JP2007236732A - Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method - Google Patents
Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007236732A JP2007236732A JP2006065362A JP2006065362A JP2007236732A JP 2007236732 A JP2007236732 A JP 2007236732A JP 2006065362 A JP2006065362 A JP 2006065362A JP 2006065362 A JP2006065362 A JP 2006065362A JP 2007236732 A JP2007236732 A JP 2007236732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- infrared
- biological component
- component concentration
- calibrator
- infrared light
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、採血等を行なわずに非侵襲的に、生体成分の濃度、例えばグルコース濃度を測定する生体成分濃度測定装置を校正するために用いられる校正器、それを用いた生体成分濃度測定装置及びその校正方法に関するものである。 The present invention relates to a calibrator used for calibrating a biological component concentration measuring device that measures a concentration of a biological component, for example, a glucose concentration noninvasively without blood collection or the like, and a biological component concentration measuring device using the same And a calibration method thereof.
従来、生体情報測定装置として、鼓膜からの放射光を計測して、グルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が提案されている(例えば、特許文献1、2または3参照)。例えば、特許文献1には、外耳道に収まる程度の大きさの鏡を備え、その鏡を通して、近赤外線や熱線を鼓膜に照射するとともに、鼓膜において反射された光を検出し、検出結果からグルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献2には、耳孔内に挿入されるプローブを備え、鼓膜や外耳道を冷却した状態で、内耳より発生して鼓膜から放射された赤外線を、プローブを通して検出し、検出された赤外線を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献3には、耳孔内に挿入される反射鏡を備え、その反射鏡を用いて鼓膜からの放射光を検出し、検出された放射光を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。
しかし、前記従来の非侵襲血糖計では、耳孔内に挿入された鏡やプローブの先端が汚れた状態で測定した場合、汚れの原因となる成分も測定してしまい、測定精度が悪くなる。 However, in the conventional noninvasive blood glucose meter, when measurement is performed in a state where the tip of the mirror or probe inserted into the ear canal is dirty, the component causing the contamination is also measured, and the measurement accuracy is deteriorated.
また、非侵襲血糖計内に設けられている分光素子や赤外検出器が劣化することにより、分光素子の透過率や波長特性が変化したり、赤外検出器の感度が低下した場合にも、測定精度が悪くなる。 Also, when the spectral element and infrared detector provided in the non-invasive blood glucose meter deteriorate, the transmittance and wavelength characteristics of the spectral element change or the sensitivity of the infrared detector decreases. , Measurement accuracy will deteriorate.
前記従来の非侵襲血糖計では、このように装置の状態が正常か否かを判別することが困難であるため、装置が正常でない状態で測定を行うことにより測定精度が悪くなるおそれがあった。 In the conventional non-invasive blood glucose meter, since it is difficult to determine whether or not the state of the apparatus is normal in this way, there is a possibility that the measurement accuracy may be deteriorated by performing the measurement while the apparatus is not normal. .
本発明は、前記従来の問題点に鑑み、生体成分濃度測定装置を用いて鼓膜から放射された赤外光の測定を行う前に、生体成分濃度測定装置の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置が正常な状態であるか否かを容易に確認することができる校正器、それを用いた生体成分濃度測定装置及びその校正方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention calibrates the biological component concentration measuring device before measuring the infrared light emitted from the eardrum using the biological component concentration measuring device, thereby It is an object of the present invention to provide a calibrator capable of easily confirming whether or not a measuring device is in a normal state, a biological component concentration measuring device using the same, and a calibration method thereof.
前記従来の課題を解決するために、本発明の校正器は、耳孔内にある鼓膜から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部とを備える生体成分濃度測定装置の校正に用いられる校正器であって、赤外光を放射する赤外線放射体と、前記赤外線放射体を支持し、前記挿入プローブと嵌合する支持部とを備える。 In order to solve the conventional problem, a calibrator according to the present invention includes an infrared detector that detects infrared light emitted from an eardrum in an ear canal, and an infrared detector that is inserted into the ear canal. A calibrator for use in calibration of a biological component concentration measuring apparatus comprising an insertion probe for leading to an infrared detector and a biological component concentration calculation unit that converts the output of the infrared detector into a biological component concentration, An infrared radiator, and a support portion that supports the infrared radiator and engages with the insertion probe.
また、本発明の生体成分濃度測定装置は、耳孔内の鼓膜から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部と、前記挿入プローブに取付けられた、上記の校正器とを備える。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention includes an infrared detector that detects infrared light emitted from the eardrum in the ear canal and an insertion that is inserted into the ear canal and guides the infrared light to the infrared detector. A probe, a biological component concentration calculator that converts the output of the infrared detector into a biological component concentration, and the calibrator attached to the insertion probe.
また、本発明の生体成分濃度測定装置の校正方法は、上記の校正器を用い、
(A)前記挿入プローブに取付けられた前記校正器の前記赤外線放射体から放射された前記赤外光の強度を測定する工程と、
(B)前記工程Aにより測定された前記赤外光の強度と、予め設定された許容範囲とを比較する工程と、
(C)前記工程Bにおける比較に基づき、前記生体成分濃度測定装置が正常であるか否かを判別する工程とを含む。
Moreover, the calibration method of the biological component concentration measuring apparatus of the present invention uses the above calibrator,
(A) measuring the intensity of the infrared light emitted from the infrared emitter of the calibrator attached to the insertion probe;
(B) comparing the intensity of the infrared light measured in the step A with a preset allowable range;
(C) based on the comparison in the step B, determining whether or not the biological component concentration measuring device is normal.
本発明の校正器、それを用いた生体成分濃度測定装置またはその校正方法によれば、生体成分濃度測定装置を用いて鼓膜から放射された赤外光の測定を行う前に、生体成分濃度測定装置の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置が正常な状態であるか否かを容易に確認することができる。 According to the calibrator of the present invention, the biological component concentration measuring apparatus using the same, or the calibration method thereof, the biological component concentration measurement is performed before the infrared light emitted from the eardrum is measured using the biological component concentration measuring apparatus. By calibrating the apparatus, it is possible to easily confirm whether or not the biological component concentration measuring apparatus is in a normal state.
本発明の校正器は、耳孔内にある鼓膜から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部とを備える生体成分濃度測定装置の校正に用いられる校正器であって、赤外光を放射する赤外線放射体と、前記赤外線放射体を支持し、前記挿入プローブと嵌合する支持部とを備える。 The calibrator of the present invention includes an infrared detector that detects infrared light emitted from the eardrum in the ear canal, an insertion probe that is inserted into the ear canal and guides the infrared light to the infrared detector, A calibrator for use in calibration of a biological component concentration measuring device comprising a biological component concentration calculation unit for converting an output of an infrared detector into a biological component concentration, an infrared emitter that emits infrared light, and the infrared ray A support for supporting the radiator and fitting with the insertion probe;
この構成により、生体成分濃度測定装置を用いて鼓膜から放射された赤外光の測定を行う前に、支持部が挿入プローブの先端部と嵌合するように挿入プローブに取付けられた校正器における赤外線放射体から放射される赤外光を用いて生体成分濃度測定装置の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置が正常な状態であるか否かを容易に確認することができる。 With this configuration, in the calibrator attached to the insertion probe so that the support portion fits the distal end portion of the insertion probe before measuring the infrared light emitted from the eardrum using the biological component concentration measurement device. It is possible to easily confirm whether or not the biological component concentration measuring device is in a normal state by calibrating the biological component concentration measuring device using infrared light emitted from the infrared radiator.
赤外線放射体は校正用の赤外線を放射する機能を有している。赤外線放射体としては、なるべく多くの熱エネルギーを放射することができるものであることが好ましく、放射率は0.9以上であることが好ましい。赤外線放射体の材料としては、例えば、TASCO JAPAN製の黒体テープを用いることができる。また、支持部の表面にTASCO JAPAN製の黒体スプレーを塗布することにより、膜厚20〜30μm程度の黒体塗料の層を形成してもよい。 The infrared radiator has a function of emitting calibration infrared rays. The infrared radiator is preferably one that can radiate as much heat energy as possible, and preferably has an emissivity of 0.9 or more. As a material of the infrared radiator, for example, a black body tape made by TASCO JAPAN can be used. Moreover, you may form the layer of a black body paint about 20-30 micrometers in thickness by apply | coating the black body spray made from TASCO JAPAN to the surface of a support part.
支持部は弾性を有し、成形しやすい熱可塑性材料により構成されることが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を用いることができる。支持部は、校正器が挿入プローブに装着されたときに、挿入プローブを覆う蓋として機能する。この状態で、校正器外から挿入プローブ内に外光が入射しないように遮光する機能を有することが好ましい。遮光性は支持部に、黒色塗料を塗布したり、黒色顔料を混ぜることで容易に実現できる。校正器が挿入プローブに装着されたときに、蓋として機能する支持部の内側に設けられた赤外線放射体が挿入プローブ側を向くことにより、赤外線放射体から挿入プローブに向けて赤外光が放射される。 The support portion is preferably made of a thermoplastic material that has elasticity and is easy to mold. For example, polycarbonate, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate resin, or the like can be used. The support portion functions as a lid that covers the insertion probe when the calibrator is attached to the insertion probe. In this state, it is preferable to have a function of shielding external light from entering the insertion probe from outside the calibrator. The light shielding property can be easily realized by applying a black paint or mixing a black pigment to the support portion. When the calibrator is attached to the insertion probe, the infrared radiation that is provided inside the support that functions as a lid faces the insertion probe so that infrared light is emitted from the infrared radiation toward the insertion probe. Is done.
赤外線検出器としては、赤外領域の波長の光を検出できるものであればよく、例えば、焦電センサ、サーモパイル、ボロメータ、HgCdTe(MCT)検出器、ゴーレイセル等を用いることができる。 The infrared detector is not particularly limited as long as it can detect light having a wavelength in the infrared region. For example, a pyroelectric sensor, a thermopile, a bolometer, an HgCdTe (MCT) detector, a Golay cell, or the like can be used.
生体成分濃度演算部としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロコンピュータを用いることができる。 As the biological component concentration calculation unit, for example, a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit) can be used.
挿入プローブとしては、赤外線を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管や、赤外線を伝送する光ファイバ等を用いることができる。中空管を用いる場合、中空管の内表面に金の層を有することが好ましい。この金の層は、中空管の内面に金メッキを施したり、金を蒸着したりすることにより形成することができる。 The insertion probe may be any probe that can guide infrared rays. For example, a hollow tube or an optical fiber that transmits infrared rays can be used. When using a hollow tube, it is preferable to have a gold layer on the inner surface of the hollow tube. This gold layer can be formed by performing gold plating on the inner surface of the hollow tube or by depositing gold.
光ファイバを用いる場合は、可視光から中赤外領域の赤外波長まで透明な材質であることが好まし。このような材質としては、例えば、AgCl−AgBr固溶体が挙げられる。光ファイバを用いる場合は、複数の光ファイバを束ねて、各光ファイバの端末部分を接着して研磨加工したバンドルファイバを用いることが好ましい。このようにすると、光ファイバの本数が多くなるため、鼓膜を撮像素子で撮像する際に、光ファイバの本数に対応した解像度で鼓膜を撮像することができる。 When using an optical fiber, it is preferable that the material be transparent from visible light to infrared wavelengths in the mid-infrared region. An example of such a material is an AgCl-AgBr solid solution. When using an optical fiber, it is preferable to use a bundle fiber obtained by bundling a plurality of optical fibers and bonding and polishing the end portions of the optical fibers. In this case, since the number of optical fibers is increased, the eardrum can be imaged with a resolution corresponding to the number of optical fibers when the eardrum is imaged by the imaging device.
支持部は突起部をさらに備えることが好ましい。この構成により、校正終了後、使用者が突起部を引っ張ることにより、突起部に対して引張応力が加わり、校正器を挿入プローブから取り外すことができる。突起部は、挿入プローブを覆う蓋として機能する支持部の周縁部から突出した鍔の形状であってもよい。突起部の材料としては、支持部と同じものを用いることができる。 The support part preferably further includes a protrusion. With this configuration, after the calibration is completed, the user pulls the protrusion, whereby a tensile stress is applied to the protrusion and the calibrator can be removed from the insertion probe. The protrusion may have a shape of a ridge protruding from the peripheral portion of the support portion that functions as a lid that covers the insertion probe. As the material of the protrusion, the same material as that of the support can be used.
支持部は蝶番部をさらに備え、挿入プローブと嵌合するように挿入プローブに取付けられた支持部における突起部に対して引張応力が加えられることにより、蝶番部が変形することが好ましい。この構成により、校正終了後、使用者が突起部を引っ張ることにより、突起部に対して引張応力が加わると、蝶番部が変形することにより、校正器を容易に挿入プローブから取り外すことができる。蝶番部の材料としては、支持部と同じものを用いることができる。蝶番部の肉厚は、支持部の他の部分に比べて薄いことが好ましい。 The support portion further includes a hinge portion, and it is preferable that the hinge portion is deformed by applying a tensile stress to the protrusion portion of the support portion attached to the insertion probe so as to be fitted to the insertion probe. With this configuration, after the calibration is completed, when the user pulls the protrusion, and a tensile stress is applied to the protrusion, the hinge part is deformed, so that the calibrator can be easily detached from the insertion probe. As the material of the hinge part, the same material as that of the support part can be used. The wall thickness of the hinge part is preferably thinner than other parts of the support part.
校正器は、赤外線放射体の放射率が経年変化しないように、プラスチック材料からなるパッケージや、プラスチックの内面にアルミニウムを蒸着したパッケージ等内に封入して保存されることが好ましい。 The calibrator is preferably stored in a package made of a plastic material or a package in which aluminum is vapor-deposited on the inner surface of the plastic so that the emissivity of the infrared radiator does not change with time.
支持部が、さらに、前記挿入プローブを保護するためのカバーを、前記赤外線放射体を覆う位置に備えていてもよい。 The support unit may further include a cover for protecting the insertion probe at a position covering the infrared emitter.
この構成により、構成終了後、挿入プローブから校正器を取り外す際にカバーを装着した状態で残しておくことにより、測定の際に挿入プローブの先端部がカバーにより保護されているため、測定中に、挿入プローブ内にダスト等が混入することがないので、ダスト等により測定が妨害されることなく正確な測定を行うことができる。 With this configuration, after the configuration is completed, the tip of the insertion probe is protected by the cover during measurement by leaving the cover attached when removing the calibrator from the insertion probe. Since dust or the like does not enter the insertion probe, accurate measurement can be performed without being disturbed by dust or the like.
また、測定終了後、挿入プローブの先端部にカバーを装着した状態で残しておき、次回測定する直前に、使用者が挿入プローブの先端部から使用済みのカバーを取り外した後、新しい校正器を取付けることが好ましい。このようにすると、生体成分濃度測定装置を保管している間、常に挿入プローブの先端部がカバーにより保護されているため、保管中にも挿入プローブ内にダスト等が混入することがなくなる。 Also, after the measurement is completed, leave the cover attached to the tip of the insertion probe, and immediately before the next measurement, the user removes the used cover from the tip of the insertion probe, and then installs a new calibrator. It is preferable to attach. In this way, since the distal end portion of the insertion probe is always protected by the cover while the biological component concentration measuring apparatus is stored, dust or the like is not mixed into the insertion probe even during storage.
支持部が、さらに、前記赤外光の光路を変更するための光路変更素子を、前記赤外線放射体を覆う位置に備えていてもよい。 The support unit may further include an optical path changing element for changing the optical path of the infrared light at a position covering the infrared radiator.
この構成により、構成終了後、挿入プローブから校正器を取り外す際に光路変更素子を装着した状態で残しておくことにより、測定の際に挿入プローブの先端部に光路変更素子が装着されているため、鼓膜から放射した赤外光を、挿入プローブの先端に取付けられた光路変更素子において屈曲させることにより、外耳道が途中で屈曲している場合であっても鼓膜から放射した赤外光を挿入プローブ内に伝送させることができる。 With this configuration, the optical path changing element is attached to the tip of the insertion probe at the time of measurement by leaving the optical path changing element attached when removing the calibrator from the insertion probe after the configuration is completed. Infrared light emitted from the eardrum is inserted even when the ear canal is bent halfway by bending the infrared light emitted from the eardrum at an optical path changing element attached to the tip of the insertion probe Can be transmitted within.
光路変更素子の材料としては、弾性を有し、かつ赤外領域で透明なものが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ポリエチレン等を用いることができる。 As a material for the optical path changing element, a material having elasticity and transparent in the infrared region is preferable. For example, polycarbonate, polypropylene, polyethylene or the like can be used.
光路変更素子は、断面が三角形または台形の突起物を有し、その突起物の片面に赤外光を反射させるため反射鏡を設けることが好ましい。反射鏡は、光路変更素子を樹脂形成により作製した後、金やアルミニウム等の材料をコ−ティングすることに形成することができる。 The optical path changing element preferably has a projection having a triangular or trapezoidal cross section, and a reflecting mirror is preferably provided to reflect infrared light on one side of the projection. The reflecting mirror can be formed by coating a material such as gold or aluminum after the optical path changing element is formed by resin formation.
また、本発明の生体成分濃度測定装置は、耳孔内の鼓膜から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部と、前記挿入プローブに取付けられた、上記の校正器とを備える。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention includes an infrared detector that detects infrared light emitted from the eardrum in the ear canal and an insertion that is inserted into the ear canal and guides the infrared light to the infrared detector. A probe, a biological component concentration calculator that converts the output of the infrared detector into a biological component concentration, and the calibrator attached to the insertion probe.
また、本発明の生体成分濃度測定装置の校正方法は、上記の校正器を用い、
(A)前記挿入プローブに取付けられた前記校正器の前記赤外線放射体から放射された前記赤外光の強度を測定する工程と、
(B)前記工程Aにより測定された前記赤外光の強度と、予め設定された許容範囲とを比較する工程と、
(C)前記工程Bにおける比較に基づき、前記生体成分濃度測定装置が正常であるか否かを判別する工程とを含む。
Moreover, the calibration method of the biological component concentration measuring apparatus of the present invention uses the above calibrator,
(A) measuring the intensity of the infrared light emitted from the infrared emitter of the calibrator attached to the insertion probe;
(B) comparing the intensity of the infrared light measured in the step A with a preset allowable range;
(C) based on the comparison in the step B, determining whether or not the biological component concentration measuring device is normal.
これにより、工程Bにおける比較の結果、工程Aにより測定された赤外光の強度が許容範囲内であった場合には、生体成分濃度測定装置が正常であると判別することができる。一方、工程Aにより測定された赤外光の強度が許容範囲を超えていた場合には、生体成分濃度測定装置が正常ではなく、異常であると判別することができる。 Thereby, as a result of the comparison in the process B, when the intensity of the infrared light measured in the process A is within the allowable range, it can be determined that the biological component concentration measuring apparatus is normal. On the other hand, when the intensity of the infrared light measured in the process A exceeds the allowable range, it can be determined that the biological component concentration measuring apparatus is not normal but abnormal.
また、本発明の生体成分濃度測定装置は、耳孔内を照らすための光を出射する光源と、前記光源から出射し、前記耳孔内において反射した前記光を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により得られた撮像情報の中から、鼓膜の撮像情報を検出する撮像情報検出部と、前記撮像情報検出部により検出された前記鼓膜の撮像情報に基づき、前記鼓膜から放射された赤外光が選択的に透過するように光路を制御する光路制御素子とを備えていてもよい。 The biological component concentration measuring apparatus according to the present invention includes a light source that emits light for illuminating the inside of the ear canal, an image sensor that images the light emitted from the light source and reflected in the ear canal, and the image sensor. From the obtained imaging information, an imaging information detection unit that detects imaging information of the eardrum, and infrared light emitted from the eardrum is selected based on the imaging information of the eardrum detected by the imaging information detection unit And an optical path control element that controls the optical path so as to transmit light.
この構成により、鼓膜から放射した赤外光が光路制御素子を透過して赤外線検出器に到達し、外耳道から放射した赤外光は光路制御素子により遮断され赤外線検出器に到達しなくなるので、外耳道の影響を取り除くことができ、高精度の測定を行うことができる。 With this configuration, infrared light emitted from the eardrum passes through the optical path control element and reaches the infrared detector, and infrared light emitted from the ear canal is blocked by the optical path control element and does not reach the infrared detector. Can be removed, and highly accurate measurement can be performed.
光源としては、例えば、赤色レーザ等の可視光レーザや、白色LED等を用いることができる。この中で、白色LEDはハロゲンランプに比べ、発光させた時に発生する発生熱が少ないので、鼓膜や外耳道の温度に与える影響が少ないため好ましい。 As the light source, for example, a visible light laser such as a red laser, a white LED, or the like can be used. Among these, a white LED is preferable because it generates less heat when it emits light than a halogen lamp, and thus has little influence on the temperature of the eardrum or ear canal.
撮像素子としては、例えば、CMOSやCCD等の画像素子を用いることができる。 As the image pickup element, for example, an image element such as a CMOS or a CCD can be used.
光路制御素子としては、液晶シャッターや機械式シャッター等を用いることができる。液晶シャッターとしては、例えば、TFTを備え、TFT(Thin Film Transistor)を用いて制御することにより、特定領域の赤外光を透過させたり、遮光したりすることができるものであることが好ましい。 As the optical path control element, a liquid crystal shutter, a mechanical shutter, or the like can be used. As the liquid crystal shutter, for example, it is preferable that the liquid crystal shutter includes a TFT, and can control infrared light in a specific region or can be shielded by controlling using a TFT (Thin Film Transistor).
機械式シャッターとしては、例えば、微小鏡面(マイクロミラー)が平面に配列されたデジタルミラーデバイス(以下、DMDと略称する)を用いることができる。DMDは、公知のMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて作製することができる。各マイクロミラーは、鏡面下部に設けた電極を駆動することによりONとOFFの二つの状態に制御することができる。マイクロミラーがONのときは、鼓膜から放射された赤外光を反射して赤外線検出器に向けて投射し、OFFのときは、赤外光をDMD内部に設けられた吸収体に向けて反射し、赤外線検出器に向けては投射されない。したがって、各マイクロミラーを個別に駆動することにより、微小領域ごとに赤外光の投射を制御することができる。 As the mechanical shutter, for example, a digital mirror device (hereinafter abbreviated as DMD) in which micro mirror surfaces (micro mirrors) are arranged in a plane can be used. The DMD can be manufactured using a known MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique. Each micromirror can be controlled to two states, ON and OFF, by driving an electrode provided in the lower part of the mirror surface. When the micromirror is ON, the infrared light emitted from the eardrum is reflected and projected toward the infrared detector. When the micromirror is OFF, the infrared light is reflected toward the absorber provided inside the DMD. However, it is not projected toward the infrared detector. Therefore, by individually driving each micromirror, it is possible to control the projection of infrared light for each minute region.
撮像情報検出部としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロコンピュータを用いることができる。 As the imaging information detection unit, for example, a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit) can be used.
撮像情報検出部が、撮像素子により得られた撮像情報の中から鼓膜の撮像情報を検出する方法としては、撮像素子により得られた撮像情報の画像処理を行い、鼓膜と外耳道の色の差を利用することにより鼓膜の画像を認識する方法が挙げられる。 As a method for the imaging information detection unit to detect imaging information of the eardrum from imaging information obtained by the imaging device, image processing of the imaging information obtained by the imaging device is performed, and a color difference between the eardrum and the ear canal is calculated. A method for recognizing an image of the eardrum by using it is mentioned.
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記耳孔内において反射した前記光及び前記鼓膜から放射した前記赤外光のうち、一方を透過させ、他方を反射させる光分割素子をさらに備えていてもよい。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention may further include a light splitting element that transmits one of the light reflected in the ear canal and the infrared light emitted from the eardrum and reflects the other. .
ここで、前記赤外線検出器と前記光分割素子との間に前記分光素子が配置されていてもよい。 Here, the spectroscopic element may be arranged between the infrared detector and the light splitting element.
本発明において、光分割素子としては、例えば、可視光及び赤外光のうち、一方を透過させ、他方を反射させる機能を有するハーフミラーを用いることができる。可視光を反射して、赤外線を透過するようにする場合、ハーフミラーの材質としては、例えば、ZnSe、CaF2、Si、Ge等を用いることができる。また、赤外線に対して透明な樹脂上に、膜厚数nmのアルミニウムや金からなる層を設けたものを用いてもよい。赤外線に対して透明な樹脂としては、例えば、ポリカーボネイトが挙げられる。 In the present invention, as the light splitting element, for example, a half mirror having a function of transmitting one of visible light and infrared light and reflecting the other can be used. In the case of reflecting visible light and transmitting infrared light, for example, ZnSe, CaF 2 , Si, Ge, or the like can be used as the material of the half mirror. Moreover, you may use what provided the layer which consists of aluminum and gold | metal | money of several nanometers thickness on resin transparent with respect to infrared rays. Examples of the resin that is transparent to infrared rays include polycarbonate.
分光素子としては、赤外線を波長別に分けることのできるものであればよく、例えば、特定の波長領域の赤外線を透過させる光学フィルタ、マイケルソン干渉計、回折格子等を用いることができる。 Any spectroscopic element may be used as long as it can divide infrared rays by wavelength. For example, an optical filter that transmits infrared rays in a specific wavelength region, a Michelson interferometer, a diffraction grating, or the like can be used.
前記撮像情報検出部は、前記撮像素子により得られた前記撮像情報における前記鼓膜の前記撮像情報の割合を算出し、前記生体成分濃度演算部は、前記割合を用いて前記赤外線検出器の出力を補正することが好ましい。生体から放射される赤外光の強度は、赤外光が放射される部分の面積に依存する。したがって、撮像素子により撮像された鼓膜の面積がばらついた場合であっても、この補正により測定結果のばらつきが低減され、より高精度の測定が可能となる。 The imaging information detection unit calculates a ratio of the imaging information of the eardrum in the imaging information obtained by the imaging element, and the biological component concentration calculation unit uses the ratio to output the output of the infrared detector. It is preferable to correct. The intensity of infrared light emitted from a living body depends on the area of the portion where infrared light is emitted. Therefore, even when the area of the eardrum imaged by the image sensor varies, this correction reduces the variation in the measurement result and enables more accurate measurement.
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記割合が閾値以下であった場合に警告を出力する警告出力部をさらに備えることが好ましい。この構成により、生体成分濃度測定装置の位置が不適切であることを使用者に通知することができる。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention preferably further includes a warning output unit that outputs a warning when the ratio is equal to or less than a threshold value. With this configuration, it is possible to notify the user that the position of the biological component concentration measuring device is inappropriate.
ここで、警告出力部としては、警告を表示するディスプレイ、警告を音声で出力するスピーカー、警告音を発生するブザー等が挙げられる。 Here, examples of the warning output unit include a display that displays a warning, a speaker that outputs a warning by voice, and a buzzer that generates a warning sound.
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記撮像素子により前記鼓膜の撮像情報が検出されたときに音声を出力する音声出力部をさらに備えていてもよい。ここで、前記音声出力部は、前記撮像素子により撮像された前記鼓膜の面積の大きさに応じて、前記音声の周波数または強度を変化させることが好ましい。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention may further include an audio output unit that outputs audio when imaging information of the eardrum is detected by the imaging element. Here, it is preferable that the sound output unit changes the frequency or intensity of the sound in accordance with the size of the area of the eardrum imaged by the image sensor.
本発明の生体成分濃度測定装置は、赤外線検出器の出力信号と生体成分濃度との相関を示す相関データを格納する記憶部、生体成分濃度演算部により換算された生体成分の濃度を表示する表示部、及び生体成分濃度測定装置が動作するための電力を供給する電源をさらに備えていてもよい。 The biological component concentration measuring apparatus of the present invention includes a storage unit that stores correlation data indicating the correlation between the output signal of the infrared detector and the biological component concentration, and a display that displays the concentration of the biological component converted by the biological component concentration calculation unit. And a power source for supplying power for operating the biological component concentration measuring apparatus.
生体成分濃度演算部は、記憶部から上記相関データを読み出し、これを参照することにより、赤外線検出器の出力信号を生体成分の濃度に変換してもよい。 The biological component concentration calculation unit may convert the output signal of the infrared detector into the concentration of the biological component by reading the correlation data from the storage unit and referring to the correlation data.
赤外線検出器の出力信号と生体成分濃度との相関を示す相関データは、例えば、既知の生体成分濃度(例えば、血糖値)を有する患者について赤外線検出器の出力信号を測定し、得られた赤外線検出器の出力信号と生体成分の濃度との相関を解析することにより取得することができる。 The correlation data indicating the correlation between the output signal of the infrared detector and the biological component concentration is obtained by measuring the output signal of the infrared detector for a patient having a known biological component concentration (for example, blood glucose level), for example. It can be obtained by analyzing the correlation between the output signal of the detector and the concentration of the biological component.
本発明において、記憶部としては、例えば、RAM、ROM等のメモリを用いることができる。 In the present invention, for example, a memory such as a RAM or a ROM can be used as the storage unit.
表示部としては、例えば、液晶等のディスプレイを用いることができる。 As the display unit, for example, a display such as a liquid crystal can be used.
電源としては、例えば、電池等を用いることができる。 As the power source, for example, a battery or the like can be used.
本発明の生体成分濃度測定装置により測定する生体成分の濃度としては、グルコース濃度(血糖値)、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度等が挙げられる。 Examples of the biological component concentration measured by the biological component concentration measuring apparatus of the present invention include glucose concentration (blood glucose level), hemoglobin concentration, cholesterol concentration, and neutral fat concentration.
生体から放射される赤外光を測定することにより、生体情報、例えば、血糖値を測定することができる。生体からの赤外放射光の放射エネルギーWは以下の数式で表される。 By measuring infrared light emitted from a living body, biological information, for example, blood glucose level can be measured. Radiant energy W of infrared radiation from a living body is expressed by the following mathematical formula.
ここで、
W:生体からの赤外放射光の放射エネルギー、
ε(λ):波長λにおける生体の放射率、
W0(λ、T):波長λ、温度Tにおける黒体放射強度密度、
h:プランク定数(h=6.625×10−34(W・S2))、
c:光速(c=2.998×1010(cm/s))、
λ1、λ2:生体からの赤外放射光の波長(μm)、
T:生体の温度(K)、
S:検出面積(cm2)
k:ボルツマン定数、
である。
here,
W: radiant energy of infrared radiation from a living body,
ε (λ): emissivity of a living body at wavelength λ,
W 0 (λ, T): wavelength λ, blackbody radiation intensity density at temperature T,
h: Planck's constant (h = 6.625 × 10 −34 (W · S 2 )),
c: speed of light (c = 2.998 × 10 10 (cm / s)),
λ 1 , λ 2 : wavelength of infrared radiation from the living body (μm),
T: temperature of living body (K),
S: Detection area (cm 2 )
k: Boltzmann constant,
It is.
(数1)からわかるように、検出面積Sが一定の場合、生体からの赤外放射光の放射エネルギーWは波長λにおける生体の放射率ε(λ)に依存する。放射におけるキルヒホッフの法則から、同じ温度、波長における放射率と吸収率は等しい。 As can be seen from (Equation 1), when the detection area S is constant, the radiation energy W of the infrared radiation from the living body depends on the emissivity ε (λ) of the living body at the wavelength λ. From Kirchhoff's law of radiation, the emissivity and absorptivity at the same temperature and wavelength are the same.
ここで、
α(λ):波長λにおける生体の吸収率、
である。
here,
α (λ): Absorption rate of living body at wavelength λ,
It is.
したがって、放射率を考える際には、吸収率を考えればよいことがわかる。エネルギー保存則から、吸収率、透過率及び反射率には、以下の関係が成り立つ。 Therefore, it can be seen that the absorptance should be considered when considering the emissivity. From the law of conservation of energy, the following relationship holds for the absorptance, transmittance, and reflectance.
ここで、
r(λ):波長λにおける生体の反射率
t(λ):波長λにおける生体の透過率
したがって、放射率は、透過率及び反射率を用いて、
here,
r (λ): Biological reflectance at wavelength λ t (λ): Biological transmittance at wavelength λ Therefore, emissivity is calculated using transmittance and reflectance.
と表される。 It is expressed.
透過率は、入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量の比で表される。入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量は、ランベルト−ベールの法則で示される。 The transmittance is represented by the ratio between the incident light amount and the transmitted light amount when it passes through the measurement object. The amount of incident light and the amount of light transmitted through the object to be measured are expressed by the Lambert-Beer law.
ここで、
It:透過光量、
I0:入射光量、
d:生体の厚み、
k(λ):波長λにおける生体の消衰係数、
である。生体の消衰係数は、生体による光の吸収を表す係数である。
here,
I t: the amount of transmitted light,
I 0 : incident light quantity,
d: thickness of the living body,
k (λ): extinction coefficient of living body at wavelength λ,
It is. The extinction coefficient of a living body is a coefficient representing light absorption by the living body.
したがって、透過率は、 Therefore, the transmittance is
と表される。 It is expressed.
次に反射率について説明する。反射率は、全方向に対する平均反射率を算出する必要があるが、ここでは、簡単のため、垂直入射に対する反射率で考える。垂直入射に対する反射率は、空気の屈折率を1として、 Next, the reflectance will be described. As the reflectance, it is necessary to calculate an average reflectance in all directions, but here, for simplicity, the reflectance with respect to normal incidence is considered. The reflectivity for normal incidence is 1 for the refractive index of air.
と表される。 It is expressed.
ここで、
n(λ):波長λにおける生体の屈折率、
である。
here,
n (λ): refractive index of the living body at wavelength λ,
It is.
以上から、放射率は、 From the above, the emissivity is
と表される。 It is expressed.
生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。反射率は、通常、赤外領域において約0.03程度と小さく、かつ(数8)からわかるように、屈折率及び消衰係数にはあまり依存しない。したがって、生体中の成分の濃度の変化により、屈折率及び消衰係数が変化しても、反射率の変化は小さい。 When the concentration of the component in the living body changes, the refractive index and extinction coefficient of the living body change. The reflectance is usually as small as about 0.03 in the infrared region, and, as can be seen from (Equation 8), does not depend much on the refractive index and the extinction coefficient. Therefore, even if the refractive index and extinction coefficient change due to changes in the concentration of components in the living body, the change in reflectance is small.
一方、透過率は、(数7)からわかるように、消衰係数に大きく依存する。したがって、生体中の成分の濃度の変化により生体の消衰係数、すなわち生体による光の吸収の度合いが変化すると、透過率が変化する。 On the other hand, the transmittance greatly depends on the extinction coefficient, as can be seen from (Equation 7). Therefore, the transmittance changes when the extinction coefficient of the living body, that is, the degree of light absorption by the living body, changes due to the change in the concentration of the components in the living body.
以上のことから、生体からの赤外放射光の放射エネルギーは、生体中の成分の濃度に依存することがわかる。したがって、生体からの赤外放射光の放射エネルギー強度から生体中の成分の濃度を求めることができる。 From the above, it can be seen that the radiant energy of infrared radiation from a living body depends on the concentration of components in the living body. Therefore, the concentration of the component in the living body can be obtained from the radiant energy intensity of the infrared radiation from the living body.
また、(数7)からわかるように、透過率は生体の厚みに依存する。生体の厚みが薄いほど、生体の消衰係数の変化に対する透過率の変化の度合いが大きくなるため、生体中の成分の濃度変化を検出しやすくなる。鼓膜は、厚みが約60〜100μmと薄いため、赤外放射光を用いた生体中の成分の濃度測定に適している。 Further, as can be seen from (Equation 7), the transmittance depends on the thickness of the living body. The thinner the living body is, the greater the degree of change in the transmittance with respect to the change in the extinction coefficient of the living body, making it easier to detect changes in the concentration of components in the living body. Since the eardrum is as thin as about 60 to 100 μm, it is suitable for measuring the concentration of components in the living body using infrared radiation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る校正器105及び生体成分濃度測定装置100の外観を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of the
生体成分濃度測定装置100は、本体102と、本体102の側面に設けられた挿入プローブ104とを備えており、校正器105は挿入プローブ104の先端に取付けられた状態で使用される。本体102には、生体成分の濃度の測定結果を表示するためのディスプレイ114、生体成分濃度測定装置100の電源をON/OFFするための電源スイッチ101、測定を開始するための測定開始スイッチ103、及び生体成分濃度測定装置100の校正を開始するための校正スイッチ107が設けられている。
The biological component
ここで、ディスプレイ114は本発明における表示部に相当する。
Here, the
次に、生体成分濃度測定装置100の本体内部の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係る生体成分濃度測定装置100の構成を示す図であり、図3は、実施の形態1に係る生体成分濃度測定装置100における光学フィルタホイール106を示す斜視図である。
Next, the internal structure of the main body of the biological component
生体成分濃度測定装置100の本体内部には、チョッパー118、液晶シャッター120、光学フィルタホイール106、赤外線検出器108、前置増幅器130、帯域フィルタ132、同期復調器134、ローパスフィルタ136、アナログ/デジタルコンバータ(以下、A/Dコンバータと略称する)138、マイクロコンピュータ110、メモリ112、ディスプレイ114、電源116、光源140、第1のハーフミラー142、第2のハーフミラー144、集光レンズ146、撮像素子148、アクチュエータ150、レンズ枠152、位置センサ154、タイマー156、及びブザー158を備えている。
Inside the main body of the biological component
ここで、マイクロコンピュータ110は本発明における撮像情報検出部及び生体成分濃度演算部に相当する。
Here, the
電源116は、マイクロコンピュータ110にACまたはDC電力を供給する。電源116として電池を用いることが好ましい。
The
チョッパー118は、鼓膜202から放射し、挿入プローブ104により本体102内に導かれた後、第2のハーフミラー144を透過した赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有する。チョッパー118の動作は、マイクロコンピュータ110からの制御信号に基づき制御される。
The
チョッパー118によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール106に到達する。
The infrared light chopped by the
光学フィルタホイール106は、図3に示すように、第1の光学フィルタ122及び第2の光学フィルタ124がリング123にはめ込まれている。図3に示す例では、ともに半円状である第1の光学フィルタ122及び第2の光学フィルタ124がリング123にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト125が設けられている。このシャフト125を図3の矢印のように回転させることにより、チョッパー118によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第1の光学フィルタ122と第2の光学フィルタ124との間で切り替えることができる。シャフト125の回転は、マイクロコンピュータ110からの制御信号により制御される。シャフト125の回転は、チョッパー118の回転と同期させ、チョッパー118が閉じている間にシャフト125を180度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー118が開いたときに、チョッパー118によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール106は、本発明における分光素子に相当する。
As shown in FIG. 3, the
光学フィルタの作製方法としては、公知の技術を特に限定することなく利用できるが、例えば、真空蒸着法を用いることができる。光学フィルタは、SiまたはGeを基板として、真空蒸着法を用いてZnS、MgF2、PbTe等を基板上に積層することにより作製することができる。 As a method for producing the optical filter, a known technique can be used without any particular limitation. For example, a vacuum deposition method can be used. The optical filter can be manufactured by stacking ZnS, MgF 2 , PbTe, or the like on the substrate by vacuum deposition using Si or Ge as the substrate.
ここで、基板上に積層する各層の膜厚、積層する順序、積層回数等を調節して、積層された薄膜内における光の干渉を制御することにより、所望の波長特性を持つ光学フィルタを作製することができる。 Here, an optical filter having a desired wavelength characteristic is manufactured by controlling the light interference in the laminated thin film by adjusting the film thickness of each layer laminated on the substrate, the order of lamination, the number of laminations, and the like. can do.
第1の光学フィルタ122または第2の光学フィルタ124を透過した赤外光は、検出領域126を備える赤外線検出器108に到達する。赤外線検出器108に到達した赤外光は、検出領域126に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。
The infrared light transmitted through the first
赤外線検出器108から出力された電気信号は、前置増幅器130によって増幅される。増幅された電気信号は、帯域フィルタ132によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音等の統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。
The electrical signal output from the
帯域フィルタ132によって濾過された電気信号は、同期復調器134によってチョッパー118のチョッピング周波数と帯域フィルタ132によって濾過された電気信号を同期させ、積分することにより、DC信号に復調される。
The electric signal filtered by the
同期復調器134によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ136によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。
The low-frequency band signal is removed from the electrical signal demodulated by the
ローパスフィルタ136によって濾過された電気信号は、A/Dコンバータ138によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ110に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外検出器108からの電気信号は、シャフト125の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト125の制御信号をマイクロコンピュータが出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ112上で積算した後平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。
The electrical signal filtered by the low-
メモリ112には、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ110は、メモリ112からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ112に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を、生体成分の濃度に換算する。メモリ112は、本発明の記憶部に相当する。
In the
マイクロコンピュータ110において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ114に出力され、表示される。
The concentration of the biological component converted in the
第1の光学フィルタ122は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域(以下、測定用波長帯域と略称する)の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第2の光学フィルタ124は、第1の光学フィルタ122とは異なるスペクトル特性を有する。第2の光学フィルタ124は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域(以下、参照用波長帯域と略称する)の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。
The first
例えば、グルコースは、9.6μm付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第1の光学フィルタ122が、9.6μmを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
For example, glucose shows an infrared absorption spectrum having an absorption peak near 9.6 μm. Therefore, when the biological component to be measured is glucose, it is preferable that the first
一方、生体中に多く含まれるタンパク質は8.5マイクロメートル付近の赤外光を吸収し、グルコースは8.5μm付近の赤外光は吸収しない。そこで、第2の光学フィルタ124が、8.5μmを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
On the other hand, proteins that are abundant in the living body absorb infrared light around 8.5 micrometers, and glucose does not absorb infrared light around 8.5 μm. Therefore, it is preferable that the second
メモリ112に格納されている、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ324を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。
The electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the first
まず、既知の生体成分濃度(例えば、血糖値)を有する患者について、鼓膜から放射される赤外光を測定する。このとき、第1の光学フィルタ122が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第2の光学フィルタ124が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第1の光学フィルタ122が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。
First, infrared light emitted from the eardrum is measured for a patient having a known biological component concentration (for example, blood glucose level). At this time, an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第1の光学フィルタ122が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第2の光学フィルタ124が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、PLS(Partial Least Squares Regression)法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第1の光学フィルタ122が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。
Next, the data set thus obtained is analyzed to obtain correlation data. For example, an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first
また、第1の光学フィルタ122が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第2の光学フィルタ124が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第1の光学フィルタ122が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第1の光学フィルタ324が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。
The first
次に、鼓膜202を撮像するための構成について説明する。
Next, a configuration for imaging the
光源140は、鼓膜202を照明するための可視光を出射する。光源140から出射され、第1のハーフミラー142により反射された可視光は、第2のハーフミラー144により反射された後、挿入プローブ104を通って外耳道204内に導かれ、鼓膜202を照明する。
The
光源140としては、例えば、赤色レーザ等の可視光レーザや、白色LED等を用いることができる。この中で、白色LEDはハロゲンランプに比べ、発光させた時に発生する発生熱が少ないので、鼓膜202や外耳道204の温度に与える影響が少ないため好ましい。
As the
第1のハーフミラー142は、可視光の一部を反射し、残りを透過させる機能を有する。
The
第2のハーフミラー144は、可視光を反射して、赤外光を透過する。第2のハーフミラー144の材料としては、赤外線を吸収せず、透過し、可視光を反射する材料が好ましい。第2のハーフミラー144の材質としては、例えば、ZnSe、CaF2、Si、Ge等を用いることができる。ここで、第2のハーフミラー144は本発明における光分割素子に相当する。
The
一方、鼓膜202から外耳道204を通って挿入プローブ104内に入射した可視光は、第2のハーフミラー144により反射され、一部は第1のハーフミラー142を透過する。第1のハーフミラー142を透過した可視光は、レンズ枠152により保持されている集光レンズ146により集光され、撮像素子148に到達する。
On the other hand, visible light that has entered the
撮像素子148としては、例えば、CMOSやCCD等の画像素子を用いる。
As the
生体成分濃度測定装置100は、撮像素子148から鼓膜202まで距離を検出して、レンズ枠152に保持された集光レンズ146を駆動し、撮像素子148上に正しく光学像を結像させるための機構を備える。
The biological component
アクチュエータ150は、マイクロコンピュータ110からの制御信号によって駆動され、集光レンズ146を光軸の方向(図2中の矢印の方向)に移動させることができる。このとき、集光レンズ146の位置を位置センサ154が検出し、マイクロコンピュータ110に出力する。
The
一方、マイクロコンピュータ110は、撮像素子148の中央部付近の合焦エリア内に含まれる画素からの出力信号について、バンドパスフィルタにより信号の高域成分を抽出し、抽出された成分の大小からコントラスト量を検出する。マイクロコンピュータ110は、このコントラスト量が最大となる位置に集光レンズ146が移動するように、アクチュエータ150を制御する。
On the other hand, the
このようにして、鼓膜202までの距離が変化しても、撮像素子148上に鼓膜202の光学像が正しく結像することができる。この機構では、鼓膜202までの距離を直接測定しているわけではないが、集光レンズ146の位置情報から間接的に鼓膜202までの距離を測距していることになる。
In this way, even if the distance to the
アクチュエータ150及び位置センサ154としては、公知のビデオカメラやデジタルスチルカメラに搭載されているオートフォーカス装置において用いられているものと同様のものを用いることができる。例えば、アクチュエータ150としては、レンズ枠152に設けたコイルと、本体102側に固定されたヨーク、及びこのヨークに取付けられた駆動用マグネットとから構成することができる。レンズ枠152を、2本のガイドポールによって光軸方向に移動可能に支持しておき、レンズ枠152に設けたコイルに電流が供給されると、ヨークと駆動用マグネットとで形成される磁気回路中にあるコイルに対して、光軸方向の磁気推進力が生じ、レンズ枠152が光軸方向に移動する。推進力の正負の方向は、コイルに供給される電流の向きによって制御することができる。
As the
位置センサ154としては、例えば、一定ピッチで着磁され、レンズ枠152に取付けられたセンサマグネットと、本体102側に固定された磁気抵抗センサ(以下、MRセンサと略称する)とから構成することができる。本体102側に固定されたMRセンサにより、レンズ枠152に取付けられたセンサマグネットの位置を検出することにより、集光レンズ146の位置を検出することができる。
The
次に、撮像素子148により撮影された画像の中から、鼓膜202の位置を認識する方法について説明する。
Next, a method for recognizing the position of the
図4は、撮像素子148を用いて、耳孔200内を観察した時の画像を示すイメージ図である。外耳道の形状には個人差があるが、屈曲している場合が多い。図4は、外耳道が屈曲している人の鼓膜を撮像した場合の例を示す。画像の左側が鼓膜202であり、右側に見えるのは外耳道204である。鼓膜202の見える位置や大きさは、個人によっても異なるが、挿入プローブ104の挿入位置によっても変わる。
FIG. 4 is an image diagram showing an image when the inside of the
外耳道の色は肌色であり、鼓膜の色は白色または無色透明である。この外耳道と鼓膜との色の差を撮像情報検出部で認識することにより、両者を区別して認識することができる。撮像素子148で得られた画像情報をマイクロコンピュータ110において画像処理を行うことにより画像情報の中から鼓膜202の領域を抽出する。画像処理としては、例えば、以下に示す、閾値処理とラベリング処理による領域抽出技術を用いることができる。
The ear canal color is skin color, and the eardrum color is white or colorless and transparent. By recognizing the color difference between the ear canal and the eardrum by the imaging information detection unit, the two can be distinguished and recognized. The image information obtained by the
まず、画像情報について閾値処理を行う。画像の各画素は、RGB値を持っており、このRGB値の平均値が各画素における明るさとなる。画素の明るさについて一定の基準値(閾値)を設定し、各画素の明るさを閾値により黒色と白色の2つの値に変換する処理を行う。例えば、画素の明るさが設定された閾値以上であれば、その画素に対して白色を設定し、それ以外の場合は画素に対して黒色を設定する。鼓膜202に対応する部分の画素は、外耳道204に対応する部分の画素よりも明るいため、閾値を、鼓膜に対応する部分の画素の明るさと外耳道に対応する部分の画素の明るさとの間に設定すると、上記の処理により、鼓膜202に対応する部分の画素が白色に設定され、外耳道204に対応する部分の画素が黒色に設定される。
First, threshold processing is performed on image information. Each pixel of the image has an RGB value, and the average value of the RGB values is the brightness of each pixel. A constant reference value (threshold value) is set for the brightness of the pixel, and the process of converting the brightness of each pixel into two values of black and white by the threshold value is performed. For example, if the brightness of the pixel is equal to or higher than the set threshold, white is set for the pixel, and black is set for the pixel in other cases. Since the pixel of the portion corresponding to the
次に、上記の閾値処理を行った画像情報に対して、ラベリング処理を行う。例えば、閾値処理された画像情報内の全画素を走査して、白色に設定された画素に対して、同じラベルを属性として付加する。 Next, a labeling process is performed on the image information subjected to the above threshold process. For example, all pixels in the threshold-processed image information are scanned, and the same label is added as an attribute to the pixels set to white.
以上の処理により、ラベルが付加された画素に該当する領域を鼓膜202として認識することができる。撮像された画像内における鼓膜202の領域の割合は、全画素数に対する、ラベルが付加された画素数の割合を、マイクロコンピュータ110により演算することにより求めることができる。
Through the above processing, the region corresponding to the pixel to which the label is added can be recognized as the
液晶シャッター120は、複数の液晶セルがマトリクス状に配列された構造を有しており、各液晶セルに印加する電圧によって、各液晶セルを、光が透過する状態や光を遮断する状態に個別に制御することができる。マイクロコンピュータ110は、上記の画像処理によって撮像素子148が撮像した画像情報の中から鼓膜202に対応する画像を認識すると、液晶シャッター120の各液晶セルに印加する電圧を制御して、鼓膜202からの赤外光が入射する液晶セルを光が透過する状態に設定し、鼓膜202以外からの赤外光が入射する液晶セルを、光を遮断する状態に設定する。
The
これにより、鼓膜202から放射された赤外光が、選択的に赤外線検出器108に入射するようにすることができる。ここで、液晶シャッター120は本発明における光路制御素子に相当する。
Thereby, the infrared light emitted from the
次に、生体成分濃度測定装置100を校正する際に使用する校正器105の構成について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係る校正器105の構成を示す図であり、図5(a)は校正器105の正面図、図5(b)が断面図、図5(c)が背面図である。
Next, the configuration of the
校正器105は、赤外線放射体501と、それを支持する支持部502とから構成されている。
The
赤外線放射体501は校正用の赤外線を放射する機能を有している。赤外線放射体501としては、なるべく多くの熱エネルギーを放射することができるものであることが好ましく、放射率は0.9以上であることが好ましい。赤外線放射体501としては、例えば、TASCO JAPAN製の黒体テープを用いることができる。また、支持部の表面にTASCO JAPAN製の黒体スプレーを塗布することにより、膜厚20〜30μm程度の黒体塗料の層を形成してもよい。
The
赤外線放射体501は、上記の材料を円板状に成形することにより作製することができる。
The
支持部502は、赤外線放射体501の少なくとも一部が露出するように赤外線放射体501を支持する機能を有する。支持部502は、円形の凹部を備えた円板形状を有しており、その凹部の中に赤外線放射体501を保持して、凹部において挿入プローブ104と嵌合する形状を有している。支持部502は、挿入プローブ104に装着されたときに、赤外線放射体501の露出している部分が挿入プローブ104の先端部を向くように赤外線放射体501を支持し、校正器105外から挿入プローブ104内に外光が入射しないように遮光する機能を有している。
The
支持部502は弾性を有し、成形しやすい熱可塑性材料により構成されることが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を用いることができる。
The
支持部502は、例えば、金型を用いた樹脂成形により作製することができる。
The
円板形状である支持部502には、その周縁部から直径方向に突出した突起部503が設けられている。校正終了後、使用者が突起部503を引っ張ることにより、校正器105を挿入プローブ104から取り外すことができる。
The
また、支持部502には蝶番部504が設けられている。蝶番部504は、校正終了後、使用者が突起部502を引っ張ったときに変形するように、支持部502の他の部分に比べて肉厚が薄くなっている。
Further, the
円板状である赤外線放射体501の一方の面と支持部502の凹部の底面とを貼り付けることにより、校正器105を作製することができる。校正器105は、赤外線放射体501の放射率が経年変化しないように、プラスチック材料により構成されるパッケージやプラスチック材料の内面にアルミニウムを蒸着したパッケージ等内に封入して保存されることが好ましい。
The
次に、本実施の形態における生体成分濃度測定装置100の校正方法及び動作について、図6〜9を用いて説明する。図6〜9は、挿入プローブ104及び校正器105の断面図である。
Next, a calibration method and operation of the biological component
まず、使用者が校正器105をパッケージから取り出し、図6に示すように、赤外線放射体501が挿入プローブ104の先端部に向けて露出するように、校正器105を挿入プローブ104に嵌め込む。挿入プローブ104には、校正器105に設けられた支持部502の周縁部と嵌り合うように段差部601が設けられており、支持部502の弾性力を利用して挿入プローブ104を締め付けることにより、図7に示すように、校正器105が挿入プローブ104の先端に保持される。
First, the user removes the calibrator 105 from the package, and inserts the
まず、使用者が生体成分濃度測定装置100の電源スイッチ101を押すと、本体102内の電源がONとなり、生体成分濃度測定装置100は測定準備状態となる。
First, when the user presses the
続いて、使用者が校正スイッチ104を押すと、生体成分濃度測定装置100の校正が開始される。
Subsequently, when the user presses the
まず、光源140がOFFの状態で、撮像素子148を用いて校正器105に設置された赤外線放射体501を撮像する。このとき、校正器105に設けられた支持部502の挿入プローブ104への嵌め込みが不十分な場合は、挿入プローブ104内に外光が入射することにより、校正スイッチ104が押される前に比べて、撮像素子148からの輝度信号に変化が生じる。マイクロコンピュータ110は撮像素子148からの輝度信号の変化を検出すると、挿入プローブ104内に外光が入射したと判断して、エラーメッセッジを表示部114に表示する。エラーが表示された場合、使用者は校正器105を嵌め込み直した後、校正スイッチ104を押すことにより、再度、生体成分濃度測定装置100の校正を行うことができる。
First, in the state where the
次に、マイクロコンピュータ110はチョッパー118を開放状態に制御した後、光学フィルタホイール106を回転させ、A/Dコンバータ138からの出力値を計測する。メモリ112には、赤外線放射体501から放射され第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号の許容範囲(以下、第1の許容範囲と略称する)及び赤外線放射体501から放射され第2の光学フィルタ124を透過した赤外光の強度に対応する電気信号の許容範囲(以下、第2の許容範囲と略称する)が格納されている。マイクロコンピュータ110は、第1の許容範囲及び第2の許容範囲をメモリ112から読み出し、計測されたA/Dコンバータ138からの出力値と比較する。比較した結果、A/Dコンバータ138からの出力値が第1の許容範囲及び第2の許容範囲を超えている場合は、生体成分濃度測定装置100が正常ではないと判断して、以降の測定を中止して、エラーメッセッジを表示部114に表示する。比較した結果、A/Dコンバータ138からの出力値が第1の許容範囲及び第2の許容範囲内である場合は、生体成分濃度測定装置100が正常であると判断して、校正が終了した旨のメッセッジを表示部114に表示する。
Next, the
次に、使用者は校正が終了した旨のメッセッジが表示部114に表示されたことを確認して、図8に示すように、突起部503を引っ張ることにより、校正器105を挿入プローブ104から取り外し、図9に示すように、挿入プローブ104の先端部を露出させる。
Next, the user confirms that a message indicating that the calibration has been completed is displayed on the
次に、使用者が本体102を持って、挿入プローブ104を耳孔200内に挿入する。挿入プローブ104は、挿入プローブ104の先端部分から本体102との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入プローブ104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置以上は挿入プローブ104が挿入されない構造になっている。
Next, the user holds the
次に、挿入プローブ104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置で生体成分濃度測定装置100を保持した状態で、使用者が生体成分濃度測定装置100の測定開始スイッチ103を押すと、本体102内の光源140がONとなり、撮像素子148による撮像を開始する。
Next, when the user presses the
次に、上記の方法により、撮像素子148により撮影された画像の中から、鼓膜202の位置を認識するステップが行われる。画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202に相当する画像がないと判断した場合は、挿入プローブ104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158を鳴らしたり、スピーカー(図示せず)から音声で出力したりすることにより、エラーであることを使用者に通知する。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。鼓膜202の位置が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体成分濃度測定装置100を動かして、挿入プローブ104の挿入方向を調整すればよい。
Next, the step of recognizing the position of the
ここで、ディスプレイ114、ブザー158及びスピーカーは、それぞれ本発明における警告出力部に相当する。
Here, the
画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の位置を認識することができたと判断すると、鼓膜202の位置を認識することができた旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158を鳴らしたり、スピーカー(図示せず)から音声で出力したりすることにより使用者に通知する。鼓膜202の位置が認識されると、自動的に、鼓膜202から放射される赤外線の測定が開始される。鼓膜202の位置が認識されたことを使用者に通知することにより、使用者は、測定が開始されたことを把握することができるので、生体成分濃度測定装置100を動かさず、静止させればよいと認識することができる。
When the
ここで、スピーカーは本発明における音声出力部に相当する。 Here, the speaker corresponds to an audio output unit in the present invention.
マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の位置を認識することができたと判断すると、液晶シャッター120の各液晶セルに印加する電圧を制御して、鼓膜202からの赤外光が入射する液晶セルを光が透過する状態に設定し、鼓膜202以外からの赤外光が入射する液晶セルを、光を遮断する状態に設定する。さらに、マイクロコンピュータ110がチョッパー118の動作を開始させることにより、鼓膜202から放射される赤外光の測定が開始される。
When the
赤外光の測定が開始された後も、撮像素子148により撮影された画像における鼓膜の位置を認識するための処理は継続して行っている。測定中に、使用者が挿入プローブ104を耳孔200から外に取り出してしまったり、挿入プローブ104の向きを大きく動かしてしまったりした場合には、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において鼓膜202に相当する画像がないと判断することにより、使用者の誤操作を検知する。この検知に伴い、マイクロコンピュータ110は、挿入プローブ104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158を鳴らしたり、スピーカー(図示せず)から音声で出力したりすることにより、エラーであることを使用者に通知する。さらに、マイクロコンピュータ110は、チョッパー118を制御して、光学フィルタホイール106に到達する赤外光を遮断することにより、自動的に測定を停止させる。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。
Even after the measurement of infrared light is started, the process for recognizing the position of the eardrum in the image photographed by the
鼓膜202の位置が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体成分濃度測定装置100を動かして、挿入プローブ104を耳孔200内に再度挿入したり、挿入プローブ104の挿入方向を調整したりした後、測定開始スイッチ103を押すことにより、再度測定が開始される。
When an error indicating that the position of the
マイクロコンピュータ110は、タイマー156からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー118を制御して、光学フィルタホイール106に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ110はディスプレイ114やブザー158を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158を鳴らしたり、スピーカー(図示せず)から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入プローブ104を耳孔200の外に取り出す。
When the
A/Dコンバータ138から出力された電気信号は、上記の方法により求められた、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、マイクロコンピュータ110により補正される。マイクロコンピュータ110は、メモリ112から、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、補正後の電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ114に表示される。
The electric signal output from the A /
撮像された画像内における鼓膜の領域の割合による電気信号の補正方法は、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号の内容によって選択することができる。例えば、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号が、単位面積当たりの信号であれば、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、測定された電気信号を単位面積当たりの信号に補正すればよい。このようにして、測定された信号を、測定された赤外光が放射された鼓膜の面積によって補正することができる。
The method of correcting the electrical signal based on the proportion of the eardrum region in the captured image can be selected according to the content of the electrical signal in the correlation data stored in the
以上のように、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、鼓膜202から放射された赤外光の測定を行う前に、挿入プローブ104に取付けた校正器105を用いて生体成分濃度測定装置100の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置100が正常な状態であるか否かを確認することができるので、測定精度を向上させることができる。
As described above, according to the biological component
また、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、鼓膜202以外から放射された赤外光を液晶シャッター120を用いて遮断することより、鼓膜202から放射された赤外光を選択的に測定することができるので、外耳道204の影響を取り除くことができ、高精度の測定を行うことができる。また、測定された信号を、測定された赤外光が放射された鼓膜の面積によって補正することにより、測定精度をさらに向上させることができる。
Moreover, according to the biological component
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る校正器700について説明する。図10は、本実施の形態に係る校正器700の構成を示す図であり、図10(a)は校正器700の正面図、図10(b)が断面図、図10(c)が背面図である。
(Embodiment 2)
Next, the
実施の形態1に係る校正器105とは、校正器700に、挿入プローブ104の先端部を保護するためのカバー705が支持部502と一体化されている点で異なる。
The
カバー705は、支持部502の弾性力によって支持部502に保持されている。カバー705の材料としては、弾性を有し、かつ赤外領域で透明なものが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ポリエチレン等を用いることができる。
The
次に、本実施の形態における生体成分濃度測定装置100の校正方法及び動作について、図11〜14を用いて説明する。図11〜14は、挿入プローブ104及び校正器700の断面図である。
Next, a calibration method and operation of the biological component
まず、使用者が校正器700をパッケージから取り出し、図11に示すように、カバー705が挿入プローブ104の先端部の方向を向くように、校正器700を挿入プローブ104に嵌め込む。挿入プローブ104には、校正器700に設けられたカバー705の周縁部と嵌り合うように段差部601が設けられており、カバー705の弾性力を利用して挿入プローブ104を締め付けることにより、図12に示すように、校正器700が挿入プローブ104の先端に保持される。
First, the user removes the calibrator 700 from the package, and inserts the
次に、実施の形態1と同様の手順により生体成分濃度測定装置100の校正を行う。
Next, the biological component
次に、使用者は校正が終了した旨のメッセッジが表示部114に表示されたことを確認して、図13に示すように、突起部503を引っ張ることにより、校正器700のうち、支持部502及び赤外線放射体501を挿入プローブ104から取り外す。このとき実施の形態1と異なり、図14に示すように、挿入プローブ104の先端部にはカバー705が装着された状態で残り、挿入プローブ104の先端部を保護する。
Next, the user confirms that the message indicating that the calibration is completed is displayed on the
次に、使用者が本体102を持って、挿入プローブ104を耳孔200内に挿入した後、測定開始スイッチ103を押すことにより、実施の形態1と同様に測定が行われる。
Next, after the user holds the
以上のように、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、実施の形態1と同様に、鼓膜202から放射された赤外光の測定を行う前に、挿入プローブ104に取付けた校正器700を用いて生体成分濃度測定装置100の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置100が正常な状態であるか否かを確認することができるので、測定精度を向上させることができる。
As described above, according to the biological component
また、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、測定の際に挿入プローブ104の先端部がカバー705により保護されているため、測定中に、挿入プローブ104内にダスト等が混入することがないので、ダスト等の異物により測定が妨害されることなく正確な測定を行うことができる。
Further, according to the biological component
また、測定終了後、挿入プローブ104の先端部にカバー705を装着した状態で残しておき、次回測定する直前に、使用者が挿入プローブ104の先端部から使用済みのカバー705を取り外した後、新しい校正器700を取付けることが好ましい。このようにすると、生体成分濃度測定装置100を保管している間、常に挿入プローブ104の先端部がカバー705により保護されているため、保管中にも挿入プローブ104内にダスト等の異物が混入することがなくなる。
Further, after the measurement is finished, the
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る校正器800について説明する。図15は、本実施の形態に係る校正器800の構成を示す図であり、図15(a)は校正器800の正面図、図15(b)が断面図、図15(c)が背面図である。
(Embodiment 3)
Next, a
実施の形態2に係る校正器700とは、校正器800に、測定時に挿入プローブ104の先端部に取付けられる光路変更素子805が支持部502と一体化されている点で異なる。
The
光路変更素子の一例について図16を用いて説明する。図16(a)は光路変更素子805の断面図で、図16(b)は正面図である。
An example of the optical path changing element will be described with reference to FIG. FIG. 16A is a cross-sectional view of the optical
光路変更素子805は、支持部502の弾性力によって支持部502に保持されている。光路変更素子805の材料としては、弾性を有し、かつ赤外領域で透明なものが好ましく、例えば、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ポリエチレン等を用いることができる。
The optical
光路変更素子805には、断面が三角形の突起物が5本形成されている。光路変更素子805は、金型を用いた公知の樹脂成形技術により作製することができる。
The optical
断面が三角形の突起物の片側の面には、赤外光を反射させるため反射鏡806が設けられている。反射鏡806の材料としては、赤外光を反射し、毒性の無いものであれば特に限定なく用いることができる。例えば、反射鏡806は、光路変更素子805を樹脂形成により作製した後、金やアルミニウム等の材料をコ−ティングすることに形成することができる。
A reflecting
図16では突起物を5本形成した例について記載しているが、突起物の本数は特に限定されず、1本であってもよい。突起物の断面形状は台形形状であってもよい。 Although FIG. 16 illustrates an example in which five protrusions are formed, the number of protrusions is not particularly limited, and may be one. The cross-sectional shape of the protrusion may be a trapezoidal shape.
耳孔200付近の外耳道と鼓膜204付近の外耳道との成す角度についての日本人の平均が146度であるため、突起物の断面における三角形の頂角を約46度に設定することにより、反射鏡806において赤外光を17度反射させることが好ましい。また、突起物の断面における三角形の頂角を、使用者の外耳道204の屈曲度合いに合わせて個人毎に最適化してもよい。
The Japanese average of the angle formed by the ear canal near the
次に、光路変更素子805に反射鏡806を形成する方法について図17を用いて説明する。図17は、光路変更素子805に反射鏡806を形成する際に用いる真空蒸着機900の構造を示す断面図である。
Next, a method for forming the reflecting
樹脂形成により作製した光路変更素子805を、突起物の片面が下に向くように、真空蒸着機900のベルジャー901内に設けられたホルダー902に設置し、ベルジャー901内を真空ポンプ905により減圧状態にする。
The optical
次に、金やアルミニウム等の金属を充填したるつぼ903に、電子銃903から発生させた電子線を照射することより、るつぼ903内の金属を溶融及び蒸発させ、光路変更素子805の突起物の片面に反射鏡806を成膜する。
Next, by irradiating a
本実施の形態における生体成分濃度測定装置100の校正方法及び動作については、実施の形態2と同様であるため説明を省略する。
Since the calibration method and operation of biological component
図18に、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100の挿入プローブ104を、途中で屈曲した外耳道204に挿入した状態を示す。
FIG. 18 shows a state in which the
以上のように、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、実施の形態1と同様に、鼓膜202から放射された赤外光の測定を行う前に、挿入プローブ104に取付けた校正器800を用いて生体成分濃度測定装置100の校正を行うことにより、生体成分濃度測定装置100が正常な状態であるか否かを確認することができるので、測定精度を向上させることができる。
As described above, according to the biological component
また、本実施の形態に係る生体成分濃度測定装置100によると、図18に示すように、鼓膜202から放射した赤外光を、挿入プローブ104の先端に取付けられた光路変更素子805において屈曲させることにより、外耳道204が途中で屈曲している場合であっても鼓膜202から放射した赤外光を挿入プローブ104内に伝送させることができる。
Moreover, according to the biological component
本発明は、非侵襲的な生体成分濃度の測定、例えば、血液を採取することなくグルコ−ス濃度を測定する際に有用である。 The present invention is useful for non-invasive measurement of biological component concentration, for example, measuring glucose concentration without collecting blood.
100 生体成分濃度測定装置
101 電源スイッチ
102 本体
103 測定開始スイッチ
104 挿入プローブ
105,700,800 校正器
106 光学フィルタホイール
107 校正スイッチ
108 赤外線検出器
110 マイクロコンピュータ
112 メモリ
114 ディスプレイ
116 電源
118 チョッパー
120 液晶シャッター
122 第1の光学フィルタ
123 リング
124 第2の光学フィルタ
125 シャフト
126 検出領域
130 前置増幅器
132 帯域フィルタ
134 同期復調器
136 ローパスフィルタ
138 A/Dコンバータ
140 光源
142 第1のハーフミラー
144 第2のハーフミラー
146 集光レンズ
148 撮像素子
150 アクチュエータ
152 レンズ枠
154 位置センサ
156 タイマー
158 ブザー
200 耳孔
202 鼓膜
204 外耳道
501 赤外線放射体
502 支持部
503 突起部
504 蝶番部
601 段差部
705 カバー
805 光路変更素子
900 真空蒸着機
901 ベルジャー
902 ホルダー
903 るつぼ
904 電子銃
905 真空ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、
前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部とを備える生体成分濃度測定装置の校正に用いられる校正器であって、
赤外光を放射する赤外線放射体と、
前記赤外線放射体を支持し、前記挿入プローブと嵌合する支持部とを備える校正器。 An infrared detector that detects infrared light emitted from the eardrum in the ear canal;
An insertion probe inserted into the ear canal and guiding the infrared light to the infrared detector;
A calibrator used for calibration of a biological component concentration measuring device comprising a biological component concentration calculating unit that converts an output of the infrared detector into a biological component concentration,
An infrared emitter that emits infrared light; and
A calibrator comprising a support portion that supports the infrared emitter and fits with the insertion probe.
突起部と、
蝶番部とを備え、
前記挿入プローブと嵌合するように前記挿入プローブに取付けられた前記支持部における前記突起部に対して引張応力が加えられることにより、前記蝶番部が変形する、請求項1または2記載の校正器。 The support part is
A protrusion,
With a hinge part,
The calibrator according to claim 1 or 2, wherein the hinge portion is deformed by applying a tensile stress to the protrusion portion of the support portion attached to the insertion probe so as to be fitted to the insertion probe. .
前記挿入プローブを保護するためのカバーを、前記赤外線放射体を覆う位置に備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の校正器。 The support further comprises:
The calibrator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cover for protecting the insertion probe at a position covering the infrared radiator.
前記赤外光の光路を変更するための光路変更素子を、前記赤外線放射体を覆う位置に備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の校正器。 The support further comprises:
The calibrator according to any one of claims 1 to 3, further comprising an optical path changing element for changing an optical path of the infrared light at a position covering the infrared radiator.
前記耳孔内に挿入され、前記赤外光を前記赤外線検出器に導く挿入プローブと、
前記赤外線検出器の出力を生体成分の濃度に換算する生体成分濃度演算部と、
前記挿入プローブに取付けられた、請求項1〜5のいずれか1項に記載の校正器とを備える生体成分濃度測定装置。 An infrared detector for detecting infrared light emitted from the eardrum in the ear canal;
An insertion probe inserted into the ear canal and guiding the infrared light to the infrared detector;
A biological component concentration calculator that converts the output of the infrared detector into the concentration of biological components;
A biological component concentration measuring apparatus comprising the calibrator according to claim 1 attached to the insertion probe.
(A)前記挿入プローブに取付けられた前記校正器の前記赤外線放射体から放射された前記赤外光の強度を測定する工程と、
(B)前記工程Aにより測定された前記赤外光の強度と、予め設定された許容範囲とを比較する工程と、
(C)前記工程Bにおける比較に基づき、前記生体成分濃度測定装置が正常であるか否かを判別する工程とを含む生体成分濃度測定装置の校正方法。 Using the calibrator according to any one of claims 1 to 5,
(A) measuring the intensity of the infrared light emitted from the infrared emitter of the calibrator attached to the insertion probe;
(B) comparing the intensity of the infrared light measured in the step A with a preset allowable range;
(C) A method for calibrating a biological component concentration measuring apparatus, including a step of determining whether or not the biological component concentration measuring apparatus is normal based on the comparison in the step B.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006065362A JP2007236732A (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006065362A JP2007236732A (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007236732A true JP2007236732A (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=38582857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006065362A Pending JP2007236732A (en) | 2006-03-10 | 2006-03-10 | Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007236732A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018020141A (en) * | 2012-09-27 | 2018-02-08 | イブウォッチ,リミティド ライアビリティ カンパニー | System for mitigating effects of tissue blood volume changes to aid in diagnosing infiltration or extravasation in animal tissue |
WO2024020052A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Kennesaw State University Research And Service Foundation, Inc. | Non-invasive blood glucose monitoring system |
-
2006
- 2006-03-10 JP JP2006065362A patent/JP2007236732A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018020141A (en) * | 2012-09-27 | 2018-02-08 | イブウォッチ,リミティド ライアビリティ カンパニー | System for mitigating effects of tissue blood volume changes to aid in diagnosing infiltration or extravasation in animal tissue |
WO2024020052A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Kennesaw State University Research And Service Foundation, Inc. | Non-invasive blood glucose monitoring system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4071822B2 (en) | Biological component concentration measuring device | |
JP4216893B2 (en) | Biological component concentration measuring device | |
JP4189438B2 (en) | Biological component concentration measuring device | |
JP4199295B2 (en) | Biological information measuring device | |
JP5636116B2 (en) | Portable temperature measuring device using infrared array sensor | |
JP4264125B2 (en) | Biological information measuring apparatus and control method thereof | |
WO2011039824A1 (en) | Ethyl alcohol detecting device | |
JP2007144103A (en) | Biogenic substance density measuring instrument | |
JP2009178482A (en) | Biological information measuring apparatus | |
JP2009201853A (en) | Biological component concentration measuring apparatus | |
JP2007236734A (en) | Biological component concentration measuring apparatus | |
CN101291619A (en) | Apparatus for measuring biological component concentration | |
JP2007236732A (en) | Calibrator, biological component concentration measuring apparatus using it, and its calibration method | |
JP5096214B2 (en) | Ethyl alcohol detector | |
JP2009080003A (en) | Imaging apparatus and lens failure diagnosis system | |
JP2007195653A (en) | Radiation spectral densitometer | |
JP2747426B2 (en) | Temperature display video camera | |
JPH11188008A (en) | Ear drum thermometer | |
JPH095167A (en) | Ear drum thermometer | |
JP2009150843A (en) | Lens abnormality self-diagnosis method, imaging device, lens abnormality self-diagnosis system, and vehicle | |
JP5266414B2 (en) | Ethyl alcohol detector | |
JPH08275925A (en) | Radiative clinical thermometer | |
JP2007236733A (en) | Biological component concentration measuring apparatus | |
JP2001070255A (en) | Optical fiber type eardrum thermometer | |
JP2005115149A (en) | Flange-back measuring instrument |