JPH1078437A - 血糖計 - Google Patents

血糖計

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Publication number
JPH1078437A
JPH1078437A JP23274396A JP23274396A JPH1078437A JP H1078437 A JPH1078437 A JP H1078437A JP 23274396 A JP23274396 A JP 23274396A JP 23274396 A JP23274396 A JP 23274396A JP H1078437 A JPH1078437 A JP H1078437A
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JP
Japan
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light
blood
light receiving
blood glucose
receiving element
Prior art date
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Pending
Application number
JP23274396A
Other languages
English (en)
Inventor
Taketoshi Sato
武年 佐藤
Masayo Haji
雅代 土師
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 採血血液の測定によって血糖値を測定する方
法は、個々の測定毎に比較的多量の血液を採血している
ものであり、かなりの苦痛を伴うものである。 【解決手段】 発光素子2が放射する可視光域から赤外
光域までの光を、指先等を透過させ、この透過光または
反射光を複数の受光素子3・4によって受け、波形処理
手段8によって複数の受光素子によって得た波形の差を
演算し、この演算値を、少量の血液を使用して予め求め
た定数によって除することによって、血液中に吸収され
た血糖量を推定する血糖計としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、血液中の糖分を測
定する血糖計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、血糖値は健康診断の際の採血血液
によって測定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】採血血液の測定によっ
て血糖値を測定する方法は、個々の測定毎に比較的多量
の血液を採血しているものであり、かなりの苦痛を伴う
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の受光素
子が受光した人体を通過した発光素子が発生した光を波
形処理手段によって処理し、少量の血液を使用して予め
求めた定数を使用して、簡単に血糖値を検査できる血糖
計としている。
【0005】
【発明の実施の形態】請求項1に記載した発明は、発光
素子が放射する可視光域から赤外光域までの光を、指先
等を透過させ、この透過光または反射光を複数の受光素
子によって受け、波形処理手段によって複数の受光素子
によって得た波形の差を演算し、この演算値を、少量の
血液を使用して予め求めた定数によって除することによ
って、血液中に吸収された血糖量を推定する血糖計とし
ている。
【0006】請求項2に記載した発明は、受光素子は、
0.9umから1.7umの波長を選択するものと、0.9umから1.9
umの波長を選択するものとを使用する構成として、血糖
値の主体であるグルコース糖による吸収を精度良く検知
できる血糖計としている。
【0007】請求項3に記載した発明は、受光素子とし
て量子型のものを使用することによって、波長の長い血
糖量の推定が正確にできる血糖計としている。
【0008】請求項4に記載した発明は、波形処理手段
は、波形の周波数解析を行う周波数解析手段を備えて、
1心拍中の血流の最も多い部分を選んで血糖量を推定
し、正確な測定ができる血糖計としている。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例について図1を参照しな
がら説明する。図1は本実施例の構成を説明するブロッ
ク図である。
【0010】指先を挿入するプロープ1内に発光素子2
と、発光素子2が発光した光を指先を介して受ける第1
の受光素子3・第2の受光素子4とを設けている。発光
素子2は、発光電源5からの電源の供給を受けて、可視
光域から赤外光域までの幅広い波長の光を発光してい
る。第1の受光素子3・第2の受光素子4は、発光素子
1が発光した光が指先を透過した透過光を受光してい
る。このとき、第1の受光素子3・第2の受光素子4は
共に波長選択性を有しており、特定波長の光を特に良く
吸収するものである。第1の受光素子3には第1の増幅
器6が、第2の受光素子4には第2の増幅器7が接続さ
れており、それぞれの受光素子で得た信号を増幅してい
る。第1の増幅器6・第2の増幅器7の信号は、それぞ
れの信号波形の差を演算する波形処理手段8に接続され
ている。波形処理手段8の信号は、波形血糖値関連手段
9を介して血糖値表示手段10に接続されている。波形
血糖値関連手段9は、波形処理手段8の出力と血糖値入
力手段11から得られる情報を関係づけている。また血
糖値表示手段10は、前記波形血糖値関連手段9によっ
て決定した関係に基づいて、波形処理手段8から得た情
報から血糖値を表示している。
【0011】以下本実施例の動作について説明する。図
示していないスイッチをオンすると、発光電源5が発光
素子2に電源を供給して、発光素子2から広帯域の光が
指先に照射される。この指先を透過した光は、第1の受
光素子3と第2の受光素子4によって受光される。第1
の受光素子3と第2の受光素子4とは、特定波長の光を
特に良く吸収する。つまり、各受光素子が受光する光量
I(λ)は、特定波長λのときに特に多くなるものであ
る。図2は各受光素子の受光特性を示しており、第1の
受光素子3はλ1からλ2に波長選択性を有しており、第
2の受光素子4はλ1からλ3に波長選択性を有してい
る。つまり、λ1からλ2の波長域でオーバーラップして
おり、λ2からλ3の波長域ではオーバーラップしていな
いものである。この波長域λ2からλ3の光の量は、血液
中に含まれているグルコース糖によって、つまり血糖値
によって決定されるものであり、波形処理手段8はこの
波長域λ2からλ3の光の量を演算している。
【0012】以下、具体的に本実施例による血糖値の推
定についての手順を説明する。先ず第1の受光素子3の
吸光度A1(t)を求める。時刻tにおける第1の受光素子
3の吸光度A1(t)は、数1で示すとおりである。
【0013】
【数1】
【0014】ここでIinは発光素子1による入射光量、I
(λ)は第1の受光素子3による波長λでの透過光量であ
る。右辺の第1項のA1tは人体組織による吸光度を示し
ており、第2項は血液による吸光度を示している。第2
項中のEλは波長λにおける吸光係数を、Cは血糖濃度
を、lは光路長を示している。
【0015】次に時刻tにおける第2の受光素子4の吸
光度A2(t)を求める。時刻tにおける第2の受光素子4
の吸光度A2(t)は、数2に示すようになる。
【0016】
【数2】
【0017】右辺の第1項のA2tは人体組織による吸光
度を示し、第2項は血液による吸光度を示している。第
2項中のEλは波長λにおける吸光係数を、Cは血糖濃
度を、lは光路長を示している。
【0018】次に、数1で表現した吸光度A1(t)と数2
で表現した吸光度A2(t)の差ΔAを求める。時刻tにおけ
る各吸光度の差は、組織による吸光度A1tとA2tとが等し
いとすれば、数3で表現されるものとなる。
【0019】
【数3】
【0020】続いて数3で表現される吸光度の差を心拍
の1周期の時間で積分する。この積分値は数4で表現さ
れるものとなる。
【0021】
【数4】
【0022】ここで、血糖濃度C、吸光係数Eλは時間
に無関係とする。また、光路lは時間積分により心拍の
1周期の間に最長光路Lになるとする。つまり血管が膨
張すると考える。前記仮定を式によって表現すれば数5
となる。
【0023】
【数5】
【0024】前記数4中に数5を代入すると、数6が成
立する。
【0025】
【数6】
【0026】ここで、波長λにおける光量の変化分をΔ
I(光の吸収分)とすると、吸光度を示す式は、数7に
示すように簡略化される。
【0027】
【数7】
【0028】この数7を数6に代入すると、数8を得る
ことが出来る。
【0029】
【数8】
【0030】この数8を変形すると、数9に示すΔS
と、数10に示す比例定数Kを得ることができる。
【0031】
【数9】
【0032】
【数10】
【0033】数9は、ΔSは血糖濃度Cに比例すること
を示している。またこのときの比例定数Kは、数10に
示すものである。
【0034】つまり測定時間t1における、血糖濃度C1
と、第1の受光素子3の光量の変化分(波長λ1から波
長λ2間での積分値)を心拍の1周期における時間で積
分した値と、第2の受光素子4の光量の変化分(波長λ
1から波長λ3間での積分値)を心拍の1周期における時
間で積分した値の差ΔS1が判れば、被測定者個人の比
例常数K1が判明する。つまり数11に示すとおりであ
る。
【0035】
【数11】
【0036】このように被測定者個人の比例常数K1さ
えわかれば、2度目以降は、第1の受光素子3が受光す
る光量の変化分(波長λ1から波長λ2間での積分値)を
心拍の1周期における時間で積分した値と、第2の受光
素子4が受光する光量の変化分(波長λ1から波長λ3間
での積分値)を心拍の1周期における時間で積分した値
の差ΔS2を測定するだけで、その人の血糖濃度がわか
るものである。つまり、採血による痛みを伴うことなく
血糖値C2を数12に示すように測定できるものであ
る。
【0037】
【数12】
【0038】第1の受光素子3が受光する光量の変化分
(波長λ1から波長λ2間での積分値)とは、第1の受光
素子3で測定される検知電流の変化分である。すなわち
図3(a)として示している、第1の増幅器6の出力波
形である。同様に第2の受光素子4が受光する光量の変
化分(波長λ1から波長λ3間での積分値)とは、第2の
受光素子4で測定される検知電流の変化分で、図3
(b)に示す第2の増幅器7の出力波形である。また、
第1の受光素子3の検知電流の変化分と第2の受光素子
4の検知電流の変化分の差は、図3(c)に示す波形で
あり、この信号を心拍の1周期における時間で積分した
値がΔSである。
【0039】実際には、以上の手順によってΔS1を求
め、このとき例えば耳朶から採取した少量の血液を使用
して血糖値C1を求め、血糖値入力手段11によってこ
の値を装置に入力するものである。この血糖値C1とΔ
S1とによって、比例定数K1を算出し記憶する。以後は
図4に示しているように、ΔS2を求めさえすれば血糖
値C2を得ることができる。つまり数13に示す演算に
よって、血糖値Cを求めることができる。
【0040】
【数13】
【0041】以上のように本実施例によれば、例えば耳
朶から採取した少量の血液を使用して、初期の血糖値C
1を検査するだけで、以後は指先の透過光線を測定する
だけで簡単に血糖値を測定することができるものであ
る。
【0042】このとき本実施例では、第1の受光素子3
と第2の受光素子4の2個の受光素子を使用している
が、特に2個に限定する必要はなく、複数個使用するこ
とによって発明の目的を達することが出来るものであ
る。
【0043】また第1の受光素子として、0.9umから1.7
umに吸収波長域を有するものを使用し、第2の受光素子
として0.9umから1.9umに吸収波長域を有するものを使用
すれば、特に血液中のグルコース糖による吸収を精度良
く検知できる。図5はこの場合の、第1の受光素子3と
第2の受光素子4の検知波長域の感度特性を示してい
る。
【0044】つまり、第1の受光素子3と第2の受光素
子4によるオーバーラップしない波長域を1.7umから1.9
umに設定することによって、血糖値の主体であるグルコ
ース糖による吸収を精度良く検知できるものである。
【0045】また第1の受光素子3・第2の受光素子4
として量子型の受光素子を使用するようにしても、血糖
値の主体であるグルコース糖による吸収を精度良く検知
できるものである。つまり図6に示しているように、量
子型の受光素子の受光特性は、波長が長くなるにつれて
高感度となるものである。従って、水の検知波長よりグ
ルコース糖の検知波長の方が感度特性が良く、精度の高
い検知ができるものである。
【0046】またこのとき、波形処理手段8として周波
数解析を行う周波数解析手段を使用した場合には、波形
処理手段8による処理がより正確にできるものである。
グルコース糖の信号の感度を高くとれる。
【0047】図7(a)は、前記図3(c)の波形を拡
大して示したものである。この波形は、第1の受光素子
3・第2の受光素子4によって得た波形の差の微小信号
を増幅したもので、高周波のノイズ成分も同時に増幅さ
れて重畳された波形となっている。この波形を周波数解
析手段によって解析した波形が、図7(b)に示してい
るものである。図7(b)に示しているように、この波
形の成分は1.2Hz付近と60Hz付近にピークを有している
ものである。1.2Hz付近の周波数成分は心拍数を示して
おり、60Hzは交流商用電源の周波数を示している。つま
り周波数解析手段を使用することによって、心拍数を示
す1.2Hz付近だけの値に絞ってデーター処理をすること
ができるものである。
【0048】さらに周波数解析手段を使用することによ
って、動脈波の1心拍中の血流量の違いによる透過光量
の差による誤差を回避することができるものである。つ
まり、周波数解析手段を使用することによって、特定の
周波数のスペクトルの差異を比較することができ、変化
を正確に把握することができるものである。
【0049】なお本実施例では、第1の受光素子3・第
2の受光素子4は、発光素子2が放射した光が指先を透
過した透過光を受光するようにしているが、指先によっ
て反射させた光を受光するように構成しても同様の効果
を発揮するものである。
【0050】
【発明の効果】請求項1に記載した発明は、可視光域か
ら赤外光域までの光を発光する発光素子と、発光素子が
発光した光の反射光或いは透過光を受光する複数の受光
素子と、各々の受光素子によって得た波形の差を演算す
る波形処理手段と、血液中の血糖値を入力する血糖値入
力手段と、波形処理手段の出力と血糖値入力手段から得
られる情報を関係づける波形血糖値関連手段と、血糖値
を表示する血糖値表示手段とを有する構成として、少量
の血液を使用して予め求めた定数を使用して、簡単に血
糖値を検査できる血糖計を実現するものである。
【0051】請求項2に記載した発明は、受光素子は、
0.9umから1.7umの波長を選択するものと、0.9umから1.9
umの波長を選択するものとを使用する構成として、血糖
値の主体であるグルコース糖による吸収を精度良く検知
できる血糖計を実現するものである。
【0052】請求項3に記載した発明は、受光素子とし
て量子型のものを使用する構成として、グルコース糖分
の検知波長帯での検知感度が高く、水分の検知波長帯で
の検知感度が低く、グルコース糖による吸収を精度良く
検知できる血糖計を実現するものである。
【0053】請求項4に記載した発明は、波形処理手段
は、波形の周波数解析を行う周波数解析手段を有する構
成として、動脈波の動きに応じて透過光量が異なったり
することによる変化分やノイズ成分を周波数分析によっ
て特定周波数における変化として検出でき、グルコース
糖による吸収を精度良く検知できる血糖計を実現するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である血糖計の構成を示すブロ
ック図
【図2】同、第1の受光素子と第2の受光素子の検知特
性を説明する特性図
【図3】(a)同、第1の受光素子・第1の増幅器の出
力信号を示す波形図 (b)同、第2の受光素子・第2の増幅器の出力信号を
示す波形図 (c)同、2つの信号の差を示す波形図
【図4】同、波形血糖値関連手段の動作を示す特性図
【図5】同、第1の受光素子・第2の受光素子に特定波
長帯を選択する特性のものを使用した場合の検知特性を
説明する特性図
【図6】同、量子型の受光素子を使用した場合の検知特
性を説明する特性図
【図7】(a)図3(c)の拡大図 (b)同、スペクトル分析図
【符号の説明】
2 発光素子 3 第1の受光素子 4 第2の受光素子 8 波形処理手段 9 波形血糖値関連手段 10 血糖値表示手段 11 血糖値入力手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視光域から赤外光域までの光を発光す
    る発光素子と、発光素子が発光した光の反射光或いは透
    過光を受光する複数の受光素子と、各々の受光素子によ
    って得た波形の差を演算する波形処理手段と、血液中の
    血糖値を入力する血糖値入力手段と、波形処理手段の出
    力と血糖値入力手段から得られる情報を関係づける波形
    血糖値関連手段と、血糖値を表示する血糖値表示手段と
    を有する血糖計。
  2. 【請求項2】 受光素子は、0.9umから1.7umの波長を選
    択するものと、0.9umから1.9umの波長を選択するものと
    を使用する請求項1記載の血糖計。
  3. 【請求項3】 受光素子として量子型のものを使用する
    請求項1記載の血糖計。
  4. 【請求項4】 波形処理手段は、波形の周波数解析を行
    う周波数解析手段を有する請求項1記載の血糖計。
JP23274396A 1996-09-03 1996-09-03 血糖計 Pending JPH1078437A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG121766A1 (en) * 2003-04-16 2006-05-26 Choon Meng Ting Monitoring blood glucose levels
JPWO2006040841A1 (ja) * 2004-10-15 2008-05-15 長崎県 血糖値の非侵襲測定装置
CN100423686C (zh) * 2005-08-26 2008-10-08 夏普株式会社 检测器
CN108152244A (zh) * 2017-12-15 2018-06-12 京东方科技集团股份有限公司 一种血糖检测装置和血糖检测方法

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