JPH09192218A - Blood-sugar level control system - Google Patents
Blood-sugar level control systemInfo
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- JPH09192218A JPH09192218A JP8004608A JP460896A JPH09192218A JP H09192218 A JPH09192218 A JP H09192218A JP 8004608 A JP8004608 A JP 8004608A JP 460896 A JP460896 A JP 460896A JP H09192218 A JPH09192218 A JP H09192218A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は医療用試料中の化学
成分を分析，管理する装置に関し、特に血糖値管理シス
テムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for analyzing and managing chemical components in medical samples, and more particularly to a blood sugar level management system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】血糖値は糖尿病の指標になる特性値であ
り、糖尿病患者は、自分で血糖値を測定し、血糖値が所
定の範囲になるよう、自分で管理しなければならない。
また、糖尿病患者のうち、インシュリン依存型の患者
は、自分の体内でインシュリンを生産できないため、血
糖値に応じて体外からインシュリンを注入して補い、血
糖値が所定範囲になるよう、維持しなければならない。
従来、これに関連する技術としては、例えば、特開平2-
191434号公報に開示されている「光を用いて血液中のグ
ルコース濃度を測定するシステム」が知られている。こ
のシステムは、少なくとも１個の光源と光検出器とを備
え、生体に直接に光を照射し、その透過または反射光を
検出して血糖値を無侵襲に計測するというものである。2. Description of the Related Art Blood sugar level is a characteristic value that is an index of diabetes, and a diabetic patient must measure his blood sugar level himself and manage it so that the blood sugar level falls within a predetermined range.
In addition, among diabetics, insulin-dependent patients cannot produce insulin in their own bodies, so they must inject insulin from outside the body according to their blood glucose level to supplement it and maintain the blood glucose level within a predetermined range. I have to.
Conventionally, as a technique related to this, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-
A "system for measuring glucose concentration in blood using light" disclosed in Japanese Patent No. 191434 is known. This system is provided with at least one light source and a photodetector, irradiates light directly on a living body, and detects transmitted or reflected light to measure a blood glucose level non-invasively.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、血
糖値の測定のみを目的としており、インシュリンの供給
(注入)量の決定に関しては配慮されていなかった。すな
わち、従来は、インシュリンを供給する際、インシュリ
ンの注入量，注入のタイミングなどは、患者の訓練によ
り経験的に決められていたため、注入過多による低血糖
の危険が常に存在していた。なお、インシュリンの供給
は一般に注射によることが多いが、インシュリンの注射
には消毒などの作業が伴ない、患者にとっては煩雑であ
り、また、注射器を使用するなどのため、人前をはばか
らなければならないという問題があった。更に、感染の
危険性があることも、大きな問題である。上述の如く、
インシュリンを注射により供給する際、その注入量，注
入のタイミングなどは、患者の訓練により経験的に決め
られており、注入過多による低血糖の危険が常に存在し
ていた。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、従来の技術における上述の如き
問題を解消し、血糖値を無侵襲に連続モニタリングまた
は間欠測定し、その値に応じて定量的にインシュリン供
給量を最適化して、更には自動的にインシュリンを体内
に注入するに用いるに好適なシステムを提供することに
ある。In the above-mentioned prior art, the purpose is only to measure blood glucose level, and insulin supply
No consideration was given to the determination of the (injection) dose. That is, conventionally, when insulin was supplied, the amount of insulin to be injected, the timing of injection, and the like had been empirically determined by the training of the patient, so there was always the risk of hypoglycemia due to excessive infusion. Insulin is often supplied by injection, but insulin injection involves disinfection and other work, and is complicated for the patient.Because of the use of a syringe, etc. There was a problem. Furthermore, the risk of infection is also a big problem. As mentioned above,
When insulin was supplied by injection, the amount of injection, the timing of injection, etc. were empirically determined by patient training, and there was always the risk of hypoglycemia due to excessive injection. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to solve the above-mentioned problems in the conventional art, non-invasively continuously monitor or intermittently measure the blood glucose level, and depending on the value. It is an object of the present invention to provide a system suitable for quantitatively optimizing the insulin supply amount and further for automatically injecting insulin into the body.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、生
体に直接光を照射する少なくとも１個の光源と、生体か
ら生ずる透過光，散乱光または光音響信号を検出する光
検出器または音響センサを有する生体物質濃度を測定す
る装置に、血糖値回復用液体の注入手段および液体注入
量制御手段を設けたことを特徴とする血糖値管理システ
ムによって達成される。より具体的に述べれば、本発明
の目的は、検出部，信号処理部，液体注入部から構成さ
れ、これらの３つの部分はフレキシブルな信号線で接続
され、前記検出部は、発振波長の極大値が１.５６μ
ｍ，２.０８μｍまたは２.２７μｍにある少なくとも１
個の半導体レーザと光検出器または音響検出器とを有
し、生体に直接光を照射して生体から生ずる透過光，散
乱光または光音響信号をそれぞれ前記光検出器または音
響検出器で検出し、前記信号線を介して前記信号処理部
に入力し、該信号処理部は、増幅器，コンピュータ，記
憶部，表示部，操作部を有し、前記検出部から入力され
た信号に基づいてグルコース濃度を算出し、その結果を
必要に応じて記憶，表示し、グルコース濃度の値に対応
した信号を前記液体注入部に入力して、該液体注入部
は、生体刺入用の針，インシュリンを保持する容器およ
び容器中のインシュリンに圧力をかける可圧手段から構
成される液体注入手段，前記可圧手段に回転または直線
運動の動力を伝達するモータ、および、前記信号処理部
からの信号に対応して前記モータの動作を制御する制御
回路から構成される液体注入量制御手段から成ることを
特徴とする血糖値管理システムによって達成される。The above object of the present invention is to provide at least one light source for directly irradiating a living body with light, and a photodetector or acoustic detector for detecting transmitted light, scattered light or a photoacoustic signal generated from the living body. This is achieved by a blood sugar level management system characterized in that a device for measuring the concentration of a biological substance having a sensor is provided with a blood sugar level recovery liquid injecting means and a liquid injecting amount control means. More specifically, an object of the present invention is to include a detection unit, a signal processing unit, and a liquid injection unit, and these three parts are connected by a flexible signal line, and the detection unit has a maximum oscillation wavelength. Value is 1.56μ
m, 2.08 μm or 2.27 μm at least 1
It has a semiconductor laser and a photodetector or an acoustic detector, and the transmitted light, the scattered light or the photoacoustic signal generated from the living body is detected by the photodetector or the acoustic detector, respectively. , The signal processing unit is input via the signal line, and the signal processing unit has an amplifier, a computer, a storage unit, a display unit, and an operation unit, and the glucose concentration is based on the signal input from the detection unit. Is calculated, and the result is stored and displayed as needed, and a signal corresponding to the value of the glucose concentration is input to the liquid injecting section, and the liquid injecting section holds a needle for biopsy and insulin. Corresponding to the signal from the liquid injecting means composed of a container and a pressurizing means for applying pressure to insulin in the container, a motor for transmitting the power of rotation or linear motion to the pressurizing means, and a signal from the signal processing section. hand It is achieved by the blood glucose level management system, comprising the liquid injection amount control means and a control circuit for controlling the operation of the serial motor.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】本発明に係る血糖値管理システム
においては、生体から生ずる透過光，散乱光または光音
響信号を検出し、これに基づいて生体物質濃度を計算す
るコンピュータと、液体注入手段および液体注入量制御
手段を設け、上記コンピュータと液体注入量制御手段、
該液体注入量制御手段と液体注入手段、および、該液体
注入手段と生体を接続し、フィードバックループを形成
したので、血糖値を無侵襲に連続モニタリングまたは間
欠測定し、その値に応じて定量的にインシュリン供給量
を最適化して、更には自動的にインシュリンを体内に注
入するに用いるに好適なシステムを実現できるものであ
る。以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the blood sugar level control system according to the present invention, a computer for detecting transmitted light, scattered light or photoacoustic signal generated from a living body and calculating a biological substance concentration based on the detected light, and a liquid injection means. And a liquid injection amount control means, the computer and the liquid injection amount control means,
Since the liquid injection amount control means and the liquid injection means, and the liquid injection means and the living body were connected to form a feedback loop, the blood glucose level was non-invasively continuously monitored or intermittently measured and quantitatively determined according to the value. In addition, it is possible to realize a system suitable for optimizing the insulin supply amount and further for automatically injecting insulin into the body. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【０００６】図１は、本発明の第１の実施例に係る血糖
値管理システムの構成を示すものである。本実施例で
は、透過光測定方式に基づく血糖値管理システムの構成
を示している。図中、実線は電気信号の流れ、点線は光
路を示す。図１において、１は駆動装置４によりパルス
発振または連続発振する半導体レーザ、２は光検出器で
ある。ここでは、半導体レーザ１と光検出器２を両者の
光軸が一致するように設置し、半導体レーザ１と光検出
器２の間に試料(生体)３を挿入して、近赤外光を直接試
料３に照射する。半導体レーザ１から出射した光はコリ
メータレンズ５を介して集光され、効率良く試料３に照
射される。光検出器２の出力は増幅器６を介してコンピ
ュータ７に取り込まれ、濃度への換算，前回値との比
較，その他の演算などが行われる。FIG. 1 shows the configuration of a blood sugar level management system according to the first embodiment of the present invention. The present embodiment shows the configuration of the blood glucose level management system based on the transmitted light measurement method. In the figure, the solid line indicates the flow of electric signals and the dotted line indicates the optical path. In FIG. 1, reference numeral 1 is a semiconductor laser which is pulsed or continuously oscillated by a driving device 4, and 2 is a photodetector. Here, the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 are installed so that their optical axes coincide with each other, and a sample (living body) 3 is inserted between the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 to emit near infrared light. The sample 3 is directly irradiated. The light emitted from the semiconductor laser 1 is condensed via the collimator lens 5 and is efficiently applied to the sample 3. The output of the photodetector 2 is taken into the computer 7 through the amplifier 6 and converted into concentration, compared with the previous value, and other calculations are performed.
【０００７】演算した結果は、表示装置８に表示され
る。また、演算結果，検査日などの情報は、記憶装置９
に記憶することができ、必要な情報を、随時、取り出す
ことができる。また、測定したグルコース濃度(すなわ
ち、血糖値の値)に応じて、インシュリン供給量の最適
化を図り、インシュリン量に基づく信号をコンピュータ
から液体注入量制御装置１０に入力し、更に液体注入装
置１１を動作させて針１２を介してインシュリンを試料
(生体)３に自動的に注入する。なお、上述の測定による
グルコース濃度を血糖値に変換する手順は、一般には検
量線を用いて行われるものであり、例えば、本出願人が
先に提出した特願平6-305886号，同7-1723号，同7-1124
6号明細書に詳細に記載されている。The calculation result is displayed on the display device 8. Information such as the calculation result and the inspection date is stored in the storage device 9.
It can be stored in and the necessary information can be retrieved at any time. Also, the insulin supply amount is optimized according to the measured glucose concentration (that is, the blood glucose level), a signal based on the insulin amount is input from the computer to the liquid injection amount control device 10, and the liquid injection device 11 is further supplied. Is operated to sample insulin via needle 12.
Automatically inject into (living body) 3. The procedure for converting the glucose concentration into the blood glucose level by the above-mentioned measurement is generally performed using a calibration curve. For example, Japanese Patent Application No. 6-305886, 7 -1723, 7-1124
See No. 6 for details.
【０００８】生体に近赤外光を照射すると、一部は表面
で反射し、他は生体中を拡散して透過する。その際、近
赤外光の一部は生体物質に吸収される。入射光強度Ｉ0
と透過光強度Ｉtとの間には、下記の式(１)で示される
Ｌambert-Ｂeerの法則が成り立つと考えられる。 Ｉt＝Ｉ0exp(-ckd) ・・・・(１) ここで、ｃは吸収物質の濃度、ｋは吸光係数、ｄは吸収
物質の厚さを表わす。これより、目的物質の吸収波長に
合わせたレーザを用い、試料の厚さを一定にすれば、透
過光強度の測定により目的物質の濃度を求めることがで
きる。例えば、グルコースは1560nm，2076nm，2272nmに
特徴的な吸収を有するので、上記いづれかの波長の半導
体レーザおよび半導体光検出器を用いれば、生体中、主
に血液中のグルコース濃度を採血せずに定量することが
できる。When a living body is irradiated with near-infrared light, a part thereof is reflected on the surface and the other is diffused and transmitted through the living body. At that time, part of the near-infrared light is absorbed by the biological material. Incident light intensity I 0
It is considered that the Lambert-Beer's law represented by the following formula (1) is established between and the transmitted light intensity It. It = I 0 exp (-ckd) (1) where c is the concentration of the absorbing substance, k is the extinction coefficient, and d is the thickness of the absorbing substance. From this, the concentration of the target substance can be determined by measuring the transmitted light intensity by using a laser that matches the absorption wavelength of the target substance and keeping the thickness of the sample constant. For example, glucose has characteristic absorptions at 1560 nm, 2076 nm, and 2272 nm. Therefore, using a semiconductor laser and a semiconductor photodetector having any of the above wavelengths, glucose concentration in a living body, mainly in blood, can be quantified without collecting blood. can do.
【０００９】生体中では光の散乱が大きいため、厚い生
体試料の測定には高出力のレーザを用いる必要がある。
例えば、波長1560nm，出力10mＷの 半導体レーザを用い
れば約１.５mmの厚さの生体を 測定することができ、ま
た、出力100mＷのレーザを用いると約８mmの厚さの生体
を測定することができる。以上の方式で血糖値を無侵襲
計測し、その値に応じてインシュリンを体内に注入した
場合、インシュリンの作用により血糖値が低下するのに
は、一定時間を要する。その間、血糖値は連続モニタリ
ングされ、次に注入されるインシュリン量が計算される
が、インシュリン注入のタイミングは、その作用が発現
する上記時間遅れを考慮して決定する必要がある。Since light is largely scattered in the living body, it is necessary to use a high-power laser for measuring a thick biological sample.
For example, a semiconductor laser with a wavelength of 1560 nm and an output of 10 mW can measure a living body with a thickness of about 1.5 mm, and a laser with an output of 100 mW can measure a living body with a thickness of about 8 mm. it can. When the blood glucose level is non-invasively measured by the above method and insulin is injected into the body according to the value, it takes a certain time for the blood glucose level to decrease due to the action of insulin. Meanwhile, the blood glucose level is continuously monitored, and the amount of insulin to be infused next is calculated, but the timing of insulin infusion needs to be determined in consideration of the above-mentioned time delay at which the action is exhibited.
【００１０】なお、インシュリンを１度に多量に体内に
注入すると、低血糖状態に陥る可能性があり、生命の維
持が困難になる危険性がある。従って、血糖値測定のサ
ンプリング時間およびインシュリン注入の量およびタイ
ミングは、予め各利用者毎のインシュリンの作用の発現
時間を調べ、それに基づいてコンピュータで最適化する
必要がある。上記実施例に係る血糖値管理システムによ
れば、消毒などの煩雑な作業や人前での採血および注射
器によるによる注入を必要とせず、人前をはばかるとい
う問題や感染の危険性を大幅に低減させることができ
る。また、インシュリンを注射する際、インシュリンの
注入量，注入のタイミングなどを、コンピュータにより
正確かつ定量的に最適化することができるので、低血糖
の状態に陥る危険性を大幅に低減させることができる。If a large amount of insulin is injected into the body at one time, there is a possibility of falling into a hypoglycemic state, and there is a risk that it becomes difficult to maintain life. Therefore, the sampling time for measuring blood glucose level and the amount and timing of insulin infusion must be optimized by a computer based on the time of onset of insulin action for each user in advance. According to the blood sugar level management system according to the above-mentioned example, it is not necessary to perform complicated work such as disinfection, blood collection in public, and injection by a syringe, and it is possible to significantly reduce the risk of infection and infection in public. You can In addition, when injecting insulin, the injection amount of insulin, the injection timing, and the like can be optimized accurately and quantitatively by a computer, so that the risk of falling into a hypoglycemic state can be greatly reduced. .
【００１１】本発明の第２の実施例に係る血糖値管理シ
ステムの構成を、図２に示す。本実施例は、第１の実施
例において発振波長の異なる複数の半導体レーザを用い
て複数波長の光を生体に照射し、各波長の透過光強度を
解析して生体物質濃度を測定するシステムである。図２
に示した実施例には、２個の半導体レーザを用いる場合
を示してある。グルコースの吸収波長に発振波長を調整
した第１の半導体レーザ１と、グルコースの吸収波長と
異なる発振波長を有する 第２の半導体レーザ１'とを用
い、それぞれ、駆動装置４，４'により パルス発振また
は連続発振させて、第１の波長の光および第２の波長の
光を生体に照射し、各光の透過光を各波長に対応する半
導体光検出器２および２'で検出し、増幅器６および６'
に入力する。FIG. 2 shows the configuration of the blood sugar level management system according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is a system in which a plurality of semiconductor lasers having different oscillation wavelengths are used in the first embodiment to irradiate a living body with light of a plurality of wavelengths, and the transmitted light intensity of each wavelength is analyzed to measure a biological substance concentration. is there. FIG.
In the embodiment shown in (2), the case where two semiconductor lasers are used is shown. A first semiconductor laser 1 having an oscillation wavelength adjusted to the absorption wavelength of glucose and a second semiconductor laser 1 ′ having an oscillation wavelength different from the absorption wavelength of glucose are used and pulse-oscillated by driving devices 4 and 4 ′, respectively. Alternatively, continuous oscillation is performed to irradiate the living body with the light of the first wavelength and the light of the second wavelength, the transmitted light of each light is detected by the semiconductor photodetectors 2 and 2 ′ corresponding to each wavelength, and the amplifier 6 And 6 '
To enter.
【００１２】そして、各波長の透過光強度、すなわち
増幅器６および６'の出力をコンピュータ７に入力し、
差または比を計算して濃度に換算する。測定したグルコ
ース濃度、すなわち血糖値の値に応じてインシュリン量
の最適化を図り、インシュリン量に基づく信号をコンピ
ュータから液体注入量制御装置１０に入力し、更に、そ
の指示により液体注入装置１１を動作させて、針１２を
介してインシュリンを生体３に自動的に注入する。グル
コースを測定する場合、第１の半導体レーザの波長を15
60nm，2076nm，2272nmのいずれかに設定し、第２の半導
体レーザの波長を1460nm，1976nm，2172nmのいずれかに
設定すればよい。本方式では、２波長の透過光の差また
は比が計算されるので、生体の厚さなどの違いによる測
定誤差を低減することができ、高精度測定に適してい
る。Then, the transmitted light intensity of each wavelength, that is,
The outputs of the amplifiers 6 and 6'are input to the computer 7,
Calculate the difference or ratio and convert to concentration. The insulin amount is optimized according to the measured glucose concentration, that is, the blood glucose level, a signal based on the insulin amount is input from the computer to the liquid injection amount control device 10, and the liquid injection device 11 is operated by the instruction. Then, insulin is automatically injected into the living body 3 via the needle 12. When measuring glucose, the wavelength of the first semiconductor laser is set to 15
The wavelength may be set to 60 nm, 2076 nm, or 2272 nm, and the wavelength of the second semiconductor laser may be set to 1460 nm, 1976 nm, or 2172 nm. In this method, since the difference or ratio of transmitted light of two wavelengths is calculated, it is possible to reduce the measurement error due to the difference in the thickness of the living body and is suitable for high precision measurement.
【００１３】また、第１の半導体レーザと第２の半導体
レーザの空間的な位置をできる限り近づけて設置する
と、生体の照射部位を微小部位に限定することができ、
照射部位の違いに基づく誤差を低減することができる。
第１および第２の半導体レーザをオンチップ集積化すれ
ば、更に効果的に高精度測定が可能となる。図２では、
２個の半導体レーザを用いる場合について示してある
が、更に多くの半導体レーザを用いることもできる。例
えば、グルコースの吸収波長の１つである1560nmを中心
として、波長を10nmずつずらした発振波長を有する計１
１個の半導体レーザを用い、図２と同様の構成に設置す
る。測定に用いる波長は、1510nmから1610nmの範囲とな
る。Further, when the first semiconductor laser and the second semiconductor laser are installed as close as possible to each other in spatial position, the irradiation site of the living body can be limited to a minute part,
It is possible to reduce the error due to the difference of the irradiation site.
If the first and second semiconductor lasers are integrated on-chip, it is possible to perform highly accurate measurement more effectively. In FIG.
Although the case where two semiconductor lasers are used is shown, more semiconductor lasers can be used. For example, a total of 1 oscillation wavelengths with wavelengths shifted by 10 nm around 1560 nm, which is one of the absorption wavelengths of glucose.
One semiconductor laser is used, and the semiconductor laser is installed in the same configuration as in FIG. The wavelength used for the measurement is in the range of 1510 nm to 1610 nm.
【００１４】各波長の透過光強度を各波長に対応する半
導体光検出器で検出し、多変量解析により、グルコース
濃度を定量することができる。多変量解析として部分最
小二乗法(Ｐartial Ｌeast Ｓquare:ＰＬＳ)、主成分分
析法などを用いることができる。本方式は多波長におけ
る吸光度の情報を定量に利用することができるので、高
精度測定に適している。上述の１１個の半導体レーザを
オンチップ集積化すれば、照射部位の違いによる誤差を
低減でき、更に精度向上が図れることは、上に述べた２
個の場合と同様である。上記実施例に係る血糖値管理シ
ステムによれば、第１の実施例により得られる効果と同
様の効果に加えて、複数波長の透過光の差または比が計
算されるので、生体の厚さなどの違いによる測定誤差を
低減することができ、高精度測定に適しているという効
果が得られる。The glucose concentration can be quantified by detecting the transmitted light intensity of each wavelength with a semiconductor photodetector corresponding to each wavelength and performing multivariate analysis. As a multivariate analysis, a partial least squares method (PLS), a principal component analysis method, etc. can be used. This method is suitable for high-accuracy measurement because it can use the information on the absorbance at multiple wavelengths for quantification. As described above, if the 11 semiconductor lasers are integrated on-chip, the error due to the difference of the irradiation site can be reduced and the accuracy can be further improved.
This is similar to the case of individual pieces. According to the blood sugar level management system according to the above-mentioned embodiment, in addition to the same effect as that obtained by the first embodiment, the difference or ratio of transmitted light of a plurality of wavelengths is calculated, so that the thickness of the living body, etc. It is possible to reduce the measurement error due to the difference between the two, and it is possible to obtain the effect that it is suitable for high precision measurement.
【００１５】図３に、本発明の第３の実施例に係る血糖
値管理システムの構成を示す。本実施例は、光音響分光
法に基づく無侵襲生化学計測システムの構成を示したも
のである。半導体レーザ駆動装置４により、グルコース
の吸収波長に合わせた発振波長を有する半導体レーザ１
を発振させ、光を生体３に照射する。生体中で光の一部
がグルコースに吸収される際、音響波を生成する。この
音響波は生体中を伝搬し、生体表面に到達するので、生
体表面に設置した音響センサ１３により検出し、この音
響信号を増幅器１４を介してディジタルオシロスコープ
１５で解析する。音響センサの信号強度は試料中の吸収
物質の濃度に比例するので、定量分析を行うことができ
る。コンピュータ７では音響信号の強度から目的物質濃
度に換算し、演算結果を表示装置８に表示する。また演
算結果を記憶装置９に記憶し、必要に応じて取り出すこ
とができる。FIG. 3 shows the configuration of the blood sugar level management system according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment shows the configuration of a non-invasive biochemical measurement system based on photoacoustic spectroscopy. A semiconductor laser driving device 4 has a semiconductor laser 1 having an oscillation wavelength matched with the absorption wavelength of glucose.
To illuminate the living body 3 with light. When a part of light is absorbed by glucose in a living body, an acoustic wave is generated. Since this acoustic wave propagates through the living body and reaches the surface of the living body, it is detected by the acoustic sensor 13 installed on the surface of the living body, and this acoustic signal is analyzed by the digital oscilloscope 15 via the amplifier 14. Since the signal intensity of the acoustic sensor is proportional to the concentration of the absorbing substance in the sample, quantitative analysis can be performed. The computer 7 converts the intensity of the acoustic signal into the concentration of the target substance and displays the calculation result on the display device 8. Further, the calculation result can be stored in the storage device 9 and can be retrieved as needed.
【００１６】測定したグルコース濃度、すなわち、血糖
値の値に応じてインシュリン量の最適化を図り、インシ
ュリン量に基づく信号をコンピュータから液体注入量制
御装置１０に入力し、更に液体注入装置１１を動作させ
て針１２を介してインシュリンを生体３に自動的に注入
する。本実施例に係る無侵襲生化学計測装置では、近赤
外光が生体を透過する必要が無く、グルコースが存在す
る部位まで到達すれば音響信号が得られるので、厚い生
体部位を試料としても測定が可能であり、音響センサを
生体の任意の場所に設置することができるという効果が
得られる。また、生体中の音速は光速に比べて十分遅い
ので、光を照射してから一定の時間遅れの後に音響信号
を測定すれば、生体の深さ方向の特定場所からの信号を
選択的に取り出すことができるという効果も得られる。The amount of insulin is optimized according to the measured glucose concentration, that is, the blood glucose level, a signal based on the amount of insulin is input from the computer to the liquid injection amount control device 10, and the liquid injection device 11 is operated. Then, insulin is automatically injected into the living body 3 via the needle 12. In the non-invasive biochemical measurement device according to the present embodiment, it is not necessary for near-infrared light to pass through a living body, and an acoustic signal can be obtained when reaching a region where glucose exists, so that a thick living body region can be used as a sample for measurement. It is possible to obtain the effect that the acoustic sensor can be installed at any place in the living body. Also, since the speed of sound in a living body is sufficiently slower than the speed of light, if an acoustic signal is measured after a certain time delay after irradiating light, a signal from a specific location in the depth direction of the living body is selectively extracted. The effect that can be obtained is also obtained.
【００１７】従って、血管の位置および深さを予め調べ
ておき、それに対応して遅延をかけることにより、血管
中のグルコース濃度を、組織中のグルコースと分離して
高精度に測定することができる。図４は、実施例に係る
液体注入器の第１の構成例を示す図である。モータ１６
の回転運動の動力は、シャフト１７を介して、可圧装置
１８に伝達される。可圧装置１８は、液体を保持する容
器１９とねじ部２０で接続されており、上記可圧装置１
８と容器１９で囲まれる空間に、インシュリン溶液２１
が保持される。インシュリン溶液２１が保持される空間
には、孔２２が形成されており、この孔２２にチューブ
２３の一端が接続され、他端に針２４が接続されてい
る。モータ１６の回転運動の動力に合わせて可圧装置１
８が回転すると、ねじの作用により、可圧装置１８は容
器１９の内部を直線運動する。Therefore, by preliminarily investigating the position and depth of the blood vessel and delaying them accordingly, the glucose concentration in the blood vessel can be measured with high accuracy separately from glucose in the tissue. . FIG. 4 is a diagram showing a first configuration example of the liquid injector according to the embodiment. Motor 16
The power of the rotational movement of the is transmitted to the pressure device 18 via the shaft 17. The pressurizable device 18 is connected to a container 19 for holding a liquid by a screw portion 20.
Insulin solution 21 in the space surrounded by 8 and container 19
Is held. A hole 22 is formed in the space where the insulin solution 21 is held, and one end of a tube 23 is connected to this hole 22 and a needle 24 is connected to the other end. The pressure device 1 according to the power of the rotational movement of the motor 16
When 8 rotates, the pressureable device 18 moves linearly inside the container 19 by the action of the screw.
【００１８】この直線運動により、インシュリン溶液２
１に圧力がかかり、チューブ２３および針２４を経由し
て、インシュリンが体内に注入される。可圧装置１８が
容器１９内を進む距離は、回転数によって制御すること
ができるので、注入するインシュリン量を正確に制御す
ることができる。図５は、液体注入器の第２の構成例を
示す図である。本構成例は、図４に示した第１の構成例
において、チューブ２３に流量制御装置２５を設置し、
液体注入量制御装置２６と接続したものである。液体注
入量制御装置２６は、モータおよびコンピュータからの
信号に対応して上記モータの動作を制御する制御回路か
ら構成されている。流量制御装置２５によりチューブ中
の液体流量を常にモニターし、制御回路によりモータに
フィードバックするので、正確な量で安定した流量のイ
ンシュリンを体内に供給することができる。By this linear movement, the insulin solution 2
1 is pressed, and insulin is injected into the body via the tube 23 and the needle 24. Since the distance that the pressurizable device 18 travels in the container 19 can be controlled by the rotation speed, it is possible to accurately control the amount of insulin to be injected. FIG. 5 is a diagram showing a second configuration example of the liquid injector. In this configuration example, the flow control device 25 is installed in the tube 23 in the first configuration example shown in FIG.
It is connected to the liquid injection amount control device 26. The liquid injection amount control device 26 is composed of a motor and a control circuit for controlling the operation of the motor in response to a signal from the computer. Since the liquid flow rate in the tube is constantly monitored by the flow rate control device 25 and is fed back to the motor by the control circuit, it is possible to supply insulin with a stable and accurate flow rate into the body.
【００１９】図６は、液体注入器の第３の構成例を示す
図である。本構成例は、図５に示した第２の概略図にお
いて、モータ１６により直線運動の動力をシャフト１７
を介して可圧装置１８に伝達するようにしたものであ
る。従って、可圧装置１８と容器１９の間はねじ部が形
成されておらず、Ｏリングのような漏れ防止機構２７が
可圧装置に設置されている。本構成では、インシュリン
溶液の漏れをＯリングなどで容易に、かつ、完全に防ぐ
ことができる。図７は、本発明の他の実施例に係る携帯
用血糖値管理システムの概要を示す外観図である。本実
施例に係る携帯用血糖値管理システムは、検出部２８，
信号処理部２９，液体注入部３０から構成されおり、上
述の３つの部分がフレキシブルな信号線３１で接続され
ている。検出部２８には、少なくとも半導体レーザ１お
よび半導体光検出器２が設置されている。FIG. 6 is a diagram showing a third configuration example of the liquid injector. In this configuration example, in the second schematic diagram shown in FIG.
It is adapted to be transmitted to the pressureable device 18 via. Therefore, no screw portion is formed between the pressureable device 18 and the container 19, and the leak prevention mechanism 27 such as an O-ring is installed in the pressureable device. With this configuration, leakage of the insulin solution can be easily and completely prevented by an O-ring or the like. FIG. 7 is an external view showing an outline of a portable blood sugar level management system according to another embodiment of the present invention. The portable blood sugar level management system according to the present embodiment includes a detection unit 28,
The signal processing unit 29 and the liquid injection unit 30 are provided, and the above-mentioned three parts are connected by a flexible signal line 31. At least the semiconductor laser 1 and the semiconductor photodetector 2 are installed in the detection unit 28.
【００２０】信号処理部２９は、表示部８，入力部３
２，記憶部，およびコンピュータなどから構成される。
液体注入部はいわゆるウェストバッグの形態を有してお
り、フレキシブルなベルト３３の備わった容器に液体注
入装置および液体注入量制御装置などが設置されてい
る。また、インシュリンを体内に注入するためのチュー
ブ２３および針２４が設けられている。図８に、上述の
検出部２８の構成例を示す。半導体レーザ１およびコリ
メータレンズ５をモジュール化して、第１の支柱３４の
一端に固定する。同様に、光検出器２および保護ガラス
３５をモジュール化して、第２の支柱３４'の一端に固
定する。第１および第２の支柱の他端は、支点３６で接
続されており、半導体レーザおよび光検出器は、支点３
６を中心として円周方向に移動可能な構造となってい
る。The signal processing unit 29 includes a display unit 8 and an input unit 3
2. It is composed of a storage unit and a computer.
The liquid injection unit has a so-called waist bag form, and a liquid injection device, a liquid injection amount control device, and the like are installed in a container provided with a flexible belt 33. Further, a tube 23 and a needle 24 for injecting insulin into the body are provided. FIG. 8 shows a configuration example of the detection unit 28 described above. The semiconductor laser 1 and the collimator lens 5 are modularized and fixed to one end of the first support column 34. Similarly, the photodetector 2 and the protective glass 35 are modularized and fixed to one end of the second support column 34 '. The other ends of the first and second columns are connected at a fulcrum 36, and the semiconductor laser and the photodetector are connected at a fulcrum 3
The structure is such that it can move in the circumferential direction around the center 6.
【００２１】第１および第２の支柱には、例えば、バネ
のような引っ張り力を供給する手段３７が設けられてお
り、常に一定の力で第１および第２の支柱、すなわち半
導体レーザと光検出器を引っ張っている。一方、支点３
６には、ストッパ３８が設けられており、第１および第
２の支柱が一定距離以上近づくことができない構造とな
っている。本検出部では、引っ張り力を供給する機構３
７の力により、半導体レーザ１と光検出器２の間に生体
３をはさみ、ストッパ３８により半導体レーザ１と光検
出器２の間隔を常に一定に保つことができるので、高精
度の測定を行うことができる。図９に、図７中の液体注
入部３０の構成例を示す。本液体注入部３０には、保冷
容器３９が備えられており、該保冷容器３９の中に、モ
ータ１６および液体注入器４０が設置されている。The first and second support columns are provided with a means 37 for supplying a pulling force such as a spring, so that the first and second support columns, that is, the semiconductor laser and the optical beam, are always applied with a constant force. Pulling the detector. On the other hand, fulcrum 3
6 is provided with a stopper 38, which has a structure in which the first and second support columns cannot approach each other for a predetermined distance or more. In this detection unit, a mechanism 3 for supplying a pulling force
Since the living body 3 is sandwiched between the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 by the force of 7 and the interval between the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 can be kept constant by the stopper 38, highly accurate measurement is performed. be able to. FIG. 9 shows a configuration example of the liquid injection unit 30 in FIG. The liquid injection part 30 is provided with a cold insulation container 39, and the motor 16 and the liquid injector 40 are installed in the cold insulation container 39.
【００２２】このようにインシュリン溶液を保冷容器に
保管することにより、インシュリン活性の低下を防ぐこ
とができる。また、本液体注入部３０には、液体注入量
制御装置１０，流量制御装置２５，電源部４１，チュー
ブ２３および針２４が設置されている。図７，図８およ
び図９に示した血糖値管理システムでは、被検者は検出
部２８を例えば耳たぶに設置し、信号処理部２９を胸ポ
ケットにいれ、液体注入部３０を腰に装着して本システ
ムを使用することができ、被検者の時間を拘束すること
なしに血液中のグルコース濃度を無侵襲に連続モニタリ
ングし、その値に応じてインシュリンを適切なタイミン
グで適量体内に自動注入することが可能となり、血糖値
を常に適切な範囲に維持することができる。By storing the insulin solution in the cold storage container in this way, it is possible to prevent a decrease in insulin activity. Further, the liquid injection unit 30, the liquid injection amount control device 10, the flow rate control device 25, the power supply unit 41, the tube 23, and the needle 24 are installed. In the blood sugar level management system shown in FIGS. 7, 8 and 9, the subject installs the detection unit 28 in, for example, the earlobe, puts the signal processing unit 29 in the chest pocket, and puts the liquid injection unit 30 on the waist. This system can be used to continuously and non-invasively monitor the glucose concentration in the blood without restraining the subject's time, and according to the value, insulin is automatically injected into the body at a proper timing and in an appropriate amount. It is possible to maintain the blood sugar level in an appropriate range at all times.
【００２３】なお、上記各実施例はいずれも本発明の一
例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるべ
きものではないことは言うまでもないことである。例え
ば、血液中のグルコース濃度の無侵襲モニタリング方
式，インシュリンを適切なタイミングで適量体内に自動
注入する方式は、実施例に示した方式に限定されるもの
ではない。また、体内に自動注入する液体もインシュリ
ン単独に限らず、必要により、他の薬効成分を適宜混合
したものとすることも可能である。It is needless to say that each of the above embodiments is an example of the present invention, and the present invention should not be limited to these. For example, the non-invasive monitoring method of glucose concentration in blood and the method of automatically injecting an appropriate amount of insulin into the body at an appropriate timing are not limited to the methods shown in the embodiments. In addition, the liquid to be automatically injected into the body is not limited to insulin alone, but may be a mixture of other medicinal components as necessary.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、血糖値を無侵襲に連続モニタリングまたは間欠測
定し、その値に応じて定量的にインシュリン供給量を最
適化して、更には自動的にインシュリンを体内に注入す
るに用いるに好適なシステムを実現できるという顕著な
効果を奏するものである。As described above in detail, according to the present invention, the blood glucose level is non-invasively continuously monitored or intermittently measured, and the insulin supply amount is quantitatively optimized according to the value. The remarkable effect is that a system suitable for automatically injecting insulin into the body can be realized.
【００２５】より詳細には、本発明に係る血糖値管理シ
ステムでは、無侵襲的に計測した血糖値に応じてインシ
ュリンを体内に自動注入することができるので、消毒な
どの煩雑な作業や、人前での採血および注射器による注
入を必要とせず、人前をはばかるという問題や感染の危
険性を大幅に低減させることができる。また、インシュ
リンを注射する際、インシュリンの注入量，注入のタイ
ミングなどをコンピュータにより正確に定量的に最適化
することができるので、低血糖の状態に陥る危険性を大
幅に低減させることができる。結果として、被検者は血
糖値測定およびインシュリン注入のための時間に拘束さ
れることなく、血糖値を常に適切な範囲に維持すること
ができるため、快適な生活を送ることができる。More specifically, in the blood sugar level control system according to the present invention, insulin can be automatically injected into the body according to the blood sugar level measured non-invasively, so that complicated work such as disinfection and human Since blood sampling and injection with a syringe are not required, it is possible to greatly reduce the problem of exposure to the public and the risk of infection. Further, when injecting insulin, the injection amount of insulin, the injection timing, and the like can be optimized accurately and quantitatively by a computer, so that the risk of falling into a hypoglycemic state can be greatly reduced. As a result, the subject can maintain the blood glucose level in an appropriate range at all times without being bound by the time for measuring the blood glucose level and insulin infusion, and thus can lead a comfortable life.
【図１】本発明の第１の実施例に係る光透過方式による
血糖値管理システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a blood glucose level management system using a light transmission method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例に係る光透過方式差動型
による血糖値管理システムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a light transmission type differential blood glucose level management system according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施例に係る光音響方式による
血糖値管理システムの構成図である。FIG. 3 is a block diagram of a photoacoustic blood sugar level management system according to a third embodiment of the present invention.
【図４】実施例に係る第１の液体注入器の概略図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram of a first liquid injector according to an embodiment.
【図５】実施例に係る第２の液体注入器の概略図であ
る。FIG. 5 is a schematic view of a second liquid injector according to the embodiment.
【図６】実施例に係る第３の液体注入器の概略図であ
る。FIG. 6 is a schematic view of a third liquid injector according to an embodiment.
【図７】実施例に係る携帯型血糖値管理システムの外観
図である。FIG. 7 is an external view of a portable blood sugar level management system according to an embodiment.
【図８】実施例に係る無侵襲生化学検出部の構成図であ
る。FIG. 8 is a configuration diagram of a non-invasive biochemical detection unit according to an example.
【図９】実施例に係る液体注入部の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a liquid injection unit according to an embodiment.
１ 半導体レーザ ２ 光検出器 ３ 試料(生体) ４ 駆動装置 ５ コリメータレンズ ６,１４ 増幅器 ７ コンピュータ ８ 表示装置 ９ 記憶装置 １０，２６ 液体注入量制御装置 １１ 液体注入装置 １２,２４ 針 １３ 音響センサ １５ ディジタルオシロスコープ １８ 可圧装置 １９ 容器 ２１ インシュリン溶液 ２５ 流量制御装置 ２８ 検出部 ２９ 信号処理部 ３０ 液体注入部 ３２ 入力部 ３９ 保冷容器 ４０ 液体注入器 1 semiconductor laser 2 photodetector 3 sample (living body) 4 driving device 5 collimator lens 6,14 amplifier 7 computer 8 display device 9 storage device 10,26 liquid injection amount control device 11 liquid injection device 12,24 needles 13 acoustic sensor 15 Digital oscilloscope 18 Pressure device 19 Container 21 Insulin solution 25 Flow control device 28 Detection part 29 Signal processing part 30 Liquid injection part 32 Input part 39 Cooling container 40 Liquid injector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 稔子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 曽根原 剛志 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 管 正男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Minako Fujii 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takeshi Sonehara 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Masao Kan, 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo, Hitachi Central Research Laboratory
Claims (7)
の光源と、生体から生ずる透過光，散乱光または光音響
信号を検出する光検出器または音響センサを有する生体
物質濃度を測定する装置に、血糖値回復用液体の注入手
段および液体注入量制御手段を設けたことを特徴とする
血糖値管理システム。1. An apparatus for measuring a concentration of a biological substance, comprising at least one light source for directly irradiating a living body with light, and a photodetector or an acoustic sensor for detecting transmitted light, scattered light or a photoacoustic signal generated from the living body. A blood sugar level management system comprising: a means for injecting a blood sugar level recovery liquid; and a means for controlling a liquid injection amount.
針，液体を保持する容器および容器中の液体に圧力を加
える可圧手段から構成されることを特徴とする請求項１
記載の血糖値管理システム。2. The liquid injecting means comprises a living body puncturing needle, a container for holding the liquid, and a pressurizing means for applying a pressure to the liquid in the container.
The described blood sugar level management system.
段に回転または直線運動の動力を伝達するモータ、およ
び、前記生体物質濃度測定装置からの信号に対応して前
記モータの動作を制御する制御回路から構成されること
を特徴とする請求項２記載の血糖値管理システム。3. The liquid injection amount control means controls the operation of the motor in response to signals from the motor for transmitting rotational or linear motion power to the pressureable means, and the biological substance concentration measuring device. The blood sugar level management system according to claim 2, wherein the blood sugar level management system comprises a control circuit for controlling the blood sugar level.
御手段は、フレキシブルなベルトの備わった容器内に設
置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに
記載の血糖値管理システム。4. The blood glucose level management system according to claim 1, wherein the liquid injection means and the liquid injection amount control means are installed in a container equipped with a flexible belt. .
入手段が前記保冷部内に設置されることを特徴とする請
求項４記載の血糖値管理システム。5. The blood sugar level management system according to claim 4, wherein the container has a cold insulation part, and the liquid injecting means is installed in the cold insulation part.
長の極大値が１.５６μｍ，２.０８μｍまたは２.２７
μｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか
に記載の血糖値管理システム。6. The light source is a semiconductor laser, and the maximum value of the oscillation wavelength is 1.56 μm, 2.08 μm or 2.27.
The blood sugar level management system according to claim 1, wherein the blood sugar level management system is μm.
成され、これらの３つの部分はフレキシブルな信号線で
接続され、前記検出部は、発振波長の極大値が１.５６
μｍ，２.０８μｍまたは２.２７μｍにある 少なくと
も１個の半導体レーザと光検出器または音響検出器とを
有し、生体に直接光を照射して生体から生ずる透過光，
散乱光または光音響信号をそれぞれ前記光検出器または
音響検出器で検出し、前記信号線を介して前記信号処理
部に入力し、該信号処理部は、増幅器，コンピュータ，
記憶部，表示部，操作部を有し、前記検出部から入力さ
れた信号に基づいてグルコース濃度を算出し、その結果
を記憶，表示し、グルコース濃度の値に対応した信号を
前記液体注入部に入力し、該液体注入部は、生体刺入用
の針，インシュリンを保持する容器および容器中のイン
シュリンに圧力をかける可圧手段から構成される液体注
入手段，前記可圧手段に回転または直線運動の動力を伝
達するモータ、および、前記信号処理部からの信号に対
応して前記モータの動作を制御する制御回路から構成さ
れる液体注入量制御手段から成ることを特徴とする血糖
値管理システム。7. A detection part, a signal processing part, and a liquid injection part, these three parts are connected by a flexible signal line, and the detection part has a maximum oscillation wavelength of 1.56.
having at least one semiconductor laser having a size of μm, 2.08 μm or 2.27 μm and a photodetector or an acoustic detector, and transmitting light generated from the living body by directly irradiating the living body with light,
The scattered light or the photoacoustic signal is detected by the photodetector or the acoustic detector, respectively, and is input to the signal processing unit via the signal line, and the signal processing unit includes an amplifier, a computer,
The liquid injection unit includes a storage unit, a display unit, and an operation unit, calculates a glucose concentration based on a signal input from the detection unit, stores and displays the result, and outputs a signal corresponding to the glucose concentration value to the liquid injection unit. The liquid injecting section is composed of a needle for inserting a living body, a container holding insulin, and a liquid injecting means composed of a pressureable means for applying pressure to the insulin in the vessel, and the liquid injecting means rotates or linearly moves to the pressureable means. A blood glucose level management system comprising: a motor for transmitting motive power for exercise; and a liquid injection amount control means including a control circuit for controlling the operation of the motor in response to a signal from the signal processing unit. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8004608A JPH09192218A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Blood-sugar level control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8004608A JPH09192218A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Blood-sugar level control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192218A true JPH09192218A (en) | 1997-07-29 |
Family
ID=11588771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8004608A Pending JPH09192218A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Blood-sugar level control system |
Country Status (1)
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