(57)【要約】【課題】生体に向けて照射された光の生体表面反射光と生体内散乱、透過光を外部に漏らさずすべて受光できる生体内成分測定装置を実現する。【解決手段】光源手段から生体に照射された光を受光する受光手段と、この受光手段からの信号を分析して前記生体の成分を解析するデータ解析手段とを具備する生体内成分測定装置において、前記生体が開口部より挿入されるキャップと、このキャップの内周面に設けられた鏡面膜あるいは反射膜と、前記キャップに設けられ前記生体に光を照射する光源手段と、この光源手段から照射された光の前記生体表面や生体内での反射散乱光を受光する受光手段とを具備したことを特徴とする生体内成分測定装置である。【選択図】図１
2010266427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から生体に照射された光を受光する受光手段と、この受光手段からの信号を分析して前記生体の成分を解析するデータ解析手段とを具備する生体内成分測定装置において、
前記生体が開口部より挿入されるキャップと、
このキャップの内周面に設けられた鏡面膜あるいは反射膜と、
前記キャップに設けられ前記生体に光を照射する光源手段と、
この光源手段から照射された光の前記生体表面や生体内での反射散乱光を受光する受光手段
を具備したことを特徴とする生体内成分測定装置。
【請求項２】
光源手段から生体に照射された光を受光する受光手段と、この受光手段からの信号を分析して前記生体の成分を解析するデータ解析手段とを具備する生体内成分測定装置において、
前記生体の周面を覆い前記生体を挟持するペッグと、
このペッグの内面に設けられた鏡面膜あるいは反射膜と、
前記ペッグに設けられ前記生体に光を照射する光源手段と、
この光源手段から照射された光の前記生体表面や生体内での反射散乱光を受光する受光手段
を具備したことを特徴とする生体内成分測定装置。
【請求項３】
前記光源手段は、ＬＥＤが使用されたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置。
【請求項４】
前記光源手段は、近赤外線レーザーが使用されたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置。
【請求項５】
前記受光手段は、フォトダイオードが使用されたこと
を特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置。
【請求項６】
前記キャップあるいは前記ペッグの内面の前記光源手段と前記受光手段との間に設けられ前記光源手段からの光が前記受光手段に直接に入らないように前記直接の光を阻止する第１の阻止手段
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の生体内成分測定装置。
【請求項７】
前記キャップあるいは前記ペッグの開口部の内周面に設けられ前記光源手段からの光が前記開口部より外部に漏れるのを阻止する第２の阻止手段
を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の生体内成分測定装置。
【請求項８】
前記第１の阻止手段あるいは前記第２の阻止手段は、前記内面に設けられた突起が使用されたこと
を特徴とする請求項６又は請求項７記載の生体内成分測定装置。
【請求項９】
前記光源手段としてその出力光をモニタする受光素子が内蔵されたものを用い、この受光素子の検出信号に基づき前記光源手段の出力光強度を所定の値に維持するように駆動する光源手段駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の生体内成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内成分測定装置に関するものである。
更に詳述すれば、人体の血管中の血液や組織中の組織液に含まれる各種物質を非侵襲で測定する生体内成分測定装置の検出端に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、血液中の血糖値等の成分の濃度等を測定する場合には、注射器で人体から血液を採取したり、指先や耳たぶを穿刺したりして、血液を実際に採取して行われることが多い。それに対して、近年、このように生体を侵襲して血液を採取せずに、生体に光を照射してその生体による反射光や生体を透過した光を検出して光が生体により吸収された度合（吸光度）に基づいて目的の成分の濃度等を測定する手法が提案されている（特許文献１〜５および非特許文献１参照）。
【０００３】
特に、非特許文献１に記載の手法では、図１３に示すように、人体の表皮組織ａ１、真皮組織ａ２、皮下組織ａ３からなる皮膚組織において、表皮組織ａ１では毛細血管があまり発達しておらず、皮下組織ａ３は主に脂肪組織で構成されているのに対して、表皮組織ａ１と皮下組織ａ３との間の真皮組織ａ２では組織内に毛細血管が発達しており、グルコース（glucose）が高い浸透性を有しており血管中から組織内に浸透することから、真皮組織ａ２内のグルコース濃度が血液中の血糖値と相関があると推定する。
【０００４】
そして、その推定の下に、入射用光ファイバＦinと検出用光ファイバＦdetからなるプローブＰを皮膚に当接させ、入射用光ファイバＦinから近赤外光Ｒを照射して真皮組織ａ２内を透過させて検出用光ファイバＦdetで検出し、その吸光度から真皮組織ａ２中のグルコース濃度を測定して、その測定結果に基づいて血液中の血糖値を予測する近赤外分光分析法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０９号公報
【特許文献２】特開平１０−１５５７７５号公報
【特許文献３】特開平１０−２１６１１２号公報
【特許文献４】特開平１０−３２５７９４号公報
【特許文献５】特開平１１−１５５８４０号公報
【非特許文献１】丸尾勝彦、外８名，「光学的血糖値測定システムの開発状況」，医科器械学，日本医科器械学会，２００３年８月，第７３巻，第８号，ｐ．４０６−４１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような装置においては、以下の問題点がある。
入射用光、検出用光は外部に漏れる恐れがあり測定精度を保証できない。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、生体に向けて照射された光の生体表面反射光と生体内散乱、透過光を外部に漏らさずすべて受光できる生体内成分測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の生体内成分測定装置においては、
光源手段から生体に照射された光を受光する受光手段と、この受光手段からの信号を分析して前記生体の成分を解析するデータ解析手段とを具備する生体内成分測定装置において、前記生体が開口部より挿入されるキャップと、このキャップの内周面に設けられた鏡面膜あるいは反射膜と、前記キャップに設けられ前記生体に光を照射する光源手段と、この光源手段から照射された光の前記生体表面や生体内での反射散乱光を受光する受光手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２の生体内成分測定装置においては、
光源手段から生体に照射された光を受光する受光手段と、この受光手段からの信号を分析して前記生体の成分を解析するデータ解析手段とを具備する生体内成分測定装置において、前記生体の周面を覆い前記生体を挟持するペッグと、このペッグの内面に設けられた鏡面膜あるいは反射膜と、前記ペッグに設けられ前記生体に光を照射する光源手段と、この光源手段から照射された光の前記生体表面や生体内での反射散乱光を受光する受光手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３の生体内成分測定装置においては、請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置において、
前記光源手段は、ＬＥＤが使用されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４の生体内成分測定装置においては、請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置において、
前記光源手段は、近赤外線レーザーが使用されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５の生体内成分測定装置においては、請求項１又は請求項２記載の生体内成分測定装置において、
前記受光手段は、フォトダイオードが使用されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６の生体内成分測定装置においては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の生体内成分測定装置において、
前記キャップあるいは前記ペッグの内面の前記光源手段と前記受光手段との間に設けられ前記光源手段からの光が前記受光手段に直接に入らないように前記直接の光を阻止する第１の阻止手段を具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７の生体内成分測定装置においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の生体内成分測定装置において、
前記キャップあるいは前記ペッグの開口部の内周面に設けられ前記光源手段からの光が前記開口部より外部に漏れるのを阻止する第２の阻止手段を具備したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項８の生体内成分測定装置においては、請求項６又は請求項７記載の生体内成分測定装置において、
前記第１の阻止手段あるいは前記第２の阻止手段は、前記内面に設けられた突起が使用されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項９の生体内成分測定装置においては、請求項１から請求項８のいずれかに記載の生体内成分測定装置において、
前記光源手段としてその出力光をモニタする受光素子が内蔵されたものを用い、この受光素子の検出信号に基づき前記光源手段の出力光強度を所定の値に維持するように駆動する光源手段駆動回路を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、次のような効果がある。
生体に向けて照射された光の生体表面反射光と生体内散乱、透過光を外部に漏らさずすべて受光でき、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図９】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図１０】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図１１】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図１２】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図１３】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の断面図である。
図において、図１３と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図１３との相違部分のみ説明する。
【００２０】
図１において、キャップ１は、生体２が開口部３より挿入される。
鏡面膜あるいは反射膜４は、キャップ１の内周面に設けられている。
光源手段５は、キャップ１に設けられ、生体２に光を照射する。
この場合は、光源手段５は、例えば、波長可変レーザーダイオード、固定波長レーザーダイオード、近赤外線レーザーダイオードあるいはＬＥＤが使用されている。
【００２１】
なお、鏡面膜あるいは反射膜４は、光源手段５から出た光を吸収しない面であれば何でも良い（光を拡散する面でも良い）。
例えば、内部形状の表面は光を高い反射率で反射するように鏡面加工、あるいは反射材をコーティングする。
受光手段６は、光源手段５から照射された光の、生体２の表面や生体２内での反射散乱光を受光する。
この場合は、受光手段６は、フォトダイオードが使用されている。
【００２２】
キャップ１の周面には、光源手段５が１個または複数個設置されている。
第２の阻止手段７は、キャップ１の開口部３の内面に設けられ、光源手段４からの光が開口部３より外部に漏れるのを阻止する。
この場合は、第２の阻止手段６は、キャップ１の開口部３の内面に設けられた突起が使用されている。
【００２３】
以上の構成において、測定時には、キャップ１内に指２を差し込む。
光源手段５からから出射された光は生体２で表面反射や内部透過した後、さらにキャップ１内面で反射を繰り返して受光手段６に到達し、生体内成分量の情報を含む信号が得られる。
【００２４】
この結果、生体２に向けて照射された光の生体２の表面反射光と生体２内の散乱、透過光を外部に漏らさずすべて受光でき、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図３において、光源手段５を複数個、キャップ１に容易に設けられるようにした生体内成分測定装置である。
【００２６】
また、受光手段６に光源手段５からの光が直接入射されないように、キャップ１において、光源手段５に対して、受光手段６をキャップ１の軸方向に反対位置に配置した生体内成分測定装置である。
この結果、光源手段５からの直接入射光を避けることができて精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００２７】
図４は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図４において、受光手段６を光源手段５側の開口部３に配置するようにした生体内成分測定装置である。
この結果、入力側と出力側が同じ側にあり、入力側と出力側の構成が簡潔にできる生体内成分測定装置が得られる。
【００２８】
図５は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図５において、第１の阻止手段１１が、キャップ１の内面の、光源手段５と受光手段６との間に設けられ、光源手段５からの光が、受光手段６に直接に入らないように、直接の光を阻止する。
この場合は、キャップ１の内面に設けられた突起が使用されている。
この結果、更に、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００２９】
図６は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図６において、光源手段５を複数個配置できるように構成した生体内成分測定装置である。
この結果、入射光量を増加することができて、更に、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００３０】
図７は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図７において、光源手段５は生体２に接しており、光源手段５から出射した光は一度生体２内を必ず通るように構成された生体内成分測定装置である。
【００３１】
また、光源手段５の周囲を第１、第２の阻止手段１１，７で囲うようにして、光源手段５から出射した光が直接に受光手段６に到達しない、また、キャップ１の外に漏れる光が無いように構成された生体内成分測定装置である。
この結果、効率が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００３２】
図８は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図８において、図７の受光手段６の位置を変えた生体内成分測定装置である。
受光手段６が、光源手段５と同じキャップ１の側周面に設けられた生体内成分測定装置である。
この結果、キャップ１の同一の側周面に、光源手段５と受光手段６とが設けられたので、取り扱いが容易な生体内成分測定装置が得られる。
【００３３】
図９は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図９において、図７の受光手段６の位置を変えた生体内成分測定装置である。
受光手段６が、光源手段５に対して生体２を挟んで反対側に設けられた生体内成分測定装置である。
この結果、確実に、光源手段５からの直接光が受光手段６に入射せず、更に、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００３４】
図１０は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
光源手段５と受光手段６の位置関係は生体２の長さ方向ではなく、生体２の断面内で図５〜図９と同等の効果を有するように構成した生体内成分測定装置である。
なお、光源手段５と受光手段６の紙面に直交する方向の相対位置は、ずれても良いことは勿論である。
【００３５】
図１１は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図１１においては、キャップ１のかわりにペグ２１が使用された生体内成分測定装置である。
ペグ２１は、生体２の周面を覆うように構成されている。
【００３６】
以上の構成において、ペグ２１で生体２を挟む。
ペグ２１は、生体２の周面を覆う。
この場合は、生体２は指が使用されている。
２２はヒンジである。
光源手段５からから出射された光は生体２で、表面反射や内部透過した後、さらにペグ２１内面で反射を繰り返して受光手段６に到達し、生体内成分量の情報を含む信号が得られる。
【００３７】
この結果、生体２に向けて照射された光の生体２の表面反射光と生体２内の散乱、透過光を外部に漏らさずすべて受光でき、測定精度が向上された生体内成分測定装置が得られる。
【００３８】
図１２も本発明の他の実施例の要部構成説明図であり、図１〜図１１の各実施例で用いることができる光源手段５の駆動系統の具体的なブロック図を示している。図１２では、光源手段５として出力光をモニタする受光素子５１が内蔵されたものを用い、この受光素子５１の検出信号に基づき光源手段５の出力光強度を所定の値に維持するように駆動する光源手段駆動回路５２を設けている。
【００３９】
これにより、光源手段５の温度変化に起因する出力光強度変化を抑制でき、安定した成分測定結果が得られる。
【００４０】
なお、本発明装置は、人体の血管中血液や組織中の組織液に含まれる各種物質を定量する装置。
上記装置による非侵襲で血糖値の定量を行う測定。
上記装置による非侵襲で血糖値以外の血液成分、組織液成分の定量を行う測定。
上記装置による非侵襲で生体（人、動物、植物を問わない）内物質の定量を行う測定。
農産物、水産物、食品等の構造、組成の非破壊検査、および化学物質の定量。
有機材料の構造、組成の非破壊検査および化学物質の定量。
等に使用されて有用である。
【００４１】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【符号の説明】
【００４２】
１      キャップ
２      生体
３      開口部
４      鏡面膜あるいは反射膜
５      光源手段
５１  受光素子（出力光モニタ用）
５２  光源手段駆動回路
６      受光手段
７      第２の阻止手段
１１    第１の阻止手段
２１    ペグ
２２    ヒンジ
【図１】
2010266427.tif 000003
【図２】
2010266427.tif 000004
【図３】
2010266427.tif 000005
【図４】
2010266427.tif 000006
【図５】
2010266427.tif 000007
【図６】
2010266427.tif 000008
【図７】
2010266427.tif 000009
【図８】
2010266427.tif 000010
【図９】
2010266427.tif 000011
【図１０】
2010266427.tif 000012
【図１１】
2010266427.tif 000013
【図１２】
2010266427.tif 000014
【図１３】
2010266427.tif 000015