(57)【要約】【課題】散乱性を有する測定対象物の旋光度を正しく測定するための新しい手法の提案。【解決手段】血糖値測定装置１において、光学装置７Ａは、測定光を直線偏光する偏光部２０（第１の偏光部）と、偏光部２０からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する直交分離部３０（第２の偏光部）と、直交分離部３０からの出射光を検出する２つの検出器４０Ａ，４０Ｂを有する光検出部４０とを備えて構成される。回転制御部１１０は、偏光部２０を、直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、光検出部４０の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させる。そして、旋光度算出部１２０は、規定位置での光検出部４０の検出結果と、特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、規定角度とを用いて、測定対象物の旋光度を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を直線偏光する第１の偏光部と、前記第１の偏光部からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する第２の偏光部と、前記第２の偏光部からの出射光を検出する光検出部とを備えた光学装置の前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、前記直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、前記光検出部の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させることと、
前記規定位置での前記光検出部の検出結果と、前記特定角度位置での前記光検出部の検出結果と、前記規定角度とを用いて、前記測定対象物の旋光度を算出することと、
を含む旋光度測定方法。
【請求項２】
前記回転させることは、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、前記光検出部の検出結果が所定の最大値条件を満たす第１の特定角度位置となるように回転させることを含む、
請求項１に記載の旋光度測定方法。
【請求項３】
前記回転させることは、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、前記光検出部の検出結果が所定の最小値条件を満たす第２の特定角度位置となるように回転させることを含む、
請求項１又は２に記載の旋光度測定方法。
【請求項４】
前記第２の偏光部は、前記透過光を直交分離し、
前記光検出部は、前記直交分離された出射光それぞれを検出する２つの検出器を有し、
前記回転させることは、前記２つの検出器のうちの一方の検出器の検出結果が前記所定の極条件を満たす角度位置を前記特定角度位置として、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを回転させることを含む、
請求項１〜３の何れか一項に記載の旋光度測定方法。
【請求項５】
前記光学装置は、前記検出器それぞれの検出信号の電流の和を求め、当該和電流を電圧に変換した後に増幅する第１の増幅と、前記検出信号それぞれの電流の差を求め、当該差電流を電圧に変換した後に増幅する第２の増幅とを行う信号処理回路を備えており、
前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを前記規定位置に回転させる際には前記第２の増幅の増幅率を所定の高増幅率とし、前記特定角度位置に回転させる際には、前記高増幅率より低い所定の低増幅率とすることを更に含み、
前記算出することは、前記規定位置での前記第１及び第２の増幅の結果と、前記特定角度位置での前記第１及び第２の増幅の結果と、前記規定角度とを用いて、前記旋光度を算出することを含む、
請求項４に記載の旋光度測定方法。
【請求項６】
前記測定対象物を生体の透過性を有する所定部位あるいは当該生体の体液として請求項１〜５の何れか一項に記載の旋光度測定方法を用いて旋光度を算出することと、
前記算出された旋光度を用いて所定物質の成分濃度を算出することと、
を含む成分濃度測定方法。
【請求項７】
測定光を直線偏光する第１の偏光部と、
前記第１の偏光部からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する第２の偏光部と、
前記第２の偏光部からの出射光を検出する光検出部と、
前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、前記直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、前記光検出部の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させる回転制御部と、
前記規定位置での前記光検出部の検出結果と、前記特定角度位置での前記光検出部の検出結果と、前記規定角度とを用いて、前記測定対象物の旋光度を算出する旋光度算出部と、
を備えた旋光度測定装置。
【請求項８】
前記測定対象物を生体の透過性を有する所定部位あるいは当該生体の体液として旋光度を算出する請求項７に記載の旋光度測定装置と、
前記算出された旋光度を用いて所定物質の成分濃度を算出する成分濃度算出部と、
を備えた医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散乱性を有する測定対象物の旋光度を測定する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質を透過した光を測定することで、その物質に直接触れることなく、物質の成分を知ることができる。例えば、旋光度を調べると、測定対象物に含有された所定成分の濃度が推定できる。旋光とは、例えばグルコースのような光学活性物質を直線偏光が通過するとき、その偏光面が回転する性質のことである。この旋光性を利用して測定対象物の旋光度を測定する技術が、例えば特許文献１や２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８３３１１号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や２に開示されている旋光度の測定技術は、測定対象物が散乱性を有しないことを前提として当該測定対象物の旋光度を測定する技術である。測定対象物が散乱性を有する場合には、測定対象物を透過した透過光には、直線偏光成分の他に、ランダム偏光成分が含まれる。このため、ランダム偏光成分に対する処理を施さずに旋光度を測定すると、測定される旋光度にはランダム偏光成分に起因する誤差が生じてしまう。ランダム偏光成分が小さいからといって無視すると、微小な角度変化を捉える必要のある旋光度の測定では、このランダム偏光成分に起因する誤差が、旋光度の測定精度を低下させる要因の１つとなる。
【０００５】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、散乱性を有する測定対象物の旋光度を正しく測定するための新しい手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明は、測定光を直線偏光する第１の偏光部と、前記第１の偏光部からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する第２の偏光部と、前記第２の偏光部からの出射光を検出する光検出部とを備えた光学装置の前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、前記直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、前記光検出部の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させることと、前記規定位置での前記光検出部の検出結果と、前記特定角度位置での前記光検出部の検出結果と、前記規定角度とを用いて、前記測定対象物の旋光度を算出することと、を含む旋光度測定方法である。
【０００７】
また、第７の発明として、測定光を直線偏光する第１の偏光部と、前記第１の偏光部からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する第２の偏光部と、前記第２の偏光部からの出射光を検出する光検出部と、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、前記直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、前記光検出部の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させる回転制御部と、前記規定位置での前記光検出部の検出結果と、前記特定角度位置での前記光検出部の検出結果と、前記規定角度とを用いて、前記測定対象物の旋光度を算出する旋光度算出部と、を備えた旋光度測定装置を構成することとしてもよい。
【０００８】
この第１の発明等によれば、第１の偏光部及び第２の偏光部の何れかを、規定位置と所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させ、この規定位置及び特定角度位置での光検出部の検出結果と、規定角度とを用いて、散乱性を有する測定対象物の旋光度を算出する。これにより、測定対象物の散乱性の影響を排斥して、測定対象物の旋光度を正しく測定することが可能となる。
【０００９】
また、第２の発明として、第１の発明の旋光度測定方法における前記回転させることは、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、前記光検出部の検出結果が所定の最大値条件を満たす第１の特定角度位置となるように回転させることを含む、旋光度測定方法を構成することとしてもよい。
【００１０】
この第２の発明によれば、第１の偏光部及び第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、光検出部の検出結果が所定の最大値条件を満たす第１の特定角度位置となるように回転させる。この第１の特定角度位置での光検出部の検出結果を旋光度の算出に用いることで、旋光度を正しく測定することができる。
【００１１】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の旋光度測定方法における前記回転させることは、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、前記光検出部の検出結果が所定の最小値条件を満たす第２の特定角度位置となるように回転させることを含む、旋光度測定方法を構成することとしてもよい。
【００１２】
この第３の発明によれば、第１の偏光部及び第２の偏光部の何れかを、光軸に対する回転角度が、光検出部の検出結果が所定の最小値条件を満たす第２の特定角度位置となるように回転させる。この第２の特定角度位置での光検出部の検出結果を旋光度の算出に用いることで、旋光度を正しく測定することができる。
【００１３】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の旋光度測定方法において、前記第２の偏光部は、前記透過光を直交分離し、前記光検出部は、前記直交分離された出射光それぞれを検出する２つの検出器を有し、前記回転させることは、前記２つの検出器のうちの一方の検出器の検出結果が前記所定の極条件を満たす角度位置を前記特定角度位置として、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを回転させることを含む、旋光度測定方法を構成することとしてもよい。
【００１４】
この第４の発明によれば、第２の偏光部で直交分離された出射光それぞれを検出する２つの検出器のうちの一方の検出器の検出結果が所定の極条件を満たす角度位置を特定角度位置として、第１の偏光部及び第２の偏光部の何れかを回転させる。この特定角度位置での２つの検出器の検出結果を旋光度の算出に用いることで、旋光度を正しく測定することができる。
【００１５】
また、第５の発明として、第４の発明の旋光度測定方法において、前記光学装置は、前記検出器それぞれの検出信号の電流の和を求め、当該和電流を電圧に変換した後に増幅する第１の増幅と、前記検出信号それぞれの電流の差を求め、当該差電流を電圧に変換した後に増幅する第２の増幅とを行う信号処理回路を備えており、前記第１の偏光部及び前記第２の偏光部の何れかを前記規定位置に回転させる際には前記第２の増幅の増幅率を所定の高増幅率とし、前記特定角度位置に回転させる際には、前記高増幅率より低い所定の低増幅率とすることを更に含み、前記算出することは、前記規定位置での前記第１及び第２の増幅の結果と、前記特定角度位置での前記第１及び第２の増幅の結果と、前記規定角度とを用いて、前記旋光度を算出することを含む、旋光度測定方法を構成することとしてもよい。
【００１６】
極条件を満たす角度位置では、一方の検出器の検出値が他方の検出器の検出値と比べて相対的に大きくなるため、差電流が大きくなり、差電流を変換した電圧も大きくなる。このため、当該電圧を高増幅率で増幅した場合、増幅結果の信号が飽和する可能性がある。そこで、第５の発明によれば、第１の偏光部及び第２の偏光部の何れかを規定位置に回転させる際には第２の増幅の増幅率を所定の高増幅率とし、特定角度位置に回転させる際には、高増幅率より低い所定の低増幅率とする。これにより、差電流を変換した電圧を増幅した場合に増幅結果の信号が飽和することを防止できる。そして、規定位置での第１及び第２の増幅の結果と、特定角度位置での第１及び第２の増幅の結果と、規定角度とを用いることで、旋光度を正しく算出することが可能となる。
【００１７】
また、第６の発明として、前記測定対象物を生体の透過性を有する所定部位あるいは当該生体の体液として、第１〜第５の何れかの発明の旋光度測定方法を用いて旋光度を算出することと、前記算出された旋光度を用いて所定物質の成分濃度を算出することと、を含む成分濃度測定方法を構成することとしてもよい。
【００１８】
また、第８の発明として、前記測定対象物を生体の透過性を有する所定部位あるいは当該生体の体液として旋光度を算出する第７の発明の旋光度測定装置と、前記算出された旋光度を用いて所定物質の成分濃度を算出する成分濃度算出部と、を備えた医療機器を構成することとしてもよい。
【００１９】
この第６の発明等によれば、測定対象物を生体の透過性を有する所定部位あるいは当該生体の体液として旋光度を算出する。そして、算出された旋光度を用いて所定物質の成分濃度を算出する。これにより、生体や体液に含有された所定物質の成分濃度を正しく測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】血糖値測定装置のシステム構成の一例を示す図。
【図２】血糖値測定装置の機能構成の一例を示すブロック図。
【図３】回転時電圧データのデータ構成の一例を示す図。
【図４】（１）直線偏光の偏光状態の説明図。（２）測定対象物が散乱性を有しない場合の旋光度測定の説明図。（３）等方的なランダム偏光を仮定した場合の旋光度測定の説明図。（４）等方的なランダム偏光を仮定した場合の旋光度測定の説明図。
【図５】血糖値測定処理の流れを示すフローチャート。
【図６】（１）直線偏光の偏光状態の説明図。（２）非等方的なランダム偏光を仮定した場合の旋光度測定の説明図。（３）非等方的なランダム偏光を仮定した場合の旋光度測定の説明図。（４）非等方的なランダム偏光を仮定した場合の旋光度測定の説明図。
【図７】第２の血糖値測定処理の流れを示すフローチャート。
【図８】変形例における光学装置の構成例を示す図。
【図９】変形例における信号処理回路の回路構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけではないことは勿論である。
【００２２】
１．システム構成
図１は、本実施形態における血糖値測定装置１のシステム構成例を示す図である。本実施形態の血糖値測定装置１は、医療機器の一種であり、被検者の血液中のグルコース濃度を非侵襲的に測定する装置である。血液は体液の一種であり、グルコースは血液に含有された既知物質であるため、本実施形態の血糖値測定装置１は、生体内或いは生体の体液に含有された所定の既知物質の成分濃度を測定する医療機器の一種である。
【００２３】
血糖値測定装置１は、例えば被検者の耳たぶに装着されるプローブ２と、プローブ２から出力される測定データに基づいて血糖値を算出する処理装置５とを備えて構成され、処理装置５は、オペレーターが血糖値の測定に係る各種操作を入力するための入力装置である操作ボタン３と、処理装置５によって算出された血糖値を表示するビデオモニター４と、制御基板６とを備えて構成される。
【００２４】
プローブ２は、例えば耳たぶを両側から挟み込むようにして固定・装着されるクリップタイプの測定治具である。プローブ２には、少なくとも所定波長の測定光を直線偏光化する偏光部２０や偏光部２０を回転させる回転駆動部２５、直線偏光が耳たぶを透過した透過光を直交分離する直交分離部３０、直交分離部３０によって直交分離された光を受光する光検出部４０等が内蔵されている。プローブ２からは、光検出部４０で検出された検出信号が信号線を介して処理装置５に出力される。
【００２５】
ビデオモニター４は、表示装置であって、フラットパネルディスプレイ、タッチパネルディスプレイ等によって構成される。適宜、スピーカーを内蔵することとしてもよい。ビデオモニター４には、処理装置５によって算出された被検者の血糖値の情報が数値やグラフ形式で表示される。
【００２６】
制御基板６は、図２に示すように、プローブ２から出力される光検出部４０の検出信号を信号処理する信号処理回路５０Ａと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を有する制御部１００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスクなどの記録媒体等を有する記憶部６００と、外部機器との間でデータ送受を実現するインターフェイスＩＣや接続端子を有する通信部５００とを有して構成される。制御基板６は、信号処理回路５０Ａによる信号処理結果に基づいて制御部１００が被検者の血糖値を算出・測定する処理を行い、血糖値の測定値をビデオモニター４（表示部３００）に表示させる制御をする。
【００２７】
２．機能構成
図２は、血糖値測定装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。血糖値測定装置１は、主要な構成として、光学装置７Ａと、制御部１００と、操作部２００と、表示部３００と、音出力部４００と、通信部５００と、記憶部６００とを有して構成される。
【００２８】
光学装置７Ａは、光源１０と、偏光部２０と、回転駆動部２５と、直交分離部３０と、光検出部４０と、信号処理回路５０Ａとを有して構成される。偏光部２０と直交分離部３０との間に被検体Ｓが配置される。
【００２９】
光源１０は、複数の波長の測定光を生成して出射可能に構成された照射部であり、例えば多波長光源として構成される。光源１０は、制御部１００の制御の下、指示された波長の測定光を生成して出射する。
【００３０】
偏光部２０は、光源１０の出射光を直線偏光に変換する偏光素子（直線偏光子）である。この偏光部２０としては、例えばグランタイプの偏光子の一種であるグラントムソンプリズムを適用することができる。偏光部２０は、第１の偏光部に相当する。
【００３１】
回転駆動部２５は、モーター及び当該モーターの駆動軸に従動して回転する回転機構を有して構成され、光軸に対して偏光部２０を回転させ、偏光部２０による出射光の光軸はそのままに、直線偏光の軸角度を変更する。回転駆動部２５は、回転制御部１１０から出力させる回転制御信号に従って、偏光部２０を回転させる。
【００３２】
直交分離部３０は、直線偏光が被検体Ｓを透過した透過光を直交成分、すなわち互いに９０度異なる偏光成分に分離する偏光素子である。この直交分離部３０としては、例えばウォラストンプリズムを適用することができる。直交分離部３０は、第２の偏光部に相当する。
【００３３】
光検出部４０は、直交分離部３０によって直交分離された光を受光する受光素子であり、フォトダイオード等の検出器（光検出器）を有して構成される。光検出部４０は、第１の検出器４０Ａと第２の検出器４０Ｂとの２つの検出器を有し、直交分離部３０によって直交分離された互いに直交する偏光成分（Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分）をそれぞれ受光する。
【００３４】
本実施形態において、光検出部４０は、光電変換を行って受光光量に応じた電流（光電流）の検出信号を出力するように構成されている。以下の説明では、第１の検出器４０Ａからの検出信号の電流を「第１電流」と称し、第２の検出器４０Ｂからの検出信号の電流を「第２電流」と称して説明する。
【００３５】
なお、本実施形態では光検出部４０が第１検出器４０Ａ及び第２検出器４０Ｂの２つの検出器を有して構成されることとして説明するが、３個以上の検出器を有することとしてもよい。
【００３６】
信号処理回路５０Ａは、光検出部４０での検出信号を信号処理する回路であり、加算器５１と、減算器５３と、電流電圧変換器５７（第１の電流電圧変換器５７Ａ及び第２の電流電圧変換器５７Ｂ）と、増幅器５９（第１の増幅器５９Ａと及び第２の増幅器５９Ｂ）とを有して構成される。
【００３７】
加算器５１は、第１電流と第２電流とを加算した和電流を第１の電流電圧変換器５７Ａに出力する。
減算器５３は、第１電流と第２電流とを減算した差電流を第２の電流電圧変換器５７Ｂに出力する。
【００３８】
電流電圧変換器５７は、光検出部４０の検出信号の電流を電圧に変換する変換器である。この電流電圧変換器５７としては、オペアンプを用いた電流電圧変換回路等の公知の構成を適用することができる。
【００３９】
第１の電流電圧変換器５７Ａは、加算器５１から出力される和電流を電圧に変換し、和電圧Ｖ１＋２として第１の増幅器５９Ａに出力する。
第２の電流電圧変換器５７Ｂは、減算器５３から出力される差電流を電圧に変換し、差電圧Ｖ１−２として第２の増幅器５９Ｂに出力する。
【００４０】
増幅器５９は、電流電圧変換器５７から出力される電圧を所定の増幅率で増幅する増幅器（アンプ）である。
【００４１】
第１の増幅器５９Ａは、第１の電流電圧変換器５７Ａから出力される和電圧Ｖ１＋２を第１の増幅率Ｇ＋で増幅し、増幅和電圧Ｖ＋として制御部１００に出力する。Ｖ＋＝Ｇ＋・Ｖ１＋２である。
第２の増幅器５９Ｂは、第２の電流電圧変換器５７Ｂから出力される差電圧Ｖ１−２を第２の増幅率Ｇ−で増幅し、増幅差電圧Ｖ−として制御部１００に出力する。Ｖ−＝Ｇ−・Ｖ１−２である。
【００４２】
第２の増幅率Ｇ−の設計値は、第１の増幅率Ｇ＋の設計値よりも大きな値として定められている。差電圧Ｖ１−２は第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との差であり、微小な値となることが想定されることから、和電圧Ｖ１＋２に対する増幅率よりも高い増幅率で増幅する必要があるためである。
【００４３】
制御部１００は、血糖値測定装置１の各部を統括的に制御する制御装置である。本実施形態において、制御部１００は、主要な機能部として、回転制御部１１０と、旋光度算出部１２０と、血糖値算出部１３０とを有する。但し、これらの機能部は、一実施例として記載したものに過ぎず、必ずしもこれら全ての機能部を必須構成要素としなければならないわけではない。また、これら以外の機能部を必須構成要素として追加してもよいことは勿論である。
【００４４】
回転制御部１１０は、回転駆動部２５に回転制御信号を出力して、偏光部２０を光路に対して直交方向に回転させる。具体的には、回転制御部１１０は、偏光部２０を、測定対象物に入射する直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、光検出部４０の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置とに回転させる。
【００４５】
旋光度算出部１２０は、規定位置での光検出部４０の検出結果と、特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、規定角度とを用いて、測定対象物の旋光度を算出する。本実施形態の血糖値測定装置１は、測定対象物の旋光度を算出する機能を有しているため、旋光度測定装置を備えていると言うことができる。
【００４６】
血糖値算出部１３０は、旋光度算出部１２０によって算出された旋光度を用いて、血液に含有されているグルコースの濃度（血糖値）を算出する。血糖値算出部１３０は、旋光度算出部１２０によって算出された旋光度を用いて測定対象物中の所定物質の成分濃度を算出する成分濃度算出部の一例である。
【００４７】
操作部２００は、ボタンスイッチ等を有して構成される入力装置であり、押下されたボタンの信号を制御部１００に出力する。操作部２００は、図１における操作ボタン３に相当する。
【００４８】
表示部３００は、制御部１００から入力される表示信号に基づく各種表示を行う表示装置である。表示部３００には、血糖値算出部１３０によって算出された血糖値等の情報が表示される。表示部３００は、図１におけるビデオモニター４に相当する。
【００４９】
音出力部４００は、制御部１００から入力される音出力信号に基づく各種音出力を行う音出力装置である。例えば、測定開始や測定終了、エラー発生等の報知音を出力する。
【００５０】
通信部５００は、制御部１００の制御に従って、装置内部で利用される情報を外部の情報制御装置との間で送受するための通信装置である。通信部５００の通信方式としては、所定の通信規格に準拠したケーブルを介して有線接続する形式や、近距離無線通信を利用して無線接続する形式等、種々の方式を適用可能である。通信方式は、有線／無線を問わない。
【００５１】
記憶部６００は、血糖値測定装置１のシステムプログラムや、回転制御機能、旋光度測定機能、血糖値測定機能といった各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。
【００５２】
記憶部６００には、制御部１００によって読み出され、血糖値測定処理（図５参照）として実行される血糖値測定プログラム６１０が記憶されている。血糖値測定プログラム６１０は、旋光度測定処理（図５参照）として実行される旋光度測定プログラム６２０をサブルーチンとして含む。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５３】
また、記憶部６００には、偏光部２０の回転時に信号処理回路５０Ａから出力される電圧のデータである回転時電圧データ６３０と、旋光度の測定データである測定旋光度データ６４０と、血糖値の測定データである測定血糖値データ６５０とが記憶される。
【００５４】
図３は、回転時電圧データ６３０のデータ構成の一例を示す図である。
回転時電圧データ６３０には、回転角度６３１と、増幅差電圧６３３と、増幅和電圧６３５とが対応付けて記憶される。回転角度６３１は、偏光部２０を回転させる際の回転角であり、所定の刻み幅の角度（例えば０．０５度刻みの角度）αが記憶される。α０は初期回転角度である。この初期回転角度は、例えば測定対象物に入射する直線偏光の偏光軸の角度（以下、「偏光軸角度」と称す。）が４５°となる角度が設定される。
【００５５】
３．第１実施形態
３−１．原理
図４は、第１実施形態における旋光度測定の原理の説明図である。
本実施形態では、偏光子分離面に対してＰ偏光の光が第１の検出器４０Ａへ、Ｓ偏光の光が第２の検出器４０Ｂに導かれるように直交分離部３０が調整されていることとして説明する。また、偏光軸角度（規定角度）をθ０とする。第１の検出器４０ＡによるＰ偏光の検出軸をＸ軸とし、第２の検出器４０ＢによるＳ偏光の検出軸をＹ軸とし、それぞれ図中において横軸及び縦軸として図示する。
【００５６】
図４（１）は、測定対象物を配置しない状態での直線偏光の偏光状態を示す図である。
光源１０から出射した測定光は、偏光部２０によって直線偏光にされる。この直線偏光の偏光軸角度θ０は、例えば４５°となるように初期設定される。この場合、偏光部２０から出射する直線偏光は、図４（１）に示すように４５°の角度の直線偏光となる。図中では、直線偏光の偏光方向を実線の矢印で示している。
【００５７】
直線偏光が測定対象物に入射すると、測定対象物の旋光性により、直線偏光の偏光状態が変化する。具体的には、偏光軸角度θ０を基準として、時計回り又は反時計回りに所定の角度θだけ直線偏光の偏光方向が変化する。図４（２）では、反時計回りに角度θだけ直線偏光の偏光方向が変化した状態を示している。一点鎖線で示した矢印は、測定対象物に入射する前の直線偏光の偏光方向を示す。但し、測定対象物に入射した入射光の一部は測定対象物によって吸収されるため、測定対象物を透過した透過光の光量は、入射光の光量よりも小さくなっている。直線偏光を表す矢印の長さが光量に相当し、測定対象物に入射する前の直線偏光の矢印の長さと比べて、測定対象物を透過した直線偏光の矢印の長さが短くなっている。
【００５８】
図４（２）は、測定対象物が散乱性を有しない理想的な状態を示した図である。しかし、測定対象物が散乱性を有する場合は、図４（２）に示したような理想的な状態とはならない。測定対象物が散乱性を有する場合は、直線偏光の偏光方向が測定対象物によって乱され、測定対象物を透過した透過光は、直線偏光の他にランダム偏光を含む光となる。ランダム偏光は、様々な方向に振動する光である。
【００５９】
測定対象物を透過した透過光は直交分離部３０で直交分離されて第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂに入射するが、測定対象物が散乱性を有する場合は、直線偏光の他にランダム偏光が第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂに入射する。この場合、直線偏光の他に、ランダム偏光の光量分が第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂで検出される。
【００６０】
その結果、第１の検出器４０Ａの検出信号と第２の検出器４０Ｂの検出信号とを用いて旋光度θを算出した場合、直線偏光成分のみの場合の正しい旋光度θが算出されるのではなく、図４（３）に示すように、ランダム偏光による誤差分を含む誤った旋光度θｒが算出されてしまう。そこで、本実施形態では、ランダム偏光の存在を考慮して、以下説明する原理に従って旋光度θを算出する。
【００６１】
本実施形態では、ランダム偏光に対する仮定として、ランダム偏光が等方的であるとの仮定を導入する。具体的には、図４（３）に示すように、ランダム偏光の描く軌跡は原点を中心とする円状の軌跡で表されるものと仮定する。図４（３）では、ランダム偏光を点線の矢印で示し、ランダム偏光の描く軌跡を点線の円で示している。
【００６２】
最初に、直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置で測定を行う。規定位置は、前述したように、例えば直線偏光の偏光軸角度θ０が４５°となる位置である。次に、偏光部２０を回転させることで偏光軸角度θ０を変化させる。偏光部２０を回転させると、偏光部２０の透過軸の方向が変化するため、偏光部２０から出射する直線偏光の偏光方向が変化する。そして、偏光部２０を、光検出部４０の検出結果が所定の極条件を満たす特定角度位置に回転させる。
【００６３】
本実施形態では、第１の検出器４０Ａの検出結果が所定の最大値条件を満たすことを極条件とし、この最大値条件を満たす第１の特定角度位置となるように偏光部２０を回転させる。この第１の特定角度位置は、図４（４）に示すように、直線偏光の偏光方向がＸ軸と一致する角度位置のことを意味する。また逆に、第２の検出器４０Ｂにとっては最小値（すなわちゼロ）となる角度位置とも言える。
【００６４】
規定位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出信号には、ランダム偏光成分が重畳されている。また、第１の特定角度位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出信号にも、ランダム偏光成分が同様に重畳されている。従って、規定位置及び第１の特定角度位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出信号を用いてランダム偏光成分をキャンセルし、直線偏光成分を抽出することで、ランダム偏光成分による誤差が除去された旋光度θを算出する。
【００６５】
数式を用いて、旋光度θの具体的な算出方法を説明する。
以下の説明では、第１の検出器４０Ａから出力される第１電流を電流電圧変換器によって変換した場合の電圧を第１電圧Ｖ１と称し、第２の検出器４０Ｂから出力される第２電流を電流電圧変換器によって変換した場合の電圧を第２電圧Ｖ２と称して説明する。
【００６６】
測定対象物への入射光量を「Ｉθ０」、入射光に対する出射光の直線偏光成分の光量割合を「Ｔｎｓ」、当該出射光のランダム偏光成分の光量割合を「Ｔｓ」とすると、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、それぞれ次式（１）及び（２）のように表すことができる。
【数１】
2014130046.tif 000003
【数２】
2014130046.tif 000004
【００６７】
式（１）及び（２）の右辺の第１項は、透過光に含まれる直線偏光成分を電圧の次元で表したものである。また、右辺の第２項は、透過光に含まれるランダム偏光の成分を電圧の次元で表したものである。特徴的であるのは、式（１）及び（２）において、ランダム偏光が等方性を有するとの仮定に基づき、ランダム偏光成分の光量割合Ｔｓを等分している点である。つまり、第１の検出器４０Ａで検出されるランダム偏光成分の光量割合と第２の検出器４０Ｂで検出されるランダム偏光の光量割合とを、何れも等しく（１／２）Ｔｓとしている点が特徴である。
【００６８】
第２の電流電圧変換器５７Ｂから出力される差電圧Ｖ１−２と、第１の電流電圧変換器５７Ａから出力される和電圧Ｖ１＋２とは、式（１）及び（２）を用いて、それぞれ次式（３）及び（４）のように表すことができる。
【数３】
2014130046.tif 000005
【数４】
2014130046.tif 000006
【００６９】
第１の増幅器５９Ａは、第１の増幅率Ｇ＋で和電圧Ｖ１＋２を増幅する。また、第２の増幅器５９Ｂは、第２の増幅率Ｇ−で差電圧Ｖ１−２を増幅する。従って、第２の増幅器５９Ｂから出力される増幅差電圧Ｖ−と、第１の増幅器５９Ａから出力される増幅和電圧Ｖ＋とは、それぞれ次式（５）及び（６）のように表すことができる。
【数５】
2014130046.tif 000007
【数６】
2014130046.tif 000008
【００７０】
前述したように、最初に直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置（つまりθ０＝４５°となる位置）で測定を行い、信号処理回路５０Ａから出力される電圧のデータを取得する。以下、規定位置で測定を行った場合に信号処理回路５０Ａから出力される増幅差電圧及び増幅和電圧を、それぞれＶ−（θ０＋θ）及びＶ＋（θ０＋θ）と表記することにする。
【００７１】
次に、偏光部２０を回転させて増幅差電圧Ｖ−が最大となる第１の特定角度位置を判定する。第１の特定角度位置での測定対象物への入射光量を「Ｉ０」とすると、増幅差電圧Ｖ−の最大値Ｖ−（ｍａｘ）は、式（５）においてＩθ０をＩ０に変更し、さらにθ０＋θ＝０となるときに得られる。また、このときの増幅和電圧Ｖ＋は、式（６）においてＩθ０をＩ０に変更することで得られる。
【００７２】
従って、第１の特定角度位置での増幅差電圧及び増幅和電圧をそれぞれＶ−（θ０＋θ＝０）及び増幅和電圧Ｖ＋（θ０＋θ＝０）と表記することにすると、これらはそれぞれ次式（７）及び（８）のように表すことができる。
【数７】
2014130046.tif 000009
【数８】
2014130046.tif 000010
【００７３】
式（５）〜（８）からランダム偏光成分の光量割合Ｔｓを消去することで、全体旋光度θ０＋θを、次式（９）のように算出することができる。
【数９】
2014130046.tif 000011
【００７４】
従って、全体旋光度θ０＋θから偏光軸角度θ０を減算することで、測定対象物の旋光度θを次式（１０）のように算出することができる。
【数１０】
2014130046.tif 000012
【００７５】
３−２．処理の流れ
図５は、制御部１００が、記憶部６００に記憶されている血糖値測定プログラム６１０に従って実行する血糖値測定処理の流れを示すフローチャートである。
【００７６】
制御部１００は、複数の測定波長それぞれについてループＡの処理を行う（ステップＡ１〜Ａ１７）。例えば、測定波長の数は、測定対象物に含有されている成分のうち、峻別を希望する既知成分の数と同数又はそれ以上の数の波長を選定すると好適である。
【００７７】
ループＡの処理では、制御部１００は、記憶部６００に記憶されている旋光度測定プログラム６２０に従って旋光度測定処理を行う（ステップＡ３〜Ａ１５）。旋光度測定処理では、制御部１００は、最初に初期設定を行う（ステップＡ３）。
【００７８】
具体的には、測定対象物を配置しない状態（いわば、被検体を大気とする状態）で、制御部１００は、光源１０に測定光を出射させる制御を行う。そして、信号処理回路５０Ａから出力される増幅差電圧Ｖ−がゼロ、つまり偏光軸角度θ０＝４５°となるように回転制御部１１０が偏光部２０を回転させ、その回転角度で表される位置を規定位置として、当該規定位置に偏光部２０を固定する。また、当該規定位置に対応する回転角度を初期回転角度として、記憶部６００の回転時電圧データ６３０に記憶させる。この初期設定は、第１の偏光部を直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置に回転させることに相当する。
【００７９】
なお、本実施形態では、偏光軸角度θ０を４５°とするように初期設定することとして説明するが、偏光軸角度θ０を４５°以外の規定角度とするように初期設定することとしてもよい。測定対象物を配置しない状態（いわば、被検体を大気とする状態）で、第１の検出器４０Ａの検出値と第２の検出器４０Ｂの検出値とが所定比率となるように偏光部２０を回転させることで、偏光軸角度θ０を任意の規定角度に初期設定することができる。
【００８０】
次いで、測定対象物を配置した状態で、制御部１００は、光源１０に測定光を出射させる制御を行い、信号処理回路５０Ａから電圧のデータを取得し、初期回転角度α０と対応付けて回転時電圧データ６３０に記憶させる（ステップＡ５）。
【００８１】
その後、回転制御部１１０が、所定角度（例えば０．０５°）だけ偏光部２０を回転させるように制御する（ステップＡ７）。そして、制御部１００は、信号処理回路５０Ａから電圧のデータを取得し、当該回転角度αと対応付けて記憶部６００の回転時電圧データ６３０に記憶させる（ステップＡ９）。
【００８２】
次いで、回転制御部１１０は、増幅差電圧Ｖ−の最大値が検出できたか成立したか否かを判定する（ステップＡ１１）。具体的には、回転時電圧データ６３０に記憶されている増幅差電圧Ｖ−に基づき、増幅差電圧Ｖ−が増加する方向から減少する方向に変化したことを検出した場合に、増幅差電圧Ｖ−の最大値が検出できたと判定する。
【００８３】
増幅差電圧Ｖ−の最大値が検出できなかったと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、回転制御部１１０は、ステップＡ７に戻る。一方、増幅差電圧Ｖ−の最大値が検出できたと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、制御部１００は、回転時電圧データ６３０に記憶されているデータの中から、旋光度の算出に使用するデータを選択する（ステップＡ１３）。つまり、初期回転角度に対応する増幅差電圧Ｖ−（θ０＋θ）及び増幅和電圧Ｖ＋（θ０＋θ）と、増幅差電圧Ｖ−が最大となった回転角度に対応する増幅差電圧Ｖ−（θ０＋θ＝０）及び増幅和電圧Ｖ＋（θ０＋θ＝０）とを選択する。
【００８４】
次いで、旋光度算出部１２０は、ステップＡ１３で選択したデータを用いて、式（１０）に従って旋光度θを算出する（ステップＡ１５）。つまり、式（９）に従って全体旋光度θ０＋θを算出し、全体旋光度θ０＋θから偏光軸角度θ０＝４５°を減算することで旋光度θを算出する。そして、算出した旋光度θを測定旋光度データ６４０として記憶部６００に記憶させた後、旋光度測定処理を終了する。そして、次の測定波長へと処理を移行する。
【００８５】
全ての測定波長について旋光度測定処理を行ったならば、制御部１００は、ループＡの処理を終了する（ステップＡ１７）。その後、血糖値算出部１３０は、血糖値算出処理を行う（ステップＡ１９）。血糖値算出処理では、各測定波長それぞれについて測定旋光度データ６４０に記憶された旋光度θを用いて血糖値を算出し、測定血糖値データ６５０として記憶部６００に記憶させる。
【００８６】
一般に、旋光性を有する物質の旋光度は濃度に比例することが知られている。波長λにおける成分ｉの比旋光度（光路長１０ｃｍ＝１ｄｍ当たり、濃度１ｇ／ｍｌ当たりの旋光角度）をαｉ（λ）［（°・ｇ）／（ｄｍ・ｍｌ）］、成分濃度をｃｉ［ｇ／ｄｌ］、測定対象物の光軸に平行な長さをｄ［ｍｍ］とすると、複数成分からなる測定対象物の旋光度θ（λ）は、次式（１１）のように表すことができる。
【数１１】
2014130046.tif 000013
【００８７】
本実施形態では、血液に含有されているグルコースの濃度（つまり血糖値）を算出する。このため、血液に含有されている既知物質の比旋光度αｉ（λ）を予め求めて記憶部６００に記憶させておき、血液に含有されている峻別を希望する既知物質の数と同数又はそれ以上の測定波長について式（１１）を連立させた連立方程式を解くことで、グルコースの濃度を算出する。
【００８８】
その後、制御部１００は、測定を終了するか否かを判定する（ステップＡ２１）。測定を継続すると判定したならば（ステップＡ２１；Ｎｏ）、制御部１００は、ステップＡ１に戻る。また、測定を終了すると判定したならば（ステップＡ２１；Ｙｅｓ）、制御部１００は、血糖値測定処理を終了する。
【００８９】
３−３．作用効果
血糖値測定装置１において、光学装置７Ａは、測定光を直線偏光する偏光部２０（第１の偏光部）と、偏光部２０からの直線偏光が散乱性を有する測定対象物を透過した透過光を偏光する直交分離部３０（第２の偏光部）と、直交分離部３０からの出射光を検出する第１検出器４０Ａ及び第２検出器４０Ｂの２つの検出器を有する光検出部４０とを備えて構成される。回転制御部１１０は、偏光部２０を、直線偏光の偏光軸が規定角度（例えば偏光軸角度θ０＝４５°）となる規定位置と、光軸に対する回転角度が、光検出部４０の検出結果が所定の最大値条件（所定の極条件）を満たす第１の特定角度位置とに回転させる。そして、旋光度算出部１２０は、規定位置での光検出部４０の検出結果と、第１の特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、規定角度とを用いて、測定対象物の旋光度を算出する。
【００９０】
測定対象物が散乱性を有する場合、光検出部４０に入射する光には、直線偏光成分の他にランダム偏光成分が含まれる。このランダム偏光成分を除去するために、本実施形態では、偏光部２０を回転させて異なる２つの位置（規定位置及び第１の特定角度位置）を作り出し、この２つの位置での光検出部４０の検出結果を用いて、測定対象物の旋光度を算出する。これにより、測定対象物が散乱性を有する場合であっても、測定対象物による散乱の影響を排斥して、測定対象物の旋光度を正しく測定することが可能となる。
【００９１】
また、本実施形態の光学装置７Ａは、光検出部４０の検出信号それぞれの電流の和を求め、当該和電流を電圧に変換した後に増幅する第１増幅器５９Ａと、検出信号それぞれの電流の差を求め、当該差電流を電圧に変換した後に増幅する第２増幅器５９Ｂとを有する信号処理回路５０Ａを備えている。そして、旋光度算出部１２０は、信号処理回路５０Ａから出力される増幅電圧を用いて、測定対象物の旋光度を算出する。
【００９２】
この信号処理回路５０Ａの構成とは異なり、最初に光検出部４０の検出信号の電流をそれぞれ電圧に変換し、それらの電圧の和を求めたり、それらの電圧の差を求めるような回路を構成することも可能ではある。しかし、この回路構成では、２つの検出器４０Ａ，４０Ｂの検出信号の電流をそれぞれ個別に電圧に変換するため、それぞれの検出信号を電圧に変換する際の誤差が重畳的に和及び差に乗ってしまう。特に、相互の検出信号が僅差の場合には、電圧に変換する際に丸め誤差が生じ、変換後の電圧差がゼロになる可能性がある。しかし、信号処理回路５０Ａでは、光検出部４０の検出信号の電流の和を求めた後に和電流を電圧に変換する。また、検出信号の電流の差を求めた後に差電流を電圧に変換する。このため、上記のような誤差が生じることを防止できる。
【００９３】
４．第２実施形態
４−１．原理
図６は、第２実施形態における旋光度測定の原理の説明図である。図の見方は図４と同じである。
第１実施形態では、ランダム偏光が等方性を有するとの仮定に基づいて旋光度θを算出した。しかし、ランダム偏光成分が等方性を有するとする仮定は、必ずしも成立するとは限らない。つまり、ランダム偏光の描く軌跡が楕円状等の異方性を有する場合も考えられる。そこで、本実施形態では、ランダム偏光が異方性を有するとの仮定を導入して測定対象物の旋光度θを算出する。
【００９４】
図６（１）は、図４（１）と同じように測定対象物に入射する直線偏光の偏光状態を示している。ここで、図６（２）に示すように、ランダム偏光が円状ではなく、楕円状の軌跡を描くものと仮定する。図６（２）では、ランダム偏光を点線の矢印で示し、ランダム偏光が描く軌跡を点線の楕円で示している。
【００９５】
この場合は、偏光部２０を回転制御して、第１実施形態で説明した規定位置と第１の特定角度位置の他に、光検出部４０の検出結果が所定の最小値条件を満たす第２の特定角度位置を判定する。そして、規定位置での光検出部４０の検出結果と、第１の特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、第２の特定角度位置での光検出部４０の検出結果とを用いて、測定対象物の旋光度θを算出する。
【００９６】
第１の特定角度位置は、図６（３）に示すように、直線偏光の偏光方向がＸ軸と一致する回転位置であり、この回転位置では第１の検出器４０Ａの検出値が最大となる。また、第２の特定角度位置は、図６（４）に示すように、直線偏光の偏光方向がＹ軸と一致する回転位置であり、この回転位置では第１の検出器４０Ａの検出値が最小となる。
【００９７】
規定位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出信号には、ランダム偏光成分が重畳されている。また、第１の特定角度位置及び第２の特定角度位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出信号にも、ランダム偏光成分が同様に重畳されている。そこで、これら３つの位置での第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂの検出結果を用いてランダム偏光成分をキャンセルし、直線偏光成分を抽出することで、ランダム偏光成分による誤差が取り除かれた旋光度θを算出する。
【００９８】
数式を用いて、旋光度θの具体的な算出方法を説明する。
測定対象物への入射光量を「Ｉθ０」、入射光に対する出射光の直線偏光成分の光量割合を「Ｔｎｓ」、当該出射光のランダム偏光成分の第１の検出器４０Ａに対する光量割合を「Ｔｓ1」、当該出射光のランダム偏光成分の第２の検出器４０Ｂに対する光量割合を「Ｔｓ2」とする。このとき、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、それぞれ次式（１２）及び（１３）のように表すことができる。
【数１２】
2014130046.tif 000014
【数１３】
2014130046.tif 000015
【００９９】
式（１２）及び（１３）の右辺の第１項は、直線偏光成分を電圧の次元で表したものである。また、右辺の第２項は、ランダム偏光成分を電圧の次元で表したものである。特徴的であるのは、式（１２）及び（１３）において、ランダム偏光成分が異方性を有するとの仮定を導入している点である。つまり、ランダム偏光描く軌跡が楕円状になるとの仮定に基づき、第１の検出器４０Ａで検出されるランダム偏光成分の光量割合をＴｓ1とし、第２の検出器４０Ｂで検出されるランダム偏光成分の光量割合をＴｓ2としている点が特徴である。
【０１００】
このとき、第２の電流電圧変換器５７Ｂから出力される差電圧Ｖ１−２と、第１の電流電圧変換器５７Ａから出力される和電圧Ｖ１＋２とは、式（１２）及び（１３）を用いて、それぞれ次式（１４）及び（１５）のように表すことができる。
【数１４】
2014130046.tif 000016
【数１５】
2014130046.tif 000017
但し、式（１４）において「Ｔｓ1−Ｔｓ2＝ΔＴｓ」と置き換えた。
【０１０１】
第１の増幅器５９Ａは、第１の増幅率Ｇ＋で和電圧Ｖ１＋２を増幅する。また、第２の増幅器５９Ｂは、第２の増幅率Ｇ−で差電圧Ｖ１−２を増幅する。従って、第２の増幅器５９Ｂから出力される増幅差電圧Ｖ−と、第１の増幅器５９Ａから出力される増幅和電圧Ｖ＋とは、それぞれ次式（１６）及び（１７）のように表すことができる。
【数１６】
2014130046.tif 000018
【数１７】
2014130046.tif 000019
【０１０２】
このとき、増幅差電圧Ｖ−と増幅和電圧Ｖ＋との電圧比Ｖ−／Ｖ＋は、次式（１８）のように表すことができる。
【数１８】
2014130046.tif 000020
【０１０３】
偏光部２０を回転させた場合に増幅差電圧Ｖ−が最大となるのは、電圧比Ｖ−／Ｖ＋が最大となる場合である。これは、式（１８）においてθ０＋θ＝０°とした場合である。また、偏光部２０を回転させた場合に増幅差電圧Ｖ−が最小となるのは、電圧比Ｖ−／Ｖ＋が最小となる場合である。これは、式（１８）においてθ０＋θ＝９０°とした場合である。
【０１０４】
従って、電圧比の最大値（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍａｘ）と、電圧比の最小値（Ｖ−／Ｖ＋
）（ｍｉｎ）とは（但し、文中では疑義が生じないよう便宜的に括弧を付している。）、それぞれ次式（１９）及び（２０）のように表すことができる。
【数１９】
2014130046.tif 000021
【数２０】
2014130046.tif 000022
【０１０５】
ここで、電圧比の最大値（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍａｘ）と電圧比の最小値（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍｉｎ）との和をＳＵＭと称し、電圧比の最大値（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍａｘ）と電圧比の最小値（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍｉｎ）との差をＤＩＦと称すると、ＳＵＭ及びＤＩＦは、それぞれ次式（２１）及び（２２）のように計算される。
【数２１】
2014130046.tif 000023
【数２２】
2014130046.tif 000024
【０１０６】
これらの式より、次式（２３）のように全体旋光度θ＋θ０を算出することができる。
【数２３】
2014130046.tif 000025
【０１０７】
従って、全体旋光度θ０＋θから偏光軸角度θ０を減算することで、測定対象物の旋光度θを次式（２４）のように算出することができる。
【数２４】
2014130046.tif 000026
【０１０８】
４−２．処理の流れ
図７は、制御部１００が、図５の血糖値測定処理に代えて実行する第２の血糖値測定処理の流れを示すフローチャートである。第２の血糖値測定処理は、血糖値測定プログラム６１０に代えて記憶部６００に記憶される第２の血糖値測定プログラムに従って実行される処理である。なお、図５の血糖値測定処理と同一のステップについては同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【０１０９】
制御部１００は、複数の測定波長それぞれについて行うループＡの処理において、第２の旋光度測定プログラムに従って第２の旋光度測定処理を行う（ステップＡ３〜Ｂ２５）。第２の旋光度測定プログラムは、旋光度測定プログラム６２０に代えて記憶部６００に記憶されるプログラムである。
【０１１０】
第２の旋光度測定処理において、ステップＡ１１で増幅差電圧の最大値が検出できたならば（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、制御部１００は、当該最大値に対応する回転角度６３１を記憶部６００に記憶させる（ステップＢ１３）。回転時電圧データ６３０において、当該回転角度６３１に対応付けて最大値であることを示すフラグを設定するなどしてもよい。
【０１１１】
その後、回転制御部１１０が、偏光部２０を所定角度だけ回転させるように制御する（ステップＢ１５）。そして、信号処理回路５０Ａから増幅差電圧Ｖ−及び増幅和電圧Ｖ＋のデータを取得し、当該回転角度６３１と対応付けて記憶部６００の回転時電圧データ６３０に記憶させる（ステップＢ１７）。
【０１１２】
次いで、制御部１００は、増幅差電圧Ｖ−の最小値が検出できたか否かを判定する（ステップＢ１９）。具体的には、回転時電圧データ６３０に記憶されている増幅差電圧Ｖ−に基づき、増幅差電圧Ｖ−が減少する方向から増加する方向に変化したことを検出した場合に、増幅差電圧Ｖ−の最小値が検出できたと判定する。
【０１１３】
増幅差電圧Ｖ−の最小値が検出できなかったと判定した場合は（ステップＢ１９；Ｎｏ）、回転制御部１１０は、ステップＢ１５に戻る。一方、増幅差電圧Ｖ−の最小値が検出できたと判定した場合は（ステップＢ１９；Ｙｅｓ）、当該最小値に対応する回転角度６３１を記憶部６００に記憶させる（ステップＢ２１）。回転時電圧データ６３０において、当該回転角度６３１に対応付けて最小値であることを示すフラグを設定するなどしてもよい。
【０１１４】
次いで、制御部１００は、回転時電圧データ６３０に記憶されているデータの中から、旋光度の算出に使用するデータを選択する（ステップＢ２３）。すなわち、初期回転角度に対応する増幅差電圧Ｖ−（θ＋θ０）及び増幅和電圧Ｖ＋（θ＋θ０）と、増幅差電圧が最大となった回転角度６３１に対応する増幅差電圧及び増幅和電圧（（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍａｘ）に対応する増幅差電圧Ｖ−及び増幅和電圧Ｖ＋）と、増幅差電圧が最小となった回転角度６３１に対応する増幅差電圧及び増幅和電圧（（Ｖ−／Ｖ＋）（ｍｉｎ）に対応する増幅差電圧Ｖ−及び増幅和電圧Ｖ＋）とを選択する。
【０１１５】
そして、制御部１００は、ステップＢ２３で選択したデータを用いて式（２１）〜（２４）に従って旋光度θを算出する（ステップＢ２５）。そして、算出した旋光度θを測定旋光度データ６４０として記憶部６００に記憶させた後、第２の旋光度測定処理を終了する。そして、次の測定波長へと処理を移行する。
【０１１６】
４−３．作用効果
本実施形態では、偏光部２０を、直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置と、光軸に対する回転角度が、光検出部４０の検出結果が所定の最大値条件を満たす第１の特定角度位置と、光軸に対する回転角度が、光検出部４０の検出結果が所定の最小値条件を満たす第２の特定角度位置とに回転させる。そして、規定位置での光検出部４０の検出結果と、第１の特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、第２の特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、規定角度とを用いて、測定対象物の旋光度を算出する。
【０１１７】
かかる構成によれば、第１検出器４０Ａで受光されるランダム偏光成分の光量と、第２検出器４０Ｂで受光されるランダム偏光成分の光量とに差が生ずる場合であっても、測定対象物による散乱の影響を排斥して、測定対象物の旋光度を正しく測定することが可能となる。
【０１１８】
５．変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【０１１９】
５−１．測定対象物
上記の実施形態では、測定対象物を生体の耳たぶとしたが、耳たぶの代わりに、指先や指の表皮部等としてもよい。また、測定対象物を生体の透過性を有する所定部位とするのではなく、当該生体の体液としてもよい。この場合の体液は血液に限らず、リンパ液や間質液、体腔液等としてもよい。測定対象物を体液とする場合は、体液をキュベット等の試料容器に封入し、この試料容器の直線偏光を入射させて、上記の実施形態と同様の手順で血液の旋光度の測定を行えばよい。
【０１２０】
５−２．濃度の測定成分
上記の実施形態では、血液に含有されているグルコースの濃度を測定する実施形態について説明したが、濃度の測定成分はこれに限られないことは勿論である。例えば、血中に含まれるヘモグロビンの濃度を測定することも可能である。また、体液を間質液とする場合は、間質液に含まれるタンパク質やアミノ酸、脂肪酸等の成分の濃度を測定することが可能である。
【０１２１】
５−３．血糖値測定装置の構成
上記の実施形態では、病院等の医療機関で使用される医療機器としての血糖値測定装置１を例に挙げて説明した。しかし、必ずしも医療機関で使用される医療機器としなければならないわけではなく、家庭等で簡易的に血糖値を測定するための小型電子機器としての血糖測定器（血糖計）を構成することとしてもよい。この場合、処理装置５を携帯機器として、プローブ２と有線或いは無線接続する構成としてもよい。また、プローブ２を、指先を挿入可能な環状形状に構成し、プローブ２と処理装置５とを一体に構成する等してもよい。
【０１２２】
５−４．回転制御
上記の実施形態では、光学装置７Ａの偏光部２０（第１の偏光部）を回転させて旋光度を算出することとして説明したが、偏光部２０を回転させるのではなく、直交分離部３０（第２の偏光部）を回転させることとしてもよい。この場合、直交分離部３０の出射光の方向に合わせて光検出部４０も回転させる。
【０１２３】
図８は、この場合における光学装置７Ｂの構成例を示す図である。
光学装置７Ｂでは、直交分離部３０に第１の回転駆動部２５Ａが取り付けられ、第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂに第２の回転駆動部２５Ｂが取り付けられている。第１の回転駆動部２５Ａ及び第２の回転駆動部２５Ｂは、制御部１００から出力される回転制御信号に従って、直交分離部３０、第１の検出器４０Ａ及び第２の検出器４０Ｂを同期して回転させる。この場合も、上記の第１実施形態や第２実施形態と同様の原理で、測定対象物の旋光度を測定することができる。
【０１２４】
５−５．増幅器
上記の実施形態では、信号処理回路５０Ａの第２の増幅器５９Ｂにおいて差電圧Ｖ１−２を増幅率Ｇ−で増幅させることとして説明した。差電圧Ｖ１−２は微小な値となることが想定されるため、和電圧Ｖ１＋２に対する増幅率Ｇ＋よりも高い増幅率を設定することが適切である。しかし、偏光部２０を特定角度位置に回転させる場合は、第１の検出器４０Ａ又は第２の検出器４０Ｂから出力される電流が最大となるため、差電圧Ｖ１−２は大きな値となることが想定される。従って、第２の増幅器５９Ｂの仕様によっては、特定角度位置において、増幅結果の信号が飽和する可能性がある。
【０１２５】
そこで、初期設定において偏光部２０を規定位置に回転させる際には、所定の高増幅率で差電圧Ｖ１−２を増幅し、特定角度位置に回転させる際には、当該高増幅率より低い所定の低増幅率で差電圧Ｖ１−２が増幅するようにする。
【０１２６】
図９は、この場合における信号処理回路５０Ｂの回路構成の一例を示す図である。
信号処理回路５０Ｂでは、第２の電流電圧変換器５７Ｂから出力される差電圧Ｖ１−２が、第２の増幅器５９Ｂと第３の増幅器５９Ｃとに並列的に入力されるように構成されている。第２の増幅器５９Ｂの増幅率の設計値は第２の増幅率Ｇ−Ｈであり、第３の増幅器５９Ｃの増幅率の設計値は第２の増幅率の設計値よりも低い第３の増幅率Ｇ−Ｌである。
【０１２７】
この場合、制御部１００は、規定位置において第１の増幅器５９Ａから取得した増幅和電圧Ｖ＋及び第２の増幅器５９Ｂから取得した増幅差電圧Ｖ−Ｈ＝Ｇ−Ｈ・Ｖ１−２と、特定角度位置において第１の増幅器５９Ａから取得した増幅和電圧Ｖ＋及び第３の増幅器５９Ｃから取得した増幅差電圧Ｖ−Ｌ＝Ｇ−Ｌ・Ｖ１−２とを用いて測定対象物の旋光度θを算出する。
【０１２８】
最終的な結果のみ示すことにするが、本変形例の手法を第１実施形態で説明した旋光度の測定方法に適用する場合は、次式（２５）に従って測定対象物の旋光度θを算出することができる。
【数２５】
2014130046.tif 000027
【０１２９】
また、本変形例の手法を第２実施形態で説明した旋光度の測定方法に適用する場合は、次式（２６）に従って測定対象物の旋光度θを算出することができる。
【数２６】
2014130046.tif 000028
【０１３０】
また、第２の増幅器５９Ｂが外部信号で増幅率を変更可能であるならば、増幅率を第２の増幅率Ｇ−Ｈと第３の増幅率Ｇ−Ｌとに切り替えて使用することとしてもよいのは勿論である。
【０１３１】
５−６．旋光度の算出
上記の第１実施形態では、直線偏光の偏光軸が規定角度となる規定位置での光検出部４０の検出結果と、第１の検出器４０Ａの検出結果が最大となる第１の特定角度位置での光検出部４０の検出結果とを旋光度の算出に用いることとして説明した。しかし、第１の特定角度位置での光検出部４０の検出結果を用いるのではなく、第１の検出器４０Ａの検出結果が最小となる第２の特定角度位置での光検出部４０の検出結果を旋光度の算出に用いることとしてもよい。つまり、規定位置での光検出部４０の検出結果と、第２の特定角度位置での光検出部４０の検出結果と、規定角度とを用いて、測定対象物の旋光度を算出することとしてもよい。
【０１３２】
５−７．特定角度位置の判定
上記の実施形態では、増幅差電圧Ｖ−に基づいて特定角度位置となる回転角度を判定したが、その代わりに、増幅差電圧Ｖ−と増幅和電圧Ｖ＋との電圧比Ｖ−／Ｖ＋に基づいて特定角度位置となる回転角度を判定することとしてもよい。つまり、電圧比Ｖ−／Ｖ＋が最大となる回転角度で表される位置を第１の特定角度位置として検出し、電圧比Ｖ−／Ｖ＋が最小となる回転角度で表される位置を第２の特定角度位置として検出することとしてもよい。
【０１３３】
５−８．偏光用光学素子
上記の実施形態では、偏光部２０が、例えばグラントムソンプリズムを有して構成されるものとして説明したが、これ以外の偏光用光学素子を有する構成としてもよいことは勿論である。例えば、同じグランタイプの偏光用光学素子であるグランテーラープリズムを有する構成としてもよい。
【０１３４】
また、上記の実施形態では、直交分離部３０が、例えばウォラストンプリズムを有して構成されるものとして説明したが、直交分離部３０を構成する偏光用光学素子も適宜変更可能である。例えば、グランレーザープリズムやローションプリズムといった直交分離機能を有する偏光用光学素子を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１  血糖値測定装置、  ２  プローブ、  ３  操作ボタン、  ４  ビデオモニター、  ５  処理装置、  ６  制御基板、  ７Ａ，７Ｂ  光学装置、  １０  光源、  ２０  偏光部、  ２５  回転駆動部、  ３０  直交分離部、  ４０  光検出部、  ４０Ａ  第１検出器、  ４０Ｂ  第２検出器、  ５０Ａ，５０Ｂ  信号処理回路、  ５１  加算器、  ５３  減算器、  ５７  電流電圧変換器、  ５９  増幅器、  １００  制御部、  ２００  操作部、  ３００  表示部、  ４００  音出力部、  ５００  通信部、  ６００  記憶部
【図１】
2014130046.tif 000029
【図２】
2014130046.tif 000030
【図３】
2014130046.tif 000031
【図４】
2014130046.tif 000032
【図５】
2014130046.tif 000033
【図６】
2014130046.tif 000034
【図７】
2014130046.tif 000035
【図８】
2014130046.tif 000036
【図９】
2014130046.tif 000037