発生させ、これらの信号成分どうしを差し引きすることで、暗電流によるノイズ成分や0次元の漏れを除去して、S/N比をさらに向上させることにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るグルコース濃度測定装置によれば、光照射部の周囲にほぼ接触状態に複数配置した検出器により、当該光照射部から生体内に入射され、特定領域の生体組織において各方向に拡散された光をほぼ漏れなく回収することができる。その結果、グルコース濃度に関する情報量を多くすることが可能となり、S/N比を向上して高い精度でグルコース濃度を測定することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係るグルコース濃度測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】図1のグルコース濃度測定装置の測定ヘッドにおける光照射部および検出器の配置を概略的に示す正面図である。
【図3】図1のグルコース濃度測定装置の測定ヘッドの変形例を示す縦断面図である。
【図4】図1のグルコース濃度測定装置の測定ヘッドの他の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
A 生体
1 グルコース濃度測定装置
2b 開口
5 空洞部(光検出部)
6,21 光照射部
6a 先端開口(開口)
7 PbSセンサ(検出器)
18 演算手段
20 筒体(光照射部)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a glucose concentration measuring device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, blood glucose concentration has been measured to determine diabetes, and in particular, glucose concentration has been measured to test a blood sugar level that determines the insulin dose of a diabetic patient. The measurement of glucose concentration is generally performed by directly analyzing blood collected from a finger or an arm. Since the glucose concentration in blood in the body of a patient changes depending on measurement conditions such as before and after a meal and after exercise, frequent glucose concentration measurement is required to obtain an accurate blood glucose level.
However, in the above method of directly analyzing the collected blood, blood must be collected by puncturing an injection needle or the like every time the glucose concentration is measured, and there is a problem that the burden on the patient is large.
[0003]
To solve this problem, fingers, arms, and earlobes are irradiated with near-infrared light from the outside and diffused in the living body to detect non-invasive light emitted outside the living body. A glucose concentration measuring method has been proposed (for example, see Patent Document 1). In the method disclosed in Patent Document 1, an optical fiber bundle formed by bundling a plurality of light emitting fibers and a plurality of light receiving fibers is prepared, and the distal end surface of each optical fiber constituting the optical fiber bundle is brought into contact with the surface of a living body. Place in state. Then, by irradiating near-infrared light from the tip surfaces of the plurality of light-emitting fibers, the light enters the living body, and the light that is diffused in the living body and returns from the living body surface to outside the living body is received by the plurality of light-receiving fibers, The glucose concentration is calculated by analyzing the spectrum of the received light.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-131322 A (FIG. 3 etc.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that the S / N ratio is low because light returned from the living body and received by the light receiving fiber includes diffused light in epithelial tissue or the like that does not contribute to the glucose concentration.
The method disclosed in Patent Literature 1 uses a large number of light-emitting fibers and light-receiving fibers to increase the amount of irradiation light and the amount of detected light, thereby increasing the information amount of the detected glucose concentration. However, in such a method, since the optical fiber is used in the first place, there is a problem that the light guide detection efficiency is low due to the attenuation of the light in the optical fiber and the limitation of NA (numerical aperture). In addition, since the light receiving area of the light receiving fiber is limited, a part of the diffused light emitted outside the living body may not be detected and may be lost.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a glucose concentration measuring device capable of improving the measurement accuracy by increasing the S / N ratio.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The invention according to claim 1 includes a light irradiating unit arranged on the surface of a living body and irradiating the living body with near-infrared light, a detector for detecting light diffused or transmitted in the living body outside the living body, Calculating means for determining the glucose concentration in the living body based on the light receiving signal detected by the detector, a plurality of detectors are arranged around the light irradiator, in contact with the outer peripheral surface of the light irradiator. A glucose concentration measuring device.
[0008]
According to the present invention, the near-infrared light emitted from the light irradiating unit enters the living body, is diffused or transmitted in the living body, and is detected by the detector disposed outside the living body. Since the light reception signal detected by the detector includes information corresponding to the tissue that has passed, the glucose concentration is obtained based on the light reception signal by the operation of the arithmetic unit.
In this case, since the plurality of detectors are arranged around the light irradiation unit, light emitted from the light irradiation unit and diffused in the living body and returned to the outside of the living body is detected by the plurality of detectors without leakage. Is done. Therefore, the information lost without being detected by the detector can be reduced, and the S / N ratio can be improved.
[0009]
Further, among the living tissues, the dermis tissues which contribute to the measurement of the glucose concentration are present in a range of 200 μm to 1300 μm below the surface of the living body. In order to obtain glucose concentration information, it is necessary to detect a large amount of diffused light in this region, but if the optical path length in a living body exceeds 3 mm, the light is almost absorbed and the signal deteriorates. There's a problem. According to the present invention, the opening of the detector is provided in a contact state on the outer peripheral surface of the light irradiation unit, and a plurality of light detectors capable of efficiently detecting the light of the opening are arranged. It is possible to detect light that is diffused light and has an optical path length of 3 mm or less in a living body.
[0010]
The invention according to claim 2 is the glucose concentration measuring device according to claim 1, wherein the detector comprises a sensor having a circular cross section having a larger diameter than the light irradiation unit, and the detector includes the light irradiation unit. And providing two to five glucose concentration measuring devices adjacent to the outer peripheral surface of the part.
[0011]
According to the present invention, since the detector including the sensor having a larger diameter than the light irradiation unit is arranged adjacent to the periphery of the light irradiation unit, the light enters the living body from the light irradiation unit and is diffused in the living body. The returned light can be detected by the sensor without deteriorating. In this case, by setting the number of large-diameter sensors arranged around the light irradiation unit to be two to five, the light irradiation unit and the detector can be arranged without any space in the radial direction. That is, when an off-the-shelf product is to be used as a sensor, particularly, a sensor provided with an electronic cooling element has to have a large outer diameter, and there is an off-the-shelf product having a diameter of 14 mm. According to the present invention, it is possible to efficiently detect diffused light using such a large-sized sensor that is already manufactured.
[0012]
The invention according to claim 3 is the glucose concentration measurement device according to claim 2, wherein the detector is housed in a cylindrical light detection unit formed around the light irradiation unit, and the light irradiation unit is And a glucose concentration measuring device provided with an opening having a diameter of about 2 mm, the light detection section provided with an opening having a diameter of about 6 mm, and a light shielding member disposed between the light irradiation section and the light detection section.
According to the present invention, the light incident into the living body from the opening of the light irradiation unit is emitted outside the living body after being scattered in the living body, and housed in the light detection unit through the opening of the light detection unit around the light irradiation unit. Will be detected by the detector. In this case, since the opening of the light irradiation unit has a diameter of about 2 mm and the opening of the light detection unit has a diameter of about 6 mm, the light is 200 μm to 1300 μm below the surface of the living body and the light path length in the living body is 200 μm to 1300 μm. Light of 3 mm or less can be efficiently collected.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a glucose concentration measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the glucose concentration measurement device 1 according to the present embodiment includes a measurement head 2, a control unit 3 connected to the measurement head 2, and a display unit 4 connected to the control unit 3. Have.
[0014]
The measuring head 2 has a light irradiating section 6 disposed in the center of a hollow section (light detecting section) 5 having an opening 2b opening to the measuring end face 2a and a light irradiating section 6 disposed around the light irradiating section 6. A PbS sensor (detector) 7. The light irradiation section 6 is a hollow cylindrical member having a circular cross section with a diameter of about 2 mm, an inner surface of which is subjected to aluminum vapor deposition, and a tip opening (opening) 6a is disposed near the measurement end face 2a. ing. Accordingly, the light that has entered the light irradiation unit 6 is emitted from the distal end opening 6a while being reflected on the inner surface of the light irradiation unit 6.
[0015]
The cavity 5 has a ring-shaped opening 2b around a distal end opening 6a of the light irradiating section 6, and is formed so as to have a diameter of about 6 mm. Thereby, the distance from the outer periphery of the measuring head 2 to the opening 2b is ensured, and the influence of extraneous light incident on the opening 2b is reduced. Further, the cylindrical member constituting the light irradiation unit 6 constitutes a light blocking member, and prevents light incident on the living body from the light irradiation unit 6 from directly entering the hollow portion 5.
[0016]
The PbS sensor 7 is formed in a cylindrical shape having a circular cross section with a diameter of about 14 mm. As the PbS sensor 7, for example, P2532-1 (manufactured by Hamamatsu Photonics) is used. As shown in FIG. 2, three PbS sensors 7 are arranged around the light irradiation unit 6. Thus, all the PbS sensors 7 are arranged so as to surround the light irradiation unit 6 and substantially contact each other, and are arranged so as to circumscribe the outer peripheral surface of the light irradiation unit 6.
Reference numeral 8 denotes a heat sink provided on a side surface of the measuring head 2 for cooling an electronic cooling element (Peltier element) used in the PbS sensor 7, and reference numeral 9 denotes incidence of external light to the PbS sensor 7. 4 shows a visible light cut filter to be prevented.
Further, an InGaAs PIN photodiode (for example, G5853-103 (manufactured by Hamamatsu Photonics)) may be used instead of the PbS sensor.
[0017]
The control unit 3 includes a light source 10, a collimating lens 11 for collimating the light emitted from the light source 10, a polarizer 12 for polarizing the collimated light in a certain polarization direction, and An acousto-optic tunable filter (AOTF) 13 that disperses the light polarized by the polarizer 12 and further polarizes and emits only light of a specific wavelength (near-infrared light); A filter control unit 14 for supplying and controlling a high frequency to the acousto-optic tunable wavelength filter 13; an analyzer 15 for passing only light of a specific wavelength polarized in the acousto-optic tunable wavelength filter 13; A condensing lens 16 for condensing the collected light and making it incident on the light irradiation unit 6; An amplifier 17 for amplifying the force signal, and an arithmetic unit 18 for calculating a glucose concentration based on an output signal amplified by the amplifier 17. In the figure, reference numeral 19 denotes a wiring connected from the PbS sensor 7 to the amplifier.
[0018]
The filter control unit 14 synchronizes with supplying a high frequency of a specific frequency to the acousto-optic tunable wavelength filter 13 and, in synchronization with the frequency, outputs a wavelength signal of light emitted from the acousto-optic tunable wavelength filter 13. Is supplied to the arithmetic unit 18. In addition, the filter control unit 14 sequentially changes the frequency of the high frequency supplied to the acousto-optic tunable wavelength filter 13.
[0019]
The arithmetic unit 18 determines a specific wavelength region based on the spectral distribution of the output signal obtained from the plurality of output signals obtained from the amplifier 17 and the wavelength signal corresponding to each output signal obtained from the filter control unit 14. For example, the glucose concentration is calculated from the output signal value in the region near the wavelength of 1.5 μm. The light source 10 is, for example, a halogen lamp. The display unit 4 is a display connected to the arithmetic device 18 and displays the glucose concentration value output from the arithmetic device 18.
[0020]
The operation of the thus configured glucose concentration measuring device 1 according to the present embodiment will be described below.
In order to measure the glucose concentration of the body fluid in the living body A using the glucose concentration measuring device 1 according to the present embodiment, the measurement end face 2a of the measuring head 2 is brought into close contact with the living body A, for example, the surface of a fingertip. Thereby, the visible light cut filter 9 provided on the measurement end face 2a is brought into close contact with the surface of the living body A. Note that the measurement site may be a palm, a forearm, or the like in addition to the fingertip.
[0021]
In this state, the light source 10 and the acousto-optic tunable wavelength filter 13 are operated to split the near-infrared light from the light emitted from the light source 10 and make it incident on the light irradiation unit 6. The near-infrared light that has entered the light irradiation unit 6 is emitted from the distal end opening 6a of the light irradiation unit 6, passes through the visible light cut filter 9, and adheres to the visible light cut filter 9. The light is made to enter the living body A from the surface of the living body A.
[0022]
The near-infrared light incident on the living body A collides with the living tissue and is diffused while traveling in the living body A along the incident direction. The light absorbs light in a specific wavelength range according to the components of the living tissue or body fluid passing therethrough. Therefore, the amount of light that is diffused in the living body A, returns to the surface of the living body A, and exits outside the living body A has a reduced light amount in a specific wavelength region according to the passing biological tissue or body fluid. Then, the light emitted outside the living body A in this manner is detected by the PbS sensor 7, and the output signal from the PbS sensor 7 is amplified by the amplifier 17 and then input to the arithmetic unit 18. The arithmetic device 18 calculates the glucose concentration in the living body A based on the input output signal from the PbS sensor 7. Then, the calculated glucose concentration is displayed on the display unit 4.
[0023]
In this case, the amount of light emitted to the outside of the living body A is the largest in the vicinity over the entire circumference of the light irradiation unit 6, and rapidly decreases as the distance from the light irradiation unit 6 in the radial direction increases.
According to the glucose concentration measuring device 1 according to the present embodiment, since the PbS sensor 7 is arranged so as to substantially contact the outer peripheral surface of the light irradiating section 6 and to surround the entire circumference of the light irradiating section 6, Light emitted outside A can be detected almost without leakage.
[0024]
In other words, light emitted from the single light irradiation unit 6 and diffused in all directions in a specific region in the living body A can be collected almost without leakage. As a result, the amount of information on the glucose concentration in the body fluid in the living body A included in the detected light is large, and the S / N ratio can be improved. Further, as compared with the conventional method of receiving light by the light receiving fiber, the light emitted from the surface of the living body A to the outside of the living body A is directly detected by the PbS sensor 7, so that the deterioration of the light is prevented and the S / N ratio is reduced. There is an effect that can be increased.
[0025]
In addition, in the glucose concentration measuring device 1 according to the present embodiment, a hollow cylindrical member is used as the light irradiating unit 6, but an optical rod made of anhydrous quartz may be used instead. Further, as shown in FIG. 3, a funnel-shaped cylindrical body 20 tapered toward the measurement end face 6a and having an inner surface and an outer surface subjected to a mirror surface treatment or a light diffusion surface treatment may be employed. In this case, a cavity 5 for accommodating the funnel-shaped cylinder 20 is provided in the measuring head 2, and the inner surface of the cavity 5 is subjected to mirror surface treatment or light diffusion surface treatment. The PbS sensor 7 may be arranged without any gap in the circumferential direction in the ring-shaped space between. By doing so, it is possible to increase the number of PbS sensors 7 arranged in a substantially contact state with the outer peripheral surface of the cylindrical body 20. As for the light irradiating section 6, an optical fiber may be adopted if the light amount of the light source 10 is increased.
[0026]
Further, as shown in FIG. 4, a lens 22 is disposed in a cylindrical light irradiation unit 21 to converge near-infrared light in a range of 200 μm to 1.3 mm forward from the measurement end surface 6a in the light traveling direction. You may be comprised so that it may make it. By doing so, there is an advantage that near-infrared light can be collected in the dermis region where capillaries are present, and diffused light containing much information on glucose concentration can be obtained.
[0027]
Although the number of the PbS sensors 7 is three in order to arrange the PbS sensors 7 in a substantially contact state around the optical fiber 6, the number of the PbS sensors 7 may be two instead. If the outer diameter of the PbS sensor 7 can be reduced, the number may be increased.
[0028]
The output signal from the amplifier 17 detected by the PbS sensor 7 is irradiated by turning on / off the amount of light input from the light source 10 in a rectangular wave shape or by intermittently applying a high frequency to the acousto-optic tunable wavelength filter 13. The signal component at the time and the signal component at the time of non-irradiation are alternately generated, and by subtracting these signal components from each other, a noise component and a zero-dimensional leakage due to a dark current are removed, and the S / N ratio is further increased. It may be improved.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the glucose concentration measuring device of the present invention, a plurality of detectors arranged in a substantially contact state around the light irradiating section are incident on the living body from the light irradiating section, and the living body in the specific area is detected. Light diffused in each direction in the tissue can be collected almost without leakage. As a result, the amount of information on the glucose concentration can be increased, and there is an effect that the S / N ratio can be improved and the glucose concentration can be measured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a glucose concentration measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view schematically showing an arrangement of a light irradiation unit and a detector in a measurement head of the glucose concentration measuring device of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the measuring head of the glucose concentration measuring device of FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another modified example of the measuring head of the glucose concentration measuring device of FIG.
[Explanation of symbols]
A Living body 1 Glucose concentration measuring device 2b Opening 5 Cavity (light detector)
6,21 Light irradiating section 6a Tip opening (opening)
7 PbS sensor (detector)
18 arithmetic means 20 cylinder (light irradiation part)

Claims (3)

生体表面に配置されて、近赤外光を生体内に照射する光照射部と、生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において検出する検出器と、該検出器により検出された受光信号に基づいて生体内のグルコース濃度を求める演算手段とを備え、
前記光照射部の周囲に、該光照射部の外周面に接触状態に複数の検出器が配置されているグルコース濃度測定装置。
A light irradiator that is arranged on the surface of the living body and irradiates the living body with near-infrared light, a detector that detects light diffused or transmitted in the living body outside the living body, and a light receiving signal detected by the detector. Computing means for determining the glucose concentration in the living body based on the
A glucose concentration measuring device, wherein a plurality of detectors are arranged around the light irradiating section and in contact with an outer peripheral surface of the light irradiating section.
前記検出器が、前記光照射部より大径の円形横断面を有するセンサからなり、
前記検出器が、前記光照射部の外周面に隣接して2個から5個配置されている請求項1に記載のグルコース濃度測定装置。
The detector comprises a sensor having a circular cross section having a larger diameter than the light irradiation unit,
The glucose concentration measuring device according to claim 1, wherein two to five detectors are arranged adjacent to an outer peripheral surface of the light irradiation unit.
前記検出器が、前記光照射部の周囲に形成される筒状の光検出部内に収容され、
前記光照射部が、直径略2mmの開口を備え、
前記光検出部が、直径略6mmの開口を備え、
これら光照射部と光検出部との間に遮光部材が配置されている請求項2に記載のグルコース濃度測定装置。
The detector is housed in a cylindrical light detection unit formed around the light irradiation unit,
The light irradiation unit includes an opening having a diameter of about 2 mm,
The light detection unit includes an opening having a diameter of about 6 mm,
The glucose concentration measuring device according to claim 2, wherein a light-blocking member is disposed between the light irradiation unit and the light detection unit.
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