CN101052349A - 血糖值的非侵入测量装置 - Google Patents

血糖值的非侵入测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101052349A
CN101052349A CNA2004800443305A CN200480044330A CN101052349A CN 101052349 A CN101052349 A CN 101052349A CN A2004800443305 A CNA2004800443305 A CN A2004800443305A CN 200480044330 A CN200480044330 A CN 200480044330A CN 101052349 A CN101052349 A CN 101052349A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blood glucose
transmission
glucose value
light
kinds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800443305A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100522059C (zh
Inventor
下村义昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Nagasaki Country Government
Original Assignee
Nippon Nagasaki Country Government
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Nagasaki Country Government filed Critical Nippon Nagasaki Country Government
Publication of CN101052349A publication Critical patent/CN101052349A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100522059C publication Critical patent/CN100522059C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
    • A61B2562/0238—Optical sensor arrangements for performing transmission measurements on body tissue

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明提供一种能以非侵入无误差的方式测量人体的血糖值的小型且易于携带的血糖值的非侵入测量装置，其中设置有：光源控制部(220)，其向手指(1)的测量部位照射两种不同的近红外波段的照射光(11、12)；和光检测器(51、61)，其将照射光(11、12)透过手指(1)的测量部位的透射光(12、22)及(13、23)在隔开不同距离的两处进行接收并且对该透射光量进行检测，按各波长算出所检测的在两处的相同波长的透射光量之比即相对透射度，并利用该各波长的相对透射度来计算出血糖值。

Description

血糖值的非侵入测量装置
技术领域
本发明涉及以非侵入(noninvasively)方式测量人体的血糖值的装置，详细而言，涉及一种通过特定波长的光照射人体后所获得的来自人体的透射光，以非侵入无误差的方式测量人体的血糖值的技术。
背景技术
糖尿病中，肝脏所分泌的胰岛素的不足或者人体的细胞与胰岛素不进行反应而使糖在肌肉或肝脏中不进行蓄积，从而血液中的葡萄糖浓度即血糖值增高，由此引起视网膜病、神经病变、肾病等各种各样的并发症。糖尿病患者据说在国内为690万人，包括其预备军在内的话就达到1300万人以上，从而成为严重的国民病。现实状况中，糖尿病治疗没有彻底的治疗方法，在进行血糖值测量的同时投入胰岛素或者通过食物疗法将血糖值维持在适当的水平。
现实状况中的血糖值测量利用所采的血液由使用葡萄糖传感器法的测量仪来进行，该葡萄糖传感器法将葡萄糖氧化酶对血液的反应以电化学方式进行定量并换算为血糖值，而且适用于糖尿病患者的日常的血糖值管理的携带式血糖值测量仪等已经市场化。这样的血糖值检查中存在着伴随一天数次的采血所带来的痛苦和采血针所引起的感染等问题，从而期望着不需要采血且能够实时测量血糖值的每天变化的非侵入的血糖值测量装置。
因而，公开了将近红外线区的波长的光照射到人体，并利用分光仪测量来自该人体的漫反射光或透射光，且根据该漫反射光或透射光的光谱来算出人体的血糖值这样的技术(参照例如非专利文献1、非专利文献2、专利文献1)。非专利文献1中，提出了以下方案，将近红外线区的波长的光交替照射前腕皮肤和标准反射板，并利用分光仪等从该各漫反射光中测量各漫反射光的光谱，且根据由前腕皮肤和标准反射板的漫反射光的光谱比所算出的漫反射率光谱而通过多变量分析(multivariate analysis)来测量血糖值。专利文献1中，提出了以下方法，将近红外线区的波长的光照射手指等，并检测其透射光且求出规定波长944nm和964nm的吸光度(absorbance)，从而根据该值来测量血糖值。
但是，根据非专利文献1的方法，为了将近红外线区的波长的光照射前腕皮肤来测量其漫反射光的连续光谱，需要由衍射光栅等构成的复杂的分光仪。这是因为为了算出血糖值需要连续的波长的光的反射率数据，为此为了将来自具有这样波段的波长的光的白色光源的光照射人体来获得其反射光谱，就需要上述的分光仪。另外，由于交替计测来自标准反射板和人体的各漫反射光，所以光源的变动成为计测误差的原因。在这样以白色光源和分光仪为基础的血糖值的测量方法中，糖尿病患者为了进行日常的血糖值管理，易于搬运的血糖值测量装置难于小型化·便携化。
另一方面，专利文献1中提出了利用规定的2波长的光并通过其透射光来测量血糖值的装置。基于图9说明该技术。图9所示的测量装置具备：发出近红外线光的光源100；用于从该光中仅使规定的单色光照射手指1的衍射光栅340；和反射镜360，并且具备：用于检测出分光后的单色光101的一部分的采样用棱镜370、ND滤光片390、光检测器380。进一步具备：用于检测出来自人的手指1的透射光102的透镜50、光检测器51；用于使来自光检测器51、380的检测信号放大后数字化的信号处理部230；及中央控制部200。中央控制部200根据由信号处理部230放大/数字化后的来自光检测器51、380的检测信号，按下式算出手指1的透射率T。
T＝I1/I0...(1.1)
其中，I0是照射光101的照射光量且通过对光检测器380所检测出的检测信号乘以一常数而算出。另外，I1是透射光102的光量且通过向检测器51所检测出的检测信号乘以一常数而算出。在此，作为照射光101的波长选择944nm、946nm两种，并将针对该各波长的上述透射率分别设为T1、T2，且通过下式算出血糖值C。
C＝k0+k1*ABS1/ABS2...(1.2)
其中，分别表记ABS1＝-ln(T1)，ABS2＝-ln(T2)。另外，k0、k1表示利用实测的血糖值由最小二乘法所决定的系数。还有，在此光源使用白色光源，但如果能够使用上述波长不同的两种波长为944nm、946nm的半导体激光器等，就能够实现不需衍射光栅等所构成的复杂的分光仪的血糖值的非侵入测量装置。
但是，该在前申请发明中，照射光101的照射位置P0和透射光102的检测位置P1之间的直线距离r1以依赖于手指1的大小的方式稍微地变化。针对该稍微的变化量，存在着在基于上式的血糖值C的算出中产生不可忽视的测量误差的问题。另外，即使在为了不受手指大小的影响例如将照射位置Po配置在隔开直线距离r1与检测位置P1同侧的情况下，通过随着心跳数变化的血管的膨胀·收缩也使式(1.1)所表示的透射率变化，从而存在着在基于上述式(1.2)的血糖值的算出中存在不可忽视的测量误差的问题。
(非专利文献1)
katsuhiko Maruko，et al.，IEEE Journal of Selected Optics in QuantumElectronics，Vol.9，NO.2、pp.322 330、2003
(非专利文献2)
H.M.Heise，et al.，Artificial Organs，18(6)pp.439-447，1994
(专利文献1)
日本特开平5-176917号公报
发明内容
本发明要解决问题的目的在于，消除现有的这些问题，提供一种能以非侵入无误差的方式测量人体的血糖值的小型且易于携带的血糖值的非侵入测量装置。
解决相关问题后的本发明的构成如下。
1)一种血糖值的非侵入测量装置，设置有：照射机构，其向人体的测量部位照射由多种不同波长构成的光；透射光量检测机构，其将上述照射机构的光透过人体的测量部位后的透射光在隔开不同距离的两处接收后，检测出其透射光量；和运算机构，其按各波长算出相对透射度即上述透射光量检测机构所检测出的在两处的相同波长的透射光量之比，并利用上述各波长的相对透射度来计算出人体的血糖值。
2)根据上述1)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构照射两种不同波长的光，运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2，将两种不同波长的相对透射度Rλ1、Rλ2设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2时，利用预先实测的血糖值和相对透射度Rλ1、Rλ2求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*ln(Rλ1)/ln(Rλ2)计算出血糖值C。
3)根据上述1)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构照射两种不同波长的光，运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2，将两种不同波长的相对透射度Rλ1、Rλ2设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2，基于上述各相对透射度Rλ1、Rλ2将两种不同波长的吸光度A1、A2设为式A1＝-ln(Rλ1)、A2＝-ln(Rλ2)时，利用预先实测的血糖值和吸光度A1、A2求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*A1/A2计算出血糖值C。。
4)根据上述2)或3)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构所照射的两种不同波长的光是从900～1100nm范围所选择的光。
5)根据上述1)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构照射三种不同波长的光，运算机构，在将两处所检测的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2、I1.λ3，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2、I2.λ3，将三种波长的相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2、Rλ3＝I2.λ3/I1.λ3时，利用预先实测的血糖值和相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*ln(Rλ1/Rλ3)/ln(Rλ2/Rλ3)计算出血糖值C。
6)根据上述1)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构照射三种不同波长的光，运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2、I1.λ3，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2、I2.λ3，将三种波长的相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2、Rλ3＝I2.λ3/I1.λ3，基于上述各相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3将三种不同波长的吸光度A1、A2、A3设为式A1＝-ln(Rλ1)、A2＝-ln(Rλ2)、A3＝-ln(Rλ3)时，利用预先实测的血糖值和吸光度A1、A2、A3求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*(A1-A3)/(A2-A3)计算出血糖值C。
7)根据上述5)或6)所述的血糖值的非侵入测量装置，其中，照射机构所照射的三种不同波长的光，其中两种光是从900～1100nm的范围中所选择的光，另外余下的一种光是从900～930nm或1000～1030nm的范围中所选择的光。
附图说明
图1是实施例1的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图2是实施例1的其他示例的使用光纤的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图3是实施例1的其他示例的使用光纤的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图4是实施例2的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图5是实施例2的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图6是实施例3的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图7是表示对人体进行仿真的散射体中的最优波长的组合区域的图。
图8是表示检测距离r1的变化量和血糖值检测误差之间的关系的图。
图9是现有的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
附图中各符号表示以下的内容。
图中：1-手指，10、20、30-光源，11、21、31-照射光，12、13-透射光，22、23-透射光，32、33-透射光，41-透镜，50、60-透镜，40-棱镜，51、61-光检测器，100-白色光源，101-照射光，102、103-透射光，110-白色光源用电源，120-透镜，200-中央控制部，210-显示部，220-光源控制部，230-信号处理部，300、301-分光仪，310、320-透镜，311、321-快门，330-棱镜，340-旋转光栅，350-多信道检测器(multi-channel detector)，360-反射镜，370-采样用棱镜，380-光检测器，390-ND滤光片，410、420、430-透镜，700、701、702-光纤，710、720、730-光纤。
具体实施方式
下面，根据需要参照附图对本发明进行详细的说明。
(照射机构)
最佳的照射机构，优选用于将三种不同波长所构成的光照射到几乎相同的照射位置的机构。
(照射光的波长)
最佳的照射光的波长，优选从不同的三种波长中的、两种波长为900～1100nm的范围、另外一种波长为900～930nm或1000～1030nm的范围内分别选出。
(透射光量检测机构)
最佳的透射光量检测机构，优选用于在从基于照射机构的光的照射位置隔开不同距离的两处上检测透射光的机构。
(运算机构)
最佳的运算机构，可以根据检测出的两个透射光将它们之比即相对透光度(relative transmittance)针对不同的三种波长分别算出，并根据三个相对透射度由式(1.8)求出血糖值。
(透射光)
最佳的透射光，优选在与由照射机构照射人体的照射位置同侧通过透射光量检测机构检测出的透射光。
本发明中，从光源产生波长不同的多种光，并通过照射机构向人体的测量部位(例如手指等)照射该光。所照射的光在人体内部被散射和吸收，放射到人体外后成为透射光。该透射光由透射光量检测机构在从光的照射位置隔开不同距离的两处上进行检测。根据所检测出的两个透射光将它们之比即相对透射度按每波长算出，由此根据该相对透射度计算出人体的血糖值。所检测出的透射光中包含有人体内部的血糖值信息，从而可进行非侵入方式的人体的血糖值测量。
另外，通过使用两种或三种波长不同的光源，能够实现不需要如使用白色光源的现有血糖值测量装置那样用于检测透射或反射光光谱的复杂的分光仪的装置。另外，能够实现即使按照依赖于作为测量部位的手指的大小的方式单色光的照射位置和透射光的检测位置之间的直线距离发生变化，也可使对血糖值的测量误差的影响减少的血糖值的非侵入测量装置。进一步，能够实现即使随着心跳数变化的血管的膨胀·收缩而使透射光量变化，也使对血糖值的测量误差的影响减少的血糖值的非侵入测量装置。
还有，本发明所使用的透射光量I1.λ1，I2.λ1及相对透射度Rλ1的各记号中，I1、I2的数字表示检测位置，λ1、λ2、λ3表示波长的种类。
以下，基于附图对发明的各实施例进行具体的说明。
实施例1
图1是实施例1的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图2是实施例1的其他示例的使用光纤的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图3是实施例1的其他示例的使用光纤的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
1是手指，10、20、30是光源，11、21、31是照射光，12、13是透射光，22、23是透射光，32、33是透射光，41是透镜，50、60是透镜，40是棱镜，51、61是光检测器，100是白色光源，101是照射光，102、103是透射光，110是白色光源用电源，120是透镜，200是中央控制部，210是显示部，220是光源控制部，230是信号处理部，300、301是分光仪，310、320是透镜，311、321是快门，330是棱镜，340是旋转光栅，350是多信道检测器，360是反射镜，370是采样用棱镜，380是光检测器，390是ND滤光片，410、420、430是透镜，700、701、702是光纤，710、720、730是光纤。
实施例1(参照图1、图2)：图1所示的实施例1的血糖值测量装置具备：用于将照射光11、21照射到手指1的光源10、20；反射棱镜40；和透镜41。另外具备：由用于检测出来自手指1的透射光12、22的透镜50和光检测器51构成的透射光量检测机构I；和由用于检测出透射光13、23的透镜60和光检测器61构成的透射光量检测机构II，还具备：信号处理部230、中央控制部200、显示部210、光源控制部220。
中央控制部200根据由信号处理部230数字化后的来自光检测器51、61的检测信号，采用后述的计算式算出人体的血糖值并由显示部210显示。光源控制部220具有用于向光源10、20供给电流的未图示的电源部。按照来自中央控制部200的指令向光源10(光源20)供给直流或调制后的电流。
对具有以上的构成的血糖值的非侵入测量装置的动作进行说明。
光源10所发出的照射光11透过棱镜40后由透镜41照射到手指1上，照射光11在手指1的内部受到散射/吸收后向手指1外的任何方向放射而成为透射光。其后，来自距照射光11的照射位置P0隔开直线距离r1的手指1上的位置P1的透射光12通过透镜50在光检测器51的受光面聚集，另外来自距照射光11的照射位置P0隔开直线距离r2的手指1上的位置P2的透射光13通过透镜60在光检测器61的受光面聚集。还有，图1中，r1＜r2，并且光检测器51、61使用光电二极管。
从光检测器51、61分别输出与透射光12、13的光强度成比例的检测信号，由信号处理部230进行数字化处理后，基于该检测信号由使用计算机的中央控制部200利用后述的计算式算出相对透射度Rλ1。
接着，与上述的基于照射光11的相对透射度Rλ1的算出步骤同样，执行基于照射光21的相对透射度Rλ2的算出。当基于照射光21的相对透射度Rλ2的算出运算结束时，光源10、20均OFF(熄灭)，从而结束手指1的血糖值计测作业。中央控制部200中，根据算出的相对透射度Rλ1、Rλ2采用后述的计算式算出手指1的血糖值，并且将其结果在显示部210上显示。
接下来，对在中央控制部200中进行相对透射度Rλ1、Rλ2的算出方法的软件(soft)进行说明。将每种波长的照射光11、透射光12、13的光量分别设为I0.λ1、I1.λ1、I2.λ1。手指1相对于照射光11的相对透射度Rλ1由下式表示。
Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1...(1.3)
如果将光检测器51、61中的光量一电压变换系数分别设为β51、β61，则光检测器51、61所检测出的检测信号(电压)V51、V61由下式表示。
V51＝β51*I1.λ1...(1.4)
V61＝β61*I2.λ1...(1.5)
基于上述各式，手指1的相对透射度Rλ1由下式算出，并且以不依赖于照射光11的光量I0.λ1的形式表示。
Rλ1＝(β51/β61)*V61/V51...(1.6)
在此，( )内的值是血糖值测量装置的固有的常数，使用光量已知的光源能够简单地进行校正。手指1相对于照射光21的相对透射度Rλ2的算出也可按照与上述的手指1相对于上述照射光11的相对透射度Rλ1同样的方式求出。手指1的血糖值C利用所算出的相对透射度Rλ1、Rλ2由下式算出。
C＝k0+k1*ln(Rλ1)/ln(Rλ2)...(1.7)
在此，k0、k1表示利用实测血糖值由最小二乘法决定的系数。另外，实施例1中采用从900～1100nm的范围中分别所选择的波长，作为用于进行血糖值推定的不同的两种波长。
另外，可使用激光器作为发出位于上述波长范围的照射光11、21的光源10、20。若该激光器使用半导体激光器，则能够实现小型的血糖值测量装置。另外，也可将发光二极管等的发光元件用作光源10、20。另外，在将连续发出近红外线区的波长的光的白色光源用作光源10、20的情况下，也可以通过使用仅让来自光源10、20的光中的上述的波长透过的光学滤光片来实现。并且，如图2所示，也可利用光纤700将来自光源10、20的照射光11、21照射到手指1，并且利用光纤701、702将来自手指1上的检测点P1、P2的透射光12、13(22、23)导光到上述透射光量检测机构I、II。另外，如图3所示，也可以将图2所示的光纤700配置在检测侧。
实施例2
图4是实施例2的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图5是实施例2的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图4所示的实施例2是利用三种波长的血糖值的非侵入测量装置的示例。图4所示的实施例2的血糖值测量装置具备：用于将照射光11、21、31照射到手指1的光源10、20、30；透镜410、420、430；光纤710、720、730以及将该各光纤710、720、730束捆后向手指1照射照射光11、21、31的光纤700。另外具备：由用于检测出来自手指1的透射光12、22、32的光纤701、透镜50和光检测器51构成的透射光量检测机构I；和由用于检测出透射光13、23、33的光纤702、透镜60和光检测器6l构成的透射光量检测机构II，进一步具备：信号处理部230、中央控制部200、显示部210、光源控制部220。
中央控制部200根据由信号处理部230数字化后的来自光检测器51、61的检测信号，利用后述的计算式算出人体的血糖值并由显示部210显示。光源控制部220具有用于向光源10、20、30供给电流的未图示的电源部。按照来自中央控制部200的指令向光源10(光源20、光源30)供给直流或调制后的电流。与各照射光11、21、31相应的手指1的相对透射度Rλl、Rλ2、Rλ3能够通过与实施例1相同的步骤算出。手指1的血糖值C利用所算出的相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3由下式算出。
C＝k0+k1*ln(Rλ1/Rλ3)/ln(Rλ2/Rλ3)...(1.8)
在此，k0、k1表示利用实测血糖值由最小二乘法决定的系数。作为用于利用上式(1.8)进行血糖值测量的不同的三种波长，实施例2中照射光11、21分别为从900～1100nm的范围中所选择的光，另外余下的照射光31为从900～930nm或1000～1030nm的范围中所选择的波长的光。图3中将光纤700按照与手指1的检测侧相反的方式配置，但是也可以如图5所示配置在检测侧。
实施例3
图6是实施例3的血糖值的非侵入测量装置的说明图。
图7是表示对人体进行仿真的散射体中的最优波长的组合区域的图。
图8是表示检测距离r1的变化量和血糖值检测误差之间的关系的图。
实施例1、2中将向人体照射的光限定为波长不同的两种或三种的光后进行了说明。由此，能够实现不需要如使用白色光源的现有血糖值测量装置那样用于检测透射或反射光光谱的复杂的分光仪的装置。另外，能够实现即使按照依赖于手指等的测量部位的大小的方式照射光的照射位置和透射光的检测位置之间的直线距离发生变化，也可使对血糖值的测量误差的影响减少的血糖值的非侵入测量装置。进一步，能够实现即使随着心跳数变化的血管的膨胀/收缩而使透射光量变化，也使对血糖值的测量误差的影响减少的血糖值的非侵入测量装置。
另一方面，即使在使用现有的白色光源和分光仪的血糖值的非侵入测量装置中，即使按照依赖于手指等的测量部位的大小的方式光的照射位置和透射光的检测位置之间的直线距离发生变化，也可使对血糖值的测量误差的影响减少。进一步，即使随着心跳数变化的血管的膨胀/收缩而使透射光量变化，也使对血糖值的测量误差的影响减少。并且，不需要使用非专利文献1所述那样的标准反射板。
基于图6对使用现有的白色光源和分光仪的血糖值的非侵入测量装置所适用的示例进行说明。
在图6所示的血糖值的非侵入测量装置中，具备含有近红外线区的波长的光的卤素灯等的白色光源100及其电源110，来自光源100的光101介由透镜120及光纤700向手指1照射。照射到手指1的光101在手指1内部受到散射/吸收后向手指1外的任何方向放射而成为透射光。来自距光纤700所引出的光101在手指1上的照射位置P0具有直线距离r1、r2的手指1上的位置P1、P2的透射光102、103，通过光纤701、702被导光到分光仪300为止。
分光仪300具备：透镜310、320；快门311、321；棱镜330；衍射光栅340；和多信道检测器350。多信道检测器350可使用CCD等线阵传感器(linear array sensor)。在对位置P1所放射的透射光102的透射光谱进行计测时，打开快门311，在多信道检测器350上取得透射光102的透射光谱S1。此时，关闭快门321。同样，在对位置P2所放射的透射光103的透射光谱S2进行计测时，打开快门321，在多信道检测器350上取得透射光103的透射光谱S2。此时，关闭快门311。根据如上那样所测量的上述透射光谱S1、S2可算出相对透射度光谱T＝S2/S1。根据所得到的相对透射度光谱算出吸光度、或吸光度的一次(或二次)微分值，由此能够通过上述各式、或非专利文献1所记载的多变量分析来算出血糖值C。
图7、8中表示对各实施例的非侵入血糖值测量方法进行研究后的结果。图7用斜线表示针对仿真人体后的散射体，使用相对透射度R(λi＝1，2，3)对下式(1.9)所表记的标记γ和葡萄糖浓度的相关由图5所示的非侵入测量装置测量的情况进行理论分析，使该相关系数的平方值为R2＞0.995的波长的组合区域。理论分析在参考文献【A.Ishimaru：WavePropagation and Scattering in Random Media，Academic Press，NewYork(1978)】的基础上进行。这里的理论计算中，图7中将直线距离r1、r2分别设定为10mm、20mm。另外，等效散射系数不依赖于葡萄糖浓度/波长而为固定的，在此使用人体的一般值1.0mm-1(参考：機論、59，561B(1993)、PP.338-340)。另外，依赖于波长/葡萄糖浓度的吸收系数使用利用葡萄糖水溶液所实测的结果。另外，设定波长λ3＝900nm。
γ＝ln(R(λ1)/R(λ3))/ln(R(λ2)/R(λ3))...(1.9)
从图7可知，在900～1100nm的波长范围内具有用于利用上述标记γ推定葡萄糖浓度的最优波长λ1、λ2的组合。
接着，图8表示对在实施例1、2所述的血糖值测量装置中使图3及图5中距离r1、r2变化后时的血糖值的测量误差进行分析的结果。在此，将透射光检测位置P1、P2间的距离设为固定即10mm。并且假设现有技术的情况照射位置P0也位于与检测位置P1同侧。当照射位置和检测位置位于同侧时，手指的厚度的影响几乎可以忽视，但是随着心跳数变化的血管的膨胀/收缩而使透射光量变化。该透射光量的变化表面上可认为是距离r1、r2的变化所引起的。可知实施例1中与现有技术相比血糖值的测量误差降低为大致1/2，另外实施例2中与现有技术相比血糖值的测量误差降低为大致1/4。也就是，虽然随着心跳数变化的血管的膨胀/收缩与手指的厚度变化同样使透射光量变化，但是能够通过实施例1、2，能够与现有技术相比分别降低血糖值的测量误差。
产业上的可利用性
综上所述，根据本发明，将多种不同波长的光照射人体，并在从上述光的照射位置隔开不同距离的两处分别检测出其透射光。所检测出的透射光中包含有人体内部的血糖值信息，由此可进行人体的血糖值测量。另外，能够实现不需要如使用白色光源的现有血糖值测量装置那样用于检测透射或反射光光谱的复杂的分光仪的装置，并且由于能够使用小型的半导体激光器等作为光源，由此能够实现小型/轻量的血糖值测量装置。进一步，能够实现即使依赖于手指等的测量部位的大小的变化或血管的膨胀/收缩而透射光量变化，也使对血糖值的测量误差的影响减少的血糖值的非侵入测量装置。

Claims (7)

1、一种血糖值的非侵入测量装置，
设置有：
照射机构，其向人体的测量部位照射由多种不同波长构成的光；
透射光量检测机构，其将上述照射机构的光透过人体的测量部位后的透射光在隔开不同距离的两处接收后，检测出其透射光量；和
运算机构，其按各波长算出相对透射度即上述透射光量检测机构所检测出的在两处的相同波长的透射光量之比，并利用上述各波长的相对透射度来计算出人体的血糖值。
2、根据权利要求1所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构照射两种不同波长的光，
运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2，将两种不同波长的相对透射度Rλ1、Rλ2设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2时，利用预先实测的血糖值和相对透射度Rλ1、Rλ2求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*ln(Rλ1)/ln(Rλ2)计算出血糖值C。
3、根据权利要求1所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构照射两种不同波长的光，
运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2，将两种不同波长的相对透射度Rλ1、Rλ2设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2，基于上述各相对透射度Rλ1、Rλ2将两种不同波长的吸光度A1、A2设为式A1＝-ln(Rλ1)、A2＝-ln(Rλ2)时，利用预先实测的血糖值和吸光度A1、A2求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*A1/A2计算出血糖值C。
4、根据权利要求2或3所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构所照射的两种不同波长的光是从900～1100nm范围所选择的光。
5、根据权利要求1所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构照射三种不同波长的光，
运算机构，在将两处所检测的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2、I1.λ3，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2、I2.λ3，将三种波长的相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2、Rλ3＝I2.λ3/I1.λ3时，利用预先实测的血糖值和相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*ln(Rλ1/Rλ3)/ln(Rλ2/Rλ3)计算出血糖值C。
6、根据权利要求1所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构照射三种不同波长的光，
运算机构，在将在两处所检测出的各透射光量中透射距离较短一方设为I1.λ1、I1.λ2、I1.λ3，透射距离较长一方设为I2.λ1、I2.λ2、I2.λ3，将三种波长的相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3设为式Rλ1＝I2.λ1/I1.λ1、Rλ2＝I2.λ2/I1.λ2、Rλ3＝I2.λ3/I1.λ3，基于上述各相对透射度Rλ1、Rλ2、Rλ3将三种不同波长的吸光度A1、A2、A3设为式A1＝-ln(Rλ1)、A2＝-ln(Rλ2)、A3＝-ln(Rλ3)时，利用预先实测的血糖值和吸光度A1、A2、A3求出下式的系数k0、k1，由此按照式C＝k0+k1*(A1-A3)/(A2-A3)计算出血糖值C。
7、根据权利要求5或6所述的血糖值的非侵入测量装置，其特征在于，
照射机构所照射的三种不同波长的光，其中两种光是从900～1100nm的范围中所选择的光，另外余下的一种光是从900～930nm或1000～1030nm的范围中所选择的光。
CNB2004800443305A 2004-10-15 2004-10-15 血糖值的非侵入测量装置 Active CN100522059C (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2004/015676 WO2006040841A1 (ja) 2004-10-15 2004-10-15 血糖値の非侵襲測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101052349A true CN101052349A (zh) 2007-10-10
CN100522059C CN100522059C (zh) 2009-08-05

Family

ID=36148143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800443305A Active CN100522059C (zh) 2004-10-15 2004-10-15 血糖值的非侵入测量装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7613487B2 (zh)
JP (1) JPWO2006040841A1 (zh)
CN (1) CN100522059C (zh)
DE (1) DE112004002988B4 (zh)
WO (1) WO2006040841A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102641127A (zh) * 2012-05-07 2012-08-22 天津恒基晟达科技有限公司 基于时间门的人体血液成分无创监测装置
CN103260515A (zh) * 2010-10-14 2013-08-21 株式会社日立制作所 生物体信息获取解析装置
CN104236862A (zh) * 2014-09-28 2014-12-24 广州视源电子科技股份有限公司 一种光学性能检测方法
WO2016086448A1 (zh) * 2014-12-06 2016-06-09 深圳市前海安测信息技术有限公司 基于光谱技术的无创血糖测量系统及其测量方法
CN106264555A (zh) * 2016-10-17 2017-01-04 南方科技大学 血糖检测仪
CN107684431A (zh) * 2016-08-04 2018-02-13 中国计量大学 一种基于阵列ccd的无创便携式血糖仪
CN111012308A (zh) * 2019-12-02 2020-04-17 清华大学 体表动态多光谱吸收特征参数的测量方法、装置及系统

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9622694B2 (en) * 2007-06-20 2017-04-18 Vioptix, Inc. Measuring cerebral oxygen saturation
WO2011093912A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Medtronic, Inc. Optical sensor for medical device
KR20130096701A (ko) * 2010-07-08 2013-08-30 글루코스타츠 시스템 피티이 엘티디 피검자의 혈류에서의 매개 변수를 예측하기 위한 장치 및 방법
CN102727215A (zh) * 2012-06-08 2012-10-17 林建中 免采血式电子血糖测量仪及测试方法
AU2014217645B2 (en) * 2013-02-13 2017-11-16 Lmd Ip, Llc Non-invasive blood analysis
DE102013010611A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Sms Swiss Medical Sensor Ag Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen von Rohdaten zur Bestimmung eines Blutparameters, insbesondere zur nichtinvasiven Bestimmung der D-Glucose-Konzentration
JP6600635B2 (ja) * 2014-01-10 2019-10-30 グルコビスタ・インコーポレイテッド 物質濃度を測定するための非侵襲的なシステムおよび方法
JP6364792B2 (ja) * 2014-01-31 2018-08-01 セイコーエプソン株式会社 生体情報処理方法、生体情報処理装置、コンピューターシステム、及びウェアラブル機器
US11229383B2 (en) 2014-08-25 2022-01-25 California Institute Of Technology Methods and systems for non-invasive measurement of blood glucose concentration by transmission of millimeter waves through human skin
US10932727B2 (en) 2015-09-25 2021-03-02 Sanmina Corporation System and method for health monitoring including a user device and biosensor
US10888280B2 (en) 2016-09-24 2021-01-12 Sanmina Corporation System and method for obtaining health data using a neural network
US10736580B2 (en) 2016-09-24 2020-08-11 Sanmina Corporation System and method of a biosensor for detection of microvascular responses
US10194871B2 (en) 2015-09-25 2019-02-05 Sanmina Corporation Vehicular health monitoring system and method
US10973470B2 (en) 2015-07-19 2021-04-13 Sanmina Corporation System and method for screening and prediction of severity of infection
US10750981B2 (en) 2015-09-25 2020-08-25 Sanmina Corporation System and method for health monitoring including a remote device
US10952682B2 (en) 2015-07-19 2021-03-23 Sanmina Corporation System and method of a biosensor for detection of health parameters
US10744261B2 (en) 2015-09-25 2020-08-18 Sanmina Corporation System and method of a biosensor for detection of vasodilation
US9788767B1 (en) 2015-09-25 2017-10-17 Sanmina Corporation System and method for monitoring nitric oxide levels using a non-invasive, multi-band biosensor
US10321860B2 (en) 2015-07-19 2019-06-18 Sanmina Corporation System and method for glucose monitoring
US9636457B2 (en) 2015-07-19 2017-05-02 Sanmina Corporation System and method for a drug delivery and biosensor patch
US10945676B2 (en) 2015-09-25 2021-03-16 Sanmina Corporation System and method for blood typing using PPG technology
US10362994B2 (en) * 2016-02-29 2019-07-30 Texas Instruments Incorporated Bio-sensing device with ambient light cancellation
KR102497849B1 (ko) 2016-05-09 2023-02-07 삼성전자주식회사 분석물질 농도 예측 방법 및 장치
JP7296890B2 (ja) 2017-05-19 2023-06-23 グルコビスタ・インコーポレイテッド 物質濃度ｎｉｒ監視装置及び方法
EP3629895B1 (en) * 2017-05-22 2022-03-30 Gupta, Rijul Method and apparatus for light-weight, non-invasive, point of care diabetes screening device
US10466783B2 (en) 2018-03-15 2019-11-05 Sanmina Corporation System and method for motion detection using a PPG sensor
EP3818587A4 (en) 2018-07-05 2022-10-19 Mezent Corporation RESONANT DETECTION DEVICE
JP7469799B2 (ja) 2020-07-08 2024-04-17 東京都公立大学法人 計測装置および計測方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06103257B2 (ja) * 1988-12-19 1994-12-14 大塚電子株式会社 光散乱を用いた物質の吸光係数測定方法および装置
US5028787A (en) * 1989-01-19 1991-07-02 Futrex, Inc. Non-invasive measurement of blood glucose
JP3093871B2 (ja) 1991-05-22 2000-10-03 三井金属鉱業株式会社 光学的血糖値非破壊測定装置
IL107396A (en) * 1992-11-09 1997-02-18 Boehringer Mannheim Gmbh Method and apparatus for analytical determination of glucose in a biological matrix
US5492118A (en) * 1993-12-16 1996-02-20 Board Of Trustees Of The University Of Illinois Determining material concentrations in tissues
JPH09182740A (ja) * 1995-12-30 1997-07-15 Shimadzu Corp 生体の光学的測定装置
JP3617576B2 (ja) * 1996-05-31 2005-02-09 倉敷紡績株式会社 光散乱体の光学測定装置
JPH1078437A (ja) * 1996-09-03 1998-03-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 血糖計
US5910109A (en) * 1997-02-20 1999-06-08 Emerging Technology Systems, Llc Non-invasive glucose measuring device and method for measuring blood glucose
GB2328279B (en) * 1997-08-12 2001-10-10 Abbott Lab Optical glucose detector
US6990364B2 (en) * 2001-01-26 2006-01-24 Sensys Medical, Inc. Noninvasive measurement of glucose through the optical properties of tissue
DE19807939C1 (de) * 1998-02-25 1999-09-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur nichtinvasiven optischen Bestimmung der Blutglukosekonzentration
US6584340B1 (en) * 1998-12-24 2003-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Living body information measuring apparatus living body information measuring method body fat measuring apparatus body fat measuring method and program recording medium
US6411373B1 (en) * 1999-10-08 2002-06-25 Instrumentation Metrics, Inc. Fiber optic illumination and detection patterns, shapes, and locations for use in spectroscopic analysis

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103260515A (zh) * 2010-10-14 2013-08-21 株式会社日立制作所 生物体信息获取解析装置
CN103260515B (zh) * 2010-10-14 2015-04-22 株式会社日立制作所 生物体信息获取解析装置
CN102641127A (zh) * 2012-05-07 2012-08-22 天津恒基晟达科技有限公司 基于时间门的人体血液成分无创监测装置
CN104236862A (zh) * 2014-09-28 2014-12-24 广州视源电子科技股份有限公司 一种光学性能检测方法
WO2016086448A1 (zh) * 2014-12-06 2016-06-09 深圳市前海安测信息技术有限公司 基于光谱技术的无创血糖测量系统及其测量方法
CN107684431A (zh) * 2016-08-04 2018-02-13 中国计量大学 一种基于阵列ccd的无创便携式血糖仪
CN106264555A (zh) * 2016-10-17 2017-01-04 南方科技大学 血糖检测仪
CN111012308A (zh) * 2019-12-02 2020-04-17 清华大学 体表动态多光谱吸收特征参数的测量方法、装置及系统
CN111012308B (zh) * 2019-12-02 2021-06-01 清华大学 体表动态多光谱吸收特征参数的测量方法、装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US7613487B2 (en) 2009-11-03
DE112004002988T5 (de) 2007-09-20
CN100522059C (zh) 2009-08-05
WO2006040841A1 (ja) 2006-04-20
US20070203405A1 (en) 2007-08-30
DE112004002988B4 (de) 2013-06-06
JPWO2006040841A1 (ja) 2008-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101052349A (zh) 血糖值的非侵入测量装置
CN102512175B (zh) 用于测定分析物浓度的光学传感器
US7330746B2 (en) Non-invasive biochemical analysis
US6442408B1 (en) Method for quantification of stratum corneum hydration using diffuse reflectance spectroscopy
CN103917161B (zh) 测量设备和测量方法
CN1638690A (zh) 通过近红外光谱对葡萄糖进行非侵入测量的小型装置
CN100546541C (zh) 基于多环阵列光声传感的便携式血糖检测仪及检测方法
CN1550213A (zh) 测量待测物中成分浓度的方法和设备
CN103140169A (zh) 用于预测受试者的血流参数的装置和方法
KR20180003227A (ko) 유기 광 감지소자 기반의 비침습형 생체 센서
JP4772408B2 (ja) 光学的生体情報計測システム及び光情報計測に用いられるカップリング層
CN1739449A (zh) 血糖值测量装置
JP2008157809A (ja) レーザ出力制御装置および光学測定ユニット
JP4052461B2 (ja) 血糖値の非侵襲測定装置
CN104395732A (zh) 使用无纤维的透反射探针对分析物浓度的无创测量
WO2007060583A2 (en) Method and apparatus for determining concentrations of analytes in a turbid medium
Liu et al. Next step of non-invasive glucose monitor by NIR technique from the well controlled measuring condition and results
CN103180719A (zh) 荧光传感器的校正方法以及荧光传感器
JP2008035918A (ja) 血糖値測定装置および血糖値測定方法
CN1700881A (zh) 用于读取从人皮肤反射的光辐射的装置和处理方法
KR100883153B1 (ko) 혈당치의 비침습 측정 장치
Oh et al. The high-quality spectral fingerprint of glucose captured by Raman spectroscopy in non-invasive glucose measurement
CN108670269A (zh) 一种基于光散射能量的人体无创血糖测量装置
WO2022009071A1 (en) Device for non-invasive blood glucose concentration measurement
JP4834350B2 (ja) 生体情報計測装置及びそのキャリブレーション方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant