JP2003265443A - 無侵襲生体計測装置 - Google Patents
無侵襲生体計測装置Info
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- JP2003265443A JP2003265443A JP2002072004A JP2002072004A JP2003265443A JP 2003265443 A JP2003265443 A JP 2003265443A JP 2002072004 A JP2002072004 A JP 2002072004A JP 2002072004 A JP2002072004 A JP 2002072004A JP 2003265443 A JP2003265443 A JP 2003265443A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体情報の測定精度、再現性の向上を図る。
【解決手段】 生体に光を照射するとともに拡散反射光
を受けるための光ファイバ１１を備えたサンプラ１にお
いて、ハウジング１０に密着するペルチエ素子１４、接
触面近傍の温度を検出する温度センサ１７、及び温度制
御部４とから成る温度調節手段を設ける。測定に先立っ
て、該温度調節手段によりハウジング１０を生体表面温
度近傍に加温しておき、その状態で初めてサンプラ１を
生体表面に押し当てる。サンプラ１と生体表面との温度
差が殆どないので、生体の生理的変化が発生せず、光フ
ァイバ１１の屈折率も変化しない。それによって、安定
した正確な測定が行える。
を受けるための光ファイバ１１を備えたサンプラ１にお
いて、ハウジング１０に密着するペルチエ素子１４、接
触面近傍の温度を検出する温度センサ１７、及び温度制
御部４とから成る温度調節手段を設ける。測定に先立っ
て、該温度調節手段によりハウジング１０を生体表面温
度近傍に加温しておき、その状態で初めてサンプラ１を
生体表面に押し当てる。サンプラ１と生体表面との温度
差が殆どないので、生体の生理的変化が発生せず、光フ
ァイバ１１の屈折率も変化しない。それによって、安定
した正確な測定が行える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体に対して針等
を侵襲させることなく該生体内部に関する各種情報を計
測するための無侵襲生体計測装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】計測対象である生体に針などを刺すこと
なく、いわゆる無侵襲でその生体内部の各種情報を計測
する装置として、例えば特開平7-103888号公報、特開平
11-137538号公報等に記載の装置が知られている。こう
した装置は、生体に近赤外光を照射し、生体内部に入り
込んで透過及び反射を繰り返し再び生体表面に出てきた
光（拡散反射光）を検出し、その光強度から算出した吸
光度を用いて生体血液中の血糖、つまりグルコース濃度
を測定するものである。このような装置は、被検者に身
体的苦痛を与えることが少ないという大きな利点を有し
ている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】その反面、こうした測
定方法では一般に精度や再現性の高い測定を行うことが
難しい。その理由は、生体表面に装置の一部であるサン
プラを密着させた状態で測定を行うため、その接触の影
響で測定条件が変動し易いからである。本出願人は、サ
ンプラを生体に接触させた際の接触圧の変動に着目し、
その押し当て圧力の不安定さ、或いは生体の随意又は不
随意の動きに起因する接触圧の不安定さを解消して精度
の高い測定を行うための装置について、例えば特願2001
-309343号、特願2001-366028号などで提案している。 【０００４】しかしながら、より高い精度で測定を行う
には温度の影響も無視することができない。すなわち、
測定前に室内に放置された状態にあるサンプラの温度は
一般に生体の表面温度よりも低いため、サンプラを生体
に接触させたときに生体の表面温度が変化し、これに伴
って血流量などの生理的な変化が生じてしまう。こうし
た生理的変化の程度はサンプラの温度や外気温などによ
って異なるため、測定結果の精度を損なう一つの要因で
ある。 【０００５】また、生体の表面温度が相違すると、生体
中の水による吸収ピーク波長の波長シフトが起きるた
め、安定な測定が行えないという問題もある。更には、
サンプラを生体に接触させたときにサンプラ側が生体の
表面温度の影響を受け、光ファイバの屈折率が微妙に変
化してこれが誤差要因となるという問題もある。 【０００６】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その目的とするところは、従来よりも高い精
度で且つ高い再現性をもって生体情報の測定を行うこと
ができる無侵襲生体計測装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る無侵襲生体計測装置は、 a)所定の光を発生する光源手段と、 b)該光源手段からの光を生体表面に導いて照射するため
の第１の光導波路、及び該照射に対応して生体から反射
した光を取り出すための第２の光導波路の各端部が固定
され、前記生体表面に当接されるサンプラと、 c)前記第２の光導波路を通して取り出された光に基づい
て前記生体内部の情報を計測する測定手段と、 d)前記サンプラを温度調節するための温度調節手段と、
を備えたことを特徴としている。 【０００８】なお、ここで言う反射とは全反射、拡散反
射をともに含むものとする。 【０００９】 【発明の実施の形態、及び効果】本発明に係る無侵襲生
体計測装置では、サンプラが生体表面に押し当てられる
以前に、予め温度調節手段により、生体の表面温度に近
い温度に調節される。このときの温度は測定対象の部位
によっても相違するが、一般的には、人間では３４℃程
度である。サンプラが予めこうした温度に調節されてい
るため、測定に際してサンプラが生体表面に押し当てら
れたときに、サンプラと生体表面との温度差は殆どない
か、あっても非常に小さい。そのため、一方から他方へ
相互に与える温度の影響は殆ど無視できる程度になる。 【００１０】したがって、本発明に係る無侵襲生体計測
装置によれば、サンプラを押し当てたときに生体内部の
血流量などの条件が温度による変化をせず、また、生体
中の水による吸収ピーク波長の波長シフトも生じない。
そのため、安定した状態で測定が行え、高い精度及び再
現性を達成することができる。更にまた、サンプラ自体
も生体側からの温度の影響を受けないので、光ファイバ
の伝送条件が安定し、これも高い精度及び再現性の測定
に寄与する。 【００１１】 【実施例】以下、本発明に係る無侵襲生体計測装置の一
実施例について、図１を参照して説明する。図１におい
て、（Ａ）は本実施例による生体計測装置におけるサン
プラの上面図、（Ｂ）はサンプラを正面から見た状態で
の全体構成図、（Ｃ）はサンプラの左側面図である。 【００１２】本生体計測装置は、生体表面に接触される
サンプラ１、光源部２、信号処理部３、温度制御部４な
どから成る。 【００１３】サンプラ１の主体であるハウジング１０
は、熱伝導性の良好な材料、例えば銅から成る上部円柱
状体であって、内側に上下に貫通する円柱状の穴が開口
している。その穴には、複数本の光ファイバ１１の端部
をバンドルした真鍮製のフェルール１２が挿通され、光
ファイバ１１の端面がハウジング１０の上面と略面一に
なるようにネジ１３で固定されている。このハウジング
１０の上面が生体表面に対する接触面である。 【００１４】フェルール１２にバンドルされている光フ
ァイバ１１は、生体表面に光を照射するための複数本の
照射側光ファイバ１１ａと、生体からの拡散反射光を受
光するための複数本の受光側光ファイバ１１ｂとがほぼ
同数ずつ混在したものであり、具体的には、例えば本出
願人が特願2000-328144号で提案しているような装置を
用いることができる。 【００１５】照射側光ファイバ１１ａの入射端は分光器
を含む光源部２に接続されており、光源部２は特定波長
の単色光を照射側光ファイバ１１ａへと送り込む。一
方、受光側光ファイバ１１ｂの出射端は、光検出器、吸
光度算出部、生体情報算出部等を含む信号処理部３に接
続されている。光源部２及び信号処理部３は実質的に赤
外分光光度計を構成する。 【００１６】ハウジング１０の下部は両側から板状のペ
ルチエ素子１４で挟み込まれ、その外側にそれぞれ設け
た押し板１５を締め付ける締結ネジ１６により、ペルチ
エ素子１４がハウジング１０に密着した状態で固定され
ている。また、ハウジング１０の上部側面には温度セン
サ１７が取り付けられ、生体への接触面のごく近傍のハ
ウジング１０の温度を検出している。ペルチエ素子１４
及び温度センサ１７は温度制御部４に接続されている。 【００１７】上記構成の生体計測装置を用いた測定の手
順及び動作について説明する。測定に先立って、温度制
御部４に目標温度を設定する。温度制御部４は温度セン
サ１７により実際の温度を検出しつつ、この温度が目標
温度となるようにペルチエ素子１４へ供給する電流を制
御する。目標温度は測定対象部位に応じて適宜に設定す
ればよいが、標準的には人間の体表面の温度として約３
４℃とすることができる。温度制御部４、ペルチエ素子
１４及び温度センサ１７で構成される温度調節手段によ
り、サンプラ１の接触面の温度はほぼ目標温度近辺に維
持される。 【００１８】測定に際しては、サンプラ１の接触面を被
検者の測定対象部位に適度な圧力で押し当てる。このと
き、生体表面の温度とサンプラ１の接触面の温度とは殆
ど差がないから、生体側では温度低下による生理的な影
響が発生せず、サンプラ１側では温度上昇による光ファ
イバ１１の屈折率の変化が生じない。 【００１９】その状態で、照射側光ファイバ１１ａを通
してサンプラ１から被検者に向けて光を照射する。この
とき光源部２の分光器により、例えば1400〜1800nmの範
囲で波長走査を行う。この程度の波長範囲では、光は0.
4〜1.2mm位の深さだけ生体内部に入り込み、その内部組
織を通過する途中で拡散反射した光が皮膚表面から出射
する。この拡散反射光の一部はサンプラ１において受光
側光ファイバ１１ｂの入射端面に入射し、該光ファイバ
１１ｂを通って信号処理部３に導入される。 【００２０】信号処理部３では、受光強度に応じた電気
信号を得て、その信号に基づいて吸光度を求め、波長と
吸光度との関係を示す吸光スペクトルを作成する。そし
て、その吸光スペクトルに基づいて多変量解析演算処理
などを実行し、所望の生体情報、例えば血液中のグルコ
ース濃度等を算出する。 【００２１】以上のように本実施例による生体計測装置
では、サンプラ１の接触面の温度を生体表面温度近くに
維持しておくことにより、サンプラ１を生体表面に押し
当てたときに生体側、サンプラ１側の双方で温度変化に
よる不安定性が生じないので、高い精度及び再現性をも
って測定を行うことができる。 【００２２】なお、上記実施例は本発明の単に一例に過
ぎず、本願の特許請求の範囲に記載の趣旨の範囲で、様
々な形態や構成に変形・修正できることは明白である。
例えば、ハウジング１０の形状、フェルール１２の形状
は上記記載に限定されない。また、これらの部材の材質
は熱伝導性が良好でありさえすれば、上記記載に限定さ
れない。また、温度調節手段の構成も上記記載に限らな
い。
を侵襲させることなく該生体内部に関する各種情報を計
測するための無侵襲生体計測装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】計測対象である生体に針などを刺すこと
なく、いわゆる無侵襲でその生体内部の各種情報を計測
する装置として、例えば特開平7-103888号公報、特開平
11-137538号公報等に記載の装置が知られている。こう
した装置は、生体に近赤外光を照射し、生体内部に入り
込んで透過及び反射を繰り返し再び生体表面に出てきた
光（拡散反射光）を検出し、その光強度から算出した吸
光度を用いて生体血液中の血糖、つまりグルコース濃度
を測定するものである。このような装置は、被検者に身
体的苦痛を与えることが少ないという大きな利点を有し
ている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】その反面、こうした測
定方法では一般に精度や再現性の高い測定を行うことが
難しい。その理由は、生体表面に装置の一部であるサン
プラを密着させた状態で測定を行うため、その接触の影
響で測定条件が変動し易いからである。本出願人は、サ
ンプラを生体に接触させた際の接触圧の変動に着目し、
その押し当て圧力の不安定さ、或いは生体の随意又は不
随意の動きに起因する接触圧の不安定さを解消して精度
の高い測定を行うための装置について、例えば特願2001
-309343号、特願2001-366028号などで提案している。 【０００４】しかしながら、より高い精度で測定を行う
には温度の影響も無視することができない。すなわち、
測定前に室内に放置された状態にあるサンプラの温度は
一般に生体の表面温度よりも低いため、サンプラを生体
に接触させたときに生体の表面温度が変化し、これに伴
って血流量などの生理的な変化が生じてしまう。こうし
た生理的変化の程度はサンプラの温度や外気温などによ
って異なるため、測定結果の精度を損なう一つの要因で
ある。 【０００５】また、生体の表面温度が相違すると、生体
中の水による吸収ピーク波長の波長シフトが起きるた
め、安定な測定が行えないという問題もある。更には、
サンプラを生体に接触させたときにサンプラ側が生体の
表面温度の影響を受け、光ファイバの屈折率が微妙に変
化してこれが誤差要因となるという問題もある。 【０００６】本発明はこのような点に鑑みて成されたも
のであり、その目的とするところは、従来よりも高い精
度で且つ高い再現性をもって生体情報の測定を行うこと
ができる無侵襲生体計測装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る無侵襲生体計測装置は、 a)所定の光を発生する光源手段と、 b)該光源手段からの光を生体表面に導いて照射するため
の第１の光導波路、及び該照射に対応して生体から反射
した光を取り出すための第２の光導波路の各端部が固定
され、前記生体表面に当接されるサンプラと、 c)前記第２の光導波路を通して取り出された光に基づい
て前記生体内部の情報を計測する測定手段と、 d)前記サンプラを温度調節するための温度調節手段と、
を備えたことを特徴としている。 【０００８】なお、ここで言う反射とは全反射、拡散反
射をともに含むものとする。 【０００９】 【発明の実施の形態、及び効果】本発明に係る無侵襲生
体計測装置では、サンプラが生体表面に押し当てられる
以前に、予め温度調節手段により、生体の表面温度に近
い温度に調節される。このときの温度は測定対象の部位
によっても相違するが、一般的には、人間では３４℃程
度である。サンプラが予めこうした温度に調節されてい
るため、測定に際してサンプラが生体表面に押し当てら
れたときに、サンプラと生体表面との温度差は殆どない
か、あっても非常に小さい。そのため、一方から他方へ
相互に与える温度の影響は殆ど無視できる程度になる。 【００１０】したがって、本発明に係る無侵襲生体計測
装置によれば、サンプラを押し当てたときに生体内部の
血流量などの条件が温度による変化をせず、また、生体
中の水による吸収ピーク波長の波長シフトも生じない。
そのため、安定した状態で測定が行え、高い精度及び再
現性を達成することができる。更にまた、サンプラ自体
も生体側からの温度の影響を受けないので、光ファイバ
の伝送条件が安定し、これも高い精度及び再現性の測定
に寄与する。 【００１１】 【実施例】以下、本発明に係る無侵襲生体計測装置の一
実施例について、図１を参照して説明する。図１におい
て、（Ａ）は本実施例による生体計測装置におけるサン
プラの上面図、（Ｂ）はサンプラを正面から見た状態で
の全体構成図、（Ｃ）はサンプラの左側面図である。 【００１２】本生体計測装置は、生体表面に接触される
サンプラ１、光源部２、信号処理部３、温度制御部４な
どから成る。 【００１３】サンプラ１の主体であるハウジング１０
は、熱伝導性の良好な材料、例えば銅から成る上部円柱
状体であって、内側に上下に貫通する円柱状の穴が開口
している。その穴には、複数本の光ファイバ１１の端部
をバンドルした真鍮製のフェルール１２が挿通され、光
ファイバ１１の端面がハウジング１０の上面と略面一に
なるようにネジ１３で固定されている。このハウジング
１０の上面が生体表面に対する接触面である。 【００１４】フェルール１２にバンドルされている光フ
ァイバ１１は、生体表面に光を照射するための複数本の
照射側光ファイバ１１ａと、生体からの拡散反射光を受
光するための複数本の受光側光ファイバ１１ｂとがほぼ
同数ずつ混在したものであり、具体的には、例えば本出
願人が特願2000-328144号で提案しているような装置を
用いることができる。 【００１５】照射側光ファイバ１１ａの入射端は分光器
を含む光源部２に接続されており、光源部２は特定波長
の単色光を照射側光ファイバ１１ａへと送り込む。一
方、受光側光ファイバ１１ｂの出射端は、光検出器、吸
光度算出部、生体情報算出部等を含む信号処理部３に接
続されている。光源部２及び信号処理部３は実質的に赤
外分光光度計を構成する。 【００１６】ハウジング１０の下部は両側から板状のペ
ルチエ素子１４で挟み込まれ、その外側にそれぞれ設け
た押し板１５を締め付ける締結ネジ１６により、ペルチ
エ素子１４がハウジング１０に密着した状態で固定され
ている。また、ハウジング１０の上部側面には温度セン
サ１７が取り付けられ、生体への接触面のごく近傍のハ
ウジング１０の温度を検出している。ペルチエ素子１４
及び温度センサ１７は温度制御部４に接続されている。 【００１７】上記構成の生体計測装置を用いた測定の手
順及び動作について説明する。測定に先立って、温度制
御部４に目標温度を設定する。温度制御部４は温度セン
サ１７により実際の温度を検出しつつ、この温度が目標
温度となるようにペルチエ素子１４へ供給する電流を制
御する。目標温度は測定対象部位に応じて適宜に設定す
ればよいが、標準的には人間の体表面の温度として約３
４℃とすることができる。温度制御部４、ペルチエ素子
１４及び温度センサ１７で構成される温度調節手段によ
り、サンプラ１の接触面の温度はほぼ目標温度近辺に維
持される。 【００１８】測定に際しては、サンプラ１の接触面を被
検者の測定対象部位に適度な圧力で押し当てる。このと
き、生体表面の温度とサンプラ１の接触面の温度とは殆
ど差がないから、生体側では温度低下による生理的な影
響が発生せず、サンプラ１側では温度上昇による光ファ
イバ１１の屈折率の変化が生じない。 【００１９】その状態で、照射側光ファイバ１１ａを通
してサンプラ１から被検者に向けて光を照射する。この
とき光源部２の分光器により、例えば1400〜1800nmの範
囲で波長走査を行う。この程度の波長範囲では、光は0.
4〜1.2mm位の深さだけ生体内部に入り込み、その内部組
織を通過する途中で拡散反射した光が皮膚表面から出射
する。この拡散反射光の一部はサンプラ１において受光
側光ファイバ１１ｂの入射端面に入射し、該光ファイバ
１１ｂを通って信号処理部３に導入される。 【００２０】信号処理部３では、受光強度に応じた電気
信号を得て、その信号に基づいて吸光度を求め、波長と
吸光度との関係を示す吸光スペクトルを作成する。そし
て、その吸光スペクトルに基づいて多変量解析演算処理
などを実行し、所望の生体情報、例えば血液中のグルコ
ース濃度等を算出する。 【００２１】以上のように本実施例による生体計測装置
では、サンプラ１の接触面の温度を生体表面温度近くに
維持しておくことにより、サンプラ１を生体表面に押し
当てたときに生体側、サンプラ１側の双方で温度変化に
よる不安定性が生じないので、高い精度及び再現性をも
って測定を行うことができる。 【００２２】なお、上記実施例は本発明の単に一例に過
ぎず、本願の特許請求の範囲に記載の趣旨の範囲で、様
々な形態や構成に変形・修正できることは明白である。
例えば、ハウジング１０の形状、フェルール１２の形状
は上記記載に限定されない。また、これらの部材の材質
は熱伝導性が良好でありさえすれば、上記記載に限定さ
れない。また、温度調節手段の構成も上記記載に限らな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例による生体計測装置におけ
るサンプラの上面図（Ａ）、サンプラを正面から見た状
態での全体構成図（Ｂ）、及びサンプラの左側面図。 【符号の説明】 １…サンプラ １０…ハウジング １１…光ファイバ １１ａ…照射側光ファイバ １１ｂ…受光側光ファイバ １２…フェルール １３…ネジ １４…ペルチエ素子 １５…押し板 １６…締結ネジ １７…温度センサ ２…光源部 ３…信号処理部 ４…温度制御部
るサンプラの上面図（Ａ）、サンプラを正面から見た状
態での全体構成図（Ｂ）、及びサンプラの左側面図。 【符号の説明】 １…サンプラ １０…ハウジング １１…光ファイバ １１ａ…照射側光ファイバ １１ｂ…受光側光ファイバ １２…フェルール １３…ネジ １４…ペルチエ素子 １５…押し板 １６…締結ネジ １７…温度センサ ２…光源部 ３…信号処理部 ４…温度制御部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 a)所定の光を発生する光源手段と、 b)該光源手段からの光を生体表面に導いて照射するため
の第１の光導波路、及び該照射に対応して生体から反射
した光を取り出すための第２の光導波路の各端部が固定
され、前記生体表面に当接されるサンプラと、 c)前記第２の光導波路を通して取り出された光に基づい
て前記生体内部の情報を計測する測定手段と、 d)前記サンプラを温度調節するための温度調節手段と、 を備えたことを特徴とする無侵襲生体計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002072004A JP2003265443A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 無侵襲生体計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002072004A JP2003265443A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 無侵襲生体計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003265443A true JP2003265443A (ja) | 2003-09-24 |
Family
ID=29202120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002072004A Pending JP2003265443A (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | 無侵襲生体計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003265443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522214A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-07-28 | エム ベー アール オプティカル システムズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 被験領域、特に生体組織内の被験領域における物質濃度を示す信号を収集する方法および測定器 |
| US8306595B2 (en) | 2008-11-17 | 2012-11-06 | Denso Corporation | Blood constituent concentration detector and starter for transporter |
-
2002
- 2002-03-15 JP JP2002072004A patent/JP2003265443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522214A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-07-28 | エム ベー アール オプティカル システムズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 被験領域、特に生体組織内の被験領域における物質濃度を示す信号を収集する方法および測定器 |
| US8306595B2 (en) | 2008-11-17 | 2012-11-06 | Denso Corporation | Blood constituent concentration detector and starter for transporter |
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