JP7589780B2 - Measurement device and biological information measurement device - Google Patents
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Description
本願は、測定装置、及び生体情報測定装置に関する。 This application relates to a measurement device and a biological information measurement device.
近年、世界中で糖尿病患者が増加しており、採血を伴わない非侵襲的な血糖値測定が望まれている。 光を用いて血糖値等の生体情報を測定する方法としては、近赤外を用いたもの、中赤外を用いたもの、ラマン分光を用いたもの等、様々な方式が提案されている。このうち、中赤外領域はグルコースの吸収が大きい指紋領域であり、近赤外領域よりも測定の感度を高めることができる。 In recent years, the number of diabetes patients has been increasing worldwide, and there is a demand for non-invasive blood glucose measurement that does not require blood sampling. Various methods have been proposed for measuring biological information such as blood glucose levels using light, including those using near-infrared, mid-infrared, and Raman spectroscopy. Of these, the mid-infrared region is the fingerprint region where glucose absorption is high, and can provide greater measurement sensitivity than the near-infrared region.
中赤外領域の光源として量子カスケードレーザ(QCL:Quantum Cascade Laser)等の発光デバイスが利用可能であるが、使用する波長の数だけレーザ光源が必要になる。装置の小型化の観点からは、中赤外領域の波長を数波長に絞ることが望ましい。 Light-emitting devices such as quantum cascade lasers (QCLs) can be used as light sources in the mid-infrared region, but a laser light source is required for each wavelength used. From the perspective of miniaturizing the device, it is desirable to narrow down the wavelengths in the mid-infrared region to just a few.
中赤外領域等の特定波長領域で全反射減衰(ATR:Attenuated Total Reflection)法によりグルコース濃度測定を精度良く行うために、グルコースの吸光ピークの波長(1035cm-1、1080cm-1、1110cm-1)を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to measure glucose concentration accurately using the attenuated total reflection (ATR) method in a specific wavelength region such as the mid-infrared region, a method has been proposed that uses the wavelengths of the glucose absorption peaks (1035 cm-1, 1080 cm-1, 1110 cm-1) (see, for example, Patent Document 1).
このような測定装置で、装置に含まれる全反射部材等の光学部を被検者の唇等に接触させて測定を行う場合、異なる被検者に対して同じ測定装置を用いるのは、安全面や衛生面で好ましくない場合がある。また、測定装置にゴミや残渣が付着したり、キズが付いたりすると、測定精度が低下する場合もある。そのため、測定装置の一部を着脱して清掃や交換等のメンテナンスを行えるようにすることが好ましい。 When such a measuring device is used to perform measurements by contacting an optical part, such as a total reflection member, with the lips of a subject, etc., it may not be desirable from a safety or hygienic standpoint to use the same measuring device for different subjects. In addition, if dirt or residue adheres to the measuring device, or if it is scratched, the measurement accuracy may decrease. For this reason, it is preferable to make it possible to detach parts of the measuring device to perform maintenance such as cleaning or replacement.
測定装置の一部を着脱可能な装置には、発光素子等の光源と、光導波路等の光学部と、受光素子等の光検出器とを一基板上に形成し、交換可能にしたものが開示されている(例えば、特許文献2参照)。 As a device that allows parts of a measuring device to be detached, a device has been disclosed in which a light source such as a light-emitting element, an optical section such as an optical waveguide, and a photodetector such as a light-receiving element are formed on a single substrate and made replaceable (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2の装置では、光源と光学部と光検出器とを併せて交換するため、装置コストが増大する場合があった。
However, in the device of
本発明は、装置コストを抑制しながら安全性を確保した測定装置を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a measuring device that ensures safety while keeping device costs down.
本発明の一態様に係る測定装置は、光を射出する光源と、入射される前記光を被測定物に接触した状態で全反射させる全反射面を含む全反射部材と、前記全反射部材から出射される出射光の光強度を検出する光強度検出部と、前記光強度に基づき取得される測定値を出力する出力部と、前記光源と、前記光強度検出部と、を支持する第1支持部と、前記全反射部材を支持し、前記第1支持部に着脱可能に設けられる第2支持部と、を備え、前記第1支持部及び前記第2支持部の少なくとも一方は、前記光源からの前記光を前記全反射部材へ前記全反射面に対して斜め方向に入射させる導光部を支持し、前記第2支持部は、前記全反射部材における前記全反射面に非平行な側面部を支持する。
A measuring device according to one aspect of the present invention comprises a light source that emits light, a total reflection member including a total reflection surface that totally reflects the incident light when in contact with an object to be measured, a light intensity detection unit that detects the light intensity of the outgoing light from the total reflection member, an output unit that outputs a measurement value obtained based on the light intensity, a first support unit that supports the light source and the light intensity detection unit, and a second support unit that supports the total reflection member and is detachably provided on the first support unit, wherein at least one of the first support unit and the second support unit supports a light guiding unit that causes the light from the light source to be incident on the total reflection member in an oblique direction with respect to the total reflection surface , and the second support unit supports a side portion of the total reflection member that is not parallel to the total reflection surface .
本発明によれば、装置コストを抑制しながら安全性を確保した測定装置を提供できる。 The present invention provides a measurement device that ensures safety while keeping device costs down.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Below, a description of the embodiment of the invention will be given with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted.
<実施形態の用語の説明>
(中赤外領域)
中赤外領域とは、2~14μmの波長領域をいい、特定波長領域の一例である。
<Explanation of terms in the embodiment>
(Mid-infrared region)
The mid-infrared region refers to a wavelength region of 2 to 14 μm, and is an example of a specific wavelength region.
(プローブ光)
プローブ光とは、吸光度測定及び生体情報測定のために用いられる光をいう。実施形態では、全反射部材で全反射され、生体により減衰された後、光強度検出部で検出される光に該当する。
(probe light)
The probe light refers to light used for measuring absorbance and biological information. In the embodiment, the probe light corresponds to light that is totally reflected by a total reflection member, attenuated by the living body, and then detected by a light intensity detection unit.
(ATR法)
ATR(Attenuated Total Reflection;減衰全反射又は全反射吸収)法とは、被測定物に接触して配置されたATRプリズム等の全反射部材で全反射が起きる際に、全反射面からしみ出した界(エバネッセント波)を利用して被測定物の吸収スペクトルを取得する手法をいう。
(ATR method)
The ATR (Attenuated Total Reflection) method is a technique for acquiring the absorption spectrum of an object to be measured by utilizing the field (evanescent wave) seeping out from a total reflection surface when total reflection occurs at a total reflection member such as an ATR prism placed in contact with the object to be measured.
(吸光度)
吸光度とは、物体を光が通過した際に光強度がどの程度低下するかを示す無次元量をいう。実施形態では、ATR(Attenuated Total Reflection;減衰全反射又は全反射吸収)法により、全反射面からしみ出した界の生体による減衰が吸光度として測定される。
(Absorbance)
The absorbance is a dimensionless quantity that indicates the degree to which the light intensity decreases when the light passes through an object. In the embodiment, the attenuation of the field leaking from the total reflection surface by the living body is measured as the absorbance by the ATR (Attenuated Total Reflection) method.
(血糖値)
血糖値とは、血液中に含まれるブドウ糖(グルコース)の濃度をいう。
(Blood Glucose Levels)
Blood sugar level refers to the concentration of glucose in the blood.
(検出値)
実施形態では、光強度検出部による検出値を指すものとする。
(Detection value)
In the embodiment, it refers to a detection value by a light intensity detection unit.
(波数)
波長λ(μm)と波数k(cm-1)の関係は、k=10000/λである。
(Wave number)
The relationship between wavelength λ (μm) and wave number k (cm −1 ) is k=10000/λ.
以下、ATRプリズム(全反射部材の一例)を用いて測定した吸光度に基づき、血糖値(生体情報の一例)を測定する血糖値測定装置(生体情報測定装置の一例)を例に、実施形態を説明する。 The following describes an embodiment using as an example a blood glucose level measuring device (an example of a biological information measuring device) that measures blood glucose levels (an example of biological information) based on absorbance measured using an ATR prism (an example of a total reflection member).
[実施形態]
まず、実施形態に係る血糖値測定装置100について説明する。
[Embodiment]
First, a blood
実施形態では、生体に接触して設けられた全反射部材に、中赤外領域で波長の異なる複数のプローブ光を入射させ、ATR法に基づいて、複数のプローブ光のそれぞれの吸光度を取得し、取得された吸光度に基づき血糖値を測定する。 In this embodiment, multiple probe lights with different wavelengths in the mid-infrared region are incident on a total reflection member placed in contact with a living body, and the absorbance of each of the multiple probe lights is obtained based on the ATR method, and the blood glucose level is measured based on the obtained absorbance.
<血糖値測定装置100の全体構成例>
図1は、血糖値測定装置100の全体構成の一例を示す図である。図1に示すように、血糖値測定装置100は、測定部1と、処理部2とを備える。
<Example of overall configuration of blood
Fig. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a blood glucose
測定部1は、ATR法を行うための光学ヘッドであり、生体で減衰されたプローブ光の検出信号を処理部2に出力する。処理部2はこの検出信号に基づいて、吸光度データを取得し、また吸光度データに基づいて血糖値を取得して出力する処理装置である。
The
測定部1は、第1光源111と、第2光源112と、第3光源113と、第1シャッタ121と、第2シャッタ122と、第3シャッタ123とを備える。また、第1ハーフミラー131と、第2ハーフミラー132と、カップリングレンズ14と、第1中空光ファイバ151と、ATRプリズム16と、第2中空光ファイバ152と光検出器17とを備える。
The
処理部2は、吸光度取得部21と、血糖値取得部22とを備える。吸光度測定装置101は、破線で囲って示したように、測定部1と、吸光度取得部21とを含んで構成される。
The
測定部1における第1光源111、第2光源112及び第3光源113は、それぞれ処理部2に電気的に接続され、処理部2からの制御信号に応じて中赤外領域のレーザ光を射出する量子カスケードレーザである。
The first
実施形態では、第1光源111は波数1050cm-1のレーザ光を第1プローブ光として射出し、第2光源112は波数1070cm-1のレーザ光を第2プローブ光として射出し、第3光源113は、波数1100cm-1のレーザ光を第3プローブ光として射出する。
In this embodiment, the first
波数1050cm-1、1070cm-1及び1100cm-1のレーザ光は、それぞれグルコースの吸光ピークの波数に対応し、これらの波数を利用して吸光度を測定することで、吸光度に基づくグルコース濃度の測定を精度よく行うことができる。 Laser light with wave numbers of 1050 cm-1, 1070 cm-1, and 1100 cm-1 each correspond to the wave numbers of the glucose absorption peaks, and by measuring the absorbance using these wave numbers, it is possible to accurately measure the glucose concentration based on the absorbance.
また、第1シャッタ121、第2シャッタ122及び第3シャッタ123は、それぞれ処理部2に電気的に接続され、処理部2からの制御信号に応じて開閉制御される電磁シャッタである。
The
第1シャッタ121が開放されると、第1光源111からの第1プローブ光は第1シャッタ121を通過して第1ハーフミラー131に到達する。一方、第1シャッタ121が閉鎖されると、第1プローブ光は第1シャッタ121に遮光されて、第1ハーフミラー131に到達しなくなる。
When the
また、第2シャッタ122が開放されると、第2光源112からの第2プローブ光は第2シャッタ122を通過して第1ハーフミラー131に到達する。一方、第2シャッタ122が閉鎖されると、第2プローブ光は第2シャッタ122に遮光されて、第1ハーフミラー131に到達しなくなる。
When the
同様に、第3シャッタ123が開放されると、第3光源113からの第3プローブ光は第3シャッタ123を通過して第2ハーフミラー132に到達する。一方、第3シャッタ123が閉鎖されると、第3プローブ光は第3シャッタ123に遮光されて、第2ハーフミラー132に到達しなくなる。
Similarly, when the
第1ハーフミラー131及び第2ハーフミラー132は、入射する光の一部を透過し、残りを反射させるための光学素子である。このような光学素子は入射光に対して透過性を有する基板に、入射光の一部を透過し、残りを反射させる光学薄膜を設けて構成できる。
The
但し、光学薄膜に限定されるものではなく、入射光に対して透過性を有する基板に、入射光の一部を透過し、残りを反射(回折)させる回折構造を形成して構成してもよい。回折構造を利用すると、光吸収を抑制できる点で好適である。 However, the present invention is not limited to optical thin films, and may be configured by forming a diffractive structure on a substrate that is transparent to incident light, which transmits part of the incident light and reflects (diffracts) the rest. The use of a diffractive structure is advantageous in that it can suppress light absorption.
第1ハーフミラー131は、第1シャッタ121を通過した第1プローブ光を透過させ、第2シャッタ122を通過した第2プローブ光を反射させる。また、第2ハーフミラー132は、第1プローブ光と第2プローブ光のそれぞれを透過させ、第3シャッタ123を通過した第3プローブ光を反射させる。
The
第1ハーフミラー131及び第2ハーフミラー132のそれぞれにおける透過光と反射光の光強度比は略1対1になるように構成することが好ましいが、各光源の射出するプローブ光強度等に応じて、上記の光強度比を調整することもできる。
It is preferable to configure the
第1ハーフミラー131又は第2ハーフミラー132を経由した第1~第3プローブ光は、カップリングレンズ14を介して第1中空光ファイバ151内に導かれ、第1中空光ファイバ151内を伝搬してATRプリズム16の入射面161を介してATRプリズム16内に導光される。
The first to third probe lights that have passed through the
ATRプリズム16は、入射面161から入射される第1~第3プローブ光を全反射させながら出射面164に向けて伝搬させ、出射面164から出射する光学プリズムである。図1に示すように、ATRプリズム16は、第1全反射面162を生体S(被測定物の一例)に接触させて配置される。
The
ATRプリズム16内に導光された第1~第3プローブ光は、第1全反射面162と、第1全反射面162に対向する第2全反射面163のそれぞれで全反射を繰り返し、出射面164を介して第2中空光ファイバ152内に導かれる。
The first to third probe lights guided into the
光検出器17は第2中空光ファイバ152により導光された第1~第3プローブ光は光検出器17に到達する。光検出器17は、中赤外領域の波長の光を検出可能な検出器であり、受光した第1~第3プローブ光を光電変換して、光強度に応じた電気信号を検出信号として処理部2に出力する。光検出器17は、赤外線用のPD(Photo Diode)やMCT(Mercury Cadmium Telluride)検出素子、ボロメータ等により構成される。ここで、光検出器17は光強度検出部の一例である。なお、以下では、第1~第3プローブ光を区別しない場合に、単にプローブ光という場合がある。
The first to third probe lights guided by the second hollow
処理部2は、PC(Persdonal Computer)等の情報処理装置により構築されている。処理部2における吸光度取得部21は、光検出器17の検出信号に基づき、各プローブ光の吸光度データを取得して血糖値取得部22に出力する。血糖値取得部22は各プローブ光の吸光度データに基づき、生体の血糖値データを取得する。
The
なお、図1では、測定部1の構成と吸光度測定装置101に含まれる構成要素を分かりやすく示すために、測定部1を実線の枠で囲み、また吸光度測定装置101を破線の枠で囲ったが、これらは筐体を示すものではない。ATRプリズム16は筐体内に収納されたものではなく、第1全反射面162、又は第2全反射面163の少なくとも一方を生体の任意の部位に接触させることが可能である。
In FIG. 1, in order to clearly show the configuration of the
<ATRプリズム16等の作用、構成>
次に、図2を参照してATRプリズム16の作用を説明する。図2に示すように、測定部1のATRプリズム16は、生体Sに接触して配置される。ATRプリズム16に入射したプローブ光は、それぞれ生体Sの赤外吸光スペクトルに対応する減衰を受ける。減衰を受けたプローブ光は光検出器17で受光され、プローブ光毎に光強度が検出される。検出信号は処理部2に入力され、処理部2は検出信号に基づき、吸光度データ及び血糖値データを取得して出力する。
<Function and configuration of
Next, the function of the
グルコースの吸収光強度が得られる中赤外領域で、分光による検出を行うには、赤外減衰全反射(ATR)法が有効である。赤外ATR法は、高屈折率のATRプリズム16に赤外光であるプローブ光を入射させ、ATRプリズム16と外界(例えば生体S)の境界面で全反射が起きる際に現れる界の「しみ出し」を利用したものである。ATRプリズム16に被測定物である生体Sが接触した状態で測定を行えば、しみ出した界が生体Sによって吸収される。
The infrared attenuated total reflection (ATR) method is effective for spectroscopic detection in the mid-infrared region where the absorption light intensity of glucose is obtained. The infrared ATR method uses the "seepage" of the field that appears when infrared probe light is incident on the high refractive
プローブ光として2~12μmの広い波長域の赤外光を用いれば、生体Sの分子振動エネルギーに起因する波長の光が吸収され、ATRプリズム16を透過したプローブ光の対応する波長で光吸収がディップとして現れる。この手法では、ATRプリズム16を透過した検出光のエネルギーを大きく取れるため、微弱なパワーのプローブ光を用いた赤外分光法では特に有利である。
If infrared light in a wide wavelength range of 2 to 12 μm is used as the probe light, the light with wavelengths caused by the molecular vibrational energy of the living body S is absorbed, and the light absorption appears as a dip at the corresponding wavelength of the probe light transmitted through the
赤外光を用いた場合、ATRプリズム16から生体Sへ光がしみ出す深さはわずか数ミクロン程度であり、深さ数百ミクロン程度に存在する毛細血管までは光が到達しない。しかし、皮膚や粘膜細胞中には血管中の血漿などの成分が組織液(間質液)としてにじみ出ていることが知られている。その組織液中に存在するグルコース成分を検出することで、血糖値の測定が可能となる。
When infrared light is used, the light seeps into the living body S from the
組織液中のグルコース成分の濃度は、毛細血管に近くなるほど大きくなると考えられ、測定の際には常に一定の圧力でATRプリズムを押し付ける。このような押し付けに有利なように、実施形態では、台形の断面をもつ多重反射のATRプリズムを採用する。 It is believed that the concentration of glucose components in tissue fluid increases the closer it is to the capillaries, and so during measurement, the ATR prism is always pressed with a constant pressure. In order to facilitate such pressing, the embodiment employs a multiple reflection ATR prism with a trapezoidal cross section.
ここで、図3は、実施形態に係るATRプリズムの構造を示す斜視図である。図3に示すように、ATRプリズム16は台形型のプリズムである。ATRプリズム16内での多重反射回数が増えるほど、グルコースの検出感度が増す。また、生体Sとの接触面積を大きくとれるため、ATRプリズム16を押圧する圧力の変化による検出値の変動を小さく抑えることができる。ATRプリズム16の底面の長さLは、たとえば24mmである。厚さtは、1.6mm、2.4mmなど、多反射が生じるように薄く設定される。
Here, FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the ATR prism according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the
ATRプリズム16の材料としては、人体に対して毒性がなく、グルコースの吸収帯である波長10μm付近で高い透過特性を示すものが候補となる。一例として、これらの条件を満たす材料の中から、光のしみ出しが大きく、より深部までの検出が可能で、屈折率が2.2のZnS(硫化亜鉛)のプリズムを用いることができる。ZnSは、赤外材料として一般的に利用されているZnSe(セレン化亜鉛)と異なり、発がん性が無いことが示されており、無毒な染料(リトポン)として歯科材料にも利用されている。
Candidate materials for the
一般的なATR測定装置では、ATRプリズムが比較的大型の装置に固定されているため、被測定物となる生体の部位は、指先や前腕部などの体表に制限される。しかし、これらの部位の皮膚は、厚さ20μm程度の角質層で覆われているため、検出されるグルコース濃度が小さくなる。また、角質層は汗や皮脂の分泌状態の影響を受けるため、測定の再現性が制限される。そこで、血糖値測定装置100では赤外光であるプローブ光を低損失で伝送可能な第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152を用い、それぞれの一端をATRプリズム16に当接させて用いる。
In a typical ATR measurement device, the ATR prism is fixed to a relatively large device, so the part of the body to be measured is limited to the body surface, such as the fingertip or forearm. However, the skin in these areas is covered with a stratum corneum that is about 20 μm thick, so the detected glucose concentration is low. In addition, the stratum corneum is affected by the secretion state of sweat and sebum, so the reproducibility of the measurement is limited. Therefore, the blood
第1中空光ファイバ151は、一端がATRプリズム16に当接されることで、ATRプリズム16の入射面161に光学的に接続され、第1中空光ファイバ151からの出射光がATRプリズム16の入射面161に入射されるようになっている。
The first hollow
また、第2中空光ファイバ152は、一端がATRプリズム16に当接されることで、ATRプリズム16の出射面164に光学的に接続され、ATRプリズム16の出射面164からの出射光が第2中空光ファイバ152内に導光されるようになっている。
The second hollow
ATRプリズム16を用いることで、皮膚表面に比較的近いところに毛細血管が存在し、汗や皮脂の影響が少ない耳たぶや、角質が存在しない口腔粘膜での測定が可能になる。
By using the
図4は、血糖値測定装置100で用いられる中空光ファイバの構造の一例を示す斜視図である。グルコース測定に用いる比較的波長の長い中赤外光は、石英ガラス光ファイバではガラスに光が吸収されてしまい伝送できない。これまで、特殊な材料を用いた各種の赤外伝送用光ファイバが開発されてきたが、材料に毒性、吸湿性・化学的耐久性などの問題があり、医療分野に利用することは難しかった。
Figure 4 is a perspective view showing an example of the structure of a hollow optical fiber used in the blood
一方、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152は、ガラス、プラスチック等の無害の材料で形成されたチューブ243の内面に、金属薄膜242と誘電体薄膜241がこの順で配置されている。金属薄膜242は、銀などの毒性の低い材料で形成され、誘電体薄膜241で被覆することで、化学的、機械的耐久性が付与されている。また、中赤外光を吸収しない空気をコア245としているため、広い波長域で中赤外光の低損失伝送が可能となっている。
On the other hand, the first hollow
<処理部2の構成>
次に、処理部2の構成について、図5及び図6を参照して説明する。
<Configuration of
Next, the configuration of the
図5は、実施形態に係る処理部2のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図5に示すように、処理部2は、CPU(Central Processing Unit)501と、ROM(Read Only Memory)502と、RAM(Random Access Memory)503と、HD(Hard Disk)504と、HDD(Hard Disk Drive)コントローラ505と、ディスプレイ506とを備えている。また、外部機器接続I/F(Interface)508と、ネットワークI/F509と、データバス510と、キーボード511と、ポインティングデバイス512と、DVD-RW(Digital Versatile Disk Rewritable)ドライブ514と、メディアI/F516と、光源駆動回路517と、シャッタ駆動回路518と、検出I/F519とを備えている。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the
これらのうち、CPU501は、処理部2全体の動作を制御する。ROM502は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU501の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM503は、CPU501のワークエリアとして使用される。
Of these, the
HD504は、プログラム等の各種データを記憶する。HDDコントローラ505は、CPU501の制御にしたがってHD504に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。ディスプレイ506は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字、又は画像などの各種情報を表示する。
The
外部機器接続I/F508は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリやプリンタ等である。ネットワークI/F509は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。バスライン510は、図5に示されているCPU501等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
The external device connection I/
また、キーボード511は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えた入力手段の一種である。ポインティングデバイス512は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動などを行う入力手段の一種である。DVD-RWドライブ514は、着脱可能な記録媒体の一例としてのDVD-RW513に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。なお、DVD-RWに限らず、DVD-R等であってもよい。メディアI/F516は、フラッシュメモリ等の記録メディア515に対するデータの読み出し又は書き込み(記憶)を制御する。
The
光源駆動回路517は、第1光源111、第2光源112及び第3光源113のそれぞれと電気的に接続され、制御信号に応じて、これらに赤外光を射出させるための駆動電圧を出力する電気回路である。シャッタ駆動回路518は、第1シャッタ121、第2シャッタ122及び第3シャッタ123のそれぞれと電気的に接続され、制御信号に応じて、これらを開閉駆動させる駆動電圧を出力する電気回路である。
The light
検出I/F519は、光検出器17の検出信号を取得するためのインターフェースとなるA/D(Analog/Digital)変換回路等の電気回路である。なお、検出I/F519は、光検出器17だけでなく、図5では図示を省略する圧力センサや温度センサ等の各種センサによる検出信号を取得すためのインターフェースとしての機能も有する。
The detection I/
次に、図6は実施形態に係る処理部2の機能構成の一例を示すブロック図である。図6に示すように、処理部2は、吸光度取得部21と、血糖値取得部22とを備える。
Next, FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the
また吸光度取得部21は、光源駆動部211と、光源制御部212と、シャッタ駆動部213と、シャッタ制御部214と、データ取得部215と、データ収録部216と、吸光度出力部217とを備える。
The
これらのうち、光源駆動部211の機能は光源駆動回路517等により、シャッタ駆動部213の機能はシャッタ駆動回路518等により、データ取得部215の機能は検出I/F519等により、データ収録部216の機能はHD504等により、それぞれ実現される。また、光源制御部212、シャッタ制御部214及び吸光度出力部217の各機能は、CPU501が所定のプログラムを実行すること等により実現される。
Of these, the function of the light
光源駆動部211は、光源制御部212から入力される制御信号に基づき駆動電圧を出力して、第1光源111、第2光源112及び第3光源113のそれぞれに赤外光を射出させる。光源制御部212は、制御信号により赤外光の射出タイミングや光強度を制御する。
The light
シャッタ駆動部213は、シャッタ制御部214から入力される制御信号に基づき駆動電圧を出力して、第1シャッタ121、第2シャッタ122及び第3シャッタ123のそれぞれを開閉駆動させる。シャッタ制御部214は、制御信号によりシャッタを開放させるタイミングや期間を制御する。ここで、シャッタ制御部は入射制御部の一例である。
The
データ取得部215は、光検出器17が連続して出力する検出信号を所定周期でサンプリングして取得した光強度の検出値を、データ収録部216に出力する。データ収録部216は、データ取得部215から入力した検出値を収録する。
The
吸光度出力部217は、データ収録部216から読み出した検出値に基づき所定の演算処理を実行して吸光度データを取得し、取得した吸光度データを血糖値取得部22に出力する。
The
但し、吸光度出力部217は、取得した吸光度データを、外部機器接続I/F508を介してPC等の外部装置に出力してもよいし、ネットワークI/F509及びネットワークを通じて外部サーバ等に出力してもよい。また、ディスプレイ506(図5参照)に出力して表示させてもよい。
However, the
また、血糖値取得部22は、出力部の一例としての生体情報出力部221を備える。生体情報出力部221は、吸光度取得部21から入力した吸光度データに基づき所定の演算処理を実行して血糖値データを取得し、取得した血糖値データをディスプレイ506等に出力して表示させる。
The blood glucose
但し、生体情報出力部221は外部機器接続I/F508を介して血糖値データをPC等の外部装置に出力してもよいし、ネットワークI/F509及びネットワークを通じて血糖値データを外部サーバ等に出力してもよい。また、血糖値測定の信頼度を併せて出力するように、生体情報出力部221を構成してもよい。
However, the
吸光度データから血糖値データを取得するための処理には、特開2019-037752号公報等に開示された技術を適用できるため、ここではさらに詳細な説明を省略する。 The technology disclosed in JP 2019-037752 A and other publications can be applied to the process for obtaining blood glucose level data from absorbance data, so further detailed explanation will be omitted here.
<血糖値測定装置100の動作例>
次に、血糖値測定装置100の動作について、図7~図8を参照して説明する。
<Example of operation of blood
Next, the operation of the blood
(プローブ光の切替動作例)
図7は、プローブ光の切替動作の一例を説明するための図である。(a)は第1プローブ光を使用する場合、(b)は第2プローブ光を使用する場合、(c)は第3プローブ光を使用する場合のそれぞれにおける測定部1の状態を示している。
(Example of probe light switching operation)
7A and 7B are diagrams for explaining an example of the switching operation of the probe light, in which (a) shows the state of the
実施形態では、各光源によるプローブ光のATRプリズム16への入射を各シャッタの開閉で制御するため、吸光度及び血糖値の測定時には、第1光源111、第2光源112及び第3光源113は常時赤外光を射出している。
In this embodiment, the incidence of the probe light from each light source on the
図7(a)では、第1シャッタ121は制御信号に応答して開放されている。第1光源111が射出した第1プローブ光は、第1シャッタ121を通過し、第1ハーフミラー131及び第2ハーフミラー132のそれぞれを透過して、カップリングレンズ14を介して第1中空光ファイバ151に導光される。その後、第1中空光ファイバ151を伝搬した後に、ATRプリズム16内に入射する。
In FIG. 7(a), the
一方、第2シャッタ122及び第3シャッタ123は、それぞれ閉鎖されているため、第2プローブ光及び第3プローブ光は、ATRプリズム16には入射しない。従って、この状態では、ATRプリズム16での減衰による第1プローブ光の吸光度が測定される。
On the other hand, since the
図7(b)では、第2シャッタ122は制御信号に応答して開放されている。第2光源112が射出した第2プローブ光は、第2シャッタ122を通過し、第1ハーフミラー131で反射され、第2ハーフミラー132を透過して、カップリングレンズ14を介して第1中空光ファイバ151に導光される。その後、第1中空光ファイバ151を伝搬した後に、ATRプリズム16内に入射する。
In FIG. 7(b), the
一方、第1シャッタ121及び第3シャッタ123は、それぞれ閉鎖されているため、第1プローブ光及び第3プローブ光は、ATRプリズム16には入射しない。従って、この状態では、ATRプリズム16での減衰による第2プローブ光の吸光度が測定される。
On the other hand, since the
図7(c)では、第3シャッタ123は制御信号に応答して開放されている。第3光源113が射出した第3プローブ光は、第3シャッタ123を通過し、第2ハーフミラー132で反射され、カップリングレンズ14を介して第1中空光ファイバ151に導光される。その後、第1中空光ファイバ151を伝搬した後に、ATRプリズム16内に入射する。
In FIG. 7(c), the
一方、第1シャッタ121及び第2シャッタ122は、それぞれ閉鎖されているため、第1プローブ光及び第2プローブ光は、ATRプリズム16には入射しない。従って、この状態では、ATRプリズム16での減衰による第3プローブ光の吸光度が測定される。
On the other hand, since the
第1シャッタ121、第2シャッタ122、第3シャッタ123の全てが閉鎖された場合は、第1プローブ光、第2プローブ光及び第3プローブ光は、何れもATRプリズム16に入射せず、光検出器17に到達しなくなる。
When the
このようにして、入射制御部としてのシャッタ制御部214(図6参照)は、各シャッタの開閉を制御して、第1~第3プローブ光が順次ATRプリズム16に入射する状態と、第1~第3プローブ光の全てがATRプリズム16に入射しない状態を切り替えることができる。
In this way, the shutter control unit 214 (see FIG. 6) as an incidence control unit can control the opening and closing of each shutter to switch between a state in which the first to third probe lights are sequentially incident on the
(血糖値測定装置100の動作例)
図8は、血糖値測定装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
(Example of operation of blood glucose measuring device 100)
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the blood
まず、ステップS81において、光源制御部212の制御信号に応答して、第1光源111、第2光源112及び第3光源113の全てが赤外光を射出する。但し、この初期の状態では、第1シャッタ121、第2シャッタ122及び第3シャッタ123は、何れも閉鎖している。
First, in step S81, the first
続いて、ステップS82において、シャッタ制御部214は、第1シャッタ121を開放させ、第2シャッタ122及び第3シャッタ123を閉鎖させる。
Next, in step S82, the
続いて、ステップS83において、データ収録部216は、データ取得部215が取得した光検出器17による検出値(第1検出値)を収録する。
Next, in step S83, the
続いて、ステップS84において、シャッタ制御部214は、第2シャッタ122を開放させ、第1シャッタ121及び第3シャッタ123を閉鎖させる。
Next, in step S84, the
続いて、ステップS85において、データ収録部216は、データ取得部215が取得した光検出器17による検出値(第2検出値)を収録する。
Next, in step S85, the
続いて、ステップS86において、シャッタ制御部214は、第3シャッタ123を開放させ、第1シャッタ121及び第2シャッタ122を閉鎖させる。
Next, in step S86, the
続いて、ステップS87において、データ収録部216は、データ取得部215が取得した光検出器17による検出値(第3検出値)を収録する。
Next, in step S87, the
続いて、ステップS88において、吸光度出力部217は、第1~第3検出値に基づき、第1~第3プローブ光の吸光度データを取得して、生体情報出力部221に出力する。
Next, in step S88, the
続いて、ステップS89において、生体情報出力部221は、第1~第3プローブ光の吸光度データに基づき所定の演算処理を実行して血糖値データを取得し、取得した血糖値データをディスプレイ506(図5参照)に出力して表示させる。
Next, in step S89, the
このようにして、血糖値測定装置100は、血糖値データを取得して出力することができる。
In this way, the blood
なお、実施形態では、電磁シャッタである第1シャッタ121、第2シャッタ122及び第3シャッタ123を制御して、ATRプリズム16へのプローブ光の入射を切り替える例を示したが、これに限定されるものではない。複数の光源のオン(射出)とオフ(不射出)を切り替える制御により、ATRプリズム16へのプローブ光の入射を切り替えてもよい。また、複数の波長の光を射出する1つの光源を用い、波長毎で光源のオンとオフとを切り替えてもよい。
In the embodiment, an example has been shown in which the incidence of the probe light on the
また、実施形態では、プローブ光の一部を透過し、残りを反射させる素子として第1ハーフミラー及び第2ハーフミラーを用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、ビームスプリッタや偏光ビームスプリッタ等を用いてもよい。 In the embodiment, an example is shown in which a first half mirror and a second half mirror are used as elements that transmit part of the probe light and reflect the rest, but this is not limited to this, and a beam splitter, a polarizing beam splitter, etc. may also be used.
また、プローブ光を透過する高屈折率材料、たとえばゲルマニウム等は、材料特性上表面反射率が高い。例えば基板の面方向に対し、垂直方向に偏光した光(s偏光)は、基板に対して45度の入射角で入射すると、透過と反射の比がほぼ1:1となる。このことを利用して、ゲルマニウム板を45度の入射角になるよう設置して、ハーフミラーの代わりとすることが出来る。なお裏面でも同様に50%の反射成分があるため、裏面には無反射防止膜を施しておく。 In addition, high refractive index materials that transmit the probe light, such as germanium, have a high surface reflectance due to their material properties. For example, when light polarized perpendicular to the surface direction of the substrate (s-polarized) is incident on the substrate at an incident angle of 45 degrees, the ratio of transmission to reflection is nearly 1:1. Taking advantage of this, a germanium plate can be installed at an incident angle of 45 degrees to act as a half mirror. Note that the back surface also has a 50% reflection component, so an anti-reflection film is applied to the back surface.
<実施形態に係る各種変形例>
ここで、実施形態における各構成部は、各種の変形が可能であるため、以下において、各種変形例を説明する。
<Various modified examples according to the embodiment>
Here, since each component in the embodiment can be modified in various ways, various modifications will be described below.
(光検出器17の線形性誤差の影響抑制)
血糖値測定装置100で用いられる光検出器17は、線形性誤差を含む場合があり、光検出器17の線形性誤差は血糖値の測定誤差を生じさせる。そのため、プローブ光強度を予め定めた3つ以上の段階に変化させ、プローブ光強度と光検出器17による検出値とを比較することで線形性誤差の影響を低減させることもできる。
(Suppression of the effect of linearity error of the photodetector 17)
The
図9は、このように3つ以上の段階に変化させたプローブ光強度の一例を説明する示す図であり、(a)は比較例に係るプローブ光強度を示す図、(b)は3つ以上の段階に変化させたプローブ光強度を示す図である。図9において、斜線ハッチングで示した部分は第1プローブ光強度、格子ハッチングで示した部分は第2プローブ光強度、ハッチングなしで示した部分は第3プローブ光強度を表している。 Figure 9 is a diagram illustrating an example of probe light intensity changed in three or more steps in this manner, where (a) is a diagram showing the probe light intensity according to a comparative example, and (b) is a diagram showing the probe light intensity changed in three or more steps. In Figure 9, the parts shown with diagonal hatching represent the first probe light intensity, the parts shown with grid hatching represent the second probe light intensity, and the parts without hatching represent the third probe light intensity.
図9(a)では各プローブ光強度が一定であるのに対し、図9(b)では各プローブ光強度が3つ以上の段階で、段階的に徐々に小さくなっている。光源の駆動電圧又は駆動電流を予め定めた3つ以上の段階(図9(b)では6段階)に変化させることで、射出されるプローブ光強度を3つ以上の段階に変化させることができる。なお、この場合のプローブ光は、シャッタ制御部214によるプローブ光の切替制御周期(例えば、図8のステップS82~S84までの周期)より短い周期で光強度が変化している。 In FIG. 9(a), the intensity of each probe light is constant, whereas in FIG. 9(b), the intensity of each probe light is gradually decreased in three or more stages. By changing the drive voltage or drive current of the light source in three or more predetermined stages (six stages in FIG. 9(b)), the intensity of the emitted probe light can be changed in three or more stages. Note that the light intensity of the probe light in this case changes in a cycle shorter than the probe light switching control cycle by the shutter control unit 214 (for example, the cycle from steps S82 to S84 in FIG. 8).
光検出器17が線形性誤差を含まない場合は、プローブ光強度の変化に対して光検出器17による検出値は線形に変化する。一方、光検出器17が線形性誤差を含む場合は、プローブ光強度の変化に対して光検出器17による検出値が非線形に変化する。
When the
従って、3つ以上の段階に光強度を変化させながらプローブ光を射出し、各段階での光検出器17による検出値を取得して、射出したプローブ光強度データと光検出器17による検出値とを比較して、線形性が確保される光強度範囲を特定する。そして、3つ以上の段階に変化するプローブ光強度のうち、線形性が確保される部分のみを用いて、吸光度及び血糖値を測定する。これにより、光検出器17の線形性誤差の影響を低減させて吸光度及び血糖値を測定できる。
Therefore, the probe light is emitted while changing the light intensity in three or more stages, the detection value by the
線形性が確保される光強度範囲を特定する動作は、血糖値測定に先立って行ってもよいし、血糖値測定中にリアルタイムで行ってもよい。 The operation of identifying the light intensity range in which linearity is ensured may be performed prior to blood glucose measurement, or may be performed in real time during blood glucose measurement.
また、プローブ光が複数あるのに対して光検出器17は1つであるため、光検出器17の線形性誤差の影響の低減処理は、複数のプローブ光の全てを用いて行わなくてもよく、複数のプローブ光のうちの少なくとも1つを用いて実行すればよい。
In addition, since there are multiple probe lights but only one
(イメージセンサによるプローブ光の検出)
光検出器17は、1つの画素(受光素子)を用いるものに限定されるものではなく、画素がライン状に配列されたライン状のイメージセンサや、画素が2次元に配列されたエリア状のイメージセンサを用いることもできる。
(Detection of probe light by image sensor)
The
ここで、光検出器17の検出信号は、受光したプローブ光強度の積分値であるため、ATRプリズム16に生体Sが接触した際にATRプリズム16における入射光や出射光の光路が変化すると、変化前後のプローブ光強度が積分されて検出誤差が生じ、正確な吸光度データが得られなくなる場合がある。
Here, the detection signal of the
図10(a)、(b)は、このようなプローブ光の位置ずれを示しており、領域171は、光検出器17によるプローブ光の受光領域である。プローブ光が図10(b)の白抜き矢印方向にずれると、領域171におけるプローブ光強度分布が変化して、光検出器17による検出信号が変化する。
Figures 10(a) and (b) show such a positional shift of the probe light, and
これに対し、光検出器17にイメージセンサを用いると、イメージセンサで撮像したプローブ光画像からプローブ光の位置ずれ量が分かるため、位置ずれ後のプローブ光の光強度分布の積分値を検出信号とすることで、プローブ光の位置ずれの影響を補正できる。図10(b)の領域172は、位置ずれ後のプローブ光で光強度分布の積分値を取得する領域を示している。
In contrast, if an image sensor is used for the
また、プローブ光にレーザ光等の可干渉性(コヒーレント)の光を用いると、プローブ光にスペックルと呼ばれる斑状の細かい光強度分布が重畳される場合がある。図10(c)はスペックルを含むプローブ光の断面光強度分布の一例を示している。174は、スペックル画像に含まれる場合がある光強度の特異点を示し、特異点174は領域173に含まれている。
Furthermore, when coherent light such as laser light is used as the probe light, a fine patchy light intensity distribution called speckle may be superimposed on the probe light. FIG. 10(c) shows an example of the cross-sectional light intensity distribution of the probe light including speckle.
図10(d)は、図10(c)のプローブ光が白抜き矢印方向に位置ずれした場合を示している。この状態では、特異点174が領域173に含まれなくなり、位置ずれ前後での検出信号の変化が顕著になる。これに対し、プローブ光画像から検出したプローブ光の位置ずれ量に応じて、領域175でのる光強度分布の積分値を検出信号とすることで、より好適にプローブ光の位置ずれの影響を補正できる。
Figure 10(d) shows a case where the probe light in Figure 10(c) is displaced in the direction of the white arrow. In this state,
また、イメージセンサ上でのプローブ光強度分布に基づき、生体SとATRプリズム16との接触領域を推定し、測定開始前に予め取得して記憶しておいたATRプリズム16面内の感度分布から、イメージセンサの検出信号に基づく検出値を補正することで、測定のばらつき誤差を低減することも可能になる。
In addition, it is possible to reduce measurement variation errors by estimating the contact area between the living body S and the
(全反射部材への入射面)
上述した実施形態では、ATRプリズム16の入射面161が平坦面である例を示したが、これに限定されるものではなく、入射面161を拡散面や曲率を有する面等のさまざまな形状にしてもよい。
(Surface of incidence to total reflection member)
In the above-described embodiment, an example was shown in which the
図11(a)に示すように、入射面161が平坦面であると、ATRプリズム16内でのプローブ光の進行方向は、入射面161への入射角度に従って一様な状態となる。そのため、生体Sが接触するATRプリズム16の全反射面において、領域毎で測定感度が異なる領域依存性が生じる場合がある。
As shown in FIG. 11(a), when the
光検出器17の検出信号は、ATRプリズム16に対する生体Sの接触面積の大きさ等、接触状態に依存する。特に、唇や指等の生体Sが被測定物である場合には、接触状態の再現性は低くなりやすいため、測定感度の領域依存性により測定ばらつきが増大する場合がある。
The detection signal of the
これに対し、 入射面161を拡散面とすることでATRプリズム16内でのプローブ光の進行方向をランダムに異ならせることで、図11(b)に示すように、測定感度の領域依存性を緩和させ、測定ばらつきを低減させることができる。
In response to this, by making the incident surface 161 a diffusing surface and randomly varying the direction of travel of the probe light within the
また入射面161は、図11(c)に示す拡散面のほかにも、図11(d)に示す凹面や、図11(e)に示す凸面にすることもできる。図11(d)の凹面や図11(e)の凸面は曲率を有する入射面の一例である。この場合にも、拡散面と同様にプローブ光の光路を異ならせることができ、測定感度の領域依存性を緩和させて、測定ばらつきを低減させることができる。
In addition to the diffusing surface shown in FIG. 11(c), the
なお、ATRプリズム16にプローブ光が入射する前の光路上に拡散板やレンズ等を配置する構成にしても同様の効果が得られるが、この場合、装置の構成部品点数が増えることで組付け誤差による装置間での測定値の差(機差)やコスト高を招く場合がある。ATRプリズム16の入射面161を拡散面や曲面にすると、このような機差やコスト高を押させることができるため、より好適である。
The same effect can be obtained by arranging a diffuser plate or lens on the optical path before the probe light enters the
(導光部と全反射部材の支持部)
ATRプリズム16に生体Sが接触する際に、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152とATRプリズム16との相対位置がずれると、ATRプリズム16に対するプローブ光の入射効率や出射効率が変動し、測定ばらつきが増大する場合がある。
(Light guide section and support section for total reflection member)
When the living body S comes into contact with the
図12は、このような第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152と、ATRプリズム16との相対位置ずれを説明する図である。(a)はATRプリズム16が生体Sに接触していない場合、(b)はATRプリズム16の第1全反射面162に生体Sが接触した場合、(c)はATRプリズム16の第2全反射面163に生体Sが接触した場合をそれぞれ示している。
Figure 12 is a diagram explaining the relative positional deviation between the first hollow
図12(b)に示すように、生体SがATRプリズム16の第1全反射面162に接触すると、白抜き矢印で示す下方に押圧力が加わり、ATRプリズム16が下方にずれる。その結果、ATRプリズム16'に示した状態になって、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152とATRプリズム16'との相対位置が変化する。
As shown in FIG. 12(b), when the living body S comes into contact with the first
また、図12(c)に示すように、生体SがATRプリズム16の第2全反射面163に接触すると、白抜き矢印で示す上方に押圧力が加わり、ATRプリズム16が上方にずれる。その結果、ATRプリズム16"に示した状態になって、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152とATRプリズム16"との相対位置が変化する。
Also, as shown in FIG. 12(c), when the living body S comes into contact with the second
このような相対位置ずれにより、ATRプリズム16に対するプローブ光の入射効率や出射効率が変動する。特に、被測定物が生体である場合は、接触圧を一定に保つことは容易ではないため、相対位置ずれによる測定ばらつきが特に増大しやすくなる。
This relative position shift causes fluctuations in the incidence efficiency and emission efficiency of the probe light with respect to the
従って、相対位置ずれを抑制するために、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152とATRプリズム16は、同一の支持部材により支持することが好ましい。
Therefore, in order to suppress relative positional deviation, it is preferable that the first hollow
図13は、第1中空光ファイバ151、第2中空光ファイバ152及びATRプリズム16を支持する部材の構成の一例を説明する図である。図13における導光支持部材153は、第1中空光ファイバ151とATRプリズム16とを一体に支持する部材である。また、出射支持部材154は、第2中空光ファイバ152とATRプリズム16とを一体に支持する部材である。
Figure 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of the members that support the first hollow
第1中空光ファイバ151とATRプリズム16とを一体に支持することで、生体SをATRプリズム16に接触させた場合にも、両者は一体に動くため、相対位置ずれは生じない。また、第2中空光ファイバ152とATRプリズム16とを一体に支持することで、生体SをATRプリズム16に接触させた場合にも、両者は一体に動くため、相対位置ずれは生じない。これにより、生体SのATRプリズム16への接触に伴うプローブ光の入射効率及び出射効率の変動を抑制でき、測定ばらつきを低減させることができる。
By supporting the first hollow
なお、上述した例では、導光支持部材153と出射支持部材154を別々の部材にするものを示したが、第1中空光ファイバ151、第2中空光ファイバ152及びATRプリズム16を、1つの支持部材で支持する構成にしてもよい。
In the above example, the light
また、導光部として第1中空光ファイバ151を用いずに、ミラーやレンズ等の光学素子で導光部を構成する場合においても、光学素子とATRプリズム16とを一体に支持することで、上述したものと同様の効果が得られる。
Even if the light guide section is not formed using the first hollow
また、導光部だけでなく、第1光源111、第2光源112、第3光源113、光検出器17も、同一の支持部材で一体に支持することで、測定ばらつきを低減できる効果が得られる。
In addition to the light guide section, the first
(光源駆動電流の高周波変調)
プローブ光にスペックルが含まれると、スペックルのパターンに応じて光検出器17による検出値が変動して測定ばらつきを増大させる場合がある。このスペックルは、プローブ光の散乱光等が干渉して発生するものであるため、プローブ光の可干渉性を低下させることでスペックルの発生を抑制できる。そのため、実施形態では、光源を駆動する電流に高周波変調成分を重畳させることで、血糖値測定装置に含まれる光源の可干渉性を低下させ、プローブ光のスペックルに起因する吸光度の測定ばらつきを低減させることもできる。
(High frequency modulation of light source driving current)
When speckles are included in the probe light, the detection value by the
図14は、光源駆動電流の一例を説明する図であり、(a)は比較例に係る光源駆動電流を示し、(b)は高周波変調した光源駆動電流を示している。 Figure 14 is a diagram illustrating an example of a light source drive current, where (a) shows the light source drive current in a comparative example, and (b) shows the high-frequency modulated light source drive current.
光源制御部212(図6参照)は、第1光源111、第2光源112、及び第3光源113のそれぞれに、図14(a)に示すようなパルス状の駆動電流を周期的に出力することで、これらにパルス状のプローブ光を射出させる。
The light source control unit 212 (see FIG. 6) periodically outputs a pulsed driving current as shown in FIG. 14(a) to each of the first
実施形態では、図14(a)のパルス状の駆動電流に高周波変調成分を重畳させて第1光源111、第2光源112、及び第3光源113に出力する。高周波変調成分の波形は、正弦波状であっても矩形状であってもよい。変調周波数には1MHz(メガヘルツ)から数GHz(ギガヘルツ)までの任意のものを選択可能である。
In the embodiment, a high-frequency modulation component is superimposed on the pulsed drive current of FIG. 14(a) and output to the first
高周波変調成分を重畳させることで、第1光源111、第2光源112、及び第3光源113はそれぞれ擬似的にマルチモードのレーザ光をプローブ光として射出させ、プローブ光の可干渉性を低下させることができる。これにより、可干渉性の低下でプローブ光のスペックルが低減され、スペックルに起因する測定ばらつきが低減される。
By superimposing the high-frequency modulation components, the first
[第1実施形態]
次に、第1実施形態に係る血糖値測定装置について説明する。
[First embodiment]
Next, the blood glucose measuring device according to the first embodiment will be described.
本実施形態では、プローブ光を射出する光源と、入射されるプローブ光を被測定物に接触した状態で全反射させる全反射部材と、該全反射部材から出射されるプローブ光の光強度を検出する光強度検出部と、該光強度に基づき取得される血糖値情報を出力する出力部とを備え、第1支持部により光源と光強度検出部とを支持し、該第1支持部に着脱可能に設けられる第2支持部により全反射部材を支持する。 In this embodiment, the device includes a light source that emits a probe light, a total reflection member that totally reflects the incident probe light when it is in contact with the object to be measured, a light intensity detection unit that detects the light intensity of the probe light emitted from the total reflection member, and an output unit that outputs blood glucose level information obtained based on the light intensity. The light source and the light intensity detection unit are supported by a first support unit, and the total reflection member is supported by a second support unit that is detachably provided on the first support unit.
この構成により、光源と光強度検出部は交換せず、生体に接触する全反射部材のみを交換可能にすることで、装置コストを抑制しながら安全性を確保した血糖値測定装置を提供する。 This configuration allows only the total reflection member that comes into contact with the living body to be replaced, without replacing the light source and light intensity detection unit, providing a blood glucose measurement device that ensures safety while reducing device costs.
<血糖値測定装置100aの構成例>
まず、本実施形態に係る血糖値測定装置100aの構成を説明する。図15は血糖値測定装置100aの構成の一例を説明する図であり、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は側面図を示している。
<Configuration example of blood glucose
First, the configuration of the blood glucose
図15に示すように、血糖値測定装置100aは測定部1aを備え、測定部1aは第1支持部31と、QCL(Quantum Cascade Laser)110と、第2支持部32とを備えている。第2支持部32は、第1支持部31に対して着脱可能である。図15は、第2支持部32が第1支持部31に装着された状態を示している。
As shown in FIG. 15, the blood
第1支持部31は、箱状部材311と、背板312とを備えている。箱状部材311は、QCL110、第1中空光ファイバ151、第2中空光ファイバ152及び光検出器17を内部に支持する部材である。また背板312は、箱状部材311の+Z方向側の面の一部に固定され、第2支持部32との接続部として機能する部位である。ここで、図15(b)の正面図は、箱状部材311の内部を透視して示している。
The
箱状部材311は、内部における底板の+Z方向側の面上に、光源支持台181と、光検出器支持台182とを固定している。また、光源支持台181は、その斜面部分にQCL110を固定し、光検出器支持台182は、その斜面部分に光検出器17を固定している。これらの固定は接着剤やネジ等により行うことができる。この点は、以降で「固定」の用語を用いる場合においても同様とする。
The box-shaped
QCL110は、波長可変の量子カスケードレーザであり、波数1050cm-1のレーザ光を第1プローブ光として射出し、波数1070cm-1のレーザ光を第2プローブ光として射出し、また波数1100cm-1のレーザ光を第3プローブ光として射出する。 QCL110 is a wavelength-tunable quantum cascade laser that emits laser light with a wave number of 1050 cm-1 as the first probe light, laser light with a wave number of 1070 cm-1 as the second probe light, and laser light with a wave number of 1100 cm-1 as the third probe light.
換言すると、QCL110は、上述した実施形態(図1参照)における第1光源111、第2光源112及び第3光源113の機能を兼ね備えている。また本実施形態では、QCL110による第1~第3プローブ光の射出を制御信号で切り替え可能であるため、図1における第1シャッタ121、第2シャッタ122、第3シャッタ123、第1ハーフミラー131及び第2ハーフミラー132等の波長を切り替えるための構成が省略されている。なお、以降では第1~第3プローブ光をプローブ光Pと総称する。
In other words, the
第1中空光ファイバ151は、一端がQCD110に対してプローブ光Pを導光可能に固定され、QCD110によって支持されている。また、第1中空光ファイバ151の長さ方向におけるQCD110に接続する側の一部は、第1支持部31内に収容されている。一方、残りの部分は第1支持部31からATRプリズム16に向けて突き出して、突き出した側の端部に該当する第1中空光ファイバ151の他端が、ATRプリズム16の入射面161に当接している。但し、この他端はATRプリズム16に固定されておらず、ATRプリズム16は第1中空光ファイバ151から離間可能になっている。
One end of the first hollow
第2中空光ファイバ152は、一端が光検出器17に対してプローブ光Pを導光可能に固定され、光検出器17によって支持されている。また、第2中空光ファイバ152の長さ方向における光検出器17に接続する側の一部は、第1支持部31内に収容され、残りの部分は第1支持部31からATRプリズム16に向けて突き出している。突き出した側の端部に該当する第2中空光ファイバ152の他端は、ATRプリズム16の出射面164に当接している。但し、この他端はATRプリズム16に固定されておらず、ATRプリズム16は第2中空光ファイバ152の他端から離間可能になっている。
One end of the second hollow
第2支持部32は、図15(c)に示すように、X方向側からみた形状がL字型である部材であり、L字の-Z方向側の端部が箱状部材311の上面に当接している。また、第2支持部32におけるXZ平面に沿う平面部には、Y方向に貫通する2つの貫通孔321がX方向に配列して形成されている。一方、第1支持部31における背板312上には、2つの貫通孔321に1対1で対応する位置に2つのタップ孔313が設けられている。
As shown in FIG. 15(c), the
第2支持部32におけるL字の+Y方向側の端部には、ATRプリズム16の-Y方向側の面が当接され、ATRプリズム16が固定されている。第2支持部32は、このようにATRプリズム16の側面を固定して、ATRプリズム16を支持している。
The -Y side face of the
ATRプリズム16の+Y方向側の面と-Y方向側の面は、それぞれATRプリズム16における第1全反射面162又は第2全反射面163に直交する面であり、このうちのATRプリズム16の-Y方向側の面は、「全反射部材における全反射面に直交する1つの側面部」に対応する。
The +Y and -Y faces of the
また、貫通孔321は、第2支持部32が支持するATRプリズム16に対して所定の関係となる位置に形成されている。より具体的には、ATRプリズム16の入射面161と第1全反射面162とで形成される頂角を位置基準とした場合に、第2支持部32がATRプリズム16を支持した際に、この頂角に対して所定の関係となる位置に貫通孔321が形成されている。
The through
従って、貫通孔321とタップ孔313の位置が合うように第2支持部32を第1支持部31に装着すると、第1支持部31に対してATRプリズム16が所定の位置に配置され、また第1支持部31に対して第1全反射面162及び第2全反射面163が所定の位置に配置される。ここで、2つの貫通孔321はそれぞれ被結合部の一例であり、2つのタップ孔313はそれぞれ結合部の一例である。
Therefore, when the
第2支持部32を第1支持部31に装着する際には、第2支持部32を-Z方向に下降させて、第2支持部32におけるL字の-Z方向側の端部を箱状部材311の上面に当接させる。また第2支持部32の-Y方向側の面を背板312の+Y方向側の面に当接させる。
When attaching the
この状態で、背板312の2つのタップ孔313に対して、第2支持部32の2つの貫通孔321の位置が合うように、第2支持部32をより細かく位置合わせする。そして、位置合わせができた状態で、2つの貫通孔321のそれぞれにネジを挿通し、挿通されたネジをタップ孔313に螺合させることで、第2支持部32と第1支持部31とを結合させる。このようにして第2支持部32を第1支持部31に装着することができる。
In this state, the
なお、第2支持部32を第1支持部31に装着した際に、第1中空光ファイバ151の端部がATRプリズム16の入射面161に当接し、また第2中空光ファイバ152の端部がATRプリズム16の入射面161に当接するように、第1中空光ファイバ151及び第2中空光ファイバ152の位置は予め定められている。
The positions of the first hollow
また、図15では、貫通孔321に挿通し、タップ孔313に螺合させるネジは、図示を省略している。
In addition, in Figure 15, the screw that is inserted into the through
<血糖値測定装置100aの作用効果>
ATRプリズム16等の全反射部材を用いた血糖値等の生体情報の測定では、ATRプリズム16の第1全反射面162又は第2全反射面163の少なくとも一方に被測定物としての被検者の唇等を接触させて測定を行う。
<Effects of the blood
When measuring biological information such as blood glucose levels using a total reflection member such as the
この接触により第1全反射面162又は第2全反射面163に残渣やゴミが付着したり、キズがついたりする場合があり、その影響で被測定物によるプローブ光の減衰を正確に検出できずに血糖値を正確に測定できなくなる場合がある。また、被検者の唇等を接触させるため、1つの血糖値測定装置を複数の被検者で使い回しするのは、安全面や衛生面で好ましくない場合もある。
This contact may cause residue or dirt to adhere to the first
そのため、測定装置の一部を着脱して清掃や交換等のメンテナンスを行うことが好ましい。従来、測定装置の一部を着脱可能な装置として、発光素子等の光源と、光導波路等の光学部と、受光素子等の光検出器とを一基板上に形成し、交換可能にしたものが開示されている。 For this reason, it is preferable to perform maintenance such as cleaning and replacement by detaching a part of the measuring device. Conventionally, a measuring device has been disclosed in which a light source such as a light-emitting element, an optical section such as an optical waveguide, and a photodetector such as a light-receiving element are formed on a single substrate to make the part detachable and replaceable.
しかし、従来の技術では、光源と光学部と光検出器とを併せて交換するため、装置コストが増大する場合があった。特に血糖値測定で好適な中赤外領域のプローブ光に対応した光源や光検出器は高価であるため、装置コストの増大がより顕著になる。 However, in conventional technology, the light source, optical unit, and photodetector must all be replaced at the same time, which can increase the cost of the device. In particular, light sources and photodetectors compatible with probe light in the mid-infrared region, which is suitable for measuring blood glucose levels, are expensive, which makes the increase in device costs even more noticeable.
これに対し、本実施形態では、プローブ光Pを射出するQCL110と、ATRプリズム16から出射されるプローブ光Pの光強度を検出する光検出器17とを第1支持部31により支持し、第1支持部31に着脱可能に設けられた第2支持部によりATRプリズム16を支持する。
In contrast, in this embodiment, the
これにより、QCL110と光検出器17を交換することなくATRプリズム16を交換可能になる。QCL110と光検出器17を交換しないため、装置コストを抑制でき、またATRプリズム16を交換するため、安全面や衛生面で良好な状態を確保することができる。このようにして、装置コストを抑制しながら安全性を確保した測定装置を提供することができる。
This makes it possible to replace the
また本実施形態では、第2支持部32は、ATRプリズム16における第1全反射面162又は第2全反射面163に直交する面のうちの1つであるATRプリズム16の-Y方向側の面で、ATRプリズム16を支持する。
In addition, in this embodiment, the
このようにATRプリズム16を支持することで、第1全反射面162又は第2全反射面163に被検者の唇を接触させて測定を行う場合に、被検者はATRプリズム16の+Y方向側を自身の口に対向させて第1全反射面162又は第2全反射面163に唇を接触させることできる。また、入射面161、第1全反射面162、第2全反射面163及び出射面164を、ATRプリズム16の支持のために利用しない。そのため、ATRプリズム16の機能を阻害することなく、被検者の唇を被測定物とした血糖値測定を正確に行うことができる。
By supporting the
また本実施形態では、貫通孔321は、第2支持部32が支持するATRプリズム16に対して、所定の関係となる位置に形成されている。そのため、貫通孔321とタップ孔313の位置を合わせて第2支持部32を第1支持部31に装着すると、第1支持部31に対してATRプリズム16が所定の位置に配置され、また第1支持部31に対して第1全反射面162及び第2全反射面163が所定の位置に配置される。これにより、第2支持部32を第1支持部31から着脱させてもATRプリズム16を常に同じ位置に配置し、血糖値測定の再現性を確保することができる。
In addition, in this embodiment, the through
また本実施形態では、第1支持部31は、QCL110及び光検出器17とともに、導光部としての第1中空光ファイバ151を併せて支持する。これにより、QCL110の射出するプローブ光PをATRプリズム16に向けて適切に導光して、血糖値測定を適切に行うことができる。
In this embodiment, the
なお、本実施形態では、第1支持部31と第2支持部32を結合させる方法として、ネジを介して貫通孔321とタップ孔313を結合させるものを説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1支持部31の背板312に、タップ孔313に代えてノックピン(嵌合部)を設け、また第2支持部32のXZ平面に沿う平面部に貫通孔321に代えてノック孔(被嵌合部)を設ける。このノック孔にノックピンを嵌合させることで、第1支持部31と第2支持部32を結合させることもできる。
In this embodiment, the method of connecting the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る血糖値測定装置100bについて説明する。図16は、血糖値測定装置100bの構成の一例を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は(a)におけるA部(破線で示した部分)の詳細を示している。なお、図16(a)は血糖値測定装置100bを透視して示している。この点は以降に示す図の各正面図でも同様とする。また図16(c)における32uは、第2支持部32bを-Z方向側からみた図である。
[Second embodiment]
Next, a blood glucose
図16に示すように、血糖値測定装置100bは、第1支持部31bと、第2支持部32bとを備えている。
As shown in FIG. 16, the blood
これらのうち、第1支持部31bは、QCL110、第1中空光ファイバ151、第2中空光ファイバ152及び光検出器17を内部に支持する箱状の部材である。第1支持部31bは、内部における底板の+Z方向側の面上に、光源支持台181と、光検出器支持台182とを固定している。また、光源支持台181は、その斜面部分にQCL110を固定し、光検出器支持台182は、その斜面部分に光検出器17を固定している。さらに第1支持部31bの+Z方向側の面には、2つのノックピン314が設けられている。
Of these, the
第2支持部32bは、Y方向側からみた形状が六角形状であるブロック状の部材である。第2支持部32bには、ATRプリズム16を挿入して固定するための凹部16vと、ATRプリズム16に入射するプローブ光Pが通過する入射貫通孔327と、ATRプリズム16から出射するプローブ光Pが通過する出射貫通孔328とが形成されている。また第2支持部32bの-Z方向側の面には、第1支持部31における2つのノックピン314と1対1で対応する位置に、2つのノック孔322が設けられている。
The
図16(a)に示すように、入射貫通孔327は斜め方向に貫通する孔であり、QCL110からのプローブ光PがATRプリズム16の入射面161に到達可能に形成されている。出射貫通孔328も斜め方向に貫通する孔であり、ATRプリズム16を出射したプローブ光Pが光検出器17に到達可能に形成されている。
As shown in FIG. 16(a), the entrance through-
第2支持部32bにおけるノック孔322は、第2支持部32bが支持するATRプリズム16に対して、所定の関係となる位置に形成されている。そのため、ノックピン314とノック孔322とが嵌合するように第2支持部32bを第1支持部31bに装着すると、第1支持部31bに対してATRプリズム16が所定の位置に配置され、また第1支持部31bに対して第1全反射面162及び第2全反射面163が所定の位置に配置される。ここで、2つのノック孔322はそれぞれ被結合部の一例であり、2つのノックピン314はそれぞれ結合部の一例である。
The
第2支持部32bを第1支持部31bに装着する際には、第2支持部32bを-Z方向に下降させて、2つのノック孔322と2つのノックピン314とを嵌合させる。これにより第2支持部32bを第1支持部31bに装着することができる。
When attaching the
血糖値測定装置100bの構成により、第2支持部32bの第1支持部31bへの装着を容易に行うことができる。これ以外の効果は第1実施形態で説明したものと同様である。
The configuration of the blood
ここで、本実施形態で第2支持部32bと第1支持部31bとを結合させるための構成は各種変形が可能である。
In this embodiment, the configuration for connecting the
図17は、図16におけるA部の構成の変形例を示す図であり、(a)は第1変形例、(b)は第2変形例、(c)は第3変形例をそれぞれ示している。 Figure 17 shows modified examples of the configuration of part A in Figure 16, where (a) shows a first modified example, (b) shows a second modified example, and (c) shows a third modified example.
図17(a)の例では、第1支持部31bに2つのノック孔315を設け、この2つのノック孔315に1対1で対応する位置に、第2支持部32bに2つのノックピン323を設けている。このような構成でも第2実施形態と同様の効果が得られる。ここで、ノック孔315は結合部の一例であり、ノックピン323は被結合部の一例である。
In the example of FIG. 17(a), two
図17(b)の例では、第1支持部31bに3つのノックピン316を設けている。また、この3つのノックピン316は、第1支持部31bの+Z方向側の面における中心Cに対して非対称な位置に設けられている。具体的には、3つのノックピンのうちの真ん中のノックピンから中心Cまでの距離と、3つのノックピンのうちの左側のノックピンから中心Cまでの距離とを異ならせている。これにより、真ん中のノックピンの位置は、中心Cに対して左側のノックピンの位置とは非対称になっている。
In the example of FIG. 17(b), three
一方、第2支持部32bには、3つのノックピン316に1対1で対応する位置に、3つのノック孔324を設けている。ここで、ノックピン316は結合部の一例であり、ノック孔324は被結合部の一例である。また、3つのノックピン316は、複数の結合部の一例である。
On the other hand, the
このような構成でも第2実施形態と同様の効果が得られる。また、3つのノックピン316のうちの少なくとも2つを、中心Cに対して非対称な位置に設けることで、第1支持部31bに第2支持部32bを装着する向きを間違わないようにすることができる。装着の向きを正しくすることで、第2支持部32bが支持するATRプリズム16の側面を生体Sが対向する側面とは反対側に配置することができ、これにより血糖値の測定を適切に行うことができる。
With this configuration, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, by providing at least two of the three
図17(c)の例では、第1支持部31bにラッチ付凸部317を設け、第2支持部32bにラッチ付凹部325を設けている。ラッチ付凸部317に対するラッチ付凹部325の位置を合わせて第2支持部32bを押し付けることで、ラッチ付凸部317とラッチ付凹部325とを結合し、第2支持部32bを第1支持部31bに装着することができる。なお、ラッチ付凸部317とラッチ付凹部325とのラッチは、ラッチ付凸部317を内側に向けて押すことで解除できる。
In the example of FIG. 17(c), the
このラッチ付凸部317は結合部の一例であり、ラッチ付凹部325は被結合部の一例である。このような構成でも第2実施形態と同様の効果が得られる。
The latch-equipped
一方で、QCL110からのプローブ光PをATRプリズム16に導光する構成、及びATRプリズム16を出射するプローブ光Pを光検出器17に導光する構成にも、各種の変形が可能である。
On the other hand, various modifications are possible for the configuration for guiding the probe light P from the
図18は、このような導光部の変形例を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。図18の例では、第2支持部32bにおける入射貫通孔327にレンズ155を設け、また出射貫通孔328にレンズ156を設けている。この構成により、ATRプリズム16に到達するプローブ光Pの効率と、光検出器17に到達するプローブ光Pの効率をより向上させることができる。
Figure 18 is a diagram illustrating a modified example of such a light guide section, where (a) is a front view and (b) is a side view. In the example of Figure 18, a
また、図19は、導光部の他の変形例を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。図19の例では、第2支持部32bにおける入射貫通孔327に第3中空光ファイバ157を設け、また出射貫通孔328に第4中空光ファイバ158を設けている。また第1支持部31bのATRプリズム16へのプローブ光Pの入射側にレンズ159を設け、プローブ光Pの出射側にレンズ160を設けている。この構成でも、ATRプリズム16に到達するプローブ光Pの効率と、光検出器17に到達するプローブ光Pの効率を向上させることができる。
Figure 19 is a diagram illustrating another modified example of the light guide section, (a) being a front view and (b) being a side view. In the example of Figure 19, a third hollow
[第3実施形態]
次に、第3実施形態に係る血糖値測定装置100cについて説明する。図20は、血糖値測定装置100cの構成の一例を説明する図である。(a)は正面図、(b)は(a)のB-B断面図である。図20に示すように、血糖値測定装置100cは第2支持部32cを備え、第2支持部32cは開放部326を備えている。
[Third embodiment]
Next, a blood glucose
ATRプリズム16は-Y方向側の側面を、第2支持部32cに設けられた凹部16vにおける+Y方向側の面に当接させて固定されている。開放部326は、第2支持部32cに固定されたATRプリズム16の下方(-Z方向側)に設けられた空隙である。
The
被検者の唇をATRプリズム16に接触させる血糖値測定において、このような開放部326を設けることで、上唇を第1全反射面162に接触させるとともに下唇を開放部326に差し込んで第2全反射面163に接触させることができる。これにより、第2支持部32cにブロック状部材を用いた場合にも、第1全反射面162及び第2全反射面163の両面に唇を接触させて血糖値を測定できる。なお、これ以外の効果は第1実施形態で説明したものと同様である。
In blood glucose level measurement in which the subject's lips are brought into contact with the
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments above, and various modifications and variations are possible without departing from the scope of the claims.
実施形態では、吸光度取得部21、血糖値取得部22、駆動制御部23等の機能を1つの処理部2が実現する例を示したが、これに限定されるものではない。これらの機能を別々の処理部により実現してもよいし、吸光度取得部21及び血糖値取得部22の機能を複数の処理部に分散させて実現してもよい。また、処理部の機能や、データ収録部216等の記憶装置の機能をクラウドサーバ等の外部装置が実現する構成にすることも可能である。
In the embodiment, an example has been shown in which the functions of the
また、実施形態では、生体情報として血糖値を測定する例を示したが、これに限定されるものではなく、ATR法に基づいて測定できれば、他の生体情報の測定に実施形態を適用することもできる。 In addition, in the embodiment, an example of measuring blood glucose level as biological information is shown, but this is not limited to this, and the embodiment can also be applied to measuring other biological information as long as it can be measured based on the ATR method.
また、光源で射出された後や中空光ファイバから出射された後に、プローブ光の一部を分岐させるビームスプリッタ等の光学素子と、分岐された一部のプローブ光強度を検出する検出素子とを設け、プローブ光強度の変動を抑制するように、光源の駆動電圧又は駆動電流をフィードバック制御する構成にしてもよい。これにより、光源の出力変動を抑え、より正確な生体情報の測定が可能になる。 Also, an optical element such as a beam splitter that branches off a portion of the probe light after it is emitted by the light source or after it is emitted from the hollow optical fiber, and a detection element that detects the intensity of the branched portion of the probe light may be provided, and the drive voltage or drive current of the light source may be feedback-controlled to suppress fluctuations in the probe light intensity. This suppresses output fluctuations of the light source, enabling more accurate measurement of biological information.
また、血糖値測定装置が1つの光源を備え、1つの光源から1つの波長のプローブ光を射出させて測定する場合にも実施形態を適用可能である。 The embodiments can also be applied when the blood glucose measuring device has one light source and measures by emitting probe light of one wavelength from the one light source.
また、上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(digital signal processor)、FPGA(field programmable gate array)や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。 Furthermore, each function of the embodiments described above can be realized by one or more processing circuits. Here, the term "processing circuit" in this specification includes a processor programmed to execute each function by software, such as a processor implemented by an electronic circuit, and devices such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), DSP (digital signal processor), FPGA (field programmable gate array), and conventional circuit modules designed to execute each function described above.
1、1a 測定部
100、100a 血糖値測定装置(生体情報測定装置の一例)
101 吸光度測定装置
110 QCL(光源の一例)
111 第1光源(光源の一例)
112 第2光源(光源の一例)
113 第3光源(光源の一例)
121 第1シャッタ
122 第2シャッタ
123 第3シャッタ
131 第1ハーフミラー
132 第2ハーフミラー
14 カップリングレンズ
151 第1中空光ファイバ
152 第2中空光ファイバ
153 導光支持部材
154 出射支持部材
16 ATRプリズム
161 入射面
162 第1全反射面
163 第2全反射面
164 出射面
17 光検出器(光強度検出部の一例)
181 光源支持台
182 光検出器支持台
2 処理部
21 吸光度取得部
211 光源駆動部
212 光源制御部
213 シャッタ駆動部
214 シャッタ制御部
215 データ取得部
216 データ収録部
217 吸光度出力部
22 血糖値取得部
221 生体情報出力部(出力部の一例)
31 第1支持部
311 箱状部材
312 背板
313 タップ孔(結合部の一例)
314 ノックピン(結合部の一例)
315 ノック孔(結合部の一例)
316 ノックピン(複数の結合部の一例)
317 ラッチ付凸部(結合部の一例)
32 第2支持部
321 貫通孔(被結合部の一例)
322、324 ノック孔(被結合部の一例)
323 ノックピン(被結合部の一例)
325 ラッチ付凹部(被結合部の一例)
326 開放部
501 CPU
506 ディスプレイ
519 検出I/F
S 生体(被測定物の一例)
P プローブ光
θ0 入射角度
θ1~θ4 傾斜角
θC 臨界角
φ ブリュースター角
1,
101
111 First light source (an example of a light source)
112 Second light source (an example of a light source)
113 Third light source (an example of a light source)
121
181 Light
31
314 Knock pin (an example of a joint)
315 Knock hole (an example of a joint)
316 Knock pin (an example of multiple joints)
317 Latch-equipped protrusion (an example of a coupling part)
32
322, 324 Knock hole (an example of a coupled part)
323 Knock pin (an example of a joint)
325 Latch recess (an example of a coupled part)
326
506
S Living body (an example of an object to be measured)
P Probe light θ 0 Incident angle θ 1 ~ θ 4 Inclination angle θ C Critical angle φ Brewster angle
Claims (10)
入射される前記光を被測定物に接触した状態で全反射させる全反射面を含む全反射部材と、
前記全反射部材から出射される出射光の光強度を検出する光強度検出部と、
前記光強度に基づき取得される測定値を出力する出力部と、
前記光源と、前記光強度検出部と、を支持する第1支持部と、
前記全反射部材を支持し、前記第1支持部に着脱可能に設けられる第2支持部と、を備え、
前記第1支持部及び前記第2支持部の少なくとも一方は、前記光源からの前記光を前記全反射部材へ前記全反射面に対して斜め方向に入射させる導光部を支持し、
前記第2支持部は、前記全反射部材における前記全反射面に非平行な側面部を支持する
測定装置。 A light source that emits light;
a total reflection member including a total reflection surface that totally reflects the incident light in a state of contact with the object to be measured;
a light intensity detection unit that detects the light intensity of the light emitted from the total reflection member;
an output unit that outputs a measurement value obtained based on the light intensity;
a first support portion that supports the light source and the light intensity detection portion ;
a second support portion that supports the total reflection member and is detachably provided on the first support portion;
At least one of the first support portion and the second support portion supports a light guiding portion that causes the light from the light source to be incident on the total reflection member in a direction oblique to the total reflection surface ,
The second support portion supports a side portion of the total reflection member that is not parallel to the total reflection surface.
Measuring equipment.
入射される前記光を被測定物に接触した状態で全反射させる全反射面を含む全反射部材と、
前記全反射部材から出射される出射光の光強度を検出する光強度検出部と、
前記光強度に基づき取得される測定値を出力する出力部と、
前記光源と、前記光強度検出部と、を支持する第1支持部と、
前記全反射部材を支持し、前記第1支持部に着脱可能に設けられる第2支持部と、を備え、
前記第2支持部は、前記全反射面に対して斜め方向に進む前記光を通過させ、前記光を前記全反射部材へ前記斜め方向に入射させる入射貫通孔を備え、前記全反射部材における前記全反射面に非平行な側面部を支持する
測定装置。 A light source that emits light;
a total reflection member including a total reflection surface that totally reflects the incident light in a state of contact with the object to be measured;
a light intensity detection unit that detects the light intensity of the light emitted from the total reflection member;
an output unit that outputs a measurement value obtained based on the light intensity;
a first support portion that supports the light source and the light intensity detection portion ;
a second support portion that supports the total reflection member and is detachably provided on the first support portion;
The second support portion has an incident through hole that passes the light traveling in an oblique direction with respect to the total reflection surface and causes the light to be incident on the total reflection member in the oblique direction, and supports a side portion of the total reflection member that is not parallel to the total reflection surface.
Measuring equipment.
請求項2に記載の測定装置。 The measuring device according to claim 2 , wherein at least one of the first support portion and the second support portion supports a light guiding portion that causes the light from the light source to be incident on the total reflection member in the oblique direction.
請求項1又は3に記載の測定装置。 The measuring device according to claim 1 , wherein the light guide portion includes at least one of an optical fiber, a mirror, and a lens.
請求項1乃至4の何れか1項に記載の測定装置。 The measuring device according to claim 1 , wherein the second support portion supports the total reflection member such that a second total reflection surface facing the total reflection surface of the total reflection member is open.
請求項1乃至5の何れか1項に記載の測定装置。 The measurement device described in any one of claims 1 to 5, wherein the second support portion includes a plurality of surfaces that are non-parallel to the total reflection surface, and is coupled to the first support portion such that at least one of the plurality of surfaces does not contact the first support portion and at least one of the plurality of surfaces contacts the first support portion.
前記被結合部は、前記第2支持部が第1の向きと反対の第2の向きのときに前記結合部と結合されない
請求項1乃至6の何れか1項に記載の測定装置。 the second support portion includes a coupled portion that is coupled to the coupling portion of the first support portion when the second support portion is in a first orientation;
The measuring device according to claim 1 , wherein the coupled portion is not coupled to the coupling portion when the second support portion is in a second orientation opposite to the first orientation.
請求項1乃至7の何れか1項に記載の測定装置。 The measurement device according to claim 1 , wherein the first support portion supports the light source and the light intensity detector.
前記出力部は、前記光強度に基づき取得される生体情報を出力する
生体情報測定装置。 A measuring device according to any one of claims 1 to 8 ,
The output unit is a biological information measuring device that outputs biological information acquired based on the light intensity.
請求項9に記載の生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 9 , wherein the biological information is blood glucose level information.
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