(57)【要約】【課題】利便性を格段的に向上させる。【解決手段】本発明は、生体内物質と結合して励起に応じて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光ゲルと、蛍光ゲルの一対の端面間の所定面に励起光として入射させる検出光を出力する励起源と、蛍光物質が発する蛍光を増幅してゲル反応光として出力するために全反射ミラーが蛍光ゲルの一方の端面側に配置され、部分反射ミラーが蛍光ゲルの他方の端面側に配置される光共振器とを設けることにより、従来に比して、励起源の光出力面での検出光の光強度に対する受光部の受光面でのゲル反応光の光強度の割合を格段的に増大させて、当該検出光をもとにゲル反応光を得るための光効率を大幅に改善することができ、回路規模や消費電力の増大、及び検出精度の著しい低下を防止して生体内物質の濃度を検出することができ、利便性を格段的に向上させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の生体内物質と結合して励起光による励起に応じて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光ゲルと、
上記蛍光ゲルの一対の端面の間の所定面に上記励起光として入射させるための検出光を出力する励起源と、
上記蛍光ゲル内の上記蛍光物質が発する上記蛍光を増幅してゲル反応光として出力するための一対の全反射ミラー及び部分反射ミラーを有し、一方の上記全反射ミラーが上記蛍光ゲルの一方の上記端面側に配置され、かつ他方の上記部分反射ミラーが上記全反射ミラーと平行にした状態で上記蛍光ゲルの他方の上記端面側に配置される光共振器と
を具える生体内物質検出装置。
【請求項２】
上記励起源は、
レーザである
請求項１に記載の生体内物質検出装置。
【請求項３】
上記光共振器により上記記蛍光が増幅され上記部分反射ミラーの出力面から出力される上記ゲル反応光を受光する受光部
を具える請求項２に記載の生体内物質検出装置。
【請求項４】
上記光共振器の上記部分反射ミラーは、
上記出力面が上記受光部の受光面と当接されて配置された
請求項３に記載の生体内物質検出装置。
【請求項５】
上記光共振器の上記部分反射ミラーの上記出力面を、上記受光部の受光面と連結する光ファイバ
を具える請求項３に記載の生体内物質検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体内物質検出装置に関し、例えば、血糖値の持続的な測定用に、生体内物質としての糖類であるグルコースの濃度を検出する体内埋込形のグルコース検出装置（以下、これを埋込型検出装置とも呼ぶ）に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病の治療では、糖尿病患者の血糖値を持続的に測定してコントロールすることが、病状の進行遅延や合併症の罹病の低減等に効果があると言われている。
【０００３】
そして糖尿病の治療では、血糖値の測定手法として例えば、一定時間毎に、糖尿病患者自身に血液を穿刺によって採取させるようにして血糖値を測定させるような手法が広く採用されている。
【０００４】
しかしながら、このような血糖値の測定手法では、糖尿病患者にとって、血液の採取の度に穿刺による苦痛を伴い、また一定時間毎に血液を採取するような手間もかかるため負担が大きい。
【０００５】
ただし、糖尿病の治療分野では、血糖値の持続的な測定に、糖尿病患者の体内でグルコースの濃度を検出可能な埋込形検出装置を用いれば、糖尿病患者の負担を大幅に軽減させ得るため、近年、その埋込型検出装置について盛んに研究されている。
【０００６】
そして従来、このような埋込型検出装置としては、例えば、図７に示すように構成されたものがある。
【０００７】
図７に示すように、従来の埋込型検出装置１００は、天板１０１Ａに窓部１０１ＡＸが形成された外装ケース１０１を有している。
【０００８】
外装ケース１０１の天板１０１Ａには、光を遮光し、かつ体内の間質液（すなわち、皮下圧の組織液）１０２に含まれるグルコースを選択的に透過させるための遮光膜１０３が、当該遮光膜１０３の一面１０３Ａを天板１０１Ａの上側に向けた姿勢で窓部１０１ＡＸを閉塞するようにして固着されている。
【０００９】
外装ケース１０１内には、グルコースと結合し励起に応じて蛍光を発する複数の所定物質（以下、これを蛍光物質とも呼ぶ）を含む蛍光ゲル１０４が、当該蛍光ゲル１０４の一面１０４Ａを遮光膜１０３の他面１０３Ｂに当接させて配置されている。
【００１０】
また外装ケース１０１内には、蛍光ゲル１０４の斜め下側の所定位置に、グルコースの濃度を検出するための光（以下、これを検出光とも呼ぶ）ＬＴ５を出力するＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）１０５が配置されている。
【００１１】
さらに外装ケース１０１内には、蛍光ゲル１０４の下に導波路１０６が、当該導波路１０６の一端１０６ＡをＬＥＤ１０５の光出力面と対向させ、かつ上側の面の一部を蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂに接触又は近接させて配置されている。
【００１２】
さらにまた外装ケース１０１内には、フォトダイオード１０７が、当該フォトダイオード１０７の受光面１０７Ａを、導波路１０６を介して蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂと対向させて配置されている。
【００１３】
因みに、外装ケース１０１内には、特に図示はしないが、埋込型検出装置１００全体を制御するための制御部を有する集積回路や、当該埋込型検出装置１００を動作させるためのバッテリ、外部の血糖計と無線通信するためのアンテナ等も配置されている。
【００１４】
埋込型検出装置１００は、係る構成のもと、糖尿病患者の体内に埋め込まれて遮光膜１０３の一面１０３Ａを当該体内の間質液１０２に接触させている。
【００１５】
これにより埋込型検出装置１００は、間質液１０２に含まれるグルコースを、遮光膜１０３を介して蛍光ゲル１０４内へ拡散させて蛍光物質と結合させる。
【００１６】
この状態で埋込型検出装置１００は、ＬＥＤ１０５に検出光ＬＴ５を出力させる共に、当該検出光ＬＴ５を導波路１０６により蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂまで導き励起光ＬＴ６として当該蛍光ゲル１０４に入射させる。
【００１７】
これにより埋込型検出装置１００は、蛍光ゲル１０４内でグルコースと結合している複数の蛍光物質をそれぞれ励起光ＬＴ６によって一旦励起させるようにして、これら複数の蛍光物質に蛍光を発生させる。
【００１８】
また埋込型検出装置１００は、蛍光ゲル１０４内の複数の蛍光物質が発した蛍光をゲル反応光ＬＴ７として、当該蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂから導波路１０６によりフォトダイオード１０７の受光面１０７Ａへ導き受光させる。
【００１９】
これにより埋込型検出装置１００は、フォトダイオード１０７により受光面１０７Ａで受光したゲル反応光ＬＴ７を光電変換して光電信号を生成する。
【００２０】
このようにして埋込型検出装置１００は、蛍光ゲル１０４を介してグルコースの濃度に応じた光強度のゲル反応光ＬＴ７を得て、そのゲル反応光ＬＴ７の光強度に応じた信号レベルの光電信号を生成する。
【００２１】
そして埋込型検出装置１００は、その光電信号をグルコースの濃度を表すグルコース濃度検出データとしてアンテナを介して体外の血糖計に送信することにより、当該血糖計においてグルコース濃度検出データに基づき血糖値を測定（すなわち、算出）させる。
【００２２】
このようにして従来の埋込型検出装置１００は、血糖値の測定用に、糖尿病患者の間質液１０２に含まれるグルコースの濃度を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００６−１０４１４０公報（第１４頁、第１５頁、図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところが、係る構成の埋込型検出装置１００では、例えば、導波路１０６の材質や形状等が適宜選定されているものの、当該導波路１０６により、ＬＥＤ１０５が出力した検出光ＬＴ５の一部しか蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂへ導いていない。
【００２５】
また埋込型検出装置１００では、例えば、導波路１０６により、蛍光ゲル１０４内の複数の蛍光物質が蛍光を発して得られるゲル反応光ＬＴ７についても一部しかフォトダイオード１０７の受光面１０７Ａへ導いていない。
【００２６】
このため埋込型検出装置１００では、蛍光ゲル１０４の他面１０４Ｂでの励起光ＬＴ６の光強度と、フォトダイオード１０７の受光面１０７Ａでのゲル反応光ＬＴ７の光強度とを比較すると、例えば、励起光ＬＴ６の光強度に対するゲル反応光ＬＴ７の光強度の割合が１０［％］程度と比較的小さくなっている。
【００２７】
また埋込型検出装置１００では、ＬＥＤ１０５の光出力面での検出光ＬＴ５の光強度と、フォトダイオード１０７の受光面１０７Ａでのゲル反応光ＬＴ７の光強度とを比較すると、例えば、検出光ＬＴ５の光強度に対するゲル反応光ＬＴ７の光強度の割合が１００［ｐｐｍ］程度と格段的に小さくなっている。
【００２８】
すなわち、埋込型検出装置１００では、ＬＥＤ１０５が出力した検出光ＬＴ５をもとに、ゲル反応光ＬＴ７をフォトダイオード１０７で受光するようにして得るための効率（以下、これを光効率とも呼ぶ）が良いとは言い難い。
【００２９】
そして埋込形検出装置１００では、光効率がわるいためにゲル反応光ＬＴ７の光強度が比較的小さい場合は、フォトダイオード１０７によって当該ゲル反応光ＬＴ７を光電変換して得られる光電信号の信号レベルも比較的小さくなる。
【００３０】
この場合、埋込型検出装置１００では、例えば、集積回路において光電信号を的確に処理するために、光電信号を増幅するアンプの回路規模を増大させる必要があり、集積回路の構成が煩雑化すると共に消費電力が増大することになる。
【００３１】
また埋込型検出装置１００では、このような場合に例えば、外装ケース１０１に外部から光が入り込んでフォトダイオード１０７で受光すると、当該外部の光が光電信号の信号レベルを著しく変化させて、グルコースの濃度の検出精度が著しく低下することになる。
【００３２】
一方、埋込型検出装置１００では、光効率がわるいながらも、ＬＥＤ１０５が出力する検出光ＬＴ５の光強度を増大させる場合は、これに伴いゲル反応光ＬＴ７の光強度を比較的大きくし、光電信号の信号レベルも比較的大きくすることができる。
【００３３】
ただし、埋込形検出装置１００では、このような場合、集積回路においてアンプの回路規模を増大させずに光電信号を的確に処理し得るものの、ＬＥＤ１０５が出力する検出光ＬＴ５の光強度を増大させる分、消費電力が増大することになる。
【００３４】
このように埋込型検出装置１００では、光効率がわるいと、グルコースの濃度を検出するための回路規模や消費電力を増大させ、又は当該グルコースの濃度の検出精度を著しく低下させることになり、利便性を向上させ難いという問題があった。
【００３５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、利便性を格段的に向上させ得る生体内物質検出装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
かかる課題を解決するため本発明においては、特定の生体内物質と結合して励起光による励起に応じて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光ゲルと、蛍光ゲルの一対の端面の間の所定面に励起光として入射させるための検出光を出力する励起源と、蛍光ゲル内の蛍光物質が発する蛍光を増幅してゲル反応光として出力するための一対の全反射ミラー及び部分反射ミラーを有し、一方の全反射ミラーが蛍光ゲルの一方の端面側に配置され、かつ他方の部分反射ミラーが全反射ミラーと平行にした状態で蛍光ゲルの他方の端面側に配置される光共振器とを設けるようにした。
【００３７】
従って本発明では、従来に比して、励起源の光出力面での検出光の光強度に対する、受光部の受光面でのゲル反応光の光強度の割合を格段的に増大させて、当該検出光をもとにゲル反応光を得るための光効率を大幅に改善することができ、回路規模や消費電力を何ら増大させることなく、また検出精度を著しく低下させることもなく、生体内物質の濃度を検出することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、特定の生体内物質と結合して励起光による励起に応じて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光ゲルと、蛍光ゲルの一対の端面の間の所定面に励起光として入射させるための検出光を出力する励起源と、蛍光ゲル内の蛍光物質が発する蛍光を増幅してゲル反応光として出力するための一対の全反射ミラー及び部分反射ミラーを有し、一方の全反射ミラーが蛍光ゲルの一方の端面側に配置され、かつ他方の部分反射ミラーが全反射ミラーと平行にした状態で蛍光ゲルの他方の端面側に配置される光共振器とを設けるようにしたことにより、従来に比して、励起源の光出力面での検出光の光強度に対する、受光部の受光面でのゲル反応光の光強度の割合を格段的に増大させて、当該検出光をもとにゲル反応光を得るための光効率を大幅に改善することができ、回路規模や消費電力を何ら増大させることなく、また検出精度を著しく低下させることもなく、生体内物質の濃度を検出することができ、かくして利便性を格段的に向上させ得る生体内物質検出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態による埋込型検出装置の内部構成を示す略線的断面図である。
【図２】蛍光ゲルの構成を示す略線的側面図である。
【図３】光共振器の全反射ミラー及び部分反射ミラーの配置の説明に供する略線的側面図である。
【図４】蛍光ゲル内での蛍光物質の自然放出及び誘導放出の説明に供する略線図である。
【図５】光共振器からのゲル反応光の出力の説明に供する略線的側面図である。
【図６】埋込型検出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】従来の埋込型検出装置の内部構成を示す略線的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下図面を用いて、発明を実施するための最良の形態（以下、これを実施の形態とも呼ぶ）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）実施の形態
（２）他の実施の形態
【００４１】
（１）実施の形態
（１−１）埋込形検出装置の内部構成
図１において、１は全体として本発明を適用した埋込型検出装置を示す。係る埋込型検出装置１は、例えば、天板２Ａの所定位置に窓部２ＡＸが形成された例えば、略偏平箱型の外装ケース２を有している。
【００４２】
因みに、以下の説明では、便宜上、図中に矢印ａ１で示す方向を、左方向とも呼び、当該左方向とは逆の方向を、右方向とも呼ぶ。
【００４３】
また、以下の説明では、便宜上、図中に矢印ｂ１で示す方向を、上方向とも呼び、当該上方向とは逆の方向を、下方向とも呼ぶ。
【００４４】
外装ケース２の天板２Ａには、遮光膜３が、当該遮光膜３の一面３Ａを上側に向けた姿勢で窓部２ＡＸを閉塞するようにして固着されている。
【００４５】
遮光膜３は、外装ケース２の内部の検出光ＬＴ１や励起光等を外部に漏らさないように遮光すると共に、当該外装ケース２の外部の光を内部に入射させないように遮光しつつ、種々の生体内物質のうちグルコースを選択的に透過させ得るように形成されている。
【００４６】
一方、外装ケース２内には、例えば、偏平矩形状の蛍光ゲル４が、当該蛍光ゲル４の一面４Ａを遮光膜３の他面３Ｂに当接させて配置されている。
【００４７】
蛍光ゲル４は、複数の蛍光物質を含んでいる。そして蛍光物質は、蛍光ゲル４内にグルコースが拡散された場合に、当該グルコースと結合するような性質を有している。
【００４８】
また蛍光物質は、グルコースと結合した状態では励起光のエネルギーの一部を吸収して励起され、エネルギーの高い励起状態からエネルギーの低い例えば、基底状態へ遷移するときに、励起状態のエネルギーと遷移先の基底状態のエネルギーとの差に等しいエネルギーの蛍光を発するような性質も有している。
【００４９】
すなわち、蛍光物質は、グルコースと結合した状態で励起されると、励起状態から規定状態へ遷移するときに、励起状態のエネルギーと遷移先の基底状態のエネルギーとの差に相当する波長（すなわち、励起光の波長とは異なる波長）の蛍光を発するような性質も有している。
【００５０】
また外装ケース２内には、半導体レーザ等のレーザ５が、当該レーザ５の光出力面５Ａを蛍光ゲル４の他面４Ｂと対向させて配置されている。
【００５１】
レーザ５は、グルコースの濃度の検出用に、蛍光ゲル４内の蛍光物質を励起可能な所定の波長の検出光ＬＴ１（すなわち、レーザ光）を出力するものである。
【００５２】
そしてレーザ５は、例えば、蛍光ゲル４の他面４Ｂの左端から右端に亘って検出光ＬＴ１をほぼ均一に照射可能なように形成されている。
【００５３】
さらに外装ケース２内には、フォトダイオード６が、例えば、当該フォトダイオード６の受光面６Ａを、蛍光ゲル４の長方形状の一対の端面４Ｃ、４Ｄのうち右側に位置する端面４Ｄと所定の間隙を介して対向させて配置されている。
【００５４】
因みに、以下の説明では、蛍光ゲル４において長方形状の一対の端面４Ｃ、４Ｄのうち、左側に位置する一方の端面４Ｃを、左端面４Ｃとも呼び、右側に位置する他方の端面４Ｄを、右端面４Ｄとも呼ぶ。
【００５５】
さらにまた外装ケース２内には、集積回路７が配置され、当該集積回路７がレーザ５及びフォトダイオード６各々と電気的に接続されている。
【００５６】
因みに、外装ケース２内には、外部の血糖計（図示せず）と無線通信するための後述するアンテナが収納され、当該アンテナが集積回路７と電気的に接続されている。
【００５７】
また外装ケース２内には、埋込型検出装置１全体を動作させるためのバッテリ（図示せず）も収納されている。
【００５８】
そして埋込型検出装置１は、糖尿病患者の体内に埋め込まれて遮光膜３の一面３Ａを当該体内の間質液８（すなわち、皮下圧の組織液）に接触させている。
【００５９】
よって埋込型検出装置１は、体内に埋め込まれた状態では遮光膜３で、間質液８に含まれる種々の生体内物質のうちグルコースを選択的に透過させて蛍光ゲル４内へ拡散させることにより、当該蛍光ゲル４内でグルコースを蛍光物質と結合させる。
【００６０】
そして埋込型検出装置１は、レーザ５に検出光ＬＴ１を出力させる共に、その検出光ＬＴ１を、蛍光物質を励起させるための励起光として蛍光ゲル４に入射させる。
【００６１】
これにより埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４内でグルコースと結合している複数の蛍光物質をそれぞれ励起光のエネルギーの一部を吸収させて励起させる。
【００６２】
また埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４内で励起させた複数の蛍光物質がエネルギーの高い励起状態からエネルギーの低い基底状態へ遷移するときに発する蛍光をゲル反応光ＬＴ２としてフォトダイオード６の受光面６Ａで受光する。
【００６３】
すなわち、埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４を介してグルコースの濃度に応じた光強度のゲル反応光ＬＴ２を得て、当該ゲル反応光ＬＴ２をフォトダイオード６の受光面６Ａで受光する。
【００６４】
そして埋込型検出装置１は、フォトダイオード６により受光面６Ａで受光したゲル反応光ＬＴ２を光電変換して、そのゲル反応光ＬＴ２の光強度に応じた信号レベルの光電信号を生成すると共に、当該生成した光電信号を集積回路に送出する。
【００６５】
これにより埋込型検出装置１は、集積回路７において後述するように光電信号をもとに、グルコースの濃度を表すグルコース濃度検出データを生成する。
【００６６】
このようにして埋込型検出装置１は、血糖値の測定用に、糖尿病患者の間質液８に含まれるグルコースの濃度を検出している。
【００６７】
そして埋込型検出装置１は、集積回路７により、その生成したグルコース濃度検出データを、アンテナを介して糖尿病患者の体外にある血糖計に送信する。
【００６８】
これにより埋込型検出装置１は、体外の血糖計にグルコース濃度検出データに基づき所定の演算処理を実行させて、糖尿病患者の血糖値を測定（すなわち、算出）させることができる。
【００６９】
係る構成に加えて、図２に示すように、蛍光ゲル４は、互いに平行な一面４Ａ及び他面４Ｂ間の厚みＴＨ１が例えば、数［ｍｍ］のような所定の厚みに選定されている。また蛍光ゲル４は、互いに平行な左端面４Ｃ及び右端面４Ｄが等しい大きさを有している。
【００７０】
そして蛍光ゲル４は、ゲル反応光ＬＴ２の波長（すなわち、蛍光物質が発する蛍光の波長でもある）をλとし、左端面４Ｃから右端面４Ｄまでの長さ（以下、これをゲル長さとも呼ぶ）をＬＨ１とすると、当該ゲル長さが、（１）式
【００７１】
ＬＥ１≦ｎλ                                                    ……（１）
（ｎは整数）
【００７２】
で表されるように、ゲル反応光ＬＴ２の波長のｎ倍（例えば、１０００倍）の長さ以下の所定の長さに選定されている。
【００７３】
そして外装ケース２内（図１）には、蛍光ゲル４の配置箇所に光共振器１０が設けられている。光共振器１０は、例えば、それぞれ一面が反射面１１Ａ、１２Ａとなる平板状の一対の反射ミラー１１、１２を有している。
【００７４】
光共振器１０の一方の反射ミラー１１は、反射面１１Ａにより、複数の蛍光物質が発する蛍光を全て反射し得るように、当該蛍光に対する反射面１１Ａの反射率が１００［％］に選定されている。
【００７５】
また光共振器１０の他方の反射ミラー１２は、反射面１２Ａにより、複数の蛍光物質が発する蛍光の一部を反射させ、かつ残りの部分を透過させ得るように、当該蛍光に対する反射面１２Ａの反射率が１００［％］よりも小さい所定の値に選定されている。
【００７６】
因みに、以下の説明では、光共振器１０の一対の反射ミラー１１、１２のうち、反射面１１Ａにより、複数の蛍光物質が発する蛍光を全て反射し得る一方の反射ミラー１１を、全反射ミラー１１とも呼ぶ。
【００７７】
また、以下の説明では、光共振器１０の一対の反射ミラー１１、１２のうち、反射面１２Ａにより、複数の蛍光物質が発する蛍光の一部を反射させ、かつ残りの部分を透過させ得る他方の反射ミラー１２を、部分反射ミラー１２とも呼ぶ。
【００７８】
全反射ミラー１１は、反射面１１Ａの大きさ及び形状が例えば、蛍光ゲル４の左端面４Ｃの大きさ及び形状と等しい大きさ及び形状に選定されている。
【００７９】
また部分反射ミラー１２は、反射面１２Ａの大きさ及び形状が例えば、蛍光ゲル４の右端面４Ｄの大きさ及び形状と等しい大きさ及び形状に選定されている。
【００８０】
そして光共振器１０において全反射ミラー１１は、反射面１１Ａ全体を蛍光ゲル４の左端面４Ｃ全体と当接させ、又は平行な状態で近接させて配置されている。
【００８１】
また光共振器１０において部分反射ミラー１２は、反射面１２Ａを、全反射ミラー１１の反射面１１Ａと平行にし、かつ当該反射面１２Ａ全体を蛍光ゲル４の右端面４Ｄ全体と当接させ、又は平行な状態で近接させて配置されている。
【００８２】
因みに、光共振器１０において部分反射ミラー１２は、他面である出力面１２Ｂ（すなわち、反射面１２Ａの裏面）を、フォトダイオード６の受光面６Ａと所定の間隙を介して平行にして対向させている。
【００８３】
ここで、図３に示すように、光共振器１０は、ゲル反応光ＬＴ２の波長（すなわち、蛍光物質が発する蛍光の波長でもある）をλとし、全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２の対向する反射面１１Ａ、１２Ａ間の距離（以下、これをミラー間距離とも呼ぶ）をＬＥ２とすると、当該ミラー間距離が、（２）式
【００８４】
ＬＥ２＝ｎλ                                                    ……（２）
（ｎは整数）
【００８５】
で表されるように、ゲル反応光ＬＴ２の波長のｎ倍（例えば、１０００倍）となる、ゲル長さ以上の所定の長さに選定されている。
【００８６】
すなわち、埋込型検出装置１は、光共振器１０においてゲル反応光ＬＴ２の波長のｎ倍となるミラー間距離だけ離隔させて配置された全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２の間に蛍光ゲル４を挿入している。
【００８７】
これにより埋込型検出装置１は、光共振器１０の全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２の間で蛍光ゲル４をレーザ媒質のように機能させている。
【００８８】
よって埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４と、レーザ５と、光共振器１０（すなわち、一対の全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２）とをあたかもレーザ発振器のように機能させている。
【００８９】
従って埋込型検出装置１は、グルコースの濃度の検出時、蛍光物質の励起源であるレーザ５に検出光ＬＴ１を連続的に出力させて、当該検出光ＬＴ１を蛍光ゲル４に励起光として入射させる。
【００９０】
これにより図４に示すように、埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４内で、それぞれグルコースと結合している蛍光物質１５Ａを励起光のエネルギーの一部を吸収させて励起させる。
【００９１】
よって蛍光ゲル４内で励起した蛍光物質１５Ｂは、励起時点から一定時間に達すると、励起状態からエネルギーの低い規定状態に遷移しながら、励起状態のエネルギーと遷移先の基底状態のエネルギーとの差に等しいエネルギーの蛍光ＬＴ２Ａを自然放出する。
【００９２】
また蛍光ゲル４内で励起した蛍光物質１５Ｂは、励起時点から一定時間に達する前に他の蛍光物質１５Ｂから自然放出された蛍光ＬＴ２Ａが入射すると、励起状態から基底状態へ遷移しながら、その入射した蛍光ＬＴ２Ａをそのまま放出しつつ、当該蛍光ＬＴ２Ａとエネルギー、位相及び進行方向の等しい蛍光ＬＴ２Ａを誘導放出する。
【００９３】
さらに蛍光ゲル４内で励起した蛍光物質１５Ｂは、励起時点から一定時間に達する前に他の蛍光物質１５Ｂから誘導放出された蛍光ＬＴ２Ａが入射すると、励起状態から基底状態へ遷移しながら、その入射した蛍光ＬＴ２Ａをそのまま放出しつつ、当該蛍光ＬＴ２Ａとエネルギー、位相及び進行方向の等しい蛍光ＬＴ２Ａを誘導放出する。
【００９４】
そして図５に示すように、光共振器１０は、蛍光ゲル４内で複数の蛍光物質１５Ｂが発した（すなわち、自然放出や誘導放出した）蛍光ＬＴ２Ａのうち左側へ進行する蛍光ＬＴ２Ａについては、全反射ミラー１１の反射面１１Ａで右側へ反射させる。
【００９５】
また光共振器１０は、蛍光ゲル４内で複数の蛍光物質１５Ｂが発した蛍光ＬＴ２Ａのうち右側へ進行する蛍光ＬＴ２Ａについては、部分反射ミラー１２の反射面１２Ａで左側へ反射させる。
【００９６】
すなわち、光共振器１０は、上述したミラー間距離ＬＥ２で配置された全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２の反射面１１Ａ、１２Ａの間で複数の蛍光物質１５Ｂが発する蛍光ＬＴ２Ａを往復させる。
【００９７】
これにより埋込型検出装置１は、光共振器１０の全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２の間で蛍光ゲル４内の複数の蛍光物質１５Ａに励起と、自然放出と、誘導放出とを連鎖的に繰り返させるようにして、当該蛍光物質１５Ａの発する蛍光ＬＴ２Ａを増幅することができる。
【００９８】
そして埋込型検出装置１は、光共振器１０によって増幅した蛍光ＬＴ２Ａの一部をゲル反応光ＬＴ２として部分反射ミラー１２を透過させて出力面１２Ｂからフォトダイオード６側へ出力させることができる。
【００９９】
このようにして埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５の光出力面５Ａでの検出光ＬＴ１の光強度に対する、フォトダイオード６の受光面６Ａでのゲル反応光ＬＴ２の光強度の割合を格段的に増大させることができる。
【０１００】
また埋込型検出装置１は、蛍光物質の励起源として指向性の良いレーザ５を用いることで、当該レーザ５が出力した検出光ＬＴ１のほぼ全体を励起光として蛍光ゲル４の他面４Ｂに入射させることができる。
【０１０１】
さらに埋込型検出装置１は、光共振器１０により、蛍光ゲル４内の複数の蛍光物質１５Ａが発する蛍光ＬＴ２Ａを、進行方向を揃えて増幅させることにより、部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂから出力するゲル反応光ＬＴ２の指向性を高めることができる。
【０１０２】
このため埋込型検出装置１は、光共振器１０の部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂから出力するゲル反応光ＬＴ２のほぼ全体をフォトダイオード６の受光面６Ａで受光することができる。
【０１０３】
よって埋込型検出装置１は、従来に比して、検出光ＬＴ１の光強度に対するゲル反応光ＬＴ２の光強度の割合を例えば、１０００倍程度大きくすることができる。
【０１０４】
従って埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５が出力した検出光ＬＴ１をもとに、ゲル反応光ＬＴ２をフォトダイオード６で受光するようにして得るための光効率を大幅に改善することができる。
【０１０５】
（１−２）埋込形検出装置の回路構成
次いで、図６を用いて埋込型検出装置１の回路構成について説明する。埋込型検出装置１は、上述したように集積回路７を有している。
【０１０６】
集積回路７には、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）２０が設けられている。そしてＭＣＵ２０は、内部のメモリに予め記憶された所定のプログラムに従って埋込型検出装置１全体を制御することにより、グルコースの濃度を検出するグルコース濃度検出処理を連続的又は間欠的に実行する。
【０１０７】
これにより集積回路７においてＭＣＵ２０は、グルコースの濃度の検出時、内部のメモリに予め記憶しているデジタルのレーザ制御データをＤＡ（Digital  Analog）コンバータ２１を介してアナログのレーザ制御信号に変換した後、レーザドライバ２２に送出する。
【０１０８】
そしてＭＣＵ２０は、レーザドライバ２２によりレーザ制御信号に基づきレーザ５を連続的に駆動させて、当該レーザ５に所定の光強度の検出光ＬＴ１を出力させる。
【０１０９】
よってＭＣＵ２０は、レーザ５に出力させた検出光ＬＴ１を蛍光ゲル４の他面４Ｂに照射するようにして、当該蛍光ゲル４に検出光ＬＴ１を励起光として入射させる。
【０１１０】
これによりＭＣＵ２０は、蛍光ゲル４内でグルコースと結合している複数の蛍光物質に蛍光ＬＴ２Ａを発生させると共に、光共振器１０により当該蛍光ＬＴ２Ａを増幅させゲル反応光ＬＴ２として出力させてフォトダイオード６の受光面６Ａで受光させることができる。
【０１１１】
またＭＣＵ２０は、フォトダイオード６により受光面６Ａで受光されたゲル反応光ＬＴ２が光電変換されアナログの光電信号として出力されると、当該光電信号を集積回路７においてアンプ２３に取り込む。
【０１１２】
さらにＭＣＵ２０は、アンプ２３により光電信号を増幅した後、ＡＤ（Analog  Digital）コンバータ２４を介してデジタルのグルコース濃度検出データに変換して取り込んで例えば、内部のメモリに一旦記憶する。
【０１１３】
そしてＭＣＵ２０は、例えば、定期的又は体外の血糖計と通信接続されたときのように任意のタイミングでメモリからグルコース濃度検出データを読み出すと共に、当該読み出したグルコース濃度検出データを通信モジュール２５に送出して所定の送信処理を施した後、アンテナ２６を介して血糖計に送信する。
【０１１４】
このようにしてＭＣＵ２０は、体内の間質液８に含まれるグルコースの濃度を検出し、当該検出したグルコースの濃度を血糖値の測定用として血糖計に送信することができる。
【０１１５】
（１−３）実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、埋込型検出装置１では、グルコースと結合し励起光による励起に応じて蛍光ＬＴ２Ａを発する複数の蛍光物質を含む蛍光ゲル４を配置するようにした。
【０１１６】
また埋込型検出装置１は、レーザ５を、光出力面５Ａを蛍光ゲル４の左端面４Ｃ及び右端面４Ｄの間の他面４Ｂと対向させて配置するようにした。
【０１１７】
さらに埋込型検出装置１は、蛍光物質が発する蛍光ＬＴ２Ａを増幅させるための光共振器１０の全反射ミラー１１を蛍光ゲル４の左端面４Ｃ側に配置すると共に、部分反射ミラー１２を当該蛍光ゲル４の右端面４Ｄ側に配置するようにした。
【０１１８】
そして埋込型検出装置１は、レーザ５に出力させた検出光ＬＴ１を、蛍光物質を励起させるための励起光として蛍光ゲル４に入射させる。
【０１１９】
これにより埋込型検出装置１は、蛍光ゲル４内でグルコースと結合している複数の蛍光物質に蛍光ＬＴ２Ａを発生させると共に、当該蛍光物質が発した蛍光ＬＴ２Ａを光共振器１０により増幅しゲル反応光ＬＴ２として出力するようにした。
【０１２０】
従って埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５の光出力面５Ａでの検出光ＬＴ１の光強度に対する、フォトダイオード６の受光面６Ａでのゲル反応光ＬＴ２の光強度の割合を格段的に増大させることができる。
【０１２１】
すなわち、埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５が出力した検出光ＬＴ１をもとに、ゲル反応光ＬＴ２をフォトダイオード６で受光するようにして得るための光効率を大幅に改善することができる。
【０１２２】
よって埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５が出力する検出光ＬＴ１の光強度を何ら増大させることなく、フォトダイオード６で受光するゲル反応光ＬＴ２の光強度と共に、当該ゲル反応光ＬＴ２を光電変換して得られる光電信号の信号レベルを格段的に増大させることができる。
【０１２３】
その結果、埋込型検出装置１は、例えば、集積回路７の構成を何ら煩雑化させることなく（すなわち、光電信号を増幅するアンプ２３の回路規模を何ら増大させることなく）、光電信号を的確に処理することができる。
【０１２４】
また埋込型検出装置１は、仮に外装ケース２内に外部から光が入り込んでフォトダイオード６で受光されたとしても、当該外部の光が光電信号の信号レベルを著しく変化させて、グルコースの濃度の検出精度が著しく低下することも防止することができる。
【０１２５】
すなわち、埋込型検出装置１は、仮に外装ケース２内に外部から光が入り込んでフォトダイオード６で受光されたとしても、光電信号のＳ／Ｎを改善することができる。
【０１２６】
従って埋込型検出装置１は、このように従来に比して光効率を大幅に良くし得るため、回路規模や消費電力を何ら増大させることなく、またグルコースの濃度の検出精度を著しく低下させることもなく、グルコースの濃度を検出することができる。
【０１２７】
以上の構成によれば、埋込型検出装置１は、グルコースと結合し励起光の励起に応じて蛍光ＬＴ２Ａを発する複数の蛍光物質を含む蛍光ゲル４を配置すると共に、レーザ５を、光出力面５Ａから出力する検出光ＬＴ１を蛍光ゲル４の左端面４Ｃ及び右端面４Ｄの間の他面４Ｂに励起光として入射させるように配置し、蛍光物質が発する蛍光ＬＴ２Ａを増幅させるための光共振器１０の一対の全反射ミラー１１及び部分反射ミラー１２のうち一方の全反射ミラー１１を蛍光ゲル４の左端面４Ｃ側に配置し、かつ他方の部分反射ミラー１２を当該蛍光ゲル４の右端面４Ｄ側に配置するようにした。
【０１２８】
これにより埋込型検出装置１は、従来に比して、レーザ５が検出光ＬＴ１を出力したときの光強度に対する、フォトダイオード６の受光面６Ａでゲル反応光ＬＴ２を受光したときの光強度の割合を格段的に増大させて、検出光ＬＴ１をもとにゲル反応光ＬＴ２を得るための光効率を大幅に改善することができる。
【０１２９】
よって埋込型検出装置１は、回路規模や消費電力を何ら増大させることなく、またグルコースの濃度の検出精度を著しく低下させることもなく、グルコースの濃度を検出することができ、かくして利便性を格段的に向上させることができる。
【０１３０】
また埋込型検出装置１は、蛍光物質の励起源として指向性の良いレーザ５を用いるようにした。よって埋込型検出装置１は、レーザ５が出力した検出光ＬＴ１のほぼ全体を励起光として蛍光ゲル４の他面４Ｂに入射させることができる。
【０１３１】
さらに埋込型検出装置１は、光共振器１０により、蛍光ゲル４内の複数の蛍光物質１５Ａが発する蛍光ＬＴ２Ａを、進行方向を揃えて増幅させるようにした。
【０１３２】
従って埋込型検出装置１は、光共振器１０の部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂから出力するゲル反応光ＬＴ２の指向性を高めて、当該ゲル反応光ＬＴ２のほぼ全体をフォトダイオード６の受光面６Ａで受光することができる。
【０１３３】
よって埋込型検出装置１は、検出光ＬＴ１の光強度に対するゲル反応光ＬＴ２の光強度の割合をさらに大きくして、当該検出光ＬＴ１をもとにゲル反応光ＬＴ２を得るための光効率をさらに改善することができる。
【０１３４】
（２）他の実施の形態
（２−１）他の実施の形態１
なお上述した実施の形態においては、埋込型検出装置１において部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂを、フォトダイオード６の受光面６Ａと所定の間隙を介して平行にして対向させるようにした場合について述べた。
【０１３５】
しかしながら本発明は、これに限らず、埋込型検出装置１において部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂ全体を、フォトダイオード６の受光面６Ａ全体と当接させるようにしても良い。
【０１３６】
本発明は、係る構成によれば、仮に外装ケース２内に外部の光が入り込んだとしても、当該外部の光がフォトダイオード６の受光面６Ａで受光されることを防止することができ、光電信号のＳ／Ｎを大幅に改善することができる。
【０１３７】
また本発明は、係る構成によれば、部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂ全体をフォトダイオード６の受光面６Ａ全体と当接させることで、光共振器１０とフォトダイオード６との配置スペースを小さくすることができ、埋込型検出装置１を小型化することができる。
【０１３８】
これに加えて本発明は、埋込型検出装置１において部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂを、フォトダイオード６の受光面６Ａと所定の間隙を介して平行にして対向させるものの、当該部分反射ミラー１２の出力面１２Ｂ全体を、フォトダイオード６の受光面６Ａ全体と光ファイバを介して連結するようにしても良い。
【０１３９】
本発明は、係る構成によっても、仮に外装ケース２内に外部の光が入り込んだ場合に、当該外部の光がフォトダイオード６の受光面６Ａで受光されることを防止することができ、光電信号のＳ／Ｎを大幅に改善することができる。
【０１４０】
（２−２）他の実施の形態２
また上述した実施の形態においては、埋込型検出装置１においてレーザ５を、光出力面５Ａを蛍光ゲル４の他面４Ｂと対向させて配置するようにした場合について述べた。
【０１４１】
しかしながら本発明は、これに限らず、埋込型検出装置１においてレーザ５を、光出力面５Ａを蛍光ゲル４の他面４Ｂと対向させて配置するものの、当該レーザ５の光出力面５Ａと蛍光ゲル４の他面４Ｂとを光ファイバや導波路を介して連結するようにしても良い。
【０１４２】
また本発明は、埋込型検出装置１においてレーザ５を光出力面５Ａが蛍光ゲル４の他面４Ｂと対向しない任意に位置に配置して、当該レーザ５の光出力面５Ａと蛍光ゲル４の他面４Ｂとを光ファイバや導波路を介して連結するようにしても良い。
【０１４３】
本発明は、これらの構成によっても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
（２−３）他の実施の形態３
さらに上述した実施の形態においては、ＭＣＵ２０がＡＤコンバータ２４から取り込んだグルコース濃度検出データを内部のメモリに一旦記憶しておき、グルコース濃度検出データを任意のタイミングでメモリから読み出して血糖計に送信するようにした場合について述べた。
【０１４５】
しかしながら本発明は、これに限らず、ＭＵＣ２０がＡＤコンバータ２４からグルコース濃度検出データを取り込みながら、当該グルコース濃度検出データを血糖計へ送信するようにしても良い。
【０１４６】
（２−４）他の実施の形態４
さらに上述した実施の形態においては、本発明による生体内物質検出装置を、図１乃至図６について上述した埋込型検出装置１に適用するようにした場合について述べた。
【０１４７】
しかしながら本発明は、これに限らず、蛍光ゲルを構成する蛍光物質や励起源が出力する検出光の波長等を適宜選定することにより、生体内物質としての体内酸素や体内炭酸ガスの濃度を検出する埋込型の生体内物質検出装置に適用することができる。
【０１４８】
また本発明は、本発明による生体内物質検出装置を、例えば、蛍光ゲル、レーザ及び光共振器を体内に留置し、フォトダイオード、集積回路、アンテナ及びバッテリを体外に留置するように構成された生体内物質検出装置に適用することもできる。
【０１４９】
因みに、本発明は、生体内物質検出装置を、蛍光ゲル、レーザ及び光共振器を体内に留置し、フォトダイオード、集積回路、アンテナ及びバッテリを体外に留置するように構成する場合は、部分反射ミラーの出力面全体をフォトダイオードの受光面全体と光ファイバを介して連結することにより、上述した上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５０】
すなわち、本発明は、係る構成によれば、フォトダイオード６の受光面６Ａでゲル反応光以外の光が受光されることを防止することができ、その結果、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
さらに本発明は、本発明による生体内物質検出装置を、例えば、蛍光ゲル、レーザ、光共振器及びフォトダイオードを体内に留置し、集積回路、アンテナ及びバッテリを体外に留置するように構成された生体内物質検出装置に適用することもできる。
【０１５２】
さらにまた本発明は、本発明による生体内物質検出装置を、例えば、体内に留置させる蛍光ゲル、レーザ及び光共振器と、光共振器から出力されるゲル反応光を体外に導くための光ファイバと、レーザに電気的に接続され体外に引き出される信号線とから構成され、体外の例えば、血糖計と一体化された濃度検出制御装置に設けられたフォトダイオードに光ファイバが着脱可能に連結され、かつ当該濃度検出制御装置に設けられた集積回路に信号線が着脱可能に接続される生体内物質検出装置等のように、この他種々の構成の生体内物質検出装置にも広く適用することができる。
【０１５３】
（２−５）他の実施の形態５
さらに上述した実施の形態においては、蛍光ゲルに含まれる蛍光物質と結合する特定の生体内物質として、図１乃至図６について上述したグルコースを適用するようにした場合について述べた。
【０１５４】
しかしながら本発明は、これに限らず、体内酸素や体内炭酸ガス等のように、この他種々の生体内物質を広く適用することができる。
【０１５５】
（２−６）他の実施の形態６
さらに上述した実施の形態においては、特定の生体内物質と結合して励起光による励起に応じて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光ゲルとして、図１乃至図６について上述したグルコースと結合する複数の蛍光物質を含む蛍光ゲル４を適用するようにした場合について述べた。
【０１５６】
しかしながら本発明は、これに限らず、体内酸素や体内炭酸ガスのような生体内物質と結合して励起に応じて蛍光を発する複数の蛍光物質を含む蛍光ゲル等のように、この他種々の構成の蛍光ゲルを広く適用することができる。
【０１５７】
（２−７）他の実施の形態７
さらに上述した実施の形態においては、蛍光ゲルの一対の端面の間の所定面に励起光として入射させるための検出光を出力する励起源として、図１乃至図６について上述したレーザ５を適用するようにした場合について述べた。
【０１５８】
しかしながら本発明は、これに限らず、ＬＥＤやランプ等のように、この他種々の励起源を広く適用することができる。
【０１５９】
（２−８）他の実施の形態８
さらに上述した実施の形態においては、蛍光ゲル内の蛍光物質が発する蛍光を増幅してゲル反応光として出力するための一対の全反射ミラー及び部分反射ミラーを有し、一方の全反射ミラーが蛍光ゲルの一方の端面側に配置され、かつ他方の部分反射ミラーが全反射ミラーと平行にした状態で蛍光ゲルの他方の端面側に配置される光共振器として、図１乃至図６について上述した平板状の全反射ミラー１１及び平板状の部分反射ミラー１２を有する光共振器１０を適用するようにした場合について述べた。
【０１６０】
しかしながら本発明は、これに限らず、平板状の全反射ミラー１１と、光ファイバの一端面にゲル反応光ＬＴ２の一部を反射させ、かつ残りの部分を透過させる（すなわち、ゲル反応光ＬＴ２の反射率が１００［％］よりも小さい所定の値に選定された）反射膜をコーティングするようにして形成された当該光ファイバ一体型の部分反射ミラーとを有する光検出器のように、この他種々の構成の光共振器を広く適用することができる。
【０１６１】
（２−９）他の実施の形態９
さらに上述した実施の形態においては、光共振器により記蛍光が増幅され部分反射ミラーの出力面から出力されるゲル反応光を受光する受光部として、図１乃至図６について上述したフォトダイオード６を適用するようにした場合について述べた。
【０１６２】
しかしながら本発明は、これに限らず、フォトトランジスタのように、この他種々の受光部を広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、グルコースのような生体内物質の濃度を検出する埋込型検出装置等の生体内物質検出装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１……埋込型検出装置、３……遮光膜、４……蛍光ゲル、５……レーザ、５Ａ……光出力面、６……フォトダイオード、１０……光共振器、１１……全反射ミラー、１１Ａ、１２Ａ……反射面、１２……部分反射ミラー、１２Ｂ……出力面、１５Ａ、１５Ｂ……蛍光物質、ＬＴ１……検出光、ＬＴ２……ゲル反応光、ＬＴ２Ａ……蛍光。
【図１】
2014203831.tif 000003
【図２】
2014203831.tif 000004
【図３】
2014203831.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014203831.tif 000008
【図７】
2014203831.tif 000009