JP2008061698A - Blood sugar level measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、グルコース濃度を非侵襲的に測定する血糖値測定装置に関し、具体的には、例えば中赤外光の吸収スペクトルに基づいてグルコース濃度を測定する全反射減衰法（ＡＴＲ；Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を利用した血糖値測定装置に関する。 The present invention relates to a blood glucose level measuring apparatus that non-invasively measures a glucose concentration. Specifically, for example, an ATR (Attenuated Total Reflection) that measures a glucose concentration based on an absorption spectrum of mid-infrared light, for example. ) Is used.
現在、例えば糖尿病の診断目的で利用される、患者の血糖値（血中グルコース濃度）を測定するための血糖値測定装置のある種のものにおいては、少量の血液を採取することが必要とされている。
しかし、血液を使用する血糖値測定装置は、患者にとって苦痛を伴い、感染症などへの配慮が必要である、などの問題がある。
Currently, some types of blood glucose measuring devices for measuring a patient's blood glucose level (blood glucose concentration) used for the purpose of diagnosis of diabetes, for example, require collecting a small amount of blood. ing.
However, blood glucose level measuring devices that use blood are painful for patients and have problems such as the need to consider infectious diseases.
そこで、近年においては、グルコース濃度を非侵襲的に測定するための技術研究がなされており、多くの報告がなされている。
例えばＡＴＲ結晶を生体と接触させて、１μｍ以上の赤外光を使用してグルコース濃度を測定する血糖値測定装置（特許文献１参照）や、ＡＴＲ法を利用したものにおいて７５０〜４０００ｃｍ-1の波数範囲の中赤外光を使用する血糖値測定装置（特許文献２および非特許文献１参照）が提案されている。
これらのうちでも、中赤外光を使用した血糖値測定は、グルコースの倍音などのスペクトルを測定する近赤外域での透過散乱光による血糖値とは異なり、グルコースの光の吸収を直接観測するため、グルコースの波数に着目すればよく、高精度の定量評価が期待できるものとされている。
Therefore, in recent years, technical research for measuring the glucose concentration non-invasively has been made, and many reports have been made.
For example, in a blood glucose level measuring apparatus (see Patent Document 1) that measures the glucose concentration using an infrared light of 1 μm or more by bringing an ATR crystal into contact with a living body, or a device using the ATR method, the blood glucose level is 750 to 4000 cm −1 . A blood glucose level measuring apparatus using mid-infrared light in the wave number range (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 1) has been proposed.
Among these, blood glucose level measurement using mid-infrared light directly observes the absorption of glucose light, unlike blood glucose level due to transmitted and scattered light in the near-infrared region that measures the spectrum of glucose overtones and the like. Therefore, it is only necessary to pay attention to the wave number of glucose, and high-precision quantitative evaluation can be expected.
しかしながら、例えば非特許文献１に開示されている血糖値測定装置のように、例えば手の中指を測定部位とした場合には、十分に高い精度で、再現性よく測定を行うことが困難である、という問題が生ずることが判明した。 However, for example, when the middle finger of the hand is used as the measurement site, as in the blood glucose level measuring device disclosed in Non-Patent Document 1, it is difficult to perform measurement with sufficiently high accuracy and good reproducibility. It has been found that this problem occurs.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、血糖値の測定を非侵襲的に高い精度でかつ再現性よく行うことのできる血糖値測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a blood sugar level measuring apparatus capable of measuring blood sugar levels non-invasively with high accuracy and good reproducibility. To do.
本発明の血糖値測定装置は、測定子を測定部位である被験者の上肢下腕手関節内側部に接触させて当該測定子を介して中赤外光を測定部位に照射することにより中赤外光の吸収度を測定する全反射減衰法によって、生体中のグルコース濃度を非侵襲的に測定する血糖値測定装置であって、
被験者の上肢下腕部を載置台に固定する固定機構と、測定子を測定部位に押圧して接触状態を維持する測定子押圧機構とを有することを特徴とする。
本明細書において、「中赤外光」とは７５０〜４０００ｃｍ-1の波数範囲（１３．３〜２．５μｍの波長範囲）の光をいう。
The blood glucose level measuring apparatus of the present invention is configured to bring the measuring element into contact with the inner side of the lower limb wrist joint of the subject who is the measuring part and irradiate the measuring part with the mid-infrared light through the measuring element. A blood glucose level measuring device that noninvasively measures glucose concentration in a living body by a total reflection attenuation method that measures light absorption,
It has a fixing mechanism that fixes the lower arm part of the upper limb of the subject to the mounting table, and a measuring element pressing mechanism that presses the measuring element against the measurement site and maintains the contact state.
In this specification, “middle infrared light” refers to light in the wave number range of 750 to 4000 cm −1 (the wavelength range of 13.3 to 2.5 μm).
本発明の血糖値測定装置においては、測定子押圧機構は、測定子を載置台の表面に対して鉛直方向に変位させる位置調整手段と、被験者の上肢下腕部が載置台に載置された状態において測定子を被験者の測定部位に対して付勢する測定子付勢手段とを備えており、測定子の載置台の表面に対するレベル位置が位置調整手段によって調整されることにより、測定子付勢手段による測定子の測定部位に対する押圧力の大きさが調整される構成とすることができる。 In the blood sugar level measuring apparatus of the present invention, the measuring element pressing mechanism includes a position adjusting means for displacing the measuring element in a vertical direction with respect to the surface of the mounting table, and a lower arm portion of the upper limb of the subject mounted on the mounting table. A measuring element urging means for urging the measuring element to the measurement site of the subject in the state, and the level position of the measuring element with respect to the surface of the mounting table is adjusted by the position adjusting means. It can be set as the structure by which the magnitude | size of the pressing force with respect to the measurement site | part of the measuring element by a biasing means is adjusted.
また、本発明の血糖値測定装置においては、測定子押圧機構は、測定子の、測定部位に対する押圧力の大きさを調整する押圧力調整手段を備えた構成とされていることが好ましい。 In the blood sugar level measuring apparatus of the present invention, it is preferable that the measuring element pressing mechanism includes a pressing force adjusting unit that adjusts the pressing force of the measuring element with respect to the measurement site.
さらに、本発明の血糖値測定装置においては、載置台の表面には、被験者の上肢下腕部を測定部位が測定子に対して位置決めされた状態で載置するための位置決め手段が設けられた構成とされていることが好ましい。 Furthermore, in the blood sugar level measuring apparatus of the present invention, positioning means for mounting the lower limb of the upper limb of the subject in a state where the measurement site is positioned with respect to the measuring element is provided on the surface of the mounting table. It is preferable to be configured.
本発明の血糖値測定装置によれば、中赤外光を利用したＡＴＲ法が実施されることにより、中赤外域の吸収ピークはグルコース分子の一次吸収であり、グルコースの光の吸収を直接観測することができるので、倍音や結合音など近赤外域のピークを測定するよりも正確に測定を行うことができ、しかも、測定子押圧機構によって適正な大きさに調整された押圧力で測定子が測定部位に接触された状態で、上肢下腕部が固定機構によって固定され、この状態で、上肢下腕手関節内側部という特定の測定部位において測定が行われることにより、測定子と測定部位との良好な接触状態が達成され、皮脂や水分の影響および体毛などの影響を受けることなしに、グルコースの吸収シグナルを多く含む吸収スペクトルを取得することができるので、血糖値を非侵襲的に高い精度で測定することができる。
また、測定部位が被験者にとって可視部位であることにより、被験者に不安感を与えることがなく、また測定を個人で実施することができる。
According to the blood glucose level measuring apparatus of the present invention, by performing the ATR method using mid-infrared light, the absorption peak in the mid-infrared region is the primary absorption of glucose molecules, and the light absorption of glucose is directly observed. Therefore, it is possible to measure more accurately than measuring near-infrared peaks such as overtones and combined sounds, and with a pressing force adjusted to an appropriate size by the pressing mechanism. The lower limb part of the upper limb is fixed by the fixing mechanism in a state where the measurement part is in contact with the measurement part, and in this state, the measurement is performed at the specific measurement part called the inner part of the wrist joint of the upper limb lower arm, thereby the measurement element and the measurement part As a result, it is possible to obtain an absorption spectrum containing a large amount of glucose absorption signals without being affected by sebum, moisture and body hair. Can be measured values in a non-invasive high precision.
In addition, since the measurement site is a visible site for the subject, the subject is not anxious and the measurement can be performed individually.
さらに、位置決め手段が載置台に設けられていることにより、血糖値測定を行うに際して同じ測定部位で測定することができるので、血糖値の測定を再現性よく行うことができ、得られる測定結果は高い信頼性を有するものとなる。 Furthermore, since the positioning means is provided on the mounting table, blood glucose level measurement can be performed at the same measurement site when blood glucose level measurement is performed. It will have high reliability.
図１は、本発明の血糖値測定装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
この血糖値測定装置は、中赤外域の吸収スペクトルを検出する吸収スペクトル検出部１０と、この吸収スペクトル検出部１０により得られた吸収スペクトルに対して所定の演算処理を行うことにより血糖値を算出する演算処理部７０と、演算処理部７０により得られた結果を表示する表示部８０とを備えている。
吸収スペクトル検出部１０は、例えばファイバー型ＡＴＲ結晶からなる測定子１１と、例えばモリブデンシリサイドヒータやハロゲンランプなどからなり、中赤外の波長範囲で連続スペクトルを出力する光源２１と、例えば分散型赤外分光光度計やフーリエ赤外分光光度計などからなる光検出器２２とにより構成されている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a blood sugar level measuring apparatus according to the present invention.
This blood sugar level measuring device calculates an blood sugar level by performing a predetermined calculation process on the absorption spectrum obtained by the absorption spectrum detecting unit 10 and the absorption spectrum detecting unit 10 that detects an absorption spectrum in the mid-infrared region. And a display unit 80 for displaying the results obtained by the arithmetic processing unit 70.
The absorption spectrum detection unit 10 includes a probe 11 made of, for example, a fiber type ATR crystal, a light source 21 made of, for example, a molybdenum silicide heater or a halogen lamp, and outputs a continuous spectrum in the mid-infrared wavelength range. It is comprised with the photodetector 22 which consists of an outer spectrophotometer, a Fourier infrared spectrophotometer, etc.
測定子１１は、図２に示すように、例えばカルコゲナイドからなる直径１ｍｍのＡＴＲファイバー１２がＵ字型に折り返された状態で保持部材１６によって保持されて、構成されており、被験者の測定部位６５に接触される弧状湾曲部１３は、クラッド１２Ｂを有さず、コア１２Ａが露出された状態とされている。
ＡＴＲファイバー１２の一端面１４は、光源２１に対向状態で設けられており、ＡＴＲファイバー１２の他端面１５は、光検出器２２に対向状態で設けられている。
そして、ＡＴＲファイバー１２内を伝播する中赤外光（図２において光線軌跡の一部を矢印で示す。）は、皮膚に接する弧状湾曲部１３にてＡＴＲファイバー１２から、光の波長長さに相当する例えば１０μｍ程度まで皮膚に入り込み、グルコースの浸出している角質層より下の領域で反射してＡＴＲファイバー１２内に戻る。
As shown in FIG. 2, the measuring element 11 is configured by holding, for example, a 1 mm diameter ATR fiber 12 made of chalcogenide and held by a holding member 16 in a U-shaped state. The arcuate curved portion 13 that is in contact with the core does not have the cladding 12B, and the core 12A is exposed.
One end surface 14 of the ATR fiber 12 is provided facing the light source 21, and the other end surface 15 of the ATR fiber 12 is provided facing the light detector 22.
The mid-infrared light propagating through the ATR fiber 12 (a part of the ray trajectory is indicated by an arrow in FIG. 2) is transmitted from the ATR fiber 12 to the wavelength length of the light at the arcuate curved portion 13 in contact with the skin. Corresponding to the skin, for example, to about 10 μm, is reflected in the region below the stratum corneum where glucose is leached, and returns into the ATR fiber 12.
この血糖値測定装置においては、図３および図４に示すように、載置台２５上に載置される被験者の上肢下腕部における特定の測定部位に対して測定子１１を押圧して接触状態に維持する測定子押圧機構３０が設けられている。
測定子押圧機構３０は、被験者の上肢下腕部が載置台２５に載置された状態において測定子１１を被験者の測定部位に対して付勢する測定子付勢手段を備えた可動部４０と、この可動部４０が一体に固定され、測定子１１を載置台２５の表面に対して鉛直方向（図３において上下方向）に変位させる位置調整手段５０とにより構成されている。
In this blood glucose level measuring apparatus, as shown in FIGS. 3 and 4, the measuring element 11 is pressed against a specific measurement site in the lower arm portion of the upper limb of the subject placed on the mounting table 25 and is in contact with the blood glucose level measuring apparatus. A stylus pressing mechanism 30 is provided to maintain the above.
The probe pressing mechanism 30 includes a movable unit 40 provided with a probe urging unit that urges the probe 11 with respect to the measurement site of the subject in a state where the lower arm portion of the upper limb of the subject is mounted on the mounting table 25. The movable portion 40 is integrally fixed, and includes a position adjusting means 50 that displaces the measuring element 11 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3) with respect to the surface of the mounting table 25.
可動部４０は、略箱状の筐体４１と、この筐体４１内部に配置された測定子付勢手段である例えばコイルバネ４２と、このコイルバネ４２の内部空間内に挿通されて配置されたロッド４３と、このロッド４３の一端部（図３において上端部）が内部空間内に挿入されると共に筐体４１から突出状態で設けられたシリンダ４４と、このシリンダ４４の一端面に一体に固定された、載置台２５の表面に沿って水平方向に伸びるアーム４５とにより構成されており、測定子１１は、その弧状湾曲部１３が載置台２５に形成された開口２６を介して外部に露出される姿勢で、アーム４５の他端部に設けられた保持部４６によって保持されている。
ロッド４３の他端部には、コイルバネ４２の他端部に係止されるフランジ部分４３Ａが形成されており、また、シリンダ４４の他端部には、筐体４１の内壁面に係止されるフランジ部分４４Ａがコイルバネ４２の一端部に対接状態で形成されている。
The movable portion 40 includes a substantially box-shaped casing 41, a coil spring 42 serving as a probe urging means disposed inside the casing 41, and a rod disposed so as to be inserted into the internal space of the coil spring 42. 43, one end of the rod 43 (the upper end in FIG. 3) is inserted into the internal space and is provided in a projecting state from the housing 41, and is fixed integrally to one end surface of the cylinder 44. The measuring element 11 is exposed to the outside through an opening 26 formed in the mounting table 25. The arm 45 extends in the horizontal direction along the surface of the mounting table 25. In this posture, it is held by a holding portion 46 provided at the other end of the arm 45.
The other end of the rod 43 is formed with a flange portion 43 </ b> A that is engaged with the other end of the coil spring 42. The other end of the cylinder 44 is engaged with the inner wall surface of the housing 41. A flange portion 44 </ b> A is formed on one end of the coil spring 42 in a contact state.
位置調整手段５０は、可動部４０の筐体４１が固定されるステージ５１と、このステージ５１を可動部４０におけるコイルバネ４２の伸縮方向（図３において上下方向）に移動可能に保持する台座５２と、ステージ５１に設けられたステージ移動用ネジ５３とにより構成されており、台座５２が装置本体の機枠２８に固定されている。５４は、ステージ５１を台座５２に固定する固定用ネジである。
この位置調整手段５０によって、測定子の、載置台２５の表面に対するレベル位置が調整されることにより上肢下腕部が載置台２５に載置されたときのコイルバネ４２の収縮量が調整され、これにより、測定子１１の、測定部位に対する押圧力の大きさが調整可能とされている。
The position adjusting means 50 includes a stage 51 to which the casing 41 of the movable unit 40 is fixed, and a pedestal 52 that holds the stage 51 so as to be movable in the expansion / contraction direction (vertical direction in FIG. 3) of the coil spring 42 in the movable unit 40. , And a stage moving screw 53 provided on the stage 51, and a pedestal 52 is fixed to the machine casing 28 of the apparatus main body. Reference numeral 54 denotes a fixing screw for fixing the stage 51 to the pedestal 52.
The position adjustment means 50 adjusts the level position of the measuring element with respect to the surface of the mounting table 25, thereby adjusting the amount of contraction of the coil spring 42 when the lower arm portion of the upper limb is mounted on the mounting table 25. Therefore, the magnitude of the pressing force of the measuring element 11 on the measurement site can be adjusted.
この血糖値測定装置における測定子押圧機構３０には、さらに、測定子１１の測定部位に対する押圧力の大きさを調整する押圧力調整手段が設けられている。
この押圧力調整手段は、例えば可動部４０の筐体４１の下壁を貫通して設けられた押圧力調整用ネジ５５により構成されており、この押圧力調整用ネジ５５の先端部がロッド４３のフランジ部分４３Ａの他面に対接されている。
押圧力調整手段をさらに備えていることにより、測定部位に凹凸がある場合であっても、測定子１１と測定部位との良好な接触状態を確実に得ることができる。
The measuring element pressing mechanism 30 in the blood sugar level measuring apparatus is further provided with a pressing force adjusting means for adjusting the magnitude of the pressing force with respect to the measurement site of the measuring element 11.
This pressing force adjusting means is constituted by, for example, a pressing force adjusting screw 55 provided through the lower wall of the casing 41 of the movable portion 40, and the tip end portion of the pressing force adjusting screw 55 is the rod 43. Is in contact with the other surface of the flange portion 43A.
By further including the pressing force adjusting means, it is possible to reliably obtain a good contact state between the measuring element 11 and the measurement site even when the measurement site is uneven.
この血糖値測定装置においては、図５に示すように、被験者の上肢下腕部を載置台２５上に固定する固定機構である、例えば血圧計などに使われるマジックテープ（登録商標）式の帯状のカフよりなる固定バンド６０を備えている。
また、載置台２５の表面には、位置決め手段としての、例えば碁盤目状に形成された溝２５Ａが形成されている。
このような固定機構および位置決め手段を備えていることにより、毎回同じ測定部位において測定を行うことができると共に、測定時において測定部位がズレてしまうことを確実に防止することができる。
In this blood glucose level measuring device, as shown in FIG. 5, a Velcro band (registered trademark) type belt used for, for example, a sphygmomanometer is a fixing mechanism for fixing the lower arm portion of the upper limb of the subject on the mounting table 25. A fixed band 60 made of a cuff is provided.
Further, on the surface of the mounting table 25, grooves 25A, for example, formed in a grid pattern, are formed as positioning means.
By providing such a fixing mechanism and positioning means, it is possible to perform measurement at the same measurement site every time and reliably prevent the measurement site from being displaced during measurement.
以下においては、上記血糖値測定装置による血糖値の測定方法について説明する。
上述したように、本発明の血糖値測定装置は、被験者の上肢下腕手関節内側部を測定部位として中赤外光を利用したＡＴＲ法により血糖値を非侵襲的に測定するものである。
測定部位である「上肢下腕手関節内側部」とは、図６に示すように、上肢下腕部６５における手首関節位置Ｓ１から肘関節位置Ｓ２までの長さＬに対して、手首関節位置Ｓ１から肘関節位置Ｓ２に向かって上向するＬ／３の長さの範囲ＭＡ内の部位をいう。
In the following, a blood glucose level measuring method by the blood glucose level measuring apparatus will be described.
As described above, the blood glucose level measuring apparatus of the present invention measures blood glucose level non-invasively by the ATR method using mid-infrared light with the inner side of the lower limbs of the upper limb of the subject as the measurement site.
As shown in FIG. 6, the measurement site “inner side of the upper limb lower arm wrist joint” refers to the wrist joint position with respect to the length L from the wrist joint position S1 to the elbow joint position S2 in the upper limb lower arm 65. It refers to a portion within the range MA of a length of L / 3 that is upward from S1 toward the elbow joint position S2.
血糖値測定の際には、先ず、上肢下腕部６５を手の甲を上方に向けた状態で位置決めして載置して固定バンド６０により固定する。位置決め方法としては、例えば４箇所の指の又の位置の各々を載置台２５の表面に碁盤目状に形成された溝２５Ａの所定位置に合わせた状態において写真を撮り、次回の測定の際に当該写真により位置を確認することにより行うことができる。
そして、測定子押圧機構３０におけるステージ移動用ネジ５３を調整することによりステージ５１に固定された可動部４０全体を上下方向に変位させて測定子１１の測定部位に対する押圧力の大きさを調整する。具体的には、例えば測定前において測定子１１の先端部分が載置台２５の表面より突出しない状態（コイルバネ４２が自然長である状態、図３参照）とされていれば、測定子１１と測定部位との良好な接続状態を得ることができないことから、図７に示すように、測定子１１を含む可動部４０全体を上方に変位させることにより可動部４０のシリンダ４４が下方に変位してフランジ部分４４Ａによってコイルバネ４２が圧縮され、これにより生ずるバネ力によって、測定子１１が測定部位に対して付勢されて測定子１１と測定部位との良好な接触状態が得られる。また、図８に示すように、予め押圧力調整用ネジ５５を調整することによりロッド４３のフランジ部分４３Ａによってコイルバネ４２を下方から圧縮した状態としておき、さらに、上記のような位置調整を行うようにしてもよい。
具体的には、測定子１１と測定部位との接触状態が、例えば測定子１１の測定部位に対する押圧力の大きさが１〜１１ｋｇｆ／ｃｍ2 、測定子１１の測定部位に対する接触面積が０．００４５ｃｍ2 程度となる状態が得られるよう、測定子１１の測定部位に対する押圧力が調整される。
When measuring the blood glucose level, first, the lower arm portion 65 of the upper limb is positioned and placed with the back of the hand facing upward and fixed by the fixing band 60. As a positioning method, for example, a photograph is taken in a state in which each of the four finger positions is aligned with a predetermined position of a groove 25A formed in a grid pattern on the surface of the mounting table 25, and at the time of the next measurement. This can be done by confirming the position with the photograph.
And the magnitude | size of the pressing force with respect to the measurement site | part of the measuring element 11 is adjusted by displacing the whole movable part 40 fixed to the stage 51 by adjusting the stage moving screw 53 in the measuring element pressing mechanism 30. . Specifically, for example, if the tip of the probe 11 does not protrude from the surface of the mounting table 25 before the measurement (the coil spring 42 is in a natural length, see FIG. 3), the probe 11 and the measurement Since a good connection state with the part cannot be obtained, the cylinder 44 of the movable part 40 is displaced downward by displacing the entire movable part 40 including the measuring element 11 as shown in FIG. The coil spring 42 is compressed by the flange portion 44A, and the measuring element 11 is urged against the measurement site by the spring force generated thereby, and a good contact state between the measuring element 11 and the measurement site is obtained. Further, as shown in FIG. 8, the coil spring 42 is compressed from below by the flange portion 43 </ b> A of the rod 43 by adjusting the pressing force adjusting screw 55 in advance, and the position adjustment as described above is further performed. It may be.
Specifically, the contact state between the measuring element 11 and the measurement site is, for example, that the pressing force of the measuring element 11 with respect to the measurement site is 1 to 11 kgf / cm 2 , and the contact area of the measuring element 11 with respect to the measurement site is 0. The pressing force of the measuring element 11 on the measurement site is adjusted so that a state of about 0045 cm 2 is obtained.
このように、被験者の上肢下腕手関節内側部を適正な押圧力で測定子１１に対して接触するよう固定した後、吸収スペクトル検出部１０による分光測定およびこれにより得られたスペクトルデータに応じた血糖値（グルコース濃度）を算出する演算処理が行われる。以下、図１および図９を参照して、分光測定および演算処理について具体的に説明する。 Thus, after fixing the test subject's upper limb lower arm wrist joint inner part so that it may contact with the measuring element 11 with appropriate pressing force, according to the spectral measurement by the absorption spectrum detection part 10, and the spectrum data obtained by this A calculation process for calculating the blood glucose level (glucose concentration) is performed. Hereinafter, spectroscopic measurement and calculation processing will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 9.
＜分光測定＞
光源２１から出射された中赤外域の波長範囲の光がＡＴＲファイバー１２内を伝播してコア１２Ａが露出する弧状湾曲部１３において被験者の測定部位に照射される。
被験者の測定部位に照射された光は、近接場光の効果によって、生体内に侵入した後再びＡＴＲファイバー１２内に導入される。その後、ＡＴＲファイバー１２内を伝播してＡＴＲファイバー１２の他面より出射される光が光検出器２２によって検出され、検出された光がスペクトル分解（分光）されてスペクトル強度が検出されることにより、吸収スペクトルが取得される。
吸収スペクトル検出部１０においては、スペクトル強度の検出が例えば１８０回以下の範囲内で積算され、さらに、このような処理を例えば３回行うことにより得られた値の平均値をとることにより１個の吸収スペクトルデータとして集約される。
<Spectroscopic measurement>
Light in the mid-infrared wavelength range emitted from the light source 21 propagates through the ATR fiber 12 and irradiates the measurement site of the subject at the arcuate curved portion 13 where the core 12A is exposed.
The light irradiated to the measurement site of the subject is introduced into the ATR fiber 12 again after entering the living body due to the effect of near-field light. Thereafter, light propagating through the ATR fiber 12 and emitted from the other surface of the ATR fiber 12 is detected by the photodetector 22, and the detected light is spectrally decomposed (spectroscopic) to detect the spectral intensity. An absorption spectrum is obtained.
In the absorption spectrum detection unit 10, spectrum intensity detection is integrated within a range of, for example, 180 times or less, and further, one value is obtained by taking an average value of values obtained by performing such processing three times, for example. Are collected as absorption spectrum data.
＜演算処理＞
吸収スペクトル検出部１０によって得られた吸収スペクトルデータは、演算処理部７０おいて、スペクトルデータ格納部７１に格納されると共に、吸収スペクトルデータに係る吸光度値が２階微分されて吸光度の２階微分値が算出された後、グルコースの吸収特性を示す特定の波数例えば１０３０ｃｍ-1付近でのピーク高さの絶対値が測定され、個人データが作成されると共に個人データ格納部７２に格納される。格納された個人データは、個人用検量線の更新等に利用することができる。また、この例においては、吸収スペクトルデータに係る吸光度の２階微分値についても、データ格納部７３に格納される構成とされている。
一方、予め取得しておいた、吸光度の２階微分値のピーク高さと血糖値との関係を示す個人用検量線が読み出され、上記測定値（吸光度の２階微分値）を当該個人用検量線に対照することにより測定値に応じたグルコースの濃度（血糖値）が算出される。
<Calculation processing>
The absorption spectrum data obtained by the absorption spectrum detection unit 10 is stored in the spectrum data storage unit 71 in the arithmetic processing unit 70, and the absorbance value related to the absorption spectrum data is second-order differentiated to obtain the second-order derivative of the absorbance. After the value is calculated, the absolute value of the peak height at a specific wave number indicating the glucose absorption characteristic, for example, around 1030 cm −1 is measured, and personal data is created and stored in the personal data storage unit 72. The stored personal data can be used for updating a personal calibration curve. In this example, the second-order differential value of the absorbance related to the absorption spectrum data is also stored in the data storage unit 73.
On the other hand, a personal calibration curve that has been acquired in advance and shows the relationship between the peak height of the second derivative of absorbance and the blood glucose level is read out, and the measured value (second derivative of absorbance) is used for the individual. By contrasting with the calibration curve, the glucose concentration (blood glucose level) corresponding to the measured value is calculated.
以上において、個人用検量線は、次のようにして取得されたものである。
先ず、上述した中赤外光を使用したＡＴＲ法によって上肢下腕手関節内側部における吸収スペクトルデータを取得すると同時に、実際に採血を行って例えば「アントセンス」などの医家用血糖値モニターにより血糖値濃度を測定する。そして、このような操作を１０分間隔毎に３回ほど繰り返し行った後、日本糖尿病学会の定める糖尿病判定基準に沿ったプロトコルに従って、「トレーランＧ７５」（グルコースの飲料、糖負荷試験薬）を被験者に摂取させた後、再び、ＡＴＲ法による吸収スペクトルデータの取得および採血による血糖値濃度の測定を１０分間隔毎に繰り返して行う。図１０は、ＡＴＲ法により取得された吸収スペクトルデータであって、（ニ）は糖負荷をかける前のもの、（イ）〜（ハ）は、糖負荷をかけた後における経時的な変化を示すものであり、（イ）〜（ハ）の順に時間が経過したものである。これらの吸収スペクトルデータは、光源２１としてモリブデンシリサイドヒータを用い、ヒータの表面温度を９００℃、出力される光の波数範囲が６０００〜４５０ｃｍ-1となる条件に設定すると共に、測定子１１の測定部位に対する押圧力を１１ｋｇｆ／ｃｍ2 に設定して得られたものである。
In the above, the personal calibration curve is obtained as follows.
First, absorption spectrum data in the inner part of the lower limb lower wrist wrist joint is acquired by the ATR method using mid-infrared light as described above, and at the same time, blood is actually collected and blood glucose is monitored by a doctor's blood sugar level monitor such as “Antosense”. Measure the value concentration. And after repeating such operation about 3 times for every 10 minutes interval, according to the protocol in accordance with the diabetes criteria set by the Japan Diabetes Society, “Trail Run G75” (glucose drink, glucose tolerance test drug) was examined. After that, the absorption spectrum data acquisition by the ATR method and the blood glucose concentration measurement by blood sampling are repeated again every 10 minutes. FIG. 10 shows absorption spectrum data acquired by the ATR method, where (d) is the data before applying the sugar load, and (a) to (c) are the changes over time after the sugar load was applied. The time is shown in the order of (A) to (C). In these absorption spectrum data, a molybdenum silicide heater is used as the light source 21, the heater surface temperature is set to 900 ° C., and the wave number range of the output light is set to 6000 to 450 cm −1. This was obtained by setting the pressing force on the part to 11 kgf / cm 2 .
ＡＴＲ法により取得される吸収スペクトルデータについては、上述した演算処理、すなわちスペクトルデータに係る吸光度の２階微分値の算出および特定の波数例えば１０３０ｃｍ-1付近でのピーク高さ（絶対値）の測定が行われる。図１１は、図１０に示す吸収スペクトルに係る吸光度（相対値）の２階微分値と波数との関係を示すグラフである。
このようにして、ＡＴＲ法によって得られる２階微分値のピーク高さ（血糖相当値）と、採血による実際の血糖値測定値を一対のデータとして、例えば１００ｍｇ／ｄｌ程度の血糖値変動を有する複数回分のデータ群を取得する。
次いで、図１２に示すように、採血による実際の血糖値測定値（横軸）に対して、吸光度の２階微分値（縦軸）をプロットし、例えば最小自乗法によって直線近似することにより、個人用検量線Ｌが得られる。
For the absorption spectrum data acquired by the ATR method, the above-described arithmetic processing, that is, calculation of the second derivative value of the absorbance related to the spectrum data and measurement of the peak height (absolute value) near a specific wave number, for example, 1030 cm −1. Is done. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the second-order differential value of the absorbance (relative value) and the wave number according to the absorption spectrum shown in FIG.
In this way, the peak height (blood glucose equivalent value) of the second-order differential value obtained by the ATR method and the actual blood glucose level measurement value obtained by blood collection are used as a pair of data, and the blood glucose level fluctuation is, for example, about 100 mg / dl. Acquire multiple data groups.
Next, as shown in FIG. 12, by plotting the second-order differential value (vertical axis) of the absorbance with respect to the actual blood glucose level measurement value (horizontal axis) by blood sampling, for example, by linear approximation by the least square method, A personal calibration curve L is obtained.
そして、演算処理部７０によって算出された例えばグルコース濃度が表示部８０に表示される。 Then, for example, the glucose concentration calculated by the arithmetic processing unit 70 is displayed on the display unit 80.
而して、上記血糖値測定装置によれば、中赤外光を利用したＡＴＲ法が実施されることにより、基本的には、中赤外域の吸収ピークはグルコース分子の一次吸収であり、グルコースによる光の吸収の程度を直接的に観測することができるので、倍音や結合音など近赤外域のピークを測定するよりも正確に測定を行うことができる。
しかも、上肢下腕部６５が、測定子押圧機構３０によって適正な大きさに調整された押圧力で測定子１１が測定部位に接触された状態で、固定バンド６０によって固定され、この状態で、上肢下腕手関節内側部という特定の測定部位において測定が行われることにより、測定子１１と測定部位との良好な接触状態が達成されることに加え、上肢下腕手関節内側部は、（１）皮脂や水分の影響が少ない部位であること（２）角質層が薄い部位であること（３）体毛のないもしくは少ない部位であること（４）適度の弾力性のある部位であること、などの特長を有することから、皮脂や水分の影響および体毛などの影響を受けることなしに、グルコースの吸収シグナルを多く含む吸収スペクトルを取得することができるので、血糖値を非侵襲的に高い精度で測定することができる。
実際に、図１２に示されているように、上肢下腕手関節内側部において取得された吸収スペクトルデータに係る検量線Ｌは、相関係数が０．８５であり、この検量線Ｌに基づいて算出される血糖値濃度は、採血による実際の血糖値測定値に対して相関があり（誤差が小さく）、信頼性の高いものとなる。
これに対して、腹、指および耳朶の各々について同一の測定条件で吸収スペクトルを検出し、当該吸収スペクトルに係る吸光度の２階微分値を、採血による実際の血糖値測定値に対してプロットし、最小自乗法によって直線近似することにより得られる検量線は、それぞれ、腹の場合には相関係数が０．０１、指の場合には相関係数が０．３３、耳朶の場合には相関係数が０．２１であり、これらの検量線に基づいて算出される血糖値濃度は、十分に高い信頼性を有するものとならないことが確認された。図１２において、「○」印が腹、「▲」印が指、「●」印が耳朶のデータを示す。
Thus, according to the blood sugar level measuring apparatus, by performing the ATR method using mid-infrared light, basically, the absorption peak in the mid-infrared region is the primary absorption of glucose molecules. Since the degree of light absorption by can be directly observed, measurement can be performed more accurately than measuring near-infrared peaks such as overtones and combined sounds.
Moreover, the lower limb 65 of the upper limb is fixed by the fixing band 60 in a state where the measuring element 11 is in contact with the measurement site with the pressing force adjusted to an appropriate size by the measuring element pressing mechanism 30, and in this state, In addition to achieving a good contact state between the measuring element 11 and the measurement site by performing the measurement at a specific measurement site called the inner side of the lower limb wrist joint of the upper limb, 1) The site is less affected by sebum and water (2) The stratum corneum is thin (3) The body has no or little hair (4) The site is moderately elastic Since it can acquire an absorption spectrum containing a lot of glucose absorption signals without being affected by sebum, moisture and body hair, the blood sugar level can be obtained non-invasively. There can be measured with accuracy.
Actually, as shown in FIG. 12, the calibration curve L related to the absorption spectrum data acquired in the inner part of the upper limb lower arm wrist joint has a correlation coefficient of 0.85, and based on this calibration curve L The blood glucose level concentration calculated in this manner has a correlation (small error) with the actual blood glucose level measurement value obtained by blood collection, and is highly reliable.
In contrast, the absorption spectrum is detected under the same measurement conditions for each of the abdomen, finger, and earlobe, and the second-order differential value of the absorbance related to the absorption spectrum is plotted against the actual blood glucose level measurement value obtained by blood sampling. The calibration curves obtained by linear approximation by the least squares method have a correlation coefficient of 0.01 for the stomach, a correlation coefficient of 0.33 for the finger, and a correlation coefficient for the earlobe, respectively. The number of relationships was 0.21, and it was confirmed that the blood glucose concentration calculated based on these calibration curves does not have sufficiently high reliability. In FIG. 12, “◯” indicates the belly, “▲” indicates the finger, and “●” indicates the earlobe data.
また、上肢下腕手関節内側部は被験者にとって可視部位であることにより、被験者に不安感を与えることがなく、また測定を個人で実施することができる。 In addition, since the inner part of the upper limb lower arm wrist joint is visible to the subject, the subject does not feel uneasy, and the measurement can be performed individually.
さらに、碁盤目状に形成された溝２５Ａによる位置決め手段が載置台２５の表面に設けられていることにより、血糖値測定を行うに際して同じ測定部位で測定することができるので、血糖値の測定を再現性よく行うことができ、得られる測定結果は高い信頼性を有するものとなる。 Further, since the positioning means by the grooves 25A formed in a grid pattern is provided on the surface of the mounting table 25, blood glucose level measurement can be performed at the same measurement site when blood glucose level measurement is performed. It can be performed with good reproducibility, and the obtained measurement result has high reliability.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、本発明の血糖値測定装置においては、測定子押圧機構は、測定子の、測定部位に対する押圧力の大きさが調整可能に構成されていれば、具体的な構成は特に限定されるものではない。
また、固定機構についても、測定時において上肢下腕部を固定することができるものであれば、特に限定されるものではない。
さらに、個人用検量線を取得するに際してのデータの数等の具体的な条件は目的に応じて適宜に変更することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the blood sugar level measuring apparatus of the present invention, the specific configuration of the measuring element pressing mechanism is particularly limited as long as the pressing force of the measuring element with respect to the measurement site is adjustable. is not.
Also, the fixing mechanism is not particularly limited as long as it can fix the lower limb of the upper limb at the time of measurement.
Furthermore, specific conditions such as the number of data when acquiring a personal calibration curve can be appropriately changed according to the purpose.
１０ 吸収スペクトル検出部
１１ 測定子
１２ ＡＴＲファイバー
１２Ａ コア
１２Ｂ クラッド
１３ 弧状湾曲部
１４ ＡＴＲファイバーの一端面
１５ ＡＴＲファイバーの他端面
１６ 保持部材
２１ 光源
２２ 光検出器
２５ 載置台
２５Ａ 溝
２６ 開口
２８ 機枠
３０ 測定子押圧機構
４０ 可動部
４１ 筐体
４２ コイルバネ
４３ ロッド
４３Ａ フランジ部分
４４ シリンダ
４４Ａ フランジ部分
４５ アーム
４６ 保持部
５０ 位置調整手段
５１ ステージ
５２ 台座
５３ ステージ移動用ネジ
５４ 固定用ネジ
５５ 押圧力調整用ネジ
６０ 固定バンド
６５ 上肢下腕部
７０ 演算処理部
７１ スペクトルデータ格納部
７２ 個人データ格納部
７３ データ格納部
８０ 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Absorption spectrum detection part 11 Measuring element 12 ATR fiber 12A Core 12B Cladding 13 Arc-shaped curved part 14 One end surface of ATR fiber 15 Other end surface of ATR fiber 16 Holding member 21 Light source 22 Photo detector 25 Mounting base 25A Groove 26 Opening 28 Machine frame DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Measuring element pressing mechanism 40 Movable part 41 Case 42 Coil spring 43 Rod 43A Flange part 44 Cylinder 44A Flange part 45 Arm 46 Holding part 50 Position adjustment means 51 Stage 52 Base 53 Stage moving screw 54 Fixing screw 55 Pressing pressure adjustment Screw 60 Fixed band 65 Lower limb lower arm 70 Operation processing unit 71 Spectral data storage unit 72 Personal data storage unit 73 Data storage unit 80 Display unit
Claims (4)
被験者の上肢下腕部を載置台に固定する固定機構と、測定子を測定部位に押圧して接触状態を維持する測定子押圧機構とを有することを特徴とする血糖値測定装置。 All the measurement of the absorbance of the mid-infrared light by bringing the probe into contact with the inner part of the lower limb wrist joint of the subject as the measurement site and irradiating the measurement site with the mid-infrared light through the probe A blood glucose level measuring device that noninvasively measures glucose concentration in a living body by a reflection attenuation method,
A blood glucose level measuring apparatus comprising: a fixing mechanism that fixes a lower arm part of an upper limb of a subject to a mounting table; and a measuring element pressing mechanism that maintains a contact state by pressing the measuring element against a measurement site.
測定子の載置台の表面に対するレベル位置が位置調整手段によって調整されることにより、測定子付勢手段による測定子の測定部位に対する押圧力の大きさが調整されることを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定装置。 The measuring element pressing mechanism includes a position adjusting means for displacing the measuring element in the vertical direction with respect to the surface of the mounting table, and the measuring element at the measurement site of the test subject in a state where the lower arm portion of the upper limb of the test subject is mounted on the mounting table. And a probe urging means for urging the
The level of the level of the probe relative to the surface of the mounting table is adjusted by the position adjusting means, whereby the magnitude of the pressing force applied to the measurement part of the probe by the probe urging means is adjusted. The blood glucose level measuring device according to 1.
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