JP5600759B2 - 非侵襲型血糖センサー - Google Patents

Description

本発明は、血糖センサーに関し、特に体外から血糖値を直接に測定することができる非侵襲型血糖センサーに関するものである。

時代が進むにつれて科学技術の進歩により、現代人にとっては飲食及び運動習慣が現在と過去との間に相当大きいな差が生じるので、現代文明社会における慢性病は、避けることができない現象になっている。そのため、健康問題は、既に相当大きく注目されていた。
様々な慢性病において、糖尿病はよく見られる慢性病の１つであり、しかも糖尿病性網膜症、糖尿病性腎症、高血圧及び下肢血管循環障害などのような重篤な併発症は、容易にもたらされる。現在では、糖尿病を根治させる療法は未だないが、飲食、運動や薬物などの療法が併用されることによって、血糖濃度を効果的に制御することができる。
従って、血糖濃度を定期的に測定することが格段に重要であり、血糖濃度情報を把握することができることにより、病状を効果的に制御することができるようになる。

近年、血糖濃度を測定する方式としては、いずれも人体に侵襲的な測定方式（例えば、針で突き刺す）を用いて測定することが一般的で、血液を採取した上で血液を分析するなどの手順を経て血糖濃度を得るものであった。
また、最もよく使用されている針で突き刺す方式による血糖濃度の測定では、通常、測定対象者に対して恐怖感または嫌悪感を与えてしまう嫌いがある。
さらに、定期的に検査することを成し遂げることができなくて、病状の監視に影響を与えてしまうおそれがある。
また、測定対象者に針で突き刺された時に、心理的な恐怖感が原因で、測定規定に準じて針で突き刺すことではなく、皮膚表面付近しか突き刺さらなかったこともあろう。この場合、再びに圧搾方式で血液を押出する必要があり、こうすると、測定の精密さに影響を与えてしまう問題があった。
よって、患者に血糖測定の恐怖感を減少することができる、非侵襲型の血糖測定方式が提案されれば、糖尿病の病状の把握に役立てるのはもちろんのことである。そして、糖尿病の併発症または死亡率を減少することができる。

これに鑑みて、本発明の発明者は、長年にわたって研究開発してきた実務経験に基づき、自らの創意工夫と鋭意試行錯誤を重ねた結果、自らの創意工夫と鋭意試行錯誤を重ねた結果、非侵襲型血糖センサーを研究開発した。

本発明は、身体の外部から体内の血糖値を直接に測定することができ、従来技術のように人体に侵襲的な測定方式（例えば、針で突き刺す）を利用する必要があるため、引き起こされる不便さ及び測定の不正確などの問題を避けることができる、非侵襲型血糖センサーを提供することを主な目的とする。

前記非侵襲型血糖センサーは、基板と、その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、その基板の他面に形成された第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備え、前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有している。また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を第１金属層までに提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させる。

本発明の利点としては、人体外から血糖測定を行うことができる点がある。従来技術のように、人体に侵襲的な測定方式を行う必要がなくなり、被覆される面積の割合を変化させることにより、測定の感度及び波形の識別度が改善され、さらに、金属層の上に導電塗布層を塗布することだけで、測定の感度及び波形の識別度がさらなる向上が可能になる。

本発明の非侵襲型血糖センサーのモジュール概略図である。 本発明の非侵襲型血糖センサーの構造概略図である。 本発明の非侵襲型血糖センサーの構造分解概略図である。 本発明の非侵襲型血糖センサーの第１測定データを示すグラフである。 本発明の非侵襲型血糖センサーの第２測定データを示すグラフである。 本発明の非侵襲型血糖センサーの第３測定データを示すグラフである。

本発明が提案した非侵襲型血糖センサーをより明らかに記述するために、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を詳しく説明する。

図１、図２及び図３を同時に参照し、それぞれが本発明の非侵襲型血糖センサーのモジュール概略図、構造概略図及び構造分解概略図である。
前記非侵襲型血糖センサーは、基板１と、第１金属層２と、第２金属層３と、導電塗布層２１と、血糖測定ユニット４と、を備える。

前記基板１は、高分子基板及びセラミック基板からなる群から選択的に使用されることができる。前記第１金属層２は、前記基板１の一面に形成され、その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されている。
また、前記導電塗布層２１は、第１金属層２の上に塗布されており、さらに血糖測定の感度及び精度を高めるために、この導電塗布層２１の中に、ナノ金属粒子が選択的に混合されてもよい。
前記第２金属層３は、前記基板１の他面に形成され、図２に示すように、第２金属層３の上には、前記第１金属層２と重なっていない所定面積を有し、また、第２金属層３は、Ｌ字型に形成されており、第１金属層２は、Ｌ字型の凹陥部に設置されている。
上記のような設計は、広帯域効果を効果的に向上させることができる。同じように、第１金属層２と第２金属層３の形状は適度に変形することが可能であり、被覆された面積に部分的に重なっていない部分さえあれば、本発明の保護範囲内に含まれるものと認めるべきである。

血糖測定ユニット４は、第１金属層２及び前記第２金属層３とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される。
前記無線周波信号は、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数を有する。
また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニット４から前記無線周波信号を第１金属層２までに提供し、血糖とは１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数範囲内に共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニット４の上に表示させる。

上記のように、本発明の構造については十分完全に開示される。最後に、発明の血糖（ぶどう糖）測定の正確度について説明する。
まず、図４に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第１測定データを示すグラフを参照し、この図は、３つの異なるグルコース濃度（ＧＬｕｃｏｓｅ １００ｍｇ／ｄＬ，ＧＬｕｃｏｓｅ １４０ｍｇ／ｄＬ及びＧＬｕｃｏｓｅ １６０ｍｇ／ｄＬ）のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）との関係を示すグラフである。
その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、さらにその上には、導電塗布層２１を有していないこと。図４に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−２９ｄＢで、波形の分離レベルが高く、容易に識別できる。

次に、図５に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第２測定データを示すグラフを参照し、この図は、同様に、３つの異なるグルコース濃度のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失との関係を示すグラフである。その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、第１金属層２の上に導電塗布層２１が増設される。
図５に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−３１ｄＢで、第１測定データを示すグラフと比較すると、この実施例が図面上にける波形の分離レベルがより高いため、より容易に識別できる。

最後に、図６に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第３測定データを示すグラフを参照し、この図は、同様に、３つの異なるグルコース濃度のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失との関係を示すグラフである。
その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、第１金属層２の上の導電塗布層２１の中に、ナノ金属粒子が混合されている。
図６に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−３２ｄＢで、第２測定データを示すグラフと比較すると、この実施例が図面上にける波形の分離レベルの差が大きいし、第１及び第２測定データを示すグラフと比較すると、波形の分離レベルも明らかにより優れたため、使用者がさらにより容易に識別することができる。

上記のように、被覆レベルでのデータの比較を行うと、第１金属層２と第２金属層３が部分的に重なっている時に生じる反射波損失のマージンが十分に大きいことが明らかに分かる。
そのうち、反射波損失のピーク値の変化が大きければ、その測定の感度がより高い、また、波形上の分離レベルが高い場合において、使用者がより容易に識別することができる。同様に、面積が部分的に被覆される場合において、第１金属層２の上に導電塗布層２１が設けられている時に測定して得られた反射波損失のピーク値の変化は、導電塗布層２１が設けられていない時と比べ、より大きい。ここから分かるように、面積が部分的に被覆される場合において、導電塗布層２１が設けられると、測定の感度がより好ましい。
また、波形の分離レベルを比較すると、導電塗布層２１が設けられている設計も、導電塗布層２１が設けられていない設計より明らかに優れている。最後に、第１金属層２と第２金属層３が同じように部分的に被覆され、かつ同じように導電塗布層２１が設けられている場合に、導電塗布層２１内に、ナノ金属粒子が混合されている時の反射波損失のピーク値は、ナノ金属粒子が混合されていない時と比べ、より大きい。

以上から総括すると、第１金属層２と第２金属層３が同様に部分的に被覆され、また、同様に導電塗布層２１が設けられており、かつナノ金属粒子が混合されている時に、その感度及び波形の分離レベルが最も好ましく、その次に導電塗布層２１が単純に使用されている時の感度及び波形の分離レベルが好ましく、単に、面積が部分的に被覆される時の感度及び波形の分離レベルが最も劣っていることが分かる。
しかし、本実施例としては、被覆される面積の割合を変化させるだけで検出感度を著しく改善することが可能となる。

以上から分かるように、本発明の利点としては、人体外から血糖測定を行うことができる点がある。従来技術のように人体に侵襲的な測定方式を行う必要がなくなり、被覆される面積の割合を変化させることにより、測定の感度及び波形の識別度が改善され、さらに、金属層の上に導電塗布層を塗布することだけで、測定の感度及び波形の識別度がさらなる向上が可能になる。

しかし、上記の詳細な説明は、単に、本発明の実施できる具体的な実施例を挙げて説明するにすぎない。
したがって、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明に掲示された技術思想を逸脱しない範囲内で、種々なる態様で実施しえること並びに変更もまた本発明の範囲に含まれることである。

１ 基板
２ 第１金属層
２１ 導電塗布層
３ 第２金属層
４ 血糖測定ユニット

Claims (5)

1. 基板と、
   その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、
   前記基板の他面に形成された第２金属層と、
   前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備える非侵襲型血糖センサーであって、
   前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有し、
   前記第１金属層及び前記第２金属層の形状を適度に変形させることで、その共振周波数を１ＧＨｚから８ＧＨｚまでに制限し、
   使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を前記第１金属層まで提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させることを特徴とする、
   非侵襲型血糖センサー。
2. 前記基板が、高分子基板及びセラミック基板からなる群から選択的に使用されていることを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型血糖センサー。
3. 前記第１金属層及び前記第２金属層の形状を変形させること、及び両方が前記基板の上に重なっていない領域及び部分的に重なっている領域を生じさせることで、広帯域効果を向上させて強化することにより、測定時の感度を高めることを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型血糖センサー。
4. 前記無線周波信号は、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数を有することを特徴とする、請求項１に記載の非侵襲型血糖センサー。
5. 基板と、
   その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、
   前記基板の他面に形成された第２金属層と、
   前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備える非侵襲型血糖センサーであって、
   前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有し、
   前記第１金属層の上には、測定の感度を増すために、さらに導電塗布層が選択的に塗布されており、
   使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を前記第１金属層まで提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させることを特徴とする、
   非侵襲型血糖センサー。

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