JP2014147637A - Noninvasive blood glucose sensor - Google Patents
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、血糖センサーに関し、特に体外から血糖値を直接に測定することができる非侵襲型血糖センサーに関するものである。 The present invention relates to a blood glucose sensor, and more particularly to a non-invasive blood glucose sensor that can directly measure a blood glucose level from outside the body.
時代が進むにつれて科学技術の進歩により、現代人にとっては飲食及び運動習慣が現在と過去との間に相当大きいな差が生じるので、現代文明社会における慢性病は、避けることができない現象になっている。そのため、健康問題は、既に相当大きく注目されていた。
様々な慢性病において、糖尿病はよく見られる慢性病の１つであり、しかも糖尿病性網膜症、糖尿病性腎症、高血圧及び下肢血管循環障害などのような重篤な併発症は、容易にもたらされる。現在では、糖尿病を根治させる療法は未だないが、飲食、運動や薬物などの療法が併用されることによって、血糖濃度を効果的に制御することができる。
従って、血糖濃度を定期的に測定することが格段に重要であり、血糖濃度情報を把握することができることにより、病状を効果的に制御することができるようになる。As the times progress, advances in science and technology have created a considerable difference between the present and the past in eating and drinking habits for modern people, so chronic disease in modern civilized society has become an unavoidable phenomenon . Therefore, the health problem has already attracted considerable attention.
In various chronic diseases, diabetes is one of the most common chronic diseases, and severe complications such as diabetic retinopathy, diabetic nephropathy, hypertension and lower limb vascular circulation disorders are easily brought about. At present, there is no cure for diabetics yet, but blood glucose concentration can be effectively controlled by combining therapies such as eating, drinking, exercising and drugs.
Therefore, it is extremely important to measure the blood glucose concentration regularly, and it becomes possible to effectively control the medical condition by grasping the blood glucose concentration information.
近年、血糖濃度を測定する方式としては、いずれも人体に侵襲的な測定方式（例えば、針で突き刺す）を用いて測定することが一般的で、血液を採取した上で血液を分析するなどの手順を経て血糖濃度を得るものであった。
また、最もよく使用されている針で突き刺す方式による血糖濃度の測定では、通常、測定対象者に対して恐怖感または嫌悪感を与えてしまう嫌いがある。
さらに、定期的に検査することを成し遂げることができなくて、病状の監視に影響を与えてしまうおそれがある。
また、測定対象者に針で突き刺された時に、心理的な恐怖感が原因で、測定規定に準じて針で突き刺すことではなく、皮膚表面付近しか突き刺さらなかったこともあろう。この場合、再びに圧搾方式で血液を押出する必要があり、こうすると、測定の精密さに影響を与えてしまう問題があった。
よって、患者に血糖測定の恐怖感を減少することができる、非侵襲型の血糖測定方式が提案されれば、糖尿病の病状の把握に役立てるのはもちろんのことである。そして、糖尿病の併発症または死亡率を減少することができる。In recent years, as a method for measuring blood glucose concentration, it is common to use a measurement method that is invasive to the human body (for example, piercing with a needle), and blood is collected and analyzed. The blood glucose concentration was obtained through the procedure.
Moreover, in the measurement of blood glucose concentration by the most commonly used needle puncture method, there is usually a dislike of giving fear or disgust to the measurement subject.
In addition, regular testing may not be accomplished and may affect the monitoring of the condition.
In addition, when a measurement subject is pierced with a needle, it may have been pierced only near the surface of the skin instead of being pierced with a needle according to the measurement regulations due to psychological fear. In this case, it is necessary to extrude the blood again by the squeezing method, which has a problem of affecting the precision of measurement.
Therefore, if a non-invasive blood glucose measurement method that can reduce the fear of blood glucose measurement is proposed to a patient, it will be useful for understanding the pathology of diabetes. And diabetes complications or mortality can be reduced.
これに鑑みて、本発明の発明者は、長年にわたって研究開発してきた実務経験に基づき、自らの創意工夫と鋭意試行錯誤を重ねた結果、自らの創意工夫と鋭意試行錯誤を重ねた結果、非侵襲型血糖センサーを研究開発した。 In view of this, the inventor of the present invention, as a result of repeating his own ingenuity and earnest trial and error, based on practical experience that has been researched and developed for many years, Researched and developed an invasive blood glucose sensor.
本発明は、身体の外部から体内の血糖値を直接に測定することができ、従来技術のように人体に侵襲的な測定方式（例えば、針で突き刺す）を利用する必要があるため、引き起こされる不便さ及び測定の不正確などの問題を避けることができる、非侵襲型血糖センサーを提供することを主な目的とする。 The present invention is caused because it is possible to directly measure the blood glucose level in the body from outside the body, and it is necessary to use an invasive measurement method (for example, piercing with a needle) in the human body as in the prior art. The main object is to provide a non-invasive blood glucose sensor that can avoid problems such as inconvenience and inaccurate measurement.
前記非侵襲型血糖センサーは、基板と、その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、その基板の他面に形成された第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備え、前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有している。また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を第１金属層までに提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させる。 The non-invasive blood glucose sensor includes a substrate and at least one microstrip antenna embedded therein, a first metal layer formed on one surface of the substrate, and formed on the other surface of the substrate. A blood glucose measurement unit that electrically connects the second metal layer and the first metal layer and the second metal layer at the same time and is provided with a radio frequency signal, the second metal layer having a wideband In order to improve the effect, it has a predetermined area that does not overlap the first metal layer. In addition, when the user places the non-invasive blood glucose sensor outside an arbitrary part of the human body, the radio frequency signal is provided from the blood glucose measurement unit to the first metal layer to produce a resonance effect with blood glucose. To calculate the blood glucose level and display it on the blood glucose measurement unit.
本発明の利点としては、人体外から血糖測定を行うことができる点がある。従来技術のように、人体に侵襲的な測定方式を行う必要がなくなり、被覆される面積の割合を変化させることにより、測定の感度及び波形の識別度が改善され、さらに、金属層の上に導電塗布層を塗布することだけで、測定の感度及び波形の識別度がさらなる向上が可能になる。 An advantage of the present invention is that blood glucose can be measured from outside the human body. Unlike the prior art, it is no longer necessary to perform an invasive measurement method on the human body, and by changing the ratio of the area to be covered, the sensitivity of measurement and the discrimination of the waveform are improved. By simply applying a conductive coating layer, the sensitivity of measurement and the degree of waveform discrimination can be further improved.
本発明が提案した非侵襲型血糖センサーをより明らかに記述するために、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を詳しく説明する。 In order to more clearly describe the non-invasive blood glucose sensor proposed by the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１、図２及び図３を同時に参照し、それぞれが本発明の非侵襲型血糖センサーのモジュール概略図、構造概略図及び構造分解概略図である。
前記非侵襲型血糖センサーは、基板１と、第１金属層２と、第２金属層３と、導電塗布層２１と、血糖測定ユニット４と、を備える。Referring to FIGS. 1, 2 and 3 at the same time, respectively, a module schematic diagram, a structure schematic diagram, and a structure exploded schematic diagram of the noninvasive blood glucose sensor of the present invention.
The noninvasive blood glucose sensor includes a
前記基板１は、分子基板及びセラミック基板からなる群から選択的に使用されることができる。前記第１金属層２は、前記基板１の一面に形成され、その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されている。
また、前記導電塗布層２１は、第１金属層２の上に塗布されており、さらに血糖測定の感度及び精度を高めるために、この導電塗布層２１の中に、ナノ金属粒子が選択的に混合されてもよい。
前記第２金属層３は、前記基板１の他面に形成され、図２に示すように、第２金属層３の上には、前記第１金属層２と重なっていない所定面積を有し、また、第２金属層３は、Ｌ字型に形成されており、第１金属層２は、Ｌ字型の凹陥部に設置されている。
上記のような設計は、広帯域効果を効果的に向上させることができる。同じように、第１金属層２と第２金属層３の形状は適度に変形することが可能であり、被覆された面積に部分的に重なっていない部分さえあれば、本発明の保護範囲内に含まれるものと認めるべきである。The
In addition, the
The
Such a design can effectively improve the broadband effect. Similarly, the shapes of the
血糖測定ユニット４は、第１金属層２及び前記第２金属層３とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される。
前記無線周波信号は、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数を有する。
また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニット４から前記無線周波信号を第１金属層２までに提供し、血糖とは１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数範囲内に共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニット４の上に表示させる。The blood
The radio frequency signal has a frequency from 1 GHz to 8 GHz.
Further, when the user places the non-invasive blood glucose sensor outside an arbitrary part of the human body, the radio frequency signal is provided from the blood
上記のように、本発明の構造については十分完全に開示される。最後に、発明の血糖（ぶどう糖）測定の正確度について説明する。
まず、図４に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第１測定データを示すグラフを参照し、この図は、３つの異なるグルコース濃度（ＧＬｕｃｏｓｅ １００ｍｇ／ｄＬ，ＧＬｕｃｏｓｅ １４０ｍｇ／ｄＬ及びＧＬｕｃｏｓｅ １６０ｍｇ／ｄＬ）のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）との関係を示すグラフである。
その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、さらにその上には、導電塗布層２１を有していないこと。図４に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−２９ｄＢで、波形の分離レベルが高く、容易に識別できる。As noted above, the structure of the present invention is fully disclosed. Finally, the accuracy of blood glucose (glucose) measurement according to the invention will be described.
First, referring to the graph showing the first measurement data of the non-invasive blood glucose sensor of the present invention shown in FIG. 4, this figure shows three different glucose concentrations (GLucose 100 mg / dL, GLucose 140 mg / dL and GLucose 160 mg / dL). Is a graph showing a relationship with the reflected wave loss (Return Loss) obtained by resonating at a different frequency and measured.
The measurement condition is that the
次に、図５に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第２測定データを示すグラフを参照し、この図は、同様に、３つの異なるグルコース濃度のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失との関係を示すグラフである。その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、第１金属層２の上に導電塗布層２１が増設される。
図５に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−３１ｄＢで、第１測定データを示すグラフと比較すると、この実施例が図面上にける波形の分離レベルがより高いため、より容易に識別できる。Next, referring to the graph showing the second measurement data of the non-invasive blood glucose sensor of the present invention shown in FIG. 5, this figure similarly shows three glucose solutions with different glucose concentrations at different frequencies. It is a graph which shows the relationship with the reflected wave loss obtained by resonating and measuring. As the measurement conditions, the
As shown in FIG. 5, when compared with the graph showing the first measurement data, the margin of the maximum reflected wave loss is about −31 dB at a frequency of 1 GHz to 8 GHz, and this example shows the waveform separation in the drawing. Because the level is higher, it is easier to identify.
最後に、図６に示す本発明の非侵襲型血糖センサーの第３測定データを示すグラフを参照し、この図は、同様に、３つの異なるグルコース濃度のぶどう糖溶液に対し、それぞれが異なる周波数において共振し、測定して得られた反射波損失との関係を示すグラフである。
その測定条件としては、第２金属層３が基板１の上に第１金属層２を部分的に被覆しており、第１金属層２の上の導電塗布層２１の中に、ナノ金属粒子が混合されている。
図６に示すように、１ＧＨｚから８ＧＨｚまでの周波数において、その最大反射波損失のマージンが約−３２ｄＢで、第２測定データを示すグラフと比較すると、この実施例が図面上にける波形の分離レベルの差が大きいし、第１及び第２測定データを示すグラフと比較すると、波形の分離レベルも明らかにより優れたため、使用者がさらにより容易に識別することができる。Finally, referring to the graph showing the third measurement data of the non-invasive blood glucose sensor of the present invention shown in FIG. 6, this figure similarly shows three different glucose concentrations of glucose solutions at different frequencies. It is a graph which shows the relationship with the reflected wave loss obtained by resonating and measuring.
As the measurement conditions, the
As shown in FIG. 6, the margin of the maximum reflected wave loss at a frequency of 1 GHz to 8 GHz is about −32 dB. Compared with the graph showing the second measurement data, this example shows the waveform separation in the drawing. Compared with the graph showing the first and second measurement data, the level difference is large, and the waveform separation level is also clearly superior, so that the user can more easily identify.
上記のように、被覆レベルでのデータの比較を行うと、第１金属層２と第２金属層３が部分的に重なっている時に生じる反射波損失のマージンが十分に大きいことが明らかに分かる。
そのうち、反射波損失のピーク値の変化が大きければ、その測定の感度がより高い、また、波形上の分離レベルが高い場合において、使用者がより容易に識別することができる。同様に、面積が部分的に被覆される場合において、第１金属層２の上に導電塗布層２１が設けられている時に測定して得られた反射波損失のピーク値の変化は、導電塗布層２１が設けられていない時と比べ、より大きい。ここから分かるように、面積が部分的に被覆される場合において、導電塗布層２１が設けられると、測定の感度がより好ましい。
また、波形の分離レベルを比較すると、導電塗布層２１が設けられている設計も、導電塗布層２１が設けられていない設計より明らかに優れている。最後に、第１金属層２と第２金属層３が同じように部分的に被覆され、かつ同じように導電塗布層２１が設けられている場合に、導電塗布層２１内に、ナノ金属粒子が混合されている時の反射波損失のピーク値は、ナノ金属粒子が混合されていない時と比べ、より大きい。As described above, when the data at the covering level is compared, it can be clearly seen that the margin of the reflected wave loss generated when the
Among them, if the change in the peak value of the reflected wave loss is large, the sensitivity of the measurement is higher, and the user can more easily identify when the separation level on the waveform is high. Similarly, when the area is partially covered, the change in the peak value of the reflected wave loss obtained when the
Further, when comparing the waveform separation levels, the design with the
以上から総括すると、第１金属層２と第２金属層３が同様に部分的に被覆され、また、同様に導電塗布層２１が設けられており、かつナノ金属粒子が混合されている時に、その感度及び波形の分離レベルが最も好ましく、その次に導電塗布層２１が単純に使用されている時の感度及び波形の分離レベルが好ましく、単に、面積が部分的に被覆される時の感度及び波形の分離レベルが最も劣っていることが分かる。
しかし、本実施例としては、被覆される面積の割合を変化させるだけで検出感度を著しく改善することが可能となる。Summing up from the above, when the
However, in this embodiment, the detection sensitivity can be remarkably improved only by changing the ratio of the covered area.
以上から分かるように、本発明の利点としては、人体外から血糖測定を行うことができる点がある。従来技術のように人体に侵襲的な測定方式を行う必要がなくなり、被覆される面積の割合を変化させることにより、測定の感度及び波形の識別度が改善され、さらに、金属層の上に導電塗布層を塗布することだけで、測定の感度及び波形の識別度がさらなる向上が可能になる。 As can be seen from the above, an advantage of the present invention is that blood glucose can be measured from outside the human body. It is no longer necessary to perform an invasive measurement method on the human body as in the prior art, and by changing the ratio of the area to be covered, the sensitivity of measurement and the identification of the waveform are improved, and further, the conductive layer is conductive on the metal layer. By simply applying the coating layer, the sensitivity of measurement and the degree of waveform discrimination can be further improved.
しかし、上記の詳細な説明は、単に、本発明の実施できる具体的な実施例を挙げて説明するにすぎない。
したがって、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明に掲示された技術思想を逸脱しない範囲内で、種々なる態様で実施しえること並びに変更もまた本発明の範囲に含まれることである。However, the foregoing detailed description is merely illustrative of specific examples in which the invention can be practiced.
Therefore, the present invention is not limited to these examples, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention without departing from the technical idea posted in the present invention. It is to be.
１ 基板
２ 第１金属層
２１ 導電塗布層
３ 第２金属層
４ 血糖測定ユニットDESCRIPTION OF
前記基板１は、高分子基板及びセラミック基板からなる群から選択的に使用されることができる。前記第１金属層２は、前記基板１の一面に形成され、その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されている。
また、前記導電塗布層２１は、第１金属層２の上に塗布されており、さらに血糖測定の感度及び精度を高めるために、この導電塗布層２１の中に、ナノ金属粒子が選択的に混合されてもよい。
前記第２金属層３は、前記基板１の他面に形成され、図２に示すように、第２金属層３の上には、前記第１金属層２と重なっていない所定面積を有し、また、第２金属層３は、Ｌ字型に形成されており、第１金属層２は、Ｌ字型の凹陥部に設置されている。
上記のような設計は、広帯域効果を効果的に向上させることができる。同じように、第１金属層２と第２金属層３の形状は適度に変形することが可能であり、被覆された面積に部分的に重なっていない部分さえあれば、本発明の保護範囲内に含まれるものと認めるべきである。
The
In addition, the
The
Such a design can effectively improve the broadband effect. Similarly, the shapes of the
Claims (8)
Translated fromJapaneseその中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、
前記基板の他面に形成された第２金属層と、
前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備える非侵襲型血糖センサーであって、
前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有し、また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を前記第１金属層まで提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させることを特徴とする、
非侵襲型血糖センサー。A substrate,
At least one microstrip antenna is embedded therein, a first metal layer formed on one surface of the substrate,
A second metal layer formed on the other surface of the substrate;
A blood glucose measurement unit that electrically connects the first metal layer and the second metal layer at the same time and is provided with a radio frequency signal;
The second metal layer has a predetermined area that does not overlap the first metal layer in order to improve the broadband effect, and the user places the non-invasive blood glucose sensor outside an arbitrary part of the human body. When placing, a blood glucose level is calculated and displayed on the blood glucose measurement unit by providing the radio frequency signal from the blood glucose measurement unit to the first metal layer and causing a resonance effect with blood glucose. And
Non-invasive blood glucose sensor.
その中には少なくとも１つのマイクロストリップアンテナが埋設されており、前記基板の一面に形成された第１金属層と、
前記基板の他面に形成された第２金属層と、
前記第１金属層に塗布されている導電塗布層と、
前記第１金属層と前記第２金属層とを同時に電気的に接続すると共に、無線周波信号が提供される血糖測定ユニットと、を備える非侵襲型血糖センサーにおいて、
前記第２金属層は、広帯域効果を向上させるために、前記第１金属層と重なっていない所定面積を有し、前記導電塗布層の塗布面積は、第２金属層の面積より大きいまたは小さい面積であり、また、使用者が前記非侵襲型血糖センサーを人体の任意の部位の外側に置く時に、前記血糖測定ユニットから前記無線周波信号を前記第１金属層までに提供して血糖との共振効果が生じることにより、血糖値を算出し、前記血糖測定ユニットの上に表示させることを特徴とする、非侵襲型血糖センサー。A substrate,
At least one microstrip antenna is embedded therein, a first metal layer formed on one surface of the substrate,
A second metal layer formed on the other surface of the substrate;
A conductive coating layer applied to the first metal layer;
In a non-invasive blood glucose sensor comprising: a blood glucose measurement unit that electrically connects the first metal layer and the second metal layer simultaneously and is provided with a radio frequency signal;
The second metal layer has a predetermined area that does not overlap the first metal layer in order to improve the broadband effect, and the coating area of the conductive coating layer is larger or smaller than the area of the second metal layer In addition, when the user places the non-invasive blood glucose sensor outside an arbitrary part of the human body, the radio frequency signal is provided from the blood glucose measurement unit to the first metal layer to resonate with blood glucose. A blood glucose level is calculated when an effect is produced and displayed on the blood glucose measurement unit.
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| JP5600759B2 (en) | 2014-10-01 |
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