JP2011110083A - Skin tissue measuring probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体の皮膚組織に近赤外光を照射すると共に、前記皮膚組織からの拡散反射あるいは透過光を受光し、得られた皮膚組織からの信号の測定を行い、生体成分の定性・定量分析を行う生体成分センシング技術に関する。特に、皮膚組織中のグルコース濃度変化を代用特性として生体の血糖値を測定する血糖値モニタリング装置において皮膚組織スペクトルを測定する皮膚組織測定用プローブに関する。 The present invention irradiates skin tissue of a living body with near-infrared light, receives diffuse reflection or transmitted light from the skin tissue, measures a signal from the obtained skin tissue, The present invention relates to a biological component sensing technique for performing quantitative analysis. In particular, the present invention relates to a skin tissue measurement probe that measures a skin tissue spectrum in a blood glucose level monitoring device that measures a blood glucose level of a living body using a change in glucose concentration in the skin tissue as a substitute characteristic.
血糖値測定あるいは血糖値モニタリングについては、以前より糖尿病患者の血糖値管理へのニーズが高かったが、近年、集中治療室(ICU)で血糖値を適切な範囲に管理することで死亡率の低下、合併症の発生率の低下等の医療効果が医学的に検証され、その応用分野が広がっている。 Regarding blood glucose level monitoring or blood glucose level monitoring, there was a higher need for blood glucose level management in diabetics than before, but in recent years, the mortality rate has been reduced by managing blood glucose levels within an appropriate range in the intensive care unit (ICU). Medical effects such as a decrease in the incidence of complications have been medically verified, and their application fields are expanding.
血糖値の測定手法は、採血した血液を用い、グルコースオキシダーゼ等の酵素反応を利用して定量する侵襲的手法(酵素電極法…GOD法、GDH法等、酵素比色法…HX法等)と、採血のような体を傷つける操作を行わないで、生体から得られる何らかの情報をもとに血糖値を推定する非侵襲的手法に大別できる。 The blood glucose level is measured by using an invasive method (enzyme electrode method: GOD method, GDH method, enzyme colorimetric method: HX method, etc.) that uses the collected blood and quantifies it using an enzyme reaction such as glucose oxidase. The blood pressure level can be roughly classified into non-invasive techniques for estimating blood glucose levels based on some information obtained from a living body without performing an operation such as blood collection to damage the body.
測定装置としては、臨床検査用の大型装置のみならず侵襲的手法による携帯型血糖計が糖尿病患者の自己血糖値測定(SMBG)に広く利用されており、患者の指等の身体部位を針(ランセット)で穿刺し、1滴程度の血液を採取して血糖値測定を行う。このような採血による血糖値測定の信頼性は高く、自己血糖値測定に用いられる携帯型血糖計でも市販されているほとんどの機種において測定誤差は10%以下である。 As measuring devices, not only large-scale devices for clinical tests but also portable blood glucose meters using invasive techniques are widely used for self-blood glucose measurement (SMBG) in diabetic patients. Puncture with a lancet and collect about 1 drop of blood to measure blood glucose level. The reliability of blood glucose measurement by such blood collection is high, and the measurement error is 10% or less in most models that are commercially available even for portable blood glucose meters used for self blood glucose measurement.
非侵襲的に血糖値を推定する手法としては様々なものが提案されているが、推定精度や信頼性に課題を残しており、今の時点で、日本国の薬事承認や米国のFDA認可を得た製品はない。提案されている手法の中では、近赤外光を用いる手法が最も知られている。近赤外光により非侵襲的に血糖値を測定する手法は、生体組織に近赤外光を照射し、生体組織内を拡散反射した光を測定して得られる信号やスペクトルから生体組織を定性・定量分析を行う。 Various methods have been proposed for non-invasive estimation of blood glucose levels, but there are still problems with estimation accuracy and reliability. At this point, Japan's regulatory approval and US FDA approval There is no product obtained. Among the proposed methods, the method using near infrared light is the most known. The method of non-invasively measuring blood glucose levels with near-infrared light qualifies the living tissue from signals and spectra obtained by irradiating the living tissue with near-infrared light and measuring the light diffusely reflected inside the living tissue.・ Perform quantitative analysis.
その一例を示すと、特許文献1に開示されるような生体組織から得られた近赤外スペクトルから血糖値を測定する手法が提案されている。図9(A)及び(B)は、特許文献1に開示された非侵襲式の光学式血糖値測定システムを示すもので、ハロゲンランプ1から発光された近赤外光は熱遮蔽板2、ピンホール3、レンズ4、光ファイババンドル5を介して生体組織6に入射される。
As an example, a technique for measuring a blood glucose level from a near-infrared spectrum obtained from a living tissue as disclosed in Patent Document 1 has been proposed. FIGS. 9A and 9B show a non-invasive optical blood glucose level measuring system disclosed in Patent Document 1, in which near-infrared light emitted from the halogen lamp 1 is a
光ファイババンドル5には、測定用光ファイバ7の一端とリファレンス用光ファイバ8の一端が接続されている。測定用光ファイバ7の一端は、皮膚組織用測定用プローブ9に接続されており、リファレンス用光ファイバ8の他端はリファレンス用プローブ10に接続されている。さらに、皮膚組織測定用プローブ9およびリファレンスプローブ10は、光ファイバ7を介して測定側出射体11、リファレンス側出射体12にそれぞれ接続されている。
One end of the measurement
人体の前腕部など生体組織6の表面に皮膚組織測定用プローブ9の先端面を接触させて近赤外スペクトル測定を行う時、ハロゲンランプ1から光ファイババンドル5に入射した近赤外光は、この光ファイババンドル5内を伝達する。そして、近赤外光は、図9(B)に示すような皮膚組織測定用プローブ9の先端から同心円周上に配置された12本の発光ファイバ20より生体組織6の表面に照射される。
When near-infrared spectrum measurement is performed by bringing the tip of the skin
生体組織6に照射された測定光は、生体組織6内で拡散反射した後に、拡散反射光の一部が皮膚組織測定用プローブ9の先端中心に配置されている受光ファイバ19に受光される。受光された光は、この受光ファイバ19を介して、測定側出射体11から出射される。測定側出射体11から出射された光は、レンズ13を通して回折格子14に入射し、分光された後、受光素子15において検出される。
The measurement light applied to the living tissue 6 is diffusely reflected in the living tissue 6, and then a part of the diffuse reflected light is received by the
受光素子15で検出された光信号は、A/Dコンバーター16でAD変換された後、パーソナルコンピュータなどの演算装置17に入力される。血糖値は、このスペクトルデータを解析することによって算出される。リファレンス測定は、セラミック板などの基準板18を反射した光を測定し、これを基準光として行う。すなわち、ハロゲンランプ1から光ファイババンドル5に入射した近赤外光は、リファレンス用光ファイバ8を通して、リファレンス用プローブ10の先端から基準板18の表面に照射される。
The optical signal detected by the
基準板18に照射された光の反射光は、リファレンス用プローブ10の先端中心に配置された受光ファイバ19を介してリファンレス側出射体12から出射される。前記測定側出射体11とレンズ13の間、及びこのリファンレス側出射体12とレンズ13の間には、それぞれシャッター22が配置してある。そして、シャッター22の開閉によって、測定側出射体11からの光とリファンレス側出射体12からの光のいずれか一方が選択的に通過するようになっている。
The reflected light of the light irradiated on the
皮膚組織測定用プローブ9とリファレンス用プローブ10の端面は、図9(B)のように円上に配置された12本の発光ファイバ20と、その中心に配置された1本の受光ファイバ19で構成されている。発光ファイバ20と受光ファイバ19の中心間距離Lは、0.65mmである。測定側出射体11とリファレンス側出射体12の端面は、図示を省略するが、出射ファイバが中心に配置されている。
The end surfaces of the skin
この装置では、皮膚組織のうち真皮部分のスペクトルを選択的に測定するため、図9(B)に示すように、中心間距離L=0.65mmに受光ファイバ19を配置し、入射点と検出点とする皮膚組織測定用プローブ9を用いている。この皮膚組織測定用プローブ9を皮膚表面に接触させスペクトル測定を行うと、入射光ファイバより照射された近赤外光は皮膚組織内を拡散反射し、入射された光の一部が検出用光ファイバに到達し、その光の伝播経路はバナナ・シェイプと呼ばれる経路をとり、真皮部分を中心に伝播する。したがって、吸光信号のSN比が向上し、精度よく生体成分濃度の測定ができる。
In this apparatus, in order to selectively measure the spectrum of the dermis part of the skin tissue, as shown in FIG. 9B, a light receiving
また、従来の皮膚組織測定用プローブとしては、例えば特許文献2に開示された構造がある。この皮膚組織測定用プローブは、光ファイババンドルの先端部を支持すると共に皮膚表面との接触を保持する光ファイババンドルの先端部の支持体と、この支持体に設けられて光ファイババンドルの先端部を皮膚表面に対して直交する方向に移動させて前記先端部と皮膚表面との接触面を無負荷時の生体組織表面位置より−150μmから500μmの範囲内に保持する駆動手段とを備えた構造としている。
Further, as a conventional skin tissue measurement probe, there is a structure disclosed in
採血によらず非観血的、非侵襲的に血糖値を推定する手法は、患者に負担をかけず血糖値を測定できるため、そのニーズは高く、多くの研究開発が行われ、検討に用いられた測定手法としても様々なものが提案されている。しかしながら、推定精度や信頼性に課題を残しており、今の時点で、日本国の薬事承認や米国のFDA認可を得た製品はない。 Non-invasive and non-invasive methods for estimating blood glucose levels regardless of blood sampling are capable of measuring blood glucose levels without imposing a burden on patients. Various measurement methods have been proposed. However, there are still problems in estimation accuracy and reliability, and at this point, there are no products that have obtained Japanese regulatory approval or US FDA approval.
また、本発明が対象とする近赤外光を用いた非侵襲血糖値測定においても推定精度や信頼性に課題を残しているが、推定精度や信頼性を低下させる一つの要因として測定中の体動に伴う皮膚組織測定用プローブ9と皮膚との接触状態の変化がある。
In addition, in non-invasive blood glucose level measurement using near-infrared light targeted by the present invention, there are still problems in estimation accuracy and reliability, but it is under measurement as one factor that reduces estimation accuracy and reliability. There is a change in the contact state between the skin
特に、血糖値測定を連続的に行う場合、皮膚組織測定用プローブ9と皮膚との接触状態を適切に設定し、その接触状態が変化しないように安定化させる必要がある。しかながら、皮膚組織測定用プローブ9を生体、特に四肢や腹部等の部位に装着する場合、接触面は曲面を有する柔軟組織であるため、体動の影響を受け易く、接触状態を安定させ難い。接触状態の変化は、皮膚組織の光学特性値を変化させ、血糖値の予測値に大きな影響をもたらし、大きな誤差となる。
In particular, when blood glucose level measurement is continuously performed, it is necessary to appropriately set the contact state between the skin
そこで、本発明は、体動の影響を抑制して皮膚組織測定用プローブと皮膚との接触状態を安定化させ、皮膚組織の光学特性値変化を起こし難くすることのできる皮膚組織測定用プローブを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a skin tissue measurement probe capable of stabilizing the contact state between the skin tissue measurement probe and the skin by suppressing the influence of body movement and making it difficult to cause changes in the optical characteristics of the skin tissue. The purpose is to provide.
請求項1に記載の発明は、皮膚表面に光ファイババンドルの先端部を固定し、該先端部から近赤外光を該皮膚に照射することで皮膚組織の光学的信号を測定する皮膚組織測定用プローブであって、前記皮膚表面に対して受発光ファイバを垂直に接触させる前記光ファイババンドルの先端部と、前記先端部の周囲に配置される固定部と、前記光ファイババンドルの先端部を皮膚に対して接近離反する方向へ駆動させる駆動機構部と、前記固定部を前記皮膚の測定部位に装着させる装着補助部材とを備え、前記装着補助部材は、フレキシブルな装着部材として形成され、前記皮膚表面と対向する側に該皮膚に対して繰り返し貼り付け可能な接着手段を有していることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a skin tissue measurement in which an optical signal of a skin tissue is measured by fixing a tip portion of an optical fiber bundle to the skin surface and irradiating the skin with near infrared light from the tip portion. A probe for contacting the light receiving and emitting fiber perpendicularly to the skin surface, a fixing portion disposed around the tip, and a tip of the optical fiber bundle. A driving mechanism for driving in a direction approaching and moving away from the skin; and a mounting auxiliary member for mounting the fixing unit on the measurement site of the skin, the mounting auxiliary member being formed as a flexible mounting member, It has an adhesive means that can be repeatedly applied to the skin on the side facing the skin surface.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記装着補助部材は、前記固定部を中心として上下左右方向にそれぞれ延在して設けられていることを特徴とする。
Invention of
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記装着補助部材は、前記固定部に対して着脱自在であることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the skin tissue measurement probe according to the first or second aspect, wherein the mounting assisting member is detachable from the fixing portion.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記先端部から後方に屈曲する光ファイババンドルの屈曲終端部を、前記装着補助部材に固定する固定手段を有したことを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記固定手段は、前記光ファイババンドルに取り付けられる第1固定部材と、前記装着補助部材に取り付けられ、該第1固定部を着脱自在とする第2固定部材とからなることを特徴とする。
Invention of
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5の何れか1項に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記接着手段は、前記皮膚に対して繰り返し貼り付け可能なゲル状物質からなることを特徴とする。 Invention of Claim 6 is a probe for skin tissue measurement of any one of Claim 1-5, Comprising: The said adhesion | attachment means is the gel form which can be repeatedly affixed with respect to the said skin It consists of a substance.
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6の何れか1項に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記装着補助部材の前記皮膚との接触面側に一方の電極を設け、前記光ファイババンドルの先端部を導電性部材として該先端部を他方の電極とし、これら両電極間の通電状態を検知して前記光ファイババンドルの先端部と前記皮膚との接触を検知する検知手段を備えたことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the skin tissue measurement probe according to any one of the first to sixth aspects, wherein one electrode is provided on the contact surface side of the attachment assisting member with the skin. And the tip of the optical fiber bundle is used as a conductive member and the tip is used as the other electrode, and the contact between the tip of the optical fiber bundle and the skin is detected by detecting the state of conduction between the two electrodes. A detection means is provided.
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の皮膚組織測定用プローブであって、前記両電極間に電流が流れた時に点灯する表示手段を有したことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the skin tissue measurement probe according to
請求項1に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、固定部を皮膚の測定部位に装着させる装着補助部材を、フレキシブルな装着部材とすることで、体動(体が動くこと)により固定部に伝達される変動を、このフレキシブルな装着補助部材が吸収する。そのため、本発明では、固定部に設けた光ファイババンドルの先端部と皮膚表面との接触状態を安定化させることができる。その結果、光ファイババンドルの先端部であるプローブと皮膚表面との接触状態への影響を小さくすることができる。したがって、皮膚組織の光学特性値変化を小さくでき、測定した近赤外スペクトルから推定する血糖値の予測誤差を小さくすることができる。また、装着補助部材には、皮膚に対して繰り返し貼り付け可能な接着手段が設けられているので、何度でも装着補助部材を皮膚に貼り付けることができ、装着位置がずれた場合でもすぐに貼り直せる。 According to the probe for skin tissue measurement according to claim 1, the attachment assisting member for attaching the fixing portion to the measurement site of the skin is a flexible attachment member, so that the fixing portion is moved by body movement (the body moves). The flexible mounting assisting member absorbs the fluctuation transmitted to. Therefore, in this invention, the contact state of the front-end | tip part of the optical fiber bundle provided in the fixing | fixed part and the skin surface can be stabilized. As a result, the influence on the contact state between the probe, which is the tip of the optical fiber bundle, and the skin surface can be reduced. Therefore, the change in the optical characteristic value of the skin tissue can be reduced, and the prediction error of the blood glucose level estimated from the measured near-infrared spectrum can be reduced. In addition, since the attachment assisting member is provided with an adhesive means that can be repeatedly applied to the skin, the attachment assisting member can be applied to the skin any number of times, and even if the attachment position is shifted, Can be pasted again.
請求項2に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、固定部を中心として上下左右方向にそれぞれ延在して装着補助部材を設けたので、特に四岐や腹部等の皮膚表面部位に固定部を装着する場合、曲面を有した柔軟組織である生体部位に対して上下左右方向に延在する各装着補助部材がそれぞれ密着するので、これら複数の装着補助部材が体動により固定部に伝達される変動を吸収する。
According to the probe for measuring skin tissue according to
請求項3に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、装着補助部材が固定部に対して着脱自在であるので、測定時毎に装着補助部材を消毒洗浄する作業が容易になり、測定時の準備時間を短縮することができる。また、装着補助部材を使い捨てにすれば、患者の汗や医療用薬剤等により経年劣化し易い柔軟材料を使用毎に状態チェックする必要がなく、本装置に対する専門知識がない者や経験の浅い者であっても適切な計測準備を行うことができる。 According to the probe for measuring skin tissue according to claim 3, since the mounting auxiliary member is detachable from the fixed portion, the operation of disinfecting and cleaning the mounting auxiliary member every time measurement is facilitated. Preparation time can be shortened. In addition, if the wearing support member is made disposable, it is not necessary to check the condition of the flexible material that easily deteriorates over time due to the patient's sweat, medical drugs, etc., and those who have no expertise or inexperience in this device. Even so, appropriate measurement preparations can be made.
請求項4に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、先端部から後方に屈曲する光ファイババンドルの屈曲終端部を、固定手段で装着補助部材に固定させたので、体動等により光ファイバンドルに加わる力が固定手段で減衰され、該光ファイババンドルの先端部に伝達され難くなる。
According to the skin tissue measurement probe of
請求項5に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、光ファイババンドルに取り付けられる第1固定部材と、装着補助部材に取り付けられると共に第1固定部材を着脱自在とする第2固定部材とから固定手段を構成したので、測定時には第1固定部材を第2固定部材に取り付けて体動の影響を受け易い光ファイババンドルを固定することができる。一方、測定時以外は、第1固定部材を第2固定部材から取り外して光ファイババンドルの固定を解除することができる。
According to the skin tissue measurement probe of
請求項6に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、接着手段を皮膚に対して繰り返し貼り付け可能なゲル状物質としたので、このゲル状物質の繰り返し貼り代えられる特性により、測定準備時のやり直しが容易であり、確実な測定準備を行うことができる。 According to the probe for measuring skin tissue according to claim 6, since the adhesive means is a gel-like substance that can be repeatedly attached to the skin, the property of the gel-like substance that can be repeatedly attached allows the measurement at the time of measurement preparation. Redoing is easy and reliable measurement preparation can be performed.
請求項7に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、装着補助部材の皮膚との接触面側に一方の電極を設け、光ファイババンドルの先端部を導電性部材として該先端部を他方の電極とし、これら両電極間の通電状態を検知して光ファイババンドルの先端部と皮膚との接触を検知する検知手段を備えたので、この検知手段によって光ファイババンドルの先端部と皮膚との接触を電気的に検知することができ、これら先端部と皮膚との接触状態を安定化させることができる。
According to the skin tissue measurement probe of
請求項8に記載の皮膚組織測定用プローブによれば、両電極間に電流が流れた時に点灯する表示手段を設けたので、この表示手段の点灯を確認するだけで、光ファイババンドルの先端部と皮膚との接触状態を容易に確認することができる。 According to the probe for skin tissue measurement according to claim 8, since the display means that is turned on when a current flows between both electrodes is provided, only by confirming that the display means is turned on, the tip of the optical fiber bundle And the skin contact state can be easily confirmed.
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
非侵襲的に血糖値を推定するには、前記したように波長が1300nm以上2500nm以下の近赤外光を皮膚に照射することで皮膚組織の光学的信号(拡散反射スペクトル)を測定することで推定できる。生体の皮膚組織は、図1に示すように、大きく分類すると表皮組織S1、真皮組織S2、皮下組織S3の3層の組織で構成される。 In order to non-invasively estimate the blood glucose level, the optical signal (diffuse reflection spectrum) of the skin tissue is measured by irradiating the skin with near infrared light having a wavelength of 1300 nm to 2500 nm as described above. Can be estimated. As shown in FIG. 1, the living skin tissue is roughly composed of three layers of an epidermal tissue S1, a dermal tissue S2, and a subcutaneous tissue S3.
表皮組織S1は、角質層を含む組織で、組織内に毛細血管はあまり発達していない。皮下組織S3は、主に脂肪組織で構成されている。したがって、この二つの組織内に含まれる水溶性の生体成分濃度、特に、グルコース濃度と血中グルコース濃度(血糖値)との相関は低いと考えられる。 The epidermal tissue S1 is a tissue including the stratum corneum, and the capillaries are not so developed in the tissue. The subcutaneous tissue S3 is mainly composed of adipose tissue. Therefore, it is considered that the correlation between the concentration of water-soluble biological components contained in the two tissues, in particular, the glucose concentration and the blood glucose concentration (blood glucose level) is low.
一方、真皮組織S2については、毛細血管が発達していることと、水溶性の高い生体成分濃度、特にグルコースが組織内で高い浸透性を有することから組織内生体成分濃度、特にグルコース濃度は間質液(ISF: Interstitial Fluid)と同様に血糖値に追随して変化すると考えられる。したがって、真皮組織S2を標的としたスペクトル測定を行えば、生体成分濃度、特に血糖値変動と相関するスペクトル信号の測定が可能となる。 On the other hand, for the dermal tissue S2, the concentration of biological components in the tissue, especially the glucose concentration, is low because of the development of capillaries and the high concentration of biological components with high water solubility, particularly glucose. Like interstitial fluid (ISF), it is thought to change following blood glucose level. Therefore, if spectrum measurement targeting the dermis tissue S2 is performed, it is possible to measure a spectrum signal that correlates with biological component concentrations, particularly blood glucose level fluctuations.
波長が1300nm以上2500nm以下の近赤外光を用いる場合、図1に示すように、発光部100と受光部101を中心間距離L=0.65mmとして両者を離して構成した近赤外スペクトル皮膚組織測定用プローブを皮膚に接触させる。そして、近赤外スペクトル測定を行うと、発光部から照射された近赤外光Hvは照射面より皮膚組織に照射され、皮膚組織内を拡散反射してその一部が受光部に到達する。この際の光の伝播経路は、真皮組織S2を中心として、皮膚組織内伝播し、バナナ・シェイプと呼ばれる形状をとるので、皮膚組織の深さ方向の選択的測定を可能とし、精度良い測定ができる。
When near-infrared light having a wavelength of 1300 nm or more and 2500 nm or less is used, as shown in FIG. 1, the near-infrared spectrum skin formed by separating the
[第1実施形態]
図2は第1実施形態の皮膚組織測定用プローブを示し、(A)はその平面図、(B)はその断面図、図3は第1実施形態の皮膚組織測定用プローブを装着させる生体部位を示す図である。第1実施形態の皮膚組織測定用プローブ30は、皮膚表面31に対して受発光ファイバを垂直に接触させる光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33と、プローブ33の周囲に配置される固定部34と、プローブ33を皮膚表面31に対して接近離反する方向(図2(B)の矢印X方向)へ駆動する駆動機構部35と、固定部34を皮膚の測定部位に装着保持する装着補助部材36とを有している。
[First Embodiment]
2A and 2B show a skin tissue measurement probe according to the first embodiment, FIG. 2A is a plan view thereof, FIG. 2B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 3 shows a living body part to which the probe for skin tissue measurement according to the first embodiment is attached. FIG. The
プローブ33の先端には、図1で示したように、1300nm以上2500nm以下の近赤外光Hvを皮膚表面31に向けて照射する発光部と、皮膚組織内を拡散照射して戻る光を受光する受光部とが設けられている。発光部と受光部は、図9(B)と同じ構造であるので、ここではその説明は省略する。
As shown in FIG. 1, the tip of the
固定部34は、プローブ33を保持する基台として機能し、例えば平面視円形状をなす台として形成されている。この固定部34には、プローブ33を保持固定する後述のプローブ駆動用昇降部材37を上下動自在に収容させる穴部38が設けられている。この穴部38は、貫通穴ではなく、底部39を有した止まり穴とされている。また、底部39には、プローブ33の先端を皮膚表面31に接触させるための貫通孔40が形成されている。
The fixing
駆動機構部35は、固定部34に形成された穴部38に収納されて上下動自在とされるプローブ駆動用昇降部材37と、このプローブ駆動用昇降部材37を上下動させるねじ部41とから構成されている。プローブ駆動用昇降部材37は、平面視矩形状をなし、前記穴部38に上下動可能に挿入されている。そして、このプローブ駆動用昇降部材37には、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33を挿入させて保持するためのプローブ挿入保持孔42が形成されている。また、プローブ駆動用昇降部材37には、ねじ部41を取り付けるためのねじ穴43が貫通して設けられている。
The
ねじ部41は、時計回り方向に回すことで、プローブ駆動用昇降部材37を上昇させ、該プローブ駆動用昇降部材37に保持させたプローブ33を皮膚表面31から離間する方向へ移動させる。一方、ねじ部41は、反時計回り方向に回すことで、該プローブ駆動用昇降部材37を下降させ、プローブ33を皮膚表面31へ接近させる方向へ移動させる。
The
前記ねじ部41には、例えばピッチ0.25mmの雄ねじが形成されたものが使用される。ねじ部41をピッチ0.25mmという小さなねじピッチとすることで、プローブ33の移動距離を数ミクロン単位で精密に制御することができる。一方、プローブ駆動用昇降部材37には、これに応じたピッチの雌ねじを形成したねじ穴43が形成されている。なお、ねじ部41の先端部は、固定部34に形成された穴部38の底面に常に接触した状態とされる。
As the
装着補助部材36は、前記固定部34を皮膚の測定部位に装着保持させるもので、該固定部34を中心として上下左右方向にそれぞれ延在して設けられた十字形状とされている。かかる装着補助部材36は、測定部位周辺の皮膚に密着して前記プローブ33を皮膚表面31に対して垂直に保つフレキシブルな装着部材として形成されている。装着補助部材36は、例えば柔軟性に富んだポリウレタンやシリコンゴム等の素材で形成されており、前記固定部34に接着剤で取り付けられている。
The
固定部34を中心として上下左右方向にそれぞれ延在する装着補助部材36は、その柔軟な特性により、何れも曲面を有する柔軟組織である生体部位に密着する。例えば、図3に示す腕44のうち斜線で示す部位Sに固定部34を装着保持する場合、4方向に延びる装着補助部材36がそれぞれ腕44の肘から手首に延びる方向Aと、これと直交する方向である腕44に巻き付く方向Bにそれぞれ装着される。4方向にそれぞれの装着補助部材36が腕44に装着されることで、体動による影響を固定部34に伝え難くなる。
The
十字形状とされた装着補助部材36のうち、固定部34が装着される中央部分には、プローブ33の先端部を皮膚表面31に接触させるための開口孔45が形成されている。また、この装着補助部材36には、皮膚表面31と対向する面に、該皮膚に対して繰り返し貼り付け可能な接着手段である両面テープ46が取り付けられている。両面テープ46は、装着補助部材36とほぼ同一の大きさとされた十字形状とされている。両面テープ46の一方の粘着面は、装着補助部材36に接着され、他方の粘着面は、皮膚表面31に接着される。この両面テープ46には、前記開口孔45と対向する部位にプローブ33の先端部を臨ませる孔部47が形成されている。
An
本実施形態の皮膚組織測定用プローブ30にて生体の血糖値を測定するには、図3で示した腕44の斜線で示す部位Sに、肘から手首に向かう方向Aに沿って光ファイババンドル32を配策するようにしてこの方向Aと平行な2つの装着補助部材36を両面テープ46にて皮膚表面31に貼り付ける。その後、残りの2つの装着補助部材36を腕44に巻き付けるようにして両面テープ46で皮膚表面31に貼り付ける。なお、光ファイババンドル32は、プローブ33が取り付けられる位置から上方へ逆U字形状をなすように屈曲(湾曲)させる。
In order to measure the blood glucose level of a living body with the skin
次に、ねじ部41を反時計回り方向に回転させる。すると、プローブ駆動用昇降部材37に固定されたプローブ33が上方位置から皮膚表面31へと下降する。プローブ33は、その先端部が皮膚表面31に接触するまで下降させられる。その後、ねじ部41を時計回り方向に回転させて、プローブ33を皮膚表面31から僅かに上昇させた測定位置に保持させる。そして、測定位置に保持させたプローブ33の発光部から近赤外光を皮膚表面1に対して垂直に照射し、皮膚組織内を拡散反射した光りを受光部で受光する近赤外スペクトル測定を行う。これにより、近赤外スペクトル測定で得られたスペクトル信号から血糖値を推定することができる。
Next, the
本実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、固定部34を皮膚の測定部位に装着保持させる装着補助部材36をフレキシブルな装着部材としたので、曲面を有する柔軟組織である生体部位を測定する場合であっても、その柔軟な素材特性によって曲面に密着して装着補助部材36が貼り付き、固定部34の皮膚への装着状態を安定なものにできる。また、本実施形態によれば、体動により固定部34に伝達される変動をフレキシブルな装着補助部材36が吸収し、固定部34に設けた光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33と皮膚表面31との接触状態を安定化させることができる。
According to the skin
また、本実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、固定部34を中心として上下左右方向にそれぞれ延在して装着補助部材36を設けているので、4方向に延在する柔軟素材からなる装着補助部材36が固定部34を安定して皮膚に装着保持させることができる。また、4方向にそれぞれの装着補助部材36が生体部位に装着されることで、体動による影響を固定部34に伝え難くなる。その結果、光ファイババンドル31の先端部であるプローブ33と皮膚表面31との接触状態への影響を小さくすることができる。したがって、皮膚組織の光学特性値変化を小さくでき、測定した近赤外スペクトルから推定する血糖値の予測誤差を小さくすることができる。
Further, according to the skin
特に、四肢や腹部に皮膚組織測定用プローブ30を装着する場合は、体動により皮膚とプローブ33との相対位置関係が大きく変動し易くなるが、フレキシブルな装着補助部材36が体動による変動を吸収して固定部34への影響を小さくする。その結果、皮膚組織の光学特性値変化を小さくでき測定した近赤外スペクトルから推定する血糖値の予測誤差を小さくすることができる。
In particular, when the skin
なお、図2では、皮膚組織測定用プローブ30を生体部位に装着する接着手段として、両面テープ46を用いたが、ゲル状物質からなるゲルパットとすることもできる。例えば、ハイドロゲルと中間基材であるポリエステル繊維で形成されたゲルパットとする。
In FIG. 2, the double-
ゲルパットとすれば、両面テープ46を使用する必要がなく、且つ皮膚に対して何度でも繰り返し貼り付けることができる。そのため、皮膚組織測定用プローブ30の皮膚への装着作業を何度でもやり直すことができ、適切な測定部位に皮膚組織測定用プローブ30を装着することが可能となる。
If it is a gel pad, it is not necessary to use the double-
[第2実施形態]
図4は第2実施形態の皮膚組織測定用プローブを示し、(A)はその平面図、(B)はその断面図である。第2実施形態では、第1実施形態の皮膚組織測定用プローブ30と異なる点に関してのみ説明するものとし、第1実施形態と同一構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
[Second Embodiment]
4A and 4B show a skin tissue measurement probe according to the second embodiment, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view thereof. In the second embodiment, only differences from the skin
第2実施形態の皮膚組織測定用プローブ30では、装着補助部材36を固定部34に対して着脱自在とした構造としている。具体的には、図4に示すように、装着補助部材36に固定部34を嵌合させる嵌合孔48をくり抜いて形成し、その嵌合孔48に固定部34を嵌め込むことで着脱自在としている。
The skin
前記嵌合孔48に嵌め込まれた固定部34は、皮膚との接触面側に貼られた両面テープ49で皮膚表面31に装着保持される。固定部34に貼られた両面テープ49と装着補助部材36に貼られた両面テープ46は、段違いにならないように同じ高さとされている。なお、固定部34に貼られる両面テープ49には、プローブ33を皮膚表面31に接触させるために孔部50が形成されている。
The fixing
第2実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、固定部34に対して装着補助部材36が着脱自在であるので、測定毎に装着補助部材36を消毒洗浄する作業が容易になり、測定準備時間を短縮することができる。また、装着補助部材36を使い捨てにすれば、患者の汗や医療用薬剤等により経年劣化し易いフレキシブルな材料を使用する毎に状態チェックする必要が無くなる。これにより、本装置に対する専門知識が無い者や経験の浅い者であっても適切な測定準備を行うことが可能となる。
According to the skin
[第3実施形態]
図5は第3実施形態の皮膚組織測定用プローブを示し、(A)はその平面図、(B)はその断面図である。第3実施形態では、第1実施形態の皮膚組織測定用プローブ30と異なる点に関してのみ説明するものとし、第1実施形態と同一構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
[Third Embodiment]
FIG. 5 shows a probe for skin tissue measurement according to the third embodiment, in which (A) is a plan view and (B) is a sectional view thereof. In the third embodiment, only differences from the skin
第3実施形態の皮膚組織測定用プローブ30では、先端部から後方に屈曲する光ファイババンドル32の屈曲終端部を、固定手段で装着補助部材36に固定した構造としている。プローブ33付近では、受発光ファイバを可能な限り曲げないように皮膚表面31に対して垂直方向に光ファイババンドル32を長く伸ばす傾向がある。しかし、光ファイババンドル32を長くし過ぎると装置自体の取り扱いが悪くなる。そのため、先端部であるプローブ33から後方上方へと逆U字形状をなすように屈曲部分32Aを形成し、その屈曲部分32Aの屈曲終端部を固定手段51で装着補助部材36に固定する。
The skin
固定手段51は、光ファイババンドル32の屈曲部分32Aの屈曲終端部に取り付けられる第1固定部材である雄部材52と、この雄部材52と結合して光ファイババンドル32を装着補助部材36に固定する第2固定部材である雌部材53とからなる。これら雄部材52と雌部材53からなる固定手段51は、例えば着脱自在なスナップボタン構造であり、測定時に光ファイババンドル32を装着補助部材36に固定する際に使用される。雄部材52には、光ファイババンドル32を挿入保持させる孔部54が形成されている
The fixing means 51 is a
前記固定手段51が設けられる位置は、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33が設けられる位置から距離L=50mm以内の位置とされる。この位置には、装着補助部材36に固定される雌部材54が設けられる。
The position where the fixing means 51 is provided is a position within a distance L = 50 mm from the position where the
第3実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、固定手段51で先端部から後方に屈曲する光ファイババンドル32の屈曲終端部を固定するため、体動等により光ファイババンドル32にかかる力が前記固定手段51で遮断され、該光ファイババンドル32の先端部に伝達し難くなる。そのため、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33と皮膚表面31との相対位置を安定化させることができる。
According to the skin
また、第3実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、固定手段51を着脱自在としたので、光ファイババンドル32の取り扱いが容易になると共に、装着補助部材36を消毒洗浄する作業が容易になる。
Further, according to the skin
なお、装着補助部材36の一部をくり抜いた嵌合孔48に固定部34を嵌め込んで該固定部34を装着補助部材36に対して着脱自在とした第2実施形態の皮膚組織測定用プローブ30に、この第3実施形態の固定手段51を適用するようにしてもよい。
The skin tissue measurement probe according to the second embodiment in which the fixing
[第4実施形態]
図6は第4実施形態の皮膚組織測定用プローブを示し、(A)はその平面図、(B)はその断面図である。第4実施形態では、第3実施形態の皮膚組織測定用プローブ30と異なる点に関してのみ説明するものとし、第3実施形態と同一構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
[Fourth Embodiment]
6A and 6B show a skin tissue measurement probe according to a fourth embodiment, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a cross-sectional view thereof. In the fourth embodiment, only differences from the skin
第4実施形態の皮膚組織測定用プローブ30では、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33と皮膚との接触状態を、後述する両電極間を流れる電流の通電状態で検知する検知手段を備えた構造である。具体的には、装着補助部材36の前記皮膚との接触面側に一方の電極55を設け、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33を他方の電極とし、これら両電極間の通電状態を検知して前記プローブ33と皮膚との接触を検知する。
The skin
一方の電極55は、十字形状とした装着補助部材36のうち何れかの方向に延在する装着補助部材36、例えば固定手段51とは反対側の装着補助部材36に設けている。かかる電極55は、前記装着補助部材36の皮膚との接触面側に埋め込まれるようにして取り付けられている。そして、この電極55の先端面55aは、これに対応する部位がくり抜かれた両面テープ46の開口孔56に露出し、該両面テープ46の装着面46aと面一とされている。
One
一方の前記電極55には、外部端子57が取り付けられている。この外部端子57は、装着補助部材36を貫通して両面テープ46が取り付けられる側とは反対側の面36aに突出している。
An
他方の電極は、例えばプローブ33の外周部分をステンレス製の円筒部材で被覆することにより形成される。
The other electrode is formed, for example, by covering the outer peripheral portion of the
前記プローブ33と前記皮膚との接触を前記検知手段で検知するには、一方の電極55と他方の電極であるプローブ33間に、微弱で一定の交流電流を流す。すると、皮膚表面31に接触する一方の電極55及びプローブ33間には、皮膚を介して電流が流れる。この両電極間に流れた微弱電流を電流計等の検知装置で検知する。電流計の針が振れた場合は、プローブ33が皮膚表面31に接触したと判断される。電流計の針が振れなかった場合は、プローブ33が皮膚表面31と非接触状態であると判断される。交流電源部としては、例えば数十kHz〜数百kHz程度の微弱電流を通電するものを使用する。
In order to detect the contact between the
なお、通電確認のための交流電源部と検知装置は、血糖値測定前の初期設定作業で使用し、血糖値測定の際には外される。 Note that the AC power supply unit and the detection device for confirming energization are used for initial setting work before blood sugar level measurement, and are removed when blood sugar level is measured.
第4実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、光ファイババンドル32の先端部であるプローブ33と皮膚との接触状態を、両電極間の通電状態を検知して電気的に検知するようにしたので、前記プローブ33の先端部と皮膚との接触状態を安定化させることができる。これにより、プローブ33と皮膚との不適切な設定が少なくなり、近赤外スペクトルから推定する血糖値の予測誤差を小さくすることができる。
According to the skin
また、第4実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、一方の電極55を装着補助部材36に設けたので、別途電極を生体に貼る必要がなく、装着する際の操作を容易にすることができ、血糖値測定までの準備時間を短縮することができる。
Further, according to the skin
なお、装着補助部材36の一部をくり抜いた嵌合孔48に固定部34を嵌め込んで該固定部34を装着補助部材36に対して着脱自在とした第2実施形態の皮膚組織測定用プローブ30に、この第4実施形態の検知手段を適用するようにしてもよい。
The skin tissue measurement probe according to the second embodiment in which the fixing
[第5実施形態]
図7は第5実施形態の皮膚組織測定用プローブの平面図である。第5実施形態では、第4実施形態の皮膚組織測定用プローブ30と異なる点に関してのみ説明するものとし、第4実施形態と同一構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a plan view of the skin tissue measurement probe of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, only differences from the skin
第4実施形態では、一方の電極55と他方の電極であるプローブ33間に流れた電流を検知する手段として電流計等の検知装置を用いたが、第5実施形態では、両電極間の通電状態を点灯させて検知する表示手段58を使用した構造としている。具体的には、プローブ33を保持する固定部34に、LED等の光源を表示手段58として設けている。なお、両電極間に通電する電流は、第4実施形態で使用した交流電流ではなく直流電流とする。
In the fourth embodiment, a detection device such as an ammeter is used as a means for detecting a current flowing between one
前記表示手段58は、固定部34に埋め込まれ、その上面34aに表示部が露出する。この表示手段58が点灯した場合は、プローブ33が皮膚表面31に接触したと判断される。表示手段が点灯しなかった場合は、プローブ33が皮膚表面31と非接触状態であると判断される。
The display means 58 is embedded in the fixed
第5実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、両電極間に電流が流れた時に点灯する表示手段58を設けたので、この表示手段58の点灯状態を確認するだけで簡単にプローブ33と皮膚との接触状態を検知することができる。また、本実施形態によれば、両電極間の通電状態を確認するには、電源を端子57とプローブ33に接続するだけで良い。そのため、皮膚組織測定用プローブ30を皮膚に装着する際の操作を容易にすることができ、血糖値測定までの準備時間を短縮することができる。
According to the skin
[第6実施形態]
図8は第6実施形態の皮膚組織測定用プローブの断面図である。第6実施形態では、第4実施形態の皮膚組織測定用プローブ30と異なる点に関してのみ説明するものとし、第4実施形態と同一構成部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the skin tissue measurement probe of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, only differences from the skin
第4実施形態では、装着補助部材36に一方の電極55を設けたが、第6実施形態では、装着補助部材36自体を通電性のゲルパットとして前記電極55を省略している。ゲルパットは、何度でも繰り返し貼り付けることのできる特性を有するため、第4実施形態で使用した両面テープ46が不要となる。第6実施形態の装着補助部材36は、ハイドロゲルと中間基材としてのポリエステル繊維で作られた基材に導電性金属を加えることで通電性を持たせたゲルパットとされている。
In the fourth embodiment, one
第6実施形態の皮膚組織測定用プローブ30によれば、装着補助部材36自体が一方の電極となるので、皮膚表面31との接触面積が大きくなり、接触抵抗を小さくすることができる。そのため、プローブ33と皮膚との接触状態をより一層正確に検知することが可能となる。
According to the skin
なお、第6実施形態の皮膚組織測定用プローブ30では、第5実施形態で使用した表示手段58を固定部34に設けるようにしてもよい。表示手段58を設けることで、両電極間の通電状態を点灯で検知することができ、目視にて正確なプローブ33と皮膚との接触状態を検知することができる。
In the skin
30…皮膚組織測定用プローブ
31…皮膚表面
32…光ファイババンドル
33…プローブ(光ファイババンドルの先端部、他方の電極)
34…固定部
35…駆動機構部
36…装着補助部材
37…プローブ駆動用昇降部材(駆動機構部)
41…ねじ部(駆動機構部)
44…腕(生体部位)
46、49…両面テープ
51…固定手段
52…雄部材(第1固定部材)
53…雌部材(第2固定部材)
55…電極(一方の電極)
57…外部端子
DESCRIPTION OF
34... Fixed
41 ... Screw part (drive mechanism part)
44 ... arm (body part)
46, 49 ... Double-
53. Female member (second fixing member)
55 ... Electrode (one electrode)
57 ... External terminal
Claims (8)
前記皮膚表面に対して受発光ファイバを垂直に接触させる前記光ファイババンドルの先端部と、
前記先端部の周囲に配置される固定部と、
前記光ファイババンドルの先端部を皮膚に対して接近離反する方向へ駆動させる駆動機構部と、
前記固定部を前記皮膚の測定部位に装着させる装着補助部材とを備え、
前記装着補助部材は、フレキシブルな装着部材として形成され、前記皮膚表面と対向する側に該皮膚に対して繰り返し貼り付け可能な接着手段を有している
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 A skin tissue measurement probe for fixing an optical fiber bundle tip to the skin surface and measuring an optical signal of the skin tissue by irradiating the skin with near-infrared light from the tip,
A tip portion of the optical fiber bundle in which a light receiving and emitting fiber is brought into perpendicular contact with the skin surface;
A fixing portion disposed around the tip portion;
A drive mechanism for driving the tip of the optical fiber bundle in a direction approaching and separating from the skin;
An attachment auxiliary member for attaching the fixing portion to the measurement site of the skin,
The probe for skin tissue measurement, wherein the attachment assisting member is formed as a flexible attachment member, and has adhesive means that can be repeatedly attached to the skin on the side facing the skin surface.
前記装着補助部材は、前記固定部を中心として上下左右方向にそれぞれ延在して設けられている
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to claim 1,
The attachment assisting member is provided so as to extend in the vertical and horizontal directions with the fixing portion as a center.
前記装着補助部材は、前記固定部に対して着脱自在である
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to claim 1 or 2,
The probe for skin tissue measurement, wherein the attachment assisting member is detachable from the fixing portion.
前記先端部から後方に屈曲する光ファイババンドルの屈曲終端部を、前記装着補助部材に固定する固定手段を有した
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to any one of claims 1 to 3,
A probe for skin tissue measurement, comprising: a fixing means for fixing a bending end portion of an optical fiber bundle bent backward from the tip portion to the mounting auxiliary member.
前記固定手段は、前記光ファイババンドルに取り付けられる第1固定部材と、前記装着補助部材に取り付けられ、該第1固定部を着脱自在とする第2固定部材とからなる
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to claim 4,
The fixing means comprises: a first fixing member attached to the optical fiber bundle; and a second fixing member attached to the attachment auxiliary member and detachably attaching the first fixing portion. Probe for measurement.
前記接着手段は、前記皮膚に対して繰り返し貼り付け可能なゲル状物質からなる
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to any one of claims 1 to 5,
The probe for measuring skin tissue, wherein the adhesive means is made of a gel substance that can be repeatedly applied to the skin.
前記装着補助部材の前記皮膚との接触面側に一方の電極を設け、前記光ファイババンドルの先端部を導電性部材として該先端部を他方の電極とし、これら両電極間の通電状態を検知して前記光ファイババンドルの先端部と前記皮膚との接触を検知する検知手段を備えた
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to any one of claims 1 to 6,
One electrode is provided on the contact surface side of the wearing auxiliary member with the skin, the distal end portion of the optical fiber bundle is used as a conductive member, and the distal end portion is used as the other electrode. And a detecting means for detecting contact between the tip of the optical fiber bundle and the skin.
前記両電極間に電流が流れた時に点灯する表示手段を有した
ことを特徴とする皮膚組織測定用プローブ。 The probe for skin tissue measurement according to claim 7,
A probe for measuring skin tissue, comprising display means that lights up when a current flows between the electrodes.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2009
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