JP2012170744A - Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state - Google Patents
Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012170744A JP2012170744A JP2011037448A JP2011037448A JP2012170744A JP 2012170744 A JP2012170744 A JP 2012170744A JP 2011037448 A JP2011037448 A JP 2011037448A JP 2011037448 A JP2011037448 A JP 2011037448A JP 2012170744 A JP2012170744 A JP 2012170744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- micro
- human body
- metabolic state
- wavelength
- nanometers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
本発明は非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法に関し、特にマイクロパーツと回路組合せの装置を使用し、人体粘膜組織のミトコンドリアの代謝物含量を探知し、新陳代謝の状況を判断する非侵襲式装置と方法である非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for measuring a non-invasive human metabolic state, and more particularly to a non-invasive apparatus that uses a micropart and circuit combination device to detect the mitochondrial metabolite content of a human mucosal tissue and determine the metabolic status. The present invention relates to a non-invasive human metabolic state measuring apparatus and method.
食物中の三大栄養素である炭水化物、脂肪、タンパク質は、生物体中で単糖、脂肪酸、アミノ酸に加水分解される。それらが細胞に入ると、ミトコンドリア中で一連の化学反応が起こり、アデノシン三リン酸(ATPと略称)が形成され、これに従いエネルギーが出力され、生物体にエネルギーを供給する。 The three major nutrients in food, carbohydrates, fats, and proteins, are hydrolyzed into simple sugars, fatty acids, and amino acids in the organism. As they enter the cell, a series of chemical reactions occur in the mitochondria, forming adenosine triphosphate (abbreviated as ATP), outputting energy accordingly and supplying energy to the organism.
ミトコンドリア内での化学反応は、トリカルボン酸サイクルを行うことで、TCA cycleと略称される酵素群を完成する。酵素群は、炭水化物、脂質、タンパク質を代謝後に形成する共同分子─アセチル補酵素(A Acetyl CoA)を、さらに代謝して、二酸化炭素、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）、フラビンフラビンアデニンジヌクレオチド（FADH2）等還原態分子を生成する。ミトコンドリア内膜上に位置する呼吸酵素複合体（respiratory enzyme complexes）は、酸素分子により、電子伝達チェーンを経て、NADH及びFADH2等還原態分子を、NAD+及びFADに酸化し、同時に、水及びATPを生成する。 The chemical reaction in mitochondria completes a group of enzymes abbreviated as TCA cycle by performing a tricarboxylic acid cycle. The enzyme group is a co-molecule that forms carbohydrates, lipids, and proteins after metabolism—acetyl coenzyme (A Acetyl CoA), which is further metabolized to carbon dioxide, nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), flavin flavin adenine dinucleotide ( FADH2) Generates equivalency molecules. Respiratory enzyme complexes located on the mitochondrial inner membrane oxidize NADH and FADH2 isotope molecules to NAD + and FAD through the electron transport chain by oxygen molecules, and simultaneously convert water and ATP. Generate.
ATPは、アデニン(Adenine）、α-D-リボース（α-D-ribose）及び３個のリン酸分子（α、β、γ-phosphates）により構成する。ATPが含むエネルギーは、３個のリン酸分子中のβ及びγ-phosphatesの２個のリン酸鍵上に保存される。ATPが加水分解されADP（アデノシン二リン酸、Adenosine 5'-diphosphate）或いはAMP（アデノシンーリン酸、Adenosine 5'-monophosphate）になると、エネルギーが放出される内、NADHとFADは、栄養素代謝の産物で、しかもNADH及びFADは、短波長の紫外線或いは青色光を受けると蛍光を発する(例えば、非特許文献１)。一方、人体組織は癌化の過程において、構造上の変化を生じ、癌細胞の代謝は正常細胞より明らかに速いため、NADHが多くなり、NADH及びFADの比率が異常となり、正常組織とは異なる蛍光スペクトルを生じる。 ATP is composed of Adenine, α-D-ribose and three phosphate molecules (α, β, γ-phosphates). The energy that ATP contains is stored on two phosphate keys, β and γ-phosphates, in three phosphate molecules. When ATP is hydrolyzed and becomes ADP (Adenosine 5'-diphosphate) or AMP (Adenosine 5'-monophosphate), NADH and FAD are products of nutrient metabolism, while energy is released. Moreover, NADH and FAD emit fluorescence when receiving ultraviolet light or blue light having a short wavelength (for example, Non-Patent Document 1). On the other hand, human tissue undergoes structural changes in the process of canceration, and the metabolism of cancer cells is clearly faster than normal cells, resulting in increased NADH, abnormal NADH and FAD ratios, and different from normal tissues Produces a fluorescence spectrum.
現在、臨床医学では、NADH及びFADの蛍光スペクトルは、早期ガンの検査、糖尿患者の栄養素代謝状況の検査と観察、新生児新陳代謝状況の観察等に用いられている。例えば、非特許文献２に発表された「バイオメディカル電子」には、「蛍光技術および検査原理」が紹介されている。 Currently, in clinical medicine, the fluorescence spectra of NADH and FAD are used for early cancer testing, examination and observation of nutrient metabolism in diabetic patients, observation of neonatal metabolism, and the like. For example, “Biomedical Electronics” published in Non-Patent Document 2 introduces “fluorescence technology and testing principle”.
しかし、NADH及びFADが発生する蛍光の強度は非常に弱いため、一般の蛍光技術の検査過程はみな、侵襲式検査である。すなわち、人体上から切除、或いは採血の方式により組織細胞を取得し、体外で検査を行う必要がある。この種の侵襲式検査方式は、しばしば患者に恐怖を抱かせ、しかも侵襲式検査は、抵抗力が衰えている患者に対しては感染のリスクがある。一方、実験研究目的として実験室用の大型非侵襲検査設備はあるが、大型非侵襲式検査設備は、体積が大きく、携帯に不便であるという欠点の他に、コストがかかり過ぎ、患者が家で検査を行うためには適していない。
本発明は、従来の侵襲性測定装置の上記した欠点に鑑みてなされたものである。
However, since the intensity of the fluorescence generated by NADH and FAD is very weak, all the inspection processes of general fluorescence technology are invasive tests. That is, it is necessary to obtain tissue cells by excision or blood collection from the human body, and to perform inspection outside the body. This type of invasive testing often causes fear to the patient, and invasive testing is at risk of infection for patients who have diminished resistance. On the other hand, although there is a large non-invasive laboratory equipment for laboratory research purposes, the large non-invasive test equipment has a large volume and is inconvenient to carry. Not suitable for conducting inspections.
The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of conventional invasive measuring apparatuses.
本発明が解決しようとする課題は、人体粘膜組織の厚みが皮膚に比べ遥かに薄いことを利用し、蛍光に人体粘膜組織を通過させ、非侵襲式の方式を利用し人体粘膜組織のミトコンドリア代謝物含量を検査し、これにより新陳代謝状況を判断し、同時に、マイクロパーツ及び回路組合せの測定装置を開発することで、測定装置を小型化し、携帯に便利とする非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that the thickness of the human mucosa tissue is much thinner than that of the skin, the human mucosa tissue is passed through fluorescence, and the mitochondrial metabolism of the human mucosa tissue using a non-invasive method Non-invasive human body metabolism state measuring device that makes the measuring device compact and convenient to carry by testing the substance content and thereby judging the metabolic status, and at the same time developing a measuring device of micro parts and circuit combination and Is to provide a method.
上記課題を解決するため、本発明は下記の非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法を提供する。
非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法は、少なくとも１個のマイクロ発光源、少なくとも１個の光学フィルター、少なくとも１個のマイクロレシーバー、拡大回路、マイクロプロセッシングユニットを備え、該マイクロプロセッシングユニットは、フィルター回路及びアナログデジタル転換回路を備え、操作ステップは以下の通りで、
A.マイクロ発光源を利用し、波長が329ナノ〜473ナノの入射光を発射し、
B.入射光は、人体粘膜組織のミトコンドリアの代謝物を触発し、代謝物は波長が405ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、
C.蛍光光信号は光学フィルターを通過し、マイクロレシーバーに伝達され、
D.さらに蛍光光信号を拡大し、
E.拡大後の蛍光光信号に対して、フィルタリング、アナログ/デジタル信号転換及び演算を行い、ミトコンドリアの代謝物と関連のある演算値を得て、
さらに、ステップA中において、該マイクロ発光源は、波長が329ナノ〜403ナノの紫外線を発射し、代謝物はFADで、FADは紫外線を吸収後、波長が405ナノ〜495ナノの蛍光光信号を発し、
ステップE中において、該マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はFAD含量で、
さらに、ステップA中において、該マイクロ発光源は、波長が387ナノ〜473ナノの青色光を発射し、代謝物はNADHで、NADHは青色光を吸収後、波長が468ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、
ステップE中において、該マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はNADH含量で、
さらに、ステップA中において、２個のマイクロ発光源は順番に波長が329ナノ〜403ナノの紫外線、及び波長が387ナノ〜473ナノの青色光を発射し、代謝物はFAD及びNADHで、FADは紫外線を吸収後、波長が405ナノ〜495ナノの蛍光光信号を発し、NADHは青色光を吸収後、波長が468ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、
ステップE中において、該マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はFAD含量、NADH含量、及び両者の比率で、
さらに、ステップE中において、該マイクロプロセッシングユニットは、演算値とデータベース内の比較対照値を、比較対照し、こうして演算値はさらに比較対照結果を含み、さらに該第一出力ユニットにより演算値を出力し、
さらに、ステップE中において、該マイクロプロセッシングユニットは、演算値を電気信号に転換し、信号発射モジュールにより出力し、さらに信号受信モジュールにより電気信号を受信し、コントロールユニットにより演算値を復調して分析し、さらに第二出力ユニットにより演算値を出力し、
こうして、使用者は直接ニアモニタリングを行い、或いは看護/介護人員等により即時リモートモニタリングを行い、
さらに、ハウジングを備え、該マイクロ発光源及び該マイクロレシーバーは、該ハウジング上に結合し、
該光学フィルターは、該マイクロレシーバー上に設置し、該ハウジングはさらに、ハンドルを延伸して設置し、使用時に便利に握ることができ、
さらに、該各マイクロ発光源は、LED或いはレーザー光源とディフューザーの組合せで、LED或いはレーザー光源は、体積が小さいという長所を備え、本発明測定装置を小型化すことができ、
さらに、該マイクロプロセッシングユニットは、マイクロコントローラー、エムベディッド式システムチップ或いはFPGAチップの内の何れか１種で、同様に、体積が小さいという長所を備え、本発明測定装置を携帯可能とすることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following noninvasive human body metabolic state measuring apparatus and method.
A non-invasive human metabolic state measuring apparatus and method includes at least one micro-luminescence source, at least one optical filter, at least one micro-receiver, an expansion circuit, and a micro-processing unit, and the micro-processing unit includes a filter. Circuit and analog-digital conversion circuit, the operation steps are as follows,
A. Using a micro light source, it emits incident light with a wavelength of 329 to 473 nanometers,
B. Incident light triggers a mitochondrial metabolite of human mucosal tissue, the metabolite emits a fluorescent light signal with a wavelength of 405 nano-572 nanometers,
C. The fluorescent light signal passes through the optical filter and is transmitted to the micro receiver.
D. Further expand the fluorescent light signal,
E. Performs filtering, analog / digital signal conversion and calculation on the expanded fluorescent light signal to obtain a calculated value related to mitochondrial metabolites,
Further, in step A, the micro-luminescence source emits ultraviolet light having a wavelength of 329 nano to 403 nano, the metabolite is FAD, and FAD absorbs the ultraviolet light, and then the fluorescent light signal having a wavelength of 405 nano to 495 nano. And
During step E, the calculated value calculated by the microprocessing unit is the FAD content,
Further, during step A, the micro-luminescence source emits blue light with a wavelength of 387 nano-473 nanometers, the metabolite is NADH, NADH absorbs blue light, and then the fluorescence with a wavelength of 468 nano-572 nanometers. Emits an optical signal,
During step E, the calculated value calculated by the microprocessing unit is the NADH content,
Further, during step A, the two micro-luminescence sources emit in turn ultraviolet light with a wavelength of 329 nano to 403 nano, and blue light with a wavelength of 387 nano to 473 nano, the metabolites are FAD and NADH, FAD After absorbing ultraviolet light, emits a fluorescent light signal with a wavelength of 405 nanometers to 495 nanometers, NADH emits a fluorescent light signal with a wavelength of 468 nanometers to 572 nanometers after absorbing blue light,
During step E, the calculated value calculated by the microprocessing unit is FAD content, NADH content, and the ratio of both.
Further, in step E, the microprocessing unit compares the operation value with the comparison value in the database, and thus the operation value further includes the comparison result, and further outputs the operation value by the first output unit. And
Further, in step E, the microprocessing unit converts the calculated value into an electric signal, outputs it by the signal emission module, further receives the electric signal by the signal receiving module, and demodulates and analyzes the calculated value by the control unit. In addition, the operation value is output by the second output unit,
In this way, the user directly performs near-monitoring or immediate remote monitoring by nursing / caregivers, etc.
And further comprising a housing, wherein the micro-luminescence source and the micro-receiver are coupled on the housing;
The optical filter is installed on the micro receiver, the housing is further installed by extending the handle, and can be conveniently gripped during use,
Further, each micro light source is a combination of an LED or laser light source and a diffuser, and the LED or laser light source has the advantage that the volume is small, and the measuring device of the present invention can be miniaturized,
Furthermore, the microprocessing unit is one of a microcontroller, an embedded system chip, or an FPGA chip, and similarly has the advantage of having a small volume, so that the measurement apparatus of the present invention can be portable. it can.
本発明の非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法は、非侵襲方式を利用し人体の新陳代謝状況を検査することで、被測定者の検査意欲を高めることができ、検査過程を迅速かつ便利にでき、また非侵襲式血糖測定機、ガン治療効果の迅速な検査、新生児新陳代謝の探知、口腔細胞病変初期探知等に応用できるため応用範囲が非常に広く、さらにマイクロパーツ及び回路を組合せ測定装置を構成するため、測定装置は小型化され携帯しての使用に便利とすることができる。 The non-invasive human body metabolism state measuring apparatus and method of the present invention can increase the willingness of the subject to examine by using a non-invasive method to examine the metabolic state of the human body, making the examination process quick and convenient. It can be applied to non-invasive blood glucose meter, rapid examination of cancer treatment effect, detection of neonatal metabolism, early detection of oral cell lesions, etc. Due to the configuration, the measuring device is miniaturized and can be conveniently used for carrying.
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図１、２に示すように、本発明第一実施例の非侵襲性人体新陳代謝状態測定装置及び方法は、ハウジング(小型のディテクションヘッド1)上に対応して設置する２個のマイクロ発光源及び２個のマイクロレシーバーを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the non-invasive human metabolism state measuring apparatus and method according to the first embodiment of the present invention includes two micro light emission sources installed correspondingly on a housing (small detection head 1). And two micro-receivers.
本実施例のマイクロ発光源は、LEDで、LED体積が小さいという長所を備えるため、ディテクションヘッドを小型化することができる。但し、LED以外に、マイクロ発光源は、レーザー光源及びディフューザーによる組成とすることもできる。レーザー光は、集中する点光源であるため、ディフューザーを用いて、レーザー光源のレーザー光を発散する。一方、レーザー光源は、LEDと同様に体積が小さいという長所を備えるため、ディテクションヘッド1を小型化することができる。 The micro light source of the present embodiment is an LED and has the advantage that the LED volume is small, so that the detection head can be miniaturized. However, in addition to the LED, the micro light emission source may be composed of a laser light source and a diffuser. Since laser light is a concentrated point light source, the diffuser is used to diverge the laser light from the laser light source. On the other hand, since the laser light source has the advantage of having a small volume like the LED, the detection head 1 can be miniaturized.
各マイクロ発光源は、第一光源11及び第二光源12に区分される。各マイクロレシーバーは、第一蛍光レシーバー13及び第二蛍光レシーバー14に区分される。ディテクションヘッド1は、ハンドル15を延伸して設置し、ハンドル15を、使用者は使用時に便利に握ることができる。第一蛍光レシーバー13及び第二蛍光レシーバー14上には、第一光学フィルター131及び第二光学フィルター141をそれぞれ設置する。 Each micro light source is divided into a first light source 11 and a second light source 12. Each micro receiver is divided into a first fluorescent receiver 13 and a second fluorescent receiver 14. The detection head 1 is installed by extending the handle 15 so that the user can conveniently hold the handle 15 during use. On the 1st fluorescence receiver 13 and the 2nd fluorescence receiver 14, the 1st optical filter 131 and the 2nd optical filter 141 are installed, respectively.
本発明はさらに、拡大回路2、マイクロプロセッシングユニット3、第一出力ユニット4を備える。拡大回路2は、第一蛍光レシーバー13及び第二蛍光レシーバー14に電気的に連接し、ディテクションヘッド1内に結合する。 The present invention further includes an expansion circuit 2, a microprocessing unit 3, and a first output unit 4. The magnifying circuit 2 is electrically connected to the first fluorescence receiver 13 and the second fluorescence receiver 14 and is coupled to the detection head 1.
マイクロプロセッシングユニット3は、拡大回路2に電気的に連接し、しかもマイクロプロセッシングユニット3は、フィルター回路31及びアナログデジタル転換回路32を備える。マイクロプロセッシングユニット3は、マイクロコントローラー、エムベディッド式システムチップ或いはFPGAチップの内の何れか１種で、同様に体積が小さいという長所を備える。 The microprocessing unit 3 is electrically connected to the expansion circuit 2, and the microprocessing unit 3 includes a filter circuit 31 and an analog / digital conversion circuit 32. The microprocessing unit 3 is one of a microcontroller, an embedded system chip, and an FPGA chip, and has the advantage that the volume is also small.
第一出力ユニット4は、マイクロプロセッシングユニット3に電気的に連接し、ハンドル15上に連接する。さらに、小型化されたディテクションヘッド1、マイクロプロセッシングユニット3、及び回路化された部品に対応し、携帯式測定装置とすることができる。 The first output unit 4 is electrically connected to the microprocessing unit 3 and is connected to the handle 15. Furthermore, it can be a portable measuring device corresponding to the miniaturized detection head 1, microprocessing unit 3, and circuitized parts.
本発明の詳細な回路模式図である図３A、３B、４A、４Bは、本発明各回路間の連接関係を明確に示している。さらに、図１、５に対応して示すように、本発明の操作ステップは以下の通りである。
A.第一光源11は波長が329ナノ〜403ナノの紫外線を発射し、第二光源12は波長が、387ナノ〜473ナノの青色光を発射する。比較的精確なのは、第一光源11が発射する波長365ナノの紫外線と、第二光源12が発射する波長430ナノの青色光である。
3A, 3B, 4A, and 4B, which are detailed circuit schematic diagrams of the present invention, clearly show the connection relationship between the respective circuits of the present invention. Further, as shown in correspondence with FIGS. 1 and 5, the operation steps of the present invention are as follows.
A. The first light source 11 emits ultraviolet light having a wavelength of 329 to 403 nanometers, and the second light source 12 emits blue light having a wavelength of 387 to 473 nanometers. Relatively accurate are ultraviolet light with a wavelength of 365 nm emitted by the first light source 11 and blue light with a wavelength of 430 nanometers emitted by the second light source 12.
B.ディテクションヘッド1を、人体粘膜組織Aに合わせる。口腔粘膜組織の感知は、実施において比較的便利であるため、人体粘膜組織Aは好ましくは、口腔粘膜組織である。続いて、順番に第一光源11及び第二光源12に切り換え、これにより紫外線及び青色光は、順番に人体粘膜組織Aに照射される。人体粘膜組織Aのミトコンドリア中FAD成分は紫外線を吸収し、波長が405ナノ〜495ナノである蛍光を含む光信号を発する。別に、人体粘膜組織Aのミトコンドリア中NADH成分は、青色光を吸収し、波長が468ナノ〜572ナノである蛍光を含む光信号を発する。波長が365ナノの紫外線及び波長が430ナノの青色光は対応して、FAD成分及びNADH成分は、波長が450ナノ及び520ナノである蛍光光信号を発する。 B. Align detection head 1 with human mucosa tissue A. Since sensing of oral mucosal tissue is relatively convenient in practice, human mucosal tissue A is preferably oral mucosal tissue. Subsequently, the first light source 11 and the second light source 12 are switched in order, whereby the ultraviolet and blue light are sequentially irradiated to the human mucosa tissue A. The FAD component in mitochondria of human body mucosa tissue A absorbs ultraviolet rays and emits an optical signal containing fluorescence having a wavelength of 405 nano-495 nano. Separately, the NADH component in mitochondria of human mucosa tissue A absorbs blue light and emits an optical signal containing fluorescence having a wavelength of 468 nano-572 nano. Corresponding to ultraviolet light having a wavelength of 365 nm and blue light having a wavelength of 430 nm, the FAD component and the NADH component emit fluorescent light signals having wavelengths of 450 nm and 520 nm.
C.蛍光光信号は光学フィルター131及び第二光学フィルター141をそれぞれ通過し、蛍光光信号以外の光信号をろ過する。蛍光光信号の強度が比較的弱いため、ノイズの干渉を避けるため、予め不要なノイズを除去し、第一蛍光レシーバー13及び第二蛍光レシーバー14により、２個の波長の蛍光光信号をそれぞれ受け取る。 C. The fluorescent light signal passes through the optical filter 131 and the second optical filter 141, respectively, and filters the optical signal other than the fluorescent light signal. Since the intensity of the fluorescent light signal is relatively weak, unnecessary noise is removed in advance to avoid noise interference, and the first fluorescent receiver 13 and the second fluorescent receiver 14 receive fluorescent light signals of two wavelengths, respectively. .
D.拡大回路2を利用し、第一蛍光レシーバー13及び第二蛍光レシーバー14が受け取った蛍光光信号を拡大し、後続のマイクロプロセッシングユニット3の判読の便を図る。 D. Using the expansion circuit 2, the fluorescent light signals received by the first fluorescent receiver 13 and the second fluorescent receiver 14 are expanded to facilitate the subsequent reading of the microprocessing unit 3.
E.マイクロプロセッシングユニット3により、蛍光光信号を受け取り、フィルター回路31及びアナログデジタル転換回路32によりさらに、蛍光光信号に対して、フィルタリング、アナログ/デジタル信号転換を行い、さらにマイクロプロセッシングユニット3により、２個の波長の蛍光光信号強度に基づき、演算値を計算する。演算値は、人体粘膜組織のミトコンドリア中FAD含量数値、人体粘膜組織のミトコンドリア中NADH含量数値、及び両者の比率を含み、第一出力ユニット4により演算値を出力する。第一出力ユニット4は、好ましくは、演算値の変化を便利に観察することができるディスプレースクリーンで、こうして、FADとNADHの関係により、人体新陳代謝の状況を判読することができる。 E. The fluorescent light signal is received by the microprocessing unit 3, the filter circuit 31 and the analog / digital conversion circuit 32 are further filtered, the analog / digital signal conversion is performed on the fluorescent light signal, and the microprocessing unit 3 is further An arithmetic value is calculated based on the fluorescence signal intensity of two wavelengths. The calculated value includes the FAD content value in the mitochondria of the human mucosa tissue, the NADH content value in the mitochondria of the human mucosa tissue, and the ratio of both, and the first output unit 4 outputs the calculated value. The first output unit 4 is preferably a display screen that allows convenient observation of changes in the calculated value. Thus, the state of human metabolism can be read according to the relationship between FAD and NADH.
図６に示す本発明第二実施例では、第一実施例に示す構造に加え、マイクロプロセッシングユニット3に、データベース33を設置する。データベース33は、比較対照に用いる比較対照値を保存し、FAD含量数値、NADH含量数値及び両者の比率を比較対照する。さらに、それぞれ生じる比較対照結果は、第一出力ユニット4により出力する。この時、第一出力ユニット4は、ディスプレースクリーンで、比較対照結果を直接出力することができ、或いはブザーで、FAD含量数値、NADH含量数値及び両者の比率が比較対照値を超過、或いは不足している時には、警告表示音を発生する。 In the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6, a database 33 is installed in the microprocessing unit 3 in addition to the structure shown in the first embodiment. The database 33 stores the comparison control value used as the comparison control, and compares and compares the FAD content value, the NADH content value, and the ratio of both. Furthermore, the comparison results that occur are output by the first output unit 4. At this time, the first output unit 4 can directly output the comparison result on the display screen, or the buzzer indicates that the FAD content value, the NADH content value and the ratio of both exceed or are insufficient. When it is, a warning display sound is generated.
図７に示す本発明第三実施例では、第一実施例及び第二実施例に示す構造に加え、第一出力ユニット4により、直接ニアモニタリングを行うことができる。この時、マイクロプロセッシングユニット3は、信号発射モジュール34を設置し、演算値を電気信号に転換し、信号発射モジュール34により出力する。さらに、コントロールユニット5の信号受信モジュール51により、電気信号を受信し、コントロールユニット5により、演算値を復調して分析し、第二出力ユニット6により演算値を出力する。こうして、看護/介護人員は、即時リモートモニタリングを行うことができる。 In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 7, near monitoring can be performed directly by the first output unit 4 in addition to the structures shown in the first embodiment and the second embodiment. At this time, the microprocessing unit 3 is provided with the signal emission module 34, converts the calculation value into an electrical signal, and outputs the signal from the signal emission module 34. Further, the electric signal is received by the signal receiving module 51 of the control unit 5, the calculated value is demodulated and analyzed by the control unit 5, and the calculated value is output by the second output unit 6. In this way, nursing / caregivers can perform immediate remote monitoring.
応用の面について、以下に簡単に説明する。
＜糖尿病患者のセルフチェック＞
現在市販されている血糖測定機では、指に針を刺し血を出さなければ測定することはできないが、疼痛を嫌い、或いは不便なため、毎日の測定を行わない被測定者もおり、血糖のコントロールに悪影響を及ぼしている。しかし、本発明は、非侵襲方式で検査可能なため、被測定者の検査意欲を高めることができ、同時に、検査過程が迅速で便利なため、糖尿病患者の毎日の使用率を高めることができる。
The application aspect will be briefly described below.
<Self check for diabetics>
With blood glucose measuring devices that are currently on the market, measurement is not possible unless a needle is inserted into the finger to bleed blood, but some patients do not measure daily because they dislike pain or are inconvenient. The control is adversely affected. However, since the present invention can be examined in a non-invasive manner, it can increase the willingness of the subject to be examined, and at the same time, the examination process is quick and convenient, so that the daily usage rate of diabetic patients can be enhanced. .
＜ガン治療効果の迅速な検査＞
ガンの標的薬物治療及び放射線治療は、治療実施後、ある程度の時間をおかなければ、治療の効果が分からない。しかし実際には、薬物投入、或いは放射線治療実施の翌日から、人体の新陳代謝には変化が表れ始める。この時、本発明の測定装置を使用して測定すれば、治療の翌日には、効果があったかどうかが分かり、こうして、ガン患者の治療過程を大幅に改善することができる。
<Rapid examination of cancer treatment effect>
The targeted drug treatment and radiation therapy for cancer do not reveal the effects of treatment unless a certain amount of time is left after the treatment is performed. In reality, however, changes will begin to appear in the metabolism of the human body from the day after drug injection or radiotherapy. At this time, if measurement is performed using the measurement apparatus of the present invention, it can be determined whether or not the effect has been obtained on the next day of treatment, and thus the treatment process for cancer patients can be greatly improved.
＜新生児新陳代謝の探知＞
新生児の出生直後に、その新陳代謝値を直ちに測定し、異常の有無を迅速に検査することができる。
<Detection of newborn metabolism>
Immediately after the birth of a newborn, its metabolic value can be measured immediately to quickly check for abnormalities.
＜口腔細胞病変の初期探知＞
台湾は口腔癌の患者が非常に多いが、口腔細胞に知覚異常を来たして初めて医師の診察を受けるという例がしばしば見られる。しかし、一般の診療を行っている歯科医師が、口腔の定期検診時に、本発明測定装置を使用し、ハイリスクグループを対象に検査を行えば、口腔細胞の異常な変化を早期に探知することができる。
<Initial detection of oral cell lesions>
Taiwan has a large number of patients with oral cancer, but it is often the case that a doctor sees the patient for the first time after a sensory abnormality has occurred in oral cells. However, if a dentist who conducts general medical care uses the measurement device of the present invention and conducts a high-risk group inspection at the time of regular oral examination, it can detect abnormal changes in oral cells at an early stage. Can do.
上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。 The above-mentioned names and contents of the present invention are only used for explaining the technical contents of the present invention, and do not limit the present invention. All equivalent applications or parts (structures) conversion, replacement and increase / decrease in quantity based on the spirit of the present invention shall be included in the protection scope of the present invention.
本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。 The present invention has the novelty that is a requirement of patents, has sufficiently advanced as compared with conventional similar products, has high practicality, meets the needs of society, and has a great industrial utility value.
1：ディテクションヘッド
11：第一光源
12：第二光源
13：第一蛍光レシーバー
131：第一光学フィルター
14：第二蛍光レシーバー
141：第二光学フィルター
15：ハンドル
2：拡大回路
3：マイクロプロセッシングユニット
31：フィルター回路
32：アナログデジタル転換回路
33：データベース
34：信号発射モジュール
4：第一出力ユニット
5：コントロールユニット
51：信号受信モジュール
6：第二出力ユニット
A：人体粘膜組織
1: Detection head
11: First light source
12: Second light source
13: First fluorescence receiver
131: First optical filter
14: Second fluorescence receiver
141: Second optical filter
15: Handle
2: Expanded circuit
3: Microprocessing unit
31: Filter circuit
32: Analog-digital conversion circuit
33: Database
34: Signal emission module
4: First output unit
5: Control unit
51: Signal receiving module
6: Second output unit
A: Human mucosa tissue
Claims (21)
前記少なくとも１個のマイクロ発光源は、波長が329ナノ〜473ナノの入射光を発射し、これにより代謝物は波長が405ナノ〜572ナノの蛍光を含む光信号を発し、
前記少なくとも１個の光学フィルターは、前記マイクロ発光源に対して、蛍光光信号以外の光信号をろ過し、
前記少なくとも１個のマイクロレシーバーは、前記マイクロ発光源に対応し、前記光学フィルターを通過した蛍光光信号を受け取り、
前記拡大回路は、前記マイクロレシーバーに電気的に連接し、蛍光光信号を拡大し、
前記マイクロプロセッシングユニットは、前記拡大回路に電気的に連接し、前記マイクロプロセッシングユニットは、フィルター回路及びアナログデジタル転換回路を備え、拡大後の蛍光光信号をフィルタリングし、アナログ/デジタル信号転換を行い、さらに演算処理を経て、代謝物と関連する演算値を算出することを特徴とする非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device comprises at least one micro-luminescence source, at least one optical filter, an enlargement circuit, and a micro-processing unit.
The at least one micro-luminescence source emits incident light having a wavelength of 329 nano-473 nanometers, whereby the metabolite emits an optical signal including fluorescence having a wavelength of 405 nano-572 nanometers;
The at least one optical filter filters an optical signal other than a fluorescent light signal with respect to the micro emission source,
The at least one micro-receiver corresponds to the micro-luminescence source and receives a fluorescent light signal that has passed through the optical filter;
The enlargement circuit is electrically connected to the micro receiver to enlarge the fluorescent light signal,
The microprocessing unit is electrically connected to the expansion circuit, and the microprocessing unit includes a filter circuit and an analog / digital conversion circuit, filters the fluorescent light signal after expansion, performs analog / digital signal conversion, A non-invasive human body metabolic state measuring apparatus characterized by further calculating a calculation value related to a metabolite through a calculation process.
前記マイクロ発光源は、波長が329ナノ〜403ナノの紫外線を発射し、代謝物はFADで、FADは紫外線を吸収後、波長が405ナノ〜495ナノの蛍光光信号を発し、演算値はFAD含量であることを特徴とする請求項１に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device includes one micro light source and one micro receiver.
The micro light source emits ultraviolet light with a wavelength of 329 nano to 403 nano, the metabolite is FAD, FAD absorbs the ultraviolet light, emits a fluorescent light signal with a wavelength of 405 nano to 495 nano, and the calculated value is FAD. The noninvasive human body metabolic state measuring device according to claim 1, wherein the content is a content.
前記マイクロ発光源は、波長が387ナノ〜473ナノの青色光を発射し、代謝物はNADHで、NADHは青色光を吸収後、波長が468ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、演算値はNADH含量であることを特徴とする請求項１に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device includes one micro light source and one micro receiver.
The micro-luminescence source emits blue light with a wavelength of 387 nano-473 nanometers, the metabolite is NADH, NADH absorbs blue light, emits a fluorescent light signal with a wavelength of 468 nano-572 nanometers, and the calculated value The non-invasive human body metabolic state measuring device according to claim 1, wherein NADH content.
前記各マイクロ発光源は、順番に波長が329ナノ〜403ナノの紫外線、及び波長が387ナノ〜473ナノの青色光を発射し、代謝物はFAD及びNADHで、FADは紫外線を吸収後、波長が405ナノ〜495ナノの蛍光光信号を発し、NADHは青色光を吸収後、波長が468ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、演算値はFAD含量、NADH含量、及び両者の比率であることを特徴とする請求項１に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device comprises two micro light sources and two micro receivers,
Each of the micro light emission sources emits ultraviolet light having a wavelength of 329 nano to 403 nano and blue light having a wavelength of 387 nano to 473 nano in turn, metabolites are FAD and NADH, and FAD absorbs the ultraviolet light, then wavelength Emits a fluorescent light signal of 405 to 495 nanometers, NADH absorbs blue light, emits a fluorescent light signal with a wavelength of 468 to 572 nanometers, and the calculated values are FAD content, NADH content, and the ratio of both The non-invasive human body metabolic state measuring device according to claim 1.
さらに、前記マイクロプロセッシングユニットは、信号発射モジュールを設置し、電気信号を発射し、
さらに、コントロールユニットを設置し、前記コントロールユニットは、信号受信モジュールを備え、こうして電気信号を受信し、さらに前記コントロールユニットにより演算値を復調して分析することを特徴とする請求項１に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The microprocessing unit converts an operation value into an electrical signal,
Further, the microprocessing unit is equipped with a signal emission module, and emits an electrical signal,
The control unit according to claim 1, further comprising a control unit, wherein the control unit includes a signal receiving module, thus receiving an electric signal, and further demodulating and analyzing a calculation value by the control unit. Non-invasive human body metabolic state measurement device.
前記第二出力ユニットは、前記コントロールユニットに電気的に連接し、演算値を出力することを特徴とする請求項７に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device further comprises a second output unit,
The non-invasive human metabolism state measuring apparatus according to claim 7, wherein the second output unit is electrically connected to the control unit and outputs a calculated value.
前記マイクロ発光源及び前記マイクロレシーバーは、前記ハウジング上に結合し、
前記光学フィルターは、前記マイクロレシーバー上に設置することを特徴とする請求項１に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定装置。 The non-invasive human body metabolic state measuring device further comprises a housing,
The micro light source and the micro receiver are coupled on the housing;
The non-invasive human metabolism state measuring apparatus according to claim 1, wherein the optical filter is installed on the micro receiver.
A.マイクロ発光源を利用し、波長が329ナノ〜473ナノの入射光を発射し、
B.入射光は、人体粘膜組織のミトコンドリアの代謝物を触発し、代謝物は波長が405ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、
C.蛍光光信号は光学フィルターを通過し、マイクロレシーバーに伝達され、
D.さらに蛍光光信号を拡大し、
E.拡大後の蛍光光信号に対して、フィルタリング、アナログ/デジタル信号転換、及び演算を執行し、ミトコンドリアの代謝物と関連のある演算値を得ることを特徴とする非侵襲式人体新陳代謝状態測定方法。 The noninvasive human body metabolic state measuring method includes the following steps:
A. Using a micro light source, it emits incident light with a wavelength of 329 to 473 nanometers,
B. Incident light triggers a mitochondrial metabolite of human mucosal tissue, the metabolite emits a fluorescent light signal with a wavelength of 405 nano-572 nanometers,
C. The fluorescent light signal passes through the optical filter and is transmitted to the micro receiver.
D. Further expand the fluorescent light signal,
E. Non-invasive measurement of the metabolic state of the human body by performing filtering, analog / digital signal conversion, and computation on the expanded fluorescent light signal to obtain computed values related to mitochondrial metabolites Method.
前記ステップE中において、前記マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はFAD含量であることを特徴とする請求項１４に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定方法。 During the step A, the micro-luminescence source emits ultraviolet light having a wavelength of 329 to 403 nanometers, a metabolite is FAD, and FAD absorbs the ultraviolet light, and then generates a fluorescent light signal having a wavelength of 405 to 495 nanometers. Emanating,
The non-invasive human body metabolic state measuring method according to claim 14, wherein the calculation value calculated by the microprocessing unit during the step E is a FAD content.
前記ステップE中において、前記マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はNADH含量であることを特徴とする請求項１４に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定方法。 In the step A, the micro-luminescence source emits blue light having a wavelength of 387 nano-473 nanometers, a metabolite is NADH, NADH absorbs blue light, and then fluorescent light having a wavelength of 468 nano-572 nanometers. Emit a signal,
The noninvasive human metabolic state measurement method according to claim 14, wherein the calculation value calculated by the microprocessing unit during step E is a NADH content.
代謝物はFAD及びNADHで、FADは紫外線を吸収後、波長が405ナノ〜495ナノの蛍光光信号を発し、NADHは青色光を吸収後、波長が468ナノ〜572ナノの蛍光光信号を発し、
前記ステップE中において、マイクロプロセッシングユニットが計算する演算値はFAD含量、NADH含量、及び両者の比率であることを特徴とする請求項１４に記載の非侵襲式人体新陳代謝状態測定方法。 In the step A, the two micro light emission sources emit ultraviolet light having a wavelength of 329 to 403 nanometers and blue light having a wavelength of 387 to 473 nanometers in order,
Metabolites are FAD and NADH. FAD absorbs ultraviolet light and emits a fluorescent light signal with a wavelength of 405 nanometers to 495 nanometers, NADH emits a fluorescent light signal with a wavelength of 468 nanometers to 572 nanometers after absorbing blue light. ,
15. The noninvasive human body metabolic state measuring method according to claim 14, wherein the calculation value calculated by the microprocessing unit in step E is a FAD content, a NADH content, and a ratio of both.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011037448A JP2012170744A (en) | 2011-02-23 | 2011-02-23 | Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011037448A JP2012170744A (en) | 2011-02-23 | 2011-02-23 | Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012170744A true JP2012170744A (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46974187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011037448A Withdrawn JP2012170744A (en) | 2011-02-23 | 2011-02-23 | Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012170744A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020528795A (en) * | 2017-07-28 | 2020-10-01 | テンプル・ユニバーシティ−オブ・ザ・コモンウェルス・システム・オブ・ハイアー・エデュケイションＴｅｍｐｌｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ−Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ | Mobile platform compression-guided imaging for characterization of subsurface and surface objects |
-
2011
- 2011-02-23 JP JP2011037448A patent/JP2012170744A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020528795A (en) * | 2017-07-28 | 2020-10-01 | テンプル・ユニバーシティ−オブ・ザ・コモンウェルス・システム・オブ・ハイアー・エデュケイションＴｅｍｐｌｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ−Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ | Mobile platform compression-guided imaging for characterization of subsurface and surface objects |
| US11940650B2 (en) | 2017-07-28 | 2024-03-26 | Temple University—Of the Commonwealth System of Higher Education | Mobile-platform compression-induced imaging for subsurface and surface object characterization |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Northrop | Non-invasive instrumentation and measurement in medical diagnosis | |
| Haxha et al. | Optical based noninvasive glucose monitoring sensor prototype | |
| Wyser et al. | Wearable and modular functional near-infrared spectroscopy instrument with multidistance measurements at four wavelengths | |
| CN203861234U (en) | Near-infrared dual-wavelength noninvasive blood glucose gauge | |
| CN110123339B (en) | Noninvasive blood glucose measuring device and method | |
| WO2018064569A1 (en) | Multi-modal depth-resolved tissue status and contact pressure monitor | |
| Costanzo et al. | Respiratory monitoring: Current state of the art and future roads | |
| TWI484943B (en) | A controlling and sensing system for diffusion optical tomography and an operative method thereof | |
| CN101564290B (en) | Optical multi-parameter physiology monitoring instrument | |
| Costanzo et al. | A noninvasive miniaturized transcutaneous oxygen monitor | |
| CN102579053A (en) | Reflective pulse blood oxygen detecting method based on diffusion theory | |
| CN1947653A (en) | Metabolic rate measuring apparatus | |
| Beduk et al. | Breath as the mirror of our body is the answer really blowing in the wind? Recent technologies in exhaled breath analysis systems as non-invasive sensing platforms | |
| Li et al. | Noninvasive Skin Respiration (CO2) Measurement Based on Quartz-Enhanced Photoacoustic Spectroscopy | |
| Liu et al. | Development of a miniaturized and modular probe for fNIRS instrument | |
| JP2012170744A (en) | Noninvasive apparatus and method for measuring human body metabolism state | |
| CN102641117B (en) | A kind of non-intrusion type human metabolism's state measuring device and method | |
| US20230142080A1 (en) | Glove for detecting multiple physiological parameters and system for detecting risk of hypertension disease | |
| TWI490491B (en) | Non-invasive device and method to measure human metabolic condition | |
| US8855732B2 (en) | Non-invasive apparatus and method for measuring human metabolic conditions | |
| Domingues | Development of a stand-alone pulse oximeter | |
| May et al. | Investigation of photoplethysmographs from the anterior fontanelle of neonates | |
| Shkilniak et al. | Photoplethysmography method for investigation of tissue microcirculation disorders after tooth extraction | |
| Li et al. | Near-Infrared Spectroscopy-based Detector in Application of Intensive Care Unit Clinics | |
| Yamakoshi et al. | Multivariate regression and discreminant calibration models for a novel optical non-invasive blood glucose measurement method named pulse glucometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140513 |