(57)【要約】【課題】生体内のグルコース濃度のような生体情報をリアルタイムで測定する。【解決手段】先端が皮膚Ａに穿刺されて生体内Ｂに配置される穿刺部２と、該穿刺部２に接続された本体部３とを備え、穿刺部２が、先端に設けられ、生体内Ｂに存在する間質液を流入させる保液スペースと、該保液スペース内に配置され、該保液スペース内に流入した間質液内の生体情報を含む情報を検出して電気信号または光信号として本体部３に出力するセンサ５と、保液スペース内への間質液の吸引および保液スペースからの排出を行う給排手段１１とを備える生体情報測定装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が皮膚に穿刺されて生体内に配置される穿刺部と、
該穿刺部に接続された本体部とを備え、
前記穿刺部が、前記先端に設けられ、生体内に存在する間質液を流入させる保液スペースと、該保液スペース内に配置され、該保液スペース内に流入した前記間質液内の生体情報を含む情報を検出して電気信号または光信号として前記本体部に出力するセンサと、前記保液スペース内への前記間質液の吸引および前記保液スペースからの排出を行う給排手段とを備える生体情報測定装置。
【請求項２】
前記センサが、所定の波長の光を照射する発光部と、前記間質液を通過した光を受光する受光部とを備え、
前記本体部に、前記受光部から出力された電気信号または光信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部が設けられている請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記センサが、前記間質液内に含まれる生体成分との相互作用によって励起光が照射されると前記生体成分の量に応じた蛍光を発生する蛍光物質と、該蛍光物質に向けて照射する励起光を発する発光部と、前記蛍光物質から発せられた蛍光を検出し電気信号に変換する受光素子とを備える請求項１または請求項２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記給排手段による吸引および排出と、前記センサによる検出とを別々の時間帯に行うよう前記給排手段および前記センサを制御する制御部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体面から浸出液を吸引して、浸出液内の生化学物質濃度を測定する浸出液吸引装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この浸出液吸引装置は、浸出した浸出液を吸引によって、吸引口から離れた本体部まで送液し、本体部に配置されたバイオセンサ部において生化学物質濃度を測定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３６５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の浸出液吸引装置は、吸引された浸出液を吸引口から離れた本体部まで送液した後でなければ生化学物質濃度を測定できないため、測定までに長時間を要し、リアルタイムでの測定を行うことができないという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内のグルコース濃度のような生体情報をリアルタイムで測定することができる生体情報測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、先端が皮膚に穿刺されて生体内に配置される穿刺部と、該穿刺部に接続された本体部とを備え、前記穿刺部が、前記先端に設けられ、生体内に存在する間質液を流入させる保液スペースと、該保液スペース内に配置され、該保液スペース内に流入した前記間質液内の生体情報を含む情報を検出して電気信号または光信号として前記本体部に出力するセンサと、前記保液スペース内への前記間質液の吸引および前記保液スペースからの排出を行う給排手段とを備える生体情報測定装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、穿刺部の先端によって皮膚を穿刺して該先端を生体内に配置するとともに、給排手段を作動させて生体内の間質液を保液スペースに流入させ、保液スペース内に配置されているセンサを作動させることにより、間質液内の生体情報を含む情報がセンサにより検出され、電気信号または光信号として本体部へ出力される。穿刺部の先端に配置された保液スペースに間質液を吸引および排出することにより、保液スペース内には新鮮な間質液を収容することができる。そして、センサは、検出結果を電気信号または光信号として本体部に出力するので、生体情報の測定に要する時間を短縮し、リアルタイムで測定することができる。
【０００７】
上記発明においては、前記センサが、所定の波長の光を照射する発光部と、前記間質液を通過した光を受光する受光部とを備え、前記本体部に、前記受光部から出力された電気信号または光信号に基づいて生体情報を算出する生体情報算出部が設けられていてもよい。
【０００８】
このようにすることで、センサを構成する発光部から所定の波長の光が保液スペース内の間質液に照射されると、照射された光の内の一部が間質液により吸収されて受光部により受光される。その結果、受光部により受光された光には、間質液に含まれる生体情報が含まれることになり、本体部に設けられた生体情報算出部により、生体情報を算出することが可能となる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記センサが、前記間質液内に含まれる生体成分との相互作用によって励起光が照射されると前記生体成分の量に応じた蛍光を発生する蛍光物質と、該蛍光物質に向けて照射する励起光を発する発光部と、前記蛍光物質から発せられた蛍光を検出し電気信号に変換する受光素子とを備えていてもよい。
【００１０】
本発明によれば、穿刺部を皮膚に穿刺して先端を生体内に配置すると、センサの周囲の保液スペースには生体内に存在する間質液が流動しており、生体内に配置された蛍光物質が生体成分との相互作用によって変性して、発光部から発せられた励起光によって生体成分の量に応じた蛍光が発生するようになる。発生した蛍光は受光素子により検出され、電気信号に変換されて出力される。蛍光の減衰が発生せず、生体内の生体成分量を精度よく測定することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記給排手段による吸引および排出と、前記センサによる検出とを別々の時間帯に行うよう前記給排手段および前記センサを制御する制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、制御部が給排手段による間質液の吸引および排出と、センサによる生体情報の検出とを別々の時間帯に行うことにより、間質液の吸引または排出時のように保液スペース中における生体情報の変動中にセンサによる測定を行わずに済み、安定した状態で生体情報を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生体内のグルコース濃度のような生体情報をリアルタイムで測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の生体情報測定装置の穿刺部の先端部を示す拡大縦断面図である。
【図３】図１の生体情報測定装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図１の生体情報測定装置の穿刺部の変形例を示す拡大縦断面図である。
【図５】図１の生体情報測定装置の穿刺部の他の変形例を示す拡大縦断面図である。
【図６】図１の生体情報測定装置の給排手段の変形例を示す拡大縦断面図である。
【図７】図１の生体情報測定装置のセンサの変形例を示す拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置１について、図面を以下に説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置１は、図１に示されるように、先端が皮膚表面Ａから穿刺されて生体内Ｂに配置される穿刺部２と、該穿刺部２に接続された本体部３とを備えている。
【００１５】
穿刺部２には、図２に示されるように、その先端に、区画された空間（保液スペース）４が設けられ、該空間４内にセンサ５が備えられている。
本実施形態において、センサ５は、空間４に配置され蛍光物質を含有する蛍光部材６と、該蛍光部材６に隣接して配置され、所定の波長の光を発生するＬＥＤ（発光部）７と、蛍光部材６を挟んでＬＥＤ７とは反対側に配置され蛍光部材６から発せられた蛍光を検出するフォトダイオード（ＰＤ，受光素子）８と、該フォトダイオード８と蛍光部材６との間に配置されたフィルタ９とを備えている。また、センサ５には開口部４ａ，４ｂを閉塞する位置に配置された遮蔽蓋１０が設けられている。
【００１６】
蛍光部材６は、透明性を有するベース材料内に蛍光物質を含有して構成されている。ベース材料としては、生体内Ｂに流動する間質液を浸透させることができる材料、例えば、含水し易いハイドロゲルを挙げることができる。
【００１７】
蛍光物質としては、測定しようとする生体成分の量、すなわち、間質液中の生体成分濃度に応じた強度の蛍光を発生する蛍光色素が選択される。生体成分としてグルコースを測定したい場合には、グルコースとの相互作用により蛍光を発生するようになる物質、例えば、ルテニウム錯体、蛍光フェニルボロン酸誘導体またはタンパクと結合したフルオレセイン等のグルコースと可逆結合する物質を用いることができる。
【００１８】
フォトダイオード８は、蛍光物質から発せられる蛍光の波長を含む波長帯域に感度を有し、検出する蛍光をその強度に応じた電流に変換するようになっている。フィルタ９は、後述するＬＥＤ７からの励起光の波長帯域の光を遮断し、蛍光の波長帯域を含む波長帯域の光を透過する波長特性を有している。また、遮蔽蓋１０は、空間４の外部に流通する間質液の流入および流出を許容し、外光の入射を遮断するような多孔質材料により構成されている。
【００１９】
また、本実施形態に係る生体情報測定装置１は、空間４内への間質液の吸引および排出を行う給排手段１１を備えている。
給排手段１１は、図１に示されるように、穿刺部２に接続された管路１２に配置された吸気ポンプ１３および送気ポンプ１４と、各ポンプ１３，１４への管路１２を開閉するバルブＶ１，Ｖ２を備えている。吸気ポンプ１３、送気ポンプ１４およびバルブＶ１，Ｖ２は、本体部３内に配置されている。
【００２０】
また、本体部３には、フォトダイオード８から送られてきた電流信号に基づいて、生体成分濃度を算出する生体情報算出部１５と、ＬＥＤ７、フォトダイオード８、吸気ポンプ１３、送気ポンプ１４およびバルブＶ１，Ｖ２を制御する制御部１６とが設けられている。
【００２１】
制御部は、図３に示されるように、バルブＶ１，Ｖ２を開閉することにより空間４内に間質液を吸引および空間４内からの間質液の排出を行う給排期間と、ＬＥＤ７およびフォトダイオード８を作動させる検出期間とを分離して別個に行うように構成されている。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る生体情報測定装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置１を用いて生体情報、例えば、グルコース濃度を測定するには、図１に示されるように、皮膚Ａの外面から穿刺部２を刺して、先端を生体内Ｂに到達させる。
【００２３】
この状態で、制御部１６は、送気ポンプ１４および吸気ポンプ１５を作動させるとともに、バルブＶ１，Ｖ２を制御して穿刺部２の先端の空間４からの吸引および該空間４への送気を繰り返し行わせる。空間４からの吸引が行われると、空間４内が減圧される結果、周囲の間質液が空間４内に拡散する速度が速められる。また、空間４内への間質液の吸引および排出を繰り返すことにより、空間４内に拡散する間質液が入れ替えられ、生体情報をリアルタイムに測定することが可能となる。
【００２４】
そして、給排期間の終了後に、制御部１６はＬＥＤ７およびフォトダイオード８を駆動して、ＬＥＤ７から励起光を発生させることにより、間質液との相互作用によって蛍光を発するように変性した蛍光物質から蛍光を発生させ、フィルタ９を透過した蛍光のみをフォトダイオード８によって検出することができる。フォトダイオード８は、検出した蛍光量に応じた電流信号を本体部３に向けて出力することにより、本体部３の生体情報算出部１５においては、リアルタイムに検出された生体成分濃度を算出することができる。
【００２５】
この場合において、本実施形態に係る生体情報測定装置１によれば、穿刺部２の先端に配置したフォトダイオード８によって生体成分濃度を含む情報を電気的に本体部３に送るので、従来のように浸出液を体外まで吸引して測定する場合と比較して、短時間でリアルタイムに測定することができるという利点がある。
【００２６】
また、本実施形態においては、穿刺部２の先端に設けた空間４内に間質液を吸引および排出して測定を行うので、空間４内に間質液を滞留させることなく、新鮮な間質液について生体成分濃度の測定を行うことができる。これにより、生体情報を精度よく測定することができる。
【００２７】
また、本実施形態においては、間質液を空間４内に吸引または排出する吸排期間と、生体情報を検出する検出期間とを分離して別個に行うように制御されているので、空間４内の生体情報が不安定な給排期間における検出を防止して、安定した精度の高い生体情報を測定することができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、穿刺部２の先端に設けた空間４内を給排手段１１によって直接的に吸引または排出して、空間４内の間質液を積極的に入れ替えることとしたが、これに代えて、図４に示されるように、給排手段１１によって間質液を空間４外で流動させることにより、間接的に、空間４内への間質液の拡散速度を増加させることにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態においては、バルブＶ１，Ｖ２を制御して空間４内への吸引および排出を繰り返すことにより、間質液を入れ替えることとしたが、これに代えて、図５に示されるように、空間４の外部から吸引をかけて、空間４内において間質液を一方向に流動させることにより、空間４内の間質液を常に新鮮な間質液に入れ替えることにしてもよい。この場合、空間４を通過した間質液を空間に隣接する貯留空間１７に貯留し続けることにすればよい。
このようにすることで、送気ポンプ１４および送気を制御するためのバルブＶ１を設ける必要がなく、装置を簡易に構成することができる。
【００３０】
また、本実施形態においては吸気ポンプ１３および送気ポンプ１４により間質液を吸引および排出することとしたが、これに代えて、図６に示されるように磁性材料からなる薄膜（ダイアフラム）１８および該薄膜１８を磁気吸引力によって変形させる電磁石１９とにより、ダイアフラム方式の給排手段２０を構成してもよい。このようにすることで、吸気ポンプ１３、送気ポンプ１４および各バルブＶ１，Ｖ２が不要となり、コンパクトな生体情報測定装置１を構成することができるという利点がある。
【００３１】
また、本実施形態においては、ＬＥＤ７と蛍光部材４とフォトダイオード８を備えるセンサ５により生体情報を含む情報を検出することとしたが、これに代えて、検出結果を電気信号あるいは光信号として出力する他の任意のセンサを採用してもよい。
例えば、空間４内に一対の電極（図示略）を配置して、電極間の抵抗値を検出することにより、生体情報を測定してもよい。
【００３２】
また、図７に示されるように、空間４内に投光ファイバ２１と受光ファイバ２２の先端どうしを対向させて配置し、両者間に流通させられる間質液の吸光度を検出することによって、生体情報を測定することにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ  皮膚
Ｂ  生体内
１  生体情報測定装置
２  穿刺部
３  本体部
４  空間（保液スペース）
５  センサ
６  蛍光部材（蛍光物質）
７  ＬＥＤ（発光部）
８  フォトダイオード（受光素子）
１１，２０  給排手段
１５  生体情報算出部
１６  制御部
２１  発光ファイバ（発光部）
２２  受光ファイバ（受光部）
【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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