JP2020116358A - 血糖値測定ユニット及びこれを使用する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と受光素子との微妙な光軸調整を必要とせずに血糖値の安定した測定を可能にする。【解決手段】血糖値測定ユニット１０は、腕時計２０との間で無線通信を行い、ユーザの手１００の指１０１の根本若しくは指先又はそれらの中間に装着する。血糖値測定ユニット１０は、レンズ基板の一方の面において、複数のレンズの各々に対応して形成され、発光素子の外縁に近接する内縁によって発光素子を囲み、内縁と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を有する受光部を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、血糖値測定ユニット及びこれを使用する装置に関する。

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２０１４年の調査では、国内の糖尿病患者は約３１６万人にも達しており、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。また、採血コストも高い。

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、下記特許文献１に開示された血糖値測定装置では、少なくとも２つの異なる波長の光を発生する光源と、その光源からの出射光を体表面に照射するための光学系と、体表面からの反射光を検出する光検出器を有する。
また、下記特許文献２によれば、図３に示されるセンサノード１の２つの発光素子１２２から発光された赤外線を測定部位である手首に照射し、血管からの散乱光の強度変化を受光素子１２１で受光して、この強度変化の周期から脈拍及び脈波を推定して血糖値を測定するようになっている。
さらに、下記の特許文献３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。

特許第３８８４０３６号（特開２００６−６１３０８号）公報 特許第５０９００１３号（特開２００８−２０６５７５号）公報 特開２００９−１０９９２７号公報

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４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１０００の窓１００６の位置の近傍に、使用者の太い血管が位置していなければ精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に血糖値の安定した測定が可能な血糖値測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、操作部及び表示部を有する外部装置と無線通信を行って、ユーザの指に装着して指の中を流れる血液の血糖値を測定する血糖値測定ユニットであって、前記指の腹に接触又は近接するセンサ部は、通過する光を光軸に沿って集光する複数のレンズ群が配列されたレンズ基板と、前記光軸の方向に対して垂直となる前記レンズ基板の一方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、血糖値に応じて吸収率が高くなる特定の波長の光を、前記操作部から入力される所定の指令に応じて、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一方の面において、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、を含み、前記本体の所定の内部は、前記受光素子によって発生される光の強度値に係る血糖測定データを前記外部装置に対して無線送信する制御部、を含む、ことを特徴とする。
ことを特徴とする。

本発明の血糖値測定装置によれば、発光素子と受光素子との微妙な光軸調整を必要とせずに血糖値の安定した測定が可能になるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態における血糖値測定ユニット及びこれを使用する腕時計及びパソコンを示す図である。 図１の血糖値測定ユニットを指に装着した状態を示す側面図である。 第１の実施形態の血糖値測定ユニットに使用する光学部品を示し、（Ａ）はレンズの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図、（Ｃ）は光学素子群である。 第１の実施形態の発光素子及び受光素子の原理的構造を示し、（Ａ）は発光素子の断面図、（Ｂ）は受光素子の断面図、（Ｃ）は光学半導体デバイスの断面図である。 第１の実施形態の血糖値測定ユニットの回路構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるハニカム状の光学素子群のアドレスを示す概念図である。 図１の腕時計の回路構成を示すブロック図である。 図７のＣＰＵの血糖値測定処理の動作を示すフローチャートである。 図８の血糖値演算処理の動作を示すフローチャートである。 図５のＣＰＵの血糖値測定処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態におけるスマートフォンの表示例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における電源部の構成を示す回路図である。

以下、本発明による血糖値測定装置の第１の実施形態について、図１ないし１０を参照しながら説明する。血糖値のデータには、瞬時時の血糖値（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。

近赤外線の特定の波長（例えば、５００ｎｍないし１２００ｎｍ）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に吸収されるので、反射光の強度を測定することで、血糖値を間接的に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ＨｂＡ１Ｃを測定することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態における血糖値測定ユニット１０、これを使用する腕時計２０、及び腕時計２０と通信するパソコン２００を示す図である。図２は、血糖値測定ユニット１０を指に装着した状態の断面を模した側面図である。図１において、血糖値測定ユニット１０は、ユーザの手１００の指１０１の根本若しくは指先又はそれらの中間に装着することができる。

図２に示すように、血糖値測定ユニット１０は、不連続な部分を含む略環状な構造である。血糖値測定ユニット１０の本体の一端１０ａが他端１０ｂに沿って円弧状に移動することで、略環状の本体の内径が図２（Ａ）のＤ１から図２（Ｂ）のＤ２に拡がる。また、血糖値測定ユニット１０の本体は、一端１０ａが他端１０ｂに近接するように付勢された弾性構造の合成樹脂である。したがって、様々な大きさの指１０１に装着可能で、かつ指１０１の腹が本体に密着する。そして、本体の内側表面部分１０ｃには、指１０１の中を流れる血液の血糖値を測定するセンサ部が設けられている。また、本体上部の円筒型の部分１０ｄには、電池を収容可能であるが、後述するマイクロ波の無線通信のアンテナ及び電子回路を収容することができる。また、部分１０ｄの表面には、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を収容することができる。

図３は、血糖値測定ユニット１０に使用するセンサ部を示す図である。図３（Ａ）は、透明なガラス基板を使用して形成されたレンズ基板の一部を構成する正六角形のレンズ１の平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿ったレンズ基板のレンズ１を含む一部の断面図である。このガラス基板の材料は、ケイ酸、炭酸カルシウム、酸化鉛を含み、透明度が高く屈折率が大きい鉛ガラス、または酸化鉛を含まない無鉛ガラスである。中でもドイツのツヴィーゼル・クリスタルガラス社等によって開発されたトリタン・クリスタル（登録商標）が好ましい。または、ポリエチレンテレフタレートやポリエーテルスルホン等からなる透明プラスチックでもよい。

図３（Ａ）、（Ｂ）において、レンズ１は、レンズ基板の一方の面（図３（Ｂ）の右側）に凸部を有し、他方の面（図３（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３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように形成されている。発光素子２から血管４００に照射された光ビームは、血管４００内の血液によって一部が吸収され、一部が通過し、残りが反射されて受光素子３によって受光される。

発光素子２は、特定の範囲の波長の光、詳しくは、近赤外線の波長λの光を発光する。受光素子３は、図３（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、一点鎖線で表わす同一の光軸５を有する。

レンズ基板には、図３（Ｃ）に示されるように、平面が正六角形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を単位とする光学素子が複数形成されている。すなわち、複数の正六角形の領域によってハニカム（蜂の巣）状のマイクロレンズの配列を実現する。図３（Ｃ）において、複数の光学素子は、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。なお、この複数の光学素子は、この後に説明する半導体回路を含んでいる。

図４は、発光素子２及び受光素子３の原理的構造並びにこれら発光素子２、受光素子３、駆動回路、受光回路等を含む半導体回路である薄膜トランジスタを示す図である。図４（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、ｐ型半導体２ａ、ｎ型半導体２ｂ、透明電極からなるアノード電極２ｃ及びカソード電極２ｄで構成される。発光素子２は、後述する薄膜トランジスタからの駆動信号である順方向電流に応じて特定の波長λの近赤外線を発光する。

図４（Ｂ）は、受光素子３の断面図である。受光素子３は、ｎ型半導体３ａ、ｎ型半導体３ａの表面に形成されたｐ型半導体３ｂ、ｐ型半導体３ｂの表面に形成されたｎ型半導体３ｃ、ｐ型半導体３ｂの表面に形成された透明なゲート電極３ｄ、ｎ型半導体３ｃの表面に形成された透明なソース電極３ｅ、及びｎ型半導体３ａの表面（図では下面）に形成された透明なドレイン電極３ｆで構成される。

さらに、図４（Ｃ）は光学素子の断面図であり、半導体層６を挟むようにレンズ１の表面１ａに形成された透明電極層７及び電極層８その他図示しない半導体層及び電極層によって、発光素子２の駆動回路及び受光素子３の増幅回路、並びに後述する記憶回路その他を含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。ＴＦＴの製造方法は、従来技術を踏襲するものであり、例えば、特開２００８−２８８４２４号公報の詳細な説明、図１及び図２を参照されたい。

図５は、血糖値測定ユニット１０に収容されている回路構成を示す部ブロック図である。血糖値測定ユニット１０は、制御部１１、センサ部１２、通信部１３、電源部１４で構成されている。

制御部１１は、受光素子２によって発生される光の強度値に係る血糖測定データを外部装置に対して無線送信する。制御部１１は、制御プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算ユニット）１１ａ、制御プログラムや初期データ等を記憶しているＲＯＭ１１ｂ、受光素子２から得られる血糖値測定データ等を一時的に記憶するＲＡＭ１１ｃ、受光素子３から得られるアナログの血糖値測定データをデジタルに変換するＡ／Ｄ変換回路１１ｄを含む。

センサ部１２は、上記した発光素子２及び受光素子３の他に発光素子２を駆動する駆動回路１２ａ、受光素子３からの光の強度値を電気信号に変換する受光回路１２ｂを含む。

通信部１３は、制御プログラムに基づいて腕時計２０との間でスペクトラム拡散通信の周波数ホッピング方式を利用したブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）の規格に準拠した短距離無線通信を行う。特に、本発明においては省電力版であるロー・エナジー・ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥ）を採用する。

電源部１４は、制御部１１、センサ部１２、及び通信部１３に電源を供給する。電源部１４の構成としては、一次電池若しくは充電可能な二次電池、又は光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、又は、第３の実施形態で説明する腕時計２０若しくは後述するスマートフォンである外部装置からの電波を整流して蓄電する蓄電素子、又はこれらの任意の組み合わせで構成される。

図６は、センサ部１２において、ハニカム状の光学素子群のアドレスを示す概念図である。発光素子２、受光素子３、駆動回路１２ａ、及び受光回路１２ｂで構成される各光学素子は、中心に位置する１つの光学素子（このアドレスはＨ（０）とする）の周囲に正六角形の複数のフレームＨ（１）、Ｈ（２）・・・Ｈ（ｎ−１）、Ｈ（ｎ）が放射状に拡がり、複数の光学素子が各フレーム上に配列されている。

任意のフレームＨ（ｉ）の光学素子の数は６ｉであり、任意の光学素子がアドレスＨ（ｉ，ｓ）によって制御プログラムに従って時計回りの順序又は反時計回りの順序で指定される。例えば、フレームＨ（１）上の６個の光学素子は、Ｈ（１，１）、Ｈ（１，２）・・・Ｈ（１，６）で指定され、フレームＨ（２）上の１２個の光学素子は、Ｈ（２，１）、Ｈ（２，２）・・・Ｈ（２，１２）で指定される。

いま、指の腹に接触又は近接するセンサ部１２の直径を約１５ｍｍとする。この場合において、各光学素子の大きさすなわちマイクロレンズの直径が３ｍｍだとすると、光学素子の総数は１９個となる。あるいはマイクロレンズの直径が４ｍｍだとすると、光学素子の総数は７個となる。

図１において、腕時計２０は、表示部２２及び２つのプッシュボタンＳＷ１、ＳＷ２を有する。表示部２２の上面は、ユーザの接触によってオン操作が可能なタッチパネルを構成し、表示部２２に表示された複数のメニュー（本実施形態では、「血糖値測定」及び「履歴表示」の２つのメニュー）の中で少なくとも１つの強調表示されたメニュー（この場合は反転表示された「血糖値測定」）がタッチパネルのオン操作によって選択される。

プッシュボタンＳＷ２の操作によって、強調表示されるメニューがサイクリックに変更される。例えば、上記のメニューの他に、「データ較正」、「医療機関アクセス」などがある。

したがって、小さな面積の表示部２２であっても、ユーザは表示部２２のどの部分に接触しても強調表示されたメニューを選択できるので、優れた操作性を有する。

図７は、図１の腕時計２０の回路構成を示すブロック図である。図７に示すように、腕時計２０は、制御部２１、時計部２３、通信部２４、電源部２５を有するとともに、上記した表示部２２、プッシュボタンＳＷ１、ＳＷ２を有する。

制御部２１は、制御プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算ユニット）２１ａ、制御プログラム、無線通信を介して血糖値測定ユニット１０から受信した血糖測定データをｍｇ／ｄＬの単位で表される血糖値に変換する対応データ、％の単位で表される血糖値の累積値であるヘモグロビン（Ｈｂ）Ａ１Ｃを算出する計算式、及び初期データ等を記憶している書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ２１ｂ、並びに、血糖値測定ユニット１０から受信した血糖値データをＥＥＰＲＯＭ２１ｂの対応データによって変換した血糖値（ｍｇ／ｄＬ）を累積して記憶するＳＲＡＭ２１ｃを含んでいる。

例えば、米国糖尿病学会から下記の計算式が報告されている。
推定平均血糖値（ｍｇ／ｄＬ）＝２８．７×ＨｂＡ１Ｃ（％）−４６．７
この計算式から下記の計算式が導かれる。
推定ＨｂＡ１Ｃ（％）＝｛平均血糖値（ｍｇ／ｄＬ）＋４６．７｝／２８．７
したがって、７日、１４日、３０日、９０日の血糖値をＳＲＡＭ２１ｃに累積して記憶することで、推定ＨｂＡ１Ｃ（％）を算出できる。

さらに、図１に示したように、腕時計２０は情報処理装置であるパソコン２００との間で、例えば、ロー・エナジー・ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥ）の短距離無線通信、もしくは、ＲＦＩＤ（無線タグ）に広く普及している近距離無線通信、又は、本発明の用途に特化したマイクロ波帯の無線通信が可能である。したがって、実際に採血した結果の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）と血糖値測定ユニット１０が測定した血糖値データに基づく血糖値（ｍｇ／ｄＬ）との間に無視できない程度の差異がある場合には、採血結果に基づいてＥＥＰＲＯＭ２１ｂの対応データを補正することができる。

次に、図８ないし図１０に基づいて、腕時計２０の動作、及び腕時計２０動作について説明する。図８及び図９は、腕時計２０のＣＰＵ２１ａによって実行される制御プログラムのフローチャートである。図８において、腕時計としての通常の時計表示を行う（ステップＳ１０１）。次に、プッシュボタンＳＷ２がオンされたか否かを判別する（ステップＳ１０２）。

ＳＷ２がオンされない場合には（ステップＳ１０２；ＮＯ）、時計表示を維持するが、ＳＷ２がオンされたときは（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、メニュー表示を行う（ステップＳ１０３）。表示するメニューとしては、上記したように「血糖値測定」、過去の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）やＨｂＡ１Ｃ（％）を参照する「履歴表示」、ＥＥＰＲＯＭ２１ｂの対応データを修正する「データ較正」、パソコン２００を介して所定の医療機関に無線接続する「医療機関アクセス」等がある。

血糖値測定のメニューがオンされたか否かを判別し（ステップＳ１０４）、このメニューがオンされたときは（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、血糖値測定ユニット１０に対して測定指示を送信する（ステップＳ１０５）。

図１０は、血糖値測定ユニット１０のＣＰＵ１１ａの血糖値測定処理の動作を示すフローチャートである。腕時計２０から測定指示を受信したか否かを判別し（ステップＳ３０１）、測定指示を受信したときは（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、図６に示したセンサ部１２の各光学素子を上記したアドレスＨ（ｉ，ｓ）の順序で指定して近赤外線の発光処理及び受光処理を順に実行する。

まず、中心位置のＨ（０）の光学素子に駆動信号を与えて発光させて指に照射し（ステップＳ３０２）、指の中の血管を流れる血液から反射された受光値をＡ／Ｄ変換回路１１ｄでアナログからデジタルに変換してＲＡＭ１１ｃにストアする（ステップＳ３０３）。

次に、変数ｉ、変数ｓを１にセットし（ステップＳ３０４）、ｉ及びｓの値をインクリメントしながらＨ（ｉ，ｓ）の光学素子を発光させ、Ｈ（ｉ，ｓ）の受光値をＲＡＭ１１ｃにストアする（ステップＳ３０５）〜（ステップＳ３１０）。

すべての光学素子からの受光値をＲＡＭ１１ｃにストアしたときは（ステップ３０９Ｓ；ＹＥＳ）、ＲＡＭ１１ｃにストアしたデータを腕時計２０に送信する（ステップＳ３１１）。そして、ＲＡＭ１１ｃをクリアし（ステップＳ３１２）、ステップＳ３０１に戻る。

なお、送信した血糖値データは各光学素子から得られた受光値のレベルに応じた電圧値であり、血液の実際の血糖値が高いほど受光値のレベルは小さくなる。そのため、腕時計２０のＥＥＰＲＯＭ２１ｂに記憶されている対応データによって測定した血糖値データを実際の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）に変換する。ただし、血糖値測定ユニット１０のＲＯＭ１１ｂの代わりに書き換え可能なＥＥＰＲＯＭを設けて、変換用の対応データを記憶させてもよい。この場合には、測定した血糖値データを実際の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）に変換して腕時計２０に送信できる。

図８において、腕時計２０の制御部２１のＣＰＵ２１ａは、血糖値測定ユニット１０から血糖値データを受信したか否かを判別し（ステップＳ１０６）、データを受信したときは（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ＳＲＡＭ２１ｃにそのデータをストアする（ステップＳ１０７）。そして、データ受信が終了したか否かを判別し（ステップＳ１０８）、終了していない場合には（ステップＳ１０８；ＮＯ）、ＳＲＡＭ２１ｃにデータをストアする処理（ステップＳ１０７）を継続する。

データ受信が終了したときは（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、血糖値演算処理を実行する（ステップＳ１０９）。なお、図８及び図１０には示していないが、血糖値測定ユニット１０はデータ送信が終了したときは、その旨のメッセージを腕時計２０に送信し、腕時計２０はそのメッセージを受信してデータ受信の終了を認識する。

なおまた、周知の技術であるので図面には記載しないが、ＳＲＡＭ１１ｃのメモリエリアには、受信した血糖値データをストアする配列Ｃ（ｐ，ｑ）があらかじめ設けられている。ＣＰＵ２１ａは、メモリエリアのアドレスである変数ｐ及びｑをインクリメントしながら各光学素子に対応する血糖値データを順にストアする。

図９は、図８のステップＳ１０９の血糖値演算処理のフローチャートである。腕時計２０のＣＰＵ２１ａは、まず、変数ｐ及び変数ｑを１にセットする（ステップＳ２０１）、（ステップＳ２０２）。そして、ステップＳ２０３〜Ｓ２１０において、変数ｐ及び変数ｑをインクリメントしながら、ＳＲＡＭ２１ｃの配列Ｃ（ｐ，ｑ）のデータを順に読み出して（ステップＳ２０３）、対応データを参照する（ステップＳ２０４）。

次に、対応データによって変換された実際の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）が所定の閾値ｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ２０５）。血糖値（ｍｇ／ｄＬ）が所定の閾値より大きい場合には（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ＳＲＡＭ２１ｃの別のメモリエリアに記憶する（ステップＳ２０６）。一方、血糖値（ｍｇ／ｄＬ）が所定の閾値以下である場合には（ステップＳ２０５；ＮＯ）、変数をインクリメントして次の血糖値データを読み出す。なお、閾値ｔｈの値は適宜変更できる。

この実施形態の変形例として、閾値ｔｈとの比較を行わず、血糖値測定ユニット１０のすべての光学素子に対応する血糖値（ｍｇ／ｄＬ）をＳＲＡＭ２１ｃの別のメモリエリアに記憶してもよい。指の中の毛細血管は極めて密度が高いので、すべての光学素子から発光された近赤外線はいずれかの血管に照射されると考えられるからである。

配列Ｃ（ｐ，ｑ）のすべての血糖値データについて対応データを参照したときは（ステップＳ２１０；ＹＥＳ）、記憶した血糖値の平均を算出する（ステップＳ２１１）。次に、その平均値を血糖値（ｍｇ／ｄＬ）として確定する（ステップＳ２１２）。そして、図８に移行して、血糖値表示処理を行う（ステップＳ１１０）。

次に、プッシュボタンＳＷ１がオンされたか否かを判別し（ステップＳ１１１）、ＳＷ１がオンされたときは（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に移行して時計表示を行う。ＳＷ１がオンされない場合には（ステップＳ１１１；ＮＯ）、ステップＳ１０４に移行していずれかのメニューがオンされたか否かを判別する。

履歴表示のメニューがオンされたときは（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、ＳＲＡＭ２１ｃに記憶されている履歴データを表示する（ステップＳ１１３）。他のメニューがオンされたときは（ステップＳ１１４；ＹＥＳ）、他のメニュー処理を実行する（ステップＳ１１５）。プッシュボタンＳＷ２がオンされるごとに選択可能なメニューがサイクリックに強調表示される。強調表示は、図１に示した反転表示に限定されず、例えば、点滅表示やズームアップ表示等でもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態における携帯通信装置としてのスマートフォン３０の表示例を示す図である。このスマートフォン３０も第１の実施形態における腕時計と同様に、血糖値測定ユニット１０との間でスペクトラム拡散通信の周波数ホッピング方式を利用した無線通信、例えば、ロー・エナジー・ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥ）ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）の規格に準拠した省電力版の短距離無線通信、もしくは、ＲＦＩＤに広く普及している近距離無線通信、又は、本発明の用途に特化したマイクロ波帯の無線通信を行う。

スマートフォン３０の動作については第２の実施形態における腕時計の動作とほぼ同一であるので、重複する説明は省略し、異なる内容について説明する。スマートフォン３０の表示部３１は腕時計の表示部に比べて大きいので、腕時計のプッシュボタンに代えて表示部３１にはアイコンスイッチＳＷ１、ＳＷ２、及びＳＷ３が表示される。

アイコンスイッチＳＷ２は、オンされるごとに選択可能なメニューがサイクリックに強調表示される。アイコンスイッチＳＷ１は、オンされるとデフォルトのメニューが表示される。アイコンスイッチＳＷ３は、オン操作されると血糖値測定ユニット１０との間の無線通信を切断して、スマートフォンとしての本来のモードに遷移する。

スマートフォン３０は、所定の医療機関に直接アクセスすることができる。したがって、第１の実施形態のようにパソコンを介することなく、測定データを医療機関に直接送信することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、第３の実施形態における血糖値測定ユニット１０の構成を示す回路図である。この血糖値測定ユニット１０の特徴はその電源部１４にある。制御部１１、センサ部１２、通信部１３については第１の実施形態と同様であるので重複した説明は省略する。

上記したように、アンテナＡＮＴは、外部装置である腕時計又はスマートフォンから２．４ＧＨｚ帯、もしくは２．４５ＧＨｚ帯、又は本発明に特化した無線通信のマイクロ波帯の搬送波によって測定指示の信号が送信される。電源部１４において、整流回路ＲＥＣは、その搬送波を整流して直流電圧に変換する。その直流電圧は、ダイオードＤ１を介して抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の並列回路による第１の充電回路に充電される。

例えば、ロー・エナジー・ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥ）において送受信されるパケットのフォーマットについては、例えば、平成２９年４月１０日に工学者から発行された「基礎からわかるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ増補版」に詳細に記述されているので、その説明は同書に譲るが、パケットの先頭にはプリアンブルが置かれている。もしくは、ＲＦＩＤに使用されている２．４５ＧＨｚ帯のパケットのフォーマットについては、「ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／ＲＦＩＤ」のサイトや流通研究社出版の「物流ＲＦＩＤ入門」に参照されるように、コマンドの先頭にはプリアンブルが置かれている。又は、本発明に特化した無線通信においても、データ部の先頭にプリアンブルを置くこととする。第１の充電回路には、そのプリアンブルによって直流電圧Ｖ１が充電される。

通信部１３及び制御部１１には、その充電された直流電圧Ｖ１が電源電圧として供給される。通信部１３は、搬送波に含まれている測定指示を復調して制御部１１に入力する。制御部１１は、その測定指示を受け取ると、半導体スイッチＱ１をオンにするためにトリガ信号１をハイレベルにセットする。その結果、整流回路ＲＥＣから直流電圧が抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２の並列回路による第２の充電回路に充電される。

この場合において、第２の充電回路の時定数Ｃ２Ｒ２は第１の充電回路の時定数Ｃ１Ｒ１よりもかなり大きい（Ｃ２Ｒ２＞＞Ｃ１Ｒ１）。したがって、第２の充電回路の充電電圧Ｖ２は、第１の充電回路よりもかなり緩やかに上昇する。この間において、制御部１１は、通信部１３を介して応答メッセージを含むパケットを腕時計又はスマートフォンに送信する。すなわち、整流回路ＲＥＣには、腕時計又はスマートフォンとの間の無線通信が継続する限り、マイクロ波帯の搬送波が入力される。

制御部１１は、第２の充電回路の直流電圧Ｖ２がセンサ部１２を駆動するのに十分な電圧に達したときは、半導体スイッチＱ２をオンにするためにトリガ信号２をハイレベルにセットする。その結果、センサ部１２には直流電圧Ｖ２が電源電圧として供給される。制御部１１は、トリガ信号２をハイレベルにセットした後、センサ部１２に駆動信号を与えて順に指定した光学素子を発光させ、その受光値をメモリエリアにストアする。

ここで留意すべき点として、第２の充電回路の時定数Ｃ２Ｒ２の値は、センサ部１２のすべての光学素子からの受光値が得られるまで電源電圧の供給が十分に継続するように設定されることである。

本発明に特化した無線通信においては、制御部１１は、Ｑ１をオンにするためにトリガ信号１をハイレベルにセットした後に、腕時計又はスマートフォンに対して充電開始信号を送信する。この信号を受信した腕時計又はスマートフォンは、無変調の搬送波又はプリアンブルで変調した搬送波を血糖値測定ユニット１０に連続して送信する。制御部１１は、センサ部１２のすべての光学素子からの受光値が得られたときは、腕時計又はスマートフォンに対して充電終了信号を送信する。

なお、上記の各実施形態は本発明の例示であって本発明を限定するものではない。上記各実施形態の変形や修正が当業者にとって自明である他の実施形態についても、添付した特許請求の範囲から逸脱しない限り、本発明の範囲に包摂される。例えば、血糖値測定ユニット１０の電源は、電池、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、及び腕時計２０又はスマートフォン３０からの電波を整流して蓄電する充電回路の任意の組み合わせで構成されてもよい。

図２に示した血糖値測定ユニット１０の本体上部の部分１０ｄに電池を設けず、搬送波を整流した直流電圧によって電源を構成する場合には、血糖値測定ユニット１０のメンテナンスフリー、小型化、軽量化を図ることができる。

１ マイクロレンズ
２ 発光素子
３ 受光素子
１０ 血糖値測定ユニット
１１ 制御部
１２ センサ部
１３ 通信部
１４ 電源部
２０ 腕時計
３０ スマートフォン

Claims (10)

1. 操作部及び表示部を有する外部装置と無線通信を行って、ユーザの指に装着して指の中を流れる血液の血糖値を測定する血糖値測定ユニットであって、
   前記指の腹に接触又は近接するセンサ部は、
   通過する光を光軸に沿って集光する複数のレンズ群が配列されたレンズ基板と、
   前記光軸の方向に対して垂直となる前記レンズ基板の一方の面において、前記複数のレンズの各々に対応して形成され、血糖値に応じて吸収率が高くなる特定の波長の光を、前記操作部から入力される所定の指令に応じて、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一方の面において、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、を含み、
   前記本体の所定の内部は、
   前記受光素子によって発生される光の強度値に係る血糖測定データを前記外部装置に対して無線送信する制御部、を含む、
   ことを特徴とする血糖値測定ユニット。
2. 前記略環状の本体は、不連続な部分を含み、当該部分の一端が他端に沿って円弧状に移動することで前記略環状の本体の内径が拡大又は縮小することを特徴とする請求項１に記載の血糖値測定ユニット。
3. 前記略環状の本体は、前記一端が前記他端に近接するように付勢された弾性構造であることを特徴とする請求項２に記載の血糖値測定ユニット。
4. 前記本体の電源は、電池、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、若しくは前記外部装置からの電波を整流して蓄電する蓄電素子、又はこれらの任意の組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の血糖値測定ユニット。
5. 前記レンズ群の各レンズ、当該各レンズに対応する各発光素子及び当該発光素子の駆動回路を含む半導体回路、当該各レンズに対応する各受光素子及び当該受光素子からの電気信号の増幅回路を含む半導体回路は、ハニカム状の光学素子群を構成し、前記レンズ基板の中心に位置する１つの光学素子の周囲に正六角形の複数のフレームが放射状に拡がり、複数の光学素子が各フレーム上にそれぞれの中心が位置する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の血糖値測定ユニット。
6. 無線通信部をさらに含み、前記制御部は、前記無線通信によって接続された前記外部装置の前記操作部からの測定指示に応じて算出した血糖値を前記外部装置に送信して前記表示部に表示することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の血糖値測定ユニット。
7. 前記外部装置は、測定条件の設定が可能な腕時計であり、連続測定条件が設定された場合には、前記制御部は一定時間ごとの測定指示に応じて血糖値を測定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の血糖値測定ユニット。
8. 前記腕時計の表示部はユーザの接触によってオン操作が可能なタッチパネルを構成し、前記表示部に表示された複数のメニューの中で少なくとも１つの強調表示されたメニューが前記タッチパネルのオン操作によって選択されることを特徴とする請求項６に記載の血糖値測定ユニット。
9. 前記外部装置から受信した測定指示を担う搬送波の高周波信号を直流電圧に変換する整流回路と、
   前記整流回路によって変換された直流電圧を充電して前記通信部及び前記制御部に対して電源を供給する第１の充電回路と、
   前記通信部から測定指示に係る復調信号を受けた前記制御部によって導通される第１のスイッチ素子と、
   前記第１のスイッチ素子の導通によって前記整流回路と接続された後に前記整流回路によって変換された直流電圧を充電する第２の充電回路と、
   前記第２の充電回路の充電電圧が所定値に達したときに前記制御部によって導通される第２のスイッチ素子と、を備え、
   前記制御部は、前記第２のスイッチ素子の導通によって前記第２の充電回路と接続された前記センサ部に対して駆動信号を出力して前記センサ部から得られる前記血糖測定データを前記外部装置に対して無線送信する、
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の血糖値測定ユニット。
10. 前記第２の充電回路は、充電速度を規定する時定数が前記第１の充電回路の時定数よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の血糖値測定ユニット。

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