JPH11123195A - 生体測定方法及び装置 - Google Patents
生体測定方法及び装置Info
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- JPH11123195A JPH11123195A JP7148798A JP7148798A JPH11123195A JP H11123195 A JPH11123195 A JP H11123195A JP 7148798 A JP7148798 A JP 7148798A JP 7148798 A JP7148798 A JP 7148798A JP H11123195 A JPH11123195 A JP H11123195A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/14532—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接触式の非侵襲測定方法における測定データ
の安定化を図る。 【解決手段】 測定前に被測定部位の現在物温度もしく
は現在環境温度を検出し、その検出した現在物温度
ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は予め求めておいたその被測定
物の最適熱伝導温度Ｔ1を温度目標値として、温調シス
テム１６によりプローブ１４の温度制御を行なう。プロ
ーブ１４の温度が温度目標値になった時点で被測定物１
２にプローブ１４を接触させ、プローブ１４に埋め込ま
れた光ファイバ１５から被測定物１２に光照射を行って
被測定物の物理量測定を行なう。
の安定化を図る。 【解決手段】 測定前に被測定部位の現在物温度もしく
は現在環境温度を検出し、その検出した現在物温度
ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は予め求めておいたその被測定
物の最適熱伝導温度Ｔ1を温度目標値として、温調シス
テム１６によりプローブ１４の温度制御を行なう。プロ
ーブ１４の温度が温度目標値になった時点で被測定物１
２にプローブ１４を接触させ、プローブ１４に埋め込ま
れた光ファイバ１５から被測定物１２に光照射を行って
被測定物の物理量測定を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体に物理量測定
用のプローブを接触させて測定を行なう接触式の非侵襲
測定方法とその装置に関するものである。特に、人体に
近赤外領域の光を照射し、その光による人体からの出力
光（透過光、散乱光、反射光など生体から出力する全て
の光を含む）により、体中の物理量、例えば血中のグル
コース濃度、血液の酸素飽和度などを測定するための非
侵襲測定方法とそれに用いる装置に関するものである。
用のプローブを接触させて測定を行なう接触式の非侵襲
測定方法とその装置に関するものである。特に、人体に
近赤外領域の光を照射し、その光による人体からの出力
光（透過光、散乱光、反射光など生体から出力する全て
の光を含む）により、体中の物理量、例えば血中のグル
コース濃度、血液の酸素飽和度などを測定するための非
侵襲測定方法とそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】臨床検査の分野において、生体に光を照
射し、その出力光から血液の酸素飽和度や血糖値などを
測定する非侵襲測定方法が試みられている。人のような
生物体内の物理量、例えば血中成分濃度、を測定するに
は、測定装置を利用して被測定者の体表と何らかの形で
総合作用させる必要がある。例えば光の吸収の原理を利
用して測定する場合には、光を人体に照射する必要があ
る。光の照射に限らず、それ以外の測定方法を用いる場
合にも被測定物とのなんらかの相互作用は存在する。
射し、その出力光から血液の酸素飽和度や血糖値などを
測定する非侵襲測定方法が試みられている。人のような
生物体内の物理量、例えば血中成分濃度、を測定するに
は、測定装置を利用して被測定者の体表と何らかの形で
総合作用させる必要がある。例えば光の吸収の原理を利
用して測定する場合には、光を人体に照射する必要があ
る。光の照射に限らず、それ以外の測定方法を用いる場
合にも被測定物とのなんらかの相互作用は存在する。
【０００３】プローブを被測定物に直接接触させる接触
式の測定方法では、プローブを接触させることに伴う被
測定物への影響はできるだけ抑えないと、測定誤差が大
きくなることが考えられる。特に、人のような生き物の
場合、測定方法による物理的又は精神的な影響は人の平
衡状態とプローブの状態との差によって変わる。その状
態の差は、人自身が意識的であるにせよ無意識的にある
にせよ、新しい平衡状態へ変わろうとする調整機能が働
き、それが測定値に変化を与えることが考えられる。こ
の調整過程によって物理量の測定に対して外乱が生じ、
測定値が影響を受けることが考えられる。
式の測定方法では、プローブを接触させることに伴う被
測定物への影響はできるだけ抑えないと、測定誤差が大
きくなることが考えられる。特に、人のような生き物の
場合、測定方法による物理的又は精神的な影響は人の平
衡状態とプローブの状態との差によって変わる。その状
態の差は、人自身が意識的であるにせよ無意識的にある
にせよ、新しい平衡状態へ変わろうとする調整機能が働
き、それが測定値に変化を与えることが考えられる。こ
の調整過程によって物理量の測定に対して外乱が生じ、
測定値が影響を受けることが考えられる。
【０００４】具体的に言うと、被測定者とプローブとが
接触する接触式測定の場合、プローブの温度は環境温度
とも被測定者の人の表面温度とも異なる。その状態で人
とプローブが接触すると、人は新しい環境での平衡化の
ために、被測定部位を熱伝導などのメカニズムで温度制
御する調整機能が働くと考えられる。また、人によって
は同じ環境によっても温度調整の能力の違いにより人の
表面温度も違うし、更にプローブを接触させたときのプ
ローブとの温度差や環境温度との温度差によって熱伝導
のプロセスも違い、安定に必要な時間もそれぞれで異な
っていると考えられる。また、人がなれている環境温度
と違う温度のプローブに接触しただけでも人は冷たい感
じを受け、精神的にも影響を受け、それが意識的又は無
意識的な動きとなって生理現象に影響を与えることも考
えられる。
接触する接触式測定の場合、プローブの温度は環境温度
とも被測定者の人の表面温度とも異なる。その状態で人
とプローブが接触すると、人は新しい環境での平衡化の
ために、被測定部位を熱伝導などのメカニズムで温度制
御する調整機能が働くと考えられる。また、人によって
は同じ環境によっても温度調整の能力の違いにより人の
表面温度も違うし、更にプローブを接触させたときのプ
ローブとの温度差や環境温度との温度差によって熱伝導
のプロセスも違い、安定に必要な時間もそれぞれで異な
っていると考えられる。また、人がなれている環境温度
と違う温度のプローブに接触しただけでも人は冷たい感
じを受け、精神的にも影響を受け、それが意識的又は無
意識的な動きとなって生理現象に影響を与えることも考
えられる。
【０００５】人体の場合、このような影響は定量的には
判っていないのが現状である。すなわち、何かのメカニ
ズム、例えば熱伝導によって内部で何かが変化するか、
精神的にどのような変化が起こるかについて把握するの
は非常に難しく、現在ではむしろ不可能なことであると
いえる。特に、微量成分の濃度、例えば血中のグルコー
ス濃度を測定する場合、光学的な非侵襲測定を行なう
と、もともと信号が非常に弱いため、この温度差の影響
でＳ／Ｎ比を悪くして信号の抽出を更に難しくしてい
る。これは、現在非侵襲グルコース測定の精度が上がら
ない原因の１つと考えられている。
判っていないのが現状である。すなわち、何かのメカニ
ズム、例えば熱伝導によって内部で何かが変化するか、
精神的にどのような変化が起こるかについて把握するの
は非常に難しく、現在ではむしろ不可能なことであると
いえる。特に、微量成分の濃度、例えば血中のグルコー
ス濃度を測定する場合、光学的な非侵襲測定を行なう
と、もともと信号が非常に弱いため、この温度差の影響
でＳ／Ｎ比を悪くして信号の抽出を更に難しくしてい
る。これは、現在非侵襲グルコース測定の精度が上がら
ない原因の１つと考えられている。
【０００６】ここで一例として人の手の脂肪を測定した
データをつぎの表１に示す。
データをつぎの表１に示す。
【表１】
【０００７】これは、手の温度を強制的に変化させて測
定した結果であるが、手の温度が変わっただけで脂肪率
が変わるとは考えられないので、脂肪率の測定データの
ばらつきは温度による吸収係数の変化のほか、無理な温
調による生理的な変化が外乱として影響を与えていると
考えるのが適当である。
定した結果であるが、手の温度が変わっただけで脂肪率
が変わるとは考えられないので、脂肪率の測定データの
ばらつきは温度による吸収係数の変化のほか、無理な温
調による生理的な変化が外乱として影響を与えていると
考えるのが適当である。
【０００８】ＰＣＴ出願の国際公開ＷＯ９５−０６４３
１号公報には、その第２４頁に測定装置の温度を体温以
上に高め、測定装置と接触している部分の血流を増やす
ことが記載されている。しかし、そのように強制的に温
度を高めると、血流が増えることからも明らかなよう
に、生体を通常の安定した状態から異なった状態に変化
させており、測定データの再現性の観点からは好ましい
ことではない。温度によって吸収係数が変化することは
知られている。水については、例えばJ. Chem. Phys. 6
8(10), 15 May, 1978 の第２図に水の吸収スペクトルの
変化が示されている。
１号公報には、その第２４頁に測定装置の温度を体温以
上に高め、測定装置と接触している部分の血流を増やす
ことが記載されている。しかし、そのように強制的に温
度を高めると、血流が増えることからも明らかなよう
に、生体を通常の安定した状態から異なった状態に変化
させており、測定データの再現性の観点からは好ましい
ことではない。温度によって吸収係数が変化することは
知られている。水については、例えばJ. Chem. Phys. 6
8(10), 15 May, 1978 の第２図に水の吸収スペクトルの
変化が示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】温度により水の光吸収
がどのくらい変化するかを調べたデータを図１に示す。
光路長が１ｍｍのセルを用い、水温を２０℃から４８℃
まで変化させて水の吸収スペクトルを測定し、その結果
を透過エネルギーで示したのが図１である。例えば、波
数６０００ｃｍ-1のでのエネルギー変化率は、０.９３
％／℃に及んでいる。
がどのくらい変化するかを調べたデータを図１に示す。
光路長が１ｍｍのセルを用い、水温を２０℃から４８℃
まで変化させて水の吸収スペクトルを測定し、その結果
を透過エネルギーで示したのが図１である。例えば、波
数６０００ｃｍ-1のでのエネルギー変化率は、０.９３
％／℃に及んでいる。
【００１０】これに対し、血糖値を光学的に測定しよう
とすればどの程度の光量変化があるかを推定するため
に、グルコース水溶液の透過吸収測定を行なった結果を
図２に示す。例えば、グルコースの吸収波長１６７９ｎ
ｍ（約６０００ｃｍ-1）のところで、１００００ｍｇ／
ｄｌの濃度変化に相当する光強度の相対変化量は約２.
５％である。人体の生理変化範囲でのグルコース濃度の
変化範囲は４００ｍｇ／ｄｌであるので、これをグルコ
ースによる光吸収強度の相対変化量に置き換えると、
０.１％の相対光量変化量しかないことになる。すなわ
ち、１℃の温度変化による吸収の相対光量変化量は通常
のグルコース濃度の変化範囲による相対光量変化量の
９.３倍もあることになる。
とすればどの程度の光量変化があるかを推定するため
に、グルコース水溶液の透過吸収測定を行なった結果を
図２に示す。例えば、グルコースの吸収波長１６７９ｎ
ｍ（約６０００ｃｍ-1）のところで、１００００ｍｇ／
ｄｌの濃度変化に相当する光強度の相対変化量は約２.
５％である。人体の生理変化範囲でのグルコース濃度の
変化範囲は４００ｍｇ／ｄｌであるので、これをグルコ
ースによる光吸収強度の相対変化量に置き換えると、
０.１％の相対光量変化量しかないことになる。すなわ
ち、１℃の温度変化による吸収の相対光量変化量は通常
のグルコース濃度の変化範囲による相対光量変化量の
９.３倍もあることになる。
【００１１】生体の温度変化に基づく散乱光量変化を測
定した結果を図３に示す。ここでは、手の指に光を照射
し、その散乱光量を測定した。（Ａ）は指を非接触の状
態で空気中に配置した場合である。そのときの環境温度
は２４.８℃であった。このときは、指が環境温度と平
衡状態にあり、環境との熱交換が緩やかである。散乱光
量の変動は小さい。（Ｂ）は測定する指を温調していな
い２４.８℃の金属ブロックに接触させた場合である。
この場合、指から金属ブロックに熱が流れ、指の温度が
変化していっている。２回測定したが、いずれも散乱光
量の変動が大きい。（Ｃ）は測定する指を温調している
３８.６℃の金属ブロックに接触させた場合である。こ
の場合、金属ブロックの温度が指の温度に近いため、熱
の移動は小さい。散乱光量変動は小さいが、（Ａ）の場
合よりは大きい。（Ｄ）は測定する指を温調している
１.６℃の金属ブロックに接触させた場合である。この
場合、金属ブロックの温度と指の温度との温度差が大き
いため、熱の移動は大きい。（Ｃ）の場合より大きい散
乱光量変動がみられる。このように、接触状態で非侵襲
測定を行なう場合、接触するプローブなどとの温度差に
よって光学的な測定値が変化することが明らかとなっ
た。
定した結果を図３に示す。ここでは、手の指に光を照射
し、その散乱光量を測定した。（Ａ）は指を非接触の状
態で空気中に配置した場合である。そのときの環境温度
は２４.８℃であった。このときは、指が環境温度と平
衡状態にあり、環境との熱交換が緩やかである。散乱光
量の変動は小さい。（Ｂ）は測定する指を温調していな
い２４.８℃の金属ブロックに接触させた場合である。
この場合、指から金属ブロックに熱が流れ、指の温度が
変化していっている。２回測定したが、いずれも散乱光
量の変動が大きい。（Ｃ）は測定する指を温調している
３８.６℃の金属ブロックに接触させた場合である。こ
の場合、金属ブロックの温度が指の温度に近いため、熱
の移動は小さい。散乱光量変動は小さいが、（Ａ）の場
合よりは大きい。（Ｄ）は測定する指を温調している
１.６℃の金属ブロックに接触させた場合である。この
場合、金属ブロックの温度と指の温度との温度差が大き
いため、熱の移動は大きい。（Ｃ）の場合より大きい散
乱光量変動がみられる。このように、接触状態で非侵襲
測定を行なう場合、接触するプローブなどとの温度差に
よって光学的な測定値が変化することが明らかとなっ
た。
【００１２】本発明は接触式の非侵襲測定方法におい
て、被測定物である生体が測定用のプローブの接触によ
り受ける影響を少なくして測定データの安定化を図るこ
とを目的とするものである。
て、被測定物である生体が測定用のプローブの接触によ
り受ける影響を少なくして測定データの安定化を図るこ
とを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、生体に物理量
測定用のプローブを接触させて測定を行なう接触式の非
侵襲測定方法である。第１の局面は、測定直前に生体の
被測定部位の温度を検出してそれを現在物温度とするス
テップ、その現在物温度をプローブの温度目標値として
そのプローブの温度を制御するステップ、及びプローブ
の温度が現在物温度になった後、プローブの温度をその
現在物温度で一定になるように温度制御を続けながら、
プローブを生体の被測定部位に接触させて物理量測定を
行なうステップを備えている。
測定用のプローブを接触させて測定を行なう接触式の非
侵襲測定方法である。第１の局面は、測定直前に生体の
被測定部位の温度を検出してそれを現在物温度とするス
テップ、その現在物温度をプローブの温度目標値として
そのプローブの温度を制御するステップ、及びプローブ
の温度が現在物温度になった後、プローブの温度をその
現在物温度で一定になるように温度制御を続けながら、
プローブを生体の被測定部位に接触させて物理量測定を
行なうステップを備えている。
【００１４】第２の局面は、測定直前に被測定部位のあ
る環境温度を検出してそれを現在環境温度とするステッ
プ、その現在環境温度をプローブの温度目標値としてそ
のプローブの温度を制御するステップ、及びプローブの
温度が現在環境温度になった後、プローブの温度をその
現在環境温度で一定になるように温度制御を続けなが
ら、プローブを生体の被測定部位に接触させて物理量測
定を行なうステップを備えている。
る環境温度を検出してそれを現在環境温度とするステッ
プ、その現在環境温度をプローブの温度目標値としてそ
のプローブの温度を制御するステップ、及びプローブの
温度が現在環境温度になった後、プローブの温度をその
現在環境温度で一定になるように温度制御を続けなが
ら、プローブを生体の被測定部位に接触させて物理量測
定を行なうステップを備えている。
【００１５】第３の局面は、生体の被測定部位の物理量
測定値が安定する温度を物理量測定温度として予め求め
とおくステップ、その物理量測定温度をプローブの温度
目標値をとしてそのプローブの温度を制御するステッ
プ、及びプローブの温度が物理量測定温度になった後、
プローブの温度をその物理量測定温度で一定になるよう
に温度制御を続けながら、プローブを生体の被測定部位
に接触させて物理量測定を行なうステップを備えてい
る。
測定値が安定する温度を物理量測定温度として予め求め
とおくステップ、その物理量測定温度をプローブの温度
目標値をとしてそのプローブの温度を制御するステッ
プ、及びプローブの温度が物理量測定温度になった後、
プローブの温度をその物理量測定温度で一定になるよう
に温度制御を続けながら、プローブを生体の被測定部位
に接触させて物理量測定を行なうステップを備えてい
る。
【００１６】物理量測定温度は、被測定部位（内部と外
部）が一番安定になる状態に対応する環境温度である。
物理量測定温度は被測定部位又は被測定者によって異な
ることが考えられるので、物理量測定温度は被測定部位
又は被測定者によってそれぞれの値を予め求めておく必
要がある。物理量測定温度の決め方としては、人体の被
測定部位を何種類かの異なる目標温度値で温調しなが
ら、各温度値で生体に光を照射し、生体からのその光の
出射光の光量安定性を測定することにより求めることが
できる。測定データが安定する温度をその被測定物又は
被測定部位の物理量測定温度として予め求めて登録して
おく。
部）が一番安定になる状態に対応する環境温度である。
物理量測定温度は被測定部位又は被測定者によって異な
ることが考えられるので、物理量測定温度は被測定部位
又は被測定者によってそれぞれの値を予め求めておく必
要がある。物理量測定温度の決め方としては、人体の被
測定部位を何種類かの異なる目標温度値で温調しなが
ら、各温度値で生体に光を照射し、生体からのその光の
出射光の光量安定性を測定することにより求めることが
できる。測定データが安定する温度をその被測定物又は
被測定部位の物理量測定温度として予め求めて登録して
おく。
【００１７】物理量測定温度を定めるにあたっては次の
２点を考慮する必要がある。 （１）人体を被測定物とした場合、異なる温度の被測定
物を同じ目標温度まで温調するにしても、又は同じ温度
の被測定物を異なる目標温度まで温調するにしても、人
体の表面から内部までの温度勾配が異なるので、体積の
違いなどによる組織の物理的な影響により、光の散乱状
態の変化が生じ、測定結果が変わり、測定精度に影響を
及ぼす。この変化を抑えるためには、温度勾配を一定に
する方向で温度制御を行なう必要がある。例えば、もし
目標温度と被測定物との温度差が３℃のときが測定結果
の安定性がよい場合には、もし被測定物の温度が３６℃
のときは目標温度を３９℃に設定し、また、もし被測定
物の温度が３０℃のときは目標温度を３３℃に設定して
温調を行なうようにする。
２点を考慮する必要がある。 （１）人体を被測定物とした場合、異なる温度の被測定
物を同じ目標温度まで温調するにしても、又は同じ温度
の被測定物を異なる目標温度まで温調するにしても、人
体の表面から内部までの温度勾配が異なるので、体積の
違いなどによる組織の物理的な影響により、光の散乱状
態の変化が生じ、測定結果が変わり、測定精度に影響を
及ぼす。この変化を抑えるためには、温度勾配を一定に
する方向で温度制御を行なう必要がある。例えば、もし
目標温度と被測定物との温度差が３℃のときが測定結果
の安定性がよい場合には、もし被測定物の温度が３６℃
のときは目標温度を３９℃に設定し、また、もし被測定
物の温度が３０℃のときは目標温度を３３℃に設定して
温調を行なうようにする。
【００１８】（２）環境と平衡状態にある温度であって
も、表面から内部までの温度勾配が適当でない場合に
は、生理的に不安定な状態になり、それによって測定デ
ータの安定性が悪くなり、測定精度に影響を与えること
がある。そのため、物理量測定温度を定めるにあたって
は、（１）と（２）を総合的に考慮して測定データが安
定する温度を選ぶ必要がある。
も、表面から内部までの温度勾配が適当でない場合に
は、生理的に不安定な状態になり、それによって測定デ
ータの安定性が悪くなり、測定精度に影響を与えること
がある。そのため、物理量測定温度を定めるにあたって
は、（１）と（２）を総合的に考慮して測定データが安
定する温度を選ぶ必要がある。
【００１９】本発明の測定装置の第１の局面は、生体と
接触して物理量を非侵襲で測定するプローブと、生体の
被測定部位又はその周囲の温度を検出する第１の温度セ
ンサと、プローブに設けられた加熱冷却手段と、プロー
ブに設けられたプローブ温度検出用の第２の温度センサ
と、第１の温度センサの検出温度をプローブの温度目標
値とし、第２の温度センサの検出温度がその温度目標値
になるようにそのプローブの温度を制御する温調システ
ムとを備えている。
接触して物理量を非侵襲で測定するプローブと、生体の
被測定部位又はその周囲の温度を検出する第１の温度セ
ンサと、プローブに設けられた加熱冷却手段と、プロー
ブに設けられたプローブ温度検出用の第２の温度センサ
と、第１の温度センサの検出温度をプローブの温度目標
値とし、第２の温度センサの検出温度がその温度目標値
になるようにそのプローブの温度を制御する温調システ
ムとを備えている。
【００２０】本発明の測定装置の第２の局面は、第１の
局面では第１の温度センサにより生体の被測定部位又は
その周囲の温度を検出するのに対し、その生体の被測定
部位の物理量測定値が安定する温度を物理量測定温度と
して予め記憶しておく。そして、その物理量測定温度を
プローブの温度目標値とし、プローブの温度がその温度
目標値になるようにそのプローブの温度を制御する。
局面では第１の温度センサにより生体の被測定部位又は
その周囲の温度を検出するのに対し、その生体の被測定
部位の物理量測定値が安定する温度を物理量測定温度と
して予め記憶しておく。そして、その物理量測定温度を
プローブの温度目標値とし、プローブの温度がその温度
目標値になるようにそのプローブの温度を制御する。
【００２１】
【発明の実施の形態】図４はプローブとして金属製で固
体状のものを使用し、物理量を測定するために例えば光
ファイバがそのプローブに埋め込まれており、その光フ
ァイバから生体の被測定部位に光が照射され、被測定部
位からの出射光が再びその光ファイバに入射して検出さ
れるものであるとする。
体状のものを使用し、物理量を測定するために例えば光
ファイバがそのプローブに埋め込まれており、その光フ
ァイバから生体の被測定部位に光が照射され、被測定部
位からの出射光が再びその光ファイバに入射して検出さ
れるものであるとする。
【００２２】（Ａ）は測定前に被測定部位の現在物温度
又は現在環境温度を検出するステップを表わしている。
（ａ１）は現在物温度を検出するステップであり、物理
量測定直前に温度センサ１０を被測定物である指１２に
接触させて指の温度を検出し、それを現在物温度ｔ0と
する。（ａ２）は現在環境温度を検出するステップであ
り、物理量測定直前に指１２を取り巻く環境温度を温度
センサ１０で検出し、それを現在環境温度Ｔ0とする。
又は現在環境温度を検出するステップを表わしている。
（ａ１）は現在物温度を検出するステップであり、物理
量測定直前に温度センサ１０を被測定物である指１２に
接触させて指の温度を検出し、それを現在物温度ｔ0と
する。（ａ２）は現在環境温度を検出するステップであ
り、物理量測定直前に指１２を取り巻く環境温度を温度
センサ１０で検出し、それを現在環境温度Ｔ0とする。
【００２３】（Ｂ）は（Ａ）で検出した現在物温度
ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は予め求めておいたその被測定
物の物理量測定温度Ｔ1を温度目標値としてプローブの
温度制御を行なうステップを表わしている。温調システ
ム１６は現在物温度ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は物理量測
定温度Ｔ1を温度目標値としてプローブ１４の温度制御
を行なう。
ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は予め求めておいたその被測定
物の物理量測定温度Ｔ1を温度目標値としてプローブの
温度制御を行なうステップを表わしている。温調システ
ム１６は現在物温度ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は物理量測
定温度Ｔ1を温度目標値としてプローブ１４の温度制御
を行なう。
【００２４】（Ｃ）は物理量測定のステップを表わした
ものであり、プローブ１４の温度が温度目標値になった
時点で被測定物１２にプローブ１４を接触させ、プロー
ブ１４に埋め込まれた光ファイバ１５から被測定物１２
に光照射を行って被測定物１２の物理量測定を行なう。
温調システム１６は温度コントローラ、駆動ドライバ、
及び加熱冷却用の素子を備えたものである。
ものであり、プローブ１４の温度が温度目標値になった
時点で被測定物１２にプローブ１４を接触させ、プロー
ブ１４に埋め込まれた光ファイバ１５から被測定物１２
に光照射を行って被測定物１２の物理量測定を行なう。
温調システム１６は温度コントローラ、駆動ドライバ、
及び加熱冷却用の素子を備えたものである。
【００２５】図５はプローブとして液体、例えば水を用
いた場合の例である。容器２０に水２２を入れ、その中
に被測定物である指１２を浸す。温調システム１６の温
度目標値として、図４（Ａ）に示した現在物温度ｔ0も
しくは現在環境温度Ｔ0、又は物理量測定温度Ｔ1を用
い、容器２０中の水２２の温度がそれらの温度になるよ
うに制御する。水２２の温度がそれらの温度目標値にな
った時点で、水中で光測定用の光ファイバプローブ２５
から指１２に光照射をし、その出力光の測定を行なう。
いた場合の例である。容器２０に水２２を入れ、その中
に被測定物である指１２を浸す。温調システム１６の温
度目標値として、図４（Ａ）に示した現在物温度ｔ0も
しくは現在環境温度Ｔ0、又は物理量測定温度Ｔ1を用
い、容器２０中の水２２の温度がそれらの温度になるよ
うに制御する。水２２の温度がそれらの温度目標値にな
った時点で、水中で光測定用の光ファイバプローブ２５
から指１２に光照射をし、その出力光の測定を行なう。
【００２６】図６は図４に示した固体のプローブの具体
的な例を示したものであり、熱伝導のよい固体金属ブロ
ック３０に加熱用ペルチエ素子３２と冷却用ペルチエ素
子３４がそれぞれ設けられており、温調システム１６の
出力によって加熱と冷却が制御される。ブロック３０に
は温度センサ３６が取り付けられ、ブロック３０の温度
が温度目標値になるようにペルチエ素子３２又は３４に
電流が流されて温度制御される。ペルチエ素子は電流の
通電方向によって加熱と冷却を切り換えることができる
ので、図６の実施例ではペルチエ素子３２と３４を１つ
にすることもできる。
的な例を示したものであり、熱伝導のよい固体金属ブロ
ック３０に加熱用ペルチエ素子３２と冷却用ペルチエ素
子３４がそれぞれ設けられており、温調システム１６の
出力によって加熱と冷却が制御される。ブロック３０に
は温度センサ３６が取り付けられ、ブロック３０の温度
が温度目標値になるようにペルチエ素子３２又は３４に
電流が流されて温度制御される。ペルチエ素子は電流の
通電方向によって加熱と冷却を切り換えることができる
ので、図６の実施例ではペルチエ素子３２と３４を１つ
にすることもできる。
【００２７】図７は図５のように液体をプローブとして
用いる場合のその液体の温度制御方法の具体的な一例を
示したものである。容器２０内の水２２には加熱用のヒ
ータ４０と温度センサ４２が浸され、冷却のために冷却
水供給路４４が開閉バルブ４６を経て冷水を供給できる
ようになっている。容器２０内の水量を調節するために
開閉弁４８を介して容器内の水が排水されるようになっ
ている。水温は温調システム１６に入力された現在物温
度ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は物理量測定温度Ｔ1になる
ように、温度センサ４２の出力をもとにして制御され、
加熱にはヒータ４０への電流供給量が制御され、冷却に
はバルブ４６があけられて冷水が供給され、水量調節用
にバルブ４８により水量が調整される。
用いる場合のその液体の温度制御方法の具体的な一例を
示したものである。容器２０内の水２２には加熱用のヒ
ータ４０と温度センサ４２が浸され、冷却のために冷却
水供給路４４が開閉バルブ４６を経て冷水を供給できる
ようになっている。容器２０内の水量を調節するために
開閉弁４８を介して容器内の水が排水されるようになっ
ている。水温は温調システム１６に入力された現在物温
度ｔ0、現在環境温度Ｔ0又は物理量測定温度Ｔ1になる
ように、温度センサ４２の出力をもとにして制御され、
加熱にはヒータ４０への電流供給量が制御され、冷却に
はバルブ４６があけられて冷水が供給され、水量調節用
にバルブ４８により水量が調整される。
【００２８】
【実施例】図８は本発明の測定装置を概略的に示したも
のである。光源部５０は例えばハロゲンランプを備えた
ものであり、光源部５０からの光から分光部５２により
所定の波長が選択される。分光部５２としては、例えば
光音響分光素子（ＡＯＴＦ）を使用する。ＡＯＴＦは音
響光学結晶に音響波トランスデューサを備えた分光素子
であり、音響波トランスデューサから音響光学結晶に与
える音響波周波数を変化させることにより分光を行なう
ことができる。プローブ５４はその波長選択された光を
被測定部位に照射するためのものである。プローブ５４
は、例えば被測定部位と同じ形の空間を有し、その空間
に被測定部位を嵌め込んで固定する型プローブと、型プ
ローブに取りつけられ、被測定部位に光照射を行なう光
ファイバにてなる測定プローブとを備えたものである。
受光部５６は、例えば電子冷却式の受光素子ＰｂＳを用
いたものであり、プローブ５４が受光した被測定部位か
らの出力光を検出する。プローブ５４は図６に示された
ブロック３０のように、加熱、冷却用のペルチエ素子と
温度センサを備え、温調システムの出力によって加熱と
冷却が制御される。
のである。光源部５０は例えばハロゲンランプを備えた
ものであり、光源部５０からの光から分光部５２により
所定の波長が選択される。分光部５２としては、例えば
光音響分光素子（ＡＯＴＦ）を使用する。ＡＯＴＦは音
響光学結晶に音響波トランスデューサを備えた分光素子
であり、音響波トランスデューサから音響光学結晶に与
える音響波周波数を変化させることにより分光を行なう
ことができる。プローブ５４はその波長選択された光を
被測定部位に照射するためのものである。プローブ５４
は、例えば被測定部位と同じ形の空間を有し、その空間
に被測定部位を嵌め込んで固定する型プローブと、型プ
ローブに取りつけられ、被測定部位に光照射を行なう光
ファイバにてなる測定プローブとを備えたものである。
受光部５６は、例えば電子冷却式の受光素子ＰｂＳを用
いたものであり、プローブ５４が受光した被測定部位か
らの出力光を検出する。プローブ５４は図６に示された
ブロック３０のように、加熱、冷却用のペルチエ素子と
温度センサを備え、温調システムの出力によって加熱と
冷却が制御される。
【００２９】駆動・データ処理・ディスプレイ及び計算
部５８は、光源部５０、分光部５２及び受光部５６を電
気的に駆動し、プローブ５４の温調をするとともに、受
光部５６が検出した各波長での受光データに必要なデー
タ前処理を施すデータ処理や、そのデータ処理されたデ
ータを多変量分析して、例えば血糖濃度を算出したりす
る計算部、更に算出した血糖濃度などの測定結果を出力
し表示するディスプレイを備えたものである。
部５８は、光源部５０、分光部５２及び受光部５６を電
気的に駆動し、プローブ５４の温調をするとともに、受
光部５６が検出した各波長での受光データに必要なデー
タ前処理を施すデータ処理や、そのデータ処理されたデ
ータを多変量分析して、例えば血糖濃度を算出したりす
る計算部、更に算出した血糖濃度などの測定結果を出力
し表示するディスプレイを備えたものである。
【００３０】図９はプローブとして積分球型のプローブ
５４ａを備えた実施例を示したものである。積分球プロ
ーブ５４ａの一部に分光部５２で分光された光をミラー
６０で反射されて入射する入射口６２を備え、積分球６
４で入射口６２と対向する位置には開口が設けられ、そ
の開口に被測定物の指１２を押し当てることができるよ
うになっている。積分球６４には更に光検出用のディテ
クタ６６が設けられており、ディテクタ６６で受光され
検出された光が電気信号となって測光部６８に送られ
る。
５４ａを備えた実施例を示したものである。積分球プロ
ーブ５４ａの一部に分光部５２で分光された光をミラー
６０で反射されて入射する入射口６２を備え、積分球６
４で入射口６２と対向する位置には開口が設けられ、そ
の開口に被測定物の指１２を押し当てることができるよ
うになっている。積分球６４には更に光検出用のディテ
クタ６６が設けられており、ディテクタ６６で受光され
検出された光が電気信号となって測光部６８に送られ
る。
【００３１】プローブ５４ａは金属製であり、図示は省
略されているが温度制御するために図６に示されるよう
なペルチエ素子と温度センサが設けられており、温調シ
ステムによりプローブ５４ａの温度が現在物温度ｔ0、
現在環境温度Ｔ0又は物理量測定温度Ｔ1になるように制
御される。このような積分球プローブを用いると、被測
定部位からの出射光を効率よく集めて受光することがで
きるので、例えば血糖値測定システムのように弱い信号
を検出するのに適する。
略されているが温度制御するために図６に示されるよう
なペルチエ素子と温度センサが設けられており、温調シ
ステムによりプローブ５４ａの温度が現在物温度ｔ0、
現在環境温度Ｔ0又は物理量測定温度Ｔ1になるように制
御される。このような積分球プローブを用いると、被測
定部位からの出射光を効率よく集めて受光することがで
きるので、例えば血糖値測定システムのように弱い信号
を検出するのに適する。
【００３２】
【発明の効果】本発明では、生体に物理量測定用のプロ
ーブを接触させて接触式で非侵襲測定を行なう際、測定
直前の被測定部位の温度もしくは被測定部位のある環境
温度を検出し、又は生体の被測定部位の物理量測定値が
安定する物理量測定温度を予め求めて記憶させておき、
プローブの温度がそれらの温度になった後にプローブを
生体の被測定部位に接触させて物理量測定を行なうよう
にしたので、被測定物である生体が測定用のプローブの
接触により受ける影響が少なくなって測定データが安定
化する。
ーブを接触させて接触式で非侵襲測定を行なう際、測定
直前の被測定部位の温度もしくは被測定部位のある環境
温度を検出し、又は生体の被測定部位の物理量測定値が
安定する物理量測定温度を予め求めて記憶させておき、
プローブの温度がそれらの温度になった後にプローブを
生体の被測定部位に接触させて物理量測定を行なうよう
にしたので、被測定物である生体が測定用のプローブの
接触により受ける影響が少なくなって測定データが安定
化する。
【図１】 水の吸収係数の温度による変化を示すスペク
トルの図である。
トルの図である。
【図２】 グルコース水溶液の透過吸収スペクトルを示
す図である。
す図である。
【図３】 生体の温度変化に基づく散乱光量変化を測定
した結果を示す図である。
した結果を示す図である。
【図４】 本発明を概略的に示す図であり、（Ａ）は測
定前に被測定部位の現在物温度又は現在環境温度を検出
するステップを表わし、（Ｂ）は（Ａ）で検出した温度
又は予め求めておいた物理量測定温度になるようにプロ
ーブの温度制御を行なうステップを表わし、（Ｃ）は物
理量測定のステップを表わしている。
定前に被測定部位の現在物温度又は現在環境温度を検出
するステップを表わし、（Ｂ）は（Ａ）で検出した温度
又は予め求めておいた物理量測定温度になるようにプロ
ーブの温度制御を行なうステップを表わし、（Ｃ）は物
理量測定のステップを表わしている。
【図５】 プローブとして水を用いた場合の本発明を概
略的に示す概略図である。
略的に示す概略図である。
【図６】 固体プローブを用いた実施例における温度制
御方法を示す概略図である。
御方法を示す概略図である。
【図７】 液体プローブを用いた実施例における温度制
御方法を示す概略図である。
御方法を示す概略図である。
【図８】 本発明の測定装置を概略的に示すブロック図
である。
である。
【図９】 積分球型プローブを備えた実施例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１０ 被測定物又は環境温度検出用の温度センサ １２ 被測定物である指 １４，５４，５４ａ プローブ １６ 温調システム ２２ 水 ３０ 固体金属ブロック ３２，３４ ペルチエ素子 ３６，４２ プローブ温度検出用の温度センサ ４０ ヒータ ５０ 光源部 ５２ 分光部 ５６ 受光部 ５８ 駆動・データ処理・ディスプレイ及び計算部 ６４ 積分球 ６６ ディテクタ ６８ 測光部
Claims (5)
- 【請求項１】 生体に物理量測定用のプローブを接触さ
せて測定を行なう接触式の非侵襲測定方法において、 測定直前に生体の被測定部位の温度を検出してそれを現
在物温度とするステップ、 前記現在物温度を前記プローブの温度目標値としてその
プローブの温度を制御するステップ、及び、 前記プローブの温度が前記現在物温度になった後、その
プローブの温度がその現在物温度で一定になるように温
度制御を続けながら、そのプローブを生体の被測定部位
に接触させて物理量測定を行なうステップ、を備えたこ
とを特徴とする生体測定方法。 - 【請求項２】 生体に物理量測定用のプローブを接触さ
せて測定を行なう接触式の非侵襲測定方法において、 測定直前に被測定部位のある環境温度を検出してそれを
現在環境温度とするステップ、 前記現在環境温度を前記プローブの温度目標値としてそ
のプローブの温度を制御するステップ、及び、 前記プローブの温度が前記現在環境温度になった後、そ
のプローブの温度をその現在環境温度で一定になるよう
に温度制御を続けながら、そのプローブを生体の被測定
部位に接触させて物理量測定を行なうステップ、を備え
たことを特徴とする生体測定方法。 - 【請求項３】 生体に物理量測定用のプローブを接触さ
せて測定を行なう接触式の非侵襲測定方法において、 その生体の被測定部位の物理量測定値が安定する温度を
物理量測定温度として予め求めておくステップ、 前記物理量測定温度を前記プローブの温度目標値として
そのプローブの温度を制御するステップ、及び、 前記プローブの温度が前記物理量測定温度になった後、
そのプローブの温度をその物理量測定温度で一定になる
ように温度制御を続けながら、そのプローブを生体の被
測定部位に接触させて物理量測定を行なうステップ、を
備えたことを特徴とする生体測定方法。 - 【請求項４】 生体と接触して物理量を非侵襲で測定す
るプローブと、 生体の被測定部位又はその周囲の温度を検出する第１の
温度センサと、 前記プローブに設けられた加熱冷却手段と、 前記プローブに設けられたプローブ温度検出用の第２の
温度センサと、 前記第１の温度センサの検出温度を前記プローブの温度
目標値とし、前記第２の温度センサの検出温度がその温
度目標値になるようにそのプローブの温度を制御する温
調システムと、を備えたことを特徴とする生体測定装
置。 - 【請求項５】 生体と接触して物理量を非侵襲で測定す
るプローブと、 前記プローブに設けられた加熱冷却手段と、 前記プローブに設けられたプローブ温度検出用の温度セ
ンサと、 その生体の被測定部位の物理量測定値が安定する温度を
物理量測定温度として予め記憶しておき、その物理量測
定温度を前記プローブの温度目標値とし、前記プローブ
温度検出用温度センサの検出温度がその温度目標値にな
るようにそのプローブの温度を制御する温調システム
と、を備えたことを特徴とする生体測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7148798A JPH11123195A (ja) | 1997-08-22 | 1998-03-04 | 生体測定方法及び装置 |
| CN98117157A CN1211735A (zh) | 1997-08-22 | 1998-08-12 | 生物体测量方法及其使用装置 |
| EP19980115291 EP0897691A3 (en) | 1997-08-22 | 1998-08-13 | Method of and apparatus for organism measurement |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24210597 | 1997-08-22 | ||
| JP9-242105 | 1997-08-22 | ||
| JP7148798A JPH11123195A (ja) | 1997-08-22 | 1998-03-04 | 生体測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11123195A true JPH11123195A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=26412586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7148798A Pending JPH11123195A (ja) | 1997-08-22 | 1998-03-04 | 生体測定方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0897691A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11123195A (ja) |
| CN (1) | CN1211735A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522214A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-07-28 | エム ベー アール オプティカル システムズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 被験領域、特に生体組織内の被験領域における物質濃度を示す信号を収集する方法および測定器 |
| EP2371285A1 (en) | 2003-07-22 | 2011-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Living body information measurement device |
| JP2012019979A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点光学系を用いた生体成分測定装置 |
| KR101281169B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2013-07-02 | 삼성전자주식회사 | 체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는비침습적 체내 성분 측정 시스템 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6240306B1 (en) | 1995-08-09 | 2001-05-29 | Rio Grande Medical Technologies, Inc. | Method and apparatus for non-invasive blood analyte measurement with fluid compartment equilibration |
| US7890158B2 (en) | 2001-06-05 | 2011-02-15 | Lumidigm, Inc. | Apparatus and method of biometric determination using specialized optical spectroscopy systems |
| US6816605B2 (en) | 1999-10-08 | 2004-11-09 | Lumidigm, Inc. | Methods and systems for biometric identification of individuals using linear optical spectroscopy |
| US6574490B2 (en) | 2001-04-11 | 2003-06-03 | Rio Grande Medical Technologies, Inc. | System for non-invasive measurement of glucose in humans |
| CN1203809C (zh) * | 2002-11-22 | 2005-06-01 | 天津市先石光学技术有限公司 | 基于人体表层或表面纹理特征和接触压力的测量条件复现装置与方法 |
| US7751594B2 (en) | 2003-04-04 | 2010-07-06 | Lumidigm, Inc. | White-light spectral biometric sensors |
| US8229185B2 (en) | 2004-06-01 | 2012-07-24 | Lumidigm, Inc. | Hygienic biometric sensors |
| US8787630B2 (en) | 2004-08-11 | 2014-07-22 | Lumidigm, Inc. | Multispectral barcode imaging |
| US8355545B2 (en) | 2007-04-10 | 2013-01-15 | Lumidigm, Inc. | Biometric detection using spatial, temporal, and/or spectral techniques |
| US8175346B2 (en) | 2006-07-19 | 2012-05-08 | Lumidigm, Inc. | Whole-hand multispectral biometric imaging |
| US7995808B2 (en) | 2006-07-19 | 2011-08-09 | Lumidigm, Inc. | Contactless multispectral biometric capture |
| KR101484566B1 (ko) | 2007-03-21 | 2015-01-20 | 루미다임 인크. | 국소적으로 일관된 피처를 기초로 하는 생체인식 |
| US8570149B2 (en) | 2010-03-16 | 2013-10-29 | Lumidigm, Inc. | Biometric imaging using an optical adaptive interface |
| CN102885629B (zh) * | 2012-10-19 | 2018-09-04 | 北京超思电子技术有限责任公司 | 可测量体温的血氧测量仪 |
| CN108013866A (zh) * | 2016-11-02 | 2018-05-11 | 北京大学 | 一种新型体征数据检测方法和可穿戴体征检测设备 |
| CN112842331A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 广东蚬壳家电有限公司 | 一种血氧仪及血氧浓度测量方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3628525A (en) * | 1969-06-19 | 1971-12-21 | American Optical Corp | Blood oxygenation and pulse rate monitoring apparatus |
| DE2911601C2 (de) * | 1979-03-24 | 1982-05-13 | Hellige Gmbh, 7800 Freiburg | Meßwertaufnehmer für physiologische Meßgrößen mit einer Einrichtung zur elektrischen Beheizung |
| JPH02311702A (ja) * | 1989-05-29 | 1990-12-27 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型トンネル顕微鏡装置 |
| JP2766317B2 (ja) * | 1989-06-22 | 1998-06-18 | コーリン電子株式会社 | パルスオキシメータ |
| US5007423A (en) * | 1989-10-04 | 1991-04-16 | Nippon Colin Company Ltd. | Oximeter sensor temperature control |
| JPH07508426A (ja) * | 1991-10-17 | 1995-09-21 | サイエンティフィック ジェネリクス リミテッド | 血液検体測定装置及びその方法 |
| US5370114A (en) * | 1992-03-12 | 1994-12-06 | Wong; Jacob Y. | Non-invasive blood chemistry measurement by stimulated infrared relaxation emission |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP7148798A patent/JPH11123195A/ja active Pending
- 1998-08-12 CN CN98117157A patent/CN1211735A/zh active Pending
- 1998-08-13 EP EP19980115291 patent/EP0897691A3/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2371285A1 (en) | 2003-07-22 | 2011-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Living body information measurement device |
| KR101281169B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2013-07-02 | 삼성전자주식회사 | 체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는비침습적 체내 성분 측정 시스템 |
| JP2011522214A (ja) * | 2007-11-20 | 2011-07-28 | エム ベー アール オプティカル システムズ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 被験領域、特に生体組織内の被験領域における物質濃度を示す信号を収集する方法および測定器 |
| JP2012019979A (ja) * | 2010-07-15 | 2012-02-02 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点光学系を用いた生体成分測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0897691A2 (en) | 1999-02-24 |
| CN1211735A (zh) | 1999-03-24 |
| EP0897691A3 (en) | 1999-09-01 |
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