(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）偏波面選択性のある光波断層画像測定装置に、複数の参照光ミラーを設けてそれぞれ個別の周波数で振動させることにより、生体内の異なった位置からの後方散乱光を検出し、該後方散乱光の偏光状態を測定する手段と、
（ｂ）２つの位置間での偏光状態の変化から糖などの光学活性物質の濃度を求める手段とを具備することを特徴とする低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、器具を眼に取り付けて前眼房水の透過光の旋光性を測定する方法が提案されている（文献１：ＤＩＡＢＥＴＥＳ  ＣＡＲＥ，ＶＯＬ．５，ＮＯ．３  ＭＡＹ−ＪＵＮＥ  １９８２  Ｐ．２５９〜２６５，Ｆｉｇ．８および９参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在、糖尿病患者をはじめ、血糖に関する病の多くの患者から体内血糖の無侵襲測定装置の開発が求められている。これに対して、光波を用いる方法は、無侵襲性であることから有望視されており、既に吸収スペクトルを用いる方法などが報告されている〔文献２：病態生理  Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．４（１９９３：４），Ｐ．２９３〜３００〕。
【０００４】
また、眼球前部の前眼房水には、糖濃度測定の妨げとなる物質が比較的少ないこと、前眼房水の糖濃度は血中濃度の約６１％であるが追従性が比較的いいことなどから、早くから測定への応用が注目されている。例えば、１９７９年から１９８２年には、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ系の実験で近赤外光を用いて旋光分析により、前眼房水で、ブドウ糖濃度２０〜１０００ｍｇ／１００ｍｌの計測が可能であることが実験的に示されている（上記した文献１および２）。
【０００５】
そこで、本発明は、上記状況に鑑みて、近年眼科臨床で実用されている光波断層画像測定法（ＯＣＴ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の基盤技術である低コヒーレンス干渉計と旋光分析技術とを融合させた、患者の負担が少なく、測定時間が速い低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置において、偏波面選択性のある光波断層画像測定装置（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＳＯＣＴ）に、複数の参照光ミラー（７，８）を設けて、それぞれ個別の周波数で振動させることにより、生体内の異なった位置からの後方散乱光を検出し、その後方散乱光の偏光状態を測定する手段と、２つの位置間での偏光状態の変化から糖などの光学活性物質の濃度を求める手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００８】
まず、ブドウ糖は、光学活性であり、それにより旋光性を有する。旋光性とはブドウ糖などの光学活性物質中を左・右円偏光が伝搬したとき、左・右円偏光、それぞれに対する屈折率が違うために出射時の偏光状態が入射偏光状態と異なる現象をいう。これにより、直線偏光は左・右円偏光の和であるために、直線偏光入射時に出射光の偏波面が、物質の旋光能・濃度に応じて変化する〔先行技術文献３：小川智哉著、「結晶物理工学」、裳華房  ｐ．２０６−２０７、６−３図、式（６．２５）〕。
【０００９】
よって、この偏波面の旋光度を測定すれば、物質の旋光能が既知の場合、濃度が測定される。ブドウ糖濃度と旋光度との関係は実験的に測定され、報告されている（上記した文献１参照）。簡易な旋光分析装置では０．００１３度で２０ｍｇ／１００ｍｌの感度が得られており、血糖測定に利用できる感度である。
【００１０】
既に、ＯＣＴの分野では、生体組織の偏光変化に着目した研究がなされており、ＰＳＯＣＴの基本構成や測定データが報告されている〔文献４：ＩＥＥＥ  ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＳＥＬＥＣＴＥＤ  ＴＯＰＩＣＳ  ＩＮ  ＱＵＡＮＴＵＭ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶｏＬ．５，ＮＯ．４，ＪＵＬＹ／ＡＵＧＵＳＴ  １９９９．Ｐ．１１５９〜１１６７参照〕。
【００１１】
これを踏まえて、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例を示す低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置の構成図である。
【００１３】
この図において、１は低コヒーレンス光源（ＬＣＬＳ）、２はビームスプリッター（ＢＳ）、３はビーム走査装置（ＢＳＳ）、４は対物レンズ（ＯＬ）、５は眼前部（ＥＹＥ）、５Ａは前眼房水（Ｓ）、６は波長板（ＷＰ）、７はピエゾ付き振動ハーフミラー（ＨＭ）、８はピエゾ付き振動ミラー（Ｍ）、９は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１０，１１は光検出器（Ｄ1 、Ｄ2 ）、１２はアナログ加算器（ＡＤ）、１３，１４，１５は周波数ｆ1 、ｆ2 を分離しそれぞれの振幅信号を出力するＤＥＭＯＶ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ）、ＤＥＭＯＡ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ａｄｄｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）、ＤＥＭＯＨ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ）である。
【００１４】
この図において、ＬＣＬＳ１からの水平直線偏光は、ＢＳ２、ＢＳＳ３、ＯＬ４を通って、ＥＹＥ５に照射される。ＥＹＥ５からの後方散乱光である信号光は、再度、ＯＬ４、ＢＳＳ３、ＢＳ２を通ってＰＢＳ９で水平・垂直偏光に分離されて、Ｄ1 １０、Ｄ2 １１へ入射する。
【００１５】
一方、参照光は、ＷＰ６を介してＨＭ７、Ｍ８によって反射され、それぞれの反射光はＢＳ２へ向かう。この際、偏光状態は水平に対して４５度傾くようにＷＰ６で調整する。ＰＢＳ９で水平・垂直偏波成分は等分配されてＤ1 １０、Ｄ2 １１に入射する。ＨＭ７、Ｍ８はそれぞれ独立にステージで光軸方向に移動可能であり、参照光路（ＲＡ）と信号光路（ＳＡ）との光路差が調整可能である。
【００１６】
また、Ｍ８，ＨＭ７はそれぞれピエゾ振動子で周波数ｆ1 、ｆ2 で振動しており、それぞれの参照光に対するヘテロダインビート信号の検出が可能である。
【００１７】
ＯＣＴの原理（文献５：計測と制御  第３９巻  第４号  ２０００年４月号，Ｐ．２５９〜２６６参照）によれば、参照光路（ＲＡ）と信号光路（ＳＡ）との光路差が光源のコヒーレント長以内のときに干渉信号が発生する。ＥＹＥ５からのある後方散乱光に対して、ＨＭ７，Ｍ８を光軸方向に走査して干渉が生じた場合、Ｄ1 １０，Ｄ2 １１からのヘテロダインビート信号のＲＦスペクトルは、図２に示すようになり、それぞれｆ1 ，ｆ2 周波数成分が抽出可能である。よって、ＤＥＭＯＶ１３、ＤＥＭＯＡ１４、ＤＥＭＯＨ１５により、各信号の振幅信号が容易に得られる。
【００１８】
次に、周波数ｆ1 のビート信号に着目して、Ｍ８を光軸方向に走査すると、図３（ａ）に示すように、移動座標に対する信号強度プロファイルが得られる。
【００１９】
このプロファイルは、図３に示すように眼の断層構造と関係があることが知られている（上記した文献４、Ｆｉｇ．４参照）。よって、Ｍ８を地点Ａに固定することにより、水晶体前面からの後方散乱信号のみを引き出すことができる。
【００２０】
次に、周波数ｆ2 のビート信号に着目して、ＨＭ７を光軸方向に走査すると、図３（ｂ）に示すように、移動座標に対する信号強度プロファイルが得られる。よって、同様にＨＭ７を地点Ｂに固定することにより、前眼房水Ｓ５Ａ前面からの後方散乱信号のみを引き出すことができる。これより、周波数ｆ1 ，ｆ2 それぞれのヘテロダインビート信号が、水晶体前面、前眼房水Ｓ５Ａ前面からの信号に対応することとなる。
【００２１】
図４（ａ）は入射光波が水平直線偏光であることを示し、図４（ｂ）は、出射光波が旋光して偏波面がθ回転した様子を示す。この時、ＰＢＳ９により水平・垂直偏波成分がＤ1 １０、Ｄ2 １１で検出され、それぞれの信号はＳH （ｆi ）、ＳV （ｆi ）（ｉ＝１，２）で示される。
【００２２】
ここで、
ＳH （ｆi ）∝〔２Ｅｒ／（√２）〕Ｅｓ・ｃｏｓθ・ｃｏｓ（２πｆi ・ｔ）
（ｉ＝１，２）
ＳV （ｆi ）∝〔２Ｅｒ／（√２）〕Ｅｓ・ｓｉｎθ・ｃｏｓ（２πｆi ・ｔ）
（ｉ＝１，２）
故に  θi ＝ｔａｎ-1〔ＳV （ｆi ）／ＳH （ｆi ）〕
よって、入射偏波に対する水晶体前面と前眼房水前面からの後方散乱光のそれぞれの旋光度がθ1 ，θ2 と求まり、その旋光度の差から前眼房水に含まれる糖濃度が求まり、血中糖濃度が測定される。
【００２３】
ＯＣＴにおいて、複数の参照光ミラーで同時に複数の鉛直断面画像を測定する試みは既に報告されている（文献６：Ｊｕｌｙ  １，１９９７／Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１３／ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｐ．１０３９〜１０４１参照）。
【００２４】
また、光学活性物質を通過する光波をミラーで反射させた場合、旋光性が相殺されるとの報告（文献７：Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．６４（１０），Ｏｃｔ  １９９３，Ｐ．２８０１〜２８０７参照）があるが、ここでは生体内での散乱現象により後方散乱光が生じるので偏光情報を有する光波のみが選択的に検出される。
【００２５】
一方、図５に示すように、サンプルアーム（図１に示すＳＡ）を光ファイバーで延長したり、光ファイバー２３とレンズ２４で構成される簡易な複数の先端部を光スイッチ（ＯＳ）２２で高速に切り替えることにより、遠隔地や病院などで複数の患者の測定にも対応することができる。ここで、ＬＣＩ（Ｌｏｗ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）２１は、図１において点線より矢印側の低コヒーレンス干渉系および信号処理系である。
【００２６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、患者の眼に全く非接触で、実時間で眼前部の構造を観察しながら前眼房水による旋光性から糖濃度の測定を行うようにしたので、患者の負担が少なく、測定時間が早い。
【００２８】
また、光ネットワークを用いたシステム化にも対応できるために、多くの遠隔地での患者にもサービスが可能である。
【００２９】
更に、光ファイバーで先端部を延長・分岐すれば、病院などで複数の患者ごとに測定が可能になる。
【００３０】
したがって、多くの糖尿病患者に対して、負担の少ない血糖測定が可能になるので、医学分野での貢献や、半導体や他の産業分野への波及効果は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す低コヒーレンス光干渉計を用いた血糖測定装置の構成図である。
【図２】ヘテロダインビート信号のＲＦスペクトルを示す図である。
【図３】移動座標に対する信号強度プロファイルを示す図である。
【図４】ミラーの位置と偏光の関係を示す図である。
【図５】遠隔地や病院などで複数の患者の測定の説明図である。
【符号の説明】
１    低コヒーレンス光源（ＬＣＬＳ）
２    ビームスプリッター（ＢＳ）
３    ビーム走査装置（ＢＳＳ）
４    対物レンズ（ＯＬ）
５    眼前部（ＥＹＥ）
５Ａ    前眼房水（Ｓ）
６    波長板（ＷＰ）
７    ピエゾ付き振動ハーフミラー（ＨＭ）
８    ピエゾ付き振動ミラー（Ｍ）
９    偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０，１１    光検出器（Ｄ1 ，Ｄ2 ）
１２    アナログ加算器（ＡＤ）
１３    ＤＥＭＯＶ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ）
１４    ＤＥＭＯＡ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ａｄｄｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）
１５    ＤＥＭＯＨ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ）
２１    ＬＣＩ（低コヒーレンス干渉計：Ｌｏｗ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）
２２    光スイッチ（ＯＳ）
２３    光ファイバー
２４    レンズ
【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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