JP2008039428A - Optical measurement unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学測定ユニットに係り、特に小型化、高精度化を実現した非侵襲の光学測定ユニットに関する。 The present invention relates to an optical measurement unit, and more particularly to a non-invasive optical measurement unit that achieves miniaturization and high accuracy.
被測定部位の内部の糖度を検出する方法として、侵襲法と非侵襲法がある。 There are invasive methods and non-invasive methods as methods for detecting the sugar content inside the measurement site.
糖度検出の一例として生体内の血糖値の測定方法についていえば、採血法(侵襲法)と無採血法(非侵襲法)である。採血法は、採血した血液を通常はグルコース酸化酵素法により、簡便法としては試薬と反応させ、その反応色から比色を用いて血糖値を求める方法が行われている。無採血法は、さまざまな手法が報告されているが、例えば以下のように光学的に測定する方法が知られている。 As an example of detecting the sugar content, a blood collection method (invasive method) and a non-blood collection method (non-invasive method) are methods for measuring a blood glucose level in a living body. As a blood sampling method, a method is generally used in which the collected blood is reacted with a reagent usually by glucose oxidase method, and a blood glucose level is obtained from the reaction color using a colorimetric method. Various methods have been reported for the bloodless method. For example, a method for optical measurement as described below is known.
グルコース濃度(血糖値)を測定する方法として、近赤外光(800nm〜2500nm)を照射し、透過光から特定波長における吸光率を求めて血糖値を算出する方法がある(例えば特許文献1参照。)。また、分光分析による方法や、フーリエ変換によるスペクトル分析(Fourier Transform infrared Spectrometer:FTIR)を行い、そのスペクトルの変化及び、統計的手法から求める方法が提案されている。FTIR分析装置の光学系は、例えばマイケルソン型の干渉計を構成するものである(例えば特許文献2参照。)。 As a method for measuring glucose concentration (blood glucose level), there is a method of calculating blood glucose level by irradiating near-infrared light (800 nm to 2500 nm), obtaining an absorbance at a specific wavelength from transmitted light (see, for example, Patent Document 1). .) In addition, a method by spectroscopic analysis and a method of performing spectral analysis by Fourier transform (Fourier Transform infrared Spectrometer: FTIR) and obtaining from a change in the spectrum and a statistical method have been proposed. The optical system of the FTIR analyzer constitutes, for example, a Michelson interferometer (see, for example, Patent Document 2).
また、分光分析による方法や、FTIR分析による方法は、被測定部位を傷つけることがないため、例えば出荷前の青果物(特に果物)の糖度検出にも利用されている。
しかし、採血法による血糖値の測定の場合、採血のための苦痛など非常に大きいものになっている。また穿刺針は消耗品であるため、例えば糖尿病患者の金銭的負担が大きい等の問題がある。 However, in the case of measuring the blood sugar level by the blood sampling method, the pain due to blood sampling is very large. Further, since the puncture needle is a consumable item, there is a problem that, for example, the financial burden on a diabetic patient is large.
また、例えば特許文献1の如く近赤外光を照射し、特定波長における吸光率から血糖値を求める方法においては、被測定部位として血管が利用されており、精度よく測定することが非常に難しい問題がある。すなわち、透過光は血中成分としてグルコース以外の成分(具体的にはヘモグロビン)の影響を強く受ける上、グルコースの吸光率は非常に小さいため、高精度化を図るための大きな課題となっている。
Further, for example, in a method of irradiating near infrared light as in
一方スペクトル分析を使用する方法は、ある程度の測定精度が確保できるとされている。しかし、スペクトル分析に使用する分光器はある程度の光路長を確保する必要があり、測定装置の小型化には限界がある。また、特許文献2の如くFTIR分析装置による方法も、光路及び、ミラーなどの可動部の存在から小型化は不可能といえる。
On the other hand, the method using spectral analysis is said to ensure a certain degree of measurement accuracy. However, the spectroscope used for the spectrum analysis needs to secure a certain optical path length, and there is a limit to downsizing the measuring apparatus. Moreover, it can be said that the method using the FTIR analyzer as in
またスペクトル分析手法は元来、血糖値を測定するための方法ではなく、材料に物性分析を行うための手法である。そのため、その分析スペクトル範囲は非常に広いものである。しかし、血糖値の測定だけを考えた場合、グルコースの吸光特性は既知とされていることから、その部分だけのスペクトルに対する吸光特性のみが測定できればよい。 The spectral analysis method is not originally a method for measuring blood sugar levels but a method for analyzing physical properties of materials. Therefore, the analysis spectrum range is very wide. However, considering only the measurement of the blood glucose level, the light absorption characteristic of glucose is known, and it is only necessary to measure only the light absorption characteristic for the spectrum of that portion.
すなわち分光分析法やFTIR分析法などのスペクトル分析法では、余分な領域を測定している時間が長く、また、可動部を実際に駆動するため、測定にはある程度の(無駄な)時間を必要とする。 That is, in the spectral analysis methods such as the spectroscopic analysis method and the FTIR analysis method, it takes a long time to measure the extra area, and since the movable part is actually driven, a certain amount (waste) time is required for the measurement. And
更に、血糖値測定の使用環境を考えた場合、測定装置の小型化による携帯性の向上は市場要求であり、光路および可動部が存在する測定装置では携帯性の点においても大きな問題がある。 Furthermore, when considering the use environment of blood glucose level measurement, improvement in portability due to downsizing of the measuring device is a market requirement, and a measuring device having an optical path and a movable part has a serious problem in terms of portability.
一方、出荷前に果物の糖度を知ることは、生産者にとっても消費者にとっても便宜が図れる。青果物にとっては出荷前の人為的な傷は致命的でもあり、侵襲法による測定は望ましくない。また既述の如くスペクトル分析を用いる装置は大型であり、携帯性に乏しい。このため、例えば収穫後に測定する等の必要があり、糖度が不足しているものについては、糖度検出の有効性も失われてしまう。 On the other hand, knowing the sugar content of fruits before shipment can be convenient for both producers and consumers. For fruits and vegetables, human injury before shipment is fatal, and invasive measurement is not desirable. Further, as described above, the apparatus using the spectrum analysis is large and is not portable. For this reason, for example, it is necessary to perform measurement after harvesting, and the effectiveness of sugar content detection is lost for those that lack sugar content.
本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第1に、発光部と受光部と制御部を有し、被測定部位における糖度を測定する光学測定ユニットであって、前記発光部は、前記被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長、第2波長および第3波長の近赤外レーザ光を個別に出力し、前記受光部は、前記被測定部位で反射した前記レーザ光の反射光をそれぞれ検出し、前記制御部は演算処理部を備え、該演算処理部は前記反射光を前記第1波長、第2波長、第3波長の前記レーザ光が前記被測定部位の糖分にそれぞれ吸光された割合である第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率に換算し、該第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率の2次微分値を演算し、前記2次微分値および、前記第1、第2、第3吸光率に基づく値により前記被測定部位における糖度を算出することにより解決するものである。 The present invention has been made in view of the various circumstances described above. First, the optical measurement unit includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a control unit, and measures sugar content at a measurement site, and includes the light emitting unit. Outputs the near-infrared laser beams having emission wavelengths of the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength, respectively, to the measurement site, and the light receiving unit reflects the laser reflected by the measurement site The reflected light is detected respectively, and the control unit includes an arithmetic processing unit, and the arithmetic processing unit transmits the reflected light to the laser beam having the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength. Converted to the first absorbance, the second absorbance, and the third absorbance, which are proportions absorbed by the sugars, respectively, and calculate the second derivative values of the first absorbance, the second absorbance, and the third absorbance. , The second derivative value and the measured value based on the first, second and third extinction values. It solves by calculating the sugar content at the site.
第2に、発光部と受光部と制御部を有し、被測定部位における糖度を測定する光学測定ユニットであって、前記発光部は、前記被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長、第2波長および第3波長の近赤外レーザ光を個別に出力し、前記受光部は、前記被測定部位で反射した前記レーザ光の反射光をそれぞれ検出し、前記制御部は演算処理部を備え、該演算処理部は前記反射光を前記第1波長、第2波長、第3波長の前記レーザ光が前記被測定部位の糖分にそれぞれ吸光された割合である第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率に換算し、該第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率の2次微分値を演算し、前記第1、第2吸光率を、前記第3吸光率および所定の基準値により補正して第1補正吸光率、第2補正吸光率を算出し、前記2次微分値および、前記第1、第2補正吸光率、および前記第3吸光率に基づき前記被測定部位における糖度を算出することにより解決するものである。 Second, an optical measurement unit that includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a control unit, and measures sugar content at a measurement site, wherein the light emission unit has an emission wavelength that is a first wavelength with respect to the measurement site. The near-infrared laser beams of the second wavelength and the third wavelength are individually output, the light receiving unit detects the reflected light of the laser beam reflected by the measurement site, and the control unit is an arithmetic processing unit The arithmetic processing unit includes a first absorptance, a second absorptance, which is a ratio of the laser light having the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength absorbed by the sugar in the measurement site. Converting to an absorptivity and a third absorptance, calculating a second derivative value of the first absorptivity, a second absorptivity, and a third absorptance, and calculating the first absorptivity and the second absorptance to the third absorptivity The first corrected absorbance and the second corrected absorbance are calculated by correcting with a predetermined reference value, and the secondary fine absorbance is calculated. Value and, the first, it solves by calculating second correction absorptivity, and sugar content in the measurement site based on the third absorption rate.
また、前記第1波長、第2波長、第3波長はそれぞれ近傍の波長であり、この順で波長が長くなり、前記第3波長は純水による吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長であり、前記第2波長は前記糖分による吸光率が大きい波長であり、前記第1波長は、前記糖分による吸光率が小さい波長であることを特徴とするものである。 In addition, the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength are adjacent wavelengths, and the wavelengths become longer in this order. The third wavelength has a very large absorbance by pure water, and is almost only absorbed by pure water. The second wavelength is a wavelength having a large absorbance due to the sugar, and the first wavelength is a wavelength having a small absorbance due to the sugar.
また、前記演算処理部は前記第1、第2、第3吸光率のそれぞれに対する第1、第2、第3基準吸光率を保持し、前記第3吸光率と前記第3基準吸光率により基準シフト量を算出し、該基準シフト量により、前記第1、第2吸光率をそれぞれ補正して第1基準補正吸光率、第2基準補正吸光率を算出し、前記第1および第2基準補正吸光率をそれぞれ前記第1、第2基準吸光率により補正して前記第1補正吸光率および第2補正吸光率を算出することを特徴とするものである。 The arithmetic processing unit holds first, second, and third reference absorbances for the first, second, and third absorbances, respectively, and is based on the third absorbance and the third reference absorbance. A shift amount is calculated, and the first and second reference correction absorbances are calculated by correcting the first and second absorbances according to the reference shift amount, and the first and second reference correction absorbances are calculated. The first corrected absorbance and the second corrected absorbance are calculated by correcting the absorbance with the first and second reference absorbances, respectively.
また、前記第1、第2、第3基準吸光率は予め測定された純水による前記第1、第2、第3波長の前記レーザ光の吸光率であることを特徴とするものである。 Further, the first, second, and third reference absorbances are the absorbances of the laser beams of the first, second, and third wavelengths measured in advance with pure water.
また、温度検知部を有し、該温度検知部により前記第1波長、第2波長および第3波長の温度補正を行うことを特徴とするものである。 Moreover, it has a temperature detection part, The temperature correction of said 1st wavelength, 2nd wavelength, and 3rd wavelength is performed by this temperature detection part, It is characterized by the above-mentioned.
また、前記温度検知部により前記被測定部位の温度を測定し、前記糖分の吸光特性の温度依存特性に基づき、前記レーザ光の温度または駆動電流を変化させ、該レーザ光の出射波長を制御することを特徴とするものである。 In addition, the temperature of the measurement site is measured by the temperature detection unit, and the temperature or driving current of the laser beam is changed based on the temperature-dependent characteristic of the light absorption characteristic of the sugar to control the emission wavelength of the laser beam. It is characterized by this.
また、前記発光部は、前記被測定部位から入射した前記レーザ光が前記糖分の測定に適する深さにて拡散反射する照射角度で前記レーザ光を出力することを特徴とするものである。 The light emitting unit outputs the laser light at an irradiation angle at which the laser light incident from the measurement site is diffusely reflected at a depth suitable for the sugar content measurement.
また、前記発光部および前記受光部は、筐体内に遮光板を介して隣接して配置されることを特徴とするものである。 Further, the light emitting unit and the light receiving unit are arranged adjacent to each other through a light shielding plate in the housing.
また、前記制御部は、前記遮光板が前記被測定部と接触したことを検知し、測定処理を開始することを特徴とするものである。 In addition, the control unit detects that the light shielding plate has come into contact with the part to be measured, and starts a measurement process.
また、前記レーザ光が照射されるフォーカス点は、前記糖分からの拡散反射光が効率よく得られる位置が選択されることを特徴とするものである。 The focus point to which the laser beam is irradiated is characterized in that a position at which diffusely reflected light from the sugar is efficiently obtained is selected.
また、前記受光部は、前記反射光を選択し、且つ該反射光を効率よく集光するようにフォーカス点および集光角度が選択されることを特徴とするものである。 Further, the light receiving unit is characterized in that the reflected light is selected, and a focus point and a light collection angle are selected so as to efficiently collect the reflected light.
本実施形態によれば、糖度の測定精度が高く、小型化を実現した非侵襲の光学測定ユニットを提供できる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a non-invasive optical measurement unit that has high sugar content measurement accuracy and is downsized.
すなわち第1に、レーザ光を測定部位に照射しその反射光を測定して吸光率を求めることにより、透過光を用いる場合と比較して高精度で利便性を向上させることができる。例えば血糖値の測定装置に採用される光学測定ユニットにおいて、被測定部位である血管に近赤外光を照射して透過光を測定する方法では、血中成分(ヘモグロビン)の影響を強く受け、透過光が変化する上、グルコースの特性として吸光率が非常に小さいため、正確な測定が困難である。 That is, first, by irradiating the measurement site with laser light and measuring the reflected light to obtain the absorbance, it is possible to improve convenience with high accuracy compared to the case of using transmitted light. For example, in an optical measurement unit employed in a blood sugar level measuring device, a method of measuring transmitted light by irradiating a blood vessel as a measurement site with near infrared light is strongly affected by blood components (hemoglobin), In addition to the change in transmitted light, the absorbance is very small as a characteristic of glucose, so that accurate measurement is difficult.
本実施形態は、レーザ光の照射角度、フォーカス点が糖度測定に最適な位置に設定される。従って、例えば血糖値測定であれば、反射光の被測定部位として真皮層を利用することができる。真皮層での反射光から真皮層中のグルコース濃度を測定することで、グルコース以外の血中成分の影響を殆ど受けない測定が可能となる。 In the present embodiment, the irradiation angle of the laser beam and the focus point are set to the optimal positions for sugar content measurement. Therefore, for example, in the case of blood glucose level measurement, the dermis layer can be used as a site to be measured for reflected light. By measuring the glucose concentration in the dermis layer from the reflected light from the dermis layer, measurement that is hardly affected by blood components other than glucose becomes possible.
また、血糖値を測定する行為は血圧を測定するような場合とは異なり、食事の後などで測定する場所は一定でない可能性が高い。そのため、血糖値計は小型であり、携帯性が要求される。同様な理由から測定する場所も直ぐに測定できるような部位でなくてはならず、通常の生活をあまり制限しないことが望ましい。つまり、本実施形態では、このような血糖値の測定装置の使用状態を考慮すると透過光を使用する場合と比較して、携帯性が向上できる。 In addition, the action of measuring a blood glucose level is different from the case of measuring a blood pressure, and there is a high possibility that the place to measure after a meal is not constant. Therefore, the blood glucose meter is small and requires portability. For the same reason, the place to be measured must be a part that can be measured immediately, and it is desirable not to limit normal life so much. That is, in the present embodiment, portability can be improved as compared with the case where transmitted light is used in consideration of the usage state of such a blood glucose level measuring apparatus.
また、照射するレーザ光として3つの単一波長を利用する。これにより、スペクトル分析手法と比較して装置の小型化、測定時間の短縮が図れる。スペクトル分析に使用する分光器はある程度の光路長を確保する必要があり、またFTIR分析装置も光路およびミラーなどの可動部の存在から小型化は不可能である。 Further, three single wavelengths are used as the laser light to be irradiated. Thereby, compared with the spectrum analysis method, the apparatus can be downsized and the measurement time can be shortened. The spectroscope used for spectrum analysis needs to secure a certain optical path length, and the FTIR analyzer cannot be miniaturized due to the presence of movable parts such as an optical path and a mirror.
しかし、本実施形態によれば、分光器ほどの光路長は不要であり、また可動部も不要であるため、装置の小型化が実現する。具体的には例えば片手での取扱いおよび携帯が可能な程度まで小型化できる。 However, according to the present embodiment, the optical path length as that of the spectroscope is unnecessary, and the movable part is also unnecessary, so that the apparatus can be downsized. Specifically, for example, it can be miniaturized to the extent that it can be handled and carried with one hand.
従って、例えば果物の糖度検出装置などに採用することで、収穫前の糖度検出が可能となり、糖度に合わせて収穫および出荷が可能となる。 Therefore, for example, by adopting a sugar content detection apparatus for fruits, sugar content before harvesting can be detected, and harvesting and shipping can be performed according to the sugar content.
更に、3つの波長のレーザ光について吸光率を求め、これらの2次微分値を算出するため中心波長を頂点としてその前後の2点からの変化率(変化量)として測定値を求めることができる。例えば血糖値の測定の場合、既述の如くグルコースの吸光率は非常に小さいため、実際に血糖値が高い場合と測定誤差の場合の区別がつきにくいが、本実施形態によれば、受光(反射光または透過光)の実測値を採用する場合と比較して演算が容易であり、また誤差を少なくすることができる。 Furthermore, in order to calculate the absorptance of the laser light of three wavelengths and to calculate these secondary differential values, the measured value can be obtained as the change rate (change amount) from the two points before and after the central wavelength as the apex. . For example, in the case of blood glucose level measurement, since the absorbance of glucose is very small as described above, it is difficult to distinguish between cases where the blood glucose level is actually high and measurement errors. Compared with the case where measured values of reflected light or transmitted light) are employed, calculation is easier and errors can be reduced.
また、2次微分値により変化量として演算を行うため、基準量(通常測定される値に対するずれ量)の大きさは無関係となり、揺らぎ(Fluctuation)等の変動を吸収することができ、測定誤差を小さくできる。 In addition, since the calculation is performed as the amount of change using the secondary differential value, the magnitude of the reference amount (the amount of deviation from the value that is normally measured) becomes irrelevant, and fluctuations such as fluctuations can be absorbed. Can be reduced.
第2に、第1波長は糖分による吸光率が小さく、第2波長は糖分による吸光率が大きく、第3波長は純水による吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長を選択し、基準値となる純水による各波長の吸光率を予め測定しデータとして保持することにより、物理的な補正用の参照体を用いることなく定量的な数値を求めることができる。 Second, the first wavelength has a small absorbance due to sugar, the second wavelength has a large absorbance due to sugar, and the third wavelength has a very large absorbance due to pure water, and a wavelength at which only the absorbance due to pure water can be measured. By selecting and measuring in advance the absorbance of each wavelength with pure water as a reference value and holding it as data, a quantitative numerical value can be obtained without using a physical correction reference.
第3に、近赤外光としてレーザ光を用いるため、レーザ出力条件を温度補正することができる。すなわち、体温や気温の変動に伴い、被測定部位の糖分の吸光特性が変化した場合であっても、温度検知部によりレーザの波長を制御できるので、正確な血糖値測定が可能となる。 Third, since laser light is used as near-infrared light, the temperature of the laser output condition can be corrected. That is, even when the light absorption characteristics of the sugar at the site to be measured change due to fluctuations in body temperature and temperature, the temperature of the laser can be controlled by the temperature detection unit, so that an accurate blood glucose level can be measured.
第4に、レーザ光を糖度の検出に最適な位置にて拡散反射する照射角度で出力するため、被測定部位として例えば血糖値測定の場合であれば真皮層を利用でき、レーザ光の反射光から吸光率を測定できる。真皮層は、近赤外光で血糖値を測定する場合に最も阻害要因となる血中ヘモグロビンの影響が非常に少ない。また、第1、第2基準吸光率が純水による第1、第2波長の吸光率であるため、これらと第1、第2吸光率を比較することでグルコースによる吸光率を定量的に得ることができる。 Fourth, since the laser beam is output at an irradiation angle that diffusely reflects at a position optimal for the detection of sugar content, the dermis layer can be used as a site to be measured, for example, in the case of blood glucose level measurement. The absorbance can be measured. The dermis layer has very little influence of blood hemoglobin, which is the most obstructive factor when measuring blood glucose levels with near infrared light. Further, since the first and second reference absorbances are the absorbances of the first and second wavelengths by pure water, the absorbance by glucose is obtained quantitatively by comparing these with the first and second absorbances. be able to.
また、例えば果物の糖度を検出する場合には、当該果物の平均糖度が得られる果肉部分が被測定部位になるように発光部および受光部が設定できる。さらに、光学測定ユニットを接触させて測定するため、果物の大きさや形状を問わず、被測定部位を安定させることができる。 Further, for example, when detecting the sugar content of a fruit, the light emitting unit and the light receiving unit can be set so that the pulp part from which the average sugar content of the fruit is obtained becomes the measurement site. Furthermore, since it measures by contacting an optical measuring unit, a to-be-measured site | part can be stabilized regardless of the magnitude | size and shape of a fruit.
また所定の角度を持たせることで、レーザの発振点に反射光が戻ることを防止できる。 Further, by providing a predetermined angle, it is possible to prevent the reflected light from returning to the laser oscillation point.
第5に、光学測定部の発光部および受光部は、隣接して配置するため、測定すべき拡散反射光のみを正確に受光することができる。また遮光板を介して配置されるため、被測定部位の表面での直接反射光が受光部に到達することを防ぐことができる。 Fifth, since the light emitting unit and the light receiving unit of the optical measuring unit are arranged adjacent to each other, only the diffusely reflected light to be measured can be accurately received. Moreover, since it arrange | positions via a light-shielding plate, it can prevent that the directly reflected light in the surface of a to-be-measured part reaches | attains a light-receiving part.
第6に、遮光板によって、区切られた空間に発光部及び受光部を設けるため、発光部ではレーザ光を安定に発振させ、測定ノイズを低減することができる。又受光部では電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。 Sixth, since the light emitting unit and the light receiving unit are provided in the partitioned space by the light shielding plate, the light emitting unit can stably oscillate the laser beam and reduce the measurement noise. In addition, the light receiving portion can be made less susceptible to electrical noise.
更には非侵襲であるので、例えば血糖値の測定装置に採用する場合は無痛であり、また穿刺針等の消耗品が不要であるため、被測定者の身体的、金銭的苦痛を伴うことはない。また青果物の糖度測定に用いる場合には、青果物を人為的に傷つけることなく、収穫前に測定することができる。 Furthermore, since it is non-invasive, for example, it is painless when employed in a blood glucose level measuring device, and since there is no need for consumables such as a puncture needle, it is accompanied by physical and financial pain of the subject. Absent. In addition, when used for measuring the sugar content of fruits and vegetables, it can be measured before harvesting without artificially damaging the fruits and vegetables.
以下、本発明の実施形態の一例を、図1から図10を参照して詳細に説明する。まず、第1の実施形態として、本実施形態の光学測定ユニット1を、血糖値測定装置100に採用した場合を例に説明する。
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10. First, as a first embodiment, a case where the
図1は、本実施形態の血糖値測定装置の一例を示す図であり、図1(A)が外観図、図1(B)が図1(A)のa−a線断面図、図1(C)(D)が内部の平面図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a blood sugar level measuring apparatus according to the present embodiment, in which FIG. 1A is an external view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. (C) and (D) are internal plan views.
図1(A)(B)の如く血糖値測定装置100の外部筐体8の一主面には、例えば電源スイッチ4、測定開始・停止ボタン5、表示部2等が設けられる。外部筐体8の上部には被測定部位との接触部となるアタッチメント3が設けられる。アタッチメント3は光学測定ユニット1と連続して設けられる。本実施形態では一例としてアタッチメント3は、光学測定ユニット1内の発光部から出力される光、および受光部で受光する光が外部に漏れないような形状(例えば筒状)および材質であり、光学測定ユニット1の外部筐体の一部を構成する。
1A and 1B, for example, a
図1(C)の如く光学測定ユニット1は発光部と受光部(ここでは不図示)および制御部6を有し、生体の被測定部位における血糖値を測定する。制御部6は例えばプリント基板上に集積化された半導体集積回路により構成され、演算処理部を有する。
As shown in FIG. 1C, the
また図1(D)の如く内部構造において表示部2は、制御部6の一部である表示ドライバに接続する。表示部2は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)パネル、有機EL(Electronic Luminescent)表示パネル等であり、血糖値やその他測定情報(例えば測定エラーの通知、日時等)が測定者に認識可能に表示されるものであればよい。また制御部6に接続する電源部7が設けられる。電源はACアダプターによる充電や電池、あるいはこれらの併用等である。
As shown in FIG. 1D, the
図2は、血糖値の被測定部位を示す概要図である。図2(A)は血糖値測定装置100と被測定部位を示す図であり、図2(B)は、被測定部位の断面概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a site to be measured for blood glucose level. FIG. 2A is a diagram showing the blood sugar
血糖値測定装置100は、図2(A)の如く、腕あるいは手首内側にアタッチメント3を密着させて測定する。
As shown in FIG. 2 (A), the blood glucose
図2(B)の如く血糖値測定装置100は、被測定部位25として生体の真皮層252を利用する。生体の表皮251の下層(内部)には真皮層252があり、その下層に皮下組織253が存在する。
As shown in FIG. 2B, the blood sugar
本実施形態では、光学測定ユニット1から出射したレーザ光20を真皮層252にて拡散反射させる。すなわち表皮251から入射したレーザ光20が真皮層252で拡散反射する照射角度θで、レーザ光20が発光部から出力される。
In the present embodiment, the
血糖値を測定するには、血中グルコース濃度を検出するのが効率的である。また、血糖値を非侵襲(無採血)で測定する場合、人体に対して透過性を有する波長帯の光を使用することになるが、グルコースの場合、近赤外帯光のいくつかのスペクトルに対して吸光特性を有することが知られている。そこで、従来の光学的な血糖値測定装置では血管に近赤外線を透過して、グルコースによる吸収率を検出することで血糖値を測定している。 In order to measure the blood glucose level, it is efficient to detect the blood glucose concentration. In addition, when measuring blood sugar levels non-invasively (without blood sampling), light in a wavelength band that is transparent to the human body is used. In the case of glucose, some spectra of near-infrared light are used. It is known to have light absorption characteristics. Therefore, the conventional optical blood sugar level measuring apparatus measures the blood sugar level by transmitting near infrared rays through the blood vessel and detecting the absorption rate by glucose.
しかし、血中にはグルコース以外にも様々な物質が存在する上、グルコースの吸光率は非常に小さいものである。特に透過光の場合、血中成分であるヘモグロビンの影響を強く受けてその光量が変化し、結果的に血糖値を正確に測定できない問題がある。 However, in addition to glucose, there are various substances in the blood, and the absorbance of glucose is very small. In particular, in the case of transmitted light, there is a problem that the blood glucose level cannot be accurately measured as a result of the strong influence of hemoglobin, which is a component in blood, to change the amount of light.
そこで、本実施形態では、血中成分(ヘモグロビン)の影響を受けないよう、真皮層252のグルコースを測定することとした。真皮層252は生体外部(表皮251)から非常に浅い位置にあるため、レーザ光20のビームの絞り角(レンズ開口径NA)や照射角度を適宜選択することにより、血糖値の算出に十分な反射光を得ることができる。また、反射光による測定は、皮下組織253を透過しないため、グルコース以外の成分による測定誤差も回避できることから、透過光を利用する場合よりも有利である。
Therefore, in this embodiment, glucose in the
図3は、光学測定ユニット1を示す図であり図3(A)が上面図、図3(B)が図3(A)のb−b線断面図である。
3A and 3B are diagrams illustrating the
光学測定ユニット1は、発光部11と受光部12を有する。発光部11は、被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長λ1、第2波長λ2および第3波長λ3の近赤外レーザ光を個別に出力する半導体レーザである。レーザ光20はレンズ開口径NAの集光レンズ11aで集光され、小さいスポットで被測定部位に照射される(図2(A))。尚、図2(B)では集光レンズ11aを2枚設けているが、この数に限らない。
The
ここで、第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3はそれぞれ近傍の波長の近赤外光であり、この順で波長が長くなる(λ1<λ2<λ3)。また第3波長λ3は純水による吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長であり、第2波長λ2はグルコースによる吸光率が大きい波長であり、第1波長λ1は、グルコースによる吸光率が小さい波長である。これらの波長を選択する理由は後述する。 Here, the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 are near-infrared lights of neighboring wavelengths, and the wavelengths become longer in this order (λ1 <λ2 <λ3). The third wavelength λ3 is a wavelength at which only a light absorption by pure water is measurable, and the second wavelength λ2 is a wavelength at which the light absorption by glucose is large, and the first wavelength λ1 is glucose. This is a wavelength with a small extinction coefficient. The reason for selecting these wavelengths will be described later.
受光部(Ph oto Detector)12は、被測定部位で反射したレーザ光の反射光21をそれぞれ検出する、例えばフォトダイオードである。
The light receiving unit (Photo Detector) 12 is, for example, a photodiode that detects the reflected
反射光21もレンズ開口径NA’の集光レンズ12aにより集光され、受光部12で検知される。尚、受光部12では反射光21をできる限り多く集光することが望ましいので、そのスポット径は発光部11に比べて大きく設定される(図2(A))。
The reflected
発光部11および受光部12は、遮光板17を介して隣接して配置される。例えば図2(B)の如く、発光部11と受光部12は同一筐体(本実施形態ではアタッチメント3の一部)内に配置され、中央に遮光板17を配置する。遮光板17は、少なくともアタッチメント3の外周と同一の高さに設けられる。被測定部位25にアタッチメント3を当接し、被測定部位25にレーザ光20を照射した場合、レーザ光20の一部は表皮251で反射する。このような直接反射光が受光部12に到達することを防止するため、遮光板17を設ける。遮光板17により、発光部11および受光部12がそれぞれ分離された空間に配置される。
The
遮光板17は、例えば、表面が黒色状であり、近赤外を透過、反射しないで吸収する素材である。
The
より詳細に説明すると、例えば、表面に塗装が施された金属板、具体的には、表面に黒色系の起毛状の塗装物が施された金属板などが挙げられる。また、遮光板17として、例えば、アクリル、ポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の樹脂を含有する樹脂材が用いられて形成された樹脂板などが挙げられる。その場合、遮光性を向上させるために、樹脂材内に、カーボン繊維、グラファイトからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の黒色系充填材などが含有された樹脂板を用いるとよい。また、遮光板17として、例えば、黒色系偏光板が用いられてもよい。その場合、偏光板として、例えばガラスを基材とした基板が用いられることが好ましい。また、遮光板17として、例えば、石材などが用いられてもよい。
More specifically, for example, a metal plate whose surface is coated, specifically, a metal plate whose surface is coated with a black brushed painted material may be mentioned. Examples of the
また、レーザ光20は、戻り光の影響を受けるが、遮光板17によりその影響を低減できる。従って、レーザ光20を安定して発振させることができ、測定ノイズの低減が図れる。
The
さらに、受光部12も遮光板17によって区切られた空間で使用することで、電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。
Furthermore, by using the
加えて、本実施形態の遮光板17は、接触検知センサとしても機能する。すなわち、遮光板17は、垂直方向に可動式であり非測定時には周囲のアタッチメント3より突出する。一方、測定時にアタッチメント3を被測定部位25に当接させた場合は、遮光板17は有る程度のテンションで被測定部位25に接触すると共に光学測定ユニット1内部に押下され、遮光板17下方のスイッチ18を作用させる。つまりこのスイッチ18によって、アタッチメント3が正常に被測定部位に接触したことを検出し、正常な状態で(外光を遮蔽した状態で)測定処理を開始させることができる。
In addition, the
また、遮光板17を接触検知センサとして機能させ、正常な接触を検知したのち測定装置を動作させる場合には、遮光板17はアタッチメント3より低い位置に設けられても良い。例えば、アタッチメント3側を可動式とし、遮光板17の上端に被接触部位との接触センサを設け、遮光板17内の配線を介してスイッチ18と接続する。所定のテンションで被測定部位25に接触させることにより、アタッチメント3が押下され、遮光板17とアタッチメント3の高さが同等となる。この状態で遮光板17上部の接触センサが接触を検知し、測定装置を動作させるスイッチ18が導通すれば、外光を遮蔽した状態で測定装置を動作させることができる。
When the
さらに、遮光板17の上端に接触センサを設ける場合は、遮光板17およびアタッチメント3の高さを同一とし、いずれも固定式としてもよい。
Furthermore, when providing a contact sensor at the upper end of the
外光の侵入を避けるため、アタッチメント3も遮光性を有する材質が選択される。さらに、発光部11からのレーザスポットは非常に微小であり、また受光部12も大きいとはいえ、拡散反射光の広がりで例えば1mm程度(フォトダイオード面で例えば0.1mm〜0.5mm程度)である。測定精度を向上させるためには外光の侵入を避けることが望ましく、レーザ光20および反射光21が通過するのに十分な開口部を確保すればアタッチメント3の上面は側面から隙間無く連続し、可能な限り内部を覆う形状とする。
In order to avoid the intrusion of external light, the
発光部11のレーザ光20は適切なレンズ開口径NAによってビームが絞られ、被測定部位25(真皮層252)に対して角度θで照射される。この角度θは、遮光板17の垂直方向(紙面上下)の中心線とレーザ光20の光軸で成す角であり、真皮層252のグルコース濃度の測定に最も適切な角度に設定され、照射されたビームのフォーカス点D、Wは真皮層252のグルコースからの反射光(拡散反射光)を最も効率良く得られる点に設定される。ここでフォーカス点Dは表皮251からの深さでありグルコース測定に適した真皮層252内の一点である。また、フォーカスWは、遮光板17からの距離であり、フォーカス点Dの深さにおいて、遮光板17の中心または端部からどれくらい離間しているかを示す一点である。
The
レーザ光20のビームを所定の角度θで入射させる他の理由として、レーザの発振点になるべく反射光21が戻らないようにすることがあげられる。
Another reason for making the
これに対し、受光部12側は、反射光21を効率よく選択するための角度θ’、フォーカス点D’、W’に設定される。角度θ’は遮光板17の垂直方向の中心線と反射光21の光軸で成す角であり、フォーカス点D’、W’はそれぞれ、表皮251からの深さ、遮光板17の中心又は端部からの距離である。
On the other hand, on the
拡散反射されたビームは基本的にあらゆる層からの反射光があるため、角度θ’、フォーカス点D’、W’およびレンズ開口径NA’によって、真皮層252からの反射光を選択的に集光するように設定される。
Since the diffusely reflected beam basically has reflected light from all layers, the reflected light from the
本実施形態の光学測定ユニット1は、分光分析装置やFTIR分析装置などで要求される光路長や、ミラーなどの可動部が不要である。また単一波長のレーザの反射光を受光するので、回折格子などにより分光する必要が無く、受光部12はレンズとPhoto Detectorのみで構成できる。従って、血糖値測定装置100の小型化、軽量化が実現し、携帯性を大幅に向上させることができる。そのサイズは例えば手のひらに収まり、片手での携帯および操作が十分可能な程度である。
The
次に、図4を参照して本実施形態の血糖値測定装置の原理について説明する。 Next, the principle of the blood sugar level measuring apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図4は、横軸がレーザ光の出射波長λ、縦軸が吸光率Iである。また、破線は予め基準となる条件で実測されている(あるいは理論値の)スペクトル分光曲線である。 In FIG. 4, the horizontal axis represents the emission wavelength λ of the laser light, and the vertical axis represents the absorbance I. A broken line is a spectrum spectrum curve that is actually measured (or a theoretical value) under a reference condition.
本実施形態では、レーザ光を使用する。レーザ光のスペクトルは非常に狭く、ほぼ単一波長光である。そして、少なくとも3つの異なる波長(λ1、λ2、λ3)のレーザ光を個別に照射して各波長に対する吸光率Iを測定し、3波長に対応した3つの吸光率からこれらの2次微分値を求める。 In the present embodiment, laser light is used. The spectrum of the laser light is very narrow and is almost single wavelength light. Then, the laser beam of at least three different wavelengths (λ1, λ2, λ3) is individually irradiated to measure the absorbance I for each wavelength, and these secondary differential values are obtained from the three absorbances corresponding to the three wavelengths. Ask.
吸光率Iは、発光部から照射されたレーザ光の照射量と、真皮層で反射された反射光の受光量で求めることができる。すなわち、被測定部位に入射する波長λの光の強度をL0(λ)とし、受光した波長λの反射光の強度をL(λ)とすると、被測定部位25の吸光率I(λ)はln(L(λ)/L0(λ))で求められる(尚、入射光が一定の場合には、受光強度そのものが吸光率と等価である。)。
The absorptance I can be obtained from the amount of laser light irradiated from the light emitting unit and the amount of received light reflected from the dermis layer. That is, if the intensity of the light having the wavelength λ incident on the measurement site is L0 (λ) and the intensity of the reflected light of the received wavelength λ is L (λ), the light absorption rate I (λ) of the
しかし既述の如くグルコースによる吸光率は非常に小さく、また血糖値は100mg/dl程度のグルコース濃度であるため、実際の血糖値が変動したのか、測定誤差であるのかの違いが分からない場合がある。 However, as described above, the extinction rate due to glucose is very small, and the blood glucose level is about 100 mg / dl, so there is a case where it is not known whether the actual blood glucose level has fluctuated or it is a measurement error. is there.
そこで、2次微分値を利用する。本実施形態の2次微分値とは、グルコースによる光吸収が光の波長により変動することを利用し、この波長による変動ができるだけ大きく現れる波長域を含む近接した3つの波長を選択して、吸光率Iと波長λの2次導関数の微分係数に相当する値として定義されるものである。 Therefore, a secondary differential value is used. The second-order differential value of the present embodiment uses the fact that light absorption by glucose varies depending on the wavelength of light, and selects three adjacent wavelengths including a wavelength region where the variation due to this wavelength appears as large as possible. It is defined as a value corresponding to the derivative of the second derivative of the rate I and the wavelength λ.
3点のデータの次微分値を求めることは、波長λ1、λ2、λ3の3点のデータから、中心点(2番目のデータ:λ2)に至るデータの変化量を求めることになる。つまり、中心波長λ2の吸光率Iを頂点として周りの2点(λ1、λ3)の吸光率Iからの変化量として求めることになるため、照射光量対受光量の実測値で算出するより、演算の感度を向上させることができる。 Obtaining the next differential value of the three points of data means obtaining the amount of change in data from the three points of wavelengths λ1, λ2, and λ3 to the center point (second data: λ2). That is, since the light absorption rate I at the center wavelength λ2 is used as the apex, the amount of change from the light absorption rate I at the two surrounding points (λ1, λ3) is obtained. The sensitivity can be improved.
また、2次微分値は変化量として求められるため、基準(実測値)の大きさは無関係となり、揺らぎ(fluctuation)のような変動を吸収することが可能となる。従って、スペクトル分析法で血糖値測定を行った場合(破線)と同様な結果が得られる。 Further, since the secondary differential value is obtained as an amount of change, the magnitude of the reference (actually measured value) is irrelevant, and it is possible to absorb fluctuations such as fluctuations (fluctuation). Therefore, the same result as that obtained when the blood glucose level is measured by the spectrum analysis method (broken line) can be obtained.
更に、本実施形態ではグルコースの吸光スペクトルのみ測定し、不要なスペクトルの測定をしないため、測定時間を短縮することが可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, only the absorption spectrum of glucose is measured and unnecessary spectrum is not measured, so that the measurement time can be shortened.
図5および図6を参照して、より具体的に説明する。図5、図6はいずれも、横軸がレーザ出射波長λであり、縦軸が吸光率Iである。 More specific description will be given with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6, the horizontal axis represents the laser emission wavelength λ, and the vertical axis represents the absorbance I.
まず、第1波長λ1にてレーザを駆動、被測定部位に照射して反射光から第1吸光率I1を測定する(図5(A))。次に、第2波長λ2にてレーザを駆動、被測定部位に照射して反射光から第2吸光率I2を測定し(図5(B))、第3波長λ3についても同様に第3吸光率I3を測定する(図5(C))。ここでレーザの発光出力が一定であれば、第1吸光率I1、第2吸光率I2、第3吸光率I3からこれらの2次微分値は離散的な微分処理として計算できる。 First, the laser is driven at the first wavelength λ1, the measurement site is irradiated, and the first absorbance I1 is measured from the reflected light (FIG. 5A). Next, the laser is driven at the second wavelength λ2, the measurement site is irradiated, the second absorbance I2 is measured from the reflected light (FIG. 5B), and the third wavelength λ3 is similarly measured. The rate I3 is measured (FIG. 5C). Here, if the light emission output of the laser is constant, these secondary differential values can be calculated as discrete differential processing from the first extinction coefficient I1, the second extinction coefficient I2, and the third extinction coefficient I3.
既述の如く、グルコースの場合は近赤外帯光に対して、幾つかのスペクトルに対して吸光特性を有する。また純水の場合、2000nm付近の波長に対して非常に強い吸収があることがわかっている。 As described above, glucose has absorption characteristics for several spectra with respect to near-infrared light. In the case of pure water, it has been found that there is very strong absorption for wavelengths near 2000 nm.
図6は、これらの特性を示す図であり、横軸が波長λ、縦軸が吸光率Iである。また実線が、予め測定された純水のスペクトル分光曲線であり、破線が予め測定された、純水とグルコースの混合液のスペクトル分光曲線である。これらの分光曲線により、実線より破線の吸光率Iが大きい波長は、グルコースの吸光率が高い波長であると言える。 FIG. 6 is a diagram showing these characteristics, where the horizontal axis represents the wavelength λ and the vertical axis represents the absorbance I. The solid line is a spectrum spectrum curve of pure water measured in advance, and the broken line is a spectrum spectrum curve of a mixture of pure water and glucose measured in advance. From these spectral curves, it can be said that a wavelength having a larger light absorption rate I than a solid line is a wavelength at which the light absorption rate of glucose is high.
波長λが2000nm付近では、純水による吸収が非常に大きく、また、実線と破線が重畳しているため、この波長帯では純水以外に吸光を示す分子、物質が殆どなく、純水による吸光のみが測定できる。また、この波長帯での吸光率が非常に高いことから、他の分子、物質の吸光があったとしても、相対的に非常に小さくなり、無視することが可能となる。 When the wavelength λ is around 2000 nm, the absorption by pure water is very large, and the solid line and the broken line are superimposed. Therefore, there are almost no molecules or substances that absorb light other than pure water in this wavelength band, and the absorption by pure water. Only can be measured. In addition, since the extinction coefficient in this wavelength band is very high, even if there is absorption of other molecules and substances, it becomes relatively very small and can be ignored.
本実施形態では、純水による吸光率が最も高くなる2000nmに最も近い波長で、グルコースによる吸光率が高くなる波長をレーザの発振波長を中心、すなわち第2波長λ2とする。一例として第2波長λ2は、1870nmである。そしてその前後(λ1、λ3)の波長、すなわち図6に示す第1波長λ1、第3波長λは以下の通り選択する。 In the present embodiment, the wavelength closest to 2000 nm at which the absorbance by pure water is the highest and the wavelength at which the absorbance by glucose is increased is the center of the laser oscillation wavelength, that is, the second wavelength λ2. As an example, the second wavelength λ2 is 1870 nm. The wavelengths before and after (λ1, λ3), that is, the first wavelength λ1 and the third wavelength λ shown in FIG. 6 are selected as follows.
第3波長λ3はこの純水による吸光が高い領域で、且つグルコースの吸光がなく、第2波長λ2から離れた波長とする。また、第1波長λ1は第2波長λ2よりも下方の波長であり、ほぼグルコースによる吸光がない波長を選択する。 The third wavelength λ3 is a region where the absorption by pure water is high, glucose is not absorbed, and the wavelength is away from the second wavelength λ2. The first wavelength λ1 is a wavelength lower than the second wavelength λ2, and a wavelength that does not absorb light by glucose is selected.
ここで、第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3にて実測された吸光率を、それぞれ吸光率I1、第2吸光率I2、第3吸光率I3とすると、その系列Sは、以下の通りである。 Here, assuming that the absorbance measured at the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 are the absorbance I1, the second absorbance I2, and the third absorbance I3, respectively, the series S is It is as follows.
S={I1,I2,I3}
そして、これらの離散的な微分処理による2次微分値iは以下の式で表わされる。
S = {I1, I2, I3}
And the secondary differential value i by these discrete differential processes is expressed by the following equation.
i=Δ2S/(Δ2Λ)=2×I2−(I1+I3)
2次微分値iの値は変化量に相当するものである。そのためどこからの変化量かを特定する基準値が必要となり、この基準値により定量的な数値を求めることになる。
i = Δ 2 S / (Δ 2 Λ) = 2 × I 2 − (I 1 + I 3)
The value of the secondary differential value i corresponds to the amount of change. Therefore the reference value is required to identify whether the amount of change from where, thus obtaining the quantitative numerical this reference value.
そこで、第3波長λ3のレーザ光の純水による吸光率を、全体の基準値(第3基準吸光率Ib3)として使用する。また、第1波長λ1および第2波長λ2の各レーザ光の純水による吸光率も、それぞれの波長で実測(血糖値測定)した吸光率を補正する際の基準値(第1基準吸光率Ib1、第2基準吸光率Ib2)として使用する。 Therefore, the absorbance of the laser light having the third wavelength λ3 by pure water is used as the overall reference value (third reference absorbance Ib3). Further, the absorbance of pure water of each laser beam having the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2 is also a reference value (first reference absorbance Ib1 when correcting the absorbance actually measured (blood glucose level measurement) at each wavelength. And used as the second reference extinction coefficient Ib2).
第3波長λ3は、純水による吸光率(第3基準吸光率Ib3)が非常に高く、ほぼ純水のみによる吸光率となる波長を選択している。すなわち、実測された第3吸光率I3の、第3基準吸光率Ib3に対する変位を測定すれば、その値は全体的な変位量(基準シフト量Sf)である。従って、第1波長λ1および第2波長λ2で測定された吸光率(第1吸光率λ1、第2吸光率λ2)も基準シフト量Sfによって定量的に補正ができ、第1基準補正吸光率Ibr1、第2基準補正吸光率Ibr2が得られる。 As the third wavelength λ3, a wavelength at which the absorbance by the pure water (third reference absorbance Ib3) is very high and the absorbance by the pure water only is selected. That is, if the displacement of the actually measured third absorbance I3 with respect to the third reference absorbance Ib3 is measured, the value is the overall displacement amount (reference shift amount Sf). Accordingly, the absorbances measured at the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2 (first absorbance λ1, second absorbance λ2) can also be quantitatively corrected by the reference shift amount Sf, and the first reference corrected absorbance Ibr1 Then, the second reference corrected absorbance Ibr2 is obtained.
さらに、第1吸光率I1、第2吸光率I2は、グルコースの吸光特性による変動量が含まれる(図6の破線)ため、第1基準補正吸光率Ibr1、第2基準補正吸光率Ibr2を、純水に対する吸光率である第1基準吸光率Ib1、第2基準吸光率Ib2と比較することでグルコースによる吸光率の変位量が特定可能であり、最終的に定量的な第1補正吸光率Ir1および第2補正吸光率Ir2が算出できる。 Furthermore, since the first absorbance I1 and the second absorbance I2 include the amount of fluctuation due to the glucose absorption characteristic (broken line in FIG. 6), the first reference corrected absorbance Ibr1 and the second reference corrected absorbance Ibr2 are By comparing with the first reference absorbance Ib1 and the second reference absorbance Ib2 which are absorbances with respect to pure water, the amount of displacement of the absorbance due to glucose can be specified, and finally the quantitatively corrected first corrected absorbance Ir1 And the 2nd correction | amendment light absorbency Ir2 can be calculated.
そして、第1補正吸光率Ir1、第2補正吸光率Ir2、第3吸光率I3を2次微分値iを定量値とするための基準値としてこれらをパラメータとする血糖値変換関数によって、血糖値を求める。 Then, the blood sugar level is converted by the blood sugar level conversion function using the first corrected absorbance Ir1, the second corrected absorbance Ir2, and the third absorbance I3 as reference values for setting the secondary differential value i as a quantitative value as a parameter. Ask for.
つまり、純水における各波長の吸光率を予め測定して、基準値(データ)として保持することで、血糖値の測定が可能である。従って例えば被測定部位に見立てた物理的な参照体等は不要である。 That is, the blood glucose level can be measured by measuring the absorbance of each wavelength in pure water in advance and holding it as a reference value (data). Therefore, for example, a physical reference body that is regarded as a measurement site is not necessary.
また、純水による吸収率からの基準シフト量Sfは、第3波長λ3の実測値である第3吸光率I3と、第3基準吸光率Ib3により求められるが、第3吸光率I3は、2次微分値を求める際のデータとしても使用しており、演算処理で取り扱うデータ量の簡素化に寄与している。 Further, the reference shift amount Sf from the absorption rate by pure water is obtained from the third absorbance I3 that is an actual measurement value of the third wavelength λ3 and the third reference absorbance Ib3. The third absorbance I3 is 2 It is also used as data for obtaining the second derivative value, and contributes to simplification of the amount of data handled in the arithmetic processing.
図7は、本実施形態の血糖値測定装置100の光学測定ユニット1の概略を示す回路ブロック図の一例である。
FIG. 7 is an example of a circuit block diagram showing an outline of the
発光部(半導体レーザ)11は、制御部6のレーザドライバ63により駆動され、記述の如く第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3の3つのレーザ光20を順次出力する。レーザ光20の一部はミラー15およびFMD(Front Monitor Diode)を介してAPC(Auto Power Control)13に入力される。APC15は、各波長毎にレーザ光20のパワーを一定に維持したり、3波長全体としてレーザ光20のパワーを均一に保つ等の制御を行う。レーザ光20は、被測定部位25に所定の照射角度およびビームの絞り角(レンズ開口径NA)で照射される。
The light emitting unit (semiconductor laser) 11 is driven by a
受光部(Photo Detector)12は例えばInGaAsフォトダイオードなどであり、被測定部位25の真皮層252からの反射光21を受光し、電気信号に変換する。電気信号は、受光した光の強度に比例し、増幅器14により増幅され、制御部6のA/D変換器(ここでは不図示)に出力される。
The light detector (Photo Detector) 12 is, for example, an InGaAs photodiode or the like, and receives the reflected light 21 from the
また、光学測定ユニット1は、温度検出部(例えば温度センサ)16を有する。温度センサ16は測定部位25の温度(またはそれに加えて外気温)を測定するものである。グルコースの吸光特性は温度によって変化する。そこで温度センサ16によって血糖値の測定前に温度を測定し、その測定結果からレーザ光20の波長を微小な範囲で補正する。具体的には、レーザ光20は、電流あるいは温度により発振波長が変化する特性を有するので、予め測定したグルコースの吸光特性の温度依存性に基づきレーザ光20の温度、あるいは駆動電流を制御する。例えばレーザ光20の駆動電流で制御する場合にはレーザ駆動量を算出して、レーザドライバ63にフィードバックする。これにより、第1波長λ1〜第3波長λ3は、被測定部位25の温度に応じてそれぞれ本実施形態の波長の条件を満たす範囲で最も効率の良い波長が選択され、例えば数nm程度シフトされる。これにより正確な血糖値が測定可能となる。
Further, the
図8は、本実施形態の光学測定ユニット1の制御部6の概略を示す回路ブロック図の一例である。
FIG. 8 is an example of a circuit block diagram illustrating an outline of the
制御部6は、DSP(Digital signal processor)61と、A/D変換回路62、レーザドライバ63、演算処理部65を有する。また、測定結果等のデータを表示部に出力するための表示ドライバ64や、他の制御に必要な所望の回路(不図示)等も有する。
The
光学測定ユニット1で増幅された受光量に基づく信号(受信信号)は、A/D変換回路62によりディジタル信号に変換され、DSP61内の演算処理部65に入力される。
A signal (reception signal) based on the amount of received light amplified by the
演算処理部65は、第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3における受信信号を、当該波長のレーザ光が被測定部位のグルコースにそれぞれ吸光された割合である第1吸光率I1、第2吸光率I2、第3吸光率I3に換算する。さらに第1吸光率I1、第2吸光率I2、第3吸光率I3の2次微分値を演算する。
The
また、実測値である第1吸光率I1、第2吸光率I2を、第3吸光率I3と所定の基準値により補正した第1補正吸光率Ir1、第2補正吸光率Ir2を算出する。 Also, the first corrected absorbance Ir1 and the second corrected absorbance Ir2 are calculated by correcting the first absorbance I1 and the second absorbance I2 that are actually measured values with the third absorbance I3 and a predetermined reference value.
すなわち演算処理部65は、予め測定された第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3における純水による吸光率を、第1基準吸光率Ib1、第2基準吸光率Ib2、第3基準吸光率Ib3として保持しており、実測値である第3吸光率I3と基準値となる第3基準吸光率Ib3により基準シフト量Sfを算出する。第3波長λ3は、純水における吸光率が最も高くなる波長の近傍の波長であり、他の成分がほとんど吸光されないことから、この基準シフト量Sfが全体的な基準値の変動量となる。
That is, the
従って、この基準シフト量Sfにより第1吸光率I1、第2吸光率I2を補正し、それぞれ第1基準補正吸光率Ibr1、第2基準補正吸光率Ibr2を算出する。 Accordingly, the first absorbance I1 and the second absorbance I2 are corrected by the reference shift amount Sf, and the first reference corrected absorbance Ibr1 and the second reference corrected absorbance Ibr2 are calculated, respectively.
また第1吸光率λ1、第2吸光率λ2には、グルコースによる変動量が含まれるため、第1基準補正吸光率Ibr1、第2基準補正吸光率Ibr2を、それぞれ第1基準吸光率Ib1、第2基準吸光率Ib2により補正して第1補正吸光率Ir1および第2補正吸光率Ir2を算出する。これにより、実測した各波長の吸光率に対して定量的に補正が行える。 In addition, since the first absorbance λ1 and the second absorbance λ2 include fluctuation amounts due to glucose, the first reference corrected absorbance Ibr1 and the second reference corrected absorbance Ibr2 are respectively set to the first reference absorbance Ib1 and the first absorbance. The first corrected light absorption rate Ir1 and the second corrected light absorption rate Ir2 are calculated with correction based on the second reference light absorption rate Ib2. Thereby, it is possible to quantitatively correct the actually measured absorbance of each wavelength.
そして、演算処理部65は、2次微分値と第1補正吸光率Ir1、第2補正吸光率Ir2、第3吸光率I3をパラメータとする血糖値変換関数により、血糖値データを演算する。
Then, the
制御部6は、表示ドライバ64によって血糖値データを測定結果として表示部2に表示する。さらに、制御部6は、接触検出センサである光学測定ユニット1の遮光板17によって、光学測定ユニット1内のスイッチ18(図2参照)が押下される等、正常な接触を検知した場合に、測定処理(例えば温度測定、レーザ駆動等)を開始する等、接触状態の検出に関する処理を行う。また、この他にも測定部6は測定開始・停止のボタンの押下や、測定状態の監視等に対応した、既知の各種制御を行う。
The
次に、図9および図10を参照して、本実施形態の光学ユニット1を用いた血糖値測定方法の一例について説明する。
Next, an example of a blood sugar level measuring method using the
図9は、本実施形態の血糖値測定方法の一例を示すフロー図であり、図10は、受光信号のサンプリングを示す図である。以下これらを参照して説明する。 FIG. 9 is a flowchart showing an example of the blood sugar level measuring method of the present embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing sampling of the received light signal. This will be described below with reference to these.
第1工程(ステップS1):被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長、第2波長および第3波長の近赤外レーザ光を個別に照射する工程。 First step (step S1): A step of individually irradiating near-infrared laser beams having emission wavelengths of the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength to the measurement site.
まず被測定部位の体温(および外気温)を測定する(ステップS11)。測定温度とグルコースの温度依存特性に基づき、規定の(本実施形態の)レーザ波長の条件を満たす、あるいは条件に最も近い波長を出射するレーザ駆動量を算出する(ステップS12)。 First, the body temperature (and outside air temperature) of the measurement site is measured (step S11). Based on the measurement temperature and the temperature dependence characteristics of glucose, a laser drive amount that emits a wavelength that satisfies the conditions of the specified laser wavelength (in this embodiment) or is closest to the conditions is calculated (step S12).
本実施形態では第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3の3つの単一波長を使用する。そして規定のレーザ波長とは以下の条件を満たす波長である。すなわち、第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3がそれぞれ近傍の波長であり、この順で波長が長くなり(λ1<λ2<λ3)、第3波長λ3は純水に対する吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長である。また第2波長λ2はグルコースによる吸光率が大きい波長であり、第1波長λ1は、グルコースによる吸光率が小さい波長である。 In the present embodiment, three single wavelengths of the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 are used. The prescribed laser wavelength is a wavelength that satisfies the following conditions. That is, the first wavelength λ1, the second wavelength λ2, and the third wavelength λ3 are wavelengths in the vicinity, and the wavelength becomes longer in this order (λ1 <λ2 <λ3), and the third wavelength λ3 has an absorbance with respect to pure water. It is a wavelength that is very large and can only be measured for absorption by pure water. The second wavelength λ2 is a wavelength having a large absorbance due to glucose, and the first wavelength λ1 is a wavelength having a small absorbance due to glucose.
算出されたレーザ駆動量に応じて、まず第1波長λ1の半導体レーザをパルス駆動し、温度補正された第1波長λ1を被測定部位に照射する(ステップS13および図10(A))。 First, the semiconductor laser having the first wavelength λ1 is pulse-driven in accordance with the calculated laser drive amount, and the temperature-corrected first wavelength λ1 is irradiated to the measurement site (step S13 and FIG. 10A).
第2工程(ステップS2):被測定部位で反射したレーザ光の反射光をそれぞれ検出する工程。 Second step (step S2): a step of detecting the reflected light of the laser light reflected from the measurement site.
被測定部位に照射された第1波長λ1のレーザ光は、真皮層により拡散反射する。つまりレーザ光は真皮層で拡散反射する照射角度で発光部から出力される。その反射光を受光部にて検出する。受光部は検出した受光量をアナログ受光信号に変換し、増幅器に出力する(ステップS21および図10(B))。増幅器では受光信号をレーザのオン、オフによるAC信号として増幅する(ステップS22および図10(C))。その後、アナログ受光信号はA/D変換器によりディジタルフィルター処理が施され、ディジタル受光信号に変換される。このディジタル受光信号について各パルスの期間毎に所定の回数(例えば数千回)のサンプリングデータSを取得、蓄積する(ステップS23および図10(D))。 The laser beam having the first wavelength λ1 irradiated to the measurement site is diffusely reflected by the dermis layer. That is, the laser light is output from the light emitting unit at an irradiation angle at which the dermis layer diffusely reflects. The reflected light is detected by the light receiving unit. The light receiving unit converts the detected amount of received light into an analog light reception signal and outputs it to the amplifier (step S21 and FIG. 10B). The amplifier amplifies the received light signal as an AC signal by turning on / off the laser (step S22 and FIG. 10C). Thereafter, the analog light reception signal is subjected to digital filter processing by an A / D converter and converted into a digital light reception signal. Sampling data S is acquired and stored a predetermined number of times (for example, several thousand times) for each pulse period for this digital received light signal (step S23 and FIG. 10D).
第3工程:(ステップS3):反射光から第1波長、第2波長、第3波長の各レーザ光が被測定部位のグルコースにそれぞれ吸光された割合である第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率を算出する工程。 Third step: (Step S3): a first absorptance and a second absorptance, which are ratios in which the laser light of the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength is absorbed by the glucose at the measurement site from the reflected light, respectively. And calculating a third absorbance.
第1波長λ1についてのサンプリングデータSを平均化し、1つのディジタル受光信号を求める(ステップS31)。照射されたレーザ光量が一定とし、ディジタル受光信号から第1波長λ1がグルコースに吸光された割合である第1吸光率I1を算出する(ステップS32)。 The sampling data S for the first wavelength λ1 is averaged to obtain one digital received light signal (step S31). A first light absorption rate I1, which is a ratio at which the first wavelength λ1 is absorbed by glucose, is calculated from the digital received light signal with the irradiated laser light amount being constant (step S32).
第2波長λ2および第3波長λ3についても、同様に第1工程から第3工程を行い、それぞれグルコースに吸光された割合である第2吸光率I2、第3吸光率I3を算出する。 Similarly, for the second wavelength λ2 and the third wavelength λ3, the first step to the third step are performed, and the second absorbance I2 and the third absorbance I3, which are ratios absorbed by glucose, are calculated.
第4工程(ステップS4):第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率の2次微分値を演算する工程。 Fourth step (step S4): a step of calculating a second derivative of the first absorbance, the second absorbance, and the third absorbance.
第1吸光率I1、第2吸光率I2、第3吸光率I3を離散した3点のデータとして、2次微分値iを算出する。これにより、中心波長である第2波長λ2の吸光率(第2吸光率I2)を頂点として周りの2点からの吸光率の変化量を得ることができる。 The secondary differential value i is calculated by using the first absorbance I1, the second absorbance I2, and the third absorbance I3 as discrete data. As a result, it is possible to obtain the amount of change in the absorbance from the two surrounding points with the absorbance at the second wavelength λ2 (the second wavelength λ2) being the center wavelength as the apex.
第5工程(ステップS5):第1吸光率、第2吸光率を第3吸光率および所定の基準値に基づき補正し、第1補正吸光率、第2補正吸光率を算出する工程。 Fifth step (step S5): A step of correcting the first absorbance and the second absorbance based on the third absorbance and a predetermined reference value, and calculating the first corrected absorbance and the second corrected absorbance.
第1、第2、第3吸光率λ1〜λ3のそれぞれに対する第1、第2、第3基準吸光率Ib1〜Ib3は予め測定されている。第1、第2、第3基準吸光率Ib1〜Ib3は、第1波長λ1〜第3波長λ3のそれぞれにおける、純水による吸光率である。第3波長λ3は、純水による吸光率が最も高い波長の近傍が選択されており、その波長における実測の吸光率(第3吸光率I3)はほぼ純水のみの吸光率(第3基準吸光率Ib3)に近い値となる。 The first, second, and third reference absorbances Ib1 to Ib3 for the first, second, and third absorbances λ1 to λ3 are measured in advance. The first, second, and third reference absorbances Ib1 to Ib3 are absorbances of pure water at each of the first wavelength λ1 to the third wavelength λ3. As the third wavelength λ3, the vicinity of the wavelength having the highest absorbance by pure water is selected, and the actually measured absorbance at that wavelength (third absorbance I3) is substantially the absorbance of only pure water (third reference absorbance). The value is close to the rate Ib3).
そこで、第3吸光率I3と第3基準吸光率Ib3により基準シフト量Sfを算出し(ステップS51)、該基準シフト量Sfにより、第1、第2吸光率をそれぞれ補正して第1基準補正吸光率Ibr1、第2基準補正吸光率Ibr2を算出する(ステップS52)。 Therefore, the reference shift amount Sf is calculated from the third absorbance I3 and the third reference absorbance Ib3 (step S51), and the first and second absorbances are corrected by the reference shift amount Sf, thereby correcting the first reference. The absorbance Ibr1 and the second reference corrected absorbance Ibr2 are calculated (step S52).
第1吸光率I1および第2吸光率I2には、グルコースによる変動量が含まれているため、これらの純水の特性と比較することで定量的な値が得られる。すなわち、第1および第2基準補正吸光率Ib1、Ib2をそれぞれ第1、第2基準吸光率Ib1、Ib2により補正して定量的な値である第1補正吸光率Ir1、および第2補正吸光率Ir2を算出する(ステップS53)。 Since the first light absorption rate I1 and the second light absorption rate I2 include fluctuation amounts due to glucose, a quantitative value can be obtained by comparing with the characteristics of these pure waters. That is, the first and second reference corrected absorbances Ib1 and Ib2 are corrected by the first and second reference absorbances Ib1 and Ib2, respectively, and the first corrected absorbance Ir1 and the second corrected absorbance are quantitative values. Ir2 is calculated (step S53).
第6工程(ステップS6):第1、第2補正吸光率と、第3吸光率、および2次微分値を用いて血糖値を演算する工程。 Sixth step (step S6): a step of calculating a blood glucose level using the first and second corrected absorbances, the third absorbance, and the second derivative value.
第1補正吸光率Ir1、第2補正吸光率Ir2、第3吸光率I3を2次微分値iを定量化するためのパラメータとし、更にこれらをパラメータとする血糖値変換関数によって、血糖値を求める。 The first corrected absorbance Ir1, the second corrected absorbance Ir2, and the third absorbance I3 are used as parameters for quantifying the secondary differential value i, and the blood glucose level is obtained by a blood glucose level conversion function using these as parameters. .
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、青果物等の糖度検出に光学測定ユニット1を用いる場合を示し、例えば果物の果糖を検出する場合について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2nd Embodiment shows the case where the
すなわち、光学測定ユニット1を説明する図3を参照し、レーザ光20は、第1波長λ1、第2波長λ2、第3波長λ3で出射され、各波長はそれぞれ近傍の波長の近赤外光であり、この順で波長が長くなる(λ1<λ2<λ3)。また第3波長λ3は純水による吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長であり、第2波長λ2は果糖による吸光率が大きい波長であり、第1波長λ1は、果糖による吸光率が小さい波長である。
That is, referring to FIG. 3 for explaining the
発光部11のレーザ光20は適切なレンズ開口径NAによってビームが絞られ、表皮251下層(内部)の被測定部位25(果肉部)に対して角度θで照射される。この角度θは、遮光板17の垂直方向(紙面上下)の中心線とレーザ光20の光軸で成す角であり、果肉部の果糖濃度の測定に最も適切な角度に設定され、照射されたビームのフォーカス点D、Wは果肉部の果糖からの反射光(拡散反射光)を最も効率良く得られる点に設定される。ここでフォーカス点Dは表皮251からの深さであり果糖の測定に適した深さが選択される。
The
例えば、モモ果実の場合、縫合線と直角をなす果実赤道部(腹部)が平均糖度を示すなど、果物の種類(形状)により効率的に糖度を検出できる部位がある程度特定されている。 For example, in the case of peach fruit, a part where the sugar content can be detected efficiently is specified to some extent depending on the type (shape) of the fruit, such as the fruit equator (abdomen) perpendicular to the suture line shows the average sugar content.
従って、これらに基づき、果糖の測定に適したフォーカス点D、Wや角度θが適宜選択される。 Therefore, based on these, the focus points D and W and the angle θ suitable for the measurement of fructose are appropriately selected.
また、本実施形態の光学測定ユニット1は、非侵襲方式ではあるが、被測定部位に接触させて使用するものである。例えば、スペクトル分析の反射方式による糖度の測定では、果物の形状や大きさにより近赤外光の照射位置がばらつく問題があるが、本実施形態では所望の位置にレーザ光を照射させることができる。
Moreover, although the
受光部12側は、反射光21を効率よく選択するための角度θ’、フォーカス点D’、W’に設定される。角度θ’は遮光板17の垂直方向の中心線と反射光21の光軸で成す角であり、フォーカス点D’、W’はそれぞれ、表皮251からの深さ、遮光板17の中心又は端部からの距離である。
The
拡散反射されたビームは基本的にあらゆる層からの反射光があるため、角度θ’、フォーカス点D’、W’およびレンズ開口径NA’によって、果肉部の平均糖度が得られる位置からの反射光を選択的に集光するように設定される。 Since the diffusely reflected beam basically has reflected light from all layers, reflection from a position where the average sugar content of the flesh is obtained by the angle θ ′, the focus points D ′, W ′, and the lens aperture diameter NA ′. It is set to selectively collect light.
これ以外の詳細な説明は省略するが、果糖もグルコース同様に糖分であるので、第1の実施形態のグルコースを果糖とし、被測定部位を果物の平均糖度が得られる果肉部とすることで、第1の実施形態と同様に実施できる。
Although detailed description other than this is omitted, since fructose is also a sugar component like glucose, the glucose of the first embodiment is fructose, and the measurement site is a flesh part from which the average sugar content of the fruit is obtained. It can be implemented in the same manner as in the first embodiment.
1 光学測定部
2 表示部
3 アタッチメント
4 電源スイッチ
5 測定開始・停止ボタン
6 制御部
7 電源部
8 外部筐体
11 発光部
11a 集光レンズ
12 受光部
12a 集光レンズ
13 APC
14 増幅器
16 温度センサ
17 遮光板
18 スイッチ
20 レーザ光
21 反射光
25 被測定部位
61 DSP
62 A/D変換回路
63 レーザドライバ
64 表示ドライバ
65 演算処理部
100 血糖値測定装置
251 表皮
252 真皮層
253 皮下組織
λ1 第1波長
λ2 第2波長
λ3 第3波長
I1 第1吸光率
I2 第2吸光率
I3 第3吸光率
Ib1 第1基準吸光率
Ib2 第2基準吸光率
Ib3 第3基準吸光率
Ibr1 第1基準補正吸光率
Ibr2 第2基準補正吸光率
Ir1 第1補正吸光率
Ir2 第2補正吸光率
i 2次微分値
DESCRIPTION OF
14
62 A /
Claims (12)
前記発光部は、前記被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長、第2波長および第3波長の近赤外レーザ光を個別に出力し、
前記受光部は、前記被測定部位で反射した前記レーザ光の反射光をそれぞれ検出し、
前記制御部は演算処理部を備え、該演算処理部は前記反射光を前記第1波長、第2波長、第3波長の前記レーザ光が前記被測定部位の糖分にそれぞれ吸光された割合である第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率に換算し、該第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率の2次微分値を演算し、前記2次微分値および、前記第1、第2、第3吸光率に基づく値により前記被測定部位における糖度を算出することを特徴とする光学測定ユニット。 An optical measurement unit that has a light emitting unit, a light receiving unit, and a control unit, and measures sugar content in a measurement site,
The light emitting unit individually outputs near-infrared laser beams having an emission wavelength of a first wavelength, a second wavelength, and a third wavelength, respectively, with respect to the measurement site,
The light receiving unit detects reflected light of the laser beam reflected by the measurement site,
The control unit includes an arithmetic processing unit, and the arithmetic processing unit is a ratio in which the reflected light is absorbed into the sugar of the measurement site by the laser light having the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength. Converting the first absorbance, the second absorbance, and the third absorbance, calculating the second derivative of the first absorbance, the second absorbance, and the third absorbance, the second derivative, and the An optical measurement unit characterized in that the sugar content at the measurement site is calculated from values based on the first, second, and third absorbances.
前記発光部は、前記被測定部位に対して出射波長がそれぞれ第1波長、第2波長および第3波長の近赤外レーザ光を個別に出力し、
前記受光部は、前記被測定部位で反射した前記レーザ光の反射光をそれぞれ検出し、
前記制御部は演算処理部を備え、該演算処理部は前記反射光を前記第1波長、第2波長、第3波長の前記レーザ光が前記被測定部位の糖分にそれぞれ吸光された割合である第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率に換算し、該第1吸光率、第2吸光率、第3吸光率の2次微分値を演算し、前記第1、第2吸光率を、前記第3吸光率および所定の基準値により補正して第1補正吸光率、第2補正吸光率を算出し、前記2次微分値および、前記第1、第2補正吸光率、および前記第3吸光率に基づき前記被測定部位における糖度を算出することを特徴とする光学測定ユニット。 An optical measurement unit that has a light emitting unit, a light receiving unit, and a control unit, and measures sugar content in a measurement site,
The light emitting unit individually outputs near-infrared laser beams having an emission wavelength of a first wavelength, a second wavelength, and a third wavelength, respectively, with respect to the measurement site,
The light receiving unit detects reflected light of the laser beam reflected by the measurement site,
The control unit includes an arithmetic processing unit, and the arithmetic processing unit is a ratio in which the reflected light is absorbed into the sugar of the measurement site by the laser light having the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength. It converts into the 1st light absorbency, the 2nd light absorbency, and the 3rd light absorbency, computes the 2nd derivative of the 1st light absorbency, the 2nd light absorbency, and the 3rd light absorbency, and the 1st, 2nd light absorbency Is corrected with the third absorbance and a predetermined reference value to calculate a first corrected absorbance and a second corrected absorbance, and the second derivative value, the first and second corrected absorbances, and the An optical measurement unit that calculates sugar content at the measurement site based on a third absorbance.
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---|---|---|---|---|
JP6134429B1 (en) * | 2016-09-23 | 2017-05-24 | 東京瓦斯株式会社 | Detection apparatus and detection method |
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2006
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6134429B1 (en) * | 2016-09-23 | 2017-05-24 | 東京瓦斯株式会社 | Detection apparatus and detection method |
JP2018048976A (en) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 東京瓦斯株式会社 | Detection apparatus and detection method |
CN106923844A (en) * | 2017-04-01 | 2017-07-07 | 北京航空航天大学 | Non-invasive glucometer based on local blood characteristic variations |
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