(57)【要約】【課題】生体との間に整合用媒体を介在させることを的確に行う。【解決手段】近赤外光を生体表面に向けて照射するとともに生体内部からの反射光を受光して受光成分から得られる生体信号に基づいて生体中の成分濃度を測定する生体信号測定装置で用いられるプローブ１である。近赤外光の射出部１２と受光用入射部１４とを備えるとともに、生体との界面に介在させる屈折率整合用媒体３を貯蔵する貯蔵部２０と、該貯蔵部内の屈折率整合用媒体を圧力負荷にて吐出口から吐出させる搬送手段２２とからなる吐出手段２を備える。プローブ１自体が屈折率整合用媒体３を備えて該媒体３の吐出により生体との間に媒体３を介在させるようにしたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外光を生体表面に向けて照射するとともに生体内部からの反射光を受光して受光成分から得られる生体信号に基づいて生体中の成分濃度を測定する生体信号測定装置で用いられるプローブであって、近赤外光の射出部と受光用入射部とを備えるとともに、生体との界面に介在させる屈折率整合用媒体を貯蔵する貯蔵部と、該貯蔵部内の屈折率整合用媒体を吐出口から吐出させる搬送手段とからなる吐出手段を備えていることを特徴とする生体信号測定用プローブ。
【請求項２】
屈折率整合用媒体はその屈折率が生体の皮膚の屈折率とほぼ同じであることを特徴とする請求項１記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項３】
上記搬送手段は貯蔵部内の屈折率整合用媒体を圧力負荷にて吐出口から吐出させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項４】
屈折率整合用媒体の吐出量は、生体側の皮丘と皮溝との間の高低差と、射出部と受光用入射部が位置するプローブ先端面の面積とに応じて決定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項５】
生体との間隔を検出する検出手段を備えて、上記吐出手段は検出手段で検出される間隔が所定値以下となった時に屈折率整合用媒体を吐出するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項６】
上記検出手段は上記射出部から射出されるとともに受光用入射部に入射する近赤外光を基に生体との間隔を検出するものであることを特徴とする請求項５記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項７】
上記検出手段は生体側に向けて突出して生体との接触で押し込まれるプランジャーであり、上記搬送手段手段は該プランジャーの移動で屈折率整合用媒体を吐出するものであることを特徴とする請求項５記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項８】
上記所定値は生体側の皮丘の高さとプローブ先端面の面積と屈折率整合用媒体の吐出量との関係に基づいて設定されたものであることを特徴とする請求項５〜７いずれかの項に記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項９】
吐出手段はプローブに対して着脱自在なものとして形成されていることを特徴とする請求項３記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項１０】
吐出された生体信号整合用媒体のうちの余剰分を除去する除去手段を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項１１】
除去手段はプローブに形成された毛細管構造であることを特徴とする請求項１０記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項１２】
除去手段は吸引用ポンプであることを特徴とする請求項１０記載の生体信号測定用プローブ。
【請求項１３】
射出部及び受光用入射部を備えるコア部と、コア部を囲む外輪部とを有して、外輪部はコア部に対してスライド自在であるとともにコア部よりも突出する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかの項に記載の生体信号測定用プローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は近赤外光を生体表面に向けて照射するとともに生体からの反射光を受光して受光成分から得られる生体信号に基づいて生体中の成分濃度を測定する生体信号測定装置で用いられるプローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体表面に近赤外光を照射して生体からの反射光を受光し、受光成分から生体信号を測定することによって生体内の成分濃度を測定する生体信号測定装置において、その近赤外光の射出部と受光用入射部とを備えるプローブと生体との間に屈折率整合用媒体を介在させることで、プローブと生体との接触具合が測定精度に与える影響を抑制することが特許文献１及び特許文献２に示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特表平１１−５１０４１７号公報
【特許文献２】
特開平１１−４７１２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例では、屈折率整合用媒体を介在させることが好ましいことが示されているだけで、上記媒体をどのようにしてプローブと生体との間に介在させるかという点に関しては何も言及されていない。
【０００５】
また、上記媒体を生体における生体信号を測定しようとする箇所に塗布し、この塗布箇所にプローブを当てて測定を行う場合、糖尿病が原因で目が不自由な患者には塗布及び塗布箇所の確認が困難である。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは生体との間に整合用媒体を介在させることを的確に行うことができる生体信号測定用プローブを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、近赤外光を生体表面に向けて照射するとともに生体内部からの反射光を受光して受光成分から得られる生体信号に基づいて生体中の成分濃度を測定する生体信号測定装置で用いられるプローブであって、近赤外光の射出部と受光用入射部とを備えるとともに、生体との界面に介在させる屈折率整合用媒体を貯蔵する貯蔵部と、該貯蔵部内の屈折率整合用媒体を吐出口から吐出させる搬送手段とからなる吐出手段を備えていることに特徴を有している。プローブ自体が屈折率整合用媒体を備えて該媒体の吐出により生体との間に媒体を介在させるようにしたものである。
【０００８】
この屈折率整合用媒体はその屈折率が生体の皮膚の屈折率とほぼ同じであるものを好適に用いることができる。
【０００９】
上記搬送手段としては、貯蔵部内の屈折率整合用媒体を圧力負荷にて吐出口から吐出させるものが媒体の吐出を確実に行うことができる点で好ましい。
【００１０】
屈折率整合用媒体の吐出量は、生体側の皮丘と皮溝との間の高低差と、射出部と受光用入射部が位置するプローブ先端面の面積とに応じて決定されていると、媒体の吐出量が多すぎたり少なすぎたりすることがなくて、取り扱い及び測定精度の向上の点で好ましい。
【００１１】
生体との間隔を検出する検出手段を備えて、上記吐出手段は検出手段で検出される間隔が所定値以下となった時に屈折率整合用媒体を吐出するものであってもよい。媒体の吐出を自動で行うことができる。
【００１２】
この時の検出手段には、上記射出部から射出されるとともに受光用入射部に入射する近赤外光を基に生体との間隔を検出するものを用いると、別途検出手段を必要とせずに生体との間隔を検出することができる。
【００１３】
また、上記検出手段が生体側に向けて突出して生体との接触で押し込まれるプランジャーであり、上記搬送手段は該プランジャーの移動で屈折率整合用媒体を吐出するものであると、吐出手段と検出手段とでプランジャーを共用することができて、部品数を少なくすることができる。
【００１４】
そして上記所定値が生体側の皮丘の高さとプローブ先端面の面積と屈折率整合用媒体の吐出量との関係に基づいて設定されたものであると、適切なタイミングで媒体の吐出を行うことができる。
【００１５】
さらに吐出手段はプローブに対して着脱自在なものとして形成されていてもよい。プローブの小型化が容易となる。
【００１６】
また、吐出された生体信号整合用媒体のうちの余剰分を除去する除去手段を備えていると、余剰分の媒体が生体を伝って流れ落ちる事態を避けることができる。
【００１７】
この時の除去手段にはプローブに形成された毛細管構造や、吸引用ポンプを好適に用いることができる。
【００１８】
また、射出部及び受光用入射部を備えるコア部と、コア部を囲む外輪部とを有して、外輪部はコア部に対してスライド自在であるとともにコア部よりも突出する方向に付勢されていると、媒体を生体との間に介在させることがより確実に行うことができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１は生体信号測定装置におけるプローブ１を示しており、生体信号測定用の近赤外光の照射用の光ファイバーと受光用の光ファイバーとが内部に配されている上記プローブ１は、図２に示すように、その先端面に上記照射用の光ファイバーの端面である射出部１２と、上記受光用の光ファイバーの端面である受光用入射部１４とが配されている。なお、照射用の光ファイバーの他端は生体信号装置における発光手段に接続されており、受光用の光ファイバーの他端は受光素子のような受光手段に接続されている。
【００２０】
そして、該プローブ１においては、上記の両光ファイバーの他に、屈折率整合用の媒体３を貯蔵するための貯蔵部２０と、貯蔵部２０内の媒体３をプローブ１の先端面に開口する吐出口２１から吐出させるための搬送手段２２とが設けられている。図中２３は貯蔵部２０内に媒体３を補充する際の補充口であり、通常時は栓にて閉じられている。
【００２１】
図１に示した搬送手段２２は、押し込みボタン２４とこの押し込みボタン２４を復帰させるための復帰ばね２５と、押し込みボタン２４の可動空間と上記貯蔵部２０とをつなぐ管路２６とで形成されており、押し込みボタン２４を押し込めば、管路２６内の空気が圧縮されて貯蔵部２０内の媒体３に圧力を加えることで媒体３を吐出口２１から吐出させる。この時の媒体３の吐出量は、押し込みボタン２４のストロークに応じたものとなるために、押し込みボタン２４の押し込みストロークを変更できるようにしておくと、吐出量を調整することができるものとなる。搬送手段２２としては、このほか、後述するようにポンプを用いてもよい。
【００２２】
ここで、圧力負荷をかけることで媒体３を押し出すようにしているのは、プローブ１の先端面を上方に向けている時にも媒体３を確実に吐出させることができるようにするためである。媒体３としては粘度の高いものであっても低いものであってもよいが、生体の皮膚の屈折率（１．３）とほぼ同じ屈折率を有するもの、つまりは屈折率が１．３±０．２のものを用いることが好ましい。また、蒸留水や重水、生理食塩水、各種オイル、フロン化合物及びこれらの混合物で液またはゲル状またはクリーム状のものを媒体３として好適に用いることができる。固形物質のコンパウンドは乱反射を引き起こす可能性があるために、使わないことが望ましい。
【００２３】
上記押し込みボタン２４の先端が貯蔵部２０内に位置するようにしても良いのはもちろんであり、また押し込みボタン２４の先端と貯蔵部２０との間に別の物質を介在させるようにしてもよい。
【００２４】
媒体３の吐出量は多すぎると生体９表面から流れ落ちたりすることがあり、少な過ぎると、媒体３を生体との間の必要箇所に介在させることができなくなることから、図３に示すように、生体９の皮丘９１と皮溝９２との間の高低差Ｈと、上記射出部１２及び受光用入射部１４が位置するプローブ１先端面の面積Ｓとの積で求まる容積を１回の吐出量としておく。なお、生体の皮丘９１と皮溝９２との間の高低差Ｈの値は、予め生体の皮膚のレプリカを取ってレーザー変位計などを用いて求めた測定値（多数の被測定者の測定値の平均値）を利用すればよいが、プローブ１を生体に当接させた時に測定することができる手段をプローブ１に搭載することができるのであれば、この測定値を用いればよい。
【００２５】
このほか、媒体３を吐出させるタイミングは、プローブ１を生体表面に接触させる直前が最も好ましい。早すぎては媒体３が液体である場合、プローブ１から滴下してしまってプローブ１と生体との間に介在させることができないことが生じるからであり、また生体にプローブ１を接触させてから媒体３を吐出させたのでは、プローブ１の先端面、ことに射出部１２と入射部１４とが位置するところと生体との間に図４に示すように空気層Ａが残ったままになってしまう可能性があるためである。
【００２６】
プローブ１を生体表面に接触させる直前に媒体３を吐出させれば、プローブ１の先端面から吐出されてプローブ１と生体との間に吐出された媒体３がプローブ１の生体への押し付けによって広がって、プローブ１と生体との間に確実に介在する状態となる。特にプローブ１先端面と生体９との間隔Ｂが３ｍｍ以下となった時に媒体３を吐出させると、毛細管現象によっても媒体３がプローブ１と生体９との間に広がることになって、好ましい結果を得ることができる。
【００２７】
上記タイミングで媒体３を吐出させることは、たとえば図５に示すように、プローブ１に生体との間の距離を測定する検出手段（たとえばレーザー距離計）４を設けて、この距離が所定値になれば搬送手段２２であるポンプを作動させるようにすればよい。
【００２８】
なお、検出手段４としては、近赤外光吸光度スペクトルがプローブ１と生体との距離に応じて変化することから、図６に示すように、上記射出部１２から射出されるとともに受光用入射部１４に入射する近赤外光を基に生体９との間隔を検出するものを用いてもよい。ちなみに図１７に示すようにスペクトルの１４５０ｎｍ付近のスペクトルのピーク及び１６６０ｎｍ付近の最下点の高低差は、プローブ１と生体との距離に応じて変化（図中イは密着している状態、ロは非接触の状態）することから、上記高低差が所定の範囲に入った時に媒体３の吐出が開始されるようにしておけばよい。この場合、別途レーザー距離計のような検出手段が不要となる。図６中の１１は照射用光ファイバー、１３は受光用光ファイバーである。
【００２９】
また、検出手段４として、図７に示すように、ばね４２による付勢でプローブ１の先端面から突出しているプランジャー４１を用いるようにしてもよい。また、ここではプランジャー４１が搬送手段２２を兼ねていて、プランジャー４１が生体９に接して押し込まれると媒体３の吐出がなされるものを示したが、プランジャー４１が生体９との接触で押し込まれた時にスイッチが入って、ポンプで構成された搬送手段２２が作動するようにしたものであってもよい。
【００３０】
図８は上記プランジャー４１を用いた媒体３の吐出を行うものにおいて、媒体３の吐出タイミングを調整することができるようにしたものを示しており、プランジャー４１とこれを付勢するばね４２との間に回転不能で且つスライド自在な筒体４４を配して、該筒体４４とプランジャー４１とを螺合させ、プランジャー４１を回転させれば筒体４４との間の螺進退で筒体４４を含むプランジャー４１全長を変更することができるようにしたものを示している。該全長を長くすれば、早めに吐出させることができ、短くすれば吐出タイミングを遅らせることができる。
【００３１】
ところで、プローブ１の先端面に開口させた吐出口２１は、図２に示すように、射出部１２と入射部１４との間に位置させておくことが望ましいが、光ファイバー１１，１３の配置の関係などで図９に示すように射出部１２の外側に吐出口２１を配置しなくてはならない場合は、射出部１２や入射部１４から吐出口２１までの距離の最大値Ｌが１０ｍｍ以下となるようにしておくことが望ましい。これを上回ると、媒体３が複数の射出部１２で囲まれているエリア内に行き渡らないおそれがあるからである。この点に鑑みれば、吐出口２１は一つだけでなく、複数設けておくことが望ましいことはもちろんである。
【００３２】
図１０に他例を示す。これはプローブ１の先端面に細い溝１７を形成しておくことで、吐出させた媒体３のうちの余剰分を溝１７内に収めてしまうことができるようにしたものである。媒体３が多すぎてプローブ１外に媒体３が押し出されてしまうと生体表面に沿って媒体３が流れ落ちたりすることがあるが、このような事態を招くことを防ぐことができる。上記溝１７はプローブ１の先端面に格子状に形成したものであってもよい。また、余剰分の媒体３の除去は、図１１に示すように、プローブ１に設けた毛細管部１８で行ってもよい。
【００３３】
このほか、図１２に示すように、吸引ポンプに接続された吸引口１９をプローブ１の先端面に開口させて、余剰分の媒体３を吸引除去してもよい。この場合、プローブ１を生体から離すタイミングで吸引ポンプを作動させれば、図１３に示すように、生体信号測定後の生体９の表面から媒体３を除去することができる。
【００３４】
図１４及び図１５はプローブ１を射出部１２や入射部１４を先端面に備えたコア部１ａとその外周にあってコア部１ａに対してスライド自在であるとともにばね１ｃによってコア部１ａよりも突出する方向に付勢されている外輪部１ｂを設けたものを示している。このプローブ１を生体に接触させれば、まず外輪部１ｂが生体に接触し、その後、コア部１ａが生体に接触するが、コア部１ａが生体に接触する時点では外輪部１ｂによって生体が押さえつけられてコア部１ａが接触する箇所が凸状となるために、吐出口２１から吐出された媒体３が外側に広がりやすく、また空気がコア部１ａと生体との間に残ってしまうこともないものとなる。なお、コア部１ａと外輪部１ｂとの間の隙間は前述の余剰媒体３の除去用の毛細管部１８として利用することができる。
【００３５】
以上の各例では、プローブ１内に媒体３を貯蔵する貯蔵部２０や搬送手段２２を設けたものを示したが、図１６に示すように、貯蔵部２０や搬送手段２２はプローブ１に対して着脱自在なものとして形成されていてもよい。図中２７は吐出口２１を備えるプローブ１と搬送手段２２とを接続する接続口であり、搬送手段２２及び貯蔵部２０に、ここではピストンを備えたシリンジを用いている。
【００３６】
ちなみに図７に示したプローブ１を利用して血糖値のスペクトル測定を行った結果と比較例とを表１に示す。相関値は採血による血糖値の実測値との比較で導いている。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
本発明による測定精度が比較例に比して確実に上がっていることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、プローブ自体が屈折率整合用媒体を備えて該媒体の吐出により生体との間に媒体を介在させるために、目が不自由な場合にも、屈折率整合用媒体を確実にプローブと生体との間に介在させることができるものであって、屈折率整合用媒体を用いることの利点を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の動作説明図である。
【図２】同上のプローブ先端の正面図である。
【図３】同上の概略断面図である。
【図４】同上の概略断面図である。
【図５】他例の概略図である。
【図６】更に他例の概略図である。
【図７】別の例の動作説明図である。
【図８】同上の他例の部分断面図である。
【図９】別の例のプローブ先端の正面図である。
【図１０】他の実施の形態の一例の動作説明図である。
【図１１】別の例の動作説明図である。
【図１２】更に他の例を示すもので、（ａ）はプローブ先端の正面図、（ｂ）は断面図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】別の実施の形態の一例の動作説明図である。
【図１５】同上の他例の動作説明図である。
【図１６】他の実施の形態の一例の概略断面図である。
【図１７】プローブ先端から生体までの距離とスペクトル吸光度との特性図である。
【符号の説明】
１  プローブ
３  屈折率整合用媒体
１２  射出部
１４  入射部
２０  貯蔵部
２１  吐出口
２２  搬送手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005013436.tif 000014
【図１２】
2005013436.tif 000015
【図１３】
2005013436.tif 000016
【図１４】
2005013436.tif 000017
【図１５】
2005013436.tif 000018
【図１６】
2005013436.tif 000019
【図１７】
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