JP2018149157A - Biological information acquisition system and biological information acquisition method - Google Patents
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Abstract
Description
近年の健康志向の向上に伴って、特定の個人における血液、間質液、唾液、汗のような体液中における血糖値、乳酸値、抗体量および酵素量等を経時的に測定して、健康管理を実施することが行われている。 Along with the recent improvement in health-consciousness, blood glucose, lactic acid levels, antibody levels, and enzyme levels in body fluids such as blood, interstitial fluid, saliva, and sweat in specific individuals are measured over time to improve health. Management is carried out.
例えば、糖尿病患者にとって、血糖値の経時的な測定(モニタリング)は、特に、重要である。 For example, for diabetics, measuring blood glucose levels over time (monitoring) is particularly important.
ここで、糖尿病患者はその症状によりI型とII型とに分けられるが、ともに膵臓からのインスリン分泌が正常ではなく、これにより、体内臓器がブドウ糖(グルコース)を正常に取り込むことが出来なくなり、代謝異常をきたし体重も減少する。さらには、血糖値の高い状態が長期間にわたって保たれていると、「糖尿病性網膜症」、「糖尿病性腎症」「糖尿病性細小血管障害」、「糖尿病性神経障害」等の重篤な合併症が発症してしまうことが知られている。このような重篤な合併症の発症を防止することを目的に、高血糖状態が続く患者はインスリンを注射により投与することで血糖値を正常な範囲内に維持させる治療方法がとられているのが現状である。 Here, diabetic patients are classified into type I and type II depending on their symptoms, but both do not have normal insulin secretion from the pancreas, which prevents the body organs from taking glucose (glucose) normally, Metabolic abnormalities cause weight loss. Furthermore, if a high blood glucose level is maintained for a long time, serious symptoms such as “diabetic retinopathy”, “diabetic nephropathy”, “diabetic microangiopathy”, “diabetic neuropathy”, etc. It is known that complications will develop. In order to prevent the onset of such serious complications, patients with persistent hyperglycemia are treated with insulin to administer insulin by injection to maintain blood glucose levels within the normal range. is the current situation.
I型糖尿病の患者は、膵臓疾患によりインスリンの分泌が全く無い為に、一日数回(最低食事前と就寝前の4回)の採血による血糖値測定を行い、インスリン投与をしなければならない。投与のタイミングとしては食後血糖値の過度な上昇を抑えるためには食前の血糖値を測定し、食事量のカロリーを計算した上でインスリンの投与量を決定し、食前に注射投与をおこなっている。また、血糖値の上昇として知られているのは「暁現象」と称される症状で、就寝8〜10時間後の明け方に血糖値が上昇する。しかしながら、この生理現象に対処するためには夜明け前に一度起きて、採血による血糖値測定を行い、高血糖であればインスリンを投与する必要がある。 Since patients with type I diabetes have no secretion of insulin due to pancreatic disease, they must measure blood sugar levels by blood sampling several times a day (minimum before meals and 4 times before going to bed) and administer insulin. As for the timing of administration, in order to suppress an excessive increase in postprandial blood glucose level, the blood glucose level before meal is measured, the calorie of the meal amount is calculated, the dose of insulin is determined, and injection is administered before meal . In addition, what is known as an increase in blood glucose level is a symptom called a “disease phenomenon”, and the blood glucose level increases at dawn 8 to 10 hours after going to bed. However, in order to cope with this physiological phenomenon, it is necessary to wake up once before dawn, measure blood sugar level by blood sampling, and administer insulin if blood sugar level is high.
以上のことから所望のタイミングで、血糖値を測定し得る装置が必要とされ、この装置として、例えば、血糖値センサーを用いて、患者の血液や間質液中におけるグルコース濃度を、励起光の照射により蛍光を発光する発光物質を利用して測定するものの提案がなされている。 From the above, there is a need for a device that can measure blood glucose level at a desired timing. As this device, for example, using a blood glucose level sensor, the glucose concentration in a patient's blood or interstitial fluid can be measured using excitation light. Proposals have been made for measurement using a luminescent substance that emits fluorescence upon irradiation.
この蛍光物質を用いたグルコース定量測定の基本原理としては、蛍光物質は、グルコースが結合しているときと、結合していないときとでは異なる波長(ピーク波長)の蛍光を発光する。そのため、蛍光物質に励起光を照射し、この際に、蛍光物質がグルコースと結合しているときに発光する蛍光の発光強度を測定し、この発光強度に基づいて、グルコースの量を算出することが可能となる。このような蛍光物質を用いることで、血糖値をモニターすることが可能となることによる。 As a basic principle of glucose quantitative measurement using this fluorescent substance, the fluorescent substance emits fluorescence having different wavelengths (peak wavelengths) when glucose is bonded and when glucose is not bonded. Therefore, irradiate the fluorescent material with excitation light, measure the emission intensity of the fluorescence emitted when the fluorescent substance is bound to glucose, and calculate the amount of glucose based on this emission intensity. Is possible. This is because it is possible to monitor the blood glucose level by using such a fluorescent substance.
ところで、近年、上述したようなタイミングで測定することが求められる血糖値のモニターを、患者および患者の家族のQOLを向上させるために、経時的(連続的)かつ自動的に実施する測定装置として、血糖値センサーを体内(真皮)に埋め込み、患者の間質液中におけるグルコース濃度を長期に亘って監視する目的のデバイス、いわゆる、蛍光物質を利用した連続式グルコースモニター(CGM)装置の提案がなされている。 By the way, in recent years, as a measuring device that automatically monitors a blood glucose level, which is required to be measured at the timing as described above, over time (continuously) in order to improve the QOL of the patient and the patient's family. A device for the purpose of monitoring a glucose level in a patient's interstitial fluid for a long period of time by implanting a blood glucose sensor in the body (dermis), a so-called continuous glucose monitor (CGM) device using a fluorescent substance has been proposed. Has been made.
この連続式グルコースモニター(CGM)装置では、例えば、上述した蛍光物質を含有する膜(センサー)等を、真皮に埋設させた状態とすることで、蛍光物質を用いた間質液中におけるグルコース濃度の測定を経時的(連続的)かつ自動的に実施することが提案されている。 In this continuous glucose monitor (CGM) device, for example, the concentration of glucose in the interstitial fluid using the fluorescent substance is obtained by setting the above-described film (sensor) containing the fluorescent substance in the dermis. It has been proposed to carry out the measurement of chronologically (continuously) and automatically.
例えば、特許文献1では、測定装置の本体を、カプセル状をなし、この本体の外周部に蛍光物質を含む膜(蛍光インジケーター)を備え、また、本体の内部に、蛍光物質へ励起光を照射する光源(放射線源)と、蛍光物質が発光した蛍光を受光する受光部(検知器)とを備えるものとし、この本体を、体内(真皮)に埋め込む構成の測定装置が提案されている。 For example, in Patent Document 1, the main body of the measuring apparatus is formed in a capsule shape, and a film (fluorescent indicator) containing a fluorescent material is provided on the outer peripheral portion of the main body, and the fluorescent material is irradiated with excitation light inside the main body. A measuring apparatus having a configuration in which a light source (radiation source) that receives light and a light receiving unit (detector) that receives fluorescence emitted from a fluorescent material is embedded in the body (dermis) has been proposed.
また、特許文献2では、蛍光物質を、ゲル状をなすビーズ(ゲルビーズ)とし、このゲルビーズを体内(真皮)に埋め込み、さらに、測定装置の本体を、その内部に、蛍光物質へ励起光を照射する光源と、蛍光物質が発光した蛍光を受光する受光部(光検出器)とを備えるものとし、この本体を、表皮に装着する構成の測定装置が提案されている。 In Patent Document 2, the fluorescent material is a gel-like bead (gel bead), the gel bead is embedded in the body (dermis), and the body of the measuring device is irradiated with excitation light to the fluorescent material. And a light receiving unit (photodetector) for receiving fluorescence emitted from a fluorescent material, and a measuring apparatus configured to attach the main body to the epidermis has been proposed.
ところが、引用文献1、2の測定装置では、太陽光や照明光等の光源以外の外光に起因するノイズが生じたり、引用文献2の測定装置では、蛍光物質と受光部との離間距離に表皮への本体の装着の度に差が発生し、これに起因して、受光部において受光する蛍光の発光強度にズレが生じてしまう。そのため、蛍光物質が発光する蛍光の発光強度に基づいて算出されるグルコース濃度にもズレが生じてしまう。したがって、かかる構成の測定装置による測定では、優れた信頼性をもってグルコース濃度を測定することができないと言う問題があった。 However, in the measuring devices of Cited Documents 1 and 2, noise caused by outside light other than the light source such as sunlight and illumination light occurs, or in the measuring device of Cited Document 2, the distance between the fluorescent material and the light receiving unit is increased. A difference occurs every time the main body is mounted on the epidermis, and as a result, a deviation occurs in the emission intensity of the fluorescence received by the light receiving unit. For this reason, the glucose concentration calculated based on the emission intensity of the fluorescence emitted from the fluorescent substance also causes a deviation. Therefore, there is a problem that the glucose concentration cannot be measured with excellent reliability in the measurement by the measuring apparatus having such a configuration.
なお、このような問題は、間質液中におけるグルコース濃度を、測定された蛍光物質の発光強度に基づいて算出する測定装置(生体情報取得システム)の他、体液中の乳酸値、抗体量および酵素量等の所定物質を蛍光物質の発光強度に基づいて算出する測定装置(生体情報取得システム)においても同様に生じている。 In addition to such a problem, in addition to the measurement device (biological information acquisition system) that calculates the glucose concentration in the interstitial fluid based on the measured emission intensity of the fluorescent substance, the lactic acid value in the body fluid, the amount of antibody, This also occurs in a measuring apparatus (biological information acquisition system) that calculates a predetermined substance such as an enzyme amount based on the emission intensity of a fluorescent substance.
本発明の目的の一つは、生体の所定物質の濃度を、優れた信頼性で測定することができる生体情報取得システムおよび生体情報取得方法を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a biological information acquisition system and a biological information acquisition method capable of measuring the concentration of a predetermined substance in a living body with excellent reliability.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の生体情報取得システムは、励起光を発光し、生体へ照射するための光源と、
前記生体に埋め込むためのセンサー物質であって、前記励起光を受けて、前記生体における所定物質の濃度に応じた第1の光を放出する信号物質と、前記濃度に影響されない第2の光を放出する基準物質と、を含むセンサー物質と、
前記第1の光を受光するための第1の受光部と、
前記第2の光を受光するための第2の受光部と、を有し、
前記第1の受光部の受光結果を、前記第2の受光部の受光結果によって補正して、前記濃度を算出することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The biological information acquisition system of the present invention comprises a light source for emitting excitation light and irradiating the living body
A sensor substance for embedding in the living body, which receives the excitation light and emits a first light according to the concentration of the predetermined substance in the living body, and a second light that is not affected by the concentration A reference substance to be released, and a sensor substance comprising:
A first light receiving unit for receiving the first light;
A second light receiving unit for receiving the second light,
The light reception result of the first light receiving unit is corrected by the light reception result of the second light receiving unit, and the density is calculated.
これにより、本発明の生体情報取得システムにおいて、優れた信頼性で所定物質の濃度を測定することができる。 Thereby, in the biological information acquisition system of the present invention, the concentration of the predetermined substance can be measured with excellent reliability.
本発明の生体情報取得システムでは、前記第2の受光部で受光した前記第2の光の強度に基づいて、前記第2の受光部と、前記センサー物質との間の離間距離を求めることが好ましい。 In the biological information acquisition system of the present invention, the separation distance between the second light receiving unit and the sensor substance can be obtained based on the intensity of the second light received by the second light receiving unit. preferable.
このように、前記第2の受光部の受光結果として、第2の受光部で受光した前記第2の光の強度を用いることで、前記第2の受光部と、前記センサー物質との間の離間距離を求めることができる。 As described above, by using the intensity of the second light received by the second light receiving unit as the light reception result of the second light receiving unit, the second light receiving unit and the sensor substance are used. The separation distance can be obtained.
本発明の生体情報取得システムでは、前記離間距離と、前記第1の受光部で受光した前記第1の光の強度に基づいて、前記補正がなされた前記濃度を求めることが好ましい。 In the biological information acquisition system of the present invention, it is preferable that the corrected density is obtained based on the separation distance and the intensity of the first light received by the first light receiving unit.
このように、前記第1の受光部の受光結果として、第1の受光部で受光した前記第1の光の強度を用いることで、この前記第1の光の強度と、前記離間距離とから、前記補正がなされた前記濃度を求めることができる。 As described above, by using the intensity of the first light received by the first light receiving unit as the light reception result of the first light receiving unit, the intensity of the first light and the separation distance are used. The corrected density can be obtained.
本発明の生体情報取得システムでは、前記補正は、前記光源の周波数を用いて、前記第1の受光部の受光結果と、前記第2の受光部の受光結果とを同期検波することが好ましい。 In the biological information acquisition system of the present invention, it is preferable that the correction is performed by synchronously detecting the light reception result of the first light receiving unit and the light reception result of the second light receiving unit using the frequency of the light source.
このような同期検波を用いることで、特に、太陽光や照明光等の外光が第1の受光部および第2の受光部の少なくとも一方に入り込むことに起因するノイズをより確実に低減させることができる。その結果、算出される所定物質の濃度が、より優れた信頼性を有するものとして得られることとなる。 By using such synchronous detection, in particular, noise caused by external light such as sunlight or illumination light entering at least one of the first light receiving unit and the second light receiving unit can be more reliably reduced. Can do. As a result, the calculated concentration of the predetermined substance can be obtained with higher reliability.
本発明の生体情報取得システムでは、前記第1の受光部の受光結果を、前記第2の受光部の受光結果によって補正して、前記濃度を演算する演算部を有することが好ましい。 In the biological information acquisition system of the present invention, it is preferable to have a calculation unit that calculates the density by correcting the light reception result of the first light receiving unit with the light reception result of the second light receiving unit.
このような演算部を備えることで、前記濃度を本発明の整体情報システムを用いて求めることができる。 By providing such a calculation part, the said density | concentration can be calculated | required using the body information system of this invention.
本発明の生体情報取得システムでは、前記所定物質は、グルコースであることが好ましい。 In the biological information acquisition system of the present invention, it is preferable that the predetermined substance is glucose.
本発明の生体情報取得システムは、所定物質としてのグルコースの濃度の算出に好適に適用され、所定物質としてのグルコース濃度を、優れた信頼性で測定することができる。 The biological information acquisition system of the present invention is preferably applied to the calculation of the concentration of glucose as the predetermined substance, and can measure the glucose concentration as the predetermined substance with excellent reliability.
本発明の生体情報取得方法は、光源からの励起光を受けて、生体における所定物質の濃度に応じた第1の光を放出する信号物質と、前記濃度に影響されない第2の光を放出する基準物質と、を含み、かつ、予め前記生体に埋め込まれたセンサー物質に、前記励起光を照射する励起光照射ステップと、
第1の受光部を用いて前記第1の光を受光して、前記第1の受光部の受光結果を得る第1受光ステップと、
第2の受光部を用いて前記第2の光を受光して、前記第2の受光部の受光結果を得る第2受光ステップと、
前記第1の受光部の受光結果を、前記第2の受光部の受光結果によって補正して、前記濃度を求める演算ステップとを有することを特徴とする。
The biological information acquiring method of the present invention receives excitation light from a light source and emits a signal substance that emits first light according to the concentration of a predetermined substance in the living body and second light that is not affected by the concentration. An excitation light irradiating step for irradiating the sensor substance, which includes a reference substance, and is previously embedded in the living body, with the excitation light;
A first light receiving step of receiving the first light using a first light receiving unit and obtaining a light reception result of the first light receiving unit;
A second light receiving step of receiving the second light using a second light receiving unit and obtaining a light reception result of the second light receiving unit;
And a calculation step of correcting the light reception result of the first light receiving unit with the light reception result of the second light receiving unit to obtain the density.
これにより、本発明の生体情報取得方法において、優れた信頼性で所定物質の濃度を測定することができる。
Thereby, in the biological information acquisition method of the present invention, the concentration of the predetermined substance can be measured with excellent reliability.
本発明の生体情報取得方法では、前記演算ステップにおいて、前記第2の受光部で受光した前記第2の光の強度に基づいて、前記第2の受光部と、前記センサー物質との間の離間距離を求めることが好ましい。 In the biological information acquisition method of the present invention, in the calculating step, the second light receiving unit is separated from the sensor substance based on the intensity of the second light received by the second light receiving unit. It is preferable to determine the distance.
このように、前記第2の受光部の受光結果として、第2の受光部で受光した前記第2の光の強度を用いることで、前記第2の受光部と、前記センサー物質との間の離間距離を求めることができる。 As described above, by using the intensity of the second light received by the second light receiving unit as the light reception result of the second light receiving unit, the second light receiving unit and the sensor substance are used. The separation distance can be obtained.
本発明の生体情報取得方法では、前記演算ステップにおいて、前記離間距離と、前記第1の受光部で受光した前記第1の光の強度に基づいて、前記補正がなされた前記濃度を求めることが好ましい。 In the biological information acquisition method of the present invention, in the calculation step, the corrected density is obtained based on the separation distance and the intensity of the first light received by the first light receiving unit. preferable.
このように、前記第1の受光部の受光結果として、第1の受光部で受光した前記第1の光の強度を用いることで、この第1の光の強度と、前記離間距離とから、前記補正がなされた前記濃度を求めることができる。 As described above, by using the intensity of the first light received by the first light receiving unit as the light reception result of the first light receiving unit, the intensity of the first light and the separation distance can be used. The corrected density can be obtained.
以下、本発明の生体情報取得システムおよび生体情報取得方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a biological information acquisition system and a biological information acquisition method of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
なお、本実施形態では、本発明の生体情報取得システム(測定装置)を、間質液中におけるグルコース濃度を、間質液に接触した状態の蛍光物質(信号物質)で発光された蛍光の強度に基づいて、長期に亘って連続的かつ自動的に監視する連続式グルコースモニター(CGM)装置(埋込み型連続血糖計)に適用した場合を一例に説明する。 In this embodiment, the biological information acquisition system (measuring device) of the present invention uses the intensity of fluorescence emitted from the fluorescent substance (signal substance) in a state where the glucose concentration in the interstitial liquid is in contact with the interstitial liquid. Based on the above, a case where the present invention is applied to a continuous glucose monitor (CGM) device (implantable continuous blood glucose meter) that continuously and automatically monitors over a long period will be described as an example.
すなわち、所定物質(被対象物質)としてのグルコースの濃度を、連続式グルコースモニター(CGM)装置を用いて経時的かつ自動的に測定する場合を一例に説明する。この連続式グルコースモニター(CGM)装置では、所定物質としてのグルコースの濃度(グルコース濃度)が、グルコースとの結合に応じて所定の波長の蛍光(第1の光)を発光(放出)する蛍光物質(信号物質)の蛍光の強度を測定し、この強度を用いることで算出される。 That is, a case where the concentration of glucose as a predetermined substance (target substance) is automatically measured over time using a continuous glucose monitor (CGM) device will be described as an example. In this continuous glucose monitor (CGM) device, the concentration of glucose as a predetermined substance (glucose concentration) emits (releases) fluorescence (first light) having a predetermined wavelength in accordance with the binding with glucose. It is calculated by measuring the fluorescence intensity of (signal substance) and using this intensity.
<生体情報取得システム(測定装置)>
<<第1実施形態>>
まず、本発明の生体情報取得システムの第1実施形態について説明する。
<Biological information acquisition system (measuring device)>
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment of the biological information acquisition system of the present invention will be described.
図1は、本発明の生体情報取得システムの第1実施形態を模式的に示す斜視図、図2は、本発明の生体情報取得システムの第1実施形態が有する検出素子を皮膚に装着した状態を示す側面図、図3は、図2に示す検出素子が備える本体部を示す縦断面図、図4は、図1に示す生体情報取得システムの回路構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、図2、図3中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of the biological information acquisition system of the present invention, and FIG. 2 is a state in which the detection element of the first embodiment of the biological information acquisition system of the present invention is attached to the skin. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a main body provided in the detection element shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of the biological information acquisition system shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 2 and 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
生体情報取得システム101(光学式センサー)は、図1、図2に示すように、検出素子100と、検出素子100においてグルコース濃度に基づく強度を得るための回路部400および得られた強度に基づいてグルコース濃度を算出する演算部200を備えた制御部210と、制御部210で演算することで得られた測定値(グルコース濃度)を表示するモニター(表示部)151と、入力等の各操作を行う操作部212と、検出素子100を制御部210に接続するコネクター131と、検出素子100とコネクター131とを接続する配線132とを有する。なお、本実施形態では、生体情報取得システム101が備える制御部210、モニター151、操作部212およびコネクター131が本体155に設けられ、検出素子100と本体155とが配線132により接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the biological information acquisition system 101 (optical sensor) is based on the
検出素子100は、図1〜図3に示すとおり、皮膚の表皮501に装着される本体部110と、真皮502に埋設(留置)されるセンサーフィルム120とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
この検出素子100では、本体部110により、真皮502に埋設されたセンサーフィルム120に対して励起光が照射され、そして、この励起光によりセンサーフィルム120に含まれる蛍光物質が蛍光を発光し、この蛍光を本体部110により受光する。
In the
この際、蛍光物質が発光する蛍光の波長(ピーク波長)が、蛍光物質にグルコースが結合しているときと、結合していないときとでは異なり、蛍光物質にグルコースが結合しているときに発光する波長の強度が、真皮502に含まれる間質液中に含有されるグルコース濃度に依存する。そのため、この強度に基づいて、グルコースの濃度が算出される。
At this time, the fluorescence wavelength (peak wavelength) emitted from the fluorescent material differs depending on whether glucose is bonded to the fluorescent material or not, and is emitted when glucose is bonded to the fluorescent material. The intensity of the wavelength is dependent on the glucose concentration contained in the interstitial fluid contained in the
センサーフィルム120(センサー物質)は、本実施形態では、その全体形状がフィルム状をなし、生体(真皮502)に埋め込まれている。そして、励起光を受けて、間質液に含まれるグルコースが結合することで固有の波長(ピーク波長;第1の波長)を有する蛍光(第1の光)を発光(放出)し、かつ、間質液中におけるグルコース濃度に応じた強度(蛍光強度)で発光する蛍光物質(信号物質)を含んでいる。 In the present embodiment, the sensor film 120 (sensor substance) has a film shape as a whole, and is embedded in a living body (dermis 502). Then, upon receiving the excitation light, glucose contained in the interstitial fluid is bound to emit fluorescence (first light) having a unique wavelength (peak wavelength; first wavelength), and It contains a fluorescent substance (signal substance) that emits light with an intensity (fluorescence intensity) corresponding to the glucose concentration in the interstitial fluid.
この蛍光物質としては、例えば、9、10−ビス[N−[2−(5,5−ジメチルボリナン−2−イル)ベンジル]−N−[6‘−[(アクリロイルポリエチレングリコール−3400)カルボニルアミノ]−n−ヘキシルアミノ]メチル]−2−アセチルアントラセン(F−PEG−AAm)等が挙げられる。このような蛍光物質がセンサーフィルム120に含まれることで、本体部110による励起光を受けて、間質液中におけるグルコース濃度に応じた強度で蛍光(第1の光)を発光する。
As this fluorescent substance, for example, 9,10-bis [N- [2- (5,5-dimethylborinan-2-yl) benzyl] -N- [6 ′-[(acryloyl polyethylene glycol-3400) carbonyl Amino] -n-hexylamino] methyl] -2-acetylanthracene (F-PEG-AAm) and the like. When such a fluorescent substance is included in the
さらに、本発明では、この蛍光物質の他に、センサーフィルム120は、間質液中におけるグルコースの有無に影響されない、固有の波長(ピーク波長;第2の波長)を有する蛍光(第2の光)を発光する基準物質を含んでいる。この際、基準物質が発光する蛍光(第2の光)の波長(第2の波長)は、蛍光物質が発光する蛍光(第1の光)の波長(第1の波長)とは異なるものが選択される。
Furthermore, in the present invention, in addition to the fluorescent substance, the
この基準物質としては、上述した蛍光物質が間質液に対して接触しないようにコーティングされたものを用いることができる他、特開昭63−70151に記載のようなランタニド錯体を酸素に対して接触しないようにコーティングされたもの等が挙げられる。このような基準物質がセンサーフィルム120に含まれることで、本体部110による励起光を受けて、間質液中におけるグルコース濃度に依存することなく、この励起光の強度に応じた強度で蛍光(第2の光)を発光する。
As the reference substance, the above-mentioned fluorescent substance coated so that it does not come into contact with the interstitial fluid can be used, and a lanthanide complex as described in JP-A-63-70151 can be used against oxygen. The thing coated so that it may not contact is mentioned. By including such a reference substance in the
以上のように、本発明では、センサーフィルム120(センサー物質)は、励起光を受けて、間質液(生体)におけるグルコース(所定物質)に応じた蛍光(第1の光)を発光(放出)する蛍光物質(信号物質)と、間質液中におけるグルコースの濃度に影響されない、蛍光(第2の光)を発光(放出)する基準物質とを含んでいる。 As described above, in the present invention, the sensor film 120 (sensor substance) receives excitation light and emits (releases) fluorescence (first light) corresponding to glucose (predetermined substance) in the interstitial fluid (living body). ) And a reference substance that emits (releases) fluorescence (second light) that is not affected by the concentration of glucose in the interstitial fluid.
また、蛍光物質と基準物質とは、別体としてセンサーフィルム120中に含まれていてもよいが、連結体として含まれていることが好ましい。これにより、センサーフィルム120に含まれる蛍光物質と基準物質との含有量が均一なものとなるため、励起光により発光する第1の光および第2の光の強度にバラツキが生じるのを的確に抑制または防止することができる。
In addition, the fluorescent substance and the reference substance may be included in the
また、このセンサーフィルム120が真皮502に埋設(留置)される深さは、通常、表皮501からの距離が好ましくは1mm以上10mm以下程度、より好ましくは2mm以上4mm以下程度に設定される。前記深さをかかる範囲内に設定することで、本体部110からの励起光をセンサーフィルム120に到達させることができ、かつ、センサーフィルム120が発光した第1の光および第2の光を本体部110に到達させることができる。
Further, the depth at which the
なお、本実施形態では、生体内に埋め込むセンサー物質として、フィルム状をなすセンサーフィルム120を埋設しているが、これに限らず、センサー物質は、粒子状、ゲル状、鱗片状等、その形状は限定されるものではない。
In the present embodiment, the
本体部110は、その全体形状がドーム状をなす筐体150と、筐体150が備える中空部内に配置され、センサーフィルム120に励起光を照射し、かつ、センサーフィルム120からの第1の波長の蛍光(第1の光)および第2の波長の蛍光(第2の光)を受光する検出部300とを備えている。
The
筐体150は、下面に粘着層を備えており、この下面を表皮501に、当接させることで、本体部110が表皮501に装着(固定)される。また、筐体150の下面は、光透過性を有し、これにより、検出部300からの励起光がセンサーフィルム120に筐体150の下面を介して照射され、センサーフィルム120からの第1の光および第2の光が検出部300に筐体150の下面を介して導入される。
The
検出部300は、図3に示すとおり、基板310と、励起光を発光する光源320と、第1の受光部330と、第2の受光部340とを有している。
As illustrated in FIG. 3, the
基板310(ベース基板)は、検出部300を構成する各部、すなわち、光源320、第1の受光部330および第2の受光部340を支持するものである。また、この基板310には、配線132が接続され、検出部300を構成する各部と制御部210とが電気的に接続されている。
The substrate 310 (base substrate) supports each part constituting the
光源320は、励起光を発光し、この励起光を生体である皮膚(表皮501)へ照射することで、その深部にある、真皮502に埋め込まれた(留置された)センサーフィルム120に励起光を照射するためのものである。
The
この光源320としては、センサーフィルム120に含まれる蛍光物質および基準物質がそれぞれ第1の光および第2の光を発光する励起光を含むものであれば特に限定されず、例えば、発光ダイオード(LED)、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、レーザー発光素子等の各種発光素子が挙げられる。なお、光源320(各種発光素子)が発光する励起光は、赤外線、可視光および紫外線のいずれを含むものであってもよい。
The
第1の受光部330は、センサーフィルム120において、励起光が照射されることにより蛍光物質が発光した蛍光(第1の光)を受光し、この第1の光の強度(第1の強度)を測定するためのものである。
The first
この第1の受光部330としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光導電セルおよびイメージセンサー等が挙げられる。
The first
また、第1の受光部330の感光性表面上に、本実施形態では、第1の波長を含む光(第1の光)の通過を許容するハイパスフィルターまたはバンドパスフィルターのような光学フィルター335が設けられている。この光学フィルター335は、第2の波長を含む光(第2の光)をカットするものが好ましい。これにより、この光学フィルター335は、光源320からの励起光および基準物質からの第2の光を第1の受光部330が受光するのを抑制または防止するとともに、蛍光物質からの第1の光が透過するのを許容して、第1の光を選択的に第1の受光部330に導入する。その結果、励起光および第2の光、さらには、太陽光や照明光等の外光に起因するノイズを低減させることができるため、第1の光の検出精度の向上が図られる。
In the present embodiment, an
第2の受光部340は、センサーフィルム120において、励起光が照射されることにより基準物質が発光した蛍光(第2の光)を受光し、この第2の光の強度(第2の強度)を測定するためのものである。
The second
この第2の受光部340としては、前述した第1の受光部330で挙げたものと同様のものを用いることができる。
As this 2nd light-receiving
また、第2の受光部340の感光性表面上に、本実施形態では、第2の波長を含む光(第2の光)の通過を許容するハイパスフィルターまたはバンドパスフィルターのような光学フィルター345が設けられている。この光学フィルター345は、第1の波長を含む光(第1の光)をカットするものが好ましい。これにより、この光学フィルター345は、光源320からの励起光および信号物質からの第1の光を第2の受光部340が受光するのを抑制または防止するとともに、基準物質からの第2の光が透過するのを許容して、第2の光を選択的に第2の受光部340に導入する。その結果、励起光および第1の光、さらには、太陽光や照明光等の外光に起因するノイズを低減させることができるため、第2の光の検出精度の向上が図られる。
In the present embodiment, an
制御部210は、本体155内に設けられ、例えば、CPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、検出素子100およびモニター151(表示部)等の各部の作動、すなわち、生体情報取得システム101の全体の作動を制御する。
The
この制御部210は、図4に示すように、記憶部261、検出部300の各部を駆動する検出部駆動部としての回路部400、データ表示指示部299および演算部200を備える。
As shown in FIG. 4, the
記憶部261は、生体情報取得システム101の全体動作を制御するためのOSや、各種機能を実現するためのプログラムや、第1の受光部330および第2の受光部340でそれぞれ測定された第1の強度および第2の強度に基づいてグルコース濃度を算出するための複数の検量線を含む各種データが記憶される。また、記憶部261には、測定された第1の強度および第2の強度等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
The
そして、記憶部261には、測定された第1の強度および第2の強度に基づいて検量線を用いて算出されたグルコース濃度の経時的な変化を示すデータが記憶される。
Then, the
データ表示指示部299は、演算部200により検量線を用いて算出されたグルコース濃度や、グルコース濃度が測定された日時等を、モニター(表示部)151に表示させる。
The data display
回路部400は、例えば、測定者による操作部212の操作により設定された、測定条件に基づいて、検出部300が備える各部の駆動を制御する。
For example, the
この回路部400は、具体的には、光源320の駆動を制御する光源駆動部400Aと、第1の受光部330の駆動を制御する第1の受光駆動部400Bと、第2の受光部340の駆動を制御する第2の受光駆動部400Cとを備えている。
Specifically, the
かかる構成の回路部400において、まず、光源駆動部400Aの作動により、光源320を用いて生体に対して、すなわち、生体(真皮502)に埋設されたセンサーフィルム120に励起光を照射する。そして、第1の受光駆動部400Bの作動により、励起光の照射により蛍光物質が発光した蛍光(第1の光)を第1の受光部330に受光させることで、この第1の光の強度(第1の強度)を取得し、その後、演算部200に伝達する。さらに、第2の受光駆動部400Cの作動により、励起光の照射により基準物質が発光した蛍光(第2の光)を第2の受光部340に受光させることで、この第2の光の強度(第2の強度)を取得し、その後、演算部200に伝達する。
In the
演算部200は、記憶部261に記憶されたプログラムを読み込むことで演算処理を実行するものであり、離間距離算出部200Bおよびグルコース濃度算出部200Aを備えている。
The
離間距離算出部200Bは、第2の受光部340で取得された第2の強度と、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離との関係を示す検量線を記憶部261から読み込み、さらに、この検量線と第2の受光部340で取得された第2の強度とから、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を導くためのものである。
The separation
換言すれば、離間距離算出部200Bは、第2の受光部340で受光した第2の光の強度(第2の強度)に基づいて、本体部110すなわち第2の受光部340とセンサーフィルム120(センサー物質)との離間距離を求めるためのものである。
In other words, the separation
また、グルコース濃度算出部200Aは、離間距離の大きさに対応して複数用意された、第1の受光部330で取得された第1の強度と、グルコース濃度との関係を示す検量線のうち、離間距離算出部200Bにおいて算出された離間距離の大きさに合致するものを記憶部261から読み込み、さらに、この検量線と第1の受光部330で取得された第1の強度とから、間質液におけるグルコース濃度(所定物質)を求めるためのものである。
In addition, the glucose
すなわち、グルコース濃度算出部200Aは、第1の受光部330で受光した第1の光の強度(第1の強度)に基づいて、補正がなされたグルコース(所定物質)の濃度を求めるためのものである。
That is, the glucose
この演算部200により算出されたグルコース濃度が、データ表示指示部299の作動により、モニター151において表示される。
The glucose concentration calculated by the
さて、かかる構成の本実施形態の生体情報取得システム101では、第2の受光部340を用いて、第2の光の強度(第2の強度;第2の受光部340の受光結果)を測定し、さらに、予め記憶部261に記憶させておいた、第2の強度と、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離との関係を示す検量線に基づいて、離間距離算出部200Bにおいて本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を演算する。
Now, in the biological
そして、予め記憶部261に記憶させておいた、離間距離の大きさに対応して複数用意された、第1の受光部330で取得された第1の強度と、グルコース濃度との関係を示す検量線のうち、離間距離算出部200Bにおいて算出された離間距離の大きさに合致するものを読み込む。そして、この読み込まれた検量線に基づいて、第1の受光部330を用いて測定された第1の光の強度(第1の強度;第1の受光部330の受光結果)を用いて、グルコース濃度算出部200Aにおいて被対象物としてのグルコース濃度(所定物質)を演算する。
Then, the relationship between the glucose concentration and the first intensity acquired by the first
このように、離間距離算出部200Bにおいて演算された本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を考慮して、グルコース濃度算出部200A(演算部200)は、グルコース濃度算出部200Aにおいて被対象物としてのグルコース濃度(所定物質)を演算する。すなわち、第1の受光部330の受光結果を、第2の受光部340の受光結果によって補正して、グルコース濃度(所定物質)の濃度を算出することから、センサーフィルム120の埋込み位置や、本体部110の装着位置に左右されることなく、優れた信頼性をもってグルコース濃度を測定することができる。
In this way, in consideration of the separation distance between the
また、太陽光や照明光等の外光が、本体部110の下面を透過して、検出部300に到達し、第1の受光部330と第2の受光部340との双方が受光したとしても、双方が受光してこれがベースラインとなるため、算出されるグルコース濃度に悪影響を及ぼすのを的確に抑制または防止することができる。そのため、かかる観点からも、生体情報取得システム101によれば、優れた信頼性をもってグルコース濃度を測定することができる。
In addition, it is assumed that external light such as sunlight or illumination light passes through the lower surface of the
(測定方法)
以上のような第1実施形態の生体情報取得システム101を用いた、間質液中におけるグルコース濃度の測定は、具体的には、例えば、以下のような第1の方法および第2の方法により実施される。
(Measuring method)
The measurement of the glucose concentration in the interstitial fluid using the biological
図5は、第1実施形態の生体情報取得システムを用いて、グルコース濃度を測定する測定方法を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a measurement method for measuring a glucose concentration using the biological information acquisition system according to the first embodiment.
[第1の方法]
まず、第1実施形態の生体情報取得システム101を用いてグルコース濃度を測定する第1の方法について説明する。
[First method]
First, a first method for measuring the glucose concentration using the biological
[1A]まず、測定者(ユーザー)は、センサーフィルム120を真皮502に埋設して、センサーフィルム120に間質液を接触させることで、安定化させる(S1a)。
[1A] First, the measurer (user) embeds the
また、この際、測定者は、操作部212の操作により、グルコース濃度を測定する期間(時間)等の測定条件を入力する。
At this time, the measurer inputs measurement conditions such as a period (time) for measuring the glucose concentration by operating the
[2A]次に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、光源320が作動し、皮膚(生体)に励起光が照射される(励起光照射ステップ;S2a)。
[2A] Next, the
これにより、生体の真皮502に埋設されたセンサーフィルム120に対して励起光が照射される。すなわち、光源320からの励起光を受けて、生体におけるグルコース(所定物質)の濃度に応じた第1の光を放出する信号物質と、前記濃度に影響されない第2の光を放出する基準物質と、を含み、かつ、予め皮膚(生体)の真皮502に埋め込まれたセンサーフィルム120(センサー物質)に、励起光を照射する。その結果、この励起光によりセンサーフィルム120に含まれる蛍光物質が第1の波長のピーク波長を有する蛍光(第1の光)を発光し、さらに、センサーフィルム120に含まれる基準物質が第2の波長のピーク波長を有する蛍光(第2の光)を発光する。
Thereby, excitation light is irradiated to the
[3A]次に、制御部210は、第1の受光駆動部400Bを作動させることで、前記工程[2A]において、蛍光物質が発光した蛍光(第1の光)を、第1の受光部330を用いて受光して、この第1の光の第1の波長における強度(第1の強度;第1の受光部330の受光結果)を測定する(第1受光ステップ;S3a)。そして、この第1の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[3A] Next, the
[4A]次に、制御部210は、第2の受光駆動部400Cを作動させることで、前記工程[2A]において、基準物質が発光した蛍光(第2の光)を第2の受光部340を用いて受光して、この第2の光の第2の波長における強度(第2の強度;第2の受光部340の受光結果)を測定する(第2受光ステップ;S4a)。そして、この第2の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[4A] Next, the
なお、前記工程[3A]と本工程[4A]とは、その順序が、ほぼ同時であってもよいし、逆転していてもよい。 Note that the order of the step [3A] and the main step [4A] may be substantially the same or may be reversed.
[5A]次に、制御部210は、演算部200(離間距離算出部200B)を作動させることで、第2の受光部340で取得された第2の強度と、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離との関係を示す検量線、および、前記工程[4A]において測定された第2の強度を、記憶部261から取り出し、この検量線を用いて、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を求める(S5a)。
[5A] Next, the
すなわち、第2の受光部340で受光した第2の光の強度(第2の強度)に基づいて、本体部110(光源320、第1の受光部330および第2の受光部340)と、センサーフィルム120(センサー物質)との間の離間距離を求める。
That is, based on the intensity (second intensity) of the second light received by the second
[6A]次に、制御部210は、演算部200(グルコース濃度算出部200A)を作動させることで、前記工程[5A]で求めた本体部110とセンサーフィルム120との離間距離の大きさに対応する、第1の受光部330で取得された第1の強度と、グルコース濃度との関係を示す検量線を、記憶部261から取り出す。さらに、前記工程[3A]において測定された第1の強度を、記憶部261から取り出し、取り出した検量線を用いて、間質液中におけるグルコース濃度を求める(S6a)。
[6A] Next, the
すなわち、前記工程[5A]において求められた前記離間距離と、第1の受光部330で受光した第1の光の強度(第1の強度)とに基づいて、補正がなされた間質液中におけるグルコース濃度(所定物質の濃度)を求める。 That is, in the interstitial fluid corrected based on the separation distance obtained in the step [5A] and the intensity of the first light received by the first light receiving unit 330 (first intensity). The glucose concentration (concentration of a predetermined substance) is determined.
このように、前記工程[5A]において、離間距離算出部200Bにより演算された本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を考慮して、本工程[6A]において、グルコース濃度算出部200Aにより、被対象物としてのグルコース濃度(所定物質)を演算することから、センサーフィルム120の埋込み位置や、本体部110の装着位置に左右されることなく、優れた信頼性をもってグルコース濃度を測定することができる。
Thus, in consideration of the separation distance between the
また、前記工程[3A]および前記工程[4A]において、太陽光や照明光等の外光が、本体部110の下面を透過して、検出部300に到達し、第1の受光部330と第2の受光部340との双方が受光したとしても、双方が受光してこれがベースラインとなるため、算出されるグルコース濃度に悪影響を及ぼすのを的確に抑制または防止することができる。そのため、かかる観点からも、生体情報取得システム101によれば、優れた信頼性をもってグルコース濃度を測定することができる。
Further, in the step [3A] and the step [4A], external light such as sunlight or illumination light passes through the lower surface of the
この測定方法では、前記離間距離を求める前記工程[5A]と、グルコース(所定物質)の濃度を求める本工程[6A]とにより、第1の受光部330の受光結果を、第2の受光部340の受光結果によって補正して、前記所定物質の濃度を求める演算ステップが構成される。
In this measurement method, the light reception result of the first
[7A]次に、制御部210は、データ表示指示部299を作動させることで、前記工程[6A]で算出されたグルコース濃度を、モニター151(表示部)に表示させる(S7a)。
[7A] Next, the
また、この表示に併せて、必要に応じて、グルコース濃度を記憶部261に記憶させる。
In addition to this display, the glucose concentration is stored in the
なお、前記工程[2A]〜前記工程[6A]は、1回であってもよいが、前記工程[2A]〜前記工程[6A]を繰り返して行い、この間に測定されたグルコース濃度の平均値を求めることにより、グルコース濃度が平均化されるため、グルコース濃度をより優れた信頼度で求めることができる。 The steps [2A] to [6A] may be performed once, but the steps [2A] to [6A] are repeatedly performed, and the average value of the glucose concentration measured during this time is repeated. Since the glucose concentration is averaged by determining the glucose concentration, the glucose concentration can be determined with higher reliability.
そして、以上のような前記工程[2A]〜前記工程[6A]が、所定の間隔を空けて繰り返して行われ、これにより、間質液中におけるグルコース濃度が連続的に測定される。 Then, the steps [2A] to [6A] as described above are repeatedly performed at a predetermined interval, whereby the glucose concentration in the interstitial fluid is continuously measured.
[第2の方法]
次に、第1実施形態の生体情報取得システム101を用いてグルコース濃度を測定する第2の方法について説明する。
[Second method]
Next, a second method for measuring the glucose concentration using the biological
ただし、この第2の方法では、前述した第1の方法における前記工程[1A]〜前記工程[7A]のうち、前記工程[2A]〜前記工程[4A]が異なり、その他の工程については同様であることから、その説明を省略し、以下、前記工程[2A]〜前記工程[4A]と異なる工程[2B]〜工程[4B]について説明する。 However, in the second method, among the steps [1A] to [7A] in the first method described above, the steps [2A] to [4A] are different, and the other steps are the same. Therefore, the description thereof will be omitted, and the steps [2B] to [4B] different from the steps [2A] to [4A] will be described below.
[2B]まず、前記工程[1A]の後に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、光源320が作動し、皮膚(生体)に励起光が照射される(励起光照射ステップ;S2a)。
[2B] First, after the step [1A], the
この際、第2の方法では、制御部210は、正弦波のような周期的変化を示す変調がかけられた搬送波として励起光を照射する。
At this time, in the second method, the
これにより、センサーフィルム120に対して、前記搬送波として励起光が照射されるため、この励起光により発光するセンサーフィルム120に含まれる蛍光物質および基準物質は、それぞれ、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第1の光および第2の光を発光する。
As a result, the
[3B]次に、制御部210は、第1の受光駆動部400Bを作動させることで、前記工程[2B]において、蛍光物質が発光した、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第1の光を、第1の受光部330を用いて受光して、この第1の光の第1の波長における強度(第1の強度;第1の受光部330の受光結果)を測定する(第1受光ステップ;S3a)。そして、第1の光の第1の波長における強度(第1の強度)も、前記搬送波と同一の周波数・位相を有するが、この第1の強度と、前記搬送波とを掛け合わせる(乗算する)同期検波により、検波された第1の強度を得る。その後、この検波された第1の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[3B] Next, the
[4B]次に、制御部210は、第2の受光駆動部400Cを作動させることで、前記工程[2B]において、基準物質が発光した、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第2の光を第2の受光部340を用いて受光して、この第2の光の第2の波長における強度(第2の強度;第2の受光部340の受光結果)を測定する(第2受光ステップ;S4a)。そして、第2の光の第2の波長における強度(第2の強度)も、前記搬送波と同一の周波数・位相を有するが、この第2の強度と、前記搬送波とを掛け合わせる(乗算する)同期検波により、検波された第2の強度を得る。その後、この検波された第2の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[4B] Next, the
なお、第2の方法においても、前記工程[3B]と本工程[4B]とは、その順序が、ほぼ同時であってもよいし、逆転していてもよい。 In the second method, the order of the step [3B] and the main step [4B] may be substantially the same or may be reversed.
上記のような工程[2B]〜工程[4B]を経ることで、光源320(搬送波)の周波数を用いて、第1の受光部330の受光結果と、第2の受光部340の受光結果とをそれぞれ同期検波する補正がなされる。
Through the above-described steps [2B] to [4B], the light reception result of the first
このような同期検波を用いた補正によれば、特に、太陽光や照明光等の外光が第1の受光部330および第2の受光部340の少なくとも一方に入り込むことに起因するノイズをより確実に低減させることができる。その結果、算出されるグルコース濃度(所定物質の濃度)が、より優れた信頼性を有するものとして得られることとなる。
According to the correction using such synchronous detection, in particular, noise caused by external light such as sunlight or illumination light entering at least one of the first
<<第2実施形態>>
次に、本発明の生体情報取得システムの第2実施形態について説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the biological information acquisition system of the present invention will be described.
図6は、本発明の生体情報取得システムの第2実施形態が有する検出素子が備える本体部を示す縦断面図である。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a main body provided in a detection element included in the second embodiment of the biological information acquisition system of the present invention.
以下、第2実施形態の生体情報取得システム101について、前記第1実施形態の生体情報取得システム101との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Hereinafter, the biometric
第2実施形態の生体情報取得システム101は、図6に示す本体部110が備える検出部300の構成、さらに、かかる生体情報取得システム101を用いたグルコース濃度の測定方法が異なる以外は、第1実施形態の生体情報取得システム101と同様である。
The biometric
すなわち、第2実施形態の生体情報取得システム101において、検出部300は、励起光を照射する光源として、第1の光源325と第2の光源326との2つを備えている。
That is, in the biological
この2つの光源のうち第1の光源325は、センサーフィルム120に含まれる蛍光物質が蛍光(第1の光)を発光する励起光(第1の励起光)を生体へ照射し、また、第2の光源326は、センサーフィルム120に含まれる基準物質が蛍光(第2の光)を発光する励起光(第2の励起光)を生体へ照射する。
Of these two light sources, the first
なお、この際、第1の光源325は、基準物質が蛍光を発光する励起光を生体へ照射する波長領域を有するもの、照射しない波長領域を有するもののいずれであってもよいが、後者であることが好ましい。これにより、第1の光源325による励起光の照射の際に、センサーフィルム120に含まれる基準物質が蛍光を発光するのを防止することができる。そのため、第2の光源326によるセンサーフィルム120(基準物質)に対する照射の際に、第1の光源325からの励起光により信号物質が発光することが防止される。したがって、これに起因するノイズの発生が防止され、グルコース濃度の測定の測定精度の向上が図られる。
At this time, the first
また、第2の光源326は、蛍光物質が蛍光を発光する励起光を生体へ照射する波長領域を有するもの、照射しない波長領域を有するもののいずれであってもよいが、後者であることが好ましい。これにより、第2の光源326による励起光の照射の際に、センサーフィルム120に含まれる蛍光物質が蛍光を発光するのを防止することができる。そのため、第1の光源325によるセンサーフィルム120(蛍光物質)に対する照射の際に、第2の光源326からの励起光により蛍光物質が発光することが防止される。したがって、これに起因するノイズの発生が防止され、グルコース濃度の測定の測定精度の向上が図られる。
In addition, the second
(測定方法)
以上のような第2実施形態の生体情報取得システム101を用いた、間質液中におけるグルコース濃度の測定は、具体的には、例えば、以下のような第3の方法および第4の方法により実施される。
(Measuring method)
Specifically, the measurement of the glucose concentration in the interstitial fluid using the biological
図7は、第2実施形態の生体情報取得システムを用いて、グルコース濃度を測定する測定方法を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating a measurement method for measuring a glucose concentration using the biological information acquisition system according to the second embodiment.
[第3の方法]
まず、第2実施形態の生体情報取得システム101を用いてグルコース濃度を測定する第3の方法について説明する。
[Third method]
First, a third method for measuring the glucose concentration using the biological
[1C]まず、測定者(ユーザー)は、センサーフィルム120を真皮502に埋設して、センサーフィルム120に間質液を接触させることで、安定化させる(S1b)。
[1C] First, the measurer (user) stabilizes the
また、この際、測定者は、操作部212の操作により、グルコース濃度を測定する期間(時間)等の測定条件を入力する。
At this time, the measurer inputs measurement conditions such as a period (time) for measuring the glucose concentration by operating the
[2C]次に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、第1の光源325が作動し、皮膚(生体)に励起光(第1の励起光)が照射される(第1の励起光照射ステップ;S2b)。
[2C] Next, the
これにより、生体の真皮502に埋設されたセンサーフィルム120に対して励起光(第1の励起光)が照射される。その結果、この第1の励起光によりセンサーフィルム120に含まれる蛍光物質が第1の波長のピーク波長を有する蛍光(第1の光)を発光する。
Thereby, excitation light (first excitation light) is irradiated to the
[3C]次に、制御部210は、第1の受光駆動部400Bを作動させることで、前記工程[2C]において蛍光物質が発光した蛍光(第1の光)を、第1の受光部330を用いて受光して、この第1の光の第1の波長における強度(第1の強度;第1の受光部330の受光結果)を測定する(第1受光ステップ;S3b)。そして、この第1の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[3C] Next, the
[4C]次に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、第2の光源326が作動し、皮膚(生体)に励起光(第2の励起光)が照射される(第2の励起光照射ステップ;S4b)。
[4C] Next, the
これにより、生体の真皮502に埋設されたセンサーフィルム120に対して励起光(第2の励起光)が照射される。その結果、この第2の励起光によりセンサーフィルム120に含まれる基準物質が第2の波長のピーク波長を有する蛍光(第2の光)を発光する。
Thereby, excitation light (second excitation light) is irradiated to the
[5C]次に、制御部210は、第2の受光駆動部400Cを作動させることで、前記工程[4C]において基準物質が発光した蛍光(第2の光)を、第2の受光部340を用いて受光して、この第2の光の第2の波長における強度(第2の強度;第2の受光部340の受光結果)を測定する(第2受光ステップ;S5b)。そして、この第2の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[5C] Next, the
なお、前記工程[2C]および前記工程[3C]と、前記工程[4C]および前記工程[5C]とは、その順序が、ほぼ同時であってもよいし、逆転していてもよいが、上記の順序または逆転している順序であることが好ましい。これにより、第1の光と第2の光とのクロストークが生じるのを確実に抑制または防止することができるため、前記工程[2C]および前記工程[3C]による、第1の強度の測定精度の向上が図られ、また、前記工程[4C]および前記工程[5C]による、第2の強度の測定精度の向上が図られる。 The order of the step [2C] and the step [3C] and the step [4C] and the step [5C] may be substantially the same or reversed. It is preferred that the order is as described above or reversed. Thereby, since it is possible to reliably suppress or prevent the occurrence of crosstalk between the first light and the second light, the first intensity measurement by the step [2C] and the step [3C]. The accuracy is improved, and the measurement accuracy of the second intensity is improved by the step [4C] and the step [5C].
[6C]次に、制御部210は、演算部200(離間距離算出部200B)を作動させることで、第2の受光部340で取得された第2の強度と、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離との関係を示す検量線、および、前記工程[5C]において測定された第2の強度を、記憶部261から取り出し、この検量線を用いて、本体部110とセンサーフィルム120との離間距離を求める(S6b)。
[6C] Next, the
[7C]次に、制御部210は、演算部200(グルコース濃度算出部200A)を作動させることで、前記工程[6C]で求めた本体部110とセンサーフィルム120との離間距離の大きさに対応する、第1の受光部330で取得された第1の強度と、グルコース濃度との関係を示す検量線を、記憶部261から取り出す。さらに、前記工程[3C]において測定された第1の強度を、記憶部261から取り出し、取り出した検量線を用いて、間質液中におけるグルコース濃度を求める(S7b)。
[7C] Next, the
すなわち、前記工程[6C]において求められた前記離間距離と、第1の受光部330で受光した第1の光の強度(第1の強度)とに基づいて、補正がなされた間質液中におけるグルコース濃度(所定物質の濃度)を求める。 That is, in the interstitial fluid corrected based on the separation distance obtained in the step [6C] and the intensity of the first light received by the first light receiving unit 330 (first intensity). The glucose concentration (concentration of a predetermined substance) is determined.
[8C]次に、制御部210は、データ表示指示部299を作動させることで、前記工程[7C]で算出されたグルコース濃度を、モニター151(表示部)に表示させる(S8b)。
[8C] Next, the
また、この表示に併せて、必要に応じて、グルコース濃度を記憶部261に記憶させる。
In addition to this display, the glucose concentration is stored in the
なお、前記工程[2C]〜前記工程[7C]は、1回であってもよいが、前記工程[2C]〜前記工程[7C]を繰り返して行い、この間に測定されたグルコース濃度の平均値を求めることにより、グルコース濃度が平均化されるため、グルコース濃度をより優れた信頼度で求めることができる。 The step [2C] to the step [7C] may be performed once, but the step [2C] to the step [7C] are repeatedly performed, and the average value of the glucose concentration measured during this time is repeated. Since the glucose concentration is averaged by determining the glucose concentration, the glucose concentration can be determined with higher reliability.
そして、以上のような前記工程[2C]〜前記工程[7C]が、所定の間隔を空けて繰り返して行われ、これにより、間質液中におけるグルコース濃度が連続的に測定される。 Then, the steps [2C] to [7C] as described above are repeatedly performed at a predetermined interval, whereby the glucose concentration in the interstitial fluid is continuously measured.
[第4の方法]
次に、第2実施形態の生体情報取得システム101を用いてグルコース濃度を測定する第4の方法について説明する。
[Fourth method]
Next, a fourth method for measuring the glucose concentration using the biological
ただし、この第4の方法では、前述した第3の方法における前記工程[1C]〜前記工程[8C]のうち、前記工程[2C]〜前記工程[5C]が異なり、その他の工程については同様であることから、その説明を省略し、以下、前記工程[2C]〜前記工程[5C]と異なる工程[2D]〜工程[5D]について説明する。 However, in the fourth method, among the steps [1C] to [8C] in the third method described above, the steps [2C] to [5C] are different, and the other steps are the same. Therefore, the description thereof will be omitted, and the steps [2D] to [5D] different from the steps [2C] to [5C] will be described below.
[2D]まず、前記工程[1C]の後に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、第1の光源325が作動し、皮膚(生体)に励起光(第1の励起光)が照射される(第1の励起光照射ステップ;S2b)。
[2D] First, after the step [1C], the
この際、第4の方法では、制御部210は、正弦波のような周期的変化を示す変調がかけられた搬送波として第1の励起光を照射する。
At this time, in the fourth method, the
これにより、センサーフィルム120に対して、前記搬送波として励起光が照射されるため、この第1の励起光により発光するセンサーフィルム120に含まれる蛍光物質は、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第1の光を発光する。
Accordingly, since the excitation light is irradiated as the carrier wave to the
[3D]次に、制御部210は、第1の受光駆動部400Bを作動させることで、前記工程[2D]において、蛍光物質が発光した、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第1の光を、第1の受光部330を用いて受光して、この第1の光の第1の波長における強度(第1の強度;第1の受光部330の受光結果)を測定する(第1受光ステップ;S3b)。そして、第1の光の第1の波長における強度(第1の強度)も、前記搬送波と同一の周波数・位相を有するが、この第1の強度と、前記搬送波とを掛け合わせる(乗算する)同期検波により、検波された第1の強度を得る。その後、この検波された第1の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[3D] Next, the
[4D]次に、制御部210は、光源駆動部400Aを作動させることで、第2の光源326が作動し、皮膚(生体)に励起光(第2の励起光)が照射される(第2の励起光照射ステップ;S4b)。
[4D] Next, the
この際、第4の方法では、制御部210は、正弦波のような周期的変化を示す変調がかけられた搬送波として第2の励起光を照射する。
At this time, in the fourth method, the
これにより、センサーフィルム120に対して、前記搬送波として励起光が照射されるため、この第2の励起光により発光するセンサーフィルム120に含まれる基準物質は、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第2の光を発光する。
Accordingly, since the excitation light is irradiated as the carrier wave to the
[5D]次に、制御部210は、第2の受光駆動部400Cを作動させることで、前記工程[2D]において、基準物質が発光した、前記搬送波と同一の周波数・位相を有する第2の光を第2の受光部340を用いて受光して、この第2の光の第2の波長における強度(第2の強度;第2の受光部340の受光結果)を測定する(第2受光ステップ;S5b)。そして、第2の光の第2の波長における強度(第2の強度)も、前記搬送波と同一の周波数・位相を有するが、この第2の強度と、前記搬送波とを掛け合わせる(乗算する)同期検波により、検波された第2の強度を得る。その後、この検波された第2の強度を、記憶部261に一時的に記憶させる。
[5D] Next, the
なお、第4の方法においても、前記工程[2D]および前記工程[3D]と、前記工程[4D]および前記工程[5D]とは、その順序が、ほぼ同時であってもよいし、逆転していてもよいが、上記の順序または逆転している順序であることが好ましい。具体的には、第1の励起光(搬送波)と第2の励起光(搬送波)とは、位相関係が直交していることが好ましい。これにより、第1の光と第2の光とのクロストークが生じるのを確実に抑制または防止することができるため、前記工程[2D]および前記工程[3D]による、第1の強度の測定精度の向上が図られ、また、前記工程[4D]および前記工程[5D]による、第2の強度の測定精度の向上が図られる。 In the fourth method, the order of the step [2D] and the step [3D] and the step [4D] and the step [5D] may be almost the same or reversed. However, it is preferable that the above order or the reverse order be used. Specifically, it is preferable that the phase relationship between the first pumping light (carrier wave) and the second pumping light (carrier wave) is orthogonal. Thereby, since it is possible to reliably suppress or prevent the occurrence of crosstalk between the first light and the second light, measurement of the first intensity by the step [2D] and the step [3D]. The accuracy is improved, and the measurement accuracy of the second intensity is improved by the step [4D] and the step [5D].
また、このような同期検波を用いた補正によれば、特に、太陽光や照明光等の外光が第1の受光部330および第2の受光部340の少なくとも一方に入り込むことに起因するノイズをより確実に低減させることができる。その結果、算出されるグルコース濃度(所定物質の濃度)を、より優れた信頼性を有するものとして得ることができる。
In addition, according to such correction using synchronous detection, noise caused by external light such as sunlight or illumination light entering at least one of the first
以上、本発明の生体情報取得システムおよび生体情報取得方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 Although the biological information acquisition system and the biological information acquisition method of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this.
例えば、本発明の生体情報取得システム(測定装置)における各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 For example, the configuration of each part in the biological information acquisition system (measurement device) of the present invention can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、センサーフィルム120(センサー物質)を真皮502に挿入する他、皮下組織503に挿入するようにしてもよい。
In addition to inserting the sensor film 120 (sensor substance) into the
さらに、測定装置において、検出素子で測定された強度等は、配線を介することなく、回路部に伝達するようにしてもよく、例えば、通信手段を介して無線で、強度等を回路部に伝達するようにしてもよい。 Further, in the measuring device, the intensity measured by the detection element may be transmitted to the circuit unit without using the wiring. For example, the intensity or the like is transmitted to the circuit unit wirelessly through a communication unit. You may make it do.
また、測定装置において、検出素子と表示部とは配線を介して接続されているものに限らず、これらが一体的に形成されているものであってもよい。 Further, in the measurement apparatus, the detection element and the display unit are not limited to being connected via wiring, and may be formed integrally.
また、本発明の生体情報取得システムは、間質液中におけるグルコース濃度を、測定された強度に基づいて経時的かつ自動的に算出する測定装置に適用し得る他、体液中の乳酸値、抗体量および酵素量等の被対象物質としての所定物質を強度に基づいて経時的かつ自動的に算出する測定装置についても同様に適用し得る。 In addition, the biological information acquisition system of the present invention can be applied to a measuring device that automatically calculates the glucose concentration in the interstitial fluid over time based on the measured intensity, as well as the lactic acid level in the body fluid, the antibody The present invention can be similarly applied to a measuring apparatus that automatically calculates a predetermined substance as a target substance such as an amount and an enzyme amount over time based on intensity.
さらに、信号物質および基準物質に励起光を照射することで放出される光は蛍光に限らず、燐光であってもよい。 Furthermore, the light emitted by irradiating the signal substance and the reference substance with excitation light is not limited to fluorescence but may be phosphorescence.
また、本発明の生体情報取得方法は、任意の1または2以上の工程が追加されていてもよい。 Moreover, the biological information acquisition method of the present invention may include one or more arbitrary steps.
100…検出素子、101…生体情報取得システム、110…本体部、120…センサーフィルム、131…コネクター、132…配線、150…筐体、151…モニター、155…本体、200…演算部、200A…グルコース濃度算出部、200B…離間距離算出部、210…制御部、212…操作部、261…記憶部、299…データ表示指示部、300…検出部、310…基板、320…光源、325…第1の光源、326…第2の光源、330…第1の受光部、335…光学フィルター、340…第2の受光部、345…光学フィルター、400…回路部、400A…光源駆動部、400B…第1の受光駆動部、400C…第2の受光駆動部、501…表皮、502…真皮、503…皮下組織
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記生体に埋め込むためのセンサー物質であって、前記励起光を受けて、前記生体における所定物質の濃度に応じた第1の光を放出する信号物質と、前記濃度に影響されない第2の光を放出する基準物質と、を含むセンサー物質と、
前記第1の光を受光するための第1の受光部と、
前記第2の光を受光するための第2の受光部と、を有し、
前記第1の受光部の受光結果を、前記第2の受光部の受光結果によって補正して、前記濃度を算出することを特徴とする生体情報取得システム。 A light source for emitting excitation light and irradiating the living body;
A sensor substance for embedding in the living body, which receives the excitation light and emits a first light according to the concentration of the predetermined substance in the living body, and a second light that is not affected by the concentration A reference substance to be released, and a sensor substance comprising:
A first light receiving unit for receiving the first light;
A second light receiving unit for receiving the second light,
A biological information acquisition system, wherein the concentration is calculated by correcting a light reception result of the first light receiving unit with a light reception result of the second light receiving unit.
第1の受光部を用いて前記第1の光を受光して、前記第1の受光部の受光結果を得る第1受光ステップと、
第2の受光部を用いて前記第2の光を受光して、前記第2の受光部の受光結果を得る第2受光ステップと、
前記第1の受光部の受光結果を、前記第2の受光部の受光結果によって補正して、前記濃度を求める演算ステップとを有することを特徴とする生体情報取得方法。 A signal substance that emits first light according to the concentration of the predetermined substance in the living body in response to excitation light from the light source, and a reference substance that emits second light that is not affected by the concentration, and An excitation light irradiation step for irradiating the excitation light to the sensor substance previously embedded in the living body;
A first light receiving step of receiving the first light using a first light receiving unit and obtaining a light reception result of the first light receiving unit;
A second light receiving step of receiving the second light using a second light receiving unit and obtaining a light reception result of the second light receiving unit;
A biological information acquisition method comprising: a calculation step of correcting the light reception result of the first light receiving unit with the light reception result of the second light receiving unit to obtain the concentration.
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US11883130B2 (en) | 2022-02-28 | 2024-01-30 | Seiko Epson Corporation | Detecting device and measuring apparatus |
-
2017
- 2017-03-14 JP JP2017048372A patent/JP2018149157A/en active Pending
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