(57)【要約】【課題】水を含有する被検体中の特定成分の濃度を正しく測定するための新しい手法の提案。【解決手段】濃度測定装置１において、光源１０により、被検体Ｓ中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光が被検体Ｓに照射される。被検体Ｓを透過した透過光は受光部５０で受光される。旋光度算出部１２０は、受光部５０からの出力信号を用いて被検体Ｓの旋光度を算出し、吸光度算出部１３０は、受光部からの出力信号を用いて被検体Ｓの吸光度を算出する。そして、濃度算出部１４０が、グルコース単体の水溶液に係るグルコース測定データ６３０と、タンパク質単体の水溶液に係るタンパク質測定データ６４０と、旋光度算出部１２０により算出された旋光度と、吸光度算出部１３０により算出された吸光度とを用いて、グルコースの濃度を算出する。【選択図】図１
2014032146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、旋光性及び吸光性を有する第１成分及び第２成分とを含有する被検体の前記第１成分の濃度を測定する濃度測定装置であって、
前記被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を前記被検体に照射する照射部と、
前記被検体を透過した透過光を受光する受光部と、
前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の旋光度を算出する旋光度算出部と、
前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の吸光度を算出する吸光度算出部と、
前記第１成分単体の水溶液に係る第１測定データと、前記第２成分単体の水溶液に係る第２測定データと、前記旋光度算出部により算出された旋光度と、前記吸光度算出部により算出された吸光度とを用いて、前記第１成分の濃度を算出する濃度算出部と、
を備えた濃度測定装置。
【請求項２】
前記被検体は生体であり、
前記第１成分はグルコースであり、
前記第２成分はタンパク質であり、
前記照射部は、４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍を前記波長域とする、
請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記照射部は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の旋光度用測定光を照射し、
前記旋光度算出部は、前記旋光度用測定光が照射された際の前記受光部からの出力信号を用いて旋光度を算出する、
請求項２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記照射部は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、１１００ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、１３００ｎｍ近傍の何れかの波長域の吸光度用測定光を照射し、
前記吸光度算出部は、前記吸光度用測定光が照射された際の前記受光部からの出力信号を用いて吸光度を算出する、
請求項２又は３に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記照射部は、前記波長域中で波長を変えて前記測定光を照射し、
前記旋光度算出部は、複数の波長に対する前記旋光度を算出し、
前記吸光度算出部は、複数の波長に対する前記吸光度を算出し、
前記濃度算出部は、前記第１の測定データ及び前記第２の測定データを参照して、前記旋光度算出部により算出された複数の旋光度、及び、前記吸光度算出部により算出された複数の吸光度を用いた所定の多変量解析を行って、前記第１成分及び前記第２成分それぞれの濃度を算出する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記被検体に照射される前記照射光の一部を、水を主成分とする参照体を介して受光する参照光受光部を更に備え、
前記吸光度算出部は、前記受光部からの出力信号と、前記参照光受光部からの出力信号とを用いて、水に係る吸光度をキャンセルした前記被検体の吸光度を算出する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の濃度測定装置。
【請求項７】
測定光を被検体に照射する照射部と、前記被検体を透過した光を受光する受光部とを備え、前記被検体の成分濃度を測定する濃度測定装置の制御方法であって、
前記被検体は、水と、旋光性及び吸光性を有する第１成分及び第２成分とを含有し、
前記被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を前記照射部に照射させることと、
前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の旋光度を算出することと、
前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の吸光度を算出することと、
前記第１成分単体の水溶液に係る第１測定データと、前記第２成分単体の水溶液に係る第２測定データと、前記算出された旋光度と、前記算出された吸光度とを用いて、前記第１成分の濃度を算出することと、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の特定成分の濃度を測定する濃度測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質を透過した光を測定することで、物質の成分を知る方法が知られている。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旋光性という現象が知られている。また、物質を透過する光の吸収が物質の種類や濃度に依存して変化する吸光性という現象を利用して濃度の測定を行う技術も考案されている（例えば、特許文献１や２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８１２８４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水を含有する被検体を対象として測定を行う場合、従来の濃度測定方法において大きな問題となるのは水の存在である。例えば、近赤外光を測定光として利用するものが知られているが、この近赤外光の波長域には、水の吸光のピークが多く存在し、特に吸光を利用した濃度測定において、水の存在が邪魔になる。つまり、測定対象の成分の吸光度が、水の吸光度に埋もれてしまい、測定対象の成分と水とを分離することができないという問題が生ずる。加えて、水の吸光は温度変動の影響を受け易く、僅かに温度が変化しただけでも、その吸光度は大きく変化する。
【０００５】
例えば、生体を被検体として血糖値の測定を行うことを考えた場合、指先や耳たぶなどの末梢部に測定光を当てて測定を行う構成が考えられる。しかし、通常の測定環境においては外気温による温度変動が生ずるため、上述した水の吸光の大きさとその温度依存性の影響により、測定精度の向上が見込めないという問題があった。
【０００６】
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、水を含有する被検体の特定成分の濃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】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の形態は、水と、旋光性及び吸光性を有する第１成分及び第２成分とを含有する被検体の前記第１成分の濃度を測定する濃度測定装置であって、前記被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を前記被検体に照射する照射部と、前記被検体を透過した透過光を受光する受光部と、前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の旋光度を算出する旋光度算出部と、前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の吸光度を算出する吸光度算出部と、前記第１成分単体の水溶液に係る第１測定データと、前記第２成分単体の水溶液に係る第２測定データと、前記旋光度算出部により算出された旋光度と、前記吸光度算出部により算出された吸光度とを用いて、前記第１成分の濃度を算出する濃度算出部と、を備えた濃度測定装置である。
【０００８】
また、他の形態として、測定光を被検体に照射する照射部と、前記被検体を透過した光を受光する受光部とを備え、前記被検体の成分濃度を測定する濃度測定装置の制御方法であって、前記被検体は、水と、旋光性及び吸光性を有する第１成分及び第２成分とを含有し、前記被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を前記照射部に照射させることと、前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の旋光度を算出することと、前記受光部からの出力信号を用いて前記被検体の吸光度を算出することと、前記第１成分単体の水溶液に係る第１測定データと、前記第２成分単体の水溶液に係る第２測定データと、前記算出された旋光度と、前記算出された吸光度とを用いて、前記第１成分の濃度を算出することと、を含む制御方法を構成することとしてもよい。
【０００９】
この第１の形態等によれば、被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光が被検体に照射される。被検体を透過した透過光は受光部で受光される。旋光度算出部は、受光部からの出力信号を用いて被検体の旋光度を算出し、吸光度算出部は、受光部からの出力信号を用いて被検体の吸光度を算出する。そして、濃度算出部が、第１成分単体の水溶液に係る第１測定データと、第２成分単体の水溶液に係る第２測定データと、旋光度算出部により算出された旋光度と、吸光度算出部により算出された吸光度とを用いて、第１成分の濃度を算出する。被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を用いて測定を行うことで、水の吸光の影響を受けずに、被検体中の特定成分の濃度を正しく測定することが可能となる。
【００１０】
また、第２の形態として、第１の形態の濃度測定装置において、前記被検体は生体であり、前記第１成分はグルコースであり、前記第２成分はタンパク質であり、前記照射部は、４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍を前記波長域とする、濃度測定装置を構成することとしてもよい。
【００１１】
この第２の形態によれば、被検体は生体であり、第１成分はグルコースであり、第２成分はタンパク質である。そして、照射部は、４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍を波長域とする。この波長域であれば、生体を被検体としたグルコースの濃度を、水の吸光の影響を受けずに測定することが可能となる。
【００１２】
この場合、第３の形態のように、第２の形態の濃度測定装置において、前記照射部は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の旋光度用測定光を照射し、前記旋光度算出部は、前記旋光度用測定光が照射された際の前記受光部からの出力信号を用いて旋光度を算出する、濃度測定装置を構成するようにするとよい。
【００１３】
この第３の形態によれば、旋光度の算出に４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域を用いるため、第２の形態の測定において、旋光度を精度良く算出することが可能となる。
【００１４】
また、第４の形態のように、第２又は第３の形態の濃度測定装置において、前記照射部は、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、１１００ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、１３００ｎｍ近傍の何れかの波長域の吸光度用測定光を照射し、前記吸光度算出部は、前記吸光度用測定光が照射された際の前記受光部からの出力信号を用いて吸光度を算出する、濃度測定装置を構成するとよい。
【００１５】
この第４の形態によれば、吸光度の算出に４００ｎｍ〜９００ｎｍ、１１００ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、１３００ｎｍ近傍の何れかの波長域を用いるため、第２又は第３の形態の測定において、吸光度を精度良く算出することが可能となる。
【００１６】
また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の濃度測定装置において、前記照射部は、前記波長域中で波長を変えて前記測定光を照射し、前記旋光度算出部は、複数の波長に対する前記旋光度を算出し、前記吸光度算出部は、複数の波長に対する前記吸光度を算出し、前記濃度算出部は、前記第１の測定データ及び前記第２の測定データを参照して、前記旋光度算出部により算出された複数の旋光度、及び、前記吸光度算出部により算出された複数の吸光度を用いた所定の多変量解析を行って、前記第１成分及び前記第２成分それぞれの濃度を算出する、濃度測定装置を構成することとしてもよい。
【００１７】
この第５の形態によれば、照射部は、波長域中で波長を変えて測定光を照射する。旋光度算出部は、複数の波長に対する旋光度を算出し、吸光度算出部は、複数の波長に対する吸光度を算出する。そして、濃度算出部は、第１の測定データ及び第２の測定データを参照して、旋光度算出部により算出された複数の旋光度、及び、吸光度算出部により算出された複数の吸光度を用いた所定の多変量解析を行って、第１成分及び第２成分それぞれの濃度を算出する。複数の波長に対する旋光度及び吸光度を算出し、これらの値を用いた所定の多変量解析を行うことで、第１成分及び第２成分の濃度を高い正確性で算出することが可能となる。
【００１８】
また、第６の形態として、第１〜第５の何れかの形態の濃度測定装置において、前記被検体に照射される前記照射光の一部を、水を主成分とする参照体を介して受光する参照光受光部を更に備え、前記吸光度算出部は、前記受光部からの出力信号と、前記参照光受光部からの出力信号とを用いて、水に係る吸光度をキャンセルした前記被検体の吸光度を算出する、濃度測定装置を構成することとしてもよい。
【００１９】
この第６の形態によれば、参照体受光部が、被検体に照射される照射部の照射光の一部を、水を主成分とする参照体を介して受光する。そして、吸光度算出部が、受光部からの出力信号と、参考光受光部からの出力信号とを用いて、水に係る吸光度をキャンセルした被検体の吸光度を算出する。この構成によれば、水に係る吸光度をキャンセルした被検体の吸光度を算出することができる。そのため、水の吸光が大きい波長域の測定光を利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】濃度測定装置の機能構成の一例を示すブロック図。
【図２】（１）水とグルコース水溶液の吸収係数の波長依存性の一例を示す図。（２）水の吸収係数変化量の波長依存性の一例を示す図。
【図３】（１）温度変動なしの場合のグルコース濃度の定量誤差を示す棒グラフ。（２）温度変動ありの場合のグルコース濃度の定量誤差を示す棒グラフ。
【図４】（１）吸光に係る誤差ヒストグラム。（２）旋光に係る誤差ヒストグラム。
【図５】濃度測定処理の流れを示すフローチャート。
【図６】第２光学装置の構成例を示す図。
【図７】第２濃度測定処理の流れを示すフローチャート。
【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形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。
【００２２】
１．第１実施形態
１−１．構成
図１は、第１実施形態における濃度測定装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。濃度測定装置１は、主要な構成として、第１光学装置３Ａ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。
【００２３】
第１光学装置３Ａは、光源１０と、分岐部２０と、偏光部３０と、直交分離部４０と、受光部５０と、増幅部６０と、ミラー７０と、第２受光部８０と、第２増幅部９０とを有して構成される。
【００２４】
偏光部３０と直交分離部４０との間には、被検体Ｓが配置される。被検体Ｓは、光学活性物質を含有し、光透過性を有する固体や液体等の任意の試料とすることが可能である。本実施形態では、被検体Ｓを、生体の皮下組織を模擬した水とグルコース（第１成分）とタンパク質（第２成分）とを含有する試薬として説明する。また、その中でもタンパク質を、血中の血球成分以外として多く含まれる２種類の血漿タンパクであるアルブミン及びグロブリンとして説明する。これは、血液から体組織に染み出している間質液中のグルコース濃度を測定する状況を想定したものである。
【００２５】
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、照射制御部１１０から指示された波長の測定光を生成して出射する。
【００２６】
分岐部２０は、光源１０から出射した測定光を透過光と反射光との２つの光に分岐させる分岐器であり、例えばビームスプリッターを有して構成される。分岐部２０からの透過光は偏光部３０に入射し、反射光はミラー７０に導光される。
【００２７】
偏光部３０は、分岐部２０からの出射光を直線偏光に変換する偏光素子（偏光子）である。この偏光部３０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。
【００２８】
直交分離部４０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光学素子である。この直交分離部４０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。
【００２９】
受光部５０は、直交分離部４０によって直交分離された光を受光する素子であり、フォトダイオード等の光検出器を有して構成される。受光部５０は、Ｐ偏光受光部５０ＡとＳ偏光受光部５０Ｂとを有して構成され、直交分離部４０によって直交分離された互いに直交する偏光成分（Ｐ成分及びＳ成分）を受光する。受光部５０で受光された光は光電変換され、受光光量に応じた電圧値が増幅部６０に出力される。以下の説明では、Ｐ偏光受光部５０Ａで光電変換された電圧のことを「Ｐ偏光電圧」と称し、Ｓ偏光受光部５０Ｂで光電変換された電圧のことを「Ｓ偏光電圧」と称して説明する。
【００３０】
増幅部６０は、受光部５０での受光レベルの差及び和を増幅する演算部であり、加算器６１と、減算器６３と、加算用増幅器６５と、減算用増幅器６７とを有して構成される。Ｐ偏光受光部５０Ａ及びＳ偏光受光部５０Ｂからの出力は、加算器６１及び減算器６３でそれぞれ加算及び減算が行われ、加算用増幅器６５及び減算用増幅器６７でそれぞれ増幅される。
【００３１】
本実施形態では、加算用増幅器６５の増幅率を第１増幅率「Ｇ１」とし、減算用増幅器６７の増幅率を第２増幅率「Ｇ２」として説明する。増幅部６０は、受光レベルの差に相当する電圧と、受光レベルの和に相当する電圧とを制御部１００に出力する。以下の説明では、この受光レベルの差に相当する電圧のことを「減算出力電圧」と称し、受光レベルの和に相当する電圧のことを「加算出力電圧」と称して説明する。
【００３２】
ミラー７０は、分岐部２０で分岐された光のうちの一方の光を反射させて、第２受光部８０に導光する。
なお、本実施形態では、分岐部２０で分岐された光がミラー７０によって第２受光部８０に導光されることとして図示・説明するが、これに代えて、分岐部２０で分岐された光を光ファイバーなどの導光器を用いて第２受光部８０に導光するように光経路を構成してもよい。
【００３３】
第２受光部８０は、ミラー７０で反射された測定光を受光する。第２受光部８０で受光された光は光電変換され、その受光光量に応じた電圧値が第２増幅部９０に出力される。
【００３４】
第２増幅部９０は、第２受光部８０から出力される電圧を所定の増幅率で増幅する増幅器である。本実施形態では、第２増幅部９０の増幅率を第３増幅率「Ｇ３」として説明する。
【００３５】
分岐部２０から第２増幅部９０に至る光の経路は、旋光度と吸光度とを同時に測定することを目的として設計した光経路であり、いわゆるダブルビーム方式の思想に基づき設計した光経路である。
【００３６】
制御部１００は、濃度測定装置１の各部を統括的に制御する制御装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を有して構成される一種のコンピューターである。
【００３７】
制御部１００は、主要な機能部として、照射制御部１１０と、旋光度算出部１２０と、吸光度算出部１３０と、濃度算出部１４０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。
【００３８】
照射制御部１１０は、光源１０による被検体Ｓへの測定光の照射を制御する。具体的には、測定光の波長を指示する制御信号を光源１０に出力し、所望の波長の測定光を光源１０に生成・出射させる制御を行う。
【００３９】
旋光度算出部１２０は、増幅部６０からの出力電圧（出力信号）を用いて被検体Ｓの旋光度を算出する。
【００４０】
吸光度算出部１３０は、増幅部６０からの出力電圧（出力信号）と第２増幅部９０からの出力電圧（出力信号）とを用いて被検体Ｓの吸光度を算出する。
【００４１】
濃度算出部１４０は、グルコース単体の水溶液に係るグルコース測定データ６３０（第１測定データ）と、タンパク質単体の水溶液に係るタンパク質測定データ６４０（第２測定データ）と、旋光度算出部１２０により算出された旋光度と、吸光度算出部１３０により算出された吸光度とを用いて、被検体Ｓ中のグルコース濃度を算出する。
【００４２】
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。この操作部２００の操作により、グルコース濃度の測定開始指示等の各種指示入力がなされる。
【００４３】
表示部３００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を有して構成され、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、グルコース濃度の測定値等の情報が表示される。
【００４４】
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。
【００４５】
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処理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、クレイドルと呼ばれる充電器と兼用の中間装置を介して接続する形式、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。
【００４６】
記憶部６００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を有して構成される。記憶部６００は、濃度測定装置１のシステムプログラムや、旋光度算出機能、吸光度算出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。
【００４７】
記憶部６００には、制御部１００によって読み出され、濃度測定処理（図５参照）として実行される濃度測定プログラム６１０が記憶されている。濃度測定処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００４８】
また、記憶部６００には、選定波長データ６２０と、グルコース測定データ６３０と、タンパク質測定データ６４０と、旋光度データ６５０と、吸光度データ６６０と、グルコース濃度６７０とが記憶される。これらのデータについては後述する。
【００４９】
１−２．原理
１−２−１．グルコース濃度の測定原理
図２（１）は、水とグルコース水溶液の吸光スペクトルを測定する実験を行った実験結果の一例を示す図である。図２（１）において、横軸は測定光の波長（単位はｎｍ（ナノメートル））であり、縦軸は吸収係数（単位はｍｍ-1）である。ここでは、グルコース水溶液として、１ｄｌ（デシリットル）当たり９．４ｇ（グラム）のグルコースを水に溶かしたグルコース水溶液の吸収係数の波長依存性を示している。
【００５０】
この図を見ると、およそ１３００ｎｍまでの波長域では水の吸収係数はほぼゼロであるが、それを超えると水の吸収係数は大きくなる傾向がある。また、グルコース水溶液の吸収係数を表す曲線と、水の吸収係数を表す曲線とは、ほぼ重なっていることがわかる。被検体Ｓとして生体、より詳細には生体の皮下組織を考えた場合、グルコースの血中濃度は健常者で８０〜１００［ｍｇ／ｄｌ］程度である。つまり、この実験で用いたグルコース水溶液のグルコース濃度は、血中グルコース濃度の１００倍程度に相当する。従って、水の吸光度はグルコースの吸光度と比べてかなり大きく、生体を被検体Ｓとしてグルコース濃度を測定する場合には、水が邪魔となって、グルコース濃度の測定精度が低下する大きな要因となる。
【００５１】
図２（２）は、水の吸光度の温度依存性を調べる実験を行った実験結果の一例を示す図である。図２（２）おいて、横軸は測定光の波長（単位はｎｍ）であり、縦軸は吸収係数変化量（単位はｍｍ-1）である。水の温度を３８℃とした場合の水の吸収係数と、水の温度を２２．８℃とした場合の水の吸収係数との差を吸収係数変化量とし、測定光の波長別にプロットした図を示している。つまり、水の温度変化を約１５℃として、吸収係数の変化量を調べた。
【００５２】
この図を見ると、およそ１３５０ｎｍの波長から水の吸収係数変化量が増大し、１４００ｎｍの近傍の波長で値が極大となっていることがわかる。その後、吸収係数変化量は減少してゼロ点を通過した後、１５００ｎｍの近傍の波長で値が極小となっている。そして、そこから波長が長くなるにつれて、吸収係数変化量が漸増している。つまり、近赤外の波長域では、水の吸光の温度依存性が大きいことがわかる。
【００５３】
これらの実験結果によれば、水の吸光は、グルコース濃度の測定に大きな影響を及ぼし、グルコース濃度の測定精度を低下させる大きな要因となる。そこで、本願発明者は、被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を被検体に照射し、この場合に算出される被検体の旋光度と吸光度とを併用して、グルコース濃度を測定することを考えた。図２の実験結果に基づき、本実施形態では、被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域を４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍の波長域として説明する。
【００５４】
本明細書において、ある波長について近傍といった場合は、正確にその波長である必要はなく、例えばその波長の前後１％程度の範囲内の波長を含む意味であるとして説明する。例えば、１３００ｎｍ近傍といった場合は、１３００ｎｍの前後１％程度の範囲内の波長を含む意味として説明する。この範囲であれば同様の効果が得られると言える。以下、本実施形態におけるグルコース濃度の算出方法と、グルコース濃度の算出に用いる測定光の波長の選定方法とについて詳細に説明する。
【００５５】
（１）グルコース濃度の算出
本実施形態では、グルコース濃度の算出を、グルコース単体の水溶液に係るグルコース測定データ（第１測定データ）と、タンパク質単体の水溶液に係るタンパク質測定データ（第２測定データ）と、旋光度算出部１２０により算出された旋光度と、吸光度算出部１３０により算出された吸光度とを用いて、所定の多変量解析を行うことで実現する。
【００５６】
前述したように、本実施形態では、タンパク質としてアルブミン及びグロブリンを想定しているため、以下の原理説明では、グルコース、アルブミン及びグロブリンの合計３成分の濃度を算出する場合について説明する。
【００５７】
本実施形態では、多変量解析として、旋光度及び吸光度に係る所定の連立方程式を解くことによって行う。具体的には、グルコース、アルブミン及びグロブリンの濃度を未知数として多変量解析を行う。未知数が３個であるため、少なくとも３つの線形結合式を連立させることで、各成分の濃度を算出することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、旋光度と吸光度とを併用して濃度の算出を行うことを特徴の１つとしている。そのため、旋光度に係る線形結合式と、吸光度に係る線形結合式とを組み合わせて、連立方程式を立式する。具体的には、３つの線形結合式によって連立方程式を立式する場合には、旋光度に係る線形結合式１つと吸光度に係る線形結合式２つとを組み合わせるか、旋光度に係る線形結合式２つと吸光度に係る線形結合式１つとを組み合わせるかの何れかになる。
【００５９】
一例として、旋光度に係る線形結合式１つと吸光度に係る線形結合式２つとを組み合わせた連立方程式を式（１）として例示する。
【数１】
2014032146.tif 000003
【００６０】
式（１）において、１つ目の式が旋光度に係る線形結合式である。また、２つ目及び３つ目の式が吸光度に係る線形結合式である。式（１）において、未知数は「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」であり、それぞれグルコース、アルブミン及びグロブリンの濃度（単位はｇ／ｄｌ）である。右辺の「α」は波長「λ1」での旋光度の算出値であり、「β」は波長「λ2」での吸光度の算出値であり、「γ」は波長「λ3」での吸光度の算出値である。これらの値は、各波長の測定光を被検体Ｓに照射した場合に旋光度算出部１２０及び吸光度算出部１３０によってそれぞれ算出される値であり、言うなれば旋光度及び吸光度の観測値である。
【００６１】
「ａ1」，「ｂ1」及び「ｃ1」は、波長「λ1」でのグルコース、アルブミン及びグロブリンそれぞれの比旋光度である。「ｄ2」，「ｅ2」及び「ｆ2」は、波長「λ2」でのグルコース、アルブミン及びグロブリンのそれぞれ１ｇ／ｄｌ当たりの吸光度である。また、「ｄ3」，「ｅ3」及び「ｆ3」は、波長「λ3」でのグルコース、アルブミン及びグロブリンのそれぞれ１ｇ／ｄｌ当たりの吸光度である。これらの値は、測定光の波長毎に定まる物性値であり、各成分単体の水溶液に係る測定データとして、予め記憶部６００に記憶させておく。
【００６２】
より具体的には、波長別にグルコースの比旋光度及び単位濃度当たりの吸光度を定めたグルコース測定データ６３０を記憶部６００に記憶させておく。また、波長別にアルブミン及びグロブリンの比旋光度及び単位濃度当たりの吸光度を定めたタンパク質測定データ６４０を記憶部６００に記憶させておく。
【００６３】
式（１）を行列形式に書き直すと、次式（２）のようになる。
【数２】
2014032146.tif 000004
【００６４】
式（２）は、次式（３）のように解くことができる。
【数３】
2014032146.tif 000005
【００６５】
従って、グルコース濃度「Ｘ」は、次式（４）のように求めることができる。
【数４】
2014032146.tif 000006
【００６６】
式（１）は、旋光度に係る線形結合式と吸光度に係る線形結合式とを組み合わせた連立方程式である。本願発明者は、旋光及び吸光のそれぞれについて、測定される被検体の旋光度及び吸光度が、それぞれ被検体中の各成分の旋光度及び吸光度の線形結合で表されることを実験によって確認した。そこで、被検体Ｓの旋光度が各成分の旋光度の線形結合で表されることを表す関係式と、被検体Ｓの吸光度が各成分の吸光度の線形結合で表されるとする関係式とをそれぞれ定め、これらの関係式を連立させることによって、被検体Ｓに含有されている各成分の濃度を算出する。
【００６７】
このように、旋光度と吸光度とを併用して濃度の算出を行うことにしたのには理由がある。これは、例えば、被検体Ｓを生体として測定を行うことを考えた場合に、温度変動のない環境で測定を行うことは実質的に不可能であり、温度変動がある場合には、旋光度と吸光度とを併用して濃度を算出することで、旋光度又は吸光度をそれぞれ単体で用いて測定を行う場合と比べて、濃度の測定精度が飛躍的に向上することが実験によって明らかとなったためである。
【００６８】
具体的に説明する。本願発明者は、上記の連立方程式を用いた多変量解析の手法に基づき、吸光のみを利用してグルコース濃度を算出する方式（以下、「吸光方式」と称する。）と、旋光及び吸光を併用してグルコース濃度を算出する方式（以下、「旋光吸光方式」と称す。）とのそれぞれの方式で、グルコース濃度を算出する実験を行った。そして、それぞれの方式において、濃度の測定結果にどの程度の誤差が重畳されるかを定量する実験を行った。
【００６９】
図３は、この実験結果の一例を示す図である。図３（１）は、ある基準温度（例えば３８℃）に対して温度変化の生じない状況（温度変動なし）でグルコース濃度の定量誤差を調べる実験を行った実験結果の一例を示す図である。それに対し、図３（２）は、基準温度に対する温度変動が±５℃である状況（温度変動あり）でグルコース濃度の定量誤差を調べる実験を行った実験結果の一例を示す図である。
【００７０】
各図には、旋光吸光方式と、吸光方式とのそれぞれについて、グルコース濃度「Ｘ」、アルブミン濃度「Ｙ」及びグロブリン濃度「Ｚ」の定量誤差を見積もった棒グラフを示している。縦軸が定量誤差（単位はｍｇ／ｄｌ）を示し、棒グラフの高さが高いほど、算出した濃度により大きな誤差が含まれることを意味する。
【００７１】
この実験結果を見ると、温度変動のない実験環境下では、旋光吸光方式と吸光方式とで定量誤差にほとんど差がないことがわかる。しかし、温度変動のある場合は、定量誤差に顕著な差が現れている。具体的には、図３（２）を見ると、吸光方式では、特にグルコースの定量誤差が９０ｍｇ／ｄｌ程度と非常に大きな値となっており、実用に耐えないレベルの誤差が生じていることがわかる。しかし、旋光吸光方式では、グルコース濃度の定量誤差は、吸光方式の場合と比べて１／１０程度となっている。
【００７２】
生体、より詳細には生体の皮下組織を被検体Ｓとしてグルコース濃度を測定する場合、温度変動を全く伴わずに測定を行うことは困難である。すなわち、皮下組織は生体表面に近いため外気温の影響を受け易く、また、指先や耳たぶ等の末梢部を測定対象部位とするならば、尚更である。光源１０を除く第１光学装置３Ａを組み込んだプローブを測定対象部位に接触させて測定することにより、接触箇所が外気から遮断され、体温によって測定中に測定対象部位の温度が変化する可能性もある。従って、図３の実験結果から、旋光吸光方式で濃度の測定を行うことが適切であることがわかる。
【００７３】
（２）波長の選定
図４は、測定光の波長の説明図である。
本願発明者は、４００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長域に属する波長を総当たりで組み合わせて、旋光吸光方式でグルコース濃度を測定する実験を行った。そして、算出されたグルコース濃度の誤差（定量誤差）が一定レベル以下となった組み合わせ中の波長の度数（頻度）をヒストグラム化した。例えば、４００ｎｍ、４１０ｎｍ、７００ｎｍの３つの波長の組み合わせを用いて測定したグルコース濃度の誤差が一定レベル以下であった場合、４００ｎｍ、４１０ｎｍ、７００ｎｍの３つの波長それぞれの度数を１加える。このようにして、ヒストグラムを作成した。
【００７４】
旋光吸光方式では、式（１）の連立方程式に従ってグルコース濃度を算出する。前述したように、式（１）は、旋光に係る線形結合式と、吸光に係る線形結合式とを組み合わせた連立方程式である。本実験に当たり、旋光に係る線形結合式に適用した波長と、吸光に係る線形結合式に適用した波長とをそれぞれ分類し、吸光に係る線形結合式に適用した波長と、旋光に係る線形結合式に適用した波長とのそれぞれについて、波長別のヒストグラムを作成した。
【００７５】
吸光に係るヒストグラムを図４（１）に示し、旋光に係るヒストグラムを図４（２）に示す。各図において、横軸は波長（単位はｎｍ）であり、縦軸は出現頻度である。出現頻度の高い波長ほど、グルコース濃度の定量誤差が小さくなる波長（つまり測定に好適な波長）であることを意味する。
【００７６】
図４（１）及び図４（２）のヒストグラムを見ると、短波長側ほど、頻度の高い波長を多く含む波長域が存在していることがわかる。しかし、図４（１）及び図４（２）のヒストグラムを見ると、両者には差がある。図４（１）の吸光に係るヒストグラムを見ると、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域では頻度が高くなっており、また、それよりも高波長側でも、頻度が高くなる波長域が複数存在していることがわかる。前述したように、本実施形態では、被検体中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域を４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍の波長域とし、この波長域の測定光を被検体に照射する。
【００７７】
そこで、吸光については、図４（１）の吸光ヒストグラムに基づき、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、１１００ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、１３００ｎｍ近傍の何れかの波長域を吸光度誤差低減波長域とし、この吸光度誤差低減波長域の中から吸光度の算出に使用する測定光（以下、「吸光度用測定光」と称す。）の波長を選定する。
【００７８】
また、図４（２）の旋光に係るヒストグラムを見ると、低波長側ほど出現頻度が高く、グルコース濃度の定量誤差が小さくなる傾向があることがわかる。そこで、旋光については、図４（２）の旋光ヒストグラムに基づき、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域を旋光度誤差低減波長域とし、この旋光度誤差低減波長域の中から旋光度の算出に使用する測定光（以下、「旋光度用測定光」と称す。）の波長を選定する。
【００７９】
１−２−２．旋光度の算出方法
被検体Ｓを透過した透過光の光量を「Ｅa2」とし、直交分離部４０に対する直線偏光の入射角を「θ0」とし、被検体Ｓによる旋光度（旋光角）を「θ」とする。このとき、Ｐ偏光の電界成分及びＳ偏光の電界成分は、それぞれ「Ｅa×ｃｏｓ（θ＋θ0）」及び「Ｅa×ｓｉｎ（θ＋θ0）」で表される。従って、Ｐ偏光電圧及びＳ偏光電圧は、それぞれ「Ｅa2×ｃｏｓ2（θ＋θ0）」及び「Ｅa2×ｓｉｎ2（θ＋θ0）」で表される。
【００８０】
このとき、Ｐ偏光電圧からＳ偏光電圧を減算することで、次式（５）のように減算電圧「Ｖｓ」を求めることができる。また、Ｐ偏光電圧とＳ偏光電圧とを加算することで、次式（６）のように加算電圧「Ｖａ」を求めることができる。
【数５】
2014032146.tif 000007
【数６】
2014032146.tif 000008
【００８１】
増幅部６０は、式（５）及び（６）で表される減算電圧「Ｖｓ」及び加算電圧「Ｖａ」を演算し、その演算結果をそれぞれ増幅する。減算電圧「Ｖｓ」に対する増幅率が第１増幅率「Ｇ１」、加算電圧「Ｖａ」に対する増幅率が第２増幅率「Ｇ２」であるため、増幅部６０から出力される減算出力電圧「Ｖ１」及び加算出力電圧「Ｖ２」は、それぞれ次式（７）及び（８）のようになる。
【数７】
2014032146.tif 000009
【数８】
2014032146.tif 000010
【００８２】
式（７）及び（８）から、次式（９）を導出することができる。
【数９】
2014032146.tif 000011
【００８３】
従って、式（９）から、旋光度「θ」を次式（１０）のように算出することができる。
【数１０】
2014032146.tif 000012
但し、「Ｇ１／Ｇ２＝Ｃ１」と置き換えた。
【００８４】
１−２−３．吸光度の算出方法
第２受光部８０で受光された光の光量を「Ｅb2」とする。このとき、第２増幅部９０からの出力電圧「Ｖ３」は、次式（１１）で与えられる。
【数１１】
2014032146.tif 000013
【００８５】
この場合、吸光度「Ａｂｓ」は、加算出力電圧「Ｖ２」と出力電圧「Ｖ３」とを用いて、次式（１２）のように算出することができる。
【数１２】
2014032146.tif 000014
但し、「Ｇ３／Ｇ２＝Ｃ２」と置き換えた。
【００８６】
１−２−４．光学装置の校正
本実施形態では、旋光度及び吸光度が正しく算出されるように光学装置を校正する。
旋光度「θ」の算出には「Ｃ１」及び「θ0」の２つのパラメーター値が必要である。「Ｃ１」は、第１増幅率「Ｇ１」の設計値と第２増幅率「Ｇ２」の設計値とを用いて算出することが可能である。また、「θ0」は、機械的に所定の角度に設定しておく。しかしながら、ごく微小な角度で表される旋光度を算出するに当たっては、上記のパラメーター値が、旋光度の算出が正しく行われるかどうかを左右する。
【００８７】
増幅部６０の設計上の増幅率には、利用する素子などの精度等に起因する誤差が含まれ得る。その誤差によって旋光度の測定精度が低下することも考えられる。そこで、旋光度が既知である２種類以上の物質を測定対象として測定を行い、この場合に光学装置から出力される電圧値を用いて旋光度を算出する。そして、この旋光度の算出値と測定対象として用いた物質の旋光度の理論値からのずれに基づき、光学装置を校正する。「Ｃ１」及び「θ0」の２個であるため、２以上の方程式が立てられれば、２個の未知数が求まる。方程式の解は、例えば最小二乗法等の公知の数値計算を用いて算出することができる。
【００８８】
同様に、吸光度の算出に係るパラメーターの値を求める。具体的には、第２増幅率「Ｇ２」と第３増幅率「Ｇ３」との比「Ｃ２」、及び、光量「Ｅa2」と「Ｅb2」との比「Ｅa2／Ｅb2」の２つのパラメーターの値を求める。増幅部６０及び第２増幅部９０の増幅率（設計値）には、上記のように利用する素子などの精度等に起因する誤差が含まれ得る。また、測定光の照射系及び受光系を構成する光学素子の特性等に起因して、受光部５０及び第２受光部８０で受光される光の光量には揺らぎが生じ得る。これらの誤差要因は、吸光度算出の正確性を低下させる要因となる。
【００８９】
そこで、被検体Ｓを配置しない状態（試料無しの状態）、或いは、所定の標準試薬を配置した状態で測定を行い、この場合に光学装置から出力される電圧値を用いて吸光度を算出する。そして、この吸光度の算出値と標準試薬等の吸光度の理論値からのずれに基づき、光学装置を校正する。
【００９０】
１−３．処理の流れ
図５は、制御部１００が、記憶部６００に記憶されている濃度測定プログラム６１０に従って実行する濃度測定処理の流れを示すフローチャートである。
【００９１】
最初に、制御部１００は、初期校正処理を行う（ステップＡ１）。具体的には、上記のように、旋光度の算出に係るパラメーター及び吸光度の算出に係るパラメーターを求めることで光学装置を校正する。
【００９２】
次いで、制御部１００は、前述した旋光度誤差低減波長域の中からＮ個（Ｎは１以上の整数）の波長を選定し、旋光度用測定光波長として選定波長データ６２０に記憶させる（ステップＡ３）。また、制御部１００は、前述した吸光度誤差低減波長域の中からＭ個（Ｍは１以上の整数）の波長を選定し、吸光度用測定光波長として選定波長データ６２０に記憶させる（ステップＡ５）。
【００９３】
その後、制御部１００は、各旋光度用測定光波長それぞれについてループＡの処理を行う（ステップＡ７〜Ａ１３）。ループＡの処理では、制御部１００は、当該波長の旋光度用測定光の照射制御を行う（ステップＡ９）。具体的には、当該波長の旋光度用測定光を生成・出射させるための制御信号を光源１０に出力し、当該旋光度用測定光を被検体Ｓに照射させるように制御する。
【００９４】
次いで、旋光度算出部１２０は、初期校正処理で決定したパラメーターの値と、加算用増幅器６５及び減算用増幅器６７からの加算出力電圧及び減算出力電圧とを用いて式（１０）に従って旋光度を算出し、記憶部６００の旋光度データ６５０に記憶させる（ステップＡ１１）。そして、制御部１００は、次の旋光度用測定光波長へと処理を移行する。全ての旋光度用測定光波長についてステップＡ９及びＡ１１の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Ａ１３）。
【００９５】
その後、制御部１００は、各吸光度用測定光波長それぞれについてループＢの処理を行う（ステップＡ１５〜Ａ２１）。ループＢの処理では、制御部１００は、当該波長の吸光度用測定光を被検体Ｓに照射させる制御を行う（ステップＡ１７）。
【００９６】
次いで、吸光度算出部１３０は、初期校正処理で決定したパラメーターの値と、加算用増幅器６５からの加算出力電圧と、第２増幅部９０からの出力電圧とを用いて式（１２）に従って吸光度を算出し、記憶部６００の吸光度データ６６０に記憶させる（ステップＡ１９）。そして、制御部１００は、次の吸光度用測定光波長へと処理を移行する。全ての吸光度用測定光波長についてステップＡ１７及びＡ１９の処理を行ったならば、制御部１００は、ループＢの処理を終了する（ステップＡ２１）。
【００９７】
ループＢの後、濃度算出部１４０は、濃度算出演算を実行する（ステップＡ２３）。具体的には、記憶部６００のグルコース測定データ６３０と、タンパク質測定データ６４０と、旋光度データ６５０に記憶されている各旋光度用測定光波長に係る算出旋光度と、吸光度データ６６０に記憶されている各吸光度用測定光波長に係る算出吸光度とを用いて、原理で説明した多変量解析の手法を用いて、グルコース及びタンパク質の濃度を算出する。
【００９８】
この場合、計算に用いる旋光度及び吸光度の個数が未知数の個数よりも多い場合には、いわゆる過決定の状態となるため、各成分の濃度の最適解をより高速に求めることができる。すなわち、コンピューター演算処理においては、例えば最小二乗法のような収束演算を用いて数値計算を行うため、計算に用いる計測値が多いほど、早く収束させることができ、且つ、より正確性の高い値を求めることができる。
【００９９】
濃度算出演算を行った後、制御部１００は、算出したグルコース濃度６７０を測定結果として表示部３００に表示させる制御を行う（ステップＡ２５）。そして、制御部１００は、濃度測定処理を終了する。
【０１００】
１−４．作用効果
濃度測定装置１において、光源１０により、被検体Ｓ中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光が被検体Ｓに照射される。被検体Ｓを透過した透過光は受光部５０で受光される。旋光度算出部１２０は、受光部５０からの出力信号を用いて被検体Ｓの旋光度を算出し、吸光度算出部１３０は、受光部からの出力信号を用いて被検体Ｓの吸光度を算出する。そして、濃度算出部１４０が、グルコース単体の水溶液に係るグルコース測定データ６３０と、タンパク質単体の水溶液に係るタンパク質測定データ６４０と、旋光度算出部１２０により算出された旋光度と、吸光度算出部１３０により算出された吸光度とを用いて、グルコースの濃度を算出する。被検体Ｓ中の水に係る吸光度が実質的に無視できる程度になる波長域の測定光を用いて測定を行うことで、水による吸光の影響を排斥し、被検体Ｓ中の特定成分の濃度を正しく算出することが可能となる。
【０１０１】
被検体Ｓを生体（より詳細には生体の皮下組織）とすることを考えた場合、被検体に含有されている成分として、グルコース（第１成分）とタンパク質（第２成分）とを想定することができる。本願発明者は、好適には４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍の波長域の測定光を被検体Ｓに照射することが適切であることを実験によって明らかにした。さらに突き詰めると、旋光度用測定光については、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域の旋光度用測定光を照射し、吸光度用測定光については、４００ｎｍ〜９００ｎｍ、１１００ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、１３００ｎｍ近傍の何れかの波長域の吸光度用測定光を照射することが適切であることを確認した。これらの波長域の中から選定した波長の測定光を被検体Ｓに照射して旋光度及び吸光度を算出し、多変量解析の手法を用いて濃度の算出を行うことで、従来手法と比べて濃度の測定精度を向上させることが可能となる。
【０１０２】
２．第２実施形態
図６は、第２実施形態における第２光学装置３Ｂの構成の一例を示す図である。第２実施形態における第２光学装置３Ｂでは、ミラー７０と第２受光部８０との間に参照体Ｒが配置されている。この場合、第２受光部８０は、被検体Ｓに照射される光源からの照射光の一部を参照体を介して受光する参照光受光部として機能する。
【０１０３】
本実施形態では、参照体を水とする。水を参照体として配置するのは、被検体Ｓ中の水に係る吸光度をキャンセルしたタンパク質吸光優位波長での吸光度を算出するためである。参照体Ｒとして水を配置することで、水による吸光を受けた透過光が第２受光部８０で受光される。この場合、第２増幅部９０からの出力電圧「Ｖ３」を用いて式（１２）に従って吸光度を算出すると、被検体Ｓの吸光度から水の吸光度が差し引かれて、水に係る吸光度をキャンセルしたタンパク質吸光優位波長での吸光度が得られる。この測定法を「差動測定法」と称する。
【０１０４】
但し、水は、温度変化によってその吸光度が変化する傾向がある。そのため、被検体Ｓと参照体Ｒとは、温度差をほぼゼロとみなせる環境に配することが必要となる。例えば、光源１０以外の第２光学装置３Ｂの構成要素を恒温室内に設置したり、温調セルホルダーを用いて被検体Ｓ及び参照体Ｒの温度を同一温度且つ一定に保つようにすると好適である。
【０１０５】
この構成によれば、水の吸光の影響を考慮する必要がなくなるため、第１実施形態で例示した波長域とは異なる波長域の波長をグルコース濃度の測定に利用することができる。つまり、第２実施形態では水の吸光の影響を考慮する必要がないため、水の吸光のピークが多く存在する近赤外光の波長域の測定光も濃度の測定に利用することができる。
【０１０６】
なお、グルコース濃度を算出するための原理や手順は、第１実施形態で説明した通りであり、参照体Ｓとして水を配置すること以外は異なるところがないため、再度の説明を省略する。
【０１０７】
３．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。
【０１０８】
３−１．適用形態
上記の実施形態で説明した濃度測定装置は、例えば、果物の糖分を測定する糖分測定装置や、人間の血糖値を測定する血糖値測定装置といった測定用機器に組み込んで利用することが可能である。
【０１０９】
糖分測定装置に適用する場合は、例えば果物の果汁を被検体Ｓとして、上記の実施形態で説明した手順で果物の糖分を測定すればよい。また、血糖値測定装置に適用する場合は、人間の耳たぶや指先、指の表皮部等の透過性を有する部位を測定用部位とし、当該測定用部位に測定光を照射するようにすればよい。この場合は、生体が被検体Ｓとなる。
【０１１０】
３−２．被検体の含有成分
上記の実施形態では、第１成分をグルコースとし、第２成分をタンパク質として説明したが、これらは一実施例として記載したものに過ぎない。旋光性及び吸光性を有する成分であれば、任意の成分を第１成分及び第２成分として、上記の実施形態と同様の手順で第１成分の濃度を測定することが可能である。
【０１１１】
３−３．多変量解析
上記の実施形態では、多変量解析として、吸光度及び旋光度に係る連立方程式を利用した解析方法を一例として例示したが、多変量解析はこれに限定されるわけではない。主成分分析やＰＬＳ（Partial Least Squares）法などの多変量解析を適用して、上記の実施形態の原理に倣って、被検体中の特定成分の濃度を測定することが可能である。
【０１１２】
３−４．測定光の波長の選定
上記の実施形態では、グルコース濃度の測定に用いる測定光の波長域を４００ｎｍ〜１３００ｎｍ近傍の波長域として説明したが、これ以外の波長域から測定光の波長を選定することも可能である。例えば、図４（１）の吸光ヒストグラムによれば、１４４０ｎｍ近傍や１７８６ｎｍ近傍といった波長域においても、グルコース濃度の定量誤差が小さくなることが示されている。そこで、これらの波長域を吸光度誤差低減波長域とし、この波長域の中から吸光度用測定光波長を選定するようにしてもよい。
【０１１３】
３−５．波長掃引によるスペクトル解析
上記の実施形態では、光源の波長が離散的な場合を想定し、予め選定した波長の測定光を光源１０に生成させて被検体Ｓに照射することとして説明した。しかし、光源が連続的に波長を変更できる場合には、波長掃引（波長スイープ）を行って旋光及び吸光の全てのスペクトルデータを記憶部６００に記憶し、その中から、必要な波長のデータを読み出して濃度算出に利用することも可能である。
【０１１４】
図７は、この場合において、上記の実施形態の制御部１００が、図５の濃度測定処理に代えて実行する第２濃度測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、濃度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説明を省略する。
【０１１５】
制御部１００は、ステップＡ５の後、光源１０の波長掃引を開始する（ステップＢ７）。具体的には、所定の波長域（例えば４００ｎｍ〜２０００ｎｍ）で測定光の波長を連続的に変化させる。制御部１００は、波長掃引を行いながら旋光度及び吸光度のスペクトル解析を行う（ステップＢ９）。このスペクトル解析によって、旋光度及び吸光度のそれぞれについて連続的なスペクトル波形のデータが得られる。その後、制御部１００は、波長掃引を終了する（ステップＢ１１）。
【０１１６】
次いで、制御部１００は、ステップＡ３で選定した各旋光度用測定光波長に対応する旋光度を読み出す（ステップＢ１３）。また、制御部１００は、スペクトル解析で得られた吸光度スペクトルのデータから、ステップＡ３で選定した各吸光度用測定光波長に対応する吸光度を読み出す（ステップＢ１５）。以降の処理は、濃度測定処理と同じである。
【０１１７】
３−６．旋光度及び吸光度の算出
上記の実施形態では、増幅部６０及び第２増幅部９０から出力される出力電圧の瞬時値を用いて旋光度及び吸光度を算出したが、これに代えて、所定時間分の出力電圧の平均値を用いて旋光度及び吸光度を算出することとしてもよい。また、出力電圧の瞬時値を用いて旋光度及び吸光度を算出するステップを繰り返して所定時間分又は所定数の旋光度及び吸光度を算出し、これらを平均処理して旋光度及び吸光度を算出することとしてもよい。
【０１１８】
３−７．偏光用光学素子
上記の実施形態では、偏光部３０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。
【０１１９】
また、上記の実施形態では、直交分離部４０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４０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】
【０１２０】
１  濃度測定装置、  ３Ａ  第１光学装置、  ３Ｂ  第２光学装置、  １０  光源、  ２０  分岐部、  ３０  偏光部、  ４０  直交分離部、  ５０  受光部、  ５０Ａ  Ｐ偏光受光部、  ５０Ｂ  Ｓ偏光受光部、  ６０  増幅部、  ６１  加算器、  ６３  減算器、  ６５  加算用増幅器、  ６７  減算用増幅器、  ７０  ミラー、  ８０  第２受光部、  ９０  第２増幅部、  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】
2014032146.tif 000015
【図２】
2014032146.tif 000016
【図３】
2014032146.tif 000017
【図４】
2014032146.tif 000018
【図５】
2014032146.tif 000019
【図６】
2014032146.tif 000020
【図７】
2014032146.tif 000021