JP2005319110A - 血糖値測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 温度測定方式による無侵襲血糖値測定値を血中酸素飽和度と血流量で補正することにより測定データの安定化を図る。
【選択図】 図2
Description
Diabete & Metabolisme, "Facial and sublingual temperature changes following intravenous glucose injection in diabetics" by R.M. Hilson and T.D.R. Hockaday, 1982, 8, 15-19 Can. J. Physiol. Pharmacol., "Diabetes mellitus and thermoregulation", by A.R. Scott, T. Bennett, I.A. MacDonald, 1987, 65, 1365-1376
(1)熱産生量と熱放散量とは同等視される。
(2)熱産生量は、血中グルコース濃度と酸素供給量の関数である。
(3)酸素供給量は、血中ヘモグロビン濃度と、血中ヘモグロビン酸素飽和度と、毛細血管内の血流量によって決まる。
(4)熱放散量は、主に熱対流と熱輻射とによって決まる。
最初に、前記モデルの具体化について説明する。熱放散量について考えると、その主要な要因である対流熱伝達は、環境温度(室温)と体表温の間の温度差が関係し、他の主要な要因である輻射による熱放散量はシュテファン・ボルツマンの法則より体表温の4乗に比例する。従って、人体からの熱放散量には、室温と体表温が関係していることが分かる。一方、熱産生量に関係するもう一つの要因である酸素供給量は、ヘモグロビン濃度と、ヘモグロビン酸素飽和度と、血流量の積として表される。
M=C+R
実際には、体表面で発生する水分蒸発に伴う放熱などもあるがここでは省略する。
M=λ0((T0-Ts)/L)
1 < h(J/s・m2・K) < 300
となる。そのため、熱伝達により放熱される熱流束を正確に計測することは困難である。そこで、図1に示した様に指の皮膚表面にブロックを接触させることで熱産生による熱流束Mを計測するようにしている。
q=λ1(Ts-Tr)/√(παt)
ここでTsは物体Bの表面温度、Trは環境温度で物体Aの初期温度、かつ接触面とは反対の端の温度、λ1は物体Aの熱伝導率、αは物体Aの温度伝導率、tは時間である。
M= C+R =q=λ1(Ts-Tr)/√(παt)
と表される。人体からの放熱において皮膚からの熱伝達により放熱される熱流束C(J/s・m2)の量と、放射により放熱される熱流束R(J/s・m2)の量はほぼ同等であり20-30(J/s・m2)程度である。このことから、上記、ブロックを指表面に接触させた時に、皮膚内部から皮膚表面までの定常熱伝導の状態を著しく崩すものであってはならない、という条件は、ブロックの接触により発生する熱伝導が人体から空気への熱伝達の量に対して2倍程度となるようにブロックの熱的特性を規定することでおおよそ満足される。従って、ブロックの特性、熱伝導率λ(J/s・m・K)、比熱容量cv(J/K・kg)、ブロック密度ρ(kg/m3)に対する規定は、測定のための接触時間をt(s)とし、その間に単位面積を通って移動する熱量が等しいとする関係、
h・t = 2λ√(t/π/α)
を用いて、例えばt=10sの場合に
3 < √(λ・cv・ρ) <900 条件1(測定時間10sの場合)
となる。
√(λ・cv・ρ) =582
となり、条件1を満足する。またポリ塩化ビニルの特性は、熱伝導率λ=0.17(J/s・m・K)、比熱容量cv=1640(J/K・kg)、ブロック密度ρ=1390(kg/m3)が一般的な値である。従って例えば測定時間t=10sの場合に
√(λ・cv・ρ) =622
となり、条件1を満足する。なお、条件1を満たすための物質としては、一般には樹脂が考えられる。また伝導率が0.1 J/s・m・K程度から0.3 J/s・m・K程度の物質であることが望ましい。
δ=3.6√((t・λ)/(cv・ρ))
L > δ 条件2
x > δ 条件3
L > 3.6 mm
となる。また、温度測定点に求められる条件(条件3)は、
x > 3.6mm
となる。
R < 7.5mm 条件4
M=λ0((T0-Ts)/L)=qx
(1)指表面の温度(サーミスタ23):T1
(2)熱伝導部材の温度(サーミスタ24):T2
(3)指の輻射温度(焦電検出器27):T3
(4)室温(サーミスタ28):T4
(1)正規化パラメータとグルコース濃度Cの関係を示す重回帰式を作成する。
(2)最小二乗法によって得られた式から正規化パラメータに関する正規方程式(連立方程式)を求める。
(3)正規方程式から係数ai(i=0,1,2,3,4,5)の値を求め、重回帰式に代入する。
(1)正規化パラメータとグルコース濃度Cの関係を示す重回帰式を作成する。
(2)最小二乗法によって得られた式から正規化パラメータに関する正規方程式(連立方程式)を求める。
(3)正規方程式から係数ai(i=0,1,2,3)の値を求め、重回帰式に代入する。
Claims (16)
- 体表面に由来する複数の温度を測定し、前記体表面からの熱放散に関する対流伝熱量と輻射伝熱量との算出に用いる情報を得る熱量測定部と、
血中酸素量に関する情報を得る酸素量測定部と、
前記複数の温度及び前記血中酸素量に各々対応するパラメータと血糖値との関係を記憶した記憶部と、
前記熱量測定部及び前記酸素量測定部から入力される複数の測定値を前記パラメータへ各々変換し、前記パラメータを前記記憶部に記憶した前記関係に適用して血糖値を演算する演算部と、
前記演算部によって算出された結果を表示する表示部とを備え、
前記酸素量測定部は、血流量に関する情報を得る血流量測定部と、血中のヘモグロビン濃度、ヘモグロビン酸素飽和度を得る光学測定部とを有し、
前記血流量測定部は、体表面接触部と、前記体表面接触部に隣接して設けられた第1の温度検出器と、前記体表面接触部に接して設けられた熱伝導部材と、前記熱伝導部材の前記体表面接触部から3.6mm以上離れた位置の温度を検出する第2の温度検出器とを有することを特徴とする血糖値測定装置。 - 請求項1記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は3.6 mm以上の長さを有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項1記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は0.1 J/s・m・K〜0.3 J/s・m・Kの範囲の熱伝導率を有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項1記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は、ポリ塩化ビニルもしくはABS樹脂からなることを特徴とする血糖値測定装置。
- 環境温度を測定する環境温度測定器と、
体表面が接触する体表面接触部と、
前記体表面接触部に隣接して設けられた隣接温度検出器と、
前記体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、
前記体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に隣接しかつ前記体表面接触部から3.6mm以上離れた位置に設けられ、前記体表面接触部から離れた位置の温度を検出する間接温度検出器と、
前記体表面接触部に向けて少なくとも2つの異なる波長の光を照射する光源と、
前記光が前記体表面で反射されて生じる反射光を検出する光検出器と、
前記隣接温度検出器、前記間接温度検出器、前記環境温度測定器、前記輻射熱検出器及び前記光検出器各々の出力を各々パラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、
前記演算部から出力される結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする血糖値測定装置。 - 請求項5記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は3.6 mm以上の長さを有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項5記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は0.1 J/s・m・K〜0.3 J/s・m・Kの範囲の熱伝導率を有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項5記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は、ポリ塩化ビニルもしくはABS樹脂からなることを特徴とする血糖値測定装置。
- 体表面を接触させるプレートと、
前記プレートの温度を検出する第1の温度センサと、
前記プレートに接して設けられる部材と、
前記部材の前記プレートから3.6mm以上離れた位置に隣接する第2の温度センサと、
前記体表面からの輻射熱を測定する熱検出器と、
前記プレートに向けて光を照射する光源と、
前記体表面に照射された後の光を検出する光検出器と、
前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサ、前記熱検出器、及び前記光検出器各々の出力に基づいて血糖値を算出する演算部とを有することを特徴とする血糖値測定装置。 - 請求項9記載の血糖値測定装置において、前記部材は3.6 mm以上の長さを有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項9記載の血糖値測定装置において、前記部材は0.1 J/s・m・K〜0.3 J/s・m・Kの範囲の熱伝導率を有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項9記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は、ポリ塩化ビニルもしくはABS樹脂からなることを特徴とする血糖値測定装置。
- 環境温度を測定する環境温度測定器と、
体表面が接触する体表面接触部と、
前記体表面接触部に隣接して設けられた隣接温度検出器と、
前記体表面からの輻射熱を測定する輻射熱検出器と、
前記体表面接触部に接して設けられる熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に隣接しかつ前記体表面接触部から3.6mm以上離れた位置に設けられ、前記体表面接触部から離れた位置の温度を検出する間接温度検出器と、
血中のヘモグロビン濃度とヘモグロビン酸素飽和度に関する情報を記憶した記憶部と、
前記隣接温度検出器、前記間接温度検出器、前記環境温度測定器、前記輻射熱検出器の出力を複数のパラメータに変換する変換部と、前記パラメータと血糖値との関係を予め記憶し、前記パラメータを前記関係に適用して血糖値を算出する処理部とを有する演算部と、
前記演算部から出力される結果を表示する表示部とを備えることを特徴とする血糖値測定装置。 - 請求項13記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は3.6 mm以上の長さを有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項13記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は0.1 J/s・m・K〜0.3 J/s・m・Kの範囲の熱伝導率を有することを特徴とする血糖値測定装置。
- 請求項13記載の血糖値測定装置において、前記熱伝導部材は、ポリ塩化ビニルもしくはABS樹脂からなることを特徴とする血糖値測定装置。
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