JPH10179557A - 生体計測装置および生体計測方法 - Google Patents

生体計測装置および生体計測方法

Info

Publication number
JPH10179557A
JPH10179557A JP8347273A JP34727396A JPH10179557A JP H10179557 A JPH10179557 A JP H10179557A JP 8347273 A JP8347273 A JP 8347273A JP 34727396 A JP34727396 A JP 34727396A JP H10179557 A JPH10179557 A JP H10179557A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared light
living body
absorbance
light
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8347273A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiko Makaji
康彦 眞梶
Katsuo Aizawa
勝夫 會沢
Takayoshi Yutsu
隆義 遊津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8347273A priority Critical patent/JPH10179557A/ja
Publication of JPH10179557A publication Critical patent/JPH10179557A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 血液等を生体から採取することなく非侵襲的
に生体内成分を分析し、成人病患者の診断、あるいは成
人病の予防を支援する装置及び計測方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 生体7に赤外光を照射する赤外光照射装
置1と、生体7に近赤外光を照射する近赤外光照射装置
2と、生体7を反射した赤外光を検出する赤外光検出装
置3と、生体7を透過あるいは反射した近赤外光を検出
する近赤外光検出装置4と、検出された赤外光及び近赤
外光の強度からそれぞれの吸光度を求め、両吸光度に基
づいて生体内成分の濃度を算出する演算部6とを備える
ことにより、非侵襲的にかつ精度よく生体内成分を分析
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非侵襲的に生体内
成分を計測する生体計測装置及びその計測方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、生体内成分を計測する場合には、
血液、体液あるいは尿を生体から採取し、それらを各種
生化学的手法を用いて成分分析を行なっていた。例え
ば、血液中のグルコース成分を求める方法としては、酵
素電極法、比色法等が用いられ実用化もされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血液、
体液あるいは尿を生体から採取する場合、生体に対する
苦痛が伴うと同時に、感染、廃棄による危険性がある。
また、検査に必要な手間と時間も無視できない。
【0004】本発明は、血液等を生体から採取すること
なく非侵襲的に生体内成分を分析し、成人病患者の診
断、あるいは成人病の予防等を支援するための生体計測
装置及びその計測方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の生体計測装置は、生体に赤外光を照射する
赤外光照射装置と、生体に近赤外光を照射する近赤外光
照射装置と、生体を反射した赤外光を検出する赤外光検
出装置と、生体を透過あるいは反射した近赤外光を検出
する近赤外光検出装置と、検出された赤外光及び近赤外
光の強度からそれぞれの吸光度を求め、それら両吸光度
に基づいて生体内成分の濃度を算出する演算部とを備え
たものである。
【0006】また、本発明の生体計測方法は、生体に赤
外光を照射し、反射した赤外光の強度から第1の吸光度
を求めるとともに、前記生体に近赤外光を照射し、透過
あるいは反射した近赤外光の強度から第2の吸光度を求
める第1のステップと、前記第1及び第2の吸光度に基
づいて生体内成分の濃度を算出する第2のステップとか
らなるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】上記構成により、第1の吸光度と
第2の吸光度に基づいて生体内成分の濃度を算出するこ
とにより、血液、体液あるいは尿を生体から採取するこ
となく非侵襲的に生体内成分を分析することができる。
【0008】以下、本発明の一実施の形態における生体
計測装置及び計測方法について、図面を参照しながら説
明する。
【0009】図1は、本発明の一実施の形態における生
体計測装置を示す図である。図1において、1は赤外光
照射装置、2は近赤外光照射装置、3は赤外光検出装
置、4は近赤外光検出装置、5はATRプリズムであ
る。また、6は赤外光及び近赤外光の強度から、生体内
成分濃度を算出する演算部、7は生体である。なお、4
1は近赤外光照射口、42は近赤外光検出口である。
【0010】以上のように構成された生体計測装置につ
いて、以下その測定方法を説明する。
【0011】手順としては、まず1)赤外光の照射・検
出及び近赤外光の照射・検出を行ない、次に2)演算部
で濃度の算出を行なう。
【0012】被測定物である生体7はATRプリズム5
上の、近赤外光照射口41および検出口42の間に位置
するように置かれる。
【0013】赤外光照射装置1から照射された赤外光
は、ATRプリズム5中を全反射しながら進行してい
き、生体7側で全反射する際に僅かに生体7の内部にし
み込むので、特定の生体内成分に吸収される。例えば、
赤外光の波長として9.66μmを選択し照射すれば、血
液中のグルコースに吸収される。ATRプリズム5の材
質としては例えばZnSe、Zns、Ge、Siなどが
挙げられる。生体7の測定部位としては、角質層の薄い
指先や耳朶が好ましい。赤外光検出装置3では照射時よ
り減衰した赤外光の強度を求める。
【0014】一方、近赤外光は生体7の表層から例えば
50μmの深さまでの浅い部位で、かつ赤外光吸収部位
全体を通過するように近赤外光照射装置2から照射す
る。波長としては750、800、920nmを選択す
る。近赤外光検出装置4では照射時より減衰した近赤外
光の強度を求める。
【0015】演算部6では、まず近赤外光検出装置4で
得られた近赤外光の強度からその吸光度を求めこれに基
づいて、赤外光照射部位中の生体内毛細血管中のヘモグ
ロビン絶対量を求める。次に、得られた絶対量を基準
に、赤外光の吸光度の規格化を行なう。なお赤外光の吸
光度は赤外光検出装置3で得られた赤外光の強度から求
められる。例えば、9.66μmの波長の赤外光について
吸光度0.5を得れば、0.5を求めたヘモグロビン絶対
量、例えば50mgなら50で割り、規格化する。そして
あらかじめ作成しておいた、規格化された吸光度とグル
コース濃度の関係式から濃度を求める。規格化された吸
光度は生体7のプリズムとの接触面積や、接触部位が変
わっても、生体内成分の濃度が変わらなければ一定であ
り、再現性のある精度よい濃度算出が可能になる。
【0016】すなわち、生体7に照射された光は、生体
内成分により一部が吸収され、吸収される光量は生体内
成分の分子構造、濃度、光の波長により異なる。図2は
赤外領域における生体の吸収スペクトルを示す図であ
る。これは人間の指をFT−IR分光装置で測定したも
のであり、測定後、水成分のスペクトルの差し引き、ベ
ースライン補正等の補正を行なっている。測定方式とし
ては全反射法を用いた。
【0017】図2では、グルコースの1035cm-1
(9.66μm)におけるC−O−C非対称伸縮振動、尿
酸の3270cm-1(3.06μm)におけるN-H伸縮振
動、コレステロールエステルの1738cm-1(5.75
μm)におけるエステル伸縮振動、脂肪酸の2920cm-
1(3.42μm)における−CH2挟み込み運動、28
50cm-1(3.51μm)における−CH3対称変角運動
によりそれぞれ吸収スペクトルピークが観測されてい
る。なお、これらを測定するための光の領域としては、
その波長がグルコースに対して9.62〜9.71μm、
尿酸に対して2.94〜3.13μm、コレステロールエ
ステルに対して5.74〜5.76μm、脂肪酸に対して
3.33〜3.57μmが妥当である。これらのスペクト
ルは近赤外領域のものに比べて複雑でなく解析が行ない
やすい。また、ピーク付近の吸光度と生体内成分の濃度
はそれぞれ相関関係にある。
【0018】本実施の形態では、この点を利用し、あら
かじめ濃度と吸光度の関係式をそれぞれ用意しておくこ
とにより、得られた吸光度から各生体内成分の濃度を求
めているのである。
【0019】この場合、上記の波長の赤外光を照射し、
生体7を反射した赤外光を検出し、検出された強度から
生体7内の構成物質の濃度を求めることも可能である
が、生体7における照射面積、照射部位により検出強度
が変化するため、このままでは、精度よく濃度を算出す
ることは困難である。
【0020】そこで、本実施の形態では、赤外光とは波
長の異なる光を用いて赤外光照射部位の生体7内の1つ
の成分の絶対量を求め、それを基準にして上記赤外光の
吸光度の規格化を行なうようにしている。
【0021】ここで、基準とする生体内の1つの成分
は、血液中での濃度が比較的高く、時間的変動の小さい
ヘモグロビンであることが好ましい。また、ヘモグロビ
ンの絶対量を求めるための光の波長は、酸化ヘモグロビ
ン、還元ヘモグロビンのピークが見られる0.7〜1.0
μmの波長の近赤外光であることが好ましい。
【0022】図3は近赤外領域における精製された酸化
ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸収スペクトルを
示す図である。酸化ヘモグロビンピークが920nm、還
元ヘモグロビンピークが755nmに観測されている。ま
た、800nmは酸化及び還元ヘモグロビンの吸光度が等
しい波長である。
【0023】近赤外光は生体7を透過することも可能で
あり、反射のみでなく、透過によっても吸収スペクトル
が得られる。したがって700〜1000nmの近赤外
光、特に750、800、920nmの近赤外光を、生体
7の赤外光吸収部位全体を通過するように透過あるいは
反射させ、検出した強度に基づいてヘモグロビンの絶対
量を求め、赤外光の吸光度を規格化している。なお、ヘ
モグロビンのピークは赤外領域にも見られるが、これら
のピークは生体内の各成分と重畳しており、解析が困難
である。
【0024】そして最終的に、規格化された赤外光の吸
光度を基に演算部において各生体内成分濃度を算出す
る。医者や患者は、この濃度値を基に非侵襲的に診断あ
るいは予防等を行なうことができる。
【0025】なお、複数の生体内成分の濃度を求める場
合には、求めたい生体内成分によって、赤外光の波長を
上記に示したとおりに変更し、前記の手順を繰り返せば
よい。赤外光照射装置1及び近赤外光照射装置2は、可
変波長の単波長照射型のものでもよいし、FT(フーリ
エ変換)型の分光分析装置を応用するのであれば、ブロ
ードな光を照射するものでもよい。FT型のものであれ
ば、1回の照射で、各波長の吸光度を求めることができ
る。
【0026】また、近赤外光の入射方向は、赤外光吸収
部位全体を通過するように照射されるのであれば、AT
Rプリズム5と生体7が接する面と平行でなくてもよ
い。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による生体計測装置および生体計測方法により、血液、
体液あるいは尿を生体から採取することなく、かつ精度
よく非侵襲的に生体内成分を分析でき、成人病患者の診
断、あるいは成人病の予防を支援することが可能にな
る。また、その場で濃度結果がわかるので、医者の診療
業務の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における生体計測装置を
示す図
【図2】赤外領域における生体の吸収スペクトルを示す
【図3】近赤外領域における精製された酸化ヘモグロビ
ンおよび還元ヘモグロビンの吸収スペクトルを示す図
【符号の説明】
1 赤外光照射装置 2 近赤外光照射装置 3 赤外光検出装置 4 近赤外光検出装置 5 ATRプリズム 6 演算部 7 生体 41 近赤外光照射口 42 近赤外光検出口
【手続補正書】
【提出日】平成9年11月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】赤外光照射装置1から照射された赤外光
は、ATRプリズム5中を全反射しながら進行してい
き、生体7側で全反射する際に僅かに生体7の内部にし
み込むので、特定の生体内成分に吸収される。例えば、
赤外光の波長として9.66μmを選択し照射すれば、
血液中のグルコースに吸収される。ATRプリズム5の
材質としては例えばZnSe、Zn、Ge、Siなど
が挙げられる。生体7の測定部位としては、角質層の薄
い指先や耳朶が好ましい。赤外光検出装置3では照射時
より減衰した赤外光の強度を求める。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】図2では、グルコースの1035cm
-1 (9.66μm)におけるC−O−C非対称伸縮振
動、尿酸の3270cm-1 (3.06μm)における
−H伸縮振動、コレステロールエステルの1738cm
-1 (5.75μm)におけるエステル伸縮振動、脂肪酸
の2920cm(3.42μm)における−CH2 挟み
込み運動、2850cm-1 (3.51μm)における
CH3 対称変角運動によりそれぞれ吸収スペクトルピー
クが観測されている。なお、これらを測定するための光
の領域としては、その波長がグルコースに対して9.6
2〜9.71μm、尿酸に対して2.94〜3.13μ
m、コレステロールエステルに対して5.74〜5.7
6μm、脂肪酸に対して3.33〜3.57μmが妥当
である。これらのスペクトルは近赤外領域のものに比べ
て複雑でなく解析が行ないやすい。また、ピーク付近の
吸光度と生体内成分の濃度はそれぞれ相関関係にある。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】生体に赤外光を照射する赤外光照射装置
    と、前記生体に近赤外光を照射する近赤外光照射装置
    と、前記生体を反射した赤外光を検出する赤外光検出装
    置と、前記生体を透過あるいは反射した近赤外光を検出
    する近赤外光検出装置と、検出された赤外光及び近赤外
    光の強度からそれぞれの吸光度を求め、前記両吸光度に
    基づいて生体内成分の濃度を算出する演算部とを備えた
    生体計測装置。
  2. 【請求項2】演算部は、検出された近赤外光の強度から
    求められた吸光度により生体の赤外光照射部位における
    血液中のヘモグロビン絶対量を求め、検出された赤外光
    の吸光度を前記ヘモグロビン絶対量を用いて規格化する
    手段と、規格化された前記吸光度に基づいて生体内成分
    の濃度を算出する手段とを備えた請求項1記載の生体計
    測装置。
  3. 【請求項3】近赤外光として700〜1000nmの波長
    の光を用いた請求項1または2記載の生体計測装置。
  4. 【請求項4】赤外光として、9.62〜9.71μmの波
    長の光を用いるとともに、生体内成分の内、血液中のグ
    ルコース濃度を算出する請求項1から3のいずれかに記
    載の生体計測装置。
  5. 【請求項5】赤外光として、2.94〜3.13μmの波
    長の光を用いるとともに、生体内成分の内、血液中の尿
    酸濃度を算出する請求項1から3のいずれかに記載の生
    体計測装置。
  6. 【請求項6】赤外光として、5.74〜5.76μmの波
    長の光を用いるとともに、生体内成分の内、生体組織中
    のコレステロールエステル濃度を算出する請求項1から
    3のいずれかに記載の生体計測装置。
  7. 【請求項7】赤外光として、3.33〜3.57μmの波
    長の光を用いるとともに、生体内成分の内、生体組織中
    の脂肪酸濃度を算出する請求項1から3のいずれかに記
    載の生体計測装置。
  8. 【請求項8】赤外光として波長の異なる複数の光を用い
    るとともに、複数の生体内成分の濃度を算出する請求項
    1から7のいずれかに記載の生体計測装置。
  9. 【請求項9】生体に赤外光を照射し、反射した赤外光の
    強度から第1の吸光度を求めるとともに、前記生体に近
    赤外光を照射し、透過あるいは反射した近赤外光の強度
    から第2の吸光度を求める第1のステップと、前記第1
    及び第2の吸光度に基づいて生体内成分の濃度を算出す
    る第2のステップとからなる生体計測方法。
JP8347273A 1996-12-26 1996-12-26 生体計測装置および生体計測方法 Pending JPH10179557A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8347273A JPH10179557A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 生体計測装置および生体計測方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8347273A JPH10179557A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 生体計測装置および生体計測方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10179557A true JPH10179557A (ja) 1998-07-07

Family

ID=18389106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8347273A Pending JPH10179557A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 生体計測装置および生体計測方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10179557A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009183636A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Gifu Univ 生体データ測定装置
JP2012132745A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Photoscience:Kk コレステロール濃度測定装置
JP2012176225A (ja) * 2010-09-21 2012-09-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 生体情報検出装置
JP2013176518A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 生体情報検出装置
KR102192760B1 (ko) 2020-05-28 2020-12-18 유니크바이오텍 주식회사 수용성 프로폴리스 분말의 제조방법 및 이의 용도

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009183636A (ja) * 2008-02-08 2009-08-20 Gifu Univ 生体データ測定装置
JP2012176225A (ja) * 2010-09-21 2012-09-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 生体情報検出装置
JP2012132745A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Photoscience:Kk コレステロール濃度測定装置
JP2013176518A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 生体情報検出装置
KR102192760B1 (ko) 2020-05-28 2020-12-18 유니크바이오텍 주식회사 수용성 프로폴리스 분말의 제조방법 및 이의 용도

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5460177A (en) Method for non-invasive measurement of concentration of analytes in blood using continuous spectrum radiation
US5222495A (en) Non-invasive blood analysis by near infrared absorption measurements using two closely spaced wavelengths
US5222496A (en) Infrared glucose sensor
US7389131B2 (en) Living body information measuring apparatus
JP2965212B2 (ja) 生体被分析物の類似性を既知生体流体から作られたモデルから決定する方法及び装置
US5372135A (en) Blood constituent determination based on differential spectral analysis
US6577885B1 (en) Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
US8406839B2 (en) Method and apparatus for determining blood analytes
JP2001025465A (ja) 物質を検出する装置及び方法
WO2002026152A8 (en) A method for quantification of stratum corneum hydration using diffuse reflectance spectroscopy
KR100464324B1 (ko) 목적물의 성분농도 측정방법 및 장치
JP3093871B2 (ja) 光学的血糖値非破壊測定装置
US5246004A (en) Infrared cholesterol sensor
Ciurczak Biomedical applications of near-infrared spectroscopy
KR100634498B1 (ko) 체내성분 측정장치 및 방법
US8523785B2 (en) Method and apparatus for measuring analytes
JPH10179557A (ja) 生体計測装置および生体計測方法
Vályi-Nagy et al. Application of near infrared spectroscopy to the determination of haemoglobin
JPH11155844A (ja) 生体接触面積を一定にした生体計測装置
Shih et al. Introduction to spectroscopy for noninvasive glucose sensing
JPH08189891A (ja) 無侵襲生化学計測装置
WO1996013201A1 (en) Non-invasive measurement of analyte concentration in blood
JPH11155843A (ja) 界面接触液を用いた生体計測装置