(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準試片または測定対象に対して光を照射し、反射光を検出可能となるように構成され、皮膚の蛍光を測定する反射光検出型皮膚蛍光測定装置であって、
第１波長の励起光を照射する第１光源と、
前記第１光源から射出される励起光の第１波長とは異なる第２の波長の光を照射する第２光源と、
蛍光信号及び反射光信号に対する相異なる２つの波長を検出するように設置された第１光検出器及び第２光検出器と、
前記第１光源及び第２光源のオン／オフを制御する光源スイッチング制御部と、
演算部と、
を含み、
前記第２光源は、前記第１光源からの励起光により励起されて放出される皮膚蛍光と同じ波長帯の光を照射し、
前記光源スイッチング制御部は、前記第１光源と前記第２光源のオン状態が時間的に分離されるように、前記第１光源及び前記第２光源をスイッチング制御し、
前記第１光検出器は、前記第１光源からの励起光に対して標準試片または測定対象から反射した第１波長の光を検出し、前記第２光検出器は、前記第１光源がオンであり、前記第２光源がオフのとき、励起光によって発生された皮膚蛍光を検出し、
前記第２光検出器は、前記第１光源がオフであり、前記第２光源がオンのとき、前記第２光源からの照射光に対して反射した第２波長の光を検出し、
前記演算部は、前記第１光検出器及び第２光検出器によって検出された蛍光信号及び反射光信号から補正した皮膚蛍光信号を算出する、
ことを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２】
当該反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、前記第１光源及び前記第２光源から照射される光を前記測定対象に伝達し、前記蛍光信号及び反射光信号を光検出部に伝達するように構成される光学プリズムと、を含み、
前記光学プリズムは前記測定対象に連結される下部面と前記第１および第２光源部及び前記第１および第２光検出部が設置される２つ以上の上部面を含む光学プリズムである、  ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３】
前記光学プリズムの下部面には、前記測定対象に接触する光学的連結部をさらに含む、  ことを特徴とする請求項２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４】
前記光学的連結部は、前記光学プリズムと前記測定対象との間で液状物質または弾性材料からなる連結層により形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項５】
前記光学プリズムは、２つの上部傾斜面及び測定対象側に隣接している下部面を含み、三角形の垂直断面形状を有する三角柱プリズムである、
ことを特徴とする請求項２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項６】
前記光学プリズムの一側上部傾斜面には前記第１光源及び前記第２光源が設置され、他側上部傾斜面には前記第１光検出器及び前記第２光検出器が設置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項７】
前記光学プリズムは、２つの上部傾斜面、前記２つの上部傾斜面に連結される上部面、及び前記測定対象側に隣接している下部面を含み、台形の垂直断面形状を有する四角柱プリズムである、
ことを特徴とする請求項２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項８】
前記光学プリズムの一側上部傾斜面には前記第１光源及び前記第２光源が設置され、他側上部傾斜面には前記第１光検出器及び前記第２光検出器が設置される、
ことを特徴とする請求項７に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項９】
前記光学プリズムの一側上部傾斜面には前記第１光源が設置され、他側上部傾斜面には前記第２光源が設置され、前記光学プリズムの上部面には前記第１光検出器及び前記第２光検出器が設置される、
ことを特徴とする請求項７に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１０】
前記光学プリズムの一側上部傾斜面には前記第１光検出器が設置され、他側上部傾斜面には前記第２光検出器が設置され、前記光学プリズムの上部面には前記第１光源及び前記第２光源が設置される、
ことを特徴とする請求項７に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１１】
前記光学プリズムは４つの上部傾斜面、前記４つの上部傾斜面に連結される上部面、及び測定対象側に隣接している下部面を含み、台形の垂直断面形状を有する四角柱プリズムである、
ことを特徴とする請求項２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１２】
前記光学プリズムの４つの上部傾斜面のうち２つの上部傾斜面には前記第１光源及び前記第２光源が設置され、他の２つの上部傾斜面には前記第１光検出器及び前記第２光検出器が設置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１３】
前記第１光源及び前記第２光源は相対向する２つの上部傾斜面上に設置され、前記第１光検出器及び前記第２光検出器は相対向する他の２つの上部傾斜面上に設置されている、  ことを特徴とする請求項１２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１４】
前記光学プリズムと前記光源部、及び、前記光学プリズムと前記光検出部との間には、偏光子及び交差偏光子がそれぞれ設置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１５】
当該反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、４つの側面と１つの底面を含むピラミッド型ホルダと、をさらに含み、
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器は、前記ピラミッド型ホルダの４つの側面のうち何れか１つにそれぞれ対応するように設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１６】
前記ピラミッド型ホルダの４つの側面には貫通孔がそれぞれ形成され、それぞれの貫通孔は前記ピラミッド型ホルダの底面に形成された開口部に連通されるように構成され、
前記第１光源及び前記第２光源と前記第１光検出器及び前記第２光検出器は前記貫通孔を介して光照射及び光検出が行われるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１５に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１７】
前記第１光源と第２光源は前記ピラミッド型ホルダの相対向する２つの側面にそれぞれ装着され、前記第１光検出器と前記第２光検出器は前記ピラミッド型ホルダの他の２つの側面に相対向するように装着される、
ことを特徴とする請求項１５に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１８】
前記ピラミッド型ホルダの４つの側面にはそれぞれの貫通孔を覆う４つの側面プレートが装着され、前記側面プレートには貫通孔に向かって前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器がそれぞれ設置される、
ことを特徴とする請求項１６に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項１９】
前記貫通孔の内部には２つの前記第１および第２の光源内側に偏光子が設置され、
前記２つの第１および第２の光検出器内側には交差偏光子が設置されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２０】
前記貫通孔の内部には前記光検出器と前記交差偏光子の内側に光学フィルタが設置されている、
ことを特徴とする請求項１９に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２１】
前記ピラミッド型ホルダの底面の下方に中空型の底プレートが設置され、前記底プレートの中空部にはウィンドウが固定されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２２】
前記ウィンドウの下部面には測定対象と接触可能となるように配置された光学的連結部をさらに含むように構成されている、
ことを特徴とする請求項２１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２３】
前記光学的連結部は液状物質または弾性材料からなる連結層である、
ことを特徴とする請求項２２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２４】
前記スイッチング制御部は、前記第１光源と前記第２光源を順次点灯及び消灯させる過程を連続的に繰り返して前記第１光源に対する蛍光信号及び反射光信号と前記第２光源に対する反射光信号をそれぞれ検出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２３に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２５】
前記第１光源及び前記第２光源の光経路上には前記測定対象と前記標準試片が選択的に位置するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２６】
前記第１光源は、波長３７０ｎｍ±２０ｎｍの光を照射する、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２７】
前記第２光源は、波長４４０ｎｍ±２０ｎｍの光を照射する、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２８】
前記スイッチング制御部は、前記第１光源および前記第２光電の各光源をオンさせる前に、前記第１光源と前記第２光源が両方ともオフされるように制御する、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項２９】
前記スイッチング制御部が、前記第１光源及び前記第２光源を両方ともオフさせた場合、前記第１光検出器及び第２光検出器では暗信号を測定し、前記演算部は測定された暗信号を格納し、格納された暗信号から検出された蛍光信号及び反射光信号を補償する、
ことを特徴とする請求項２８に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３０】
前記スイッチング制御部は、前記第１光源部及び前記第２光源部が１０〜１００Ｈｚの周期でオン・オフを繰り返すように制御する、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３１】
当該反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、前記第１光検出器及び前記第２光検出器のオン／オフを制御する光検出器スイッチング制御部をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３２】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成されている、
ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３３】
前記測定スキャナは把持可能な形態であり、その一端部に前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器が配置されている、
ことを特徴とする請求項３２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３４】
前記測定スキャナは、検出された情報を格納するためのメモリを含む、
ことを特徴とする請求項３２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３５】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成され、
前記測定スキャナは前記測定対象に垂直に光照射及び光検出が行われるように、前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器が垂直方向に並んで配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３６】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成され、
前記測定スキャナは前記測定対象に斜めに光照射及び光検出が行われるように、前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器が互いに一定の角をなして傾斜するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３７】
前記第１光源と前記第１光検出器及び前記第２光源と前記第２光検出器は全て前記ピラミッド型ホルダの底面に対して４５°の角度で傾斜するように配置されている、
ことを特徴とする請求項３６に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３８】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器は全て同じ位置で光照射及び光検出を行うように配置されている、
ことを特徴とする請求項３２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項３９】
前記本体には前記測定スキャナが装着される装着部が形成され、
前記測定スキャナは前記装着部上に着脱可能となるように構成されている、
ことを特徴とする請求項３２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４０】
前記測定スキャナの一端部に前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器が配置され、前記装着部は前記測定スキャナの一端部の形状に対応する形状で内側に形成された溝構造を含む、
ことを特徴とする請求項３９に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４１】
前記装着部の溝構造には、標準試片が前記測定スキャナに設置された前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器に光学的に連結されるように構成されている、
ことを特徴とする請求項４０に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４２】
前記本体は、前記測定スキャナが装着部に装着された場合、前記標準試片に対する測定を行い、前記測定スキャナに格納された前記測定対象及び前記標準試片に対する検出情報を受信して前記演算部で補正された皮膚蛍光値を算出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項４１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４３】
前記装着部には、前記測定スキャナに対する充電端子が設置され、前記装着部に前記測定スキャナが装着される場合に充電されるように構成されている、
ことを特徴とする請求項３９に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４４】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成され、
前記測定スキャナには偏光子及び交差偏光子が設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４５】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成され、
前記第１光源及び前記第２光源は前記測定スキャナの測定対象側末端まで光ガイドによって連結されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４６】
前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器、及び前記第２光検出器を含む測定スキャナと、
前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、
で分離構成され、
前記第１光検出器及び前記第２光検出器は前記測定スキャナの測定対象側末端まで光ガイドによって連結されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４７】
前記本体は、ディスプレイ部をさらに含み、
前記ディスプレイ部では前記演算部で算出された、補正された皮膚蛍光信号を出力する、
ことを特徴とする請求項３２に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４８】
前記第２光源及び前記第１光検出器の前にそれぞれ光減衰フィルタが設置されている、  ことを特徴とする請求項１５から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
【請求項４９】
前記演算部は下記数式により、補正された皮膚蛍光値を算出する、ことを特徴とする請求項１から２３のうち何れか１項に記載の反射光検出型皮膚蛍光測定装置。
数式：ＡＦcorr＝Ｋ［Ｉ（λ２、ｔ１）／Ｉ0（λ２、ｔ１）］／｛［Ｒ（λ１）］k1［Ｒ（λ２）］｝k2
（式中、Ｒ（λ１）＝Ｉ（λ１、ｔ１）／Ｉ0（λ１、ｔ１）：励起波長での拡散反射係数であり、
Ｒ（λ２）＝Ｉ（λ２、ｔ２）／Ｉ0（λ２、ｔ２）：放射波長で拡散反射係数
Ｉ（λ２、ｔ１）：皮膚組織の固有蛍光（皮膚蛍光）信号値
Ｉ（λ１、ｔ１）：励起光波長での皮膚組織の反射光信号値
Ｉ（λ２、ｔ２）：放射光波長での皮膚組織の反射光信号値
ｋ１、ｋ２：励起光と放射光波長に対する校正関数の指数係数
Ｉ0（λ２、ｔ１）：標準試片での固有蛍光信号値
Ｉ0（λ１、ｔ１）：励起光波長での標準試片の反射光信号値
Ｉ0（λ２、ｔ２）：放射光波長での標準試片で反射光信号値
Ｋ：使用された標準試片の特徴を考慮した比率係数）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚に蓄積された最終糖化産物（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｙｃａｔｉｏｎ Ｅｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ、ＡＧＥ）などからの皮膚自己蛍光を測定することにより、糖尿などのような様々な疾患に対して評価するように皮膚自己蛍光を測定できる蛍光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、疾病を診断及び治療するために光を用いた多様な設備が開発され、特に、光源から照射される励起光によって皮膚の外側に出てくる皮膚の蛍光を用いて多様な疾病を診断する装置が開発、利用されつつある。
このような蛍光は励起光が皮膚に吸収され、再び光となって皮膚の外側に出てくるもので、皮膚内部の生体情報を持っているため、疾病に対してバイオマーカーの役割を行い、それによって、非侵襲的（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）方法を用いて身体の全器官の生理的な状態が損傷されたか否かを把握することができる。
【０００３】
例えば、最終糖化産物（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｙｃａｔｉｏｎ Ｅｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ＡＧＥ）は、メイラード化学反応（Ｍａｉｌｌａｒｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）の結果であって、身体器官の蛋白質の酸化による。この反応は、多くの蛋白質の機能を損傷させる。喫煙、高脂肪酸（ｈｉｇｈ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ）の摂取、または高コレステロール血症（ｈｙｐｅｒｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌｅｍｉａ）のような心臓病の危険因子への露出だけでなく、敗血症（ｓｅｐｓｉｓ）のような急性疾患による酸化ストレス（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）の急増により最終糖化産物（ＡＧＥ）が発生する。このような最終糖化産物（ＡＧＥ）は、全時間にわたって遅く分解されて蓄積される。最終糖化産物（ＡＧＥ）の増加は、動脈硬化症（ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ）のような慢性疾患の進行に関連しており、人の一生で年を取るにつれて身体に蓄積される傾向がある。
【０００４】
長期間の高血糖状態で、蛋白質の非酵素的糖化（ｇｌｙｃａｔｉｏｎ）及び酸化（ｇｌｙｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ）の反応が起こり続け、これによって非可逆的な糖と蛋白質の複合体である最終糖化産物（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｙｃａｔｉｏｎ Ｅｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ＡＧＥ）が形成される。糖尿病、腎不全（ｒｅｎａｌ ｆａｉｌｕｒｅ）、心血管疾患（ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ）のような血管系の疾患を抱えている人に、最終糖化産物（ＡＧＥ）の蓄積は非常に速く進行される。最終糖化産物（ＡＧＥ）の生成物は、皮膚を始め、多様な組織に蓄積される。最終糖化産物（ＡＧＥ）は、紫外線領域（３７０ｎｍ近くで最大）の励起光の照射により青色スペクトル領域（４４０ｎｍ近くで最大）で自己蛍光（ＡＦ）を放射する特性を有する。
【０００５】
周知のように、最終糖化産物（ＡＧＥ）は、ある疾病に対してバイオマーカーの役割をするもので、非侵襲的（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）な方法を用いて皮膚自己蛍光を測定することにより、身体の全器官の生理的な状態が損傷されたか否かを評価することができる。したがって、最終糖化産物（ＡＧＥ）は、年齢に関連した疾病における長期間の合併症を予測する。具体的には、皮膚自己蛍光の量は、糖尿病及び腎不全症（ｒｅｎａｌ ｆａｉｌｕｒｅ）を有する患者から増加し、血管合併症（ｖａｓｃｕｌａｒ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と冠状動脈疾患（ｃｏｒｏｎａｒｙ ｈｅａｒｔ ｄｉｓｅａｓｅ；ＣＨＤ）の進行に影響を及ぼす。このような最終糖化産物（ＡＧＥ）の蓄積は、皮膚自己蛍光により検出して非侵襲的に測定できるため、非侵襲的な臨床機器として用いる場合、糖尿及び最終糖化産物（ＡＧＥ）が蓄積される環境で長期間の血管合併症を引き起こす危険性の評価に有効である。
【０００６】
皮膚自己蛍光（ＡＦ）の測定により最終糖化産物（ＡＧＥ）を評価するために提案された方法と装備として、特許文献１では患者の下膊部位の皮膚蛍光を測定して最終糖化産物（ＡＧＥ）を評価する技術を提案する。
【０００７】
特許文献１において、励起光源は、３００〜４２０ｎｍ波長範囲の紫外線領域で発光する黒いガラスのルミネセンスランプ（ｂｌａｃｋｌｉｇｈｔ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｔｕｂｅ）である。光の収集と記録は、光ファイバー分光器により行われる。測定面積を増加させるために、光ファイバーの端面は装備の透明窓からある程度の距離（ｄ：５〜９ｍｍ）を離れて配置し、皮膚から反射する反射光の影響を減らすために、光ファイバーは窓の表面に対して約４５°角度に傾けて設定した。
具体的に、特許文献１では、光の収集面積を増加させるために、光を収集する光ファイバーの端面を対象部位からできるだけ距離を離れて配置し、この場合に測定される対象部位の面積は約０．４ｃｍ２である。
【０００８】
この場合、測定対象部位の面積を増加するために測定距離（ｄ）を増加させるが、これによって収集される蛍光信号が非常に減少する問題があった。したがって、従来の特許文献１は、測定可能な皮膚面積の大きさの限界により、データの検出における信頼性が低下する問題があった。特に、このような正確度の問題は、皮膚上の不均質なもの、例えば、皮膚の斑点、血管、傷などの部位により、さらに正確度が低下した。
一方、特許文献２では、糖尿病患者のスクリーン検査を行うために最終糖化産物（ＡＧＥ）を測定する装備を開示している。特許文献２の装備は、特許文献１と同様に光ファイバー分光器により下膊皮膚の蛍光測定を行う。ただし、特許文献１と異なり、特許文献２では光ファイバープローブが複数の支線からなるバンドルの形態で構成される。
【０００９】
特許文献２による装置は、発光ダイオードから放出される紫外線及び青色光が光ファイバープローブを介して被験者の下膊に照射され、これから出てくる皮膚蛍光及び拡散反射光がプローブを介して収集される。収集された光は分光器により波長分散されて線形アレイ検出器により感知される。光ファイバープローブの支線のうち２つ（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｆｉｂｅｒｓ、ｃｈａｎｎｅｌ １ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ２）は、対象部位に光を照射する役割をし、第３の支線（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｆｉｂｅｒｓ）は、対象から出てくる光を多チャンネル分光器に伝達する。光ファイバープローブの支線バンドルの結合部分（ｔｉｓｓｕｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の端面が、照射される皮膚部位と接触する。
【００１０】
光ファイバープローブの支線の１つは、反射光スペクトルを測定するために白色光ＬＥＤからの光を放射し、他の１つの支線は、紫外線から青色光スペクトルの範囲までの光を発光するＬＥＤのうち適当なＬＥＤをスイッチング装置により選択して光を放射する。最適の蛍光励起条件を選択するために様々な波長を選択することができるが、反射光スペクトルの測定は、メラニンとヘモグロビンの影響により発生する自己蛍光を検出して測定結果を補正するために使用される。光ファイバーのバンドル内のそれぞれの光ファイバーは、一定の順序で配置され、光ファイバー支線が集められている光ファイバーバンドル内の３つの各支線から出てくる光ファイバーはモザイク状のもので、０．５ｍｍ間隔で順番に配置される。
【００１１】
しかし、特許文献２では、光ファイバープローブを介して被験者の下膊に光が照射されるように構成され、光の伝達媒体として光ファイバープローブを含むが、このような光ファイバープローブが有する問題がある。具体的に、光ファイバーは、それ自体の媒質特性によって特定波長別に伝達損失が発生し、また、光源から発生する光を光ファイバーの全反射条件に合わせて入射させるためにはさらなる光学設計及び光学系が必要であった。
さらに、前記特許文献１、２の装置は、両方とも光を受光する受光部で光ファイバーを使用するため、受光部の光ファイバープローブそのものが有する固有な問題が存在し、前記特許文献では光ファイバー分光器と線形アレイ検出器を用いることにより、最終糖化産物の自己蛍光信号の波長を線形アレイ検出器により検出する検出面積が相対的に小さくなる短所がある。したがって、検出される蛍光信号が分散され、線形アレイ検出器を用いて検出しようとする波長の光強度が相対的に小さくなる。また、光ファイバープローブ、光ファイバー分光器などを含むため、設備の小型化が困難である。
一方、前記特許文献１、２に開示された診断装置は、糖尿病の合併症である糖尿病性足（Ｄｉａｂｅｔｉｃ Ｆｏｏｔ）のような糖尿病性疾患に対しては全く診断できない問題がある。
【００１２】
糖尿病性足は、病気が進行するにつれて糖尿病性足部潰瘍が発生し、結局、下肢切断に至る危険な疾患である。糖尿病を持つ全体患者の１５％は糖尿病性足が発生すると報告されており、全体下肢切断患者の４０〜６０％が糖尿病患者である。下肢切断患者の８０％以上は足部潰瘍がその原因であり、下肢切断をするしかない場合は発症初期に専門家の診察を受けなかった場合が大部分である。糖尿病性足を持つ約９０％以上の患者は、発症初期から適切な治療を受けることで、下肢切断することなく治れる。自己蛍光測定検査は、糖尿病性足の早期診断のために用いられる。糖尿病性足の初期には一方の足が他方の足よりも先ず発症する。したがって、蛍光検査による糖尿病性足の早期診断では、発症した足と、その対称部位となる他方の足における皮膚の蛍光度を比較評価する。したがって、一般的な糖尿病の診断と共に、糖尿病性足のような疾患を早期診断するためには、測定を所望する身体部位に対する選択的な診断を可能にする診断装置が求められる。
【００１３】
特に、このような選択的診断が可能となる診断装置を実現するためには、装置の小型化及び移動性をまず解決しなければならないので、装置内での光照射及び蛍光検出の効率性が要求される。
また、このような身体部位に対する選択的な診断を行う場合であっても、皮膚から発生する蛍光強度は、皮膚に含まれている蛍光物質だけでなく、皮膚中で発生する光の散乱及び光吸収性質から影響を受ける。
【００１４】
したがって、被験者のうち疾患を持っている人とそうではない人をより明らかに区分することにより選択的な診断部位での診断を正確に行うためには、光照射及び蛍光検出の効率性を向上させる一方、皮膚内での光の散乱及び光吸収性質による影響からの測定誤差を減少させることが大変重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国公開特許第２００４−１８６３６３号
【特許文献２】米国公開特許第２００８−１０３３７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明では皮膚の蛍光を測定する場合、照射光の皮膚表面での反射光、そして皮膚中で発生する光の散乱及び吸収による皮膚蛍光の測定誤差を簡単に補正できる反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００１７】
また、本発明では、補正された皮膚蛍光演算値から最終糖化産物（ＡＧＥ）のような診断因子を正確に評価することで、糖尿などの疾患に対する診断の可能性を向上できる反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、本発明では、皮膚蛍光を測定する場合、光源からの光を効率的に集積して皮膚組織に照射する一方、皮膚組織表面での鏡反射を最小化することにより、光効率を改善した反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００１８】
また、本発明では、光源から測定対象に照射される光を均一に集積することにより、光集積度及び光均質度を改善した反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
さらに、本発明では、このような診断過程が簡単に行われるように光学系及び光源システムが簡単に構成される反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によれば、標準試片または測定対象に対して光を照射し、反射光を検出可能となるように構成され、皮膚の蛍光を測定する反射光検出型皮膚蛍光測定装置であって、
第１波長の励起光を照射する第１光源と、前記第１光源から射出される励起光の第１波長とは異なる第２の波長の光を照射する第２光源と、蛍光信号及び反射光信号に対する相異なる２つの波長を検出するように設置された第１光検出器及び第２光検出器と、前記第１光源及び第２光源のオン／オフを制御する光源スイッチング制御部と、演算部と、を含み、
前記第２光源は、前記第１光源からの励起光により励起されて放出される皮膚蛍光と同じ波長帯の光を照射し、
前記光源スイッチング制御部は、前記第１光源と前記第２光源のオン状態が時間的に分離されるように、前記第１光源及び前記第２光源をスイッチング制御し、
前記第１光検出器は、前記第１光源からの励起光に対して標準試片または測定対象から反射した第１波長の光を検出し、前記第２光検出器は、前記第１光源がオンであり、前記第２光源がオフのとき、励起光によって発生された皮膚蛍光を検出し、
前記第２光検出器は、前記第１光源がオフであり、前記第２光源がオンのとき、前記第２光源からの照射光に対して反射した第２波長の光を検出し、
前記演算部は、前記第１光検出器及び第２光検出器によって検出された蛍光信号及び反射光信号から補正した皮膚蛍光信号を算出する、
ことを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置が提供される。
【００２０】
また、本発明では、励起光を照射する光源部と、前記光源部から照射された励起光による蛍光信号を検出する光検出部と、前記光源部から照射される励起光を測定対象に伝達し、前記蛍光信号を光検出部に伝達するように構成される光学プリズムと、を含み、前記光学プリズムは、測定対象に連結される下部面と前記光源部及び前記光検出部が設置される２つ以上の上部面を含む光学プリズムであることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２２】
また、前記スイッチング制御部は、前記第１光源と前記第２光源を順次点灯及び消灯させる過程を連続的に繰り返して第１光源に対する蛍光信号及び反射光信号と第２光源に対する反射光信号をそれぞれ検出するように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２３】
また、前記第１光源及び前記第２光源の光経路上には測定対象と標準試片が選択的に位置するように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記第１光源は３７０ｎｍ±２０ｎｍの光を照射することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２４】
また、前記第２光源は４４０ｎｍ±２０ｎｍの光を照射することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記スイッチング制御部は、各光源を点灯させる前に、第１光源と第２光源が両方とも消灯されるように制御することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２５】
好ましくは、前記スイッチング制御部が、前記第１光源及び前記第２光源を両方ともオフさせた場合、前記第１光検出器及び第２光検出器では暗信号を測定し、前記演算部は測定された暗信号を格納し、格納された暗信号から検出された蛍光信号及び反射光信号を補償する。
また、好ましくは、前記スイッチング制御部は、第１光源部及び第２光源部が１０〜１００Ｈｚの周期で点灯及び消灯（オン・オフ）を繰り返すように制御することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２６】
また、前記第１光検出器及び第２光検出器のオン／オフを制御する光検出器スイッチング制御部をさらに含むことを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器を含む測定スキャナと、前記測定スキャナに電気的に接続可能となるように構成され、前記演算部を含む本体と、で分離構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２７】
また、前記測定スキャナは把持可能な形態であり、その一端部に前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器が配置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記測定スキャナは、検出された情報を格納するためのメモリを含むことを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２８】
また、前記測定スキャナは測定対象に垂直に光照射及び光検出が行われるように、前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器が垂直方向に並んで配置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記測定スキャナは測定対象に斜めに光照射及び光検出が行われるように、前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器が互いに一定の角をなして傾斜するように配置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００２９】
また、前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器は全て同じ位置で光照射及び光検出を行うように配置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記第１光源と第１光検出器及び前記第２光源と第２光検出器は全て４５°の角度で傾斜するように配置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３０】
また、前記本体は前記測定スキャナが装着される装着部が形成され、前記測定スキャナは前記装着部上に着脱可能となるように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記測定スキャナの一端部に前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器が配置され、前記装着部は前記測定スキャナの一端部の形状に対応する形状で内側に形成された溝構造を含むことを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３１】
また、前記装着部の溝構造には、標準試片が前記測定スキャナに設置された前記第１光源、第２光源、第１光検出器、及び第２光検出器に光学的に連結されるように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記本体は、前記測定スキャナが装着部に装着された場合、標準試片に対する測定を行い、前記測定スキャナに格納された測定対象及び標準試片に対する検出情報を受信して前記演算部で補正された皮膚蛍光値を算出するように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３２】
また、前記装着部には、前記測定スキャナに対する充電端子が設置され、前記装着部に前記測定スキャナが装着される場合に充電されるように構成されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記測定スキャナには２対の交差偏光子が設置されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記第１光源及び第２光源は、前記測定スキャナの測定対象側末端まで光ガイドによって連結されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３３】
また、前記第１光検出器及び第２光検出器は、前記測定スキャナの測定対象側末端まで光ガイドによって連結されることを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記本体はディスプレイ部をさらに含み、前記ディスプレイ部では前記演算部で算出された、補正された皮膚蛍光信号を出力することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３４】
一方、本発明では、標準試片または測定対象に対して光照射及び光検出可能となるように構成され、励起光を照射する第１光源と、前記第１光源とは異なる波長の光を照射する第２光源と、蛍光信号及び反射光信号に対する相異なる２つの波長を検出するように設置される第１光検出器及び第２光検出器と、４つの側面と１つの底面を含むピラミッド型ホルダと、前記第１光源及び第２光源のオン／オフを制御する光源スイッチング制御部と、前記第１光検出器及び第２光検出器から検出された蛍光信号及び反射光信号から補正された皮膚蛍光信号を算出する演算部と、を含み、前記第１光源、前記第２光源、前記第１光検出器及び前記第２光検出器は前記ピラミッド型ホルダの４つの側面のうち何れか１つにそれぞれ対応するように設置され、前記第２光源は前記第１光源からの励起光により励起されて放出される皮膚蛍光の波長帯の光を照射することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３５】
また、本発明では、前記第２光源及び前記第１光検出器の前にそれぞれ光減衰フィルタが設置されることを特徴とする反射光検出用皮膚蛍光測定装置を提供する。
また、前記演算部は下記数式により、補正された皮膚蛍光値を算出することを特徴とする反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
数式：ＡＦｃｏｒｒ＝Ｋ［Ｉ（λ２、ｔ１）／Ｉ０（λ２、ｔ１）］／｛［Ｒ（λ１）］ｋ１［Ｒ（λ２）］｝ｋ２
（式中、Ｒ（λ１）＝Ｉ（λ１、ｔ１）／Ｉ０（λ１、ｔ１）：励起波長で拡散反射係数
Ｒ（λ２）＝Ｉ（λ２、ｔ２）／Ｉ０（λ２、ｔ２）：放射波長で拡散反射係数
Ｉ（λ２、ｔ１）：皮膚組織の固有蛍光（皮膚蛍光）信号値
Ｉ（λ１、ｔ１）：励起光波長での皮膚組織の反射光信号値
Ｉ（λ２、ｔ２）：放射光波長での皮膚組織の反射光信号値
ｋ１、ｋ２：励起光と放射光波長に対する校正関数の指数係数
Ｉ０（λ２、ｔ１）：標準試片での固有蛍光信号値
Ｉ０（λ１、ｔ１）：励起光波長での標準試片の反射光信号値
Ｉ０（λ２、ｔ２）：放射光波長での標準試片の反射光信号値
Ｋ：使用された標準試片の特徴を考慮した比率係数）
【発明の効果】
【００３６】
本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は次のような効果がある。
第１に、本発明は、皮膚自己蛍光を評価して糖尿性疾患を容易に診断できるもので、潜在性糖尿患者を把握するための大量検査が可能であり、心臓−血管及び関連合併症の危険を予測することができる。
第２に、本発明では、光源から照射される光に対する光集積度及び光均質度を向上させて測定対象に均一な光を照射する効果がある。
第３に、本発明では、光源からの光を効率的に集積して皮膚組織に照射する一方、皮膚組織表面での鏡反射を最小化することにより、光効率を改善して装置の小型化が可能となる。
第４に、本発明では、皮膚蛍光の測定時に皮膚表面で発生する鏡反射による誤差、そして皮膚内部で発生する光の散乱及び吸収による誤差を補正できるため、皮膚蛍光の正確な測定及びこれを用いた正確な疾病の診断が可能となる効果がある。
第５に、本発明では、光源及び検出部を含み、一端部が皮膚と接触して皮膚蛍光を測定するように把持可能な小型スキャナの形態で製作でき、このような構成によって皮膚に接触して検査者が診断領域をスキャニングする方式で測定可能であるため、非侵襲的（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）な方法によるリアルタイム診断が可能となる。
第６に、本発明では、任意の身体部位に対して選択的な診断が可能であるだけでなく、スキャニング方式により測定対象部位の面積を一定の水準以上に拡大できるため、信号の信頼性を向上させて診断の正確度を改善する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の測定原理を説明するために、光源から入力される光と光検出器で検出される光を時間毎に区分して示す図面である。
【図２】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の概略的な構成を示す図面である。
【図３】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、光源及び光検出器と測定対象皮膚の間に空間が存在しない場合に対する好ましい光源及び光検出器配置構造を概略的に示す図面である。
【図４】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、光源及び光検出器と測定対象皮膚との間に空間が存在する場合に対する好ましい光源及び光検出器配置構造を概略的に示す図面である。
【図５】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、光学プリズム及び光学的連結部を含む例を示す図面である。
【図６】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の好ましい実施例であって、光学プリズム及び光学的連結部を含む他の実施例を示す図面である。
【図７】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の好ましい実施例であって、光学プリズム及び光学的連結部を含む他の実施例を示す図面である。
【図８】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の好ましい実施例であって、光学プリズム及び光学的連結部を含む他の実施例を示す図面である。
【図９】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の好ましい実施例であって、光学プリズム及び光学的連結部を含む他の実施例を示す図面である。
【図１０】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の好ましい実施例であって、光学プリズム及び光学的連結部を含む他の実施例を示す図面である。
【図１１】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、２つの光源及び２つの光検出器が設置されたハウジングを含むように構成される例を概略的に示す図面である。
【図１２】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、各光源及び光検出器が設置されるピラミッド型ホルダを示す平面図である。
【図１３】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置のピラミッド型測定モジュールの各構成を分解して示す図面である。
【図１４】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置のピラミッド型測定モジュールの各構成を分解して示す図面である。
【図１５】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置のピラミッド型測定モジュールの各構成を分解して示す図面である。
【図１６】本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、光減衰フィルタが設置された例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、糖尿のような疾患に対する診断の目的として皮膚に励起光を照射し、これによって発生する皮膚蛍光を検出する皮膚蛍光測定装置に関するもので、特に、皮膚への照射光によって皮膚内部で散乱されて放出される皮膚蛍光のうち、反射光が反射されて示される位置で検出される皮膚蛍光を正確に測定できる反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００３９】
そのために本発明では、実際に診断しようとする測定対象と標準試片に対して順次的な測定を進行し、測定対象が有する個別的な偏差を除去するために前記測定対象から得られた情報と標準試片から得られた情報を比較する一方、その過程で要求される一定の条件に応じて光源及び光検出器を順次オン／オフ制御することで、補正された皮膚蛍光値を提供できる反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提供する。
【００４０】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい一実施例による反射光検出型皮膚蛍光測定装置を具体的に説明する。
【００４１】
皮膚で発生する蛍光を測定するためには、皮膚対象の選定と共に測定される蛍光に影響を与える要素を考慮しなければならない。測定される蛍光は、皮膚に含まれた蛍光物質だけでなく、皮膚表面で発生する鏡反射を除去する場合にも、また、皮膚中で発生する光の散乱及び光吸収性質にも依存する。特に、蛍光物質を励起させるために照射される励起光波長と蛍光物質で発生する蛍光波長での光吸収及び光散乱の影響を考慮して、測定された蛍光値を補正する必要性がある。したがって、このような蛍光強度に影響を与える光学的要素の影響を減少させるために、次のような実験式を考慮することができる。
ＡＦｃｏｒｒ＝ＡＦ／（Ｒ１ｋ１Ｒ２ｋ２）            −式（１）
【００４２】
補正された蛍光値ＡＦｃｏｒｒを求めるために測定された蛍光値ＡＦは、励起拡散反射光値Ｒ１と蛍光波長帯での放射光（ｅｍｉｓｓｉｏｉｎ）の拡散反射光値Ｒ２によって分けた。２つの拡散反射光値は次数のない指数ｋ１とｋ２によって調整される。
【００４３】
本発明では、補正された皮膚蛍光値を求めるために、式（１）を用い、また、実際の実験から補正された蛍光値を求めるために具体的な値を導入した。
Ｉ（λ２、ｔ１）：皮膚組織の固有蛍光（皮膚蛍光）信号値
Ｉ（λ１、ｔ１）：励起光波長での皮膚組織の反射光信号値
Ｉ（λ２、ｔ２）：放射光波長での皮膚組織の反射光信号値
ｋ１、ｋ２：励起光と放射光波長に対する校正関数の指数係数
これによって、新しく誘導された補正された皮膚蛍光値は次の通りである。
ＡＦｔｉｓｓｕｅ＝［Ｉ（λ２、ｔ１）］／［Ｉ（λ１、ｔ１）ｋ１Ｉ（λ２、ｔ２）ｋ２］；ｋ１、ｋ２＜１：                         −式（２）
ここで、ＡＦｔｉｓｓｕｅは皮膚組織の固有蛍光の補正信号である。
【００４４】
上述した光の測定は、それぞれ異なる時間間隔ｔ１とｔ２で周期的に繰り返し行われ、正確度を向上させるために、獲得された測定結果の平均を算出する。適時に変化を追跡するために測定値は時間ダイヤグラムの形態で記録する。
【００４５】
一方、装備に依存する偏差に対する校正及びそれぞれ異なる試片から獲得した結果を比較するための校正測定作業が必要である。したがって、本発明では皮膚対象組織を測定すると共に標準試片を導入して同じ測定を行った。測定の正確度を高めるために、標準試片の蛍光強度Ｉ０（λ２、ｔ１）と励起光及び放射光での標準試片の反射光信号値Ｉ０（λ１、ｔ１）及びＩ０（λ２、ｔ２）は皮膚の光学特性とほぼ同様であるものが好ましい。
【００４６】
導入された標準試片の測定過程で発生した信号値は、次のように対象皮膚組織記号と同様に表示する。
Ｉ０（λ２、ｔ１）：標準試片での固有蛍光信号値
Ｉ０（λ１、ｔ１）：励起光波長での標準試片の反射光信号値
Ｉ０（λ２、ｔ２）：放射光波長での標準試片の反射光信号値
標準試片で獲得した信号の処理は、式（２）と同様に下記式（３）により算出する。
ＡＦｒｅｆｅｒｅｎｃｅ＝［Ｉ０（λ２、ｔ１）］／［Ｉ０（λ１、ｔ１）ｋ１Ｉ０（λ２、ｔ２）ｋ２］         −式（３）
ＡＦｔｉｓｓｕｅをＡＦｒｅｆｅｒｅｎｃｅで分けた結果である、正規化され、かつ最終補正された固有蛍光値は次の通りである。
ＡＦｃｏｒｒ＝Ｋ（ＡＦｔｉｓｓｕｅ／ＡＦｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）                          −式（４）
ＡＦｃｏｒｒ＝Ｋ［Ｉ（λ２、ｔ１）／Ｉ０（λ２、ｔ１）］／｛［Ｉ（λ１、ｔ１）／Ｉ０（λ１、ｔ１）］ｋ１［Ｉ（λ２、ｔ２）／Ｉ０（λ２、ｔ２）］｝ｋ２                −式（５）
（式中、Ｋは、用いられた標準試片の特徴を考慮した比率係数である。）
式（５）を再び簡単に作成すると、次の通りである。
ＡＦｃｏｒｒ＝Ｋ［Ｉ（λ２、ｔ１）／Ｉ０（λ２、ｔ１）］／｛［Ｒ（λ１）］ｋ１［Ｒ（λ２）］｝ｋ２       −式（６）
Ｒ（λ１）＝Ｉ（λ１、ｔ１）／Ｉ０（λ１、ｔ１）：励起波長の拡散反射係数
Ｒ（λ２）＝Ｉ（λ２、ｔ２）／Ｉ０（λ２、ｔ２）：放射波長の拡散反射係数
【００４７】
したがって、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、上述した演算過程によって補正された皮膚蛍光値を算出する。
さらに、測定のために提案された原理は図１に示すように詳細に説明される。
【００４８】
図１は、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の測定原理を説明するために、光源から入力される光と光検出器で検出される光を時間毎に示しているもので、図１に示すように、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、入力として励起光の波長帯（第１波長、λ１）に該当する光を照射する第１条件と、前記励起光によって生成される皮膚蛍光の波長帯（第２波長、λ２）に対応する光を照射する第２条件が時間的に分離されたまま、第１条件と第２条件での測定が連続的に行われる。前記第１条件及び第２条件に該当する照射光の波長帯は、検出しようとする皮膚蛍光により選択的に構成されるが、例えば、本発明の好ましい実施例としてＡＧＥに対する皮膚蛍光を検出する場合は、蛍光励起のための励起光として３７０ｎｍ±２０ｎｍの第１波長を有する光を第１条件とし、第２条件はＡＧＥに対する皮膚蛍光の波長に対応する４４０ｎｍ±２０ｎｍの第２波長を有する光を選択的に利用することができる。
【００４９】
具体的には、２つの相異なる波長の光を放射する光源と２つの相異なる波長の光を検出する光検出器を含む測定スキャナ１００を用いて診断観察過程で測定対象に該当する皮膚組織（Ｔｉｓｓｕｅ）または校正過程で標準試片（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓａｍｐｌｅ）と前記測定スキャナ１００を接触して測定する。
【００５０】
測定過程と関連して、図１の（ａ）は相異なる２つの波長に対する各光源が時間的に分離されて動作していることを示す作動時間ダイヤグラムである。この際、励起光源の第１光源１１１から照射される光Ф（λ１、ｔ１）と、他の波長帯の標準光源の第２光源１１２からの光Ф（λ２、ｔ２）が相異なり、交差していない時間帯で存在するように構成することが重要である。
【００５１】
一方、図１の（ｂ）は２つの光検出器に対する作動時間ダイヤグラムである。第１光源１１１からの光Ф（λ１、ｔ１）が光照射される同一時間帯では、励起された皮膚蛍光と反射光に対する２つの信号が生成される。すなわち、励起光波長で生成される２つの信号は反射光信号Ｉ（λ１、ｔ１）と、励起された蛍光信号Ｉ（λ２、ｔ１）である。
一方、第２光源１１２による光Ф（λ２、ｔ２）が光照射する時間帯では単に単一信号が形成される。すなわち、第２光源１１２によって生成される信号は、照射される光の波長帯で反射光信号Ｉ（λ２、ｔ２）のみ検出される。
【００５２】
したがって、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、図１に示すように第１光源１１１による光照射と第２光源１１２による光照射を時間的に分離したまま連続的に測定対象（Ｔ）に照射する一方、それぞれの光照射時に、光検出器から検出される信号を収集した後、これを前記数式によって演算することにより、補正された皮膚蛍光値を算出する。
【００５３】
一方、図２では、上述した測定原理により得られたもので、本発明の好ましい一実施例による反射光検出型皮膚蛍光測定装置を示している。
図２に示すように、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、皮膚に励起光などを照射し、皮膚蛍光などを検出する測定スキャナ１００と、前記測定スキャナ１００に連結され、スキャナから検出された情報を分析し、その情報をディスプレイするための本体２００と、で構成される。
【００５４】
ただし、このように測定スキャナ１００と本体２００を分けて構成することは本発明の好ましい実施例の１つであり、必要によって別途の本体を構成せず、単一センサの形態で製作してもよく、他の構成をさらに連結して製作してもよい。
本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、測定しようとする対象に対して光を照射し、照射した光から発生する皮膚蛍光などを検出するように、光源と光検出器を含むように構成される。
【００５５】
特に、本発明では、検出された皮膚蛍光値を補正して正確な皮膚蛍光値を提供するために、相異なる波長の光を照射する２つの光源と該２つの照射光から発生する相異なる波長の反射光と皮膚蛍光を検出する２つの光検出器を含むことを特徴とする。
具体的に、このような２つの光源は励起光の波長帯（第１波長、λ１）に該当する光を放出する第１光源１１１と、前記励起光によって生成される皮膚蛍光の波長帯（第２波長、λ２）に該当する光を放出する第２光源１１２で構成され、２つの光検出器は、第１光源１１１からの励起光に対する反射光（λ１）を検出する第１光検出器１２１と、励起光によって生成される皮膚蛍光（λ２）及び第２光源１１２からの放射光に対する反射光（λ２）を検出する第２光検出器１２２で構成される。
【００５６】
したがって、前記２つの光源と光検出器は、反射光と皮膚蛍光を同時に検出ができるように配置されるが、好ましくは測定スキャナ１００の一端に設置されて皮膚のような測定対象（Ｔ）側に光を照射し、反射光などを検出するように近接配置して構成することができる。
【００５７】
本発明の好ましい実施例では、ＡＧＥに対する皮膚蛍光を検出するために、蛍光励起のための励起光として３７０ｎｍ±２０ｎｍの第１波長の光を用いることができ、放射光としてはＡＧＥに対する皮膚蛍光の波長に対応する４４０ｎｍ±２０ｎｍの第２波長の光を用いることができる。
この場合、前記第１光源１１１は３７０ｎｍ±２０ｎｍの第１波長帯の光を照射する発光ダイオードで構成され、前記第２光源１１２は４４０ｎｍ±２０ｎｍの第２波長帯の光を照射する発光ダイオードで構成されることができる。また、前記第１光検出器１２１は第１波長帯の光を検出するフォトダイオードで構成され、前記第２光検出器１２２は第２波長帯の光を検出するフォトダイオードで構成されることができる。
【００５８】
一方、図２に示されていないが、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、前記第１光源１１１及び第２光源１１２のオン／オフを制御する光源スイッチング制御部を含むように構成してもよく、さらに好ましくは前記第１光検出器１２１及び第２光検出器１２２のオン／オフを制御する光検出器スイッチング制御部を含むように構成してもよい。
このような光源スイッチング制御部及び光検出器スイッチング制御部は、皮膚蛍光値を正確に補正して演算するために、放出される皮膚蛍光及び反射光の検出条件により各光源及び光検出器を区分して正確に動作するようにスイッチング制御する。
【００５９】
具体的には、光源スイッチング制御部は、反射光検出型皮膚蛍光測定装置の光照射条件により光源のオン／オフ、すなわち、光源を点灯または消灯を制御するが、例えば、励起光（λ１）を測定対象に照射する第１条件では、第２光源１１２を消灯させ、第１光源１１１を点灯させることにより、第１光源１１１のみが第１波長帯の光を照射するように各光源をスイッチング制御する。一方、前記励起光とは異なる波長帯の放射光（λ２）を測定対象に照射する第２条件では、第１光源１１１を消灯させ、第２光源１１２のみが第２波長帯の光を照射するように第２光源１１２を点灯させ、このように各光源を制御するように構成することができる。
【００６０】
同様に、前記光検出器スイッチング制御部も、各測定条件により該当光検出器のオン／オフを制御する構成であり、現在の測定条件で検出しようとする波長帯の光を検出するための光検出器の電源をオン／オフするように構成される。
特に、前記光検出器スイッチング制御部において、第１波長帯の励起光を照射する第１条件や第２波長帯の放射光を照射する第２条件は、両方とも第２波長に対する光信号を検出しなければならないため、第２波長に対する光検出のための第２光検出器１２２は、持続的にオン状態を保持することが好ましい。
【００６１】
この際、第１条件と第２条件を含む全体測定過程では、所定の時間で光源に対するスイッチング制御が順次行われ、各光源のスイッチング周期は、人体の脈拍数を考慮して血流によって拡散反射率の変化が測定に影響を及ぼさないように、１０〜１００Ｈｚ水準の高周波でスイッチング制御が行われるように構成されることが好ましい。
また、このような高速スイッチングは、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置で測定スキャナ１００を把持可能な形態で製作することにより、測定領域を移動しながら連続的に皮膚蛍光を測定するスキャニング方式を利用する場合、測定スキャナ１００の移動にもかかわらず、測定時にほぼ同じ測定部位での測定が行われることができる。
【００６２】
図２には示されていないが、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、選択的に光学フィルタが光源及び光検出器の前に設置されるが、好ましくは照射される光が皮膚表面で鏡反射されることにより、相対的に光の強度の弱い皮膚蛍光を検出し難くなることを防止するために、反射光の影響を除去するための１対の偏光子１３０と交差偏光子１３１をそれぞれ対応する光源と光検出器との間に設置することができる。
具体的には、第１光源１１１／第１光検出器１２１の１対と、第２光源１１２／第２光検出器１２２の１対のそれぞれに対して相互交差する位置に偏光子及び交差偏光子を配置しなければならない。
【００６３】
一方、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、２つの光源及び２つの光検出器を含む測定スキャナ１００に連結可能となるように構成される本体２００を含むように構成することができ、前記本体２００は、測定スキャナ１００により測定された情報から補正された皮膚蛍光の大きさを算出する演算部を含むように構成することができる。
前記本体２００は、測定スキャナ１００に光学的、電気的、そして機械的に連結可能となるように構成することができる。
具体的に、前記本体２００上には、測定スキャナ１００が機械的に装着されるように前記測定スキャナ１００の測定端側の形状に対応する構造の装着部２１０が設けられ、前記装着部２１０上に前記測定スキャナ１００が機械的に結合して装着固定されるように構成する。
【００６４】
したがって、本発明の好ましい実施例では、前記測定スキャナ１００の一端部に前記第１光源１１１、第２光源１１２、第１光検出器１２１、及び第２光検出器１２２が配置されるように構成する一方、前記装着部２１０は前記測定スキャナ１００の一端部の形状に対応する形状として内側に形成された溝構造を含むように構成することにより、光源及び光検出器と装着部２１０が相対向して固定されるように構成する。
【００６５】
好ましくは前記本体２００は、上述したように測定スキャナ１００が本体２００上に固定装着されることにより、測定スキャナ１００に電気的に接続できるようにして前記測定スキャナ１００が測定対象（Ｔ）に光照射して検出した皮膚蛍光及び反射光に関する情報を獲得するように構成する。また、さらに好ましくは前記本体２００の装着部２１０上には、測定対象と比較するための標準試片を配置し、前記測定スキャナ１００が本体２００の装着部２１０上に載置された場合、測定スキャナ１００の光源及び光検出器が前記標準試片に光学的に連結されるように構成する。この際、前記標準試片は、測定される身体組織とほぼ同様の蛍光と拡散反射の光学的特性を有するものを選択することができる。
【００６６】
したがって、前記測定スキャナ１００が前記本体２００の装着部２１０上に装着されて電気的及び光学的に連結された場合、測定スキャナ１００は、測定対象を測定するために行った光照射及び光検出過程を標準試片に対しても同一に行い、測定対象及び標準試片に対して測定された情報は前記本体２００の演算部に伝送される。
前記演算部では、伝送された蛍光信号及び反射光信号に関する情報を用いて実際の測定対象に対する補正された皮膚蛍光値を算出するが、算出結果は前記本体２００上に形成されたディスプレイ部２２０を通して外部に表示される。
【００６７】
したがって、このような順次的な測定が繰り返され、繰り返された測定結果に応じて補正が行われる演算過程のために、獲得された測定情報は全てメモリを用いて測定スキャナ１００に格納されるように構成されるが、好ましくは測定結果の変化を追跡するために時間ダイヤグラムの形態で測定結果を格納するように構成することができる。
さらに、前記本体２００上に形成される装着部２１０には、測定スキャナ１００を充電するように充電端子が設置されることができるが、前記充電端子は、前記測定スキャナ１００が装着部２１０に機械的に結合された場合に充電が行われるように構成される。
【００６８】
また、必要によって、前記測定スキャナ１００は、ブルートゥースによって本体２００に連結されるように構成してもよい。
本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置において、光源及び光検出器の具体的な配置に関する例は図３及び図４に示す。
図３は、光源及び光検出器が、測定対象となる皮膚との間に別途の空間なしに直接配置される場合の例を、図４は、光源及び光検出器が、測定対象となる皮膚との間に空間を形成して配置される場合の例をそれぞれ示している。
【００６９】
具体的に図３では、それぞれの光源と光検出器が、測定対象に対してそれぞれ垂直に配置されるように互いに並んで配置され、最適の検出領域を形成するために、外側には第１光源１１１及び第２光源１１２を配置し、その間に第１検出器及び第２検出器が位置するように構成する。
【００７０】
また、図４に示すように、測定スキャナ１００において、光源及び光検出器と測定対象との間に所定の空間が形成された場合は、各光源及び光検出器を互いに傾斜して斜めに配置する一方、それぞれの光源及び光検出器が測定対象の同じ領域に光を照射し、同じ領域で発生する光を検出するように、それぞれの光照射経路及び光検出経路を形成するように配置しなければならない。好ましくは、対応する光源及び光検出器の角度が４５°をなすように配置でき、例えば、光源が皮膚表面に垂直に光を照射する場合であれば、光検出器は４５°傾けて配置することにより、鏡反射による影響を低減することができる。前記第１光源１１１及び第２光源１１２と、第１光検出器１２１及び第２光検出器１２２との間の角度は装備構造に合わせて最小化する。さらに好ましくは、前記光源と光検出器の前には光学フィルタと共に鏡反射光を除去するための１対の交差偏光子１３０をそれぞれ対応する光源と光検出器との間に設置することにより、鏡反射による影響を最小化することができる。
【００７１】
この際、前記第１光源１１１、第２光源１１２、第１光検出器１２１、及び第２光検出器１２２は、それぞれ前記測定スキャナ１００の測定対象側末端まで光ガイドによって連結されるように構成することができる。一方、皮膚とセンサが接触する面には、外部湿気などの異質物から保護するためのガラス板などの透明保護膜を設置してもよい。
このような構成を有する反射光検出型皮膚蛍光測定装置によって行われる光照射、光検出、及び演算過程に対する実施例は下記の通りである。
【００７２】
［実施例１］
補正された蛍光値を求めるために前記導入された２つの対象、すなわち、測定対象と標準試片に対する測定が必要であり、この中、測定対象である身体の皮膚で光が測定される。
【００７３】
診断のために被験者の上膊において、測定対象と接触または近接している光源及び光検出器により測定され、約５〜１９ｃｍ2の測定面積皮膚部位で測定スキャナが皮膚の表面に沿って移動しながらスキャンする。
測定する前に全ての光源をオフさせた後、暗信号のレベル評価を行って外部から漏洩される光に対する自動補償を行う。
【００７４】
光源モジュールは、それぞれ異なる時間間隔ｔ１とｔ２をもって波長λ１とλ２を有する第１光源照明光Ф（λ１、ｔ１）と第２光源照明光Ф（λ２、ｔ２）を順次発生させる。
全体測定過程において、２つの光源で発生する光がｔ１とｔ２をもって順次に５０Ｈｚの周期でスイッチングオン／オフ過程を繰り返して光照射される。
次に、光源から照射された光は光検出器で検出されて電気信号に変換される。
具体的には、近紫外線スペクトル範囲（３７０ｎｍ近辺）の第１光源照明光Ф（λ１、ｔ１）は、対象となる蛍光を励起させて光検出器によって対応する信号Ｉ（λ２、ｔ１）を形成させ、また、測定対象の皮膚で拡散反射される励起反射光に比例する信号値Ｉ（λ１、ｔ１）を形成する。
【００７５】
さらに、青スペクトル範囲（４４０ｎｍ近辺）の第２光源の照明光Ф（λ２、ｔ２）は、ＡＧＥとＮＡＤＨで発生する固有蛍光の最大値に対応し、対象皮膚で拡散反射される前記放射光に比例する信号値Ｉ（λ２、ｔ２）を形成する。
上述した測定が相異なる時間間隔ｔ１とｔ２をもって周期的に繰り返し行われ、測定結果は平均を算出して格納される。
【００７６】
同じ測定過程を標準試片に対して同一に行った後、それぞれの過程で算出された情報を演算部で処理して補正された皮膚蛍光値を算出する。
上述した実施例で２つの波長を有する光源の作動に対する時間ダイヤグラムは下記表１のようである。
【００７７】
【表１】
0005642223.tif 000002
【００７８】
本実施例ではそれぞれのサイクル時間を２０ｍｓで構成し、測定対象スキャン時間を２秒に算定して１００回の測定サイクルが行われるようにした。
本実施例により測定された情報は、前記測定スキャナの内部メモリに格納される。前記測定スキャナが前記本体の装着部に置かれる場合、自動的に検出情報は前記本体上の演算部に移動して関数変換による演算及び統計処理が行われ、測定結果はディスプレイを通して表示される。
【００７９】
一方、本発明では、光伝達及び光検出の効率を改善するように、光経路上に光学プリズム及び光学的連結部が設置された構造を提案する。
図５は、このような構造を有する本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の実施例を一般的な反射光検出型皮膚蛍光測定装置と比較して示しているが、（ａ）光学プリズム及び光学的連結部なしに直接光照射及び光検出が行われる例と、（ｂ）光学プリズム及び光学的連結部によって光照射及び光検出が行われる例を比較して示している。
【００８０】
先ず、従来光学プリズム及び光学的連結部なしに直接光照射及び光検出が行われる場合（ａ）では、光源部３１０で励起光を照射し、前記励起光による蛍光を光検出部３２０で検出するように構成される。
この際、図５の（ａ）に示すように、ＬＥＤと共に励起光源として用いられる光源は広い発散角をもって光照射されるため、測定しようとする領域に照射される光の損失が発生し、それによって光照射された皮膚領域から散乱される蛍光が光検出器で検出される光量も損失が発生する。
【００８１】
検出される皮膚蛍光は、他の照射される励起光や、その反射光に比べて顕著に小さいため、このような光損失は微細な量であってもその測定の正確度及び診断の信頼度を大きく低下させる要因となる。
反面、本発明ではこのような光損失を防止するために、図５の（ｂ）のように光学プリズムを含む反射光検出型皮膚蛍光測定装置を提案する。
【００８２】
図５（ｂ）を参照すると、本発明では光学プリズム３３０を用いて光源部３１０から照射される励起光を集光させ、測定対象の皮膚部位における光均質度を向上させる。
具体的に、本実施例での光学プリズム３３０は、光源部３１０及び光検出部３２０にそれぞれ隣接している２つの上部傾斜面３３１，３３２及び皮膚側に隣接している下部面３３３を含む構造であるが、光源部３１０側に隣接している上部傾斜面３３１側から広い発散角をもって照射される励起光は、図５（ｂ）の実線で表示するように光学プリズム３３０の光検出部３２０側の上部傾斜面３３２などにより内部で全反射して最大限皮膚側に集光され、このように集光された光により、光源が有する不均質性、すなわち光軸の中心に比べて外側に行くほど光強度が低下する特性を低減させ、改善された光均質度が得られる。
【００８３】
また、前記光学プリズム３３０は、皮膚組織部位に伝達される光から発生する２次光を光検出部３２０に集める機能をする。したがって、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、光信号が向上し、測定誤差が減少するため、光学センサがスキャン方法を取らなくても皮膚の広い部位に対して光学測定を行うことができる。
一方、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、測定対象の皮膚表面から反射される鏡反射成分を減少させ、皮膚内部に光が効果的に浸透するための光学的連結部３４０を備えるように構成することができる。
【００８４】
このような光学的連結部３４０は測定対象の皮膚に隣接しているプリズムの下部面３３３と皮膚表面との間に位置するように構成され、前記光学的連結部３４０はプリズムの下部面３３３及び皮膚表面にそれぞれ接触する。
前記光学的連結部３４０は、プリズムの下部面３３３と皮膚表面にそれぞれ接触してその境界で屈折率を合わせて光学的に円滑に接触させる連結層を構成することにより、光が皮膚表面で鏡反射されることを防止し、皮膚に光が効果的に浸透するようにする。
【００８５】
具体的に、前記光学的連結部３４０は、接触する光学プリズム３３０と皮膚組織との間で励起光の屈折及び散乱によって２つの媒質の間で発生する漏洩光を防止するように、２つの媒質の間の屈折率を合わせる一方、皮膚組織の微細な凹凸などの滑らかでない部分を満たす役割をする。
本発明での光学的連結部３４０は、水または油浸オイルなどのような液状物質または弾性材料で構成され、光学プリズム３３０と皮膚の屈折率とほぼ同様の材質から選択される。
【００８６】
このような光学的連結部３４０によって、プリズムと皮膚組織との間の境界で、プリズム内で照射光の内部全反射が発生せず、光源から発光された光が皮膚組織に投入される効率が大きく改善される。
したがって、このような光学プリズム３３０及び光学的連結部３４０を含む反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、光集積度及び光均質度を向上させる一方、光源から照射される光が皮膚表面で鏡反射する成分を大きく減少させることができる。
【００８７】
［実施例２］
本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置として、光学プリズム及び光学的連結部を含む装置を製作し、これに対する比較例として同じ位置に光源及び光検出器を配置し、光学プリズム及び光学的連結部なしに直接光照射及び光検出が行われるように構成される装置をそれぞれ製作した。
本実施例では、光源として３６５ｎｍの光を発散する紫外線ＬＥＤ（Ｎ０３３、日亜化学工業（ＮＩＣＨＩＡ）製）が用いられ、光検出器としては光ファイバースペクトロメーター（ＡＶａｓｐｅｃ−２０４８）が用いられ、光検出器としては光フォトダイオードが用いられることができる。光学プリズムは、商用化されたモデル（Ｒｉｇｈｔ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｉｓｍ、Ｕｎｃｏａｔｅｄ、２０ｍｍ、エドモンド・オプティクス（Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ）製）を用いた。
【００８８】
また、本実施例では光学的連結部として水を用いて光学プリズムと測定対象の皮膚表面との間に挿入した。
本実施例において、光源から照射される光に対する鏡反射成分を測定し、比較例の装置に対しても鏡反射成分を測定した。
上述した実施例及び比較例からの測定結果、光学プリズム及び光学的連結部のない比較例に比べて本実施例は鏡反射成分が１０倍以上減少したことが測定された。
図６では上の実施例１及び実施例２のように得られた反射光検出型皮膚蛍光測定装置として、２つの光源３１１，３１２及び２つの光検出器３２１，３２２を含み、図５のようにこれら光源３１１，３１２及び光検出器３２１，３２２と測定対象の皮膚（Ｔ）との間に光学プリズム３３０と光学的連結部３４０が挿入された構造の反射光検出型皮膚蛍光測定装置を示している。
【００８９】
本実施例での光学プリズム３３０は、光源及び光検出器にそれぞれ隣接している２つの上部傾斜面３３１，３３２及び皮膚側に隣接している下部面３３３を含む構造であり、図５のように三角形の垂直断面形状を有するように三角柱プリズム３３０が用いられる。好ましくは、三角柱プリズム３３０の２つの上部傾斜面３３１，３３２のうち、一側上部傾斜面３３１には２つの光源３１１，３１２が設置され、他の一側面には２つの光検出器３２１，３２２がそれぞれ設置され、下部面３３３が皮膚側に当接する構造を有するように構成することができる。
この際、相異なる２つの光源３１１，３１２が上部傾斜面３３１に設置される場合、各光源が有する固有な光軸が相異なるため、測定対象の皮膚（Ｔ）に光が照射される領域が変わる問題がある。
【００９０】
しかし、本発明では光源が光学プリズム３３０により測定対象（Ｔ）側に連結されるため、光学プリズム３３０の内部での光反射により光軸の差が補正された均質な光が得られる。
さらに、前記光源及び光検出器とプリズムとの間には反射光を除去するための偏光子３５１及び交差偏光子３５２がそれぞれ設置される。具体的に、図６に示すように、第１光源３１１及び第２光源３１２と光学プリズム３３０の上部傾斜面との間には偏光子が設置され、第１光検出器３２１及び第２光検出器３２２と光学プリズム３３０の他の上部傾斜面との間には前記偏光子３５１に対する交差偏光子３５２が配置される。
【００９１】
一方、図６の実施例では、測定対象の皮膚（Ｔ）部位と前記光学プリズム３３０の下部面との間に光学的連結部３４０が配置され、前記光学的連結部３４０はプリズムの下部面３３３と皮膚（Ｔ）表面にそれぞれ接触してその境界で屈折率を合わせて光学的に円滑に接触するように機能する。
したがって、本実施例では、前記光学的連結部３４０によって皮膚表面で発生する鏡反射成分が減少し、皮膚（Ｔ）表面と光学的連結部３４０の屈折率の差により一部の反射光は光検出器の前に配置された交差偏光子によりさらに抑制される。
【００９２】
また、本実施例では、前記第１光源及び第２光源のオン／オフを制御する光源スイッチング制御部と、検出された蛍光信号及び反射光信号から皮膚蛍光信号に対する補正値を算出する演算部を含む本体３６０に連結されるように構成することができる。
図２などで説明したように、本実施例による反射光検出型皮膚蛍光測定装置での各光源及び光検出器も測定スキャナの一端に設置されてもよく、測定対象との間に設置された光学プリズムにより光照射が行われることを除いては同じ演算過程により補正された皮膚蛍光値が得られる。
【００９３】
図７は、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置の他の実施例であって、図７では上部面４３１と下部面４３２、そして相対向する２つの傾斜面４３３，４３４を含む台形の垂直断面形状を四角柱の光学プリズム４３０及びその下部面４３２と皮膚（Ｔ）との間に挿入される光学的連結部４４０を含むことを示している。また、図７では、前記２つの上部傾斜面４３３，４３４にそれぞれ２つの光源４１１，４１２が位置し、上部面に２つの光検出器４２１，４２２が配置される例を示している。
図６とは異なり、図７の実施例では光学プリズム４３０が２つの上部傾斜面と下部面以外に、上部面をさらに含む四角柱の形態からなる。
【００９４】
具体的に、本実施例での光学プリズムは、光源及び光検出器にそれぞれ隣接している２つの上部傾斜面４３３，４３４及び皮膚（Ｔ）側に隣接している下部面４３２以外に、上部面４３１をさらに含む四角柱の形態である一方、２つの上部傾斜面４３３，４３４及び上部面４３１には光源及び光検出器が配置される。
すなわち、本発明の好ましい実施例では図６に示すように、励起光を照射する第１光源４１１と前記第１光源４１１とは異なる波長の光を照射する第２光源４１２がそれぞれ光学プリズム４３０の両側の上部傾斜面４３３，４３４に設置され、蛍光信号及び反射光信号に関する相異なる２つの波長を検出するように第１光検出器４２１及び第２光検出器４２２が前記２つの上部傾斜面４３３，４３４に連結された上部面４３１上に設置される。
【００９５】
また、図６と同様に、前記光源及び光検出器とプリズムとの間には反射光を除去するための偏光子４５１及び交差偏光子４５２がそれぞれ設置される。具体的には、図７の実施例では第１光源及び第２光源と光学プリズムの上部傾斜面４３３，４３４との間にはそれぞれ偏光子４５１が設置され、第１光検出器４２１及び第２光検出器４２２と光学プリズムの上部面４３１との間には前記偏光子４５１に対する交差偏光子４５２が配置される。
本実施例でも測定対象の皮膚（Ｔ）部位と前記光学プリズムの下部面との間に光学的連結部４４０を含んで構成してもよく、このような光学的連結部４４０は、プリズムの下部面４３２と皮膚（Ｔ）表面にそれぞれ接触する。
【００９６】
図８及び図９は、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置のまた他の実施例であって、台形の垂直断面形状を有する四角柱の光学プリズムを用いることは図７の例と同一であるが、光源及び光検出器の配置が異なる例である。
先ず、図８は、２つの光源４１１，４１２が光学プリズムの上部面４３１に設置され、２つの光検出器４２１，４２２が光学プリズムの２つの上部傾斜面４３３，４３４上にそれぞれ設置される例に関する。
【００９７】
図９は、前記光学プリズムの一側上部傾斜面４３３に２つの光源４１１，４１２が設置され、他側上部傾斜面４３４に２つの光検出器４２１，４２２が位置する例を示している。
一方、図１０は、本発明のまた他の実施例であって、４つの上部傾斜面４３３，４３４，４３５，４３６を有する四角柱形状の光学プリズムの各上部傾斜面に２つの光源４１１，４１２及び２つの光検出器４２１，４２２をそれぞれ位置させた例を示している。
【００９８】
具体的に、図１０では２つの上部傾斜面４３５，４３６にそれぞれ第１光源４１１及び第２光源４１２を選択的に設置し、光源が設置されていない他の上部傾斜面４３３，４３４に第１光検出器４２１及び第２光検出器４２２を選択的に設置する例を示している。
好ましくは、前記第１光源４１１及び第２光源４１２は、相対向する２つの上部傾斜面４３５，４３６上に設置され、前記第１光検出器４２１及び第２光検出器４２２は相対向する他の２つの上部傾斜面４３３，４３４上に設置される。
【００９９】
この場合、光源と光検出器は互いに９０°の角度をもって配置され、このような直交配置は鏡反射成分を減少させることができる。
本発明の一実施例による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、ピラミッド型ホルダの４つの側面に２つの光源１１１，１１２及び２つの光検出器１２１，１２２が１つずつ配置される構造を有するように構成することができる。このようなピラミッド型皮膚蛍光測定装置の測定原理は、図１に示すように並んで配列された光源及び光検出器を含む場合と実質的に同一である。
【０１００】
これと関連して、図１１は、上述した測定原理により得られたもので、２つの光源及び２つの光検出器が設置されたピラミッド型ホルダを含むように構成される例を示しており、図１２は、前記ピラミッド型ホルダの平面図を示している。
図１１のように、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、皮膚に励起光などを照射し、皮膚蛍光などを検出できる測定スキャナ１００と、前記測定スキャナ１００に連結されてスキャナから検出された情報を分析し、その情報をディスプレイするための本体２００と、で構成することができる。
【０１０１】
ただし、このように測定スキャナ１００と本体２００を分けて構成することは本発明の好ましい実施例の１つであり、必要によって別途の本体を構成せず、単一センサの形態で製作してもよく、他の構成をさらに連結して製作してもよい。
前記光源及び光検出器は、測定スキャナ１００の一端に設置されるピラミッド型測定モジュール５００上に設置される。
【０１０２】
前記２つの光源及び２つの光検出器は、ピラミッド型ホルダの４つの側面内側にそれぞれ装着され、図１１に示すように測定スキャナの一端に配置されたピラミッド型測定モジュール５００を構成する。
具体的に、図１２の平面図に示すように、前記ピラミッド型測定モジュール５００を構成するピラミッド型ホルダの４つの側面には、内側に４つの貫通孔が形成され、それぞれの貫通孔には光源Ｌ１、Ｌ２及び光検出器Ｄ１、Ｄ２が個別的に装着される。
【０１０３】
この場合、図１２に示すように、それぞれの光源及び光検出器は相異なる波長に対する光源及び光検出器と相対向するように配置される。
このような配置は、光が照射される角度とそれによる反射光の主な光経路を考慮した時、光検出器にこのような反射光が直接入ることを低減させることができる。
また、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、選択的に光学フィルタが光源及び光検出器の前に設置されてもよいが、光源から照射される光が鏡反射されて光検出器側に入ることを低減させるために偏光子と交差偏光子を設置することができる。
【０１０４】
したがって、第１光源／第１光検出器の１対と第２光源／第２光検出器の１対のそれぞれに対して相互交差する位置に偏光子及び交差偏光子を配置する。
ただし、このような偏光子と交差偏光子を設置する目的は、鏡反射される光に比べて相対的に光の強度の弱い皮膚蛍光の検出を容易にするためであるが、前記偏光子と交差偏光子によって光源の強度と蛍光の検出が相対的に減少し、かえって蛍光測定し難くなる場合が発生することもあるため、これを考慮して適切に設計しなければならない。
【０１０５】
これと関連して前記偏光子及び交差偏光子は、鏡反射を低減させるために必ずしも設置しなければならないものではなく、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置では、ピラミッド型測定モジュールにより９０°の角度をなして光源及び光検出器が配列されることで、構造的な配列により根本的に鏡反射の効果を低減させることができる。
【０１０６】
図１３から図１５では、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置でのピラミッド型測定モジュール５００の具体的な構成を示している。
図１３は本発明でのピラミッド型測定モジュールに対する分解斜視図であり、図１４及び図１５は図１３の矢印「Ａ」及び「Ｂ」からながめた方向での側面図である。
図１３に示すように、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置のピラミッド型測定モジュール５００は、２つの光源及び２つの光検出器を含み、前記光源及び光検出器が収納及び装着されるピラミッド型ホルダ５３０を含んで構成される。
【０１０７】
前記ピラミッド型ホルダ５３０は４つの側面と１つの底面を有するピラミッド形状で構成されて、前記ピラミッド型ホルダ５３０の各側面の内側で光源及び光検出器がそれぞれ設置される。
具体的に、前記ピラミッド型ホルダ５３０の側面部には、それぞれ光源または光検出器を収納するための４つの貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４が形成される。すなわち、図１２に示すように、ピラミッド型ホルダ５３０の一側面に形成された第１貫通孔５３１には第１光源５１１が収納及び装着され、その向い側の第２貫通孔５３２には第２光源５１２が収納及び装着されるように構成することができる。また、前記第１貫通孔５３１と第２貫通孔５３２が形成された２つの側面の間の２つの側面には、それぞれ第３貫通孔５３３及び第４貫通孔５３４が形成され、第３貫通孔５３３には第１光検出器５１３が、第４貫通孔５３４には第２光検出器５１４がそれぞれ収納及び装着される。
【０１０８】
この際、２つの光源は図１３に示すように、ピラミッド型ホルダ５３０の相対向する側面上に、測定対象に光を斜めに照射するように配置され、２つの光検出器もピラミッド型ホルダ５３０の相対向する２つの側面上に斜めに設置される。
また、それぞれの光源及び光検出器が測定対象の同じ領域に光を照射し、同じ領域で発生する光を検出するように、それぞれの光照射経路及び光検出経路を形成するように配置しなければならない。好ましくは、対応する光源及び光検出器は、測定対象に隣接しているピラミッド型ホルダの底面に対して４５°の角度をなすように配置することができ、このような配置により鏡反射からの影響を大きく低減することができる。
【０１０９】
また、前記貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４には鏡反射による影響を最小化するための１対の偏光子５１５，５１６及び交差偏光子５１７，５１８が光学フィルタ５１９，５２０と共に設置される。
このような偏光子５１５，５１６、交差偏光子５１７，５１８、及び光学フィルタ５１９，５２０は、各貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４の内部から前記光源と光検出器の内側に、ピラミッド型ホルダの底面に隣接するように設置される。
【０１１０】
前記ピラミッド型ホルダ５３０の４側面に形成されたそれぞれの貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４は中央で連通し、これら貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４はピラミッド型ホルダ５３０の底面の開口部５３５に連結される。
前記開口部５３５には測定対象との接触面をなすウィンドウ５２５を形成できるが、このようなウィンドウ５２５は光の屈折率を考慮して選定でき、好ましくはガラス材質の透明なウィンドウ５２５で構成することができる。
【０１１１】
このようなウィンドウ５２５は、皮膚とセンサが接触する面には外部湿気などの異質物から保護する機能を行う。
また、前記ピラミッド型ホルダ５３０の底面にはウィンドウ５２５を固定するための底プレート５２６がボルト５２７のような結合手段により装着され、このような底プレート５２６はウィンドウ５２５が配置されるように中空型で構成する。
【０１１２】
一方、図面に示されていないが、本発明による反射光検出型皮膚蛍光測定装置は、測定対象の皮膚表面から反射される鏡反射成分を減少させ、皮膚内部に光を効果的に浸透させるための光学的連結部をさらに含むように構成することができる。
このような光学的連結部は測定対象の皮膚に隣接しているウィンドウ５２５と皮膚表面との間に位置するように構成され、前記光学的連結部はウィンドウ５２５及び皮膚表面にそれぞれ接触するように構成される。
【０１１３】
好ましくは底プレート５２６の底の部分とウィンドウの底面との間に段差を設け、このような段差が形成された部分に光学的連結部を充填することで、光学的連結部が測定対象と接触可能となる構造を形成することができる。
したがって、前記光学的連結部は、ウィンドウ５２５と皮膚表面にそれぞれ接触してその境界で屈折率を合わせて光学的に円滑に接触させる連結層を構成するもので、光が皮膚表面で鏡反射されることを防止し、皮膚に光を効果的に浸透させる。
【０１１４】
具体的には、前記光学的連結部は、接触するウィンドウと皮膚組織との間で励起光の屈折及び散乱のために２つの媒質の間で発生する漏洩光を防止するように、２つの媒質の間の屈折率を合わせる一方、皮膚組織の微細な凹凸などの滑らかでない部分を満たす役割をする。
本発明での光学的連結部は、水または油浸オイルなどの液状物質または弾性材料で構成され、ウィンドウと皮膚の屈折率とほぼ同様の材質が選択される。
【０１１５】
一方、前記ピラミッド型ホルダに形成された貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４には、光源、光検出器、偏光子、交差偏光子、及び光学フィルタがそれぞれ正位置に装着されるように装着溝が形成されることができる。
ただし、図１３の例では、ピラミッド型ホルダ５３０の各側面に固定装着される４つの側面プレート５２１，５２２，５２３，５２４を含み、前記側面プレート５２１，５２２，５２３，５２４上に光源及び光検出器を装着した例を示している。具体的には、図１３では４つの側面プレートのうち、２つにはその内側面に２つの光源が装着され、残り２つの側面プレートには２つの光検出器が装着されており、それぞれの側面プレート５２１，５２２，５２３，５２４はボルト５２７のような結合手段によりピラミッド型ホルダ５３０上に固定される。
【０１１６】
このような図１３の例でも詳述したように、４つの貫通孔５３１，５３２，５３３，５３４を介して光源から測定対象への光照射及び蛍光信号などの光検出が行われる。
図１３の矢印「Ａ」及び「Ｂ」からながめた方向での側面図は図１４及び図１５に示し、このような図１４及び図１５では光源または光検出器と偏光子、光学フィルタなどの配置を確認することができる。
【０１１７】
このような構成を有する反射光検出型皮膚蛍光測定装置により行われる光照射、光検出、及び演算過程に対する実施例は下記の通りである。
【０１１８】
［実施例３］
補正された蛍光値を求めるために、前記導入された２つの対象、すなわち、測定対象と標準試片に対する測定が必要であり、この中、測定対象の身体皮膚で光測定が行われる。
診断は、被験者の上膊で測定対象と接触または近接している光源及び光検出器から測定され、約５〜１９ｃｍ２の測定面積皮膚部位で測定スキャナが皮膚表面に沿って移動しながらスキャンする。一方、反射光検出型皮膚蛍光測定装置の１回の光照射面積は直径１５ｍｍである。
【０１１９】
測定の前に全ての光源をオフした後、暗信号のレベル評価を行って外部から漏洩される光に対する自動補償を行う。
光源モジュールは、それぞれ異なる時間間隔ｔ１とｔ２をもって波長λ１とλ２を有する第１光源照明光Ф（λ１、ｔ１）と第２光源照明光Ф（λ２、ｔ２）を順次発生させる。
全体測定過程において、２つの光源で発生する光がｔ１とｔ２をもって順次に５０Ｈｚの周期でスイッチングオン／オフ過程を繰り返して光照射される。
【０１２０】
次に、光源から照射された光は光検出器で検出されて電気信号に変換される。
具体的には、近紫外線スペクトル範囲（３７０ｎｍ近辺）の第１光源照明光Ф（λ１、ｔ１）は、対象となる蛍光を励起させて光検出器によって対応する信号Ｉ（λ２、ｔ１）を形成させ、また、測定対象の皮膚で拡散反射する励起反射光に比例される信号値Ｉ（λ１、ｔ１）を形成する。実施例で、励起光波長での対象皮膚組織の反射光信号値を測定する第１光検出器５１３に光学フィルタ５１９として３７０ｎｍ±２０ｎｍのＵＶバンドパスフィルタを用い、使用例として＃４８−６３０（エドモンド・オプティクス（Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ）製）を用いた。
【０１２１】
また、青スペクトル範囲（４４０ｎｍ近辺）の第２光源の照明光Ф（λ２、ｔ２）は、ＡＧＥとＮＡＤＨで発生する固有蛍光の最大値に対応し、対象皮膚で拡散反射される前記放射光に比例する信号値Ｉ（λ２、ｔ２）を形成する。皮膚組織の固有蛍光信号値を測定する第２光検出器５１４には光学フィルタ５２０として４４０ｎｍ±２０ｎｍのバンドパスフィルタを用い、使用例として＃８６−３４０（エドモンド・オプティクス（Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ）製）を用いた。第２光検出器５１４では、皮膚組織の固有蛍光は透過し、皮膚組織で反射する励起光の波長である３７０ｎｍを遮断するために、上記のようなバンドパスフィルタ５２０を用いた。
【０１２２】
上述した測定が相異なる時間間隔ｔ１とｔ２をもって周期的に繰り返し行われ、測定結果は平均を算出して格納される。
同じ測定過程を標準試片に対して同一に行った後、それぞれの過程で算出された情報を演算部で処理して補正された皮膚蛍光値を算出する。
【０１２３】
一方、皮膚組織の補正蛍光信号値を求めるためには、第１光源５１１と蛍光波長を有する放射光を出す第２光源５１２から測定対象に反射される反射光を検出しなければならない。しかし、皮膚組織から放出される固有蛍光の強度に比べて前記反射光の強度は相対的に非常に大きいため、前記反射光の検出時に第１及び第２光検出器で測定信号の飽和現象が発生する。したがって、前記光検出器が前記反射光と固有蛍光値を損失なしに同時に検出するためには照射範囲の光量を減少させ、かつ、可視光線領域で蛍光を発生しない光減衰フィルタを一部の光経路上に配置することができる。
【０１２４】
これと関連して図１６は第２光源及び第１光検出器の前に光減衰フィルタが設置された例を示す。具体的に、本実施例によれば、第２光源５１２と第１光検出器５１３の前に光減衰フィルタ５３６，５３７を設置し、第１光源５１１と第２光検出器５１４の前には光減衰フィルタを設置しなかった。すなわち、図１６（ａ）に示すように第１光検出器５１３の前に光減衰フィルタ５３６が設置され、図１６（ｂ）に示すように第２光源の前に他の光減衰フィルタ５３７が設置されることができる。
【０１２５】
これによって、前記光減衰フィルタは、前記励起光と前記放射光の反射光強度を低減して前記第１及び第２光検出器５１３，５１４で信号出力の飽和（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）状態を防止することができる。一方、固有蛍光信号値を励起させる前記第１光源と蛍光信号を検出する前記第２光検出器５１４の前には前記光減衰フィルタを設置しないことによって、蛍光信号値を損失なしに検出することができる。
【０１２６】
以上、本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は本発明の範囲を逸脱しない範囲内で本発明の要素に対する修正及び変更が可能であることが理解できる。また、本発明の必須の領域を逸脱しない範囲内で特別な状況や材料に対する変更が可能である。したがって、本発明は、本発明の好ましい実施例の詳細な説明により制限されることはなく、添付した特許請求の範囲におけるあらゆる実施例を含む。
【符号の説明】
【０１２７】
１００  測定スキャナ
２００  本体
１１１  第１光源
１１２  第２光源
１２１  第１光検出器
１２２  第２光検出器
１３０  偏光子
１３１  交差偏光子
２１０  装着部
２２０  ディスプレイ部
３１０  光源部
３２０  光検出部
３１１  第１光源
３１２  第２光源
３２１  第１光検出器
３２２  第２光検出器
３３０  光学プリズム
３４０  光学的連結部
３５１  偏光子
３５２  交差偏光子
３６０  本体
４１１  第１光源
４１２  第２光源
４２１  第１光検出器
４２２  第２光検出器
４３０  光学プリズム
４４０  光学的連結部
４５１  偏光子
４５２  交差偏光子
５００  ピラミッド型測定モジュール
５１１  第１光源
５１２  第２光源
５１３  第１光検出器
５１４  第２光検出器
５１５，５１６  偏光子
５１７，５１８  交差偏光子
５１９，５２０  光学フィルター
５２１，５２２，５２３，５２４  側面プレート
５２５  ウィンドウ
５２６  底プレート
５２７  ボルト
５３０  ピラミッド型ホルダ
５３１，５３２，５３３，５３４  貫通孔
５３５  開口部
５３６，５３７  光減衰フィルタ
Ｔ  測定対象
【図１】
0005642223.tif 000003
【図２】
0005642223.tif 000004
【図３】
0005642223.tif 000005
【図４】
0005642223.tif 000006
【図５】
0005642223.tif 000007
【図６】
0005642223.tif 000008
【図７】
0005642223.tif 000009
【図８】
0005642223.tif 000010
【図９】
0005642223.tif 000011
【図１０】
0005642223.tif 000012
【図１１】
0005642223.tif 000013
【図１２】
0005642223.tif 000014
【図１３】
0005642223.tif 000015
【図１４】
0005642223.tif 000016
【図１５】
0005642223.tif 000017
【図１６】
0005642223.tif 000018