JP2015081916A - Blood glucose measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、血液の糖度を測定する糖度測定装置に関するものである。 The present invention relates to a sugar content measuring apparatus for measuring the sugar content of blood.
生活習慣病である糖尿病患者は年々増加の傾向にあり、厚生労働省の2002年の調査では、国内の糖尿病患者は約740万人にも達しており、その中の約半数が治療中であると言われている。血糖値が高ければ薬によって血糖値を下げる治療がなされる。一方、薬の影響で低血糖になると極めて危険であるので、飴などを食べて血糖値を上げることが行われている。このため、糖尿病の治療においては、注射針によって患者から血液を採取してその血糖値を測定することが行われている。当然のことながら採血の際には患者に苦痛を与える上、採血後の感染のおそれもある。 Diabetes, a lifestyle-related disease, tends to increase year by year. According to a 2002 survey by the Ministry of Health, Labor and Welfare, there are approximately 7.4 million diabetic patients in Japan, and about half of them are being treated. It is said. If the blood sugar level is high, the medicine is used to lower the blood sugar level. On the other hand, since it is extremely dangerous if hypoglycemia is caused by the influence of drugs, it is performed to raise blood sugar level by eating salmon and the like. For this reason, in the treatment of diabetes, blood is collected from a patient with an injection needle and the blood glucose level is measured. As a matter of course, there is a risk of infection after blood collection in addition to pain for the patient during blood collection.
そこで、注射針によって患者から血液を採取することなく、近赤外線の光ビームを利用して血糖値を測定する非侵襲的手段による研究が従来行われてきた。
例えば、ある提案による生体反応の計測方法及び生体反応の計測システムにおいては、利用者が検出のための指を挿入したことを感知すると、光源からの近赤外線を指の測定部位に照射し、測定部位から反射した特定の波長の近赤外線を吸収強度検出器で検出して、その吸収スペクトルを電気信号に変換するようになっている。(特許文献1参照)
また、ある提案によるグルコース濃度測定のための分光測定用データ取り込み装置においては、発光部から発光された近赤外線を測定部位である指に斜めに照射し、測定部位によって斜めに反射した近赤外線を受光部で検出するようになっている。(特許文献2参照)
さらに、ある提案による血糖値測定装置は、発光素子の周囲に形成された受光素子を有するセンサを腕時計に組み込んだ構成になっている(特許文献3参照)。Therefore, research has been conducted by a non-invasive means for measuring a blood glucose level using a near-infrared light beam without collecting blood from a patient with an injection needle.
For example, in a biological reaction measurement method and a biological reaction measurement system according to a proposal, when a user senses that a finger for detection has been inserted, near infrared light from a light source is irradiated to the measurement site of the finger, and measurement is performed. A near-infrared ray having a specific wavelength reflected from a part is detected by an absorption intensity detector, and the absorption spectrum is converted into an electric signal. (See Patent Document 1)
In addition, in a spectroscopic data capturing device for measuring glucose concentration according to a proposal, near-infrared light emitted from a light-emitting unit is obliquely irradiated to a finger that is a measurement site, and near-infrared reflected obliquely by the measurement site is irradiated. Detection is performed by the light receiving unit. (See Patent Document 2)
Furthermore, a blood glucose level measuring apparatus according to a proposal has a configuration in which a sensor having a light receiving element formed around a light emitting element is incorporated in a wristwatch (see Patent Document 3).
しかしながら、上記各特許文献1及び特許文献2においては、それぞれ図7及び図3に示されているように、発光素子と受光素子との微妙な光軸調整が困難である上、発光する近赤外線の光量に対して受光する近赤外線の光量が少なくなるので、近赤外線の利用効率が低下するという問題がある。
また、上記特許文献3においては、図55に示されているように、腕時計型の血糖値測定装置の窓の位置の近傍に、使用者の血管が位置していなければ制度の高い測定は困難である。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、発光素子と受光素子との微妙な光軸調整を必要とせず、かつ、使用者の血管の位置に拘束される条件を緩和して、血糖値の測定が可能な糖度測定装置を提供することを目的とする。However, in each of
In
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and does not require delicate optical axis adjustment between the light emitting element and the light receiving element and is constrained by the position of the blood vessel of the user. An object of the present invention is to provide a sugar content measuring apparatus capable of reducing blood sugar and measuring blood sugar levels.
本発明は、血液の糖度のデータを測定する糖度測定装置であって、透明なプラスチック板の一方の面に凸部を有し、他方の面が平坦な形状の複数のレンズが一体成型されたレンズ基板と、前記レンズ基板の前記他方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、糖度に応じて吸収率が高い特定の波長の光ビームを順次発光して対応するレンズを透過させる複数の発光素子と、前記レンズ基板の前記他方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、前記発光素子の外縁に近接する内縁によって前記発光素子を囲み、かつ、当該内縁と当該内縁の外側の外縁とによって画定される領域において、対応するレンズを透過して入射する前記波長の光を受光して、その光の強度値を示す電気信号を発生する複数の受光素子と、光ビームを発光した発光素子を囲む受光素子から発生される電気信号で示される光の強度値を順次記憶し、記憶した複数の強度値に基づいて前記レンズ基板の前記一方の面に近接する対象の糖度のデータを算出する演算回路と、
を有することを特徴とする。The present invention is a sugar content measuring apparatus for measuring blood sugar data, wherein a plurality of lenses having a convex portion on one surface of a transparent plastic plate and a flat shape on the other surface are integrally molded. A lens substrate and a lens corresponding to each of the plurality of lenses formed on the other surface of the lens substrate by sequentially emitting a light beam of a specific wavelength having a high absorption rate according to the sugar content. A plurality of light-emitting elements to be transmitted and the other surface of the lens substrate, corresponding to each of the plurality of lenses, surrounding the light-emitting element by an inner edge close to the outer edge of the light-emitting element; and In a region defined by the inner edge and the outer edge outside the inner edge, a plurality of light receiving elements that receive the light having the wavelength transmitted through the corresponding lens and generate an electric signal indicating the intensity value of the light. And sequentially storing the light intensity values indicated by the electrical signals generated from the light receiving elements surrounding the light emitting elements that emit the light beam, and approaching the one surface of the lens substrate based on the stored plurality of intensity values An arithmetic circuit for calculating sugar content data of the target to be
It is characterized by having.
本発明の糖度測定装置によれば、発光素子と受光素子との微妙な光軸調整を必要とせず、かつ、使用者の血管の位置に拘束されることなく、血糖値の測定が可能になるという効果が得られる。 According to the sugar content measuring apparatus of the present invention, it is possible to measure a blood sugar level without requiring a delicate optical axis adjustment between the light emitting element and the light receiving element and without being restricted by the position of the blood vessel of the user. The effect is obtained.
以下、本発明による糖度測定装置の第1の実施形態ないし第3の実施形態について、図を参照しながら説明する。
血糖値のデータには、血液に含まれる現在の糖分を単位質量として表す瞬時時の血糖値であるグルコース(glucose)(単位は、mg/dl)、及び、血糖値の累積値であるヘモグロビン(Hb)A1C(単位は、%)がある。Hereinafter, a first embodiment to a third embodiment of a sugar content measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The blood glucose level data includes glucose (glucose) (unit: mg / dl), which is an instantaneous blood glucose level that represents the current sugar content in blood as a unit mass, and hemoglobin (accumulated value of blood glucose level). Hb) A1C (unit:%).
近赤外線の特定の波長(例えば、900nmないし1100nm)の光ビームを人の皮膚に照射して、その反射光を受光した場合には、照射した光ビームの一部が血液中の糖分が高いほど多く吸収されるので、反射光の強度を測定することで、血糖値を測定することができる。また、数10日の血糖値の累積値によってヘモグロビンA1Cを測定することができる。 When a person's skin is irradiated with a light beam having a specific wavelength (for example, 900 nm to 1100 nm) of near infrared rays and the reflected light is received, the higher the sugar content in the blood, the more part of the irradiated light beam is. Since much is absorbed, the blood glucose level can be measured by measuring the intensity of the reflected light. Moreover, hemoglobin A1C can be measured by the cumulative value of blood glucose levels of several tens of days.
図1は、第1の糖度測定装置に使用する光学部品を示す図である。図1(A)は、透明なプラスチック板に形成されたレンズ基板の一部の平面図である。図1(B)は、図1(A)のX−X線に沿ったレンズ基板の一部の断面図である。 FIG. 1 is a diagram showing optical components used in the first sugar content measuring apparatus. FIG. 1A is a plan view of a part of a lens substrate formed on a transparent plastic plate. FIG. 1B is a cross-sectional view of a part of the lens substrate along the line XX in FIG.
図1(A)、(B)において、レンズ1は、正六角柱の領域の中央に位置し、レンズ基板の一方の面(図1(B)の右側)に凸部を有し、他方の面(図1(B)の左側)が平坦な形状になっている。この平坦な面には、発光素子2及び受光素子3が、図1(B)に示すように、二酸化シリコン等からなる透明絶縁膜4を介在して形成されている。 1A and 1B, the
発光素子2は、特定の範囲の波長の光ビーム、詳しくは、近赤外線の波長λの光ビームを発光する。受光素子3は、図1(A)に示すように、発光素子2の外縁に近接する内縁によって発光素子2を囲み、かつ、その内縁とその内縁の外側の外縁とによって画定される領域(すなわち、ドーナツ型の領域)において、レンズ1を透過して入射する波長λの光を受光して、その光の強度値を示す電気信号を発生する。レンズ1の中心、発光素子2の中心、及び受光素子3の中心は、同一の光軸6を有する。 The
レンズ基板には、図1(C)に示すように、正六角柱の領域を単位とするレンズ1、発光素子2、及び受光素子3の光学ユニットが複数形成されている。すなわち、複数の正六角柱の領域によってハニカム(蜂の巣)構造を構成する。ただし、図1(A)、(C)に示す正六角形の線は、各光学ユニットが占める領域を示すために仮想的に表示されたものであり、実際にこの線のような境界線が存在する訳ではない。 As shown in FIG. 1C, a plurality of optical units of a
図1(C)において、複数の光学ユニットは、発光素子2及び受光素子3が形成されたレンズ1(0)を中心として、その周囲にレンズ1(1)、レンズ1(2)、レンズ1(3)・・・・が形成されている。
レンズ基板の光学ユニットの数をXiとすると、Xiは、Xi=X(i−1)+6iによって表される。ここで、iは正の整数である。i=1の場合には、X1=X0+6となる。ここで、X0=1である。したがって、X1=7となる。すなわち、レンズ基板を構成する光学ユニット(レンズ1、発光素子2、受光素子3)の最小単位は7個である。
i=2、3、4・・・の場合には、レンズ基板を構成する光学ユニットの数Xiは、それぞれ19個、37個、61個・・・となる。In FIG. 1C, a plurality of optical units are centered on a lens 1 (0) on which a
When the number of optical units on the lens substrate is Xi, Xi is represented by Xi = X (i−1) + 6i. Here, i is a positive integer. When i = 1, X1 =
In the case of i = 2, 3, 4,..., the number Xi of the optical units constituting the lens substrate is 19, 37, 61,.
図2は、第1の実施形態における発光素子2及び受光素子3の構造を示す図である。図2(A)は、発光素子2の断面図である。発光素子2は、PN接合の発光ダイオードで構成されている。発光素子2は、透明絶縁膜4の表面に形成されたp型半導体2a(アノード)と、その上に形成されたn型半導体2b(カソード)とがPN接合されている。
さらに、p型半導体2a及びn型半導体2bの上に、半導体回路(図示せず)が形成されている。この半導体回路には、p型半導体2a及びn型半導体2bに駆動信号である順方向電流を流して、波長λの光ビームを発光させる駆動回路及び電圧を供給する電源ラインが含まれている。駆動回路は、n型半導体2b(カソード)と基準電圧0ボルトとを、後述する制御信号によってオン(接続)又はオフ(切断)するスイッチ回路で構成する。電源ラインはp型半導体2aにプラスの電圧を供給する。したがって、スイッチ回路がオンになるとPN接合に順方向の電流が流れて、発光素子2から光ビームが発光される。FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of the
Further, a semiconductor circuit (not shown) is formed on the p-
図2(B)は、受光素子3の平面図である。図2(C)は、図2(B)のY−Y線に沿った断面図である。受光素子3は、光を受光して電気信号を発生するエミッタ接地型のフォトトランジスタの一例である。図2(B)、(C)に示す例では、p型半導体3a(ベース)が透明絶縁膜4の表面に形成されたn型半導体3b(エミッタ)の上に形成されている。さらに、p型半導体3aの上にn型半導体3c(コレクタ)が形成されている。p型半導体3aは、n型半導体3bの開口部から入射する波長λの光を受光する。
更に、上記した図示しない半導体回路が受光素子3の上に形成されている。この半導体回路には、n型半導体3cに接続された負荷抵抗及び増幅回路、負荷抵抗に接続された電源ライン、n型半導体3bに接続された選択回路が含まれている。選択回路は、n型半導体3bと基準電圧0ボルトとを、後述する制御信号によってオン又はオフするスイッチ回路で構成する。したがって、スイッチ回路がオンになると、フォトトランジスタがアクティブになって、p型半導体3aに入射する波長λの光の受光によって、その光の強度に応じた電圧がn型半導体3cから出力される。コレクタ接地型も使用できることはもちろんである。FIG. 2B is a plan view of the
Further, the above-described semiconductor circuit (not shown) is formed on the
次に、Xi個(7個、19個、37個、61個・・・)からなる複数の光学ユニット(レンズ1、発光素子2、受光素子3)と、複数の光学ユニットの上に形成された半導体回路とを使用した糖度測定装置について説明する。 Next, a plurality of optical units (
図3は、本発明の第1の実施形態における腕時計型の糖度測定装置11の外観を示す斜視図である。図3(A)において、糖度測定装置11の本体12の1つの面に設けられた表示部13、4つのボタン14(14a、14b、14c、14d)、ベルト15、留め具16、及びベルト15に形成された太陽電池17を備えている。
糖度測定装置11がベルト15及び留め金16によって使用者の手首に装着されたときは、糖度測定装置11の背面すなわち表示部13の反対側の面から、波長λの光ビームが手首に照射される。
図には示していないが、糖度測定装置11の背面は、発光素子2から発光される波長の光ビームを透過する光学フィルタのプラスチック部材で構成されている。本実施形態においては、可視光線の波長は遮断し、約900nm以上の光を透過する光学フィルタを用いている。したがって、糖度測定装置11の裏面を手の平、手の甲、指その他使用者の体の部位に当てた場合には、波長λの光ビームがその部位に照射される。FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the wristwatch-type sugar
When the sugar
Although not shown in the drawing, the back surface of the sugar
図3(B)において、アダプタ18は、糖度測定装置11を装着するとともに、後述する携帯端末又はパソコンと接続するケーブル19を有する。ケーブル19は、例えば、USBケーブルで構成する。 In FIG. 3 (B), the
アダプタ18には、糖度測定装置11を装着する凹部が設けられている。その凹部の表面は、発光素子2から発光された波長λの光ビームを全反射する全反射部材で構成されている。 The
また、図には示していないが、Xi個からなる測定用の複数の光学ユニットとは別の位置に、通信用の光学ユニット(レンズ、発光素子、受光素子を含む)が形成されている。この通信用の光学ユニットに対応して、携帯端末又はパソコンと通信するためのケーブル19の光通信用コネクタ(図示せず)がアダプタ18の凹部に形成されている。
さらに、糖度測定装置11の背面の充電用コネクタに接触するための充電用コネクタ(図示せず)がアダプタ18の凹部に形成されている。In addition, although not shown in the drawing, a communication optical unit (including a lens, a light emitting element, and a light receiving element) is formed at a position different from the plurality of Xi measurement optical units. Corresponding to the optical unit for communication, an optical communication connector (not shown) of the
Further, a charging connector (not shown) for contacting the charging connector on the back surface of the sugar
図4は、糖度測定装置11の本体2及びアダプタ18に収容されている電子回路の構成を示す図である。図4(A)において、制御部30には、図3に示した表示部13及びボタン14が接続されると共に、通信部31、時計部32、赤外線発光部33、赤外線受光部34が接続されている。
また、糖度測定装置11の本体12には、電子回路に電源電圧Vccを供給するために、図3に示した太陽電池17及び充電電池35が内蔵されている。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an electronic circuit housed in the
Further, the
赤外線発光部33は、制御部30からの制御信号に応じて、複数の発光素子2を順次すなわち択一的に発光させるために、その制御信号を復号化する復号化回路である。例えば、光学ユニットが61個で構成されている場合には、復号化回路は、制御部30から出力される6ビットの制御信号を復号化して、0から60までの発光素子2の中の1つの発光素子2を駆動する駆動回路(レンズ基板に形成された半導体回路)をアクティブ(n型半導体2bと基準電圧とを接続)にする。 The infrared
赤外線受光部34は、受光素子3に接続された増幅回路から供給されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御部30に入力するA/D変換回路、及び、制御部30の制御信号に応じて、複数の受光素子3の1つを選択するための復号化回路で構成する。
レンズ基板に形成された半導体回路に含まれる選択回路は、赤外線受光部34の符号化回路から供給される制御信号に応じて、1つの受光素子3のn型半導体3b(エミッタ)と基準電圧0ボルトとを接続して、フォトトランジスタである受光素子3をアクティブにする。
光学ユニットが61個で構成されている場合には、赤外線受光部34の復号化回路は、制御部30から出力される6ビットの制御信号を復号化して、0から60までの受光素子3の中の1つの受光素子3をアクティブ(n型半導体3bと基準電圧とを接続)にする。The infrared
The selection circuit included in the semiconductor circuit formed on the lens substrate is connected to the n-
In the case where 61 optical units are configured, the decoding circuit of the infrared
このように、複数の光学ユニットの各々に対応する発光素子2及び受光素子3は、制御部30からの制御信号に応じて順次光ビームを発光して、使用者の手首に照射するとともに、その反射光を受光して反射光の強度値を示す電気信号を発生する。 As described above, the
通信部31は、糖度測定装置11がアダプタ18に装着された場合に、ケーブル19を介してアダプタ18に接続された外部の携帯端末又はパソコンと制御部30との間の通信処理を実行する。 When the sugar
通信部31は、上記した通信用の光学ユニットの発光素子を介して、制御部30から入力される光信号をアダプタ18の光通信用コネクタに出力する。また、通信部31は、アダプタ18の光通信用コネクタから入力される光信号を糖度測定装置11の通信用の光学ユニットの受光素子に出力する。 The
時計部32、太陽電池17、二次電池35については、従来技術と同様であるので、詳細な説明が割愛する。表示部13に表示される内容及びボタン14の操作については後述する。 Since the
図4(B)は、制御回路30の内部構成を示す図である。制御回路30は、演算回路であるCPU301、電池でバックアップされる第1の記憶回路であるSRAM302、書き換え可能な不揮発性の第2の記憶回路であるEEPROM303、及びこれらを接続する内部バス304を有する。また、図には示していないが、CPU301の内部には、処理するデータを一時的にストアするメモリ(例えば、CPU内のレジスタ)が設けられている。 FIG. 4B is a diagram illustrating an internal configuration of the
図4(C)は、糖度測定装置11、アダプタ18、及び外部の装置(携帯端末又はパソコン)20の接続状態を示す図である。アダプタ18は、光/電変換部181、通信制御部182、及び充電部183を有する。 FIG. 4C is a diagram showing a connection state of the sugar
光/電変換部181は、糖度測定装置11の通信部31から入力される光信号を電気信号に変換して、通信制御部182に出力する。また、光/電変換部181は、通信制御部182から入力される電気信号を光信号に変換して、糖度測定装置11の通信部31に出力する。 The light /
通信制御部182は、外部の装置20と糖度測定装置11との間で送受信される情報を処理する。外部の装置20は、インターネット等のネットワークを介して、糖尿病の治療及び防止のために種々のデータを管理する医療機関のサーバ(図示せず)にアクセスすることができる。 The
充電部183は、アダプタ18のAC/DCコンバータ(図示せず)の電源によって、又は、外部の装置20を通じて供給される電源によって、糖度測定装置11の二次電池35を充電する。そのために、図3に示した糖度測定装置11の背面のプラスチック部材の一部には開口部が形成され、充電電池35を充電するための充電用コネクタが露出している。 The charging
本実施形態においては、二次電池35の定格電圧は、太陽電池17の定格電圧より若干低い値である。したがって、通常は、太陽電池17からの電圧Vccが糖度測定装置11に供給され、外光がない場合又は十分でない場合に太陽電池17の電圧が二次電池35の定格電圧より低下したときは、二次電池35からの電圧Vccが糖度測定装置11に供給される。 In the present embodiment, the rated voltage of the
次に、糖度測定装置11の操作及び動作について説明する。
図3に示した4個のボタン14(14a、14b、14c、14d)のうち、ボタン14bはモードボタン「M」、ボタン14a及び14cはモード切替ボタン「U」及び「D」、ボタン14dはスタートボタン「S」である。Next, the operation and operation of the sugar
Of the four buttons 14 (14a, 14b, 14c, 14d) shown in FIG. 3, the
モードボタン「M」は、オン操作によって現在のモードを表示部13に表示するためのボタンである。モードには、「時計モード(通常モード)」、「単一測定モード」、「連続測定モード」、「較正(CALIBRATION)モード」、「データ送信モード」、「プログラム更新モード」等がある。
モード切替ボタンU及びDは、現在のモードから他のモードにシフト(U:アップシフト/D:ダウンシフト)するためのボタンである。
スタートボタンSは、時計モードを除き、現在のモードの処理を開始するボタンである。現在のモード処理を開始した後に、再びスタートボタンSがオン操作されたときは、そのモード処理を停止して、通常モードに遷移する。The mode button “M” is a button for displaying the current mode on the
The mode switching buttons U and D are buttons for shifting from the current mode to another mode (U: upshift / D: downshift).
The start button S is a button for starting processing in the current mode except for the clock mode. When the start button S is turned on again after starting the current mode process, the mode process is stopped and the mode is changed to the normal mode.
制御部30のCPU301は、EEPRM302に記憶されているプログラムに従って、4個のボタン14のオン操作を検出して、ボタン操作に応じた処理を実行する。例えば、「単一測定モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、複数の光学ユニットの発光素子2から順次光ビームを発光させて、その反射光を受光し、使用者の血糖値を測定する。「連続測定モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、24時間の期間の一定時間ごとの血糖値を測定する。 The
「較正モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、複数の発光素子2の各々から順次発光された光ビームに対する反射光を対応する受光素子3で受光して、その反射光の強度値を各レンズ1、各発光素子2及び各受光素子3の基準値としてSRAM302に記憶する。 When the start button S is turned on in the “calibration mode”, the reflected light with respect to the light beam sequentially emitted from each of the plurality of
「データ送信モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、SRAM302に記憶している血糖値のデータを外部の装置20に送信する。「プログラム更新モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、EEPROM303に記憶している血糖値検出処理のプログラムを、外部の装置20を介して、医療機関から送信されるプログラムによって更新する。血糖値検出処理のプログラムについては後述する。 When the start button S is turned on in the “data transmission mode”, the blood glucose level data stored in the
次に、単一測定モードにおいて、演算回路であるCPU301によって実行される血糖値検出処理の動作について説明する。第1の実施形態においては、複数の光学ユニット(レンズ1、発光素子2、受光素子3)及び対応する半導体回路(発光素子2の駆動回路、受光素子3の選択回路)がm個のグループに分類されて、各グループがn個の光学ユニット及び半導体回路で構成されている。そして、グループごとに異なる波長の光ビームを発光する。 Next, the operation of the blood sugar level detection process executed by the
図5は、CPU301によって実行される血糖値検出処理の動作を示すフローチャートである。CPU301は、メインフロー(図示せず)において、単一測定モードが選択されたときは、図5の処理に遷移する。図5において、血糖値測定の検出単位となるレンズ1、発光素子2、受光素子3を含む各光学ユニット及び対応する各半導体回路を「セル」と称する。 FIG. 5 is a flowchart showing the blood glucose level detection process performed by the
CPU301は、最初に較正処理を実行する(ステップS101)。較正処理において、CPU301は、糖度測定装置11をアダプタ18に装着する旨のメッセージを表示部13に表示する。糖度測定装置11がアダプタ18に装着されたか否かについては、CPU301は、例えば、図1(C)に示したレンズ1(0)に対応する中央の光学ユニットの発光素子2から光ビームを発光して、アダプタ18によって全反射された光の強度が受光素子3によって受光されたか否かにより判断する。 The
糖度測定装置11がアダプタ18に装着されたことを確認したときは、CPU301は、各発光素子2から順次光ビームを発光させて、対応する受光素子3から得られる反射光の強度値を各光学ユニット(半導体回路を含む)の基準値としてSRAM302に記憶する。CPU301は、較正処理の後、測定モードに遷移して、測定開始のためにスタートボタンSの押下を促すメッセージを表示する。 When it is confirmed that the sugar
CPU301は、スタートボタンSがオンされたかどうかを判別する(ステップS102)。スタートボタンSがオンされない場合(ステップS102;NO)には、CPU301は、他のボタンがオンされたかどうかを検出するボタン処理を行う(ステップS103)。すなわち、モードボタンM又はモード切替ボタンU若しくはDのオン操作を判別する処理を行う。 The
スタートボタンSがオンされたときは(ステップS102;YES)、CPU301は、複数の光学ユニット及び半導体回路のm個のグループを指定する変数j及びグループ内のn個の光学ユニット及び半導体回路を指定する変数kをそれぞれ「1」にセットする(ステップS104)。そして、CPU301は、これらの変数を更新しながら、ステップS105からステップS111までの処理を繰り返す。 When the start button S is turned on (step S102; YES), the
CPU301は、変数j及びkで指定されるセル(j;k)の発光素子2を波長λ(j)の光ビームで発光させる(ステップS105)。発光された光ビームは、使用者の体の部位に照射されて、その反射光がセル(j;k)の受光素子3によって受光される。 The
CPU301は、セル(j;k)の受光素子3によって受光された反射光の強度を検出する(ステップS106)。次に、CPU301は、反射光の強度値をSRAM302の記憶エリア(j;k)にストアする(ステップS107)。 The
次に、CPU301は、変数kをインクリメントする(ステップS108)。そして、CPU301は、インクリメントした変数kの値がグループ(j)内のセルの総数nを超えたかどうかを判別する(ステップS109)。変数kの値がグループ内のセルの総数nを超えていない場合には(ステップS109;NO)、CPU301は、ステップS105に移行して、ステップS109までの処理を繰り返す。 Next, the
ステップS109において、変数kの値がグループ内のセルの総数nを超えたときは(ステップS109;YES)、CPU301は、グループを指定する変数jをインクリメントし、かつ、そのグループ内のセルの変数を「1」にセットする(ステップS110)。 In step S109, when the value of the variable k exceeds the total number n of cells in the group (step S109; YES), the
この場合において、CPU301は、インクリメントした変数jの値がグループの総数mを超えたかどうかを判別する(ステップS111)。変数jの値がグループの総数mを超えない場合には(ステップS111;NO)、CPU301は、ステップS105に移行して、ステップS111までの処理を繰り返す。 In this case, the
ステップS111において、変数jの値がグループの総数mを超えたときは(ステップS111;YES)、CPU301は、メインフローに戻る。 In step S111, when the value of the variable j exceeds the total number m of groups (step S111; YES), the
次に、CPU301は、SRAM302に記憶した各光学ユニット(半導体回路を含む)の強度値を、測定前に予めSRAM302に記憶した基準値によって正規化する。すなわち、各光学ユニットのばらつきを補正する。 Next, the
メインフローにおいて、血糖値検出処理の停止処理(再度のスタートボタンSのオン操作)がされない場合には、CPU301は、SRAM302の記憶エリアの検索処理を実行する。図6は、検索処理のフローチャートである。 In the main flow, when the blood glucose level detection process stop process (returning on the start button S) is not performed, the
図6において、CPU301は、SRAM302の記憶エリアの配列を指定する変数j及びk、及び分析対象に叶うサンプル数の変数rをそれぞれ「1」にセットする(ステップS201)。次に、CPU301は、変数を変更しながら、ステップS202からステップS211までの処理を繰り返す。 In FIG. 6, the
CPU301は、SRAM302の記憶エリア(j;k)を検索して(ステップS202)、記憶されている反射光の強度値が閾値(th)未満であるかどうかを判別する(ステップS203)。すなわち、血液中の糖分によって吸収された光ビームの量が予め設定した量を超えているかどうかを判別する。反射光の強度値が大きい場合には、血液中の糖分が低いことにもなるが、照射された光ビームが血管の位置から外れていることも考えられる。そこで、照射された光ビームが血管の位置であることを確認するために、実験的に求めた閾値を予め設定するのである。 The
反射光の強度値が閾値未満である場合には(ステップS203;YES)、CPU301は、その強度値を分析対象としてレジスタの分析記憶エリアにストアする(ステップS204)。また、変数rの値をインクリメントする(ステップS205)。 If the intensity value of the reflected light is less than the threshold value (step S203; YES), the
ステップS205の後、又は、ステップS203において反射光の強度値が閾値以上である場合には(ステップS203;NO)、CPU301は、変数kの値をインクリメントする(ステップS206)。次に、CPU301は、インクリメントした変数kの値が記憶エリアの配列{j;k}のkの上限値nを超えたかどうかを判別する(ステップS207)。 After step S205 or when the intensity value of the reflected light is greater than or equal to the threshold value in step S203 (step S203; NO), the
変数kの値が上限値nを超えない場合には(ステップS207;NO)、CPU301は、ステップS202に移行して、ステップS207までの処理を繰り返す。一方、変数kの値が上限値nを超えたときは(ステップS207;YES)、CPU301は、変数jの値をインクリメントする(ステップS208)。 When the value of the variable k does not exceed the upper limit value n (step S207; NO), the
次に、CPU301は、インクリメントした変数jの値が記憶エリアの配列{j;k}のjの上限値mを超えたかどうかを判別する(ステップS209)。変数jの値がmを超えない場合には(ステップS209;NO)、CPU301は、ステップS202に移行して、ステップS209までの処理を繰り返す。 Next, the
一方、変数jの値がmを超えたときは(ステップS209;YES)、CPU301は、rの値と光学ユニットの総数(n×m)との比率が一定の比率P未満であるかどうかを判別する(ステップS210)。 On the other hand, when the value of the variable j exceeds m (step S209; YES), the
rの値と光学ユニットの総数との比率がP以上である場合には(ステップS210;NO)、血糖値測定の精度をあげるために、分析対象のサンプル数を絞り込む必要がある。この場合には、CPU301は、閾値thの値をデクリメントし(ステップS211)、ステップS202に移行して、再びステップS210までの処理を繰り返す。例えば、Pの値を「0.1」、光学ユニットの総数を61個とすると、rの値が「6」になるまで、閾値thの値をデクリメントして、ステップS202からステップS210までの処理を繰り返す。 When the ratio between the value of r and the total number of optical units is P or more (step S210; NO), it is necessary to narrow down the number of samples to be analyzed in order to increase the accuracy of blood glucose level measurement. In this case, the
ステップS210において、rの値と光学ユニットの総数との比率がP未満である場合には(ステップS210;YES)、CPU301は、メインフローに戻る。 In step S210, when the ratio between the value of r and the total number of optical units is less than P (step S210; YES), the
この後、CPU301は、レジスタの分析記憶エリアに記憶した閾値未満の反射光の強度値の中で、最小の強度値を選択して、EEPROM303に記憶されているプログラムに基づいて血糖値を算出する。具体的には、反射光の強度値と血糖値との対応テーブルを参照して血糖値を特定し、SRAM302に記憶するとともに表示部13に表示する。 Thereafter, the
なお、第1の実施形態の変形例として、CPU301は、記憶した複数の強度値の中で、最終的に設定した閾値(th)未満の強度値の平均値に基づいて糖度のデータを算出するようにしてもよい。 As a modification of the first embodiment, the
さらに、CPU301は、SRAM302に記憶した過去の所定期間(本実施形態においては、30日の期間)の血糖値及びEEPROM303のプログラムに基づいてヘモグロビンA1Cを算出して表示部13に表示する。 Further, the
図7は、糖度測定装置11の表示部13に表示された較正モードの画面及び測定結果の画面を示す図である。図7(A)は、表示部13に表示された較正モードの画面である。図7(B)は、表示部13に表示された測定結果の画面である。 FIG. 7 is a diagram showing a calibration mode screen and a measurement result screen displayed on the
図7(A)に示すように、較正モードにおいて、糖度測定装置11がアダプタ18に装着されたことをCPU301が確認したときは、スタートボタンSの押下を促すメッセージを表示する。 As shown in FIG. 7A, when the
図7(B)に示すように、単一測定モードにおいて、測定結果が判明したときは、CPU301は、血糖のデータである血糖値及びヘモグロビンA1Cを表示するとともに、その測定結果を保存するか否かを選択させるメッセージを表示する。 As shown in FIG. 7B, when the measurement result is found in the single measurement mode, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態における糖度測定装置11の外観を示す平面図及び側面図である。この第2の実施形態における糖度測定装置11は、図1、図2、図4(A)、(B)、図5、及び図6に示した第1の実施形態における糖度測定装置11の構成とほとんど同じである。したがって、これらの図を適宜援用するとともに、第1の実施形態と異なる部分を中心に、第2の実施形態の糖度測定装置11を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view and a side view showing the appearance of the sugar
第2の実施形態における糖度測定装置11のボタンのうちスタートボタン「S」14dは、第1の実施形態におけるスタートボタン「S」14dと同一の位置に設けられているが、モードボタン「M」14eは、第1の実施形態と異なる位置に設けられている。また、第2の実施形態においては、モード変更ボタン「U」、「D」は設けられていない。第2の実施形態におけるモード切替は、モードボタンMを押下することでサイクリックに行う。 Of the buttons of the sugar
第2の実施形態においては、較正モードで使用する特殊な光学フィルタが糖度測定装置11に設けられている。この光学フィルタは、波長が約350nmから700nmの可視光線は透過するが、波長が約900nmから2500nmの近赤外線は全反射する特性を有する。可視光線を透過し、かつ、近赤外線は全反射する光学フィルタとしては、例えば、TiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5等の高屈折率物質と、SiO2、MgF2等の低屈折率物質とを透明基板上に交互に積層した誘電体多層板を採用する。In the second embodiment, a special optical filter used in the calibration mode is provided in the sugar
図8(A)は、較正モードにおいて、糖度測定装置11の背面すなわち表示部13とは反対側の面に、可視光線を透過し、かつ、近赤外線は全反射する光学フィルタ41が接している状態を示している。光学フィルタ41は、断面が略「コの字」形状であり、ヒンジ42によって糖度測定装置11の本体12に取り付けられている。ヒンジ42は、2つの回転軸を有する。図8(A)において、縦方向の矢印で示すy軸は、光学フィルタ41を回転させてその接する面(背面又は表面)を切り替えるための主軸である。一方、横方向の矢印で示すx軸は、主軸によって180度回転した状態の光学フィルタ41を、ヒンジ42の中央部42aの機構によって回転するための副軸である。光学フィルタ41の回転については後述する。 FIG. 8A shows that in the calibration mode, an
図8(A)に示す状態では、表示部13のメッセージに従って使用者がスタートボタンSを押下したときは、糖度測定装置11の背面において、発光素子からの近赤外線の光ビームは、光学フィルタ41によって全反射されて受光素子に受光される。したがって、第1の実施形態においてアダプタ18に装着した糖度測定装置11の場合と同様に、CPU301は、受光素子から得られる反射光の強度値を各光学ユニット(半導体回路を含む)の基準値としてSRAM302に記憶することができる。 In the state shown in FIG. 8A, when the user presses the start button S according to the message on the
基準値を記憶した後、CPU301は、表示部13に較正処理が終了した旨、及び、操作によって光学フィルタ41を移動させて、糖度測定装置11の表面に接する状態にすることを促すメッセージを表示する。 After storing the reference value, the
図9は、光学フィルタ41を糖度測定装置11の背面から表面に切り替える様子を示す図である。図9(A)は、糖度測定装置11の本体12の背面に光学フィルタ41が接している状態、すなわち較正モードの状態である。図9(B)は、光学フィルタ41をヒンジ42の主軸を中心に回転している途中の状態である。図9(C)は、光学フィルタ41を180度回転した状態である。主軸の回転はストッパによりこの位置で停止する。図9(D)は、光学フィルタ41をヒンジ42の副軸を中心に回転している途中の状態である。図9(E)は、光学フィルタ41を副軸を中心に180度回転した状態である。副軸の回転はストッパによりこの位置で停止する。図9(F)は、図9(E)の状態から、ヒンジ42の主軸を中心に回転された光学フィルタ41が、糖度測定装置11の本体12の表面に接している状態、すなわち測定モードの状態である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the
図8(B)は、単一測定モードにおける測定結果を糖度測定装置11の表示部13に表示した状態を示している。表示部13の一部を覆っている光学フィルタ41は、可視光線を透過するので、使用者は表示部13の測定結果を容易に認識できる。 FIG. 8B shows a state in which the measurement result in the single measurement mode is displayed on the
第2の実施形態においては、図4に示した通信部31は、第1の実施形態における光信号ではなく、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信によって外部のパソコン等と通信する。したがって、「データ送信モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、CPU301は、内部のレジスタに記憶している血糖値の情報を、パソコン等を通じて医療機関のサーバに送信することができる。さらに、「プログラム更新モード」においてスタートボタンSがオンされたときは、CPU301は、EEPROM303に記憶している血糖値検出処理のプログラムを、パソコン等を通じて医療機関から送信されるプログラムによって更新することができる。 In the second embodiment, the
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図10は、第3の実施形態における糖度測定装置21の外観を示す平面図である。糖度測定装置21は、デスクトップ型の糖度測定装置である。この第3の実施形態における糖度測定装置21は、図1、図2、図4(A)、(B)、図5、及び図6に示した第1の実施形態における糖度測定装置11の構成とほとんど同じである。したがって、これらの図を適宜援用するとともに、第1の実施形態と異なる部分を中心に、第3の実施形態の糖度測定装置21を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a plan view showing the appearance of the sugar
図10(A)に示すように、糖度測定装置21は、本体22、表示部23、4個のボタン24、カバー25を備えている。カバー25は、ヒンジ(図示せず)によって開閉可能な状態で本体22に取り付けられている。本体22のフックスイッチ26を押したときは、図10(B)に示すように、カバー25を開くことができる。また、糖度測定装置21は、ケーブル29によって外部の装置(図示せず)と接続することができる。 As shown in FIG. 10A, the sugar
図10(B)において、カバー25を開いた状態の本体22には、使用者が手の平や指等を接触して血糖値を測定するための検出部27が設けられている。検出部27の内部には、第1の実施形態と同様の、光学フィルタ、複数の光学ユニット(レンズ、発光素子、受光素子)及び半導体回路、その他、図4(A)、(B)に示した回路が設けられている。 10B, the
図10(A)に示す表示部23には、較正モードにおいて、スタートボタンSを押すことを促すメッセージが表示される。較正モードにおいては、カバー25の内側に、図10(B)に示す反射部材28によって、測定モードで検出した反射光の強度を正規化するための、各光学ユニットの反射光の強度の基準値を取得することができる。図10(B)に示す表示部23には、第1の実施形態と同様に、血糖値及びヘモグロビンA1Cの測定結果が表示されている。 A message prompting the user to press the start button S in the calibration mode is displayed on the
なお、上記第1の実施形態ないし第3の実施形態の変形例として、すべての光学ユニットが同一の波長の光ビームを発光する構成にしてもよい。 As a modification of the first to third embodiments, all the optical units may emit light beams having the same wavelength.
1 レンズ
2 発光素子
3 受光素子
11、21 糖度測定装置
30 制御部
41 光学フィルタ
301 CPU(演算回路)DESCRIPTION OF
Claims (5)
透明なプラスチック板の一方の面に凸部を有し、他方の面が平坦な形状の複数のレンズが一体成型されたレンズ基板と、
前記レンズ基板の前記他方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、糖度に応じて吸収率が高くなる特定の波長の光ビームを順次発光して対応するレンズを透過させる複数の発光素子と、
前記レンズ基板の前記他方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、前記発光素子の外縁に近接する内縁によって前記発光素子を囲み、かつ、当該内縁と当該内縁の外側の外縁とによって画定される領域において、対応するレンズを透過して入射する前記波長の光を受光して、その光の強度値を示す電気信号を発生する複数の受光素子と、
光ビームを発光した発光素子を囲む受光素子から発生される電気信号で示される光の強度値を順次記憶し、記憶した複数の強度値に基づいて前記レンズ基板の前記一方の面に近接する対象の糖度のデータを算出する演算回路と、
を有することを特徴とする糖度測定装置。A sugar content measuring device for measuring blood sugar data,
A lens substrate having a convex portion on one surface of a transparent plastic plate and a plurality of lenses having a flat shape on the other surface;
On the other surface of the lens substrate, a plurality of light beams of a specific wavelength that are formed corresponding to each of the plurality of lenses and have an absorptance that increases in accordance with the sugar content and sequentially pass through the corresponding lenses. A light emitting device of
The other surface of the lens substrate is formed corresponding to each of the plurality of lenses, surrounds the light emitting element by an inner edge adjacent to the outer edge of the light emitting element, and has an outer edge outside the inner edge and the inner edge. A plurality of light receiving elements that receive light of the wavelength that is transmitted through a corresponding lens and generate an electrical signal indicating an intensity value of the light in a region defined by
A light intensity value indicated by an electrical signal generated from a light receiving element surrounding a light emitting element that emits a light beam is sequentially stored, and an object close to the one surface of the lens substrate based on the stored plurality of intensity values An arithmetic circuit for calculating sugar content data of
A sugar content measuring apparatus comprising:
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