JP2007089708A

JP2007089708A - プローブ支持具、プローブ装置、生体内成分測定装置

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Publication number: JP2007089708A
Application number: JP2005280949A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Tsuruki; 充啓鶴来; Katsuhiko Maruo; 勝彦丸尾
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP4880963B2

Abstract

【課題】測定部位にプローブの先端部を適切な圧力で接触させることができ、精度良い生体内成分測定を可能とするプローブ支持具と、このプローブ支持具の特徴を生かしたプローブ装置及び生体内成分測定装置を提供することにある。
【解決手段】プローブ支持具１は長手方向の端面から見た断面形状が略台形の枠体１０を備え、この枠体１０の下面を被験者の生体Ａに接触させる接触面１１としている。接触面１１の中央部には、プローブ２の円柱状皮膚接触体２０を内部に収納して上下方向の移動をガイドする断面円形の穴部１２の一端が開口している。また穴部１２内には枠体１０の外部から調整用ねじ１５を上下方向に螺進することで上下に移動する調整板１６が設けられ、この調整板１６の下面位置によってプローブ２の皮膚接触体２０の上面位置を規制して接触面２１の突出量を固定するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体の表面に近赤外光を照射すると共に生体からの反射光を受光し、この受光成分から生体信号を測定することによって、非侵襲で生体内成分を計測する生体信号測定装置に用いられる生体内成分測定用のプローブを支持するプローブ具、それを用いたプローブ装置及び生体内成分測定装置に関するものである。

生体の表面に近赤外光を照射すると共に生体組織内で拡散反射した反射光を受光し、この受光成分から生体信号を測定することによって、非侵襲で生体内成分の定性・定量分析を行って、例えば血糖値を計測する生体内成分測定装置が提供されている（例えば特許文献１や特許文献２）。

つまり特許文献１や特許文献２に開示されている装置は、生体内成分測定用のプローブを被験者の前腕などの生体表面に所定圧力で接触させてプローブから生体に近赤外光を照射するとともにこの照射によって生体組織内で拡散反射した反射光をプローブで受光し、その受光した反射光に含まれる生体信号のスペクトルの解析を行うことで、生体内成分（グルコース）から血糖値を測定するようになっている。

従って、被験者から採血する必要がなくなるので、被験者に大きな負担を強いることなく血糖値の測定を行うことができるという利点がある。
特開昭６０−２３６６３２１号公報（公報（４）頁左下欄第５行乃至公報（５）頁左上欄第７行）特開平１１−７０１０１号公報（段落番号００２０）

ところで上述のような近赤外光の分光によるグルコース測定では、グルコースによる吸収信号が小さいことからＳ／Ｎが小さく、外乱により測定精度が大きく影響される。この外乱要因には、スペクトル測定時に、プローブの生体への接触圧力や、接触角度の変化が吸収信号に与える外乱がある。また血糖値の測定では、プローブを生体から離さずに、接触状態を保ったまま、一定時間間隔で血糖値を測定することがあるが、その際、精度良く血糖値を測定するためには、測定開始時に接触圧力を再現良く設定するとともに、測定間中の接触圧力が体動等によって影響を受けにくくする必要がある。また、プローブの生体表面への接触及び固定を簡易にできることが医療現場で用いる際に必要とされる。更に、プローブの接触圧力や接触圧力の設定や測定中の条件保持のためのプローブ支持具は、被験者負担の軽減や操作性向上のためにも小型、軽量の簡易構造であることが要求される。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、測定部位にプローブの先端部を適切な圧力で接触させることができ、精度良い生体内成分測定を可能とするプローブ支持具と、このプローブ支持具の特徴を生かしたプローブ装置及び生体内成分測定装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１のプローブ支持具の発明では、被験者の生体に近赤外光を照射するとともに、前記生体からの反射光を受光する生体内成分測定用のプローブを支持するプローブ支持具であって、前記生体に当接する接触面を有し、該接触面より前記プローブの先端部を所定の突出量で外部へ突出させる枠体を備えていることを特徴とする。

請求項１のプローブ支持具の発明によれば、プローブの先端部を被験者の測定部位に接触させる際に、枠体の接触面がプローブの先端部の周囲の測定部位を抑えるとともに、枠体の接触面からプローブの先端部を所定の突出量で突出させているので、測定部位にプローブの先端部を所定圧力で接触させることができ、その結果生体内成分の測定を精度良く行うことが可能となる。

請求項２のプローブ支持具の発明では、請求項１の発明において、前記枠体は、接触面に一端が開口し、前記プローブを移動自在に収納するとともに、前記生体の表面に対して直交方向に近赤外光が照射されるように前記プローブを案内する穴部を有し、該穴部の開口から先端部を所定の突出量で外部へ突出させた状態の前記プローブを固定する固定手段を備えていることを特徴とする。

請求項２のプローブ支持具の発明によれば、請求項１の作用効果に加えて、枠体の接触面からのプローブの先端部の突出量を規定の量で固定できるので、測定部位にプローブの先端部を適切な圧力で接触させることができる。

請求項３のプローブ支持具の発明では、請求項２の発明において、前記突出量を調整する調整手段を備えていることを特徴とする。

請求項３のプローブ支持具の発明によれば、被験者の生体表面の柔軟性に応じて適切な接触圧力に調整することができ、その結果被験者の測定部位を選ぶことなく測定を行うことが可能となる。

請求項４のプローブ支持具の発明では、請求項２又は３の発明において、前記プローブの先端部が前記生体を押圧する圧力を計測する圧力計測手段を備えていることを特徴とする。

請求項４のプローブ支持具の発明によれば、プローブのセッティング状態を圧力で定量的には把握することが可能となり、その結果セッティング状態を一定とした状態で生体内成分の測定ができ、結果測定の個体差を少なくすることができる。

請求項５のプローブ装置の発明では、前記請求項１乃至４の何れかのプローブ支持具と、光伝送路により導いた近赤外光を被験者の生体に照射するとともに、前記生体からの反射光を受光する生体内成分測定用のプローブとを備えていることを特徴とする。

請求項５のプローブ装置の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの発明の特徴を生かしたプローブ装置を提供できる。

請求項６のプローブ装置の発明では、請求項５の発明において、前記光伝送路の前記生体側とは反対側の端部に、他の光伝送路と切り離し自在に接続する接続部を備えていることを特徴とする。

請求項６のプローブ装置の発明によれば、生体内成分測定装置からプローブ装置を切り離すことができるので、被験者がプローブの接触状態を保ったまま、生体内成分測定装置から離れて活動することができ、また短時間で以前の測定状態に復帰することもできる。

請求項７の生体内成分測定装置の発明では、前記請求項５又は６の生体内成分測定用プローブ装置と、前記プローブに一端が接続された受光用光伝送路により受光され、他端から出射される反射光を、光学手段を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された反射光に含まれる生体信号であるスペクトルを解析することにより、生体内成分を算出する演算装置とを備えていることを特徴とする。

請求項６の生体内成分測定装置の発明によれば、請求項１〜５の何れかの発明の特徴を生かした生体内成分測定装置を提供することができる。

本発明は、ローブの先端部を被験者の測定部位に接触させる際に、枠体の接触面がプローブの先端部の周囲の測定部位を抑えるとともに、枠体の接触面からプローブの先端部を所定の突出量で突出させているので、測定部位にプローブの先端部を所定圧力で接触させることができ、その結果生体内成分の測定を精度良く行うことが可能となるプローブ支持具と、該プローブ支持具の特徴を生かしたプローブ装置や生体内成分測定装置を提供できるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
プローブとともにプローブ装置を構成する本実施形態のプローブ支持具１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、長手方向の端面から見た断面形状が略台形の枠体１０を基本構成として備えている。この枠体１０は下面を被験者の生体（例えば前腕の内側面）Ａの表面に接触させる接触面１１としており、この接触面１１は中央部が長手方向に亘り上向きに凹み、被験者の測定部位にフィットさせて接触させることができるような曲率を持つ。そして接触面１１の中央部には、内部に図１（ｃ）、（ｄ）に示すように後述するプローブ２の円柱状皮膚接触体２０を収納して図において上下方向の移動をガイドする断面円形の穴部１２の一端が開口している。

また枠体１０は、プローブ２の皮膚接触体２０に接続する光ファイバ束４を内装した保護チューブ３を穴部１２内から枠体１の上面に導出するための貫挿孔１３を中央部に貫通させ、またこの貫挿孔６の位置より側方の上面位置には穴部１２の天井面に貫通させたねじ孔１４を開口している。

このねじ孔１４はプローブ２の突出量の調整手段である調整用ねじ１５を枠体１の上面から螺進自在に螺入するためのねじ孔である。調整用ねじ１５は穴部１２内に収納された調整板１６に先端を空転自在に結合し、上下方向に螺進することで調整板１６が穴部１２内を上下に並行して動くようになっている。そしてこの調整板１６の下面位置によってプローブ２の皮膚接触体２０の上面位置を規制して皮膚接触体２０の下面、生体への接触面２１の突出量を固定するようになっている。つまり調整用ねじ１５及び調整板１６によって接触面２１からのプローブ２の突出量を固定する固定手段を構成している。

ここで本実施形態のプローブ支持具１とともにプローブ装置を構成するプローブ２は図２（ａ）、（ｂ）に示すように外観が扁平な円柱体から構成された皮膚接触体２０と、光ファイバ束４とで、皮膚接触体２０は下面を被験者の生体Ａに接触させる接触面２０とし、また中央部には保護チューブ３の一端から出た光ファイバ束４を上面側から挿入して各光ファイバ束４の先端面を下面に臨ませる接続孔２２を設けてある。

ここで、光ファイバ束４は、後述する赤外発光源が発光する近赤外光を一端から入射させてプローブ２の接触面２０の中央部に臨む他端から生体Ａに近赤外光を照射させる発光側光ファイバと、生体組織内で拡散反射した反射光をプローブ２の接触面２０に臨む一端から入射して後述する演算装置側へ導くための受光側光ファイバとから構成される。

而して図２（ａ）、（ｂ）に示すプローブ２をプローブ支持具１に支持させるため、図１（ｃ）に示すように枠体１０の穴部１２内に収納した皮膚接触体２０から出ている保護チューブ３を穴部１２の天井面に開口している貫通孔１３から外部へ導出する。

この状態で被験者の生体Ａの表面に枠体１０の接触面１１及びプローブ２の皮膚接触体２０の接触面２１を接触させ、図３に示すようにサージカルテープ５でプローブ支持具１の枠体１０を生体Ａに固定する。これによりプローブ２の皮膚接触体２０が生体Ａの表面から受ける力により上方向に移動して調整板１６の下面に当たり、それ以上の移動が規制されることになる。この皮膚接触体２０の移動は、接触面２１の中央に臨む発光側光ファイバから近赤外光が生体に直交するように照射されるように穴部１２でガイドされる。
これにより皮膚接触体２０の接触面２１の突出量、つまり生体Ａへの沈み込み量が固定されることになる。尚枠体１０を生体Ａに固定する手段としてはサージカルテープ５以外に、両面テープ、面状ファスナー、自在バンドなどを用いても良い。

ところで、近赤外分光方法で生体成分を精度良く測定するためには、生体内成分測定用のプローブ２と生体Ａの表面を適切な圧力で接触させる必要がある。つまりプローブ１と生体Ａの表面の接触圧力は生体Ａを損傷したり、苦痛を感じさせない範囲で高く設定した方が安定なスペクトル測定が可能であるが、例えばプローブ２を生体Ａに接触させたままの状態で、間歇的に血糖値の測定を行う場合、プローブ２の接触圧力を必要以上に高くしてスペクトル測定を行う皮膚組織内の血流を止めてしまうと、生体組織中のグルコース濃度が血糖値に追随して変化しないので、測定精度が悪くなってしまう。従って、皮膚組織の近赤外スペクトルを測定し、皮膚組織中のグルコース濃度から血糖値を推定する場合、スペクトル測定を行う皮膚組織の血流を止めない３２ｇｆ／ｃｍ^２以下の圧力に設定することが望ましい。

この点に鑑みて本実施形態では、調整用ねじ１５を図３において上方向又は下方向へ螺進させて調整板１６の位置を変え、プローブ２の皮膚接触体２０の接触面２１の突出量を調整することで、被験者の生体Ａの表面の柔軟性に対応した適切な圧力を得る。これにより適切な圧力を得るために被験者の測定部位を選ぶ必要がなくなり、生体成分の測定が容易となる。

ここで、本実施形態におけるプローブ２と生体Ａの表面との接触圧力の設定は、無圧力負荷時の生体Ａの表面からの接触面２１の沈み込み深さ＜接触面２１の突出量＞で設定しているが、生体（皮膚）Ａの張りや弾力性は個体差があるため、一定の沈み込み深さだけで、全ての人の接触圧力を同じに設定することはできないものの、皮膚血流を阻害しない圧力以下の或る適切な範囲で設定することは可能であり、例えば沈み込み深さは後述する測定結果から０．３ｍｍから２．００ｍが適切で、この沈み込み深さで１〜５ｇｆ／ｃｍ^２程度の接触圧力を設定することができる。

また、その後の測定状態が一定に保持されれば、その期間内の血糖値は精度良く測定することが可能となる。例えば測定中の体動等に起因してプローブ２と生体Ａの表面の接触圧力の変化や接触角度の変化が起き、これを原因とする測定中のノイズによってスペクトル変動が起きる。これを防ぐために本実施形態では、沈み込むプローブ２を皮膚接触体２０の接触面２１の大きな面積で保持する簡単な構造とすることで、プローブ支持具１，プローブ２の小型、軽量を図り、測定条件を一定に保持するようになっている。

尚被験者の生体Ａへの装着場所は基本的には皮膚であればどこでも構わないが、体毛の影響の少ない腕や足の内側部や体幹部が適当である。従って測定部位に応じて接触面１１の曲率を変えた枠体１０を用いれば接触面１１を当該測定部位にフィットさせることができる。例えば平面に近い測定部位（例えば胸）に対応させる場合には図４に示すように接触面１１を平坦面に形成した枠体１０を用いれば良い。

またプローブ支持具１に組み合わせるプローブ２としては、図５（ａ）に示すように光ファイバ束４による入射・出射部位４０を最低限の面積に形成して図５（ｂ）に示すように皮膚接触体２０の中心部に設けた接続孔２２に挿入した後、皮膚接触体２０の側面から接続孔２２に貫通させたねじ孔２３に螺入している締結ねじ２４で光入射・出射部位４０を固定するプローブを用いても良い。この場合、皮膚接触体２０を、測定部位となる皮膚部位の大きさや、形状や、筋・骨の存在による装着位置の形状に合わせて皮膚接触体２０を交換できるように予め複数種準備しておけば、被験者に測定部位に簡単に対応させることができる。

更に図５（ｃ）に示すように皮膚接触体２０の内部にヒータ６，６を内装するとともに、皮膚接触体２０の接触面２１に臨むように温度センサ７を備え、温度制御装置（図示せず）に接続するプローブ２を用いても良い。この場合温度制御装置が温度センサ７によって皮膚とプローブ２との間の温度を検知し、この検知温度に基づいてヒータ６，６の通電を制御するようになっている。これによりプローブ２自身の温度及び皮膚の温度を一定に制御して、外界の温度変動や生体自身の温度よる測定の不安定要因を取り除くことができる。ヒータ６の代わりにペルチェ素子など冷却機能を有する手段を用いることでより、緻密に温度制御が可能となる。また温度の制御幅を例えば０．５℃以下の変動幅に抑えることが望ましい。また、ヒータ６，６の通電線８と、温度センサ７の検知信号線９を保護チューブ３に内装する形とすることで、生体内成分測定に支障を来すこともなく、プローブ２の簡略化が図れる。

更にまた図６（ａ）に示すようにプローブ２として、圧力センサ３０を皮膚接触体２０の接触面２１に臨ませるように皮膚接触体２０に設けるか、或いは図６（ｂ）に示すようにプローブ支持具１の調整板１６の下面に圧力センサ３０を設け、プローブ２の皮膚接触体２０を被験者の生体に接触させて装着する場合に、圧力センサ３０が検知する接触圧力を圧力計（図示せず）で見ながら調整用ねじ１５を動かして皮膚接触体２０の接触面２１の突出量を調整できるようにしても良い。この場合生体の個体差を少なくして一定の状態で生体内成分測定が可能となる。尚圧力センサ３０からの信号線３１は保護チューブ３内を介して圧力計に接続される。また図６（ｂ）のプローブ支持具１の枠体１０には、平坦な接触面１１を持つものが用いられている。

また更に図７（ａ）〜（ｃ）に示すようなプローブ２を用いても良い。この図示するプローブ２は、皮膚接触体２０の側面から貫通させたねじ孔２５に螺入しているねじ２６の先端にコイルばね２７を介してボール体２８を取り付け、ねじ２６を所定位置に螺進させた状態でコイルばね２７の付勢力でボール体２８の先部を接続孔２２内に出没自在に臨ませる。一方光ファイバ束４の入射・出射部位４０を貫通孔４２に挿着固定した円筒状の外被体４１の外部側面に半球状の凹部４３を設け、外被体４１を皮膚接触体２０の接続孔２２に挿着したときに、ボール体２８が凹部４３に係合して外被体４１の回転方向の位置関係を規制し、外被体４１の先端面と皮膚接触体２０の下面とが面一となって接触面２１を構成する。これにより被測定部位の皮膚と圧力の関係も再現でき、また外被体４１を皮膚接触体２０から外したいときには、ボール体２８と凹部４３の係合が外れるように少し外被体４１を上方に引っ張れば簡単に離脱させることができる。

尚外被体４１の上端部の両側に鍔部４４を突出させており、皮膚接触体２０の上面中央部に形成した凹平面２９に鍔部４４を載置することで、外被体４１の挿入量を規制するようになっている。また鍔部４４に設けた孔４５を利用して皮膚接触体２０の凹平面２９に鍔部４４をねじ固定することもできる。

また図８（ａ）に示すようにプローブ２から保護チューブ３に内装された形で導出される光ファイバ束４の他端にコネクタ４６ａを設け、生体内成分測定装置側からの光ファイバ束側のコネクタ４６ｂと分離自在に接続するようにし、被験者が被測定部位にプローブ支持具１とプローブ２とからなるプローブ装置を装着した状態で活動したい場合には図８（ｂ）に示すように生体内成分測定装置側からの光ファイバ束側のコネクタ４６からコネクタ４５を切り離すことができるようにしても良い。この場合プローブ２側の接触面２１が被測定部位に対して接触を保ったままであるため、再度生体内成分測定装置側からの光ファイバ束のコネクタ４６ｂにプローブ２側のコネクタ４６ａを接続するだけで、その瞬間から生体内成分測定が可能となる。このコネクタ４６ａ，４６ｂを用いた構成は上述の何れのプローブ２にも適用できる構成である。

更にプローブ２の皮膚接触体２０の形状を円柱状として接触面２１の形状を円形としているが、接触面２１の面積の大きさが有効な大きさであれば、形状は特に限定されるものではなく、また大きさも限定されるものない。従ってプローブ支持具１の枠体１０に設けられる穴部１２の断面形状も皮膚接触体２０の断面形状に合う形のものが採用される。また光ファイバ束４の先端面を臨ませる接触面２１の位置は中央付近が圧力的な安定が保ちやすく望ましいが、プローブ支持具１０を使うため皮膚接触面全体の角度と圧力が測定中、又は測定間で再現できるように管理されるので、中央から多少の偏った位置にあっても良い。

本実施形態のプローブ支持具１と、上述の何れかのプローブ２との組み合わせからなるプローブ装置を用いた生体内成分測定装置を図９により簡単に説明する。

図９中、１００はハロゲンランプなどの光源、１０１は拡散板、１０２はピンホール、１０３はレンズであり、光源１００から発光された近赤外光は拡散板１０１、ピンホール１０２、レンズ１０３を通過して光入射体１０４に入射されるようになっている。光入射体１０４には発光側光ファイバ４ａの一端とリファレンス用発光側光ファイバ１０５の一端が接続してある。発光側光ファイバ４ａの他端は本発明の生体内成分測定用プローブ支持具１に支持されているプローブ２（図１参照）に受光側光ファイバ４ｂとともに保護チューブ３に内装され、上述の光ファイバ束４として接続されている。

リファレンス用発光側光ファイバ１０５の他端はリファレンス用受光側光ファイバ１０６の一端とともにリファレンス用のプローブ１０７に接続してある。

受光側光ファイバ４ｂの他端は受光側光出射体１０９に接続してあり、リファレンス用受光側光ファイバ１０６の他端はリファレンス用受光側光出射体１１０に接続してある。

そして、図１（ｃ）のように被験者の生体Ａの表面にプローブ支持具１の接触面１１を接触させるとともに、プローブ２の皮膚接触体２０の接触面２１を所定圧力で接触させた状態で、光源１００を発光させると、光源１００から光入射体１０４に入射した近赤外光は、発光側光ファイバ４ａ内を伝達され、プローブ２の先端から生体Ａの表面に照射される。生体Ａに照射されたこの測定光は生体組織内で拡散反射した後にその反射光がプローブ２の先端から受光側光ファイバ４ｂに受光される。受光されたこの光は受光側光ファイバ４ｂを介して受光側光出射体１０９から出射される。

受光側光出射体１０９から出射された光は、レンズ１１１、反射鏡１１２を通して回折格子１１３に入射して分光された後、反射光の検出手段である受光素子１１４において検出される。そして受光素子１１４で検出された光信号はＡ／Ｄコンバーター１１５でＡＤ変換された後、パーソナルコンピュータなどの演算装置１１６に入力され、検出された光信号中の生体信号であるスペクトルを解析することによって、血糖値などを算出する。尚スペクトルの算出方法周知の方法を用いると良いので省略する。

また周囲の環境温度の変動や光学部品の位置関係などによって、照射光が変動を来し、測定される反射光のスペクトルに影響を与える（形の変化、大きさレベルの変化）おそれがあるので、この変動を補正する必要がある。このためにセラミック板など基準板１１７を反射したリファレンス光を測定し、これを基準光として補正を行うようにしている。すなわち、光源１００から光入射体１０４に入射した近赤外光をリファレンス用プローブ１０７の先端から基準板１１７の表面に照射する。基準板１１７に照射された光の反射光がリファレンス用プローブ１０７の先端からリファレンス用受光側光ファイバ１０６に受光されると、このリファレンス光はリファレンス用受光側光ファイバー１０６を通してリファレンス用受光側光出射体１１０から出射される。上記の受光側光出射体１１９とレンズ１１１の間、及びこのリファレンス用受光側光出射体１１０とレンズ１１１の間にはそれぞれシャッター１１８ａ，１１８ｂを配置しており、シャッター１１８ａ，１１８ｂが選択的に開閉することによって受光側光出射体１０９からの光とリファレンス用受光側光出射体１１０からの光の何れか一方が選択的に通過するようになっている。そしてリファレンス用受光側光出射体１１０からのリファレンス光を検出することによって、これを基準光として、周囲の環境温度や光学部品の位置関係などによる変動を補正することができるのである。

ここで５名の被験者に対して、枠体１０の接触面の曲率が異なるプローブ支持具１と、皮膚接触体２０の接触面２１の直径が異なるプローブ２とを組み合わせ、且つ接触面２１の突出量を変え、更に測定部位を変えて生体内成分（血糖値）を測定し、その測定値（推定値）を測定したところで、表１のような結果が得られた。尚プローブ２には図５（ｃ）に示す温度制御可能なものを用い、一定温度（３５℃）にプローブ温度を制御し、また使用した光ファイバ４ａ、４ｂにはファイバ径がφ２００のものを使用した。

この表１に示す結果から、接触面２１の突出量が１ｍｍ、２ｍｍの場合にはプローブ２の形態やプローブ支持具１の形態、測定部位に関わらず、測定値（推定値）と、採血血糖値（実測値）との相関は０．７以上を示している。

一方、突出量を０．１ｍｍとした場合にはプローブ２と皮膚との接触圧力が弱まって両者間に空気層などのノイズ要因が入り込んでくるため測定値のＳ／Ｎが低下し、その測定値と実測値との相関は０．０１や−０．０２というような結果となった。そこで突出量を変えて測定し、その測定値と実測値との相関から、０．３ｍｍ未満では、推定が上手くできないことがわかった。

また表１に示すように突出量が５ｍｍというように大きいと接触圧力が大きくなり、血流が阻害され、生体成分の循環が滞るため、実測値との相関が落ちる結果となった。

そこで突出量を変えて測定し、その測定値と実測値との相関から、２ｍｍを超えると相関が許容できないほど落ちることがわかった。

この結果から被験者の個人差があるものの、突出量を０．３ｍｍ〜２ｍｍに設定すれば、上述のプローブ２と、プローブ支持具１との何れの組み合わせでも、測定部位に関わりなく測定値と実測値との相関が一定以上得られ、許容できる範囲の測定精度を確保できた。

また皮膚接触体２０の接触面２１の面積としては、上述の測定結果から０．６４ｃｍ^２＜φ９ｍｍ＞〜２．５ｃｍ^２＜φ１８ｍｍ＞程度とすることが有効であることがわかった。また１８ｍｍ以上について、使用状態を考察したところ、３０ｍｍより大きくなると、プローブ２，プローブ支持具１が大型化し、上述のようにサージカルテープ６による固定では、皮膚の弾性による反発力が大きくなって、接触圧力の再現性が難しくなることから適切ではないことがわかった。

尚図１０（ａ）は測定例１における測定値（イ）と、実測値（ロ）を示し、図１０（ｂ）は測定例８の測定値(イ)と、実測値(ロ)を示す。尚横軸は測定回数を示す。
（実施形態２）
実施形態１のプローブ支持具１は、プローブ２の突出量調整のための構成を備えているが、本実施形態のプローブ支持具１は、突出量が一定に決まっている場合に対応するもので、図１１（ａ），（ｂ）に示すように突出量の調整手段を省略した枠体１０を用い、接触面１１に一端が開口した穴部１２内に収納されるプローブ２の皮膚接触体２０の上面を穴部１２内の天井面で規制し、この天井面の高さで皮膚接触体２０の接触面２１の突出量を一定に固定する。勿論穴部１２は皮膚接触体２０の接触面２１に臨む照射用の光ファイバから出射する近赤外光が被験者の測定部位に直交するよう照射させるように皮膚接触体２０をガイドする機能を持つのは実施形態１と同じである。尚支持するプローブ２は、上述の何れのプローブ２であっても良い。

而して本実施形態では、プローブ支持具１の薄型化が図れて、測定の邪魔にならず、且つ軽量化が図れることにより阿庄の生体の動きにも安定して測定できる。
（実施形態３）
実施形態１，２のプローブ支持具１は、プローブ２と一体であったが、本実施形態は、図１２（ａ）或いは（ｂ）に示すように枠体１０の下面中央に一定量だけ突出させた凸部１７を一体形成してこの凸面１７の下面をプローブとしての接触面２１とし、枠体１０の上面中央から接触面２１の中央に光ファイバ束４を挿着する接続孔２２を貫通させることで、プローブを枠体１０に一体化し、プローブ装置そのものを構成する。

而して本実施形態では、同じ被験者で同じ測定部位に対する測定を行う場合に、接触面２１の突出量の調整が不要になるため、測定の簡略化が図れ、プローブ装置の小型化も図れる。

ところで上述の実施形態１〜３では光伝送路として光ファイバを用いているが、光ファイバ以外の光伝送路を用いても良い。

（ａ）は実施形態１のプローブ支持具を生体上に載せた状態の側断面図、（ｂ）は同上のプローブ支持具の正面断面図、（ｃ）は同上のプローブ支持具にプローブを組み合わせたプローブ装置の生体上に載せた状態の側断面図、（ｄ）は同上のプローブ装置の正面断面図である。（ａ）は実施形態１に用いるプローブの一例の断面図、（ｂ）は同上のプローブの斜視図である。実施形態１によるプローブ装置の使用状態の説明図である。実施形態１のプローブ支持具の他の例にプローブを組み合わせたプローブ装置の側断面図である。（ａ）は実施形態１のプローブ支持具に組み合わせるプローブの他の例の断面図、（ｂ）は同上のプローブの使用説明図、（ｃ）は実施形態１のプローブ支持具に組み合わせるプローブの別の例の断面図である。（ａ）は実施形態１のプローブ支持具に組み合わせるプローブのその他の例の断面図、（ｂ）は同上のプローブと、プローブ支持具の他の例とを組み合わせたプローブ装置の側断面図である。（ａ）は実施形態１のプローブ支持具に組み合わせるプローブの更に別の例の断面図、（ｂ）は同上のプローブの上面図、（ｃ）は同上のプローブに用いる光ファイバ束の外被体部位の断面図である。（ａ）は実施形態１のプローブ支持具に組み合わせるプローブの更にその他の例の正面図、（ｂ）は同上のプローブの使用説明図である。実施形態１のプローブ支持具とプローブからなるプローブ装置を用いた生体内成分測定装置の構成図である。（ａ），（ｂ）は実施形態１のプローブ支持具とプローブからなるプローブ装置を用いて生体内成分を測定した測定値と実測値のグラフである。（ａ）は実施形態２のプローブ支持具の側断面図、（ｂ）は同上のプローブ支持具にプローブを組み合わせたプローブ装置の正面断面図である。（ａ）は実施形態３のプローブ支持具とプローブからなるプローブ装置の一例の側断面図、（ｂ）は同上のプローブ装置の別の例の側断面図である。

符号の説明

１プローブ支持具
１０枠体
１１接触面
１２穴部
１３貫挿孔
１４ねじ孔
１５調整用ねじ
１６調整板
２プローブ
２０皮膚接触体
２１接触面
２２接続孔
３保護チューブ
４光ファイバ束
Ａ生体

Claims

被験者の生体に近赤外光を照射するとともに、前記生体からの反射光を受光する生体内成分測定用のプローブを支持するプローブ支持具であって、前記生体に当接する接触面を有し、該接触面より前記プローブの先端部を所定の突出量で外部へ突出させる枠体を備えていることを特徴とするプローブ支持具。
前記枠体は、接触面に一端が開口し、前記プローブを移動自在に収納するとともに、前記生体の表面に対して直交方向に近赤外光が照射されるように前記プローブを案内する穴部を有し、該穴部の開口から先端部を所定の突出量で外部へ突出させた状態の前記プローブを固定する固定手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のプローブ支持具。
前記突出量を調整する調整手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のプローブ支持具。
前記プローブの先端部が前記生体を押圧する圧力を計測する圧力計測手段を備えていることを特徴とする請求項２又は３記載のプローブ支持具。
前記請求項１乃至４の何れかのプローブ支持具と、光伝送路により導いた近赤外光を被験者の生体に照射するとともに、前記生体からの反射光を受光する生体内成分測定用のプローブとを備えていることを特徴とするプローブ装置。
前記光伝送路の前記生体側とは反対側の端部に、他の光伝送路と切り離し自在に接続する接続部を備えていることを特徴とする請求項５記載のプローブ装置。
前記請求項５又は６の生体内成分測定用プローブ装置と、前記プローブに一端が接続された受光用光伝送路により受光され、他端から出射される反射光を、光学手段を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された反射光に含まれる生体信号であるスペクトルを解析することにより、生体内成分を算出する演算装置とを備えていることを特徴とする生体内成分測定装置。