JP2012130566A - Biological information measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報測定装置に関するものである。 The present invention relates to a biological information measuring device.
従来、生体面から浸出液を吸引して、浸出液内の生化学物質濃度を測定する浸出液吸引装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この浸出液吸引装置は、浸出した浸出液を吸引によって、吸引口から離れた本体部まで送液し、本体部に配置されたバイオセンサ部において生化学物質濃度を測定するようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a leachate suction device that sucks leachate from a biological surface and measures the concentration of a biochemical substance in the leachate is known (see, for example, Patent Document 1).
This exudate sucking apparatus sucks out the exuded exudate and sends it to the main body part away from the suction port, and measures the biochemical substance concentration in the biosensor part arranged in the main body part.
しかしながら、特許文献1の浸出液吸引装置は、吸引された浸出液を吸引口から離れた本体部まで送液した後でなければ生化学物質濃度を測定できないため、測定までに長時間を要し、リアルタイムでの測定を行うことができないという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内のグルコース濃度のような生体情報をリアルタイムで測定することができる生体情報測定装置を提供することを目的としている。
However, the exudate sucking device of Patent Document 1 requires a long time until measurement because the sucked leachate can be measured only after the sucked leachate is sent to the main body part away from the suction port. There is an inconvenience that it is not possible to carry out the measurement at.
This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, Comprising: It aims at providing the biological information measuring device which can measure biological information like glucose concentration in a biological body in real time.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、先端が皮膚に穿刺されて生体内に配置される穿刺部と、該穿刺部に接続された本体部とを備え、前記穿刺部が、前記先端に設けられ、生体内に存在する間質液を流入させる保液スペースと、該保液スペース内に配置され、該保液スペース内に流入した前記間質液内の生体情報を含む情報を検出して電気信号または光信号として前記本体部に出力するセンサと、前記保液スペース内への前記間質液の吸引および前記保液スペースからの排出を行う給排手段とを備える生体情報測定装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a puncture portion whose tip is punctured into the skin and disposed in the living body, and a main body portion connected to the puncture portion, and the puncture portion is provided at the tip and exists in the living body. An interstitial fluid flowing space, and a liquid retaining space that is disposed in the liquid retaining space, detects information including biological information in the interstitial fluid that has flowed into the liquid retaining space, and is used as an electrical signal or an optical signal. Provided is a biological information measuring device including a sensor that outputs to a main body and a supply / discharge unit that sucks the interstitial fluid into the liquid retaining space and discharges the interstitial liquid from the liquid retaining space.
本発明によれば、穿刺部の先端によって皮膚を穿刺して該先端を生体内に配置するとともに、給排手段を作動させて生体内の間質液を保液スペースに流入させ、保液スペース内に配置されているセンサを作動させることにより、間質液内の生体情報を含む情報がセンサにより検出され、電気信号または光信号として本体部へ出力される。穿刺部の先端に配置された保液スペースに間質液を吸引および排出することにより、保液スペース内には新鮮な間質液を収容することができる。そして、センサは、検出結果を電気信号または光信号として本体部に出力するので、生体情報の測定に要する時間を短縮し、リアルタイムで測定することができる。 According to the present invention, the skin is punctured by the tip of the puncture portion and the tip is placed in the living body, and the interstitial fluid in the living body is caused to flow into the liquid holding space by operating the supply / discharge means. By operating the sensor arranged inside, information including biological information in the interstitial fluid is detected by the sensor and output to the main body as an electric signal or an optical signal. A fresh interstitial fluid can be accommodated in the liquid retaining space by sucking and discharging the interstitial fluid into the liquid retaining space arranged at the tip of the puncture portion. And since a sensor outputs a detection result to a main-body part as an electrical signal or an optical signal, the time which measurement of biometric information requires can be shortened, and it can measure in real time.
上記発明においては、前記センサが、所定の波長の光を照射する発光部と、前記間質液を通過した光を受光する受光部とを備え、前記本体部に、前記受光部から出力された電気信号または光信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部が設けられていてもよい。 In the above invention, the sensor includes a light emitting unit that emits light of a predetermined wavelength and a light receiving unit that receives light that has passed through the interstitial fluid, and is output from the light receiving unit to the main body unit. A biological information calculation unit that calculates biological information based on an electrical signal or an optical signal may be provided.
このようにすることで、センサを構成する発光部から所定の波長の光が保液スペース内の間質液に照射されると、照射された光の内の一部が間質液により吸収されて受光部により受光される。その結果、受光部により受光された光には、間質液に含まれる生体情報が含まれることになり、本体部に設けられた生体情報算出部により、生体情報を算出することが可能となる。 By doing so, when light of a predetermined wavelength is irradiated to the interstitial liquid in the liquid retention space from the light emitting unit constituting the sensor, a part of the irradiated light is absorbed by the interstitial liquid. And received by the light receiving unit. As a result, the light received by the light receiving unit includes the biological information contained in the interstitial fluid, and the biological information can be calculated by the biological information calculating unit provided in the main body. .
また、上記発明においては、前記センサが、前記間質液内に含まれる生体成分との相互作用によって励起光が照射されると前記生体成分の量に応じた蛍光を発生する蛍光物質と、該蛍光物質に向けて照射する励起光を発する発光部と、前記蛍光物質から発せられた蛍光を検出し電気信号に変換する受光素子とを備えていてもよい。 In the above invention, the sensor is a fluorescent substance that generates fluorescence according to the amount of the biological component when irradiated with excitation light by interaction with the biological component contained in the interstitial fluid; You may provide the light emission part which emits the excitation light irradiated toward a fluorescent substance, and the light receiving element which detects the fluorescence emitted from the said fluorescent substance, and converts it into an electrical signal.
本発明によれば、穿刺部を皮膚に穿刺して先端を生体内に配置すると、センサの周囲の保液スペースには生体内に存在する間質液が流動しており、生体内に配置された蛍光物質が生体成分との相互作用によって変性して、発光部から発せられた励起光によって生体成分の量に応じた蛍光が発生するようになる。発生した蛍光は受光素子により検出され、電気信号に変換されて出力される。蛍光の減衰が発生せず、生体内の生体成分量を精度よく測定することができる。 According to the present invention, when the puncture portion is punctured into the skin and the tip is disposed in the living body, the interstitial fluid existing in the living body flows in the liquid retaining space around the sensor and is disposed in the living body. The fluorescent material is denatured by the interaction with the biological component, and fluorescence corresponding to the amount of the biological component is generated by the excitation light emitted from the light emitting unit. The generated fluorescence is detected by the light receiving element, converted into an electrical signal, and output. Fluorescence is not attenuated, and the amount of biological components in the living body can be measured with high accuracy.
また、上記発明においては、前記給排手段による吸引および排出と、前記センサによる検出とを別々の時間帯に行うよう前記給排手段および前記センサを制御する制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、制御部が給排手段による間質液の吸引および排出と、センサによる生体情報の検出とを別々の時間帯に行うことにより、間質液の吸引または排出時のように保液スペース中における生体情報の変動中にセンサによる測定を行わずに済み、安定した状態で生体情報を精度よく測定することができる。
In the above-mentioned invention, a controller for controlling the supply / discharge means and the sensor may be provided so that suction and discharge by the supply / discharge means and detection by the sensor are performed in different time zones.
In this way, the control unit performs the suction and discharge of the interstitial fluid by the supply / discharge means and the detection of the biological information by the sensor in different time zones, so that the interstitial fluid is sucked or discharged. In addition, it is not necessary to perform measurement by the sensor during the fluctuation of the biological information in the liquid retaining space, and the biological information can be measured accurately in a stable state.
本発明によれば、生体内のグルコース濃度のような生体情報をリアルタイムで測定することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that biological information such as glucose concentration in a living body can be measured in real time.
本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置1について、図面を以下に説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置1は、図1に示されるように、先端が皮膚表面Aから穿刺されて生体内Bに配置される穿刺部2と、該穿刺部2に接続された本体部3とを備えている。
The biological information measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the biological information measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes a
穿刺部2には、図2に示されるように、その先端に、区画された空間(保液スペース)4が設けられ、該空間4内にセンサ5が備えられている。
本実施形態において、センサ5は、空間4に配置され蛍光物質を含有する蛍光部材6と、該蛍光部材6に隣接して配置され、所定の波長の光を発生するLED(発光部)7と、蛍光部材6を挟んでLED7とは反対側に配置され蛍光部材6から発せられた蛍光を検出するフォトダイオード(PD,受光素子)8と、該フォトダイオード8と蛍光部材6との間に配置されたフィルタ9とを備えている。また、センサ5には開口部4a,4bを閉塞する位置に配置された遮蔽蓋10が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
In the present embodiment, the
蛍光部材6は、透明性を有するベース材料内に蛍光物質を含有して構成されている。ベース材料としては、生体内Bに流動する間質液を浸透させることができる材料、例えば、含水し易いハイドロゲルを挙げることができる。
The
蛍光物質としては、測定しようとする生体成分の量、すなわち、間質液中の生体成分濃度に応じた強度の蛍光を発生する蛍光色素が選択される。生体成分としてグルコースを測定したい場合には、グルコースとの相互作用により蛍光を発生するようになる物質、例えば、ルテニウム錯体、蛍光フェニルボロン酸誘導体またはタンパクと結合したフルオレセイン等のグルコースと可逆結合する物質を用いることができる。 As the fluorescent substance, a fluorescent dye that generates fluorescence having an intensity corresponding to the amount of the biological component to be measured, that is, the concentration of the biological component in the interstitial fluid is selected. When glucose is to be measured as a biological component, a substance that generates fluorescence by interaction with glucose, such as a ruthenium complex, a fluorescent phenylboronic acid derivative, or a substance that reversibly binds to glucose such as fluorescein bound to protein Can be used.
フォトダイオード8は、蛍光物質から発せられる蛍光の波長を含む波長帯域に感度を有し、検出する蛍光をその強度に応じた電流に変換するようになっている。フィルタ9は、後述するLED7からの励起光の波長帯域の光を遮断し、蛍光の波長帯域を含む波長帯域の光を透過する波長特性を有している。また、遮蔽蓋10は、空間4の外部に流通する間質液の流入および流出を許容し、外光の入射を遮断するような多孔質材料により構成されている。
The
また、本実施形態に係る生体情報測定装置1は、空間4内への間質液の吸引および排出を行う給排手段11を備えている。
給排手段11は、図1に示されるように、穿刺部2に接続された管路12に配置された吸気ポンプ13および送気ポンプ14と、各ポンプ13,14への管路12を開閉するバルブV1,V2を備えている。吸気ポンプ13、送気ポンプ14およびバルブV1,V2は、本体部3内に配置されている。
In addition, the biological information measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes supply / discharge means 11 that sucks and discharges interstitial fluid into the
As shown in FIG. 1, the supply / discharge means 11 opens and closes an
また、本体部3には、フォトダイオード8から送られてきた電流信号に基づいて、生体成分濃度を算出する生体情報算出部15と、LED7、フォトダイオード8、吸気ポンプ13、送気ポンプ14およびバルブV1,V2を制御する制御部16とが設けられている。
The
制御部は、図3に示されるように、バルブV1,V2を開閉することにより空間4内に間質液を吸引および空間4内からの間質液の排出を行う給排期間と、LED7およびフォトダイオード8を作動させる検出期間とを分離して別個に行うように構成されている。
As shown in FIG. 3, the control unit opens and closes the valves V1 and V2, thereby sucking interstitial fluid into the
このように構成された本実施形態に係る生体情報測定装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置1を用いて生体情報、例えば、グルコース濃度を測定するには、図1に示されるように、皮膚Aの外面から穿刺部2を刺して、先端を生体内Bに到達させる。
The operation of the biological information measuring apparatus 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to measure biological information, for example, glucose concentration, using the biological information measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the
この状態で、制御部16は、送気ポンプ14および吸気ポンプ15を作動させるとともに、バルブV1,V2を制御して穿刺部2の先端の空間4からの吸引および該空間4への送気を繰り返し行わせる。空間4からの吸引が行われると、空間4内が減圧される結果、周囲の間質液が空間4内に拡散する速度が速められる。また、空間4内への間質液の吸引および排出を繰り返すことにより、空間4内に拡散する間質液が入れ替えられ、生体情報をリアルタイムに測定することが可能となる。
In this state, the
そして、給排期間の終了後に、制御部16はLED7およびフォトダイオード8を駆動して、LED7から励起光を発生させることにより、間質液との相互作用によって蛍光を発するように変性した蛍光物質から蛍光を発生させ、フィルタ9を透過した蛍光のみをフォトダイオード8によって検出することができる。フォトダイオード8は、検出した蛍光量に応じた電流信号を本体部3に向けて出力することにより、本体部3の生体情報算出部15においては、リアルタイムに検出された生体成分濃度を算出することができる。
After the end of the supply / discharge period, the
この場合において、本実施形態に係る生体情報測定装置1によれば、穿刺部2の先端に配置したフォトダイオード8によって生体成分濃度を含む情報を電気的に本体部3に送るので、従来のように浸出液を体外まで吸引して測定する場合と比較して、短時間でリアルタイムに測定することができるという利点がある。
In this case, according to the biological information measuring apparatus 1 according to the present embodiment, information including the biological component concentration is electrically sent to the
また、本実施形態においては、穿刺部2の先端に設けた空間4内に間質液を吸引および排出して測定を行うので、空間4内に間質液を滞留させることなく、新鮮な間質液について生体成分濃度の測定を行うことができる。これにより、生体情報を精度よく測定することができる。
In the present embodiment, the interstitial fluid is sucked into and discharged from the
また、本実施形態においては、間質液を空間4内に吸引または排出する吸排期間と、生体情報を検出する検出期間とを分離して別個に行うように制御されているので、空間4内の生体情報が不安定な給排期間における検出を防止して、安定した精度の高い生体情報を測定することができる。
Further, in the present embodiment, since the suction / discharge period during which the interstitial fluid is sucked or discharged into the
なお、本実施形態においては、穿刺部2の先端に設けた空間4内を給排手段11によって直接的に吸引または排出して、空間4内の間質液を積極的に入れ替えることとしたが、これに代えて、図4に示されるように、給排手段11によって間質液を空間4外で流動させることにより、間接的に、空間4内への間質液の拡散速度を増加させることにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、バルブV1,V2を制御して空間4内への吸引および排出を繰り返すことにより、間質液を入れ替えることとしたが、これに代えて、図5に示されるように、空間4の外部から吸引をかけて、空間4内において間質液を一方向に流動させることにより、空間4内の間質液を常に新鮮な間質液に入れ替えることにしてもよい。この場合、空間4を通過した間質液を空間に隣接する貯留空間17に貯留し続けることにすればよい。
このようにすることで、送気ポンプ14および送気を制御するためのバルブV1を設ける必要がなく、装置を簡易に構成することができる。
In this embodiment, the interstitial fluid is replaced by repeating the suction and discharge into the
By doing in this way, it is not necessary to provide the
また、本実施形態においては吸気ポンプ13および送気ポンプ14により間質液を吸引および排出することとしたが、これに代えて、図6に示されるように磁性材料からなる薄膜(ダイアフラム)18および該薄膜18を磁気吸引力によって変形させる電磁石19とにより、ダイアフラム方式の給排手段20を構成してもよい。このようにすることで、吸気ポンプ13、送気ポンプ14および各バルブV1,V2が不要となり、コンパクトな生体情報測定装置1を構成することができるという利点がある。
Further, in this embodiment, the interstitial fluid is sucked and discharged by the
また、本実施形態においては、LED7と蛍光部材4とフォトダイオード8を備えるセンサ5により生体情報を含む情報を検出することとしたが、これに代えて、検出結果を電気信号あるいは光信号として出力する他の任意のセンサを採用してもよい。
例えば、空間4内に一対の電極(図示略)を配置して、電極間の抵抗値を検出することにより、生体情報を測定してもよい。
In this embodiment, information including biological information is detected by the
For example, biological information may be measured by arranging a pair of electrodes (not shown) in the
また、図7に示されるように、空間4内に投光ファイバ21と受光ファイバ22の先端どうしを対向させて配置し、両者間に流通させられる間質液の吸光度を検出することによって、生体情報を測定することにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7, the tips of the
A 皮膚
B 生体内
1 生体情報測定装置
2 穿刺部
3 本体部
4 空間(保液スペース)
5 センサ
6 蛍光部材(蛍光物質)
7 LED(発光部)
8 フォトダイオード(受光素子)
11,20 給排手段
15 生体情報算出部
16 制御部
21 発光ファイバ(発光部)
22 受光ファイバ(受光部)
A Skin B In-vivo 1 Biological
5
7 LED (light emitting part)
8 Photodiode (light receiving element)
DESCRIPTION OF
22 Light receiving fiber (light receiving part)
Claims (4)
該穿刺部に接続された本体部とを備え、
前記穿刺部が、前記先端に設けられ、生体内に存在する間質液を流入させる保液スペースと、該保液スペース内に配置され、該保液スペース内に流入した前記間質液内の生体情報を含む情報を検出して電気信号または光信号として前記本体部に出力するセンサと、前記保液スペース内への前記間質液の吸引および前記保液スペースからの排出を行う給排手段とを備える生体情報測定装置。 A puncture part whose tip is punctured into the skin and placed in the living body,
A body part connected to the puncture part,
The puncture portion is provided at the tip, and a liquid retaining space into which interstitial fluid existing in the living body is allowed to flow, and the puncture part is disposed in the liquid retaining space, A sensor that detects information including biological information and outputs it as an electrical signal or an optical signal to the main body, and a supply / discharge unit that sucks the interstitial fluid into the liquid retaining space and discharges it from the liquid retaining space A biological information measuring device comprising:
前記本体部に、前記受光部から出力された電気信号または光信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部が設けられている請求項1に記載の生体情報測定装置。 The sensor includes a light emitting unit that emits light of a predetermined wavelength, and a light receiving unit that receives light that has passed through the interstitial fluid,
The biological information measuring device according to claim 1, wherein the main body is provided with a biological information calculation unit that calculates biological information based on an electrical signal or an optical signal output from the light receiving unit.
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---|---|---|---|
JP2010286298A JP2012130566A (en) | 2010-12-22 | 2010-12-22 | Biological information measuring apparatus |
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