(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長のレーザ光線を照射する第１のレーザと、第２の波長のレーザ光線を照射する第２のレーザと、第３の波長のレーザ光線を照射する第３のレーザと、指先を透過したあるいは指先内の組織で散乱し反射したレーザ光線を受光する第１・第２・第３の受光素子と、第１の受光素子の受光信号から第１の波長の吸光度を感知する第１の受光感度検知手段と、第２の受光素子の受光信号から第２の波長の吸光度を感知する第２の受光感度検知手段と、第３の受光素子の受光信号から第３の波長の吸光度を感知する第３の受光感度検知手段と、第１の受光感度検知手段と第２の受光感度検知手段の信号から血液の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段が検出した温度によって第１の受光感度検知手段・第２の受光感度検知手段・第３の受光感度検知手段が検知した吸光度を補正し血液中の成分の濃度を演算すると共に、演算した成分の濃度を表示手段に表示する血糖値検出手段とを備えた血糖計。
【請求項２】
第１のレーザまたは第２のレーザが照射するレーザ光線は、1400nmを含んだピークを有し、第３のレーザが照射するレーザ光線は660nmまたは1680nmまたは1800nmにピークを設定した請求項１記載の血糖計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液中の糖分を簡単に測定でき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、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）によってグルコースを分解し、血糖値を測定するＧＯＤ法が広く利用されている。ＧＯＤ法による血糖測定は、比較的短時間で簡単にできるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＧＯＤ法は、穿刺針によって微量ではあるが血液の採取を行わなければならないものであり、患者に苦痛を与えるものである。また、グルコース糖の濃度が小さい場合は温度による影響が大きく、正確な血糖値の測定ができないという課題を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザと受光素子とを使用して、血液中に吸収されるレーザ光線の量を検出し、また２種類のピーク波長のレーザ光線を使用して温度による影響がなく、採血の必要のない血糖計としているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、第１・第２・第３のレーザによって３波長のレーザ光線を使用して、温度の検出が正確で、血液中の各種成分の濃度を測定できる血糖計としている。
【０００６】
また、本発明は、第３のレーザが照射するレーザ光線のピークを適切に設定して、血液中の赤血球の濃度や血液中のグルコース糖の濃度や血液中の脂質の濃度を正確に測定できる血糖計としている。
【０００７】
【実施例】
（参考例１）
以下本発明に関連する第１の参考例について説明する。図１は参考例１の構成を示すブロック図である。指先を挿入するプローブ１内に、第１のレーザ２・第２のレーザ３・第１の受光素子４・第２の受光素子５を配置している。第１のレーザ２は第１の波長のレーザ光線を放射し、第２のレーザ３は第２の波長のレーザ光線を放射する。本実施例では第１のレーザ２・第２のレーザ３としてガリウムアルミ砒素（GaAlAs）を使用しており、第１の波長として1300nmを第２の波長として1700nmを使用している。第１のレーザ２・第２のレーザ３が放射したレーザ光線は、プローブ１内に挿入した指先を透過するときに指先内の血液等によって吸収され減衰して、第１の受光素子４・第２の受光素子５によって受光される。第１の受光素子４・第２の受光素子５は、それぞれ第１のレーザ２・第２のレーザ３に対向して配置されている。第１の受光素子４・第２の受光素子５が受光した信号は、それぞれ第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７に伝達されている。第１の受光感度検知手段６は、第１の受光素子４が受けた信号から第１の波長のレーザ光線の減衰度を、つまり第１の波長のレーザ光線が血液によって吸光され減衰した吸光度を演算する。第２の受光感度検知手段７は、第２の受光素子５が受けた信号から第２の波長のレーザ光線の減衰度を、つまり第２の波長のレーザ光線が血液によって吸光され減衰した吸光度を演算する。第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号は、温度検出手段８に伝達される。温度検出手段８は、第１の波長のレーザ光線の吸光度と第２の波長のレーザ光線の吸光度との差ΔＡと、温度Ｔとの関係を図４のグラフに示すように予め記憶している。温度検出手段８が検出した温度信号と、第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号とは、血糖値検出手段９に伝達される。血糖値検出手段９は、前記２つの波長のレーザ光線の吸光度の差ΔＡを温度信号によって補正し、指先の血液によって吸光された真の吸光度の差を演算する。またこの真の吸光度の差から血糖値Ｃを演算し、演算した血糖値を表示手段１１に表示する。
【０００８】
以下参考例１の動作について説明する。プローブ１内に指先を挿入して、図示していないスイッチをオンすると、血糖値の測定が開始される。第１のレーザ２・第２のレーザ３が放射する第１の波長のレーザ光線と第２の波長のレーザ光線は、指先を透過して減衰した状態で第１の受光素子３と第２の受光素子４に受光される。第１の受光素子４と第２の受光素子５は、受光量に応じた電気信号を発生し、それぞれ第１の受光感度検知手段６と第２の受光感度検知手段７にこの電気信号を伝達する。第１の受光感度検知手段６と第２の受光感度検知手段７は、第１のレーザ２・第２のレーザ３が放射したレーザ光線の出力と第１の受光素子４・第２の受光素子５が受けた受光量との比を採ることによって、指先を流れる血液によって吸収され減衰した第１の波長と第２の波長での吸光度を求めるものである。この吸光度の情報は温度検出手段８に伝達される。
【０００９】
次に温度検出手段８の温度検出動作について説明する。図２は、温度をＴ1とした状態で、ある血糖値を有する血液によって吸光され減衰される様子を、波長を変えて示している。この実験では、波長λmaxの吸光度がＡ1でピークとなっており、波長がλmaxからずれるに従って吸光度は低下しておりλminで最低の吸光度Ａ2となっている。また図３は、温度をＴ2とした状態で、ある血糖値を有する血液によって吸光され減衰される様子を、波長を変えて示している。この実験では、波長λminの吸光度がＡ3でピークとなっており、波長がλminからずれるに従って吸光度は低下しておりλmaxで最低の吸光度Ａ4となっている。この結果から、波長λmaxでの吸光度と波長λminでの吸光度との差ΔＡは、温度の上昇に応じて減少することが分かるものである。この様子を図４に示している。図４は、横軸が血液の温度を、縦軸は吸光度の差ΔＡを示している。従ってΔＡが決まると、温度Ｔは決定されるものである。前記λmin・λmaxは、それぞれ第２の波長・第１の波長に合致させている。従って温度検出手段８は、第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号から、血液の温度Ｔを演算できるものである。
【００１０】
温度検出手段８がこのようにして演算した血液の温度Ｔは、第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号と共に、血糖値検出手段９に伝達される。
【００１１】
第１の受光感度検知手段６と第２の受光感度検知手段７が出力する吸光度の差ΔＡは、数１に示すように、血糖値Ｃによって決定されるものである。
【００１２】
ΔＡ＝Ｋ1＊Ｃ＋Ｂ      Ｋ1：比例定数        （数１）
数１中の比例定数Ｋ1は血液の温度によって変化するものである。そこで発明者らは実験を繰り返して、図５に示しているような温度Ｔと見かけの吸光度の差ΔＡ0と真の吸光度の差ΔＡ1との間の関係を見い出しているものである。例えば、温度がＴ1で見かけの吸光度の差がΔＡ01であれば真の吸光度の差はΔＡ11であり、温度がＴ2で見かけの吸光度の差がΔＡ02であれば真の吸光度の差はΔＡ12であり、温度がＴ3で見かけの吸光度の差がΔＡ03であれば真の吸光度の差はΔＡ13である。また図６は、前記数１に示した関係を表したグラフで、真の吸光度の差ΔＡ1と血糖値Ｃとの関係を示している。例えば真の吸光度の差がΔＡ11であれば血糖値はＣ0であり、真の吸光度の差がΔＡ12であれば血糖値はＣ1である。血糖値検出手段９は、前記図５・図６に示すデータを備えている。こうして、温度検出手段８から受けた温度データＴと、第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号とから、血糖値Ｃを演算するものである。またこの血糖値Ｃを表示手段１０に表示させている。
【００１３】
以上のように参考例１によれば、血液中に吸収されるレーザ光線の量を検出し、また２種類のピーク波長のレーザ光線を使用して温度による影響のない、採血の必要のない血糖計を実現できるものである。
【００１４】
なお参考例１によれば、第１の受光素子４・第２の受光素子５が受光するレーザ光線を、指先を透過したものとしているが、指先によって反射したレーザ光線を受光する構成としても良いものである。すなわち、第１の受光素子４・第２の受光素子５を第１のレーザ２・第２のレーザ３と同一側に配置するようにしても良いものである。この場合、レーザ光線は指先の表面で反射されるものと指先内部の血液によって散乱され反射されるものとが存在する。いずれにしても、指先によって反射されるレーザ光線を受光する構成としても、参考例１の思想を適用することは可能である。
【００１５】
また参考例１ではレーザ光線を使用する構成としているため、吸光度を精度良く測定できるものである。つまり、レーザ光線は波長分布が極めて狭く、必要な波長に集中することが出来るものである。
【００１６】
また参考例１では、第１のレーザ１・第２のレーザ２として半導体レーザであるガリウム・アルミ・砒素（GaAlAs）を使用しているものである。このため、装置を小型に構成できるものである。
【００１７】
また参考例１では、第１のレーザ１または第２のレーザ２が照射するレーザ光線の波長を、1300nmまたは1700nmに設定しているものである。このため、血液に吸収される量が多く、温度の測定が正確にでき、従って正確な血糖値の表示が出来る血糖計を実現するものである。
【００１８】
（参考例２）
次に本発明に関連する第２の参考例について説明する。参考例２では第１の受光素子４と第２の受光素子５とを、インジゥム・ガリウム・砒素（InGaAs）を使用した１つの受光素子で兼用しているものである。インジゥム・ガリウム・砒素（InGaAs）は、受光感度が1300nmから1700nmまでの範囲で高くなっており、血糖計に使用する場合に適しているものである。
【００１９】
従って参考例２とした場合には、第１の受光素子４と第２の受光素子５とを１つの受光素子で構成でき、簡単な構成で正確な血糖値を測定できる血糖計を実現できるものである。
【００２０】
（参考例３）
次に本発明に関連する第３の参考例について説明する。参考例３では、第１のレーザ２・第２のレーザ３を半導体レーザであるガリウム・アルミ・砒素（GaAlAs）を使用した１つのレーザによって構成しているものである。つまり、半導体レーザは流れる電流を制御したり或いはレーザ素子の温度を制御することにより発振波長が変わるものである。また血液による吸光度のピーク波長は、1450nm付近を中心に±20nm程度で変わるものである。この範囲は、半導体レーザを電流制御や温度制御することによって充分実現できるものである。
【００２１】
つまり、第１の波長のレーザ光線を放射した後、電流や温度を変えることによって、第２の波長のレーザ光線を放射するようにするものである。またこの場合には、第１の受光素子４の受光タイミングと第２の受光素子５の受光タイミングとを前記レーザの放射タイミングに合わせて変えるものである。
【００２２】
このようにすれば、１つのレーザを使用することによって参考例１で説明したと、ほぼ同様に動作する血糖計を実現できるものである。つまり参考例１に比べると精度は若干低下するが、簡単な構成で正確な血糖値を測定できる血糖計を実現できるものである。
【００２３】
（実施例）
次に本発明の一実施例について説明する。図７は本発明の実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では、第１のレーザ２・第２のレーザ３に加えて第３のレーザ１５を、また、第１の受光素子４・第２の受光素子５に加えて第３の受光素子１６を使用している。第３のレーザ１５は第３の波長を有するレーザ光線を放射するものであり、第３の受光素子１６はこの第３のレーザが放射したレーザ光線を、指先を介して受光するものである。第１の受光素子４が受光した信号は第１の受光感度検知手段８に、第２の受光素子５が受光した信号は第２の受光感度検知手段９に、第３の受光素子１６が受光した信号は第３の受光感度検知手段１７にそれぞれ伝達されている。また第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７の信号は、上記参考例１で説明したとおり、温度検出手段８・血糖値検出手段９に伝達されている。第３の受光感度検知手段１７の信号は、血糖値検出手段９に伝達されている。また１０は表示手段である。
【００２４】
以下本実施例の動作について説明する。本実施例では、上記参考例１と同様に、温度検知手段８が第１の受光感度検知手段６・第２の受光感度検知手段７からの信号によって血液の温度を検知している。また血糖値検出手段９は、この検知した温度によって補正した真の吸光度を演算しているものである。
【００２５】
このとき、本実施例では第１のレーザ２・第２のレーザ３と第３のレーザ１５とを使用している。つまり、レーザ光線の波長を３種類設定できるものである。従って、例えば第１のレーザと第２のレーザが放射するレーザ光線の波長を血液中の水分に良く吸収される1400nmを含んだ形として、温度を推定し、第３のレーザが放射するレーザ光線の波長を自由に設定することが出来る。つまり、1800nm付近に設定するようにすれば血液中の脂質の濃度を精度良く検出でき、660nm付近に設定すれば赤血球の濃度を精度良く検出でき、1680nm付近とすればグルコース糖の濃度を精度良き検知できるものである。
【００２６】
つまり、本実施例によれば３波長のレーザ光線を使用することによって、血液中の脂質や、赤血球の濃度や、グルコース糖の濃度つまり血糖値等を測定できる使い勝手の良い血糖計としている。
【００２７】
なお前記各実施例は血糖計に関するものとしているが、本実施例の思想を例えば半導体等の洗浄装置に適用することもできる。つまり、半導体は洗浄水の清浄度が品質に対して非常に影響するものであり、不純物を構成する物質の濃度管理が重要なものである。そこで本実施例の思想を適用して、レーザ光線と受光素子を使用して洗浄水の濃度測定を実施すれば、サンプルを採取する必要なく濃度管理が実行できるものである。なおこの場合には、第１のレーザ２または第２のレーザ３が照射するレーザ光線は、1300nmまたは1700nmにピークを有するようにすると効果的に測定が出来るものである。すなわち、1300nmから1700nmの波長付近は水溶液の成分と水の分子とが結合して形成した成分の濃度による光の吸光度の変化が大きく出るところである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、第１の波長のレーザ光線を照射する第１のレーザと、第２の波長のレーザ光線を照射する第２のレーザと、第３の波長のレーザ光線を照射する第３のレーザと、指先を透過したあるいは指先内の組織で散乱し反射したレーザ光線を受光する第１・第２・第３の受光素子と、第１の受光素子の受光信号から第１の波長の吸光度を感知する第１の受光感度検知手段と、第２の受光素子の受光信号から第２の波長の吸光度を感知する第２の受光感度検知手段と、第３の受光素子の受光信号から第３の波長の吸光度を感知する第３の受光感度検知手段と、第１の受光感度検知手段と第２の受光感度検知手段の信号から血液の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段が検出した温度によって第１の受光感度検知手段・第２の受光感度検知手段・第３の受光感度検知手段が検知した吸光度を補正し血液中の成分の濃度を演算すると共に、演算した成分の濃度を表示手段に表示する血糖値検出手段とを備えた構成として、血液中の各種成分の濃度を測定できる血糖計を実現するものである。
【００２９】
また、本発明は、第１のレーザまたは第２のレーザが照射するレーザ光線は、1400nmを含んだピークを有し、第３のレーザが照射するレーザ光線は660nmまたは1680nmまたは1800nmにピークを設定した構成として、血液中の赤血球の濃度や血液中のグルコース糖の濃度や血液中の脂質の濃度を正確に測定できる血糖計を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関連する第１の参考例である血糖計の構成を示すブロック図
【図２】  同、温度Ｔ１で波長を変えた場合の吸光度の変化を示す特性図
【図３】  同、温度をＴ２としたときの波長毎の吸光度を示す特性図
【図４】  同、温度と吸光度の差の関係を示す特性図
【図５】  同、温度と見かけの吸光度の差と真の吸光度の差の関係を示す特性図
【図６】  同、真の吸光度の差と血糖値との関係を示す特性図
【図７】  本発明の一実施例である血糖計の構成を示すブロック図
【符号の説明】
２  第１のレーザ
３  第２のレーザ
４  第１の受光素子
５  第２の受光素子
６  第１受光感度検知手段
７  第２受光感度検知手段
８  温度検出手段
９  血糖値検出手段
１０  表示手段
【図１】
0003826479.tif 000002
【図２】
0003826479.tif 000003
【図３】
0003826479.tif 000004
【図４】
0003826479.tif 000005
【図５】
0003826479.tif 000006
【図６】
0003826479.tif 000007
【図７】
0003826479.tif 000008