JPH06121B2 - 無侵襲生化学物質計測装置 - Google Patents

無侵襲生化学物質計測装置

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JPH06121B2
JPH06121B2 JP61176074A JP17607486A JPH06121B2 JP H06121 B2 JPH06121 B2 JP H06121B2 JP 61176074 A JP61176074 A JP 61176074A JP 17607486 A JP17607486 A JP 17607486A JP H06121 B2 JPH06121 B2 JP H06121B2
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sweat
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吉雄 渡辺
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection

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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無侵襲生化学物質計測装置に係り、特に生体内
グルコースあるいは血糖値を生体表面から無侵襲計測す
るのに好適な無侵襲生化学物質計測装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
従来の生体内グルコース濃度あるいは血糖値の連続測定
は、グルコースセンサを血管内あるいは組織内に挿入す
るか(特開昭59-8939号公報、特開昭59-8969号公報、特
開昭59-14843号公報、特開昭59-14857号公報)、血管内
へ挿入したカテーテルから体外へ導いた血液にセンサを
接する(特開昭52-135599号公報、特開昭54-82885号公
報)かの方法がとられていた。また、間欠的なグルコー
ス濃度、血糖値の測定は、採血後にセンサで測定してい
た。
一方、生体内グルコースを生体表面から無侵襲測定する
方法については、「臨床病理」33巻10号(1985年)
第1093頁から第1099頁において論じられている
が、これは、角質層を剥離し、間質液を生体表面に吸引
後、血液と類似の成分からなる間質液のグルコースを内
部減衰全反射法で測定している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、採血針、カテーテルあるいはセンサを
生体内に挿入するもので、侵襲性の点については配慮が
なされておらず、感染、失血、患者の精神的および肉体
的苦痛、生体成分付着によるセンサの性能劣化および間
欠的測定による情報不足などの問題点があつた。
また、吸引内部減衰全反射法は、侵襲度を低下させてい
るものの、角質層の剥離、生体表面の陰圧にともなう侵
襲性は除去できないという問題があつた。
本発明の目的は、生体内のグルコース濃度あるいは血糖
値を生体表面から無侵襲に測定することができる無侵襲
生化学物質計測装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、生体表面から発汗を起こさせるための加温
手段と、この加温手段によつて生じた汗の生化学物質の
濃度を測定する計測手段と、上記加温手段によつて生ず
る発汗の速度を測定する発汗速度計測手段と、上記計測
手段によつて測定した上記汗の生化学物質濃度と前記発
汗速度計測手段によつて測定した発汗速度とから血液中
の必要生化学物質濃度を演算して表示する演算、表示手
段とより構成して達成するようにした。
〔作用〕
まず、生化学物質の1つであるグルコース濃度測定につ
いて説明する。加温手段により皮膚は局所的に加熱され
て発汗する。汗のグルコース濃度は血液中の濃度とよく
相関することは「糖尿病」28巻11号(1985年)第12
71頁から第1273頁に示されている。したがつて、汗のグ
ルコース濃度を測定すれば、血液中のグルコース濃度を
経皮的に測定できる。ただし、汗のグルコース濃度は、
血液中の約4分の3と低値であるから、微量液体測定に
有効な例えば、内部減衰全反射法によつて測定する。す
なわち、光源からの光は、汗と接した内部減衰全反射プ
リズム中で汗のグルコースに特徴的な吸収を生じるか
ら、この吸収スペクトルを光検出器で経時的に測定する
ようにする。したがつて、血液中のグリコース濃度を継
続的、無侵襲的に計測することができる。
また、グルコース以外の生化学物質も汗の値と血液の値
が対応して変化すると考えられるから、無侵襲に測定で
きる。
次に、血糖値測定について説明する。血糖値を一定に保
つたときの汗のグルコース濃度と発汗速度との関係は第
4図に示すようになるから、血糖値は汗のグリコース濃
度と発汗速度との積に比例することが考えられ、50g
経口糖負荷試験時の血糖値、汗のグリコース濃度、発汗
速度および汗のグルコース濃度と発汗速度との積である
汗の中のグルコース量の経時変化は第5図に示すように
なり、汗のグルコース濃度よりも汗中グルコース量、す
なわち、汗のグルコース濃度と発汗速度との積の方が血
糖値に対応した変化を示す。ここで、第6図に示す基本
構成図において、加温機構100によつて生体表面上に浸
出した汗のグルコース濃度は、グルコースセンサ101
で測定し、発汗速度は、発汗速度センサ102で測定
し、両センサ101,102の出力を演算・標示回路1
03に入力し、汗とグルコース濃度と発汗速度との積を
求め、血糖値を表示するようにすれば、これにより、血
糖値を連続的、無侵襲的に計測することができる。
また、血糖値以外の必要生化学物質濃度も汗の濃度と発
汗速度との演算値が血液の必要生化学物質値と対応して
変化するものと考えられるから、無侵襲に測定できる。
〔実施例〕
以下本発明を第1図〜第3図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
第1図は本発明の無侵襲生化学物質計測装置の一実施例
を示す一部断面構成図であり、生体表面に装着する部分
は断面図で示してある。この計測装置は、ヒータ10、
温度センサ11を含む温度制御回路12、白金電極1
3、銀電極14、絶縁物質15、電解液16、妨害物質
除去膜17、固定化グルコースオキシダーゼ膜18、多
孔質物質19からなるグルコースセンサ、ガス流入口2
0、ガス流出口21、温度センサ22、気化室23から
なる発汗速度センサ、グルコースセンサ、ヒータ10を
覆い皮膚9への伝熱効率を高くする断熱材24、上記両
センサの出力をデイジタル変換するA−D変換器25、
その出力を演算するCPU26、演算された血糖値の表
示部27、記憶部28から構成してある。
温度制御回路12により43℃前後に加温された生体表
面に浸出した汗は多孔質物質19に吸収され、常に新し
い汗をグルコースセンサ表面に維持する。グルコースセ
ンサでは、よく知られているように、グルコース(C
12)、酸素、水が固定化グルコースオキシダーゼ
膜18の中で酵素の働きによりグルコン酸(C12
)と過酸化水素(H)を生じ、これらは平衡状
態にある。
12+O+HO→C12+H
白金電極13、銀電極14、絶縁物質15、電解液16
からなるポーラログラフ電極では、発生する過酸化水素
あるいは消費される酸素に比例した電流を得る。したが
つて、グルコース濃度に比例した電流が得られる。な
お、妨害物質除去膜17は、尿素、アスコルビン酸など
の妨害物質を除去する反面、測定対象物質を通す。
次に、発汗速度センサの動作は、論文集「電子通信学会
技術研究報告」BME85−17(1985年)に論じられ
ているように、乾燥した窒素ガスをガス流入口20から
気化室32に経由してガス流出口21に流すことによ
り、発汗速度に対応した湿気が気化室23内で得られ、
それを温度センサ22で検出することにより発汗速度が
計測される。
このようにして得られたグルコースセンサおよび発汗速
度センサの出力をA−D変換器25でデイジタル化し、
CPU26で演算し、その結果得られた血糖値を表示部
27に表示したり、記憶部28に保存する。
第2図は本発明の他の実施例を示す第1図に相当する一
部断面構成図で、第1図と同一部分は同じ符号で示し、
ここでは説明を省略する。第2図においては、光源2
9、光路30、ATR(内部減衰全反射)プリズム3
1、光検出器32、多孔質物質19からなる内部減衰全
反射法によるグルコース測定装置が設けてあり、これが
第1図の白金電極13、銀電極14、絶縁物質15、電
解液16からなるポーラログラフ電極に対応しており、
さらに、皮膚9への伝熱をよくする熱の良導体33が設
けてある。
温度制御回路12により加温されて生体表面に浸出した
汗は、第1図に示した実施例と同様に、多孔質物質19
に吸収され、常に新しい汗をATRプリズム31表面に維
持する。汗の成分により光の吸収スペクトルは異なり、
グルコースでは赤外領域の1000cm-1近傍で特徴的な
吸収を示すが、これはグルコース分子中のピラン環およ
び環状ヘシアセタールの振動に起因すると考えられてい
る。グルコースを測定対象とするときは、光源29とし
て炭酸ガスレーザを使用する。赤外線は光路30にした
がい、生体表面上のATRプリズム31中で汗のグルコ
ース濃度に応じた吸収を受け、光検出器32に到達す
る。光検出器32としては、例えば、フーリエ変換型赤
外分光器を使用すれば、多数回の測定データを積算して
ランダムノイズを低減することが可能である。得られた
吸収スペクトルからは区間積算法などによりグルコース
濃度が求められるが、これについては、雑誌「臨床病
理」33巻10号(1985年)第1093頁から第109
9頁に詳しく述べられている。このようにして得られた
汗のグルコース濃度と発汗速度はA−D変換器25に入
力され、前述の実施例と同様に処理される。
第3図は第2図の内部減衰全反射法によるグルコース測
定装置を単独で用いる場合の一実施例を示す一部断面構
成図で、生体物質測定の場合を示してある。第3図にお
いて、29は光源、30は光路、31は内部減衰全反射
プリズム、32は光検出器で、これらが主要構成要素と
なつていることは第2図と同様である。ところで、第3
図においては、内部減衰全反射プリズム31の下の皮膚
9を加温して局所的に発汗させる目的で、加温用ヒータ
33と温度制御用温度センサ34を熱伝導率の高い材料
35で囲い、これで内部減衰全反射プリズム31を覆う
構造とし、プリズム31と皮膚9との間に汗保持材36
を設置してある。
汗線は、血液が潤沢に供給されるように、豊富な血管が
周囲を篭のように取り囲んでいる。そして、内部減衰全
反射プリズム31と一体化している加温用ヒータ33と
サーミスタなどからなる温度センサ34は、温度制御回
路に組み込んであり、熱伝導率の高い材料35を介して
皮膚9の表面を43℃程度に加温する。この温熱によ
り、汗腺は局所的に発汗を生じ、血液中の成分が汗の成
分となり、生体表面に浸出してくる。浸出した汗は、薄
い(10μm〜1mm)ステンレス鋼のメツシユや多孔体
などの汗保持材36に吸収され、常に新しい汗をプリズ
ム31の表面に維持する。これにより、血液と相関がよ
い汗の成分を安定に測定することができる。汗の成分に
より光の吸収スペクトルが異なり、グルコースでは赤外
領域の1000cm-1近傍で特徴的な吸収を示すが、これはグ
ルコース分子中のピラン環および環状ヘシアセタールの
振動に起因すると考えられており、グルコースを測定対
象とするときは、光源29として炭酸ガスレーザを使用
する。赤外光は光路30にしたがい、生体表面上の内部
減衰全反射プリズム31の中で汗のグルコース濃度に応
じた吸収を受け、光検出器32に到達し、光検出器32
としては、例えば、フーリエ変換型赤外分光器を使用す
れば、多数回の測定データを積算してランダムノイズを
低減することが可能であり、得られた吸収スペクトルか
らは、区間積算法などによりグルコース濃度が求められ
ることは第2図と同様である。
上記した実施例によれば、簡便な方法により体内のグル
コース濃度を生体表面から無侵襲に測定できるので、感
染、患者の精神的・肉体的苦痛、失血を除くことがで
き、また、センサに血液や組織の生体成分が付着しない
ので、性能劣化が少なく、長期に亘りグルコース濃度を
安定に測定できる。また、グルコース濃度を常に知るこ
とにより血糖値を生理的に正常な値に保てるので、高血
糖による合併症や低血糖の事故を防ぐことができ、血糖
測定装置や人工膵臓のセンサとして利用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、簡便な方法によ
り血糖値を生体表面から無侵襲に計測できるので、感
染、失血、患者の精神的・肉体的苦痛を除くことがで
き、しかも、センサに血液や組織の生体成分が付着しな
いので、性能劣化が少なく、長期に亘りグルコース濃度
を安定に測定できる。また、グルコース濃度を常に知る
ことにより、血糖値を生理的に正常な値に保てるので、
高血糖による合併症や低温糖の事故を防ぐことができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の無侵襲生化学物質計測装置の一実施例
を示す一部断面構成図、第2図は本発明の他の実施例を
示す第1図に相当する一部断面構成図、第3図は第2図
の内部減衰全反射法によるグリコース測定装置を単独で
用いる場合の一実施例を示す一部断面構成図、第4図は
空腹時の汗のグルコース濃度と発汗速度との関係線図、
第5図は50g経口糖負荷試験時の血糖値、汗のグルコ
ース濃度、発汗速度、汗中グルコース量の経時変化を示
す線図、第6図は無侵襲生化学物質計測装置の基本構成
図である。 10…ヒータ、11…温度センサ、12……温度制御回
路、13…白金電極、14…銀電極、15…絶縁物質、
16…電解液、17…妨害物質除去膜、18…固定化グ
ルコースオキシダーゼ膜、19…多孔質物質、20…ガ
ス流入口、21…ガス流出口、22…湿度センサ、23
…気化室、24…断熱材、25…A−D変換器、26…
CPU、27…表示部、28…記憶部、29…光源、3
0…光路、31…ATRプリズム、32…光検出器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生体表面から発汗を起こさせるための加温
    手段と、該加温手段によつて生じた汗の生化学物質の濃
    度を測定する計測手段と、前記加温手段によつて生ずる
    発汗の速度を測定する発汗速度計測手段と、前記計測手
    段によつて測定した前記汗の生化学物質濃度と前記発汗
    速度計測手段によつて測定した発汗速度とから血液中の
    必要生化学物質濃度を演算して表示する演算、表示手段
    とを備えたことを特徴とする無侵襲生化学物質計測装
    置。
  2. 【請求項2】前記計測手段は、白金電極と、銀電極と、
    絶縁物質と、電解液とからなるポーラログラフ電極と、
    尿素、アスコルビン酸などの妨害物質を除去して測定対
    象物質のみを通す妨害物質除去膜と固定化酵素膜および
    汗を吸収する多孔質物質よりなる特許請求の範囲第1項
    記載の無侵襲生化学物質計測装置。
  3. 【請求項3】前記計測手段は、光源と、該光源からの光
    を入射する汗を吸収する多孔質物質上に設けた内部減衰
    全反射プリズムと、該プリズムからの光を検出する光検
    出器とよりなる特許請求の範囲第1項記載の無侵襲生化
    学物質計測装置。
  4. 【請求項4】前記生化学物質濃度はグルコース濃度であ
    り、前記必要生化学物質濃度は血糖値である特許請求の
    範囲第1項または第2項または第3項記載の無侵襲生化
    学物質計測装置。
JP61176074A 1986-07-26 1986-07-26 無侵襲生化学物質計測装置 Expired - Lifetime JPH06121B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002513602A (ja) * 1998-04-30 2002-05-14 セラセンス、インク. 分析物モニタシステムおよびその使用方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02236168A (ja) * 1989-03-09 1990-09-19 New Japan Radio Co Ltd 接触型試料採取装置と接触型分析装置
US5050604A (en) * 1989-10-16 1991-09-24 Israel Reshef Apparatus and method for monitoring the health condition of a subject
US5890489A (en) * 1996-04-23 1999-04-06 Dermal Therapy (Barbados) Inc. Method for non-invasive determination of glucose in body fluids
US7299080B2 (en) * 1999-10-08 2007-11-20 Sensys Medical, Inc. Compact apparatus for noninvasive measurement of glucose through near-infrared spectroscopy
MXPA06014896A (es) * 2004-07-01 2007-08-20 Vivomedical Inc Medicion no invasiva de la glucosa.
JP4777623B2 (ja) * 2004-08-04 2011-09-21 日本電信電話株式会社 生体センサ及び測定方法
JP5218106B2 (ja) * 2009-01-30 2013-06-26 オムロンヘルスケア株式会社 血中成分濃度変化測定装置
JP6048950B2 (ja) * 2012-06-15 2016-12-21 セイコーエプソン株式会社 濃度測定装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3979274A (en) * 1975-09-24 1976-09-07 The Yellow Springs Instrument Company, Inc. Membrane for enzyme electrodes
JPS5766741A (en) * 1980-10-11 1982-04-23 Aloka Co Ltd Analysing device for biochemical component through lasre

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002513602A (ja) * 1998-04-30 2002-05-14 セラセンス、インク. 分析物モニタシステムおよびその使用方法

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