(57)【要約】  本願は、糖尿病の治療、あるいは予防のために、従来採血して血糖値を測定しなければならなかったヒトの血糖値を、簡単な方法で、無侵襲で高精度に推定できる新規な測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。  上記の目的を達成するために、脈拍に同期して波長可変レーザ光の波長または励起偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の長さを変化させ、その出力光の左右円偏光状態が周期的に変化するようにし、ＰＭＦを介して生体に入射させる方法を採用して課題を解決した。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの出射波長が検体の円２色性が最大となる領域にありかつ外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に変化する直線偏光のレーザ光を偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射し、前記偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）からの出力光をその偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにして信号光として生体に照射し、その透過光及び／または反射光を受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の生体の円２色性測定方法において、
前記偏光の方位を前記偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の固有偏光軸に対し４５度の方位とし、前記ＰＭＦの長さをＬ（ｍｍ），時間Ｔ（秒）で変化する前記光源の波長の変化量をΛ（ｎｍ）、光源波長をλ（ｎｍ）、前記ＰＭＦのビート長をＢ（ｍｍ）としたときに、前記ＰＭＦからの出射光の偏光状態の周期が脈拍に同期するように、前記光源の波長変化率Λ／Ｔ（ｎｍ／秒）を下記の（４）式で計算されるように変化させて測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
（数１２）
Λ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）λＢ／２Ｌ・・・（４）
【請求項３】
光源の波長が検体の円２色性が最大となる領域にある前記光源からの光をグレーティングによって狭スペクトル化し偏光子で直線偏光化し偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する工程と、外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に前記ＰＭＦの長さを伸縮し前記ＰＭＦからの出力光の偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにする工程と、前記ＰＭＦからの出力光を検体としての生体に照射する工程と、その生体の透過光または生体からの反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされたシングルモード光ファイバあるいは多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光する工程と、その受光強度の光ファイバ長との関係を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の生体の円２色性測定方法において、
前記狭スペクトル化および直線偏光化されたレーザ光を前記ＰＭＦの固有偏光軸に対し４５度の方位で入射させ、その出力光を生体に照射する光学システムにおいて、
前記ＰＭＦのビート長をＢ，脈拍数／秒をＮ（ｐ）とするとき、前記ＰＭＦに装着した伸縮装置の光ファイバ長の時間的変化率ΔＬ／Ｔ（ｍｍ／秒）を下記の（７）式で計算されるように変化させて測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
〔数１３〕
ΔＬ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）Ｂ・・・・・（７）
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
光源からの出射レーザ光を前記ＰＭＦの出射光が４５度方位の直線偏光状態になる値に設定し前記受光器で受光される光パワーの変化が脈拍に同期するように前記ＰＭＦの生体への入射位置を調整するようにすることを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
前記透過光または反射光を、直接または多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量を測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの出射端が前記レンズの焦点よりレンズ寄りの位置にする工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
前記ＰＭＦの両端がＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされ、コア径が元の前記ＰＭＦのコア径の２倍以上に拡大されていることを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、
前記ＰＭＦはコアが純粋石英、クラッドがフッ素ドープの楕円ジャケット型ファイバであることを特徴とする生体の円２色性測定方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法を用いて、
被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する工程を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無侵襲血糖値測定方法において、被検者に関して測定した（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量と前記被検者の予め既存の採血方法によって測定された血糖値との相関テーブルを作成しておき、測定された（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する工程を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定方法。
【請求項１３】
光源からの出射波長が検体の円２色性が最大となる領域にありかつ外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に変化する直線偏光のレーザ光を偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する手段と、前記ＰＭＦからの出力光をその偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにして信号光として生体に照射する手段と、その透過光及び／または反射光を受光器で受光する手段と、その受光強度の波長特性を測定する手段とを有することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の生体の円２色性測定装置において、
前記偏光の方位を前記偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の固有偏光軸に対し４５度の方位とし、前記ＰＭＦの長さをＬ（ｍｍ），時間Ｔ（秒）で変化する前記光源の波長の変化量をΛ（ｎｍ）、光源波長をλ（ｎｍ）、前記ＰＭＦのビート長をＢ（ｍｍ）としたときに、前記ＰＭＦからの出射光の偏光状態の周期が脈拍に同期するように、前記光源の波長変化率Λ／Ｔ（ｎｍ／秒）を下記の（４）式で計算されるように変化させて測定する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
〔数１４〕
Λ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）λＢ／２Ｌ・・・（４）
【請求項１５】
光源の波長が検体の円２色性が最大となる領域にある光源からの光をグレーティングによって狭スペクトル化し偏光子で直線偏光化し偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する手段と、外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に前記ＰＭＦの長さを伸縮し前記ＰＭＦからの出力光の偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにする手段と、前記ＰＭＦからの出力光を検体としての生体に照射する手段と、その生体の透過光及び／または生体からの反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされたシングルモード光ファイバあるいは多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光する手段と、その受光強度の光ファイバ長との関係を測定する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の生体の円２色性測定装置において、
前記狭スペクトル化および直線偏光化されたレーザ光を前記ＰＭＦの固有偏光軸に対し４５度の方位で入射させ、その出力光を生体に照射する光学システムにおいて、
前記ＰＭＦのビート長をＢ，脈拍数／秒をＮ（ｐ）とするとき、前記ＰＭＦに装着した伸縮装置の光ファイバ長の時間的変化率ΔＬ／Ｔ（ｍｍ／秒）を下記の（７）式で計算されるように変化させて測定することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
〔数１５〕
ΔＬ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）Ｂ・・・・・（７）
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
光源からの出射レーザ光を前記ＰＭＦの出射光が４５度方位の直線偏光状態になる値に設定し前記受光器で受光される光パワーの変化が脈拍に同期するように前記ＰＭＦの生体への入射位置を調整する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
前記透過光または反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされた多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項１９】
請求項１３〜１８のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量を求めることを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの出射端が前記レンズの焦点よりレンズ寄りの位置にあることを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項２１】
請求項１３〜２０のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの両端がＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされ、コア径が元の前記ＰＭＦのコア径の２倍以上に拡大されていることを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項２２】
請求項１３〜２１のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、
前記ＰＭＦはコアが純粋石英、クラッドがフッ素ドープの楕円ジャケット型ファイバであることを特徴とする生体の円２色性測定装置。
【請求項２３】
請求項１３〜２２のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置を用いて、
信号光の光路で、円２色性測定のために被測定位置を挟む部品あるいは被測定位置に当接する部品に、温度制御素子としてのペルチエ素子及び／または温度検出部品を組み込んで前記測定部位の温度を制御する及び／または温度を測定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の無侵襲血糖値測定装置において、
被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定装置。
【請求項２５】
請求項２３または請求項２４に記載の無侵襲血糖値測定装置において、
被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量と前記被検者の予め既存の採血方法によって測定された血糖値との相関テーブルを作成しておき、測定された（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の円２色性測定装置および方法ならびに生体の無侵襲血糖値測定装置および方法に関し、例えば、生体の糖質の濃度を測定することができ、人の指や耳や皮膚にレーザ光を照射しその透過光または反射光を測定して、採血することなしに、被検体のグルコース濃度を高い測定精度で測定できる低価格の無侵襲血糖値測定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界にはおよそ２億人、日本国内では２，０００万人の糖尿病患者あるいはその予備軍がいると言われている。従来の血糖値測定方法は針によって採血された血液中のグルコースを化学反応で測定するものである。しかし、採血方法には痛みや、針の処理、１回の測定のコストなどの問題がある。このような背景から採血に頼らず血液中のグルコース濃度を光学的に測定する方法が研究され、測定装置の開発が試みられている。【０００３】
これまで知られている糖質の測定の第１の方法は、特許文献１に記載があるような、指などの生体の一部に赤外レーザ光を照射し、生体からの散乱光や透過光を分光し、血液や皮下間質液に含まれるグルコースを測定しようとするものである。この方法ではグルコース濃度に比例して散乱光が低減することを利用している。しかし、この方法は散乱光の光強度が温度や皮膚の水分や油成分などに依存するという問題があり、広く普及していないのが実情である。【０００４】
第２の測定方法は、非特許文献１および特許文献２などに記載されているように、グルコースに直交する偏光成分を伝搬させてその複屈折率をオープンループで計測するものである。しかし、この方法では健常者の血糖値レベルである０．１ｇ／ｄＬ程度の血糖値レベルの検体を、長さが１０ｍｍ程度の検体（グルコース）で測定すると誤差が大きい。特に光の散乱損失が非常に大きな生体では測定できない。【０００５】
第３の測定方法は、特許文献３に記載されている複屈折率測定装置で測定する方法である。この方法は干渉計のリング光路内に非相反光学系を設け、検体をその内部に配置して検体の旋光度を計測するものである。この方法では厚さ１０ｍｍ程度の検体で健常者の血糖値レベルである０．１ｇ／ｄＬの血糖値レベルを十分な精度で測定できるが、検体の厚さが１ｍｍ以下の微量な血液や太さ０．１ｍｍの血管などの生体の無侵襲計測では十分な測定精度が得られていない。【０００６】
第４の測定方法は、特許文献４に記載されている空間光学系で検体の円２色性を測定する方法である。この方法では検体が生体のような光散乱体の場合には生体透過光を効率よく受光器に集光できない。すなわち、現在までに採血をしないで生体のグルコース濃度を測定するいわゆる無侵襲の血糖値測定装置は実用化されていない。【０００７】
その理由は生体にレーザ光を入射したときに生じる散乱が非常に大きいため、検出される受光パワーが非常に小さく、生体内や表面に含まれる水や油の影響や、わずかな体温変化などによるノイズに埋もれて検体のグルコース濃度を高い精度で測定できなかったことにあった。【０００８】
これまで採血した血液や生体のグルコース濃度を高精度に測定できる光学的な測定装置の開発が種々試みられてきたが、採血した血液や生体のグルコース濃度を高精度で測定することは極めて難しく、果物や野菜などの糖度測定には用いることができるものの、採血した血液や生体のグルコース濃度の測定に使える測定装置はまだ実用化されておらず、採血した血液や生体のグルコース濃度の測定は試薬を用いた手法に頼らざるを得ないのが現状である。グルコース濃度の測定のために毎回採血することは特に糖尿病患者には大変な苦痛を伴うものであり、無侵襲でグルコース濃度の測定ができる測定装置の開発が切望されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３１３５５４号公報
【特許文献２】特開２００７−０９３２８９号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４３８０号公報
【特許文献４】国際公開第２００７/０２９６５２号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】横田  正幸他、「鉛ガラスファイバー偏光変調器を用いたグルコースセンサー」、”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ３１ｓｔ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｎ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，  ＬＳＴ３１−８，ＰＰ．５１−５６，２００３年６月
【非特許文献２】Ｍ．Ｒ．Ｏｓｔｅｒｍｅｙｅｒ，Ｄ．Ｖ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ，Ｌ．Ｗａｎｇ，ａｎｄ  Ｓ．Ｌ．Ｊａｃｑｕｅｓ，”Ｎｅａｒｆｉｅｌｄ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｍｅｄｉａ”，ＯＳＡ  ＴＯＰＳ３，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ．１９９６，ｐｐ．２０−２５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、従来は糖尿病の治療や予防のためには採血して血糖値を測定しなければならなかったヒトの血糖値を、安価で、簡単な方法で、無侵襲で高精度に推定できる新規の生体の円２色性測定装置および生体の円２色性測定方法ならびに無侵襲血糖値測定装置および無侵襲血糖値測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本願発明者は、無侵襲でヒトの血糖値を高精度に推定することができるあるいはヒトのグルコースに基づく偏光の旋光性に関係する円二色性を高精度に測定することができる安価な手段を広く検討した。その結果、従来はヒトの血糖値の無侵襲での推定には測定精度が不足で到底使えないと考えられていた円二色性測定技術を改善して、十分な精度でヒトの血糖値の推定をすることができることを見出した。【００１３】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る生体の血糖値の推定に用いることができる測定情報を、簡単な操作で、安価に、高精度に得ることができる技術の特徴は、主として、その測定方法に、生体の脈拍に同期して光源波長あるいは励振用の偏波面保存光ファイバ（以下、「ＰＭＦ」ともいう）の長さを変化させ、ＰＭＦの出力の偏光が脈拍に同期して左右円偏光が周期的に変化するようにＰＭＦを介して生体に照射する方法を採用したことにある。以下、本発明の実施の形態例を具体的に説明する。【００１４】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る第１の実施の形態例（以下、形態例１という）は、光源からの出射波長が検体の円２色性が最大となる領域にありかつ外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に変化する直線偏光のレーザ光を偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射し、前記ＰＭＦからの出力光をその偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにして信号光として生体に照射し、その透過光及び／または反射光を受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００１５】
形態例１を展開してなされた本発明に係る第２の実施の形態例（以下、形態例２という）は、形態例１に記載の生体の円２色性測定方法において、前記偏光の方位を前記偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の固有偏光軸に対し４５度の方位とし、前記ＰＭＦの長さをＬ（ｍｍ），時間Ｔ（秒）で変化する前記光源の波長の変化量をΛ（ｎｍ）、光源波長をλ（ｎｍ）、前記ＰＭＦのビート長をＢ（ｍｍ）としたときに、前記ＰＭＦからの出射光の偏光状態の周期が脈拍に同期するように、前記光源の波長変化率Λ／Ｔ（ｎｍ／秒）を下記の（４）式で計算されるように変化させて測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。
（数１）
Λ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）λＢ／２Ｌ・・・（４）【００１６】
前記課題を解決するためになされた本発明の係る第３の実施の形態例（以下、形態例３という）は、光源の波長が検体の円２色性が最大となる領域にある前記光源からの光をグレーティングによって狭スペクトル化し偏光子で直線偏光化し、偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する工程と、外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に前記ＰＭＦの長さを伸縮し前記ＰＭＦからの出力光の偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにする工程と、前記ＰＭＦからの出力光を検体としての生体に照射する工程と、その生体の透過光または生体からの反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされたシングルモード光ファイバあるいは多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光する工程と、その受光強度の光ファイバ長との関係を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００１７】
形態例３を展開してなされた本発明に係る第４の実施の形態例（以下、形態例４という）は、形態例３に記載の生体の円２色性測定方法において、前記狭スペクトル化および直線偏光化されたレーザ光を前記ＰＭＦの固有偏光軸に対し４５度の方位で入射させ、その出力光を生体に照射する光学システムにおいて、前記ＰＭＦのビート長をＢ，脈拍数／秒をＮ（ｐ）とするとき、前記ＰＭＦに装着した伸縮装置の光ファイバ長の時間的変化率ΔＬ／Ｔ（ｍｍ／秒）を下記の（７）式で計算されるように変化させて測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。
〔数２〕
ΔＬ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）Ｂ・・・・・（７）【００１８】
形態例１〜４を展開してなされた本発明に係る第５の実施の形態例（以下、形態例５という）は、形態例１〜４のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、光源からの出射レーザ光を前記ＰＭＦの出射光が４５度方位の直線偏光状態になる値に設定し前記受光器で受光される光パワーの変化が脈拍に同期するように前記ＰＭＦの生体への入射位置を調整するようにすることを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００１９】
形態例１〜５を展開してなされた本発明に係る第６の実施の形態例（以下、形態例６という）は、形態例１〜５のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、前記透過光または反射光を、直接または多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する測定工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００２０】
形態例１〜６を展開してなされた本発明に係る第７の実施の形態例（以下、形態例７という）は、形態例１〜６のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量を測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００２１】
形態例１〜７を展開してなされた本発明に係る第８の実施の形態例（以下、形態例８という）は、形態例１〜７のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの出射端が前記レンズの焦点よりレンズ寄りの位置にする工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００２２】
形態例１〜８を展開してなされた本発明に係る第９の実施の形態例（以下、形態例９という）は、形態例１〜８のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの出射端がＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされ、コア径が元の前記ＰＭＦのコア径の２倍以上に拡大されていることを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００２３】
形態例１〜９を展開してなされた本発明に係る第１０の実施の形態例（以下、形態例１０という）は、形態例１〜９のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法において、前記ＰＭＦがコアが純粋石英、クラッドがフッ素ドープの楕円ジャケット型ファイバであることを特徴とする生体の円２色性測定方法である。【００２４】
形態例１〜１０を展開してなされた本発明に係る第１１の実施の形態例（以下、形態例１１という）は、形態例１〜１０のいずれかに記載の生体の円２色性測定方法を用いて、被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する工程を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定方法である。【００２５】
形態例１１を展開してなされた本発明に係る第１２の実施の形態例（以下、形態例１２という）は、形態例１１に記載の無侵襲血糖値測定方法において、被検者に関して測定した（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量と前記被検者の予め既存の採血方法によって測定された血糖値との相関テーブルを作成しておき、測定された（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する工程を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定方法である。【００２６】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る第１３の実施の形態例（以下、形態例１３という）は、光源からの出射波長が検体の円２色性が最大となる領域にありかつ外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に変化する直線偏光のレーザ光を偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する手段と、前記ＰＭＦからの出力光をその偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにして信号光として生体に照射する手段と、その透過光及び／または反射光を受光器で受光する手段と、その受光強度の波長特性を測定する手段とを有することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００２７】
形態例１３を展開してなされた本発明に係る第１４の実施の形態例（以下、形態例１４という）は、形態例１３に記載の生体の円２色性測定装置において、前記偏光の方位を前記偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）の固有偏光軸に対し４５度の方位とし、前記ＰＭＦの長さをＬ（ｍｍ），時間Ｔ（秒）で変化する前記光源の波長の変化量をΛ（ｎｍ）、光源波長をλ（ｎｍ）、前記ＰＭＦのビート長をＢ（ｍｍ）としたときに、前記ＰＭＦからの出射光の偏光状態の周期が脈拍に同期するように、前記光源の波長変化率Λ／Ｔ（ｎｍ／秒）を下記の（４）式で計算されるように変化させて測定する工程を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。
〔数３〕
Λ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）λＢ／２Ｌ・・・（４）【００２８】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る第１５の実施の形態例（以下、形態例１５という）は、光源の波長が検体の円２色性が最大となる領域にある光源からの光をグレーティングによって狭スペクトル化し偏光子で直線偏光化し偏光の方位を限定して偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）に入射する手段と、外部トリガに同期して連続的にまたは離散的に前記ＰＭＦの長さを伸縮し前記ＰＭＦからの出力光の偏光状態が左円偏光と右円偏光が周期的に変化するようにする手段と、前記ＰＭＦからの出力光を検体としての生体に照射する手段と、その生体の透過光及び／または生体からの反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされたシングルモード光ファイバあるいは多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光する手段と、その受光強度の光ファイバ長との関係を測定する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００２９】
形態例１５を展開してなされた本発明に係る第１６の実施の形態例（以下、形態例１６という）は、形態例１５に記載の生体の円２色性測定装置において、前記狭スペクトル化および直線偏光化されたレーザ光を前記ＰＭＦの固有偏光軸に対し４５度の方位で入射させ、その出力光を生体に照射する光学システムにおいて、前記ＰＭＦのビート長をＢ，脈拍数／秒をＮ（ｐ）とするとき、前記ＰＭＦに装着した伸縮装置の光ファイバ長の時間的変化率ΔＬ／Ｔ（ｍｍ／秒）を下記の（７）式で計算されるように変化させて測定することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。
〔数４〕
ΔＬ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）Ｂ・・・・・（７）【００３０】
形態例１３〜１６を展開してなされた本発明に係る第１７の実施の形態例（以下、形態例１７という）は、形態例１３〜１６のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、光源からの出射レーザ光を前記ＰＭＦの出射光が４５度方位の直線偏光状態になる値に設定し前記受光器で受光される光パワーの変化が脈拍に同期するように前記ＰＭＦの生体への入射位置を調整する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３１】
形態例１３〜１７を展開してなされた本発明に係る第１８の実施の形態例（以下、形態例１８という）は、形態例１３〜１７のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、前記透過光または反射光を、直接またはコアをＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされた多モード光ファイバあるいは多モード光ファイババンドルを介して受光器で受光し、その受光強度の波長特性を測定する手段を有することを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３２】
形態例１３〜１８を展開してなされた本発明に係る第１９の実施の形態例（以下、形態例１９という）は、形態例１３〜１８のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量を求めることを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３３】
形態例１３〜１９を展開してなされた本発明に係る第２０の実施の形態例（以下、形態例２０という）は、形態例１３〜１９のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの両端射端が前記レンズの焦点よりレンズ寄りの位置にあることを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３４】
形態例１３〜２０を展開してなされた本発明に係る第２１の実施の形態例（以下、形態例２１という）は、形態例１３〜２０のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、前記ＰＭＦの出射光を生体へレンズで結合する場合、前記ＰＭＦの両端がＴＥＣ（コア拡大加工すなわちＴｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）処理をされ、コア径が元の前記ＰＭＦのコア径の２倍以上に拡大されていることを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３５】
形態例１３〜２１を展開してなされた本発明に係る第２２の実施の形態例（以下、形態例２２という）は、形態例１３〜２１のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置において、前記ＰＭＦがコアが純粋石英、クラッドがフッ素ドープの楕円ジャケット型ファイバであることを特徴とする生体の円２色性測定装置である。【００３６】
形態例１３〜２２を展開してなされた本発明に係る第２３の実施の形態例（形態例２３という）は、形態例１３〜２２のいずれかに記載の生体の円２色性測定装置を用いて、信号光の光路で、円２色性測定のために被測定位置を挟む部品あるいは被測定位置に当接する部品に、温度制御素子としてのペルチエ素子及び／または温度検出部品を組み込んで前記測定部位の温度を制御する及び／または温度を測定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定装置である。【００３７】
形態例２３を展開してなされた本発明に係る第２４の実施の形態例（以下、形態例２４という）は、形態例２３に記載の無侵襲血糖値測定装置において、被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値測定装置である。【００３８】
形態例２３または形態例２４を展開してなされた本発明に係る第２５の実施の形態例（以下、形態例２５という）は、形態例２３または形態例２４に記載の無侵襲血糖値測定装置において、被検者に関して測定した左右円偏光の損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とするとき、血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に同期する場合とＣ（ｍ）に同期する場合の２つの条件の場合について前記受光器で受光される光パワーの波長特性を測定し、演算によって（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量と前記被検者の予め既存の採血方法によって測定された血糖値との相関テーブルを作成しておき、測定された（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例した量から前記被検者の血糖値を推定する手段を有することを特徴とする無侵襲血糖値装置である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の生体の円２色性測定装置および方法、無侵襲血糖値測定装置および方法によれば、採血しないで血糖値に関係した血中のグルコース濃度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る一実施の形態例における生体の円２色性測定装置の基本構成図である。
【図２】本発明に係る他の実施の形態例における生体の円２色性測定装置の構成図である。
【図３】本発明に係るさらに他の実施の形態例における生体の円２色性測定装置の構成図である。
【図４】本発明に係る実施の形態例における受光器出力の波長特性の概念図である。
【図５】本発明に係る実施の形態例における受光器出力の波長特性と脈拍信号との関係の概念図である。
【図６】本発明に係る実施の形態例における受光器出力の波長特性と脈拍信号との関係の他の概念図である。
【図７】本発明に係る実施の形態例としての生体の円２色性測定装置の基本構成図である。
【００４１】
【図８】本発明に係る他の実施の形態例としての受光ファイバのない生体の円２色性測定装置の構成図である。
【図９】本発明に係る他の実施の形態例としての光ファイババンドルを用いた場合の生体の円２色性測定装置の構成図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態例としての生体の円２色性測定装置の反射型の例の構成図である。
【図１１】本発明のバックデータとなる生体を挟む対向光ファイバコリメータの挿入損失の実験データである。
【図１２】本発明に係る実施の形態例としての受光器出力と入射側偏波面保存光ファイバ長および脈拍信号との関係を説明する概念図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態例としての受光器出力と入射側偏波面保存光ファイバ長および脈拍信号との関係を説明する他の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例について説明する。なお、以下の説明に用いる各図は本発明の実施の形態例を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してある。そして以下の説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、本発明の実施の形態例の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、重複する説明を省略することもある。また、以下の説明では、本発明の実施の形態例の生体の円２色性測定装置、生体の円２色性測定方法、無侵襲血糖値測定装置、無侵襲血糖値測定方法に関して説明の重複部分が多い。したがって、説明の重複を避けるため、誤解を生じないようにしつつ、特に言及せずに、いずれか１つについての説明で他の説明を兼ねる場合がある。
【００４３】
本発明者はグルコースの測定に円２色性測定の利用を提案してきた。しかし、グルコースの測定に円２色性測定を用いることは困難であると思われ、あきらめられていた。そこで、円２色性測定の根本原理を見直し、種々検討した結果、本発明を成すに至った。以下、本発明を成すに至った実験結果を引用して、本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。なお、以下の説明は、必ずしも図を用いずに、文言だけで説明する場合もある。
【００４４】
図１は本発明に係る一発明の実施の形態例における生体の円２色性測定装置の基本構成図である。光源１は波長可変光源または波長が２つ以上の波長に離散的に変えられるコヒーレントな光源である。コヒーレントな光源とはレーザあるいはブロードバンド光源からの拡散光をグレーティングなどでスペクトル幅を制限した光源などを含む。光源１には光ファイバへの集光レンズを含む。
【００４５】
光源１から出射された信号光としての直線偏光レーザ光はＰＭＦ２の固有偏光軸に対して４５度の方位に入射され、その出射端に配置したレンズ３でコリメートされ、指などの生体４に入射される。ＰＭＦ２はＮＡ＝０．０５、クラッド径３０μｍ、コーティング外径１５０μｍのシリカコアのフッ素ドープクラッドの楕円ジャケットタイプを用いた。コア径は２．５μｍであった。本ファイバは８００ｎｍ帯用のクラッド径１２５μｍ用に設計されたプリフォームを外径を３０μｍで線引きした。生体４を伝搬したレーザ光は受光器７で受光され、電気信号に変換され、信号処理部８に導かれる。符号９は脈拍センサーで、脈拍センサー９からの信号は信号処理部（マイクロコンピュータ）８に送られ、その信号が光源駆動制御装置の光源駆動制御部１０にも伝えられ、光源の波長のスイープがコントロールされる。受光器には光源波長をカバーする電子冷却型のＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を用いたが光電子増倍管も使える。
【００４６】
ここでＰＭＦ２は光源波長域でシングルモードとなるようにコアとクラッドとの屈折率差、あるいは開口数ＮＡが設計されている。実験の結果、ＮＡを小さくし、そして、ＰＭＦ２の出力端をコリメート状態からずらしてレンズ３の焦点ではなくレンズ側にデフォーカスした場合に生体４の透過光を効率的に受光器に導くことができた。このような点においてＰＭＦ２のＮＡは０．０５以下が望ましい。このようにすることにより、挿入損失を小さくして測定精度を上げることができる。
【００４７】
非特許文献２に示されるように、偏光が生体を透過する場合に偏光が保存される生体厚は１．２ｍｍ程度である。それに加え、生体内の光の散乱損失を小さくするには、できるだけビーム径を小さくし、入射角度を小さく抑えることが効果的であることを実験的に確認した。生体への入射角度を考慮せず受光径の大きな受光器で受光すれば大きな光パワーを受光できるが、偏光成分が失われてしまう。
【００４８】
図２は本発明に係る他の実施の形態例における生体の円２色性測定装置を説明する基本構成図であり、図１における生体４の出力光を多モード光ファイババンドル５を介して集光レンズ６で受光器７に導く構造にした例である。図３は本発明のさらに他の実施の形態例における生体の円２色性測定装置を説明する基本構成図で、信号光照射用ＰＭＦ２の周辺に多モード光ファイババンドル５を配置し、照射用ＰＭＦ２からの光を照射された生体４からの反射光を受光し、多モード光ファイババンドル５の出射光をレンズ６で集光して受光器７に導くようにした構成を示す図である。図２は原理的には図１と同じである。バンドル光ファイバはコア／クラッドの各直径が２００/２２０μｍの石英系多モード光ファイバ７芯を用いた。
【００４９】
図１〜図３において、光源１の波長λをスキャンさせるとＰＭＦ２のビート長Ｂと長さＬで決まる周期で波長λの近傍でその出射光の偏光状態が右円偏光と左円偏光を繰り返す。その周期をΔλとすると、Δλは次式で与えられる。
〔数５〕
Δλ＝λＢ/２Ｌ・・・・・・・・・・・（１）
また時間Ｔ（秒）で光源波長をΛだけ変化させると偏光状態変化の周波数ｆは次式となる。
〔数６〕
ｆ＝Λ／（ΔλＴ）・・・・・・・・・・（２）
（１)式を代入すると
〔数７〕
ｆ＝２ΛＬ／（λＢＴ）・・・・・・・・（３）
となる。
脈拍の周波数をＮ（ｐ）とし、ｆ＝Ｎ（ｐ）となる場合には光源の波長変化率は次式となる。
〔数８〕  
Λ／Ｔ＝Ｎ（ｐ）λＢ／２Ｌ・・・・・・（４）
ここで波長λ＝１８２ｎｍ、Ｂ＝０．３５ｍｍ、Ｌ＝０．５ｍとすると、（１）式のΔλはおよそ０．０６４ｎｍとなる。また（４）式は次式となる。
〔数９〕
Λ／Ｔ＝０．０６４Ｎ（ｐ）（ｎｍ）・・・・・（５）
【００５０】
光源の波長をグルコースの円２色性のピークである１８２ｎｍ近傍で変化させる方法について説明する。すなわち重水素ランプや２０１０年にＥｎｅｒｇｅｔｉｑ社によって商品化されたレーザ励起ブロードバンド光源からグレーティングを介して光源波長を変化させた。グレーティングを透過した光はローションプリズムで直線偏光化し、レンズでＰＭＦ２の固有偏光軸に対して４５度で入射した。このようにして該ＰＭＦ２の出力偏光状態の波長特性を予め測定した。
【００５１】
図４は本発明に係る一発明の実施の形態例における受光器出力の波長特性の概念図である。縦軸は受光器出力、横軸は光源の波長である。光源の波長を１８２ｎｍ近傍で変化させると、受光器の光パワーは、図４に示すように、波長λ１において極大値Ｐ（Ｍ）を示し、波長λ２において中間値Ｐ（０）を示し、波長λ３において極小値Ｐ（ｍ）を示し、以降波長の変化に伴って中間値Ｐ（０）、極大値Ｐ（Ｍ）、中間値Ｐ（０）、極小値Ｐ（ｍ）を順次示すように変化する。周期は前述したようにおよそ０．０６４ｎｍとなる。図４で符号１１−１、１１−２はグラフ上で右（又は左）円偏光入射の場合の受光器出力が極大値Ｐ（Ｍ）の点、符号１２は左（又は右）円偏光入射の場合の受光器出力が極小値Ｐ（ｍ）の点、符号１３−１、１３−２は直線偏光入射の場合の受光器出力が中間値Ｐ（０）の点を示す。ここで左右円偏光となる波長は直線偏光の出力波長から０．０３２ｎｍずれているが１８２ｎｍに比べて波長変化幅が極めて小さいので左円偏光の損失は左円偏光となる１８２ｎｍ近傍の波長においてほぼ等しいと仮定できる。同様に右円偏光の損失は右円偏光となる１８２ｎｍ近傍の波長においてほぼ等しいと仮定できる。
【００５２】
図５及び図６は本発明の実施の形態例における受光器出力の波長特性と脈拍信号との関係を説明する概念図である。図５と図６で、それぞれ上のグラフは縦軸を受光器出力、横軸を光源の波長にとって表した受光器出力の波長特性グラフで、下のグラフは縦軸を脈拍信号の強度、横軸を時間にとって表した脈拍信号のグラフである。
【００５３】
図５の上のグラフ即ち受光器出力の波長特性グラフでは、受光器出力が波長λ１で極大値（符号１１−１の位置）Ｐ（Ｍ）になり、波長λ２において中間値（符号１３−１の位置）Ｐ（０）になり、波長λ３において極小値（符号１２−１の位置）Ｐ（ｍ）になり、波長λ４において中間値（符号１３−２の位置）Ｐ（０）になり、波長λ３において極大値（符号１１−２の位置）Ｐ（Ｍ）になるというような変化をする。そして、図５の下のグラフでは、上のグラフで波長がλ１の時の時刻に脈拍１４が生じており、波長がλ５の時の時刻に次の脈拍１４が生じている。
【００５４】
図６の上のグラフ即ち受光器出力の波長特性グラフでは、受光器出力が波長λ１で極大値（符号１１−１の位置）Ｐ’（Ｍ）になり、波長λ２において中間値（符号１３−１の位置）Ｐ’（０）になり、波長λ３において極小値（符号１２−１の位置）Ｐ’（ｍ）になり、波長λ４において中間値（符号１３−２の位置）Ｐ’（０）になり、波長λ３において極大値（符号１１−２の位置）Ｐ’（Ｍ）になるというような変化をする。そして、図６の下のグラフでは、上のグラフで波長がλ３の時の時刻に脈拍１４が生じており、波長がλ６の時の時刻に次の脈拍１４が生じている。
【００５５】
脈拍の測定は生体の脈拍を検出可能な部位で適宜行うことができるが、前記脈拍を受光器出力の測定部位に近いところで行った場合は、脈拍信号測定時刻をそのまま光源波長の掃引同期に用いることができるが、もし脈拍信号測定部位が受光器出力の測定部位から遠い部位で行った場合で、脈拍信号測定部位での脈拍信号発生時刻と受光器出力の測定部位での脈拍発生時刻にずれがある場合には、そのずれ量をあらかじめ測定しておき、実際に測定した脈拍発生時刻を受光器出力の測定部位での脈拍発生時刻に補正して光源波長の掃引同期を行うことにより測定精度を高めることができる。
【００５６】
ここで左右円偏光の生体を透過するときの損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とする。このように定義すると図４、図５、図６の符号１１−１、１１−２はＣ（ｍ）に、符号１２、１２−１、１２−２はＣ（Ｍ）に対応する。
【００５７】
ここで毎秒の脈拍数Ｎ（ｐ）を測定し、（５）式で与えられる光源の波長変化率に設定すれば、図５，図６のように前記ＰＭＦの出力の偏光の周期と脈拍とを同期させることができる。図５で、はじめの脈拍１４に波長λ１が、その次の脈拍１４に波長λ５が対応するように前記ＰＭＦの偏光を変化させるように横軸の光源波長を掃引して受光器出力を測定すると図５のグラフを得ることができる。同様に、図６で、はじめの脈拍１４に波長λ３が、その次の脈拍１４に波長λ６が対応するように前記ＰＭＦの偏光を変化させるように横軸の光源波長を掃引して受光器出力を測定すると図６のグラフを得ることができる。図５では血管が拡張したときがＣ（ｍ）に、血管が収縮したときがＣ（Ｍ）に対応している。図６では図５と逆に血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に、血管が収縮したときがＣ（ｍ）に対応している。
【００５８】
図５、図６のようなデータをとるために、光源の波長を生体の円２色性による減衰量の差に影響が出ない波長、即ち図５、図６の符号１３−１（λ２）あるいは１３−２（λ４）の波長に設定して、前記ＰＭＦ２の出力端の位置をビームと直交する平面内（Ｘ，Ｙ方向）において微調整し、生体、ここでは親指と人差し指の付け根のひだ部の血管に信号光ビームを入射させ透過させるようにした。即ち受光器の出力が脈拍に同期して変化する位置に前記ＰＭＦ２の出力端の位置を決めた。
【００５９】
ここで血管が拡張したときと収縮したときの内径をそれぞれＤ（Ｍ），Ｄ（ｍ）とすると、図５のＰ（Ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（ｍ）Ｄ（Ｍ）に、Ｐ（ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（Ｍ）Ｄ（ｍ）に対応する。また図６のＰ’（Ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（ｍ）Ｄ（ｍ）に、Ｐ’（ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（Ｍ）Ｄ（Ｍ）に対応する。Ｐ（Ｍ）とＰ’（ｍ）の差はＤ（Ｍ）（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例する。同様に、Ｐ’（Ｍ）とＰ（ｍ）の差はＤ（ｍ）（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例する。これらの差をとって、（α（Ｍ）−α（ｍ））（Ｄ（Ｍ）−Ｄ（ｍ））に比例するデータが測定できる。
【００６０】
ここで、（Ｄ（Ｍ）−Ｄ（ｍ））は血管の拡張時と収縮時の血管の内径の差であるので個人差があるが、同一被験者では一定である。また、（α（Ｍ）−α（ｍ））は円２色性である。従って脈拍に同期して波長λ１から掃引を開始する場合（図５）と波長λ３から掃引を開始する場合（図６）の２つの場合で血管が拡張した時の円２色性と血管が収縮した時の円２色性を測定することによって波長１８２ｎｍ近傍における円２色性に比例した量を測定できる。
【００６１】
ここで、生体に左右円偏光を入射する方法には偏波面保存ファイバ２の出力側に波長板を置いてそれを回転させる方法もあるが、この方法では入射光の角度が微妙に変化するため左右円偏光の生体の減衰量の微小な差の検出の誤差になる。この点本発明では入射光ファイバの先端の光学系は固定にしてある。
【００６２】
本発明に係る他の実施の形態例としての図３の反射型の生体の円２色性測定装置は、前記の如く生体からの反射光を検出する構成になっている。一般に左右円偏光は透過と反射で逆転するので、一般的には相殺されて円２色性の観測はできないとされている。しかし生体での散乱が一様ではないため、わずかではあるが円２色性が観測できる。反射型の生体の円２色性測定装置は皮膚などにレーザ光を当てるだけでよいのでセンサーの実装が簡単で使い方も簡単になる。
【００６３】
前記のごとき本実施の形態例の生体の円２色性測定装置を用いて被験者の測定部位を決めて測定を繰り返した結果と、従来の採血方式による血糖値とを対比して、前記円２色性測定装置による測定値と従来の採血方式による血糖値の測定値との対比に基づく検量テーブルを作成して、本発明に係る発明の実施の形態例の測定方法を用いた無侵襲血糖値測定装置を実現できた。そして前記円２色性測定方法を用いて、無侵襲血糖値測定システムを構成し、生体の血糖値を推定することができた。
【００６４】
図７は本発明に係る一発明の実施の形態例における生体の円２色性測定装置の基本構成図である。光源１０１はグルコースの円２色性がピークとなる１８２ｎｍ近傍をカバーする広帯域光源である。重水素ランプあるいは光励起型インコヒーレントな光源である。たとえば２０１０年にＥｎｅｒｇｅｔｉｑ社によって商品化されたレーザ励起ブロードバンド光源がある。前記ブロードバンド光源１０１から発せられた拡散光をレンズ１０２−１でコリメートし、グレーティング１０３、偏光子１０４を介しレンズ１０２−２で偏波面保存型カプラ１０５、４５度スプライシング１０６を介してＰＭＦ１０７に接続する。なお、光源に水銀ランプなどのブロードバンド光源を用い分光器で所定の波長成分を切り出してＰＭＦに入射してもよい。
【００６５】
前記ＰＭＦ１０７の出力光は、レンズ１０２−３によって検体としての生体１０８に照射され、検体１０８からの出力は、レンズ１０２−１０４と受光用光ファイバ１０９を介して受光器１１０−１に集光され、受光器１１０−１からの電気出力が信号処理回路（マイクロコンピュータ）１１１に入力される。検体１０８には脈拍検知装置１１２が装着され、脈拍検知装置１１２よりの電気出力が信号処理回路１１１に入力される。また前記カプラ１０５によってタップされ、受光器１１０−２で検出された電気信号は、信号処理回路１１１に入力される。信号処理回路１１１で脈拍に同期した信号によって前記ＰＭＦ１０７に装着した光ファイバ伸縮装置１１３を駆動する。符号１２３は光ファイバ伸縮装置１１３から発せられる光ファイバ伸縮制御信号である。以上が本発明に係る実施の形態例としての円２色性測定方法に必要な光学システムである。
【００６６】
ここで偏光子１０４はローションプリズムを用いた。ＰＭＦはＮＡ＝０．０５、クラッド径３０μｍ、コーティング外径１５０μｍのシリカコアのフッ素ドープクラッドの楕円ジャケットタイプを用いた。コア径は２．５μｍであった。１８２ｎｍ近傍の伝送損失は２０，０００ｄＢ／ｋｍ、すなわち２０ｄＢ／ｍであった。実験には光ファイバの長さ２０ｃｍの部分をシリンダー状のＰＺＴからなる伸縮装置１１３に巻きつけたものを用いた。グレーティングは分解能として約０．０２ｎｍのものを用いた。受光器には光源波長をカバーする電子冷却型のＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を用いたが光電子増倍管も使用することができる。また、偏光子を光ファイバ型にすることができる。このようにすることにより装置の一層の小型化が可能になり、低価格化をさらに進めることができる。
【００６７】
図８は本発明に係る他の実施の形態例としての受光ファイバのない生体の円２色性測定装置の構成図である。図９は本発明に係る他の実施の形態例としての光ファイババンドルを用いた場合の生体の円２色性測定装置の構成図である。これらの装置構成は検体１０８の出射光を図７の受光用ファイバ１０９を使わずに、それぞれ直接受光器１１０−１で検出する場合（図８）と光ファイババンドル１１４を用いて検出する場合（図９）の例であり、基本的には図７の例と原理は同じである。図７の場合には受光用ファイバ１０９に励振用ファイバ１０７と同種のＰＭＦを用いたが、この場合は生体内の多重散乱光を避けて、比較的近軸光線を受光でき、血管に照準を合わせやすいというメリットがある。バンドル光ファイバの場合は、コア／クラッドの各直径が２００/２２０μｍの石英系多モード光ファイバ７芯を用いた。
【００６８】
図１０は本発明に係るさらに他の実施の形態例としての生体の円２色性測定装置の反射型の例の構成図である。図１０の例では、生体１０８の入力側で、光源１０１から発せられた拡散光をレンズ１０２−１でコリメートし、グレーティング１０３、偏光子１０４を介しレンズ１０２−２で偏波面保存型カプラ１０５、４５度スプライシング１０６を介してＰＭＦ１０７に接続し、信号処理回路１１１で脈拍に同期した信号によってＰＭＦ１０７に装着した光ファイバ伸縮装置１１３を駆動して、ＰＭＦ１０７の出力光の偏光状態が、後述するように、右円偏光と左円偏光を周期的に繰り返すようにし、ＰＭＦ１０７の出力光をレンズ１０２−３を介して検体としての生体１０８に照射すること、カプラ１０５によってタップされ受光器１１０−２で検出された電気信号を前記信号処理回路１１１に入力すること等は図７の場合と同様である。生体１０８の入力側では、生体１０８からの反射光が光ファイババンドル１１４とレンズ１０２−４を介して受光器１１０−１に集光され、その電気出力が信号処理回路１１１に入力される。
【００６９】
図１１は、本発明のバックデータとなる生体を挟む対向光ファイバコリメータの挿入損失の実験データで、光ファイバ１０７の出力光をレンズ１０２−３で集光し、生体を通してレンズ１０２−４で受光用光ファイバ１０９で受光する場合のトータルの挿入損失とレンズ１０２−３、１０２−４の距離の関係の実験値である。実験に用いた波長は参考として１０６４ｎｍを用いた。図１１において、符号１１５はＮｕｆｅｒｎ製ＰＭ９８０、コア径８μｍ、ＮＡ＝０．１４の偏波面保存（ＰＭ）光ファイバを用いた場合のデータ、符号１１６はコア径５０μｍの多モードファイバの場合のデータ、符号１１７は低ＮＡ（〜０．０７５）ダブルクラッドＰＭＦの場合の挿入損失（縦軸、単位ｄＢ）とレンズ間距離（横軸、単位ｍｍ）の関係を示す測定結果のデータである。
【００７０】
ここでは送受光ファイバは同種とした。実験ではいずれの場合にも光ファイバの先端がレンズの焦点からはずれた場合、すなわちデフォーカスした方が挿入損失が小さかった。生体内で散乱した光は角度をもって受光ファイバに入射するがこの場合予めデフォーカスした方が受光ファイバへの結合損失のビーム角度依存性が小さいためと考えられる。また、デフォーカスすれば生体内のビーム径が小さくなり生体の散乱の影響が小さくなるためである。
【００７１】
図１１によれば、ファイバのＮＡが小さいほど挿入損失がケタ違いに小さく、レンズ間の距離を大きくした場合でも損失はケタ違いに小さいことがわかった。なお、コアを加熱して約３倍に拡大したいわゆるＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）はダブルクラッドＰＭＦ１１７のコア径が３０μｍのファイバとほぼ同等の特性であった。
【００７２】
このデータを基に、本発明に係る実施の形態例では波長１８０ｎｍ用のＮＡ〜０．０５のＰＭＦを用いた。本発明者が本実施の形態例に用いるＰＭＦのＮＡを詳細に調べた結果、０．０７以下のＮＡが好ましく、０．０５以下のＮＡが特に好ましいことがわかった。コアのＮＡが０．１以上のＰＭＦでもＴＥＣ加工すれば先端部のコアが拡大されると同時にＮＡが減少するので、本実施の形態例に適用できる。
【００７３】
なお、波長１８０ｎｍ帯のシングルモードファイバのコア径が赤外用のシングルモードファイバより小さいので、前記偏波面保存ファイバの両端をＴＥＣ加工することにより、光源からの光を効率的に結合することができる。
前記ＴＥＣ処理のコア径は元の光ファイバのコア径の２倍以上にすることにより、大きな効果を発揮する。
【００７４】
なお、計測システムの受光Ｓ／Ｎ比に余裕がある場合には、光りファイバの端面をレンズの焦点位置に配置しても、その他の部分は本実施の形態例の構成で十分実用的な精度で測定することができ、このような構成も本発明に含まれるものである。
【００７５】
また、光ファイバの端面あるいはその近傍にレンズを光ファイバと一体に固定した構成にすることにより、測定のバラツキが少なく、使い勝手がよく、小型で安価な本実施の形態例装置を実現することができる。
【００７６】
図７〜図９において、前記ＰＭＦ１０７の長さを変化させるとＰＭＦ１０７のビート長Ｂで決まる周期でその出射光の偏光状態が右円偏光と左円偏光を繰り返す。前記ＰＭＦ１０７の長さを時間Ｔ（秒）で長さΔＬだけ変化させると、偏光状態変化の周波数ｆは次（６）式となる。
〔数１０〕
ｆ=ΔＬ／ＢＴ  ・・・・・・・・・・（６）
ここでこの周期を脈拍Ｎ（ｐ）／秒と等しくなるようにするためには長さの時間変化を次式で決まる量に制御すればよい。
【００７７】
〔数１１〕
ΔＬ／Ｔ＝ＢＮ（ｐ）  ・・・・・・・（７）
Ｂ＝０．３５ｍｍ、Ｎ（ｐ）＝１とすると前記ＰＭＦ１０７の長さの変化率は０．３５ｍｍ／秒となる。
実験では長さ２００ｍｍの長さのＰＭＦを用いたので毎秒０．１７５％のレートで伸縮させればよいことになる。
【００７８】
図１２および図１３は本発明に係る実施の形態例としての受光器出力と検体１０８への入射側偏波面保存光ファイバ長および脈拍信号との関係を説明する概念図である。図１２および図１３における縦軸は受光器出力、横軸は検体１０８への入射側偏波面保存光ファイバ長であり、下部に示す図の縦軸は脈拍信号強度、横軸は脈拍信号の光ファイバ長に対応する位置（タイミング）である。光源の波長を１８２ｎｍ近傍に固定して前記ＰＭＦ１０７の長さを変化させると、受光器の光パワーは図１２、図１３のように変化する。周期は前述したようにおよそ０．３５ｍｍとなる。すなわち図１２、図１３でＬ３−Ｌ１＝０．３５ｍｍ、Ｌ４−Ｌ２＝０．３５ｍｍである。
【００７９】
図１２、図１３において、符号１１８−１、１１８−２は、グラフ上で右（または左）円偏光入射の場合の受光器出力が極小値Ｐ（ｍ）の点、符号１１９−１、１１９−２は左（または右）円偏光入射の場合の受光器出力が極大値Ｐ（Ｍ）の点、符号１２０−１、１２０−２は直線偏光入射の場合の受光器出力が中間値Ｐ（０）の点を示す。
【００８０】
図１２、図１３における上部のグラフ、即ち受光器出力のグラフにおいて、光ファイバ長を変化させると、受光器出力が光ファイバ長Ｌ１で極小値Ｐ（ｍ）になり（符号１１８−１の位置）、光ファイバ長Ｌ１とＬ２の中間で中間値Ｐ（０）になり（符号１２０−１の位置）、光ファイバ長Ｌ２で極大値Ｐ（Ｍ）になり（符号１１９−１の位置）、光ファイバ長Ｌ３において極小値Ｐ（ｍ）になり（符号１１８−２の位置）、光ファイバ長Ｌ３とＬ４の中間で中央値Ｐ（０）になり（符号１２０−２の位置）、光ファイバ長Ｌ４で極大値Ｐ（Ｍ）になる（符号１１９−１の位置）というような変化をする。そして、図１２の下部のグラフでは、上のグラフで光ファイバ長がＬ１の時の時刻に脈拍１２１が生じており、光ファイバ長がＬ３の時の時刻に次の脈拍１２１が生じている。図１３の下のグラフでは、上のグラフで光ファイバ長がＬ２の時の時刻に脈拍１２１が生じており、光ファイバ長がＬ４の時の時刻に次の脈拍１２１が生じている。
【００８１】
図１２および図１３で左右円偏光の血管を透過するときの損失の大きい方と小さい方をそれぞれＣ（Ｍ），Ｃ（ｍ）と定義し、Ｃ（Ｍ），Ｃ（ｍ）の減衰量をそれぞれα（Ｍ），α（ｍ）とする。このように定義すると図１２、図１３の符号１１８−１、１１８−２はＣ（Ｍ）に、１１９−１、１１９−２はＣ（ｍ）に対応する。
【００８２】
ここで毎秒の脈拍数Ｎ（ｐ）を測定し、光ファイバの伸縮率を（７）式で与えられるように設定すれば、図１２、図１３のように前記ＰＭＦの出力の偏光の周期と脈拍とを同期させることができる。図１２では血管が拡張したときがＣ（Ｍ）に、血管が収縮したときがＣ（ｍ）に対応している。図１３では図１２と逆に血管が拡張したときがＣ（ｍ）に、血管が収縮したときがＣ（Ｍ）に対応している。
【００８３】
図１２、図１３のようなデータをとるためには前記ＰＭＦの長さを生体の円２色性による減衰量の差に影響が出ない光ファイバ長、すなわち図１２、図１３の１２０−１あるいは１２０−２に設定して前記ＰＭＦ１０７の出力端の位置をビームと直交する平面内（Ｘ，Ｙ方向）に微調整し、生体、ここでは親指と人差し指の付け根のひだ部、の血管にビームを透過させるようにした。すなわち受光器の出力が脈拍に同期して変化する位置に前記ＰＭＦ１０７の出力端の位置を決めた。
【００８４】
ここで血管が拡張したときと収縮したときの内径をそれぞれＤ（Ｍ），Ｄ（ｍ）とすると、図１２のＰ（Ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（ｍ）Ｄ（ｍ）に、Ｐ（ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（Ｍ）Ｄ（Ｍ）に対応する。
【００８５】
また図１３のＰ（Ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（ｍ）Ｄ（Ｍ）に、Ｐ（ｍ）に対応する信号光が血管を透過することによる透過損失はα（Ｍ）Ｄ（ｍ）に対応する。
【００８６】
図１２のＰ（Ｍ）と図１３のＰ（ｍ）の差は、Ｄ（ｍ）（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例する。同様に、図１３のＰ（Ｍ）と図１２のＰ（ｍ）の差は、Ｄ（Ｍ）（α（Ｍ）−α（ｍ））に比例する。これらの差をとって、（α（Ｍ）−α（ｍ））（Ｄ（Ｍ）−Ｄ（ｍ））に比例するデータが測定できる。
【００８７】
ここで、（Ｄ（Ｍ）−Ｄ（ｍ））は、血管の拡張時と収縮時の血管の内径の差であるので個人差があるが、同一被験者では一定である。また、（α（Ｍ）−α（ｍ））は円２色性である。従って、脈拍に同期して光ファイバ長がＬ１から掃引を開始する場合（図１２）と光ファイバ長がＬ２から掃引を開始する場合（図１３）の２つの場合で血管が拡張した時の円２色性と血管が収縮した時の円２色性を測定することによって波長１８２ｎｍ近傍における円２色性に比例した量を測定できる。
【００８８】
なお、図１０は本発明に係る発明の実施の形態例としての生体の円２色性測定装置の反射型の例の構成図で、生体からの反射光を検出する構成になっている。前記のように、一般に左右円偏光は透過と反射で逆転するので一般的には相殺されて円２色性の観測はできないとされている。しかし、本実施例の場合にも、生体での散乱が一様ではないためわずかではあるが円２色性が観測できる。反射型の生体の円２色性測定装置は皮膚などにレーザ光を当てるだけでよいのでセンサーの実装が簡単で使い方も簡単になる。
【００８９】
図７〜図１０の実施の形態例の生体１０８への入射光側の光学系は、従来のような、光ファイバ１０７とレンズ１０２−３の間にレンズの焦点距離だけの空間光路を設けレンズと生体１０８の間にも空間光路を設ける光学系の思想とは異なり、光ファイバ１０７をレンズ１０２−３の焦点位置よりもレンズに近い位置に配置する。
【００９０】
さらに、レンズと生体１０８との間の空間光路も必須とせず、例えば入射光学系の端部を指のひだ部に密着させるなど、全光ファイバ型と定義する光学系にすることによって、円２色性測定精度を大幅に高めることができる。
【００９１】
さらに、図７、８、９，１０の例のように、本実施の形態例の全光ファイバ型吸光計測光学系を受光側も光ファイバにし、光路において検体１０８を挟持する構成にし、測定精度の向上と使い勝手の向上を図ることができる。
なお、皮膚に屈折率整合剤を塗布したり屈折率整合シートを貼ったりすると生体透過損失が約３ｄＢ改善された。
【００９２】
次に、図７〜図１０に示すグレーティング１０３の分解能の必要条件について説明する。実施の形態例で使用したＰＭＦ１０７のビート長は、波長１８２ｎｍにて０．３５ｍｍである。従って５００ｍｍ伝搬すると直交偏波モードの光路差は（５００／０．３５）ｘ１８２ｎｍで〜０．２６ｍｍとなる。従ってＰＭ１０７の出射端で偏光度を確保するために光源のコヒーレンス長を０．２６ｍｍより十分長くする必要がある。光源のコヒーレンス長が０．２６ｍｍとなる場合の光源の波長幅は約０．１２ｎｍである。従って本発明の実施例では十分な余裕を見てグレーティング１０３の分解能を０．０２ｎｍとした。
【００９３】
本実施の形態例では、生体に信号光を照射するＰＭＦの出力光の偏光状態を左右円偏光状態が周期的に変化するように偏波面保存光ファイバ長を脈拍に同期して変化させたが、他の実施の形態例では、生体の検体部を強く抑えて血流を除去した場合の円２色性と緩く抑えて血流を存在させた場合の円２色性との比較によって血糖値を推定することができた。さらに、他の実施の形態例では、前記脈拍に同期させる代わりに、検体に電気的および／あるいは機械的トリガ信号としての外部信号を与え、脈拍の代わりにトリガ信号として測定に用いて、同様に血糖値を推定することができた。
【００９４】
従来、円２色性の測定技術についてはすでに知られていたが、円２色性の測定技術を用いてヒトの血糖値を推定できるとは全く予想されていなかった。しかし、前記の如く、本実施の形態例によれば、光学系の工夫、光源の波長の選択すなわち検体の円２色性が最大となる領域にある波長を用いること、脈拍の利用など多くの改善の結果、ヒトの血糖値を十分推定可能な高い精度でのグルコースの測定を実現することができた。
【００９５】
本実施の形態例の生体の円２色性測定装置を用いて被検者の測定部位を決めて測定を繰り返した結果と従来の採血方式による血糖値の測定値の比較を繰り返した結果から検量テーブルを作成することにより、本実施の形態例の測定結果を基に検量テーブルを参照することにより、無侵襲に血糖値を推定できる。
【００９６】
即ち、本発明に係る実施の形態例としての生体の円２色性測定例を用いて生体の無侵襲血糖値測定装置および無侵襲血糖値測定方法を構成することができることは以上の説明からも明らかなことである。
【００９７】
本実施の形態例で、信号光の光路で、円２色性測定のために被測定位置を挟む、あるいは被測定位置に当接する部品に温度検出部品を組み込んで、測定結果の信頼性を高めることができる。温度検出回路あるいは温度表示手段は、前記円２色性測定のために被測定位置を挟む、あるいは被測定位置に当接する部品に設けても良く、装置本体に設けても良い。
【００９８】
また、本実施の形態例で、信号光の光路で、円２色性測定のために被測定位置を挟む、あるいは被測定位置に当接する部品に、温度制御素子としてのペルチエ素子を組み込んで、検体の温度を制御することにより、測定結果の信頼性を高めることができる。この場合、温度制御手段は従来用いられている手段を広く用いることができる。温度制御回路あるいは温度制御手段は、前記円２色性測定のために被測定位置を挟む、あるいは被測定位置に当接する部品に設けても良く、装置本体に設けても良い。
【００９９】
以上、いくつかの例をあげて本実施の形態例を説明したが、本発明は以上の例に狭く限定されるものでなく、本発明の前記技術思想に則って多くのバリエーションを可能とするものである。
【０１００】
以上説明した様に本実施の形態例の生体の円２色性測定装置および方法、無侵襲血糖値測定装置および方法によれば、採血しないで血糖値に関係した血中のグルコース濃度を測定できる。
【０１０１】
以上の説明した本実施の形態例によれば、例えば以下の５つの効果が期待できる。即ち、第１に、針による採血に伴う煩わしさや苦痛から開放される。第２に、採血針の廃棄処理が不要であり、衛生的である。第３に、採血の時に使用していたグルコースと反応する試薬が不要なので我が国で言えば例えば年間１０万円以上のランニングコストが不要になることから、経済的である。
【０１０２】
第４に、なによりも測定が容易であり、ランニングコストを廉価に抑えることができることから、血糖値モニター（血糖値測定）が１日何回でもできるので、糖尿病患者、その予備軍、健常者の健康管理などにも使いやすいものが提供できる。第５に、治療費国の負担する医療費も大幅に低減できることなど、大きな効果を発揮することができる。そして、本実施の形態例の生体の円２色性測定装置および無侵襲血糖値測定装置が一般家庭で使用されれば、その治療に必要な費用を大幅に低減でき、また、現在世界的に増加している糖尿病患者数を減らすこともできる。
【０１０３】
特に、本実施の形態例の生体の円２色性測定装置および無侵襲血糖値測定装置が一般家庭で使用されれば、現在世界的に増加している糖尿病患者数を減らすことができ、その治療に必要な費用を大幅に低減できる。なお、本発明は採血した血液の高精度な測定にも用いて従来の化学的方法と比べて測定効率やコストの面で多大な効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上説明したように、本発明によって、これまで実現は無理と見なされてきた無侵襲での血糖値の測定が可能になる。その結果、糖尿病患者は１日に数回の採血の苦痛・煩わしさから解放されることになる。【０１０５】
また、本発明の無侵襲血糖値測定装置及び／または方法を糖尿病の予防保全的に活用することにより、現在世界的に増加している糖尿病患者数を大幅に減らすことができ、その治療に要する被験者の費用と公的費用を大幅に低減することができる。【０１０６】
本発明による無侵襲での血糖値測定装置、測定方法は、医療機器、健康機器などとして広く用いることができ、本発明は介護を含め医療機器、健康機器分野などの発展に大きく寄与することができるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１：波長可変光源
２，１０７：偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ）
３，６，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４：レンズ
４，１０８：検体（生体）
５，１１４：多モード光ファイババンドル
７，１１０−１，１１０−２：受光器
８，１１１：信号処理回路
９：脈拍センサー
１０：光源駆動制御部
１１−１，１１−２：右（左）円偏光入射の場合の受光器出力極大値
１２，１２−１，１２−２：左（右）円偏光入射の場合の受光器出力極小値
１３−１，１３−２：直線偏光入射の場合の受光器出力中間値
１４，１２１，１２２：脈拍信号
１０１：波長固定光源
１０３：グレーティング
１０４：偏光板
１０５：ファイバカプラ
１０６：４５度スプライシング
１０９：受光用光ファイバ
１１２：脈拍検出回路
１１３：光ファイバ伸縮制御部
１１５：ＰＭ９８０の場合のデータ
１１６：多モードファイバの場合のデータ
１１７：低ＮＡダブルクラッドの場合のデータ
１１８−１，１１８−２：高損失円偏光の場合のデータ
１１９−１，１１９−２：低損失円偏光の場合のデータ
１２０−１，１２０−２：直線偏光の場合の出力
１２３：光ファイバ伸縮信号
【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】
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【図１２】
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【図１３】
2012141300.tif 000015
【国際調査報告】
2012141300.tif 000016
2012141300.tif 000017