JP2005224525A - Glucose concentration measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a glucose concentration measuring apparatus.
従来、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。
Conventionally, blood glucose concentration measurement has been performed for the determination of diabetes, and in particular, glucose concentration measurement has been performed in order to examine blood glucose levels that determine the insulin dose of diabetic patients. The measurement of glucose concentration is generally performed by directly analyzing blood collected from a finger or an arm. Since the glucose concentration in the blood in the patient's body changes depending on the measurement conditions such as before and after meals and after exercise, frequent glucose concentration measurement is necessary to obtain an accurate blood glucose level.
However, the above-described method for directly analyzing the collected blood has a problem in that blood must be collected by inserting an injection needle or the like every time the glucose concentration is measured, and the burden on the patient is large.
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、ハロゲンランプから複数の発光ファイバに集光した近赤外光をそれら発光ファイバの先端面から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。
特許文献1に示される方法のように、光によって非侵襲的にグルコース濃度を測定する方法の場合には、生体内から得られる光信号がごく微量であるため、如何にして測定精度を向上するかが課題である。
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して、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、ハロゲンランプからの光を光ファイババンドルに集光させる場合に、ファイババンドル全体の断面積に対し、該ファイババンドルを構成する発光ファイバのコアの断面積の占める割合は非常に小さいため、ハロゲンランプから発せられた光の内、大部分は発光ファイバ内に入射されることなく捨てられてしまう不都合がある。また、光ファイバは、特定の入射角度より大きな角度をなして入射する光については、伝送できないという性質を有しており、これによっても、測定に使用される光量が制限されてしまう不都合がある。
In the case of a method for measuring glucose concentration non-invasively with light, such as the method disclosed in Patent Document 1, since the optical signal obtained from the living body is very small, how to improve the measurement accuracy. Is the problem.
The method disclosed in Patent Document 1 uses a large number of light-emitting fibers and light-receiving fibers to increase the amount of light detected and the amount of light detected, thereby increasing the amount of information on the detected glucose concentration. However, when the light from the halogen lamp is condensed on the optical fiber bundle, the ratio of the cross-sectional area of the core of the light-emitting fiber constituting the fiber bundle to the cross-sectional area of the entire fiber bundle is very small. There is a disadvantage that most of the light emitted from the lamp is discarded without entering the light emitting fiber. In addition, the optical fiber has a property that it cannot transmit light incident at an angle larger than a specific incident angle, and this also has a disadvantage in that the amount of light used for measurement is limited. .
この不都合を回避するためには、ランプの発光量を増大させる必要があるが、この場合には、装置が大型化したり発熱量が増大したりする問題が考えられる。発熱量が増加する場合には、装置の各部の温度を上昇させて検出信号にドリフトを生じさせる可能性があり、測定精度の低下を来す不都合が考えられる。このため空冷装置等の冷却装置が必要となるが、装置周囲の気流が変化することも、測定精度を変動させる原因となる。 In order to avoid this inconvenience, it is necessary to increase the light emission amount of the lamp. In this case, there is a problem that the apparatus becomes large or the heat generation amount increases. When the calorific value increases, there is a possibility that the temperature of each part of the apparatus is raised to cause a drift in the detection signal, which may be disadvantageous in that the measurement accuracy is lowered. For this reason, a cooling device such as an air cooling device is required, but the change in the airflow around the device also causes the measurement accuracy to fluctuate.
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、発熱による検出信号のドリフトの問題および装置周囲の気流の変化の問題を解消しつつ光量を増大させ、S/N比を改善し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。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has improved the S / N ratio by increasing the amount of light while solving the problem of detection signal drift due to heat generation and the problem of airflow change around the apparatus. An object of the present invention is to provide a glucose concentration measuring device capable of improving measurement accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、ランプからなる光源と、該光源から発せられた光を分光する分光器と、該分光器において分光された後、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されるとともに、該隔壁に、前記光源部の光源からの光を透過して分光器に入射させる光学的に透明な窓部材が設けられているグルコース濃度測定装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention comprises a light source composed of a lamp, a spectroscope that splits light emitted from the light source, and a detector that detects light diffused or transmitted in a living body after being split by the spectroscope, A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in a living body based on absorbance at each wavelength, wherein a light source unit for storing a light source and an optical unit for storing a spectroscope and a detector are mutually partitioned by a partition wall. In addition, the glucose concentration measuring device is provided in which the partition wall is provided with an optically transparent window member that transmits light from the light source of the light source unit and enters the spectroscope.
この発明によれば、光源から発せられた光は、隔壁に設けられた窓部材に入射される。窓部材は光学的に透明な材質により構成されているので、光は窓部材を通過させられて分光器に入射される。分光器において分光された光は、生体に入射された後、生体内において拡散または透過させられて生体外に放出され、検出器において検出される。生体内において拡散または通過させられた光は、生体内におけるグルコース濃度によって特定の波長の光を吸収されており、検出器において検出された光を分析し、その吸光度を求めることにより生体内のグルコース濃度が測定されることになる。 According to this invention, the light emitted from the light source is incident on the window member provided in the partition wall. Since the window member is made of an optically transparent material, light passes through the window member and enters the spectroscope. The light split by the spectroscope is incident on the living body, then diffuses or permeates in the living body, is emitted outside the living body, and is detected by the detector. The light diffused or passed through in the living body is absorbed by light of a specific wavelength depending on the glucose concentration in the living body, and the light detected by the detector is analyzed to obtain the absorbance in the living body. The concentration will be measured.
この場合において、本発明によれば、光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されているので、光源部において発生した熱が光学部に伝達されないように、かつ、その熱により加温された空気が分光器および検出器の周囲に流通されないように隔壁によって遮断される。したがって、光源の光量を増大させても、それにより発生する熱の影響を検出部や分光器に与えることを抑制できる。また、光源が発生する熱を冷却するために空冷装置を設けることにしても、それにより発生する気流が分光器や検出器や空中光路に流通させられることを防止して、測定条件の変動を防止することができる。 In this case, according to the present invention, since the light source unit that houses the light source and the optical unit that houses the spectroscope and the detector are mutually partitioned by the partition wall, the heat generated in the light source unit is generated in the optical unit. It is blocked by a partition wall so that it is not transmitted and air heated by the heat is not circulated around the spectrometer and detector. Therefore, even if the light quantity of the light source is increased, it is possible to suppress the influence of the heat generated thereby on the detection unit and the spectroscope. Even if an air-cooling device is provided to cool the heat generated by the light source, the airflow generated thereby is prevented from flowing through the spectrometer, detector, or air path, and fluctuations in measurement conditions are prevented. Can be prevented.
上記発明においては、光源がアークランプからなることが好ましい。アークランプは、大光量の光を発するので、検出信号により検出される光量を増大させて、測定精度を向上することができる。 In the said invention, it is preferable that a light source consists of an arc lamp. Since the arc lamp emits a large amount of light, it is possible to increase the amount of light detected by the detection signal and improve the measurement accuracy.
上記発明においては、前記光源部に、前記光源を冷却する空冷装置が備えられていることが好ましい。この発明によれば、空冷装置の作動により、光源を冷却できるので、光量の大きな光源を使用することが可能となる。また、上記隔壁と窓部材とにより、空冷装置によって発生する気流が光学部に入らないように遮断されているので、空冷装置を用いても測定精度に悪影響を及ぼすことがない。 In the said invention, it is preferable that the light source part is equipped with the air-cooling apparatus which cools the said light source. According to the present invention, since the light source can be cooled by the operation of the air cooling device, it is possible to use a light source with a large amount of light. In addition, since the air flow generated by the air cooling device is blocked by the partition wall and the window member so as not to enter the optical unit, the measurement accuracy is not adversely affected even if the air cooling device is used.
上記発明においては、前記窓部材が、前記隔壁に設けられた貫通穴の全周にわたって塗布された弾性接着剤により、貫通穴を密封状態に閉塞していることが好ましい。
この発明によれば、窓部材は、光源から発せられた光を通過させる際に、光源に対向している表面に大きな輻射熱を受けるので、熱膨張させられる。本発明によれば、窓部材は隔壁に設けた貫通穴にリジッドに固定されているのではなく、弾性接着材料によって取り付けられているので、熱膨張させられても、弾性接着剤を伸縮させて、比較的自由に変形できる。したがって、窓部材に無理な応力が作用することが防止され、窓部材が破損することを防止できる。また、弾性接着剤は貫通穴の全周にわたって塗布されることにより貫通穴を密封状態に閉塞しているので、光源部と光学部とを密封状態に区画することができ、光源部において発生した気流や熱が光源部に漏れることを防止できる。
In the said invention, it is preferable that the said window member has obstruct | occluded the through-hole in the sealing state with the elastic adhesive agent apply | coated over the perimeter of the through-hole provided in the said partition.
According to this invention, when the light emitted from the light source is allowed to pass through, the window member receives a large amount of radiant heat on the surface facing the light source, and is thus thermally expanded. According to the present invention, the window member is not rigidly fixed to the through hole provided in the partition wall, but is attached by an elastic adhesive material, so that the elastic adhesive can be expanded and contracted even when thermally expanded. It can be deformed relatively freely. Therefore, it is possible to prevent excessive stress from acting on the window member, and to prevent the window member from being damaged. In addition, since the elastic adhesive is applied over the entire circumference of the through hole to close the through hole in a sealed state, the light source unit and the optical unit can be partitioned in a sealed state and generated in the light source unit Airflow and heat can be prevented from leaking to the light source section.
上記発明においては、前記窓部材が、端面を突き合わせ状態に配置される複数の窓部材片からなることが好ましい。
この発明によれば、複数の窓部材片がそれぞれの端面を突き合わせ状態に配置されて構成される窓部材により、光源部と光学部とが密封状態に遮断される。光源からの輻射熱により窓部材の表面温度が上昇させられても、それにより発生する窓部材の熱膨張は、各窓部材片の熱膨張に分散されるので、各窓部材片にかかる応力がさらに低減され、破損することが防止されることになる。
In the said invention, it is preferable that the said window member consists of a several window member piece arrange | positioned in the state which faced | matched the end surface.
According to this invention, a light source part and an optical part are interrupted | blocked in a sealing state by the window member comprised by arrange | positioning a plurality of window member pieces in the state which abutted each end surface. Even if the surface temperature of the window member is raised by the radiant heat from the light source, the thermal expansion of the window member generated thereby is distributed to the thermal expansion of each window member piece, so that the stress applied to each window member piece is further increased. It will be reduced and it will be prevented from breaking.
上記発明においては、前記窓部材片どうしの突き合わせられる端面が、窓部材片の厚さ方向に傾斜していることが好ましい。
この発明によれば、窓部材片どうしの突き合わせ面が厚さ方向に傾斜していることにより、窓部材片どうしが相対的に傾斜しても両者間の隙間が開かないように維持され、その結果、光源部と光学部とが遮断された状態に維持されることになる。
In the said invention, it is preferable that the end surface where the said window member pieces are faced | matched inclines in the thickness direction of a window member piece.
According to this invention, since the butting surfaces of the window member pieces are inclined in the thickness direction, even if the window member pieces are relatively inclined, the gap between the two is maintained so as not to be opened. As a result, the light source unit and the optical unit are maintained in a blocked state.
上記発明においては、前記窓部材が、特定の波長領域の光のみを透過させる波長特性を有することが好ましい。
この発明によれば、光源から発せられた光が窓部材を通過させられる際に、特定の波長領域の光のみが通過させられ、それ以外の光の通過が禁止される。これにより、測定に不要な光が光源部から光学部に入射されることを防止することができる。例えば、波長が1200nm以下の領域が測定には不要な場合、窓部材が1200nm以上の波長の光のみを透過する波長特性にすればよい。
In the said invention, it is preferable that the said window member has a wavelength characteristic which permeate | transmits only the light of a specific wavelength range.
According to this invention, when the light emitted from the light source is allowed to pass through the window member, only the light in a specific wavelength region is allowed to pass, and the passage of other light is prohibited. Thereby, it is possible to prevent light unnecessary for measurement from entering the optical unit from the light source unit. For example, when a region having a wavelength of 1200 nm or less is unnecessary for measurement, the window member may have a wavelength characteristic that transmits only light having a wavelength of 1200 nm or more.
本発明は、光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、時間間隔をあけて行われる測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置を提供する。 The present invention includes a light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after being incident on a living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring the glucose concentration in a living body based on the above, and a control device for performing a measurement operation at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement performed at a time interval A glucose concentration measuring device is provided.
この発明によれば、光源から発せられた光が分光器に入射されて分光された後に生体内に入射され、あるいは、光源から発せられた光が生体に入射された後に分光器において分光されることにより、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度が測定される。この場合において、グルコース濃度の測定は、測定の正確を期するために、あるいは、生体内のグルコース濃度の時間変化をみるために、時間間隔をおいて複数回行われる。一定の時間間隔をおいて行われる場合には、各測定時の装置の状態は一定であるために、測定のばらつきが生じないが、時間間隔が大きい場合には、装置が完全に停止状態から測定を開始するため、所定の暖機運転時間が必要になるとともに、暖機運転の仕方によっては測定結果にばらつきが生ずる可能性がある。
本発明によれば、制御装置の作動により、測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせるので、測定時には常に同等の運転状態に設定しておくことが可能となり、測定結果のばらつきを防止することが可能となる。
According to the present invention, the light emitted from the light source is incident on the spectroscope and separated and then enters the living body, or the light emitted from the light source is incident on the living body and then dispersed in the spectroscope. Thus, the glucose concentration in the living body is measured based on the absorbance at each wavelength. In this case, the measurement of the glucose concentration is performed a plurality of times at time intervals in order to ensure the accuracy of the measurement or to see the time change of the glucose concentration in the living body. When the measurement is performed at a certain time interval, the state of the device at each measurement is constant, so there is no variation in measurement, but when the time interval is large, the device is completely stopped. In order to start the measurement, a predetermined warm-up operation time is required, and the measurement result may vary depending on the way of the warm-up operation.
According to the present invention, the operation of the control device causes the measurement operation to be performed at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement, so that it is possible to always set the same operation state at the time of measurement. Thus, variations in measurement results can be prevented.
また、本発明は、光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、時間間隔をあけて行われる測定と測定との間に、連続的に測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置を提供する。 In addition, the present invention includes a light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after being incident on a living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in a living body based on the absorbance in the blood vessel, comprising a control device for continuously performing a measurement operation between measurements performed at time intervals Provide a measuring device.
この発明によれば、制御装置の作動により、測定とは別に、連続的に測定動作を行わせているので、測定時には常に同等の運転状態に設定しておくことが可能となり、さらに、測定結果のばらつき防止を図ることができる。 According to the present invention, since the measurement device is continuously operated by the operation of the control device, it is possible to always set the same operation state at the time of measurement, and the measurement result Can be prevented.
上記発明においては、測定とは別に行われる測定動作の際に作動させられ、光源からの光が生体に向けて出射されるのを禁止する制限手段を備えることが好ましい。
この発明によれば、制限手段の作動により、測定時以外に測定動作が行われても、光源からの光が生体に向けて出射されるのが禁止されるので、不要な光が生体に照射されることを防止することができる。光の種類によっては、生体に悪影響を及ぼす光もあるが、そのような場合にも生体への照射を測定時の必要最小限にとどめることができる。
In the said invention, it is preferable to provide the restriction | limiting means which is actuated in the case of the measurement operation performed separately from a measurement, and prohibits that the light from a light source is radiate | emitted toward a biological body.
According to this invention, even if a measurement operation is performed at a time other than the time of measurement, the light from the light source is prohibited from being emitted toward the living body due to the operation of the limiting means. Can be prevented. Depending on the type of light, there is light that adversely affects the living body, but even in such a case, irradiation to the living body can be kept to the minimum necessary for measurement.
上記発明においては、前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路を遮断するシャッタからなることが好ましい。
この発明によれば、シャッタの作動により、生体への出射光路が遮断されることによって、非測定時における生体への光の照射を簡易に禁止することができる。
In the above invention, it is preferable that the limiting means comprises a shutter that blocks an outgoing optical path to a living body during a measurement operation performed separately from the measurement.
According to the present invention, the light emission path to the living body is blocked by the operation of the shutter, so that irradiation of light to the living body during non-measurement can be easily prohibited.
上記発明においては、前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路に配置されて光を所定の方向へ反射させるミラーと、該ミラーにより反射された光を減衰させるフィルタと、該フィルタを透過した光を前記検出器へ入射させるバイパス手段とを備えることが好ましい。 In the above invention, the limiting means includes a mirror that is disposed in an optical path to the living body and reflects light in a predetermined direction during a measurement operation performed separately from the measurement, and the light reflected by the mirror. It is preferable to include a filter for attenuating, and bypass means for allowing light transmitted through the filter to enter the detector.
この発明によれば、非測定時にミラーを生体への出射光路に配置することにより、ミラーによって、生体に向かう光が遮断され所定の方向へ反射される。ミラーにより反射された光はフィルタを通過させられることによって減衰され、バイパス手段によって検出器へ入射させられる。すなわち、測定時のみならず非測定時にも光を分光器、検出器等に入射させておくことが可能となり、測定間隔が開くことによる測定のばらつきを防止することができる。 According to the present invention, when the mirror is arranged in the emission optical path to the living body during non-measurement, the light traveling toward the living body is blocked by the mirror and reflected in a predetermined direction. The light reflected by the mirror is attenuated by passing through the filter and is incident on the detector by the bypass means. That is, light can be incident on the spectroscope, detector, etc. not only during measurement but also during non-measurement, and measurement variations due to an increase in measurement interval can be prevented.
上記発明においては、前記フィルタが生体と同等の減衰率を有することが好ましい。
フィルタの減衰率を生体の減衰率と同等としておくことにより、非測定時にも測定時と同等の光を、分光器、検出器等に入射させておくことが可能となる。これにより、分光器や検出器等を常に測定状態と同等の状態におくことにより、測定間隔が開くことによる測定のばらつきをより一層防止することができる。
In the said invention, it is preferable that the said filter has an attenuation factor equivalent to a biological body.
By setting the attenuation rate of the filter to be equal to the attenuation rate of the living body, it is possible to make light equivalent to that at the time of measurement incident on a spectroscope, a detector, etc. even during non-measurement. Thereby, the dispersion | variation of the measurement by opening a measurement space | interval can be prevented further by always setting a spectrometer, a detector, etc. in the state equivalent to a measurement state.
上記発明においては、前記フィルタが、減衰率を変更可能な可変フィルタからなり、生体の減衰率に合わせて減衰率が変更されることが好ましい。
この発明によれば、測定対象である患者の個人差に合わせて減衰率を設定することにより、より厳密に測定対象による検出信号の変動を防止して、測定精度を向上することができる。
In the said invention, it is preferable that the said filter consists of a variable filter which can change an attenuation factor, and an attenuation factor is changed according to the attenuation factor of a biological body.
According to the present invention, by setting the attenuation rate according to the individual difference of the patient to be measured, it is possible to more strictly prevent the detection signal from being varied by the measurement object and improve the measurement accuracy.
上記発明においては、前記検出器の直前に、該検出器への光の入射を遮断可能な遮光手段が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、遮光手段の作動により、検出器への入射光が検出器の直前において遮られる。したがって、グルコース濃度測定装置内の迷光が検出器に入ることを防止して、検出器に何ら光の入らない状態を実現することができる。この状態における検出器からの出力値を得ることにより、検出信号のドリフト値を確認することができ、測定結果の精度向上に資することが可能となる。
In the said invention, it is preferable that the light-shielding means which can interrupt | block incidence of the light to this detector just before the said detector is provided.
According to this invention, the light incident on the detector is blocked immediately before the detector by the operation of the light blocking means. Therefore, stray light in the glucose concentration measuring device can be prevented from entering the detector, and a state where no light enters the detector can be realized. By obtaining the output value from the detector in this state, the drift value of the detection signal can be confirmed, which can contribute to improving the accuracy of the measurement result.
本発明によれば、光源が他の装置構成から隔離され、両者を窓部材によって接続しているので、光源として大光量のランプを採用しても、熱的な影響を窓部材によって遮断し、他の装置構成に過大な温度上昇を与えないようにすることができる。その結果、温度上昇による装置自体の特性変化や装置の熱変形による光路ズレなどによる検出信号のドリフトを低減して、測定精度を向上することができるという効果がある。また、窓部材によって光源と他の装置構成とを隔離しているので、光源に空冷装置のような冷却装置を設けても、光源周囲を流通させられた気流が他の装置構成に影響を与えることがなく、検出信号の変動を防止することができるという効果がある。 According to the present invention, since the light source is isolated from other device configurations and both are connected by the window member, even if a large light quantity lamp is employed as the light source, the thermal influence is blocked by the window member, It is possible to prevent other devices from being excessively heated. As a result, there is an effect that the measurement accuracy can be improved by reducing the drift of the detection signal due to the characteristic change of the apparatus itself due to the temperature rise or the optical path deviation due to the thermal deformation of the apparatus. In addition, since the light source and the other device configuration are separated by the window member, even if a cooling device such as an air cooling device is provided in the light source, the airflow circulated around the light source affects the other device configuration. There is an effect that fluctuation of the detection signal can be prevented.
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1〜図4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に示されるように、生体Aに照射する光を発生するアークランプ等からなる光源2と、該光源2から出射された光を分光する分光器3と、該分光器3から出射された光を検出する参照光検出器4と、前記分光器3から出射された光を生体Aに向けて照射するとともに、生体A内で拡散あるいは透過した光を生体A外部において受光する測定プローブ5と、該測定プローブ5により受光された光を検出する信号光検出器6と、該信号光検出器6により検出された光のスペクトルに基づいて生体A内のグルコース濃度を算出する演算部7とを備えている。これら光源2、分光器3、参照光検出器4、信号光検出器6および演算部7は、本体ケーシング8内に収容されている。
Hereinafter, a glucose concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment has a
本体ケーシング8内には、光源2を含む光源部9と、分光器3、参照光検出器4、信号光検出器6および演算部7を含む光学部10とを密封状態に区画する隔壁11が設けられている。隔壁11の一部には貫通穴12が設けられている。該貫通穴12には、該貫通穴12を密封状態に閉塞する光学的に透明な材質、例えば、ガラス板材からなる窓部材13が配置されている。
In the
窓部材13は、貫通穴12の開口面積より大きな面積を有し、貫通穴12を閉塞するように配置されるとともに、貫通穴12の全周にわたって塗布されたシリコーンゴム(弾性接着剤)14によって隔壁11に固定されることにより、貫通穴12を密封して、光源部9と光学部10との間で空気が流通しないように遮断している。
The
前記光源部9には、所定の温度、例えば、室温(20〜28℃)に調節された空気を光源2の周囲に流通させるよう供給する空冷装置15が配置されている。光源2であるアークランプは、大光量を照射できるが、その分、発熱量も多いため、発熱によって波長特性が変化することがある。このため、空冷装置15によって冷却することにより、一定の波長特性の光を照射することができるようになっている。
前記光源部9内の光源2と、前記光学部10内の分光器3とは、前記窓部材13を挟んで対向配置されている。光源2から発せられた光は、窓部材13を通過して光学部10内の分光器3に入射され、そこで、分光されることにより、所定の波長の光として、測定プローブ5に向けて出射されるようになっている。
The
The
前記分光器3は、入力された高周波信号の周波数に応じて、入射された光の内の特定の波長の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、以下、AOTFという。)16と、該AOTF16に高周波信号を供給して制御するフィルタ制御部17とを備えている。
前記フィルタ制御部17は、AOTF16に対して特定の周波数の高周波信号を供給する。フィルタ制御部17からAOTF16に供給される高周波信号の周波数は、所定の速度で順次変更されるようになっている。
The
Tunable Filter, hereinafter referred to as AOTF. ) 16 and a
The
また、フィルタ制御部17は、AOTF16に対して高周波信号を供給するのと同期して、該高周波信号を後述する演算部7に供給するようになっている。図中、符号18は、高周波信号の基本周波数を発生する発振器、符号19は加算器を示している。これにより、AOTF16および演算部7には、発振器18から供給される基本周波数とフィルタ制御部17から供給される周波数とが加算された周波数の高周波信号がそれぞれ入力されるようになっている。
The
AOTF16から出力された偏光された光は、光ファイバ20,21によって本体ケーシング8の出口まで導かれるようになっている。このAOTF16の出口に配置された光ファイバ20は、特に制限されるものではないが、光源からの測定光をより多く取り込むために、比較的コア径の大きなマルチモードファイバやバンドルファイバが採用されることが好ましい。
The polarized light output from the
また、この光ファイバ20,21の間には、AOTF16から入射されてきた光を2方向に分岐させる光分岐部22が設けられている。この光分岐部22は、例えば、図2に示されるように、光ファイバ20の端面に対向して配置されたコリメートレンズ23と、該コリメートレンズ23によりコリメートされた光を2方向に分岐させるビームスプリッタ24と、分岐されたコリメート光を2本の光ファイバ21,25に集光させる2つの集光レンズ26,27とを備えている。
Further, between the
分岐後の一方の光ファイバ21は、前記本体ケーシング8の出口に接続され、もう一方の光ファイバ25は、分岐された光を参照光検出器4に導くように構成されている。光分岐部22におけるビームスプリッタ24の分岐比率は、例えば、本体ケーシング8の出口側に向かう測定光が95%、参照光検出器4に向かう参照光が5%程度となるように設定されている。
One of the branched
本体ケーシング8の出口にはコネクタ28が設けられており、前記光分岐部22において分岐された一方の光ファイバ21が接続されている。また、本体ケーシング8の外側には、生体A組織表面に接触させられる測定プローブ5が設けられ、該測定プローブ5と前記コネクタ28とが照射用光ファイバ29によって接続されている。コネクタ28における光ファイバ21,29の接続は、同径のコアを有する光ファイバ21,29の端面どうしを突き当てるように配置することにより行われている。光ファイバ21,29の端面は、例えば、PC研磨されており、一方の光ファイバ21の端面から発せられた測定光を効率よく他方の光ファイバ29内に引き渡すことができるようになっている。
A
前記測定プローブ5には、その先端面5aに、図3に示されるように、中心に1本の照射用光ファイバ29が配置され、その周囲に間隔をあけて複数本の受光用光ファイバ30が配置されている。すなわち、測定プローブ5の先端面5aを生体A組織表面に密着させた状態で装置を作動させることにより、測定プローブ5の中心から出射された測定光は、生体A内に入射され、拡散あるいは透過させられた後に、生体A表面に戻り、照射用光ファイバ29の周囲に配置されている受光用光ファイバ30によって信号光として受光されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the
各受光用光ファイバ30と照射用光ファイバ29との間の距離は、照射用光ファイバ29から出射された測定光が、所定の光路長を経て受光用光ファイバ30に受光されるような距離に設定されている。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1の場合には、グルコースを多く含む真皮領域にまで測定光が進達するように、約0.4〜0.8mmの距離をあけて配置されている。これにより、受光用光ファイバ30により受光される信号光は、生体A組織内を真皮の深さまで進達した光を多く含んでいるようになる。受光用光ファイバ30は、束ねられることによりファイババンドルを形成し、他のコネクタ31により本体ケーシング8に接続されている。
The distance between each light receiving
参照光検出器4および信号光検出器6は、例えば、PbSセンサ、あるいは、InGaAsセンサである。参照光検出器4は、上述したように、光分岐部22において分岐された一方の光ファイバ25の端面にレンズ37を介して対向配置されており、該光ファイバ25から出射されてきた参照光を検出して検出信号を出力するようになっている。また、信号光検出器6は、前記ファイババンドルを構成している受光用光ファイバ30の端面にレンズ37を介して対向配置されており、これら受光用光ファイバ30により受光され伝播されてきた信号光を検出して検出信号を出力するようになっている。
The
前記演算部7は、前記信号光検出器6の検出信号および前記参照光検出器4の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ32と、該アンプ32から出力された電気信号から特定の周波数の信号のみを抽出するロックイン検波器33と、該ロックイン検波器33から出力された電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器34と、該A/D変換器34から出力されたディジタル信号に基づいてグルコース濃度を算出するコンピュータ35とを備えている。
The
前記ロックイン検波器33は、前記フィルタ制御部17から供給された高周波信号を受信して、アンプ32からの電気信号から、高周波信号の周波数に一致する周波数成分の電気信号のみを抽出するようになっている。
また、コンピュータ35は、ロックイン検波器33により抽出された電気信号をA/D変換した出力信号と、前記フィルタ制御部17から供給された高周波信号の周波数に対応してAOTF16から発せられる光の波長信号とを入力されるようになっている。
The lock-in
Further, the
これにより、コンピュータ35においては、A/D変換器34から得られた複数の出力信号と、フィルタ制御部17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1600nm近傍の領域における出力信号値からグルコース濃度が演算されるようになっている。
なお、コンピュータ35には、ディスプレイ(図示略)が備えられており、コンピュータ35において演算されたグルコース濃度値が表示されるようになっている。
Thereby, in the
The
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、測定プローブ5の先端面5aを生体A、例えば、指先の表面に密着させる。なお、測定部位は、指先の他、掌、前腕等でもよい。
The operation of the glucose concentration measuring apparatus 1 according to this embodiment configured as described above 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 apparatus 1 according to the present embodiment, the
この状態で、光源2を作動させる。光源2としてアークランプを用いているので、光源2からは大光量の光が出射される。また、光源2を作動させると、光源2が発熱することになる。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源部9に設けられた空冷装置15が作動させられることにより光源2が冷却される。したがって、光源2自体の温度変化による波長特性の変動を抑えながら、大光量の光を出射することが可能となる。
In this state, the
この場合において、光源部9内には、空冷装置15の作動により、光源2の周囲に冷却空気流が発生させられる。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源2を含む光源部9と、その他の光学素子を含む光学部10とが隔壁11によって区画されているので、光源部9内を流通する空気流や光源部9内の熱が隔壁11によって遮断され、光学部10に漏れないように保持される。すなわち、光源2により加熱された空気が、光学部10内のAOTF16、参照光検出器4、信号光検出器6等の周囲に流通されないので、AOTF16等が周囲からの熱影響を受けることがなく、温度ドリフトや特性変動による測定精度の低下を防止することができる。
In this case, a cooling air flow is generated around the
一方、光源2から発せられた光は、隔壁11に設けられた窓部材13を通過させられてAOTF16に入射させられる。窓部材13は、光源2に対向して配置されているので、光源2からの輻射熱により加熱され、熱変形させられる。本実施形態によれば、窓部材13は隔壁11にリジッドに固定されているのではなく、隔壁11に設けられた貫通穴12の全周にわたって塗布されたシリコーンゴム14によって貫通穴12を密封するように隔壁11に取り付けられているので、窓部材13が熱変形しても、シリコーンゴム14が変形して窓部材13の変形を吸収し、窓部材13に過大な応力が発生することがない。また、シリコーンゴム14によって窓部材13と貫通穴12とが密閉状態に接着されているので、光源部9から光学部10への空気の流入が遮断されることになる。
On the other hand, the light emitted from the
AOTF16を作動させるには、AOTF16により分光する測定光の波長に対応する周波数の高周波信号をフィルタ制御部17からAOTF16に供給する。これにより、入射された光から所定波長の測定光が分光されて出射されることになる。
In order to operate the
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、AOTF16の出射部にマルチモードファイバ20が接続されているので、分光時に測定光の出射角度が変動しても、あるいは、光学系の機械的なズレや変形が生じても、AOTF16から出射された測定光はコア径の大きなマルチモードファイバ20に漏れなく入射されることになる。その結果、光源2から発せられた光が無駄なく測定プローブ5に送られるので、生体Aから得られる信号光の光量を最大限に確保することができる。そして、受光量を大きく確保することでS/N比を改善し、測定精度を向上することができるという効果がある。
According to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, since the
AOTF16から出射された測定光は、光ファイバ20を介して光分岐部22に送られ、光分岐部22においてその一部を参照光として分岐される。分岐された参照光は、参照用光ファイバ25の端面に対向配置されている参照光検出器4によりそのまま検出されることになる。
The measurement light emitted from the
参照光を分離された残りの測定光は、集光レンズ26によって、光ファイバ21内に入射されて、コネクタ28により接続されている測定プローブ5の照射用光ファイバ29に入射させられる。コネクタ28においては、同径のコアを有する光ファイバ21,29どうしの端面が突き当てられた状態に接続されているので、伝達されてきた測定光が外部に漏れることなく測定プローブ5の先端面5aから出射されることになる。
The remaining measurement light from which the reference light is separated is incident on the
生体A内に入射された測定光は、生体A内を進行する間に、生体A組織に衝突して拡散される。測定光は、通過する生体A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外に出射された信号光は、通過した生体A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ことになる。 The measurement light incident in the living body A collides with the living body A tissue and diffuses while traveling in the living body A. The measurement light absorbs light in a specific wavelength region according to the components of the living body A tissue and body fluid that pass therethrough. Therefore, the signal light that has been diffused in the living body A and returned to the surface of the living body A and emitted to the outside of the living body A has a reduced amount of light in a specific wavelength region according to the living body A tissue or body fluid that has passed through. It will be.
受光用光ファイバ30は、上述したように照射用光ファイバ29との間の距離を一定に固定されているので、その距離に応じた深さまで進達した光を多く含む信号光を受光する。本実施形態の場合には、測定光は真皮領域まで進達した後に、信号光として受光用光ファイバ30に受光されるので、受光される信号光はグルコースの情報を多く含んでいることになる。
受光された信号光は、受光用光ファイバ30を介して本体ケーシング8内に戻され、受光用光ファイバ30の端面に対向配置されている信号光検出器6により検出される。
Since the light receiving
The received signal light is returned into the
信号光検出器6および参照光検出器4からの出力信号は、演算部7に入力されると、アンプ32によってそれぞれ増幅される。信号光検出器6により検出される信号光の大きさは、生体Aに入射される光、すなわち、AOTF16から発せられた測定光の強度の変動とともに変動する。したがって、生体Aへの入射前の測定光の一部を参照光として参照光検出器4により検出しておき、後述するコンピュータ35において受光された信号光から差し引くことにより、AOTF16から発せられる測定光の強度変動による信号光強度の変動を除去することが可能となる。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、光分岐部22における分岐比率が、測定光95%、参照光5%程度に設定されているので、測定光が生体A内で大きく減衰されて得られる信号光と参照光とのレベル差を減少させて測定光の強度変動による信号光強度の変動を効果的に除去することができる。この場合に、コンピュータ35においては、参照光検出器4からの出力信号に所定の係数をかけることにより、信号レベルを調整してもよい。
When the output signals from the
アンプ32において増幅された各光検出器4,6からの出力信号は、それぞれロックイン検波器33を通過させられる。これにより、フィルタ制御部17からAOTF16に入力された高周波信号に対応する波長の光に関する出力信号のみが抽出される。したがって、抽出された出力信号には、生体Aに入射された測定光と波長を同じくする生体Aからの散乱光の情報のみが含まれ、他の波長の光、例えば、外来光に関する情報は除かれている。その結果、外来光等によるノイズの発生を抑制することができる。
The output signals from the
そして、ロックイン検波器33において抽出された出力信号は、それぞれA/D変換器34によってディジタル信号に変換させられてコンピュータ35に入力される。フィルタ制御部17からAOTF16に入力される高周波信号の周波数が順次変更されており、コンピュータ35には、生体Aに入射させた測定光の波長情報が、フィルタ制御部17から順次供給される。したがって、コンピュータ35においては、出力信号と波長情報との関係を示す波長特性が求められていくことになる。また、コンピュータ35は、求めた波長特性の内、所定の波長領域、例えば、波長1600nm近傍の領域における出力信号値を求めることにより、生体A内部のグルコース濃度を演算する。そして、演算されたグルコース濃度値は、ディスプレイに表示されることになる。
The output signals extracted by the lock-in
以上説明したように、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源2としてアークランプを採用したので、大光量の光を生体A内に照射することができる。生体Aに向けて照射する光量が多ければ、生体A内において拡散または透過して生体A外に戻る光量を増大させることができるので、情報量を増大させて、測定精度を高めることができる。
As described above, according to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, since the arc lamp is employed as the
また、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源2として大光量のアークランプを採用したことによって発熱量が増大しても、空冷装置15の作動により光源2の温度が過大に上昇しないように構成されているので、光源2の波長特性の変動を抑制することができる。これにより、光源2自体の波長特性の変動による測定精度の低下を防止することができる。
Further, according to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, even if the calorific value is increased by employing a large light quantity arc lamp as the
また、空冷装置15による気流や、光源2の温度上昇による空気の流れが発生しても、その気流が光検出器4,6やAOTF16の周囲に流通しないように、光学部9が、隔壁11によって光源部10から隔離されているので、光源2の温度上昇による光学部10内の部品の特性変動を防止することができる。
Further, even if an air flow caused by the
また、光源2から発せられた光を光ファイバによってAOTF16に導くのではなく、窓部材13を通過させて、空中光路によりAOTF16に入射させるので、従来のハロゲンランプのような光源からの光をファイババンドルの端面に入射させる場合と比較すると、受光面積の制限を受けることがなく、光量の損失を低減することができる。
In addition, the light emitted from the
さらに、光源2に対向して配置されている窓部材13に、光源2からの輻射熱により熱変形が生じても、窓部材13が弾性のあるシリコーンゴム14により隔壁11に取り付けられているので、窓部材13に作用する熱応力が抑制され、亀裂等の損傷の発生を未然に防止することができる。したがって、大光量のアークランプによっても、健全な状態を維持して、耐久的に、高い測定精度でグルコース濃度を測定することができる。
Furthermore, even if thermal deformation occurs due to radiant heat from the
また、光分岐部22により、測定光の一部を参照光として分離して検出し、検出された信号光との差分をとることで測定光の強度レベルの変動による信号光強度の変動による測定精度の低下を抑制することができる。また、AOTF16の出口にマルチモードファイバ20を接続したので、AOTF16における出射角の変動、あるいは、光学系における機械的なズレや変形によってもAOTF16から出射される光を無駄なく回収して測定プローブ5に送ることができる。
Further, the optical branching
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
第1に、光源2として大光量のアークランプを採用したが、これに代えて、他のランプを採用してもよい。発熱量が大きく空冷装置15が必要となるような光源2を採用する場合に、本発明は、特に有効である。
第2に、分光器3として、AOTF16を備える構造のものを採用したが、これに代えて、グレーティングとスキャンミラーとを組み合わせたもの等を採用してもよい。
第3に、光分岐部22として、コリメートレンズ23、集光レンズ26,27およびビームスプリッタ24を組み合わせたものを例示して説明したが、これに代えて、図4に示されるように、ファイバカプラ36により分岐する構造のものにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above.
First, an arc lamp with a large amount of light is used as the
Secondly, the
Thirdly, the optical branching
第4に、単一のガラス板材からなる窓部材13を採用したが、これに代えて、図5に示されるように、中央において分割された2枚の窓部材片13a,13bからなる窓部材13を採用してもよい。この場合、窓部材片13a,13bどうしの端面を密着状態に突き当てることにより、端面間を通過する気流を遮断すればよい。
Fourth, the
このように構成することで、光源2に最も近接する窓部材13の中央部において発生する局所的な熱変形を予め形成された分割線13cによって逃がし、窓部材13に過大な応力が発生して破損することを未然に防止することができる。
また、図6に示されるように、相互に突き当てる窓部材片13a,13bの端面13dを、窓部材片13a,13bの厚さ方向に傾斜させておくことも効果的である。このように構成することで、窓部材13を通過する気流をより確実に遮断することができるとともに、取付状態あるいは熱変形等により窓部材片13a,13bどうしが相互にずれた場合においても、厚さ方向にまっすぐに貫通する隙間が形成されないようにすることができる。
With this configuration, local thermal deformation that occurs in the central portion of the
In addition, as shown in FIG. 6, it is also effective to incline the end surfaces 13d of the
第5に、光学的に透明なガラス板材からなる窓部材13を採用したが、これに代えて、さらに、特定の波長領域の光のみを通過させる波長特性を有するガラス板材を採用することにしてもよい。例えば、1200nm未満の波長を有する光の通過を禁止し、1200nm以上の波長を有する光のみを通過させるフィルタとして機能させることにより、光源部9から光学部10への光の通過に伴う熱の伝播を抑制することができる。また、上記波長領域以外にも、グルコース濃度の測定に不必要な、あるいは有害な波長帯域の光の通過を窓部材13によって禁止すれば、光検出器4,6によって検出される光から不要な成分を除去して、測定精度をさらに向上することが可能となる。
Fifth, although the
また、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、信号光検出器6および参照光検出器4からの出力信号をそれぞれ別個のアンプ32で増幅し、別個のロックイン検波器33およびA/D変換器34を介してコンピュータ35に入力し、該コンピュータ35において差分処理を行うこととしたが、これに代えて、図7に示されるように、差動アンプ32′に入力することにより、得られた差分信号を単一のロックイン検波器33およびA/D変換器34を介してコンピュータ35に入力することにしてもよい。
In the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the output signals from the
また、上記実施形態においては、光分岐部22から出射された光を、光ファイバ21,29により測定プローブ5に導く装置を例に挙げて説明したが、これに代えて、図8に示されるように、光分岐部22の出力側に複数の光ファイバ21′,29′からなるファイババンドルを配置し、各光ファイバ29′ごとに複数の測定プローブ5′を設けることにしてもよい。このようにすることで、アークランプ等から発光された光量を可能な限り多く伝播させるとともに、各測定プローブ5′の照射用光ファイバ29′の口径を小さくして、照射用光ファイバ29′から生体A内に発せられ受光用光ファイバ30に戻る光の進達度を狭い範囲に限定することができる。
Moreover, in the said embodiment, although demonstrated taking the example of the apparatus which guides the light radiate | emitted from the optical branching
次に、本発明の第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置40について、図9を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40の説明において、上述した第1の実施形態に係るグルコース濃度測定装置1と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、光源2、分光器3、光検出器4,6を所定時間間隔で作動させる制御装置41を備えている点で、第1の実施形態に係るグルコース濃度測定装置1と相違している。
Next, a glucose
The glucose
グルコース濃度の測定は、測定の安定を図るため、あるいは、生体A内におけるグルコース濃度値の経時変化を観測するために、時間間隔をあけて複数回測定される。時間間隔は、例えば、5分、10分等の一定時間間隔である場合もあり、測定者によって不定時間間隔で行われる場合もある。 The measurement of the glucose concentration is measured a plurality of times at time intervals in order to stabilize the measurement or to observe the change over time of the glucose concentration value in the living body A. The time interval may be a fixed time interval such as 5 minutes or 10 minutes, or may be performed at an indefinite time interval by the measurer.
測定が一定時間間隔で行われる場合には、制御装置41は、測定時刻、あるいは測定時間間隔を予めプログラムされていて、その測定時刻になると、あるいは測定時間間隔が経過すると、光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせ、生体Aへの光の照射を行うようになっている。また、測定が不定時間間隔で、測定者主導で行われる場合には、測定者により手動で光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせ、生体Aへの光の照射が行われるようになっている。
When the measurement is performed at a constant time interval, the
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、測定が一定時間間隔あるいは不定時間間隔で行われるいずれの場合においても、その最小の測定時間間隔より十分に小さい所定の時間間隔、例えば、1〜2分間隔で、制御装置41が、光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせるように構成されている。すなわち、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、測定時刻に達していない場合、あるいは、測定者が手動で測定動作を行わない場合であっても、所定の時間間隔が経過すると、測定時と同様の測定動作を光源2、分光器3および光検出器4,6に行わせるようになっている。
The glucose
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40によれば、測定時のみならず、測定時間間隔より短い時間間隔で装置各部が測定時と同様の測定動作を行わせられるので、測定時には、光源2、分光器3および光検出器4,6を、同等の温度状態に設定することができる。また、光源2、分光器3および光検出器4,6のみならず、これらが測定動作させられることにより光が通過する光ファイバ20,21,29,30や光分岐部22等の光学部品等も、同等の温度状態として測定を行うことが可能となる。
According to the glucose
その結果、発熱による光検出器4,6の温度ドリフトや光源2の波長特性変動等による測定値のばらつきを抑えて、測定精度を向上することができる。特に、ベッドサイドモニタのように、患者がベッドに寝た状態で長時間にわたり測定を継続する場合に、光源2や分光器3および光検出器4,6その他の光学部品の熱的な時定数に対して十分に短い時間間隔で、定期的に測定動作を行っておくことにより、安定した測定条件で高い精度の測定を行うことができるので効果的である。
また、測定とは別に測定動作を行わせる時間間隔は短ければ短いほど、より同一の温度状態で測定することができるので効果的である。また、時間間隔をゼロとして、連続的に測定動作を行わせておくことで、さらに安定した測定時の温度状態を達成することができる。
As a result, it is possible to improve measurement accuracy by suppressing variations in measured values due to temperature drift of the
In addition to the measurement, the shorter the time interval for performing the measurement operation, the more effective the measurement can be performed at the same temperature state. In addition, a more stable temperature state at the time of measurement can be achieved by setting the time interval to zero and continuously performing the measurement operation.
次に、本発明の第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50について、図10を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50の説明において、上述した各実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を簡略化する。
Next, a glucose
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50は、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置40において、測定とは別に行われる測定動作の際に作動させられ、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのを禁止する制限手段51を備えている。
具体的には、図9に示されるように、第1、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40の光分岐部22からの出口に配されていた光ファイバ21に代えて、一対のコリメートレンズ52,53により空中光路(出射光路)54を形成し、該空中光路54に制限手段51を設けている。制限手段51は、測定時に、図中に鎖線で示すように、空中光路54外に配置され、測定とは別に行われる測定動作の際に、図中に実線で示すように、空中光路54内へ移動させられて光を遮断するシャッタ55を備えている。
The glucose
Specifically, as shown in FIG. 9, instead of the
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50によれば、シャッタ55の作動により、測定時以外の測定動作時には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されることが禁止される。例えば、ベッドサイドモニタのように、患者が測定プローブ5を着用した状態で長時間にわたって断続的に測定を継続する場合には、測定時以外には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されないようにすることが好ましい。光源2の光出力値によっては、長時間照射することが生体Aに悪影響を及ぼす可能性もあるからである。
According to the glucose
本実施形態によれば、測定時以外の測定動作時には、シャッタ55により空中光路54が遮断されるので、生体Aへの光の照射は行われない。また、測定時には、シャッタ55が空中光路54外に退けられることによって、光源2からの光は、シャッタ55に邪魔されることなく生体Aに向けて出射されることになる。したがって、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50によれば、生体Aに悪影響を及ぼすことなく、長時間にわたって安定した測定を継続することができるという効果がある。
According to the present embodiment, during the measurement operation other than the measurement time, the aerial
次に、本発明の第4の実施形態に係るグルコース濃度測定装置60について、図11を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60の説明において、上述した各実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40,50と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を簡略化する。
Next, a glucose
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60は、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50において、シャッタ55の代わりにミラー61を配置し、前記信号光検出器5の入射光路62にミラー63を配置し、これらミラー61,63間にフィルタ64を配置することにより構成されている。ミラー61は、第3の実施形態におけるシャッタ55と同様に、測定時には、図中に鎖線で示すように、空中光路54外に配置されて、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのを許容し、測定時以外の測定動作時には、図中に実線で示されるように、空中光路54内に配置されて、光が生体Aに向けて出射されるのを遮断するとともに、異なる方向に向けて反射するようになっている。図中、ミラー61は、空中光路54に対して45°傾けて設定されており、光を90°屈折した方向に反射するように構成されている。
In the glucose
また、ミラー63も、測定時には、図中に鎖線で示すように、信号光検出器6の入射光路62外に配置されて、生体A側から入射光路62に入射されてきた光を信号光検出器6に向けて通過させ、測定時以外の測定動作時には、図中に実線で示すように、入射光路62内に配置されて、前記ミラー61により90°角度を変えた方向に反射された光を反射して信号光検出器6の入射光路62に乗せるべく、さらに90°屈折させるように構成されている。すなわち、ミラー63によって、光を生体Aに入射させることなく信号光検出器6に迂回させるバイパス手段が構成されている。
Further, at the time of measurement, the
さらに、フィルタ64は、ミラー61により反射された光を通過させる際に、その光を減衰させて出射するように構成されている。フィルタ64の減衰率は、例えば、生体Aにおいて拡散または透過される際の減衰率と同等の減衰率に設定されている。
Further, the
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60によれば、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50と同様に、測定時以外の測定動作時には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのが防止され、測定時には、生体Aへの光の出射が許容される。
また、測定時以外の測定動作時には、光源2から発せられた光は、AOTF16において分光され、光分岐部22を通過した後、ミラー61によって反射されてフィルタ64を通過させられる。フィルタ64に入射された光は、フィルタ64を通過させられることにより、生体Aにおいて拡散または透過されたのと同等の減衰率で減衰させられ、その後、ミラー63によって信号光検出器6への入射光路62に戻されて信号光検出器6に入射される。
According to the glucose
In a measurement operation other than the measurement operation, the light emitted from the
すなわち、測定時のみならず測定時以外の測定動作時においても、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置40と同様に、光源2、分光器3および光検出器4,6に電源投入され、測定時と同等の測定動作が行われるとともに、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50と同様に、非測定時における生体Aへの光の照射が禁止される。さらに、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60によれば、測定時以外の連続的または断続的な測定動作時においても、測定時と同様に信号光検出器6に、生体Aにおいて拡散または透過されたのと同等の光が入射されるので、信号光検出器6を、実際の測定状態に配しておくことができる。その結果、さらに確実に測定条件のばらつきによる測定精度の低下を防止することができる。
That is, not only at the time of measurement but also at the time of the measurement operation other than the time of measurement, the
なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60においては、フィルタ64として、生体Aと同等の減衰率を有するものを採用したが、これに代えて、減衰率を変更可能なフィルタを採用してもよい。すなわち、生体Aの個体差によって、生体A内における光の減衰率は相違するため、個体差に合わせて減衰率を調節可能とすることが効果的である。
In the glucose
具体的には、減衰率の異なる複数のフィルタを交換可能に配置してもよく、また、液晶フィルタのように、指令信号に合わせて、減衰率を変更することにしてもよい。例えば、測定時に信号光検出器6および参照光検出器4により検出される光の強度を記憶しておき、これら光検出器4,6の検出結果に基づいて生体Aの減衰率をその都度計算し、フィルタに対して指令信号を送ることにしてもよい。
Specifically, a plurality of filters having different attenuation factors may be arranged so as to be replaceable, or the attenuation factors may be changed in accordance with a command signal like a liquid crystal filter. For example, the intensity of light detected by the
また、上記各実施形態においては、図12に示されるように、信号光検出器6および参照光検出器4の直前に、これらの検出器4,6への光の入射を遮断可能なシャッタ70を設けることにしてもよい。シャッタ70の作動により、光検出器4,6への光の入射を光検出器4,6の直前において遮断することができるので、さらに上流に設ける場合と比較すると、迷光が光検出器4,6内に入ることをより確実に防止することができる。
そして、シャッタ70を作動させたときの光の入射が遮られた状態での各光検出器4,6の出力を取得しておくことにより、検出信号のドリフト値を正確に測定でき、その後の測定結果の評価に利用して測定精度を向上することが可能となる。検出信号のドリフト値の測定は、グルコース濃度の測定ごとに、あるいは、定期的に行うこととすればよい。
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 12, a
Then, by acquiring the outputs of the
A 生体
1,40、50,60 グルコース濃度測定装置
2 光源
3 分光器
4,6 光検出器(検出器)
9 光源部
10 光学部
11 隔壁
12 貫通穴
13 窓部材
13a,13b 窓部材片
14 シリコーンゴム(弾性接着剤)
15 空冷装置
41 制御装置
51 制限手段
54 空中光路(出射光路)
55 シャッタ
61 ミラー
63 ミラー(バイパス手段)
64 フィルタ
70 シャッタ(遮光手段)
A
DESCRIPTION OF
15
55
64
Claims (15)
光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されるとともに、
該隔壁に、前記光源部の光源からの光を透過して分光器に入射させる光学的に透明な窓部材が設けられているグルコース濃度測定装置。 A light source comprising a lamp, a spectroscope for spectrally separating the light emitted from the light source, and a detector for detecting light diffused or transmitted in the living body after being dispersed in the spectroscope, the absorbance at each wavelength A glucose concentration measuring device for measuring a glucose concentration in a living body based on
The light source unit that houses the light source and the optical unit that houses the spectroscope and the detector are mutually partitioned by a partition,
The glucose concentration measuring device, wherein the partition wall is provided with an optically transparent window member that transmits light from the light source of the light source unit and enters the spectroscope.
時間間隔をあけて行われる測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置。 A light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after entering the living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and is generated based on the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in the body,
A glucose concentration measurement apparatus comprising a control device that performs a measurement operation at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement performed at a time interval.
時間間隔をあけて行われる測定と測定との間に、連続的に測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置。 A light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after entering the living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and is generated based on the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in the body,
A glucose concentration measurement apparatus comprising a control device that continuously performs a measurement operation between measurements performed at intervals of time.
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2004
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