(57)【要約】【課題】グルコースの濃度に依存する誤差を抑制して、エタノールの濃度を高精度で測定する、非侵襲的アルコールセンサを提供する。【解決手段】アルコールセンサ１０は、第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および第３の発光手段２３を含む。第１の発光手段２１は１１８５ｎｍの波長を有する光を放射する。この１１８５ｎｍの波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である。第２の発光手段２２は１７１０ｎｍの波長を有する光を放射する。第３の発光手段２３は１７５０ｎｍの波長を有する光を放射する。光検出手段３０がそれぞれの光の強度を検出し、検出された光の強度に基づいて制御手段６０がエタノールの濃度を算出する。【選択図】図１
2010004933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する、非侵襲的アルコールセンサであって、
第１の波長を有する第１の光を前記測定対象に向けて放射する、第１の発光手段と、
第２の波長を有する第２の光を前記測定対象に向けて放射する、第２の発光手段と、
第３の波長を有する第３の光を前記測定対象に向けて放射する、第３の発光手段と、
光の強度を検出する、光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された、前記第１の光の強度、前記第２の光の強度、および前記第３の光の強度に基づいて、前記測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段と
を備え、
前記第１の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である
非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項２】
前記第２の波長は、エタノールの吸光度が極大値を示す波長である、請求項１に記載の非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項３】
前記第１の波長は１１８１ｎｍ〜１１８９ｎｍの範囲に含まれる、請求項１または２に記載の非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項４】
前記第１の発光手段、前記第２の発光手段、および前記第３の発光手段は、それぞれ単波長レーザ素子または発光ダイオードである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項５】
前記非侵襲的アルコールセンサは、記憶手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記測定対象が存在しない場合に前記光検出手段によって検出される、前記第１の光の基準強度と、第２の光の基準強度と、第３の光の基準強度とを記憶し、
前記演算手段は、前記記憶手段に記憶された、前記第１の光の基準強度、前記第２の光の基準強度、および前記第３の光の前記基準強度と、前記光検出手段によって検出された、前記第１の光の前記強度、前記第２の光の前記強度、および前記第３の光の前記強度との差のそれぞれに基づいて、前記測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項６】
前記第３の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長であって、前記第１の波長とは異なる波長である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項７】
測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する、非侵襲的アルコールセンサであって、
第１の波長を有する第１の光を前記測定対象に向けて放射する、第１の発光手段と、
第２の波長を有する第２の光を前記測定対象に向けて放射する、第２の発光手段と、
光の強度を検出する、光検出手段と、
前記測定対象に含まれるエタノールの濃度が既知である場合に前記光検出手段によって検出される強度として、前記第１の光の事前測定強度および前記第２の光の事前測定強度を記憶する、記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された、前記第１の光の前記事前測定強度および前記第２の光の前記事前測定強度と、前記光検出手段によって検出された、前記第１の光の前記強度および前記第２の光の前記強度とに基づいて、前記測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段と
を備え、
前記第１の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である
非侵襲的アルコールセンサ。
【請求項８】
測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する非侵襲的アルコールセンサであって、
水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長を含む３種類以上の波長の光を測定対象に向けて放射する発光手段と、
光の強度を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出されたそれぞれの光の強度に基づいて、前記測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段とを備える非侵襲的アルコールセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は非侵襲的アルコールセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中に含まれる成分を測定する装置として、光センサを用いた非侵襲的な分析装置が公知である。たとえば特許文献１に記載される血液分析装置は、生体に異なる波長の光を照射する少なくとも３つの発光素子と、これらに対して生体を挟む位置に配置される受光素子とを備える。生体を透過した光を受けて受光素子が光電流を発生すると、この光電流に基づいて血液中の成分の濃度が算出される。
このような分析装置は、血液中のエタノール濃度を検出するためのアルコールセンサとしても応用可能である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４８８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のアルコールセンサでは、測定されるエタノールの濃度に、グルコースの濃度に依存する誤差が含まれるため、エタノールの濃度を高精度で測定することができないという問題があった。
これは次のような理由による。非侵襲的アルコールセンサは、測定対象となる人体の一部を透過する間にエタノールによって吸収される光の強度を測定することによって、エタノールの濃度を決定する。ところが、人体にはグルコースが含まれており、このグルコースもまた光を吸収するため、エタノールによる吸収分とグルコースによる吸収分とを明確に区別することができない。このため、グルコースの存在によって測定誤差が発生してしまう。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、グルコースの濃度に依存する誤差を抑制して、エタノールの濃度を高精度で測定する、非侵襲的アルコールセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の問題点を解決するため、この発明に係る非侵襲的アルコールセンサは、測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する、非侵襲的アルコールセンサであって、第１の波長を有する第１の光を測定対象に向けて放射する、第１の発光手段と、第２の波長を有する第２の光を測定対象に向けて放射する、第２の発光手段と、第３の波長を有する第３の光を測定対象に向けて放射する、第３の発光手段と、光の強度を検出する、光検出手段と、光検出手段によって検出された、第１の光の強度、第２の光の強度、および第３の光の強度に基づいて、測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段とを備え、第１の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である。
【０００７】
ここで、光とはたとえば近赤外線であり、可視光に限られない。
測定対象は、水と、グルコースと、場合によってはエタノールとを含む人体の一部であり、たとえば指である。
吸光度が等しいとは、吸光度が厳密に一致する場合と、吸光度が互いに測定誤差の範囲内に収まる場合と、測定精度および他の波長における吸光度の変動を考慮して実質的に等しいとみなせる程度に近い値となる場合と、本明細書において個別に定義される場合とを含む。
この非侵襲的アルコールセンサは、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長の光を用いて測定を行う。この波長では、エタノールの濃度が変動しても測定対象全体の吸光度は変化しないので、グルコースの吸光度を高精度で求めるための基準となる。グルコースの吸光度が高精度で求まれば、これを差し引いてエタノールの吸光度を高精度で求めることができる。
【０００８】
第２の波長は、エタノールの吸光度が極大値を示す波長であってもよい。
ここで、極大値とは、測定されたスペクトル（連続線）の、局所的な最大値のことである。このような波長では、測定される吸光度の値が大きくなるため、測定誤差を相対的に小さくすることができる。
第１の波長は１１８１ｎｍ〜１１８９ｎｍの範囲に含まれてもよい。この範囲の波長では、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる。
第１の発光手段、第２の発光手段、および第３の発光手段は、それぞれ単波長レーザ素子または発光ダイオードであってもよい。
非侵襲的アルコールセンサは、記憶手段をさらに備え、記憶手段は、測定対象が存在しない場合に光検出手段によって検出される、第１の光の基準強度と、第２の光の基準強度と、第３の光の基準強度とを記憶し、演算手段は、記憶手段に記憶された、第１の光の基準強度、第２の光の基準強度、および第３の光の基準強度と、光検出手段によって検出された、第１の光の強度、第２の光の強度、および第３の光の強度との差のそれぞれに基づいて、測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出してもよい。
第３の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長であって、第１の波長とは異なる波長であってもよい。
【０００９】
また、この発明に係る非侵襲的アルコールセンサは、測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する、非侵襲的アルコールセンサであって、第１の波長を有する第１の光を測定対象に向けて放射する、第１の発光手段と、第２の波長を有する第２の光を測定対象に向けて放射する、第２の発光手段と、光の強度を検出する、光検出手段と、測定対象に含まれるエタノールの濃度が既知である場合に光検出手段によって検出される強度として、第１の光の事前測定強度および第２の光の事前測定強度を記憶する、記憶手段と、記憶手段に記憶された、第１の光の事前測定強度および第２の光の事前測定強度と、光検出手段によって検出された、第１の光の強度および第２の光の強度とに基づいて、測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段とを備え、第１の波長は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である。
ここで、事前測定強度とは、使用者が実際にアルコール濃度の測定を行いたい時点より前に、あらかじめアルコール濃度が既知である状態、たとえば非飲酒時であってアルコール濃度が０とみなせる状態において測定される光の強度を意味する。
【００１０】
さらに、この発明に係る非侵襲的アルコールセンサは、測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定する非侵襲的アルコールセンサであって、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長を含む３種類以上の波長の光を測定対象に向けて放射する発光手段と、光の強度を検出する光検出手段と、光検出手段によって検出されたそれぞれの光の強度に基づいて、測定対象に含まれるエタノールの濃度を算出する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、非侵襲的アルコールセンサは、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長の光を用いて測定を行うので、エタノールの濃度に関わらずグルコースの吸光度を高精度で求めることができる。このため、グルコースの吸光度による影響を高精度で取り除き、グルコースの濃度に依存する誤差を抑制してエタノールの濃度を高精度で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアルコールセンサ１０の構成を概略的に示す図である。アルコールセンサ１０は、人体の一部、たとえば手の指９０を測定対象とし、測定対象に含まれるエタノールの濃度を測定するセンサである。
【００１３】
アルコールセンサ１０は、光を用いて非侵襲的に測定を行うものである。アルコールセンサ１０は、測定のために光を放射する発光部２０を備える。発光部２０は、第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および、第３の発光手段２３を含む。
第１の発光手段２１は単波長レーザ素子であり、第１の波長を有する第１の光を、測定対象に向けて放射する。すなわち、第１の発光手段２１から放射される第１の光は、第１の波長においてピークを示すスペクトル分布に従う。
同様に、第２の発光手段２２は単波長レーザ素子であり、第２の波長を有する第２の光を、測定対象に向けて放射する。さらに、第３の発光手段２３は単波長レーザ素子であり、第３の波長を有する第３の光を、測定対象に向けて放射する。第２の発光手段２２および第３の発光手段２３から放射される第２および第３の光は、それぞれ第２および第３の波長においてピークを示すスペクトル分布に従う。
【００１４】
アルコールセンサ１０は、第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および第３の発光手段２３から放射される第１の光、第２の光、および第３の光の強度を検出する、光検出手段３０を備える。光検出手段３０はたとえばフォトダイオードであり、検出した光の強度に応じた信号を発生させる。
発光部２０と光検出手段３０との間の空間を、測定領域４０とする。測定領域４０に指９０が存在しない場合には、光検出手段３０は、発光部２０から放射される光を直接受けてその強度を検出することができる。測定領域４０に指９０が存在する場合には、光検出手段３０は、発光部２０から放射され、指９０を透過した光を受けてその強度を検出することができる。
【００１５】
アルコールセンサ１０は、発光部２０および光検出手段３０を固定支持するハウジング５０を備える。ハウジング５０は、アルコールセンサ１０の外部から測定領域４０に侵入する光を遮蔽する形状であり、これによって外部の光が光検出手段３０によって検出されないようになっている。
【００１６】
また、アルコールセンサ１０は、光検出手段３０から信号を受信する制御手段６０を備える。制御手段６０は、マイクロプロセッサ等の電子回路を含み、光検出手段３０によって検出された、第１、第２、および第３の光の強度に基づいて、指９０に含まれるエタノールの濃度を算出する、演算手段として機能する。また、制御手段６０は、半導体メモリ等の記憶素子を含み、光検出手段３０によって検出された、第１、第２、および第３の光の強度を記憶する、記憶手段としても機能する。
さらに、制御手段６０は、発光部２０の、第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および第３の発光手段２３に接続されており、これらの発光の開始および停止を制御する。
なお、図示しないが、制御手段６０は、使用者からの操作を受け付ける操作部と、使用者に対して測定結果を出力する出力部とを備える。
【００１７】
第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および第３の発光手段２３は、それぞれ異なる波長の光を放射する。この波長について図２を用いて説明する。
図２は、異なる割合で水とエタノールとを混合した４種類の溶液が、異なる光の波長に対して示す吸光度を示すグラフである。横軸は光の波長をｎｍ単位で表し、縦軸は吸光度を対数を用いて表す。なお吸光度Ａｂｓは、溶液に入射する光の強度をＰ１とし、溶液を透過して射出する光の強度をＰ２として、Ａｂｓ＝−ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１）と定義する。
図２において、太い実線は０％エタノール、すなわち水のみの吸光度を示す。太い破線は５％エタノール、すなわち５重量％のエタノールと９５重量％の水との混合物の吸光度を示す。細い破線は５０％エタノール、すなわち５０重量％のエタノールと５０重量％の水との混合物の吸光度を示す。細い実線は１００％エタノール、すなわちエタノールのみの吸光度を示す。
【００１８】
第１の発光手段２１は、第１の波長として１１８５ｎｍの波長を有する光を放射する。これは図２の点Ａに相当する。１１８５ｎｍの波長では、４種類の溶液の吸光度が等しくなる。すなわち、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる。このため、この波長では、エタノールの濃度が変動しても測定対象全体の吸光度は変化せず、吸光度の変動はすべてグルコースの濃度の変動によるものと考えてよいことになる。
第２の発光手段２２は、第２の波長として１７１０ｎｍの波長を有する光を放射する。これは図２の点Ｂに相当する。１７１０ｎｍの波長では、エタノールの吸光度が極大値を示す。また、この吸光度は、１１００〜２０００ｎｍの範囲では最大値となる。この波長では、測定される吸光度の値が大きくなるため、測定誤差を相対的に小さくすることができる。
第３の発光手段２３は、第３の波長として１７５０ｎｍの波長を有する光を放射する。これは図２の点Ｃに相当する。１７５０ｎｍの波長では、点Ａと同様に４種類の溶液の吸光度が等しくなるので、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる。このため、この波長では、エタノールの濃度が変動しても測定対象全体の吸光度は変化せず、吸光度の変動はすべてグルコースの濃度の変動によるものと考えてよいことになる。
【００１９】
以上のような構成を有するアルコールセンサ１０の動作について、以下に説明する。
まず、実際に指９０を測定対象としてエタノール濃度の測定を行う前に、アルコールセンサ１０の制御手段６０は、あらかじめ、１１８５ｎｍ、１７１０ｎｍ、および１７５０ｎｍそれぞれの波長について、測定の基準とするための基準強度を記憶しておく。
この基準強度は、たとえば次のようにして決定される。まず、指９０が測定領域４０に存在しない状態で、第１の発光手段２１を制御して１１８５ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１１８５ｎｍに対応する基準強度である、第１の基準強度Ｉ０1185とする。
次に、第２の発光手段２２を制御して１７１０ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１７１０ｎｍに対応する基準強度である、第２の基準強度Ｉ０1710とする。
さらに、第３の発光手段２３を制御して１７５０ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１７５０ｎｍに対応する基準強度である、第３の基準強度Ｉ０1750とする。
【００２０】
このようにして基準強度を記憶した後、アルコールセンサ１０の制御手段６０は、実際の測定対象について測定を行う。
アルコールセンサ１０の使用者は、たとえば飲酒時に、血液中のアルコール濃度、すなわちエタノールの濃度を測定するためにアルコールセンサ１０を使用する。使用者は、まず図１に示すように指９０をアルコールセンサ１０のハウジング５０内に挿入し、測定領域４０を横切るように、または少なくとも測定領域４０の一部を占めるように置く。この状態で、使用者はアルコールセンサ１０の操作部（図示せず）を操作し、測定を開始するよう制御手段６０に指示する。
この操作に応じ、制御手段６０はエタノール濃度の測定を行う。測定において、制御手段６０は、まず第１の発光手段２１を制御して１１８５ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１１８５ｎｍに対応する強度である、第１の強度Ｉ1185とする。
次に、第２の発光手段２２を制御して１７１０ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１７１０ｎｍに対応する強度である、第２の強度Ｉ1710とする。
さらに、第３の発光手段２３を制御して１７５０ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１７５０ｎｍに対応する強度である、第３の強度Ｉ1750とする。
【００２１】
このようにして、指９０について測定された強度と、上述の基準強度との差が、指９０全体が吸収した光の強度に対応する。すなわち、指９０は、１１８５ｎｍの波長の光に対してΔＩ１＝Ｉ０1185−Ｉ1185に対応する強度の光を吸収し、１７１０ｎｍの波長の光に対してΔＩ２＝Ｉ０1710−Ｉ1710に対応する強度の光を吸収し、１７５０ｎｍの波長の光に対してΔＩ３＝Ｉ０1750−Ｉ1750に対応する強度の光を吸収したことになる。
ここで、指９０は水、エタノール、およびグルコースの混合物とみなせるので、これらの濃度に関して次の式（１）〜（３）が成り立つ。
ΔＩ１＝Ｉ０1185−Ｉ1185
＝（ＣＷ＋ＣＥ）ΔｄεＷ１        ＋ＣＧΔｄεＧ１        …  式（１）
ΔＩ２＝Ｉ０1710−Ｉ1710
＝  ＣＷΔｄεＷ２＋ＣＥΔｄεＥ２＋ＣＧΔｄεＧ２        …  式（２）
ΔＩ３＝Ｉ０1750−Ｉ1750
＝（ＣＷ＋ＣＥ）ΔｄεＷ３        ＋ＣＧΔｄεＧ３        …  式（３）
【００２２】
ここで、ＣＷ、ＣＥ、およびＣＧは、それぞれ指９０に含まれる水、エタノール、およびグルコースのモル濃度であり、式（１）〜（３）における未知数である。なお式（１）〜（３）では、モル体積変化をモル濃度と区別せず扱う。Δｄは、光が指９０を透過する際の光路長を表す。
式（１）のεＷ１およびεＧ１は、１１８５ｎｍにおける水およびグルコースの吸光係数を表す。なお、式（１）にはエタノールの吸光係数を表す変数は含まれないが、上述のように１１８５ｎｍではエタノールの吸光度は水の吸光度と等しいため、エタノールの吸光係数は水の吸光係数εＷ１と等しいものとして扱うことができる。すなわち、この波長では、エタノールの濃度ＣＥが変動しても、水の濃度ＣＷとエタノールの濃度ＣＥとの和が変動しない限り測定対象全体の吸光度は変化しないので、ΔＩ１はグルコースの濃度ＣＧを高精度で求めるための基準となる。
式（２）のεＷ２、εＥ２、およびεＧ２は、１７１０ｎｍにおける水、エタノール、およびグルコースの吸光係数を表す。
式（３）のεＷ３およびεＧ３は、１７５０ｎｍにおける水およびグルコースの吸光係数を表す。なお、上述のように１７５０ｎｍではエタノールの吸光度は水の吸光度と等しいため、式（１）と同様に、エタノールの吸光係数は水の吸光係数と等しいものとして扱うことができ、ΔＩ３はグルコースの濃度ＣＧを高精度で求めるための基準となる。
なお、Δｄ、εＷ１、εＧ１、εＷ２、εＥ２、εＧ２、εＷ３、およびεＧ３は、当業者であれば実験等によってあらかじめ決定することができる値であり、定数として制御手段６０が記憶している。
【００２３】
制御手段６０は、式（１）〜（３）からなる連立方程式を解き、ＣＷ、ＣＥ、およびＣＧを算出する。ここで、連立方程式の解法はどのように実現されてもよく、当業者であれば適宜アルゴリズムを決定することができる。たとえば、まず式（１）および式（３）から、ＣＧを求めるとともにＣＷ＋ＣＥを求め、これらを用いて式（２）からＣＷおよびＣＥを求めることができる。
ここで、上述のように式（１）および式（３）によってグルコースの濃度ＣＧを高精度で求めることができるので、これに伴って水の濃度ＣＷおよびエタノールの濃度ＣＥを高精度で求めることができる。
その後、制御手段６０は、算出されたＣＥすなわちエタノールの濃度を出力部（図示せず）に出力し、これによって使用者に提示する。このようにして、使用者は、指９０に含まれるエタノールの濃度、すなわち血液中のアルコール濃度を知ることができる。
【００２４】
このように、実施の形態１に係るアルコールセンサ１０は、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長１１８５ｎｍの光を用いて測定を行うので、エタノールの濃度に関わらずグルコースの吸光度を高精度で求めることができる。このため、グルコースの吸光度による影響を高精度で取り除き、グルコースの濃度に依存する誤差を抑制してエタノールの濃度を高精度で測定することができる。
【００２５】
また、アルコールセンサ１０の光検出手段３０は、光の波長に関わらず強度のみを検出すればよいので、高価な分光器を用いる必要がなく、安価な構成とすることができる。また、アルコールセンサ１０は、３つの波長についてのみ強度の検出を行えばよく、広範囲に渡って測定を繰り返す必要がないので、簡素な構成をもって短時間で測定を行うことができる。
【００２６】
上述の実施の形態１では、第１の波長は１１８５ｎｍであるが、これは水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長であれば異なる波長であってもよい。
図３は、１１８５ｎｍ前後の波長について、エタノール濃度の変化に伴う吸光度の変化量を示すグラフである。たとえば、波長１１７０ｎｍでは、エタノール濃度が１重量％だけ増加すると、吸光度が約０．００１５だけ増加する。
図３のグラフによれば、１１８１ｎｍ〜１１８９ｎｍの範囲において、変化量がほぼ０となり、この範囲外の波長に比べて非常に小さい値となるので、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなると言える。したがって、第１の波長が１１８１ｎｍ〜１１８９ｎｍの範囲に含まれるものであれば、実施の形態１と同程度の測定精度が得られる。
また、実施の形態１では、第２の波長は１７１０ｎｍであるが、これはエタノールの吸光度が極大値を示す波長であれば他の波長であってもよい。たとえば、図２に示すように、エタノールの吸光度は１５８０ｎｍでも極大値を示すので、第２の波長を１５８０ｎｍとしてもよい。さらに、エタノールの吸光度は２２５０ｎｍの波長でも極大値を示すことが知られているので、第２の波長を２２５０ｎｍとしてもよい。さらに、最終的なエタノール濃度の測定精度に許容限度を超える誤差を生じない波長であれば、極大値を示さない波長であってもよい。
また、実施の形態１では、第３の波長は１７５０ｎｍであるが、これは水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長であれば異なる波長であってもよい。
【００２７】
上述の実施の形態１では、第１の発光手段２１、第２の発光手段２２、および第３の発光手段２３は単波長レーザ素子である。変形例として、特定の波長を有する光を放射できるものであれば他の発光手段を用いてもよく、たとえば発光ダイオードを用いてもよい。単波長レーザ素子と発光ダイオードを組み合わせて用いてもよい。また、光検出手段３０としては、光の強度を検出できるものであれば他の検出手段が用いられてもよい。
【００２８】
さらに、発光部２０は、複数の波長の光を放射する波長可変発光手段を備えてもよい。
この波長可変発光手段としては、第１の波長として水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長１１８５ｎｍを有する光と、第２の波長として１７１０ｎｍの波長を有する光と、第３の波長として１７５０ｎｍの波長を有する光とを放射するものが利用可能である。ここで、放射される光の波長と、発光の開始および停止は制御可能とすることができる。たとえば、制御手段６０によって、波長の選択または切り替えと、それぞれの波長における発光の開始および停止とを制御してもよい。
また、放射可能な波長の数は上述のように３種類でもよいが、４種類以上の波長が使用可能であってもよい。たとえば、制御手段６０に変更可能に設定される波長に応じて使用する波長を選択または調整し、所望の波長の光を放射する構成としてもよい。
なお、このように複数の波長の光を放射するものであっても、その発光素子の小型化は可能である。また、さらに多数の波長の光を放射する発光手段や、連続的に変化する波長の光を放射する発光手段と比較して、発光素子を小型化することが可能である。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、飲酒前に事前測定を行って結果を登録しておく構成とすることで、測定に必要な波長の数を３つから２つに減らしたものである。
図４は、実施の形態２に係るアルコールセンサ１１０の構成を概略的に示す図である。以下、図１のアルコールセンサ１０との相違点を説明する。
アルコールセンサ１１０は、測定のために光を放射する発光部１２０を備える。発光部１２０は、第１の発光手段１２１および第２の発光手段１２２を含む。
第１の発光手段２１は、第１の波長１１８５ｎｍを有する第１の光を、測定対象である指９０に向けて放射する。この波長は水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長である。
第２の発光手段２２は、第２の波長１７１０ｎｍを有する第２の光を、測定対象である指９０に向けて放射する。この波長はエタノールの吸光度が極大値を示す波長である。
光検出手段３０は、第１の光および第２の光の強度を検出する。
アルコールセンサ１１０は、実施の形態１と同様にして、１１８５ｎｍの波長に対応する第１の基準強度Ｉ０1185と、１７１０ｎｍの波長に対応する第２の基準強度Ｉ０1710とを記憶しておく。
【００３０】
実施の形態２に係るアルコールセンサ１１０は、使用者が飲酒していない場合には指９０に含まれるエタノールの濃度が０とみなせる、すなわち既知の値とみなせるという事実を利用する。使用者は、飲酒していない状態で、指９０について事前測定を開始するよう制御手段６０に指示する。
この操作に応じ、制御手段６０はエタノール濃度の事前測定を行う。事前測定において、制御手段６０は、まず第１の発光手段１２１を制御して１１８５ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１１８５ｎｍに対応する事前測定強度である、第１の事前測定強度Ｉｐ1185とし、これを記憶する。
次に、第２の発光手段１２２を制御して１７１０ｎｍの光を放射させ、これに対応して光検出手段３０が検出する強度を取得する。取得された強度を、１７１０ｎｍに対応する事前測定強度である、第２の事前測定強度Ｉｐ1710とし、これを記憶する。
【００３１】
事前測定強度と基準強度との差が、指９０全体が吸収した光の強度に対応する。すなわち、指９０は、１１８５ｎｍの波長の光に対してΔＩｐ１＝Ｉ０1185−Ｉｐ1185に対応する強度の光を吸収し、１７１０ｎｍの波長の光に対してΔＩｐ２＝Ｉ０1710−Ｉｐ1710に対応する強度の光を吸収したことになる。よって、次の式（４）および式（５）が成り立つ。
ΔＩｐ１＝Ｉ０1185−Ｉｐ1185
＝ＣＷΔｄεＷ１＋ＣＧ'ΔｄεＧ１        …  式（４）
ΔＩｐ２＝Ｉ０1710−Ｉｐ1710
＝ＣＷΔｄεＷ２＋ＣＧ'ΔｄεＧ２        …  式（５）
ここで、ＣＷおよびＣＧ'は、それぞれ水およびグルコースのモル濃度である。
【００３２】
使用者は、事前測定を行った後、たとえば飲酒時に、血液中のアルコール濃度を測定するためにアルコールセンサ１１０を使用する。この測定は実施の形態１と同様に行われ、アルコールセンサ１１０は、１１８５ｎｍの波長に対応する強度である、第１の強度Ｉ1185と、１７１０ｎｍに対応する強度である、第２の強度Ｉ1710とを取得する。
ここで、指９０が吸収した光の強度に関し、水の濃度ＣＷ、エタノールの濃度ＣＥ、およびグルコースの濃度ＣＧを含む次の式（６）および式（７）が成り立つ。
ΔＩ１＝Ｉ０1185−Ｉ1185
＝（ＣＷ＋ＣＥ）ΔｄεＷ１        ＋ＣＧΔｄεＧ１        …  式（６）
ΔＩ２＝Ｉ０1710−Ｉ1710
＝  ＣＷΔｄεＷ２＋ＣＥΔｄεＥ２＋ＣＧΔｄεＧ２        …  式（７）
なお、上述のように１１８５ｎｍではエタノールの吸光度は水の吸光度と等しく、エタノールの濃度ＣＥが変動しても測定対象全体の吸光度は変化しないので、ΔＩ１はグルコースの濃度ＣＧを高精度で求めるための基準となる。
【００３３】
制御手段６０は、式（４）〜（７）からなる連立方程式を解き、ＣＷ、ＣＥ、ＣＧおよびＣＧ'を算出する。ここで、連立方程式の解法はどのように実現されてもよく、当業者であれば適宜アルゴリズムを決定することができる。たとえば、まず式（４）および式（５）からＣＷおよびＣＧ'を求め、求まったＣＷと、式（６）および式（７）とからＣＥおよびＣＧを求めることができる。
【００３４】
このように、実施の形態２に係るアルコールセンサ１１０は、実施の形態１と同様に、水の吸光度とエタノールの吸光度とが等しくなる波長１１８５ｎｍの光を用いて測定を行うので、エタノールの濃度に関わらずグルコースの吸光度を高精度で求めることができる。このため、グルコースの吸光度による影響を高精度で取り除き、グルコースの濃度に依存する誤差を抑制してエタノールの濃度を高精度で測定することができる。
また、実施の形態１とは異なり発光手段を２つのみ備えればよいので、より簡素な構成とすることができる。
なお、実施の形態２において、実施の形態１に対するものと同様の変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態１に係るアルコールセンサの構成を概略的に示す図である。
【図２】異なる割合で水とエタノールとを混合した４種類の溶液が、異なる光の波長に対して示す吸光度を示すグラフである。
【図３】エタノールの増加に伴う吸光度の変化量を示すグラフである。
【図４】実施の形態２に係るアルコールセンサの構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０，１１０  アルコールセンサ、２０，１２０  発光部、２１，１２１  第１の発光手段、２２，１２２  第２の発光手段、２３  第３の発光手段、３０  光検出手段、４０  測定領域、５０  ハウジング、６０  制御手段（記憶手段、演算手段）、９０  指（測定対象）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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