(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、
前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、
前記測定部の制御を行う測定制御部と、
を備え、
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記検出部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出するマイクロレンズアレイ光学系を有し、画素毎に受光する光の偏光方向が制御されたマイクロレンズアレイイメージセンサを含むユニットであり、
前記測定制御部は、前記測定光の偏光方向を時分割で切り替えさせるとともに、前記光源部から射出される前記測定光の波長の選択及び前記偏光制御部による前記測定光の偏光方向の制御を時分割で実施する際に、前記測定光の波長及び前記偏光方向の組み合わせをランダムに変更する、測定装置。
【請求項２】
前記偏光制御部は、前記測定光が互いに直交する２種類の面偏光となるように、前記測定光の偏光方向を制御する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記解析部は、前記検出部が検出したそれぞれの面偏光の検出強度の比率を利用して検出された前記測定光の偏光方向を特定し、特定結果に基づいて前記旋光度を算出する、請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記偏光制御部は、互いに直交する２種類の面偏光に加え、当該互いに直交する２種類の面偏光とは異なる面偏光となるように、前記測定光の偏光方向を制御する、請求項１〜３の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記偏光制御部は、前記光源部と前記生体との間、及び、前記生体と前記検出部との間の双方に設けられており、
前記生体と前記検出部との間に設けられた前記偏光制御部によって選択される偏光方向は、前記光源部と前記生体との間に設けられた前記偏光制御部によって選択される偏光方向に対して、所定のオフセット角だけ回転したものとなっている、請求項１〜４の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた前記旋光度の時間変化に基づいて、前記生体の内部に存在する動脈の拍動に起因する脈動を表す脈波形を取得し、取得した前記脈波形のピーク値及びボトム値を利用して、動脈血中の前記生体成分の濃度を算出する、請求項１〜５の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた散乱特性スペクトル又は吸収スペクトルを更に利用して、前記生体成分の濃度を算出する、請求項１〜５の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた前記散乱特性スペクトルの時間変化に基づいて、前記生体の内部に存在する動脈の拍動に起因する脈動を表す脈波形を取得し、取得した前記脈波形のピーク値及びボトム値を利用して、動脈血中の前記生体成分の濃度を算出する、請求項７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記解析部は、血中グルコースの濃度を算出する、請求項１〜８の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記解析部は、前記生体に向かって射出される前記測定光の偏光面と、前記生体から射出された前記測定光の偏光面とに基づいて、前記生体の内部で散乱された散乱光と、前記生体を透過した透過光と、を分離する、請求項１〜９の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項１１】
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の偏光面に基づいて、前記散乱光と前記透過光とを分離する、請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１２】
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための互いに異なる複数種類の波長を有する測定光を射出することと、
前記測定光の光源と前記生体との間、又は、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部と前記生体との間の少なくとも何れか一方の位置で、前記測定光の偏光方向を時分割で制御し、前記測定光の波長及び前記偏光方向の組み合わせをランダムに変更することと、
前記生体の内部から射出された前記測定光を検出することと、
前記測定光の検出結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析することと、
を含み、
前記検出部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出するマイクロレンズアレイ光学系を有し、画素毎に受光する光の偏光方向が制御されたマイクロレンズアレイイメージセンサを含むユニットである、測定方法。
【請求項１３】
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための互いに異なる複数種類の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を時分割で制御する偏光制御部を有し、前記検出部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出するマイクロレンズアレイ光学系を有し、画素毎に受光する光の偏光方向が制御されたマイクロレンズアレイイメージセンサを含むユニットであり、前記測定光の波長の選択及び前記測定光の偏光方向の制御が時分割で実施される際に、前記測定光の波長及び前記偏光方向の組み合わせがランダムに変更される測定機器と通信可能なコンピュータに、
前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能
を実現させるためのプログラム。
【請求項１４】
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための互いに異なる複数種類の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を時分割で制御する偏光制御部を有し、前記検出部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出するマイクロレンズアレイ光学系を有し、画素毎に受光する光の偏光方向が制御されたマイクロレンズアレイイメージセンサを含むユニットであり、前記測定光の波長の選択及び前記測定光の偏光方向の制御が時分割で実施される際に、前記測定光の波長及び前記偏光方向の組み合わせがランダムに変更される測定機器と通信可能なコンピュータに、
前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能
を実現させるためのプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測定装置、測定方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の皮下に存在する体内物質や血液中に含まれる血中成分（生体成分）を、各種の光を用いて非侵襲で計測する技術に関する研究が進んでいる。このような非侵襲光学方式による生体成分の分析技術では、一般的に、光吸収率を利用して生体成分の濃度を特定することが行われてきた（例えば、以下の特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記特許文献１に示したような生体成分濃度測定装置では、生体を透過した光（透過光）の強度に基づいて生体成分の濃度が測定されるものであるが、生体は光を良く散乱させる物体であるとともに、生体内に含まれるそれぞれの生体成分により照射した光の一部が吸収されてしまうため、照射する光の強度によっては、十分な透過光が得られない可能性がある。従って、上記特許文献１に示したような非侵襲光学方式を利用した生体成分濃度測定装置では、十分な強度の光を射出可能な光源や、微弱な透過光を検出可能な検出器を用いることが好ましく、装置が大型化する傾向があった。また、生体成分として血中グルコース濃度を測定する場合には、透過光の散乱特性や透過光の脈動による変化を計測する必要があり、装置が大掛かりなものとなってしまう。そのため、検出精度を維持しつつ、装置の小型化を図ることが求められている。
【０００５】
そこで、本開示では、上記事情に鑑みて、装置の更なる小型化を図ることが可能な測定装置、測定方法、プログラム及び記録媒体を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、を備える測定装置が提供される。
【０００７】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出することと、前記測定光の光源と前記生体との間、又は、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部と前記生体との間の少なくとも何れか一方の位置で、前記測定光の偏光方向を制御することと、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出することと、前記測定光の検出結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析することと、を含む測定方法が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定機器と通信可能なコンピュータに、前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能を実現させるためのプログラムが提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定機器と通信可能なコンピュータに、前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能を実現させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【００１０】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、前記測定部の制御を行う測定制御部と、を備え、前記測定部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定ユニットであり、前記測定制御部は、前記測定光の偏光方向を時分割で切り替えさせる測定装置が提供される。
【００１１】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出することと、前記測定光の光源と前記生体との間、又は、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部と前記生体との間の少なくとも何れか一方の位置で、前記測定光の偏光方向を制御することと、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出することと、前記測定光の検出結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析することと、を含み、前記測定光の射出及び検出は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定ユニットにより行われ、前記測定光の偏光方向は、時分割で切り替えられる、測定方法が提供される。
【００１２】
また、本開示によれば、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有し、生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定機器と通信可能なコンピュータに、前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能と、前記測定機器の制御機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。
【００１３】
本開示によれば、光源部から射出された測定光が生体から射出されて検出部によって検出されるまでの間に、偏光制御部により測定光の偏光方向が制御される。また、解析部は、測定部により測定された測定結果を利用し、測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した旋光度に基づいて生体成分の濃度を解析する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本開示によれば、装置の更なる小型化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】旋光度に基づく濃度測定の原理について説明するための説明図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る測定装置の構成を示したブロック図である。
【図３Ａ】同実施形態に係る測定装置が備える測定部の概略を示した説明図である。
【図３Ｂ】同実施形態に係る測定部の概略を示した説明図である。
【図３Ｃ】同実施形態に係る測定部の概略を示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る測定部について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る偏光制御部について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る偏光制御部について説明するための説明図である。
【図７Ａ】同実施形態に係る光源部について説明するための説明図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係る光源部について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図９】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１２】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１３】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１４】同実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。
【図１５】同実施形態に係る解析部における解析処理について説明するための説明図である。
【図１６】本開示の実施形態に係る測定装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）旋光度に基づく濃度測定の原理について
（２）第１の実施形態
（２−１）測定装置の構成について
（３）本開示の実施形態に係る測定装置のハードウェア構成について
【００１８】
（旋光度に基づく濃度測定の原理について）
本開示の実施形態に係る測定装置、測定方法、プログラム及び記録媒体について説明するに先立ち、以下では、図１を参照しながら、旋光度に基づく濃度測定の原理について、簡単に説明する。図１は、旋光度に基づく濃度測定の原理について説明するための説明図である。
【００１９】
光は電磁波の一種であるが、光を含む電磁波は、進行方向に対して垂直な様々な方向（例えば、縦方向、横方向、斜め方向等）に振動している横波として考えることができる。このような様々な方向に振動している光の中には、特定の方向に振動しているものも存在しうる。このような特定の方向に振動している光は、偏光と呼ばれる。このような偏光の一種として、振動方向が光の伝播に伴って円を描く円偏光や、特定の方向にのみ振動している平面偏光（面偏光ともいう。）等が存在する。また、上記円偏光には、回転方向（時計回りか反時計回りか）に応じて、右円偏光と左円偏光という２種類の円偏光が存在することが知られている。また、平面偏光は、全く同じ振動と周期で進行している右円偏光と左円偏光のベクトル和として考えることができる。
【００２０】
いま、図１に示したように、ある光源から円偏光の光が射出されたものとする。この円偏光の光路中に、特定の偏光（例えば、縦方向にのみ振動している光）を取り出すことが可能な光学素子である偏光子（偏光フィルタ）が設置されると、偏光フィルタを透過できる光は、図１に示したように、縦方向にのみ振動している面偏光のみとなる。
【００２１】
ここで、図１に示したように、面偏光がある物質（測定物質）に入射した場合を考える。測定物質が、グルコース等のように不斉炭素を有する物質の溶液であったり、偏極面を有する結晶等の固体であったりすると、面偏光と測定物質との間で相互作用が生じて、物質内を進む右円偏光の速度と左円偏光の速度とが異なってしまう場合が生じうる。この場合、右円偏光と左円偏光とのベクトル和として考えられる面偏光の偏光面は、入射した際の偏光面から角度αだけ回転してしまうこととなる。この場合に、右円偏光の速度が左円偏光の速度よりも大きい場合には、物質を射出した際の偏光面は、入射した際の偏光面から右に回転することとなり、左円偏光の速度が右円偏光の速度よりも大きい場合には、物質を射出した際の偏光面は、入射した際の偏光面から左に回転することとなる。このような現象は旋光と呼ばれ、回転した角度αは、旋光度と呼ばれている。
【００２２】
ここで、検出器により測定される旋光度αの大きさは、着目している物質に固有の定数（比旋光度）と、着目している物質の濃度と、透過距離と、を利用して、以下の式１０で表されることが知られている。
【００２３】
【数１】
0005990905.tif 000002
【００２４】
ここで、上記式１０において、
α（λ）：波長λの面偏光により測定した温度ｔにおける物質の旋光度の実測値
［α］ｔλ：波長λの面偏光により測定した温度ｔにおける物質の比旋光度
Ｃ：物質の濃度［ｇ／ｍｌ］
Ｌ：透過距離［ｍｍ］
である。
【００２５】
上記のように比旋光度は物質に固有の値であるため、物質中を光が進んだ長さ（上記式１０におけるパラメータＬ）と、旋光度の実測値とを得ることができれば、上記式１０を利用して着目する測定物質の濃度を特定することが可能となる。
【００２６】
以下で説明する本開示の実施形態に係る測定装置では、上記式１０で表される旋光度に着目し、偏光を利用して生体を測定した測定結果を利用して、測定に用いた偏光（測定光）の偏光状態の変化から旋光度を算出する。その上で、本開示の実施形態に係る測定装置は、算出した旋光度に基づいて生体物質の濃度を特定する。
【００２７】
（第１の実施形態）
＜測定装置の構成について＞
続いて、図２〜図１５を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る測定装置及び測定方法について、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る測定装置１０の構成について示したブロック図である。図３Ａ〜図３Ｃは、本実施形態に係る測定部の概略を示した説明図である。図４は、本実施形態に係る測定部について説明するための説明図である。図５及び図６は、本実施形態に係る偏光制御部について説明するための説明図である。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態に係る光源部について説明するための説明図である。図８〜図１４は、本実施形態に係る測定部の具体例を示した説明図である。図１５は、本実施形態に係る解析部における解析処理について説明するための説明図である。
【００２８】
まず、図２を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１０の全体構成について、詳細に説明する。
本実施形態に係る測定装置１０は、測定対象物である生体Ｂの少なくとも一部を所定の波長を有する少なくとも１種の測定光を用いて測定し、得られた測定結果に基づいて、生体の内部に含まれる生体成分の濃度を算出する。この際、測定装置１０では、測定光の偏光方向を制御しており、検出された測定光の偏光状態の変化（偏光方向の変化）に基づいて旋光度を算出する。その上で、測定装置１０は、算出した旋光度に基づいて生体物質の濃度（例えば、血中グルコースや、アルブミンや、コレステロール等といった血中成分の濃度）を算出する。
【００２９】
また、本実施形態に係る測定装置１０では、旋光度に基づく生体物質の濃度の解析のみならず、測定結果から得られる散乱特性スペクトルや吸収スペクトル等といった、測定結果から二次的に算出可能な情報を利用して、様々な生体成分の濃度を例えば多変量解析等により特定することも可能である。
【００３０】
この測定装置１０は、図２に示したように、生体Ｂの測定領域を測定する測定部１０１と、測定制御部１０３と、解析部１０５と、記憶部１０７と、を主に備える。
【００３１】
［測定部１０１について］
以下では、まず、図３〜図１４を参照しながら、本実施形態に係る測定部１０１の構成について、具体的に説明する。
本実施形態に係る測定部１０１は、図３Ａ〜図３Ｃに示したように、光源部１１１と、検出部１１３と、偏光制御部１１５と、を主に備える。
【００３２】
○光源部について
光源部１１１は、生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出するものである。
【００３３】
光源部１１１が射出する測定光の波長は、着目する生体成分に応じて適宜設定することが可能である。例えば、酸素化ヘモグロビンを測定する場合には、波長９４０ｎｍ前後の近赤外光を使用することが可能であり、還元ヘモグロビンを測定する場合には、波長６６０ｎｍ前後の赤色光を使用することが可能である。また、光源部１１１が９４０ｎｍ、９５０ｎｍのような波長の光を射出することで、皮下組織に存在する脂肪に関する知見を得ることができる。また、光源部１１１が５６８ｎｍ、５８０ｎｍ、６６０ｎｍ、８９０ｎｍのような波長の光を射出することで、メラニン色素に関する知見を得ることができる。また、光源部１１１が、一般的に知られているグルコースの特徴的なスペクトルのピークである９７０ｎｍ、１１６０ｎｍ、１２５０ｎｍ、１４００ｎｍ付近、１５５０ｎｍ、１６５０ｎｍ、２２００ｎｍ、あるいはボトムとしての特徴である１２００ｎｍ、１３００ｎｍ付近、１６００ｎｍ等の複数の特徴的な波長の光を時間分割的に射出し、得られた検出結果を、例えば多変量解析等といった各種の解析手法を用いて解析することで、グルコースに関する知見を得ることができる。このような複数の波長の光は、例えば、光源部１１１から時分割で射出される。
【００３４】
なお、前述の各種波長は、あくまでも一例であって、本実施形態に係る測定装置１０の光源部１１１が射出する光が、上記の例に限定されるわけではない。
【００３５】
このような光源部１１１としては、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）や小型のレーザ等を利用可能であり、このような発光デバイスが、光源部１１１として１又は複数個設けられる。
【００３６】
また、光源部１１１は、後述する測定制御部１０３により、上記測定光の射出タイミングや射出される測定光の強度や、複数の発光デバイスが存在する場合における発光デバイスの切り替え等が制御される。
【００３７】
○検出部について
検出部１１３は、生体Ｂの内部から射出された測定光を検出し、検出した測定光の強度を電気信号に変換して、後述する解析部１０５へと出力する。この検出部１１３は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）型画像センサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型画像センサ、有機ＥＬを受光素子としたセンサ、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型画像センサや等の２次元エリアセンサ等といった、いわゆるイメージセンサを用いて構成されている。また、かかるイメージセンサとして、複数のマイクロレンズが格子状に配列されたマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）光学系を有するマイクロレンズアレイイメージセンサを利用することも可能である。なお、単純化したモデルとしては、この検出部１１３に、ラインセンサ等の１次元センサを実装することも可能である。
【００３８】
また、検出部１１３として、イメージセンサ以外にも、フォトダイオード（ＰＤ）や、ＩｎＧａＡｓ検出器等といった各種の光検出器等を用いることも可能である。
【００３９】
この検出部１１３は、後述する測定制御部１０３により走査タイミング等が制御されており、任意のタイミングで測定光の検出強度を解析部１０５に出力することができる。
【００４０】
なお、本実施形態に係る測定装置１０で着目する生体成分によっては、イメージセンサやフォトダイオード等の検出器において検出可能な波長帯域の幅が、着目する生体成分の測定に求められる波長帯域よりも狭い場合も生じうる。このような場合には、例えば図４に示したように、検出可能な波長帯域の幅が異なる複数種類の検出器を組み合わせて利用することで、検出部１１３とすることも可能である。図４に示した場合では、検出可能な波長帯域が一部重複しながら相違している２種類の検出器（検出器Ａ及び検出器Ｂ）を用いて、生体成分の測定に求められる波長帯域を確保する場合について図示している。
【００４１】
○偏光制御部について
偏光制御部１１５は、例えば偏光フィルタ等の偏光子に代表されるように、測定光として用いられる光の偏光方向を制御可能な光学素子であり、本実施形態に係る測定部１０１では、少なくとも測定光が互いに直交する２種類の面偏光となるように、少なくとも２種類の偏光制御部１１５（偏光フィルタ等）が利用される。
【００４２】
このような偏光制御部１１５は、図３Ａ〜図３Ｃに示したように、光源部１１１と生体との間（図３Ａに対応）、生体と検出部１１３との間（図３Ｂに対応）、又は、光源部１１１と生体との間及び生体と検出部１１３との間の両方（図３Ｃに対応）に設けられている。
【００４３】
偏光フィルタ等の偏光制御部１１５を、光源部１１１と生体との間に設けることにより、互いに異なる偏光方向を有する面偏光（少なくとも互いに直交する２種類の面偏光）を、生体に照射することが可能となる。また、偏光フィルタ等の偏光制御部１１５を、生体と検出器１１３との間に設けることにより、生体内を経由して生体から射出された測定光の偏光方向を選択することができ、生体から射出された偏光面の異なる測定光を検出部１１３で別個に検出することが可能となる。また、図３Ｃに示したように、光源部１１１と生体との間、及び、生体の検出部１１３との間の両方に偏光制御部１１５を設けることで、測定部１０１として着目する測定光の偏光状態の組み合わせ数を、更に増加させることが可能となる。
【００４４】
以下では、図３Ｃに示したように、偏光制御部１１５が、光源部１１１と生体との間、及び、生体の検出部１１３との間の両方に設けられる場合を例にとって、説明を行うものとする。
【００４５】
本実施形態に係る測定部１０１では、先述のように、少なくとも測定光が互いに直交する２種類の面偏光となるように、少なくとも２種類の偏光制御部１１５（偏光フィルタ等）が利用される。また、本実施形態に係る測定部１０１では、互いに直交する２種類の面偏光に加え、この互いに直交する２種類の面偏光とは異なる面偏光が得られるように（換言すれば、互いに直交する２種類の偏光方向を補間するように）、更に別の偏光方向を選択可能な偏光制御部１１５が利用されてもよい。すなわち、本実施形態に係る測定部１０１では、解析に有効な測定データを得るために適切な偏光の組み合わせを実現可能なように、複数の偏光フィルタを適宜組み合わせることが可能である。
【００４６】
図５は、互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光制御部を用いる場合での偏光方向の組み合わせ例を示したものである。図５（ａ）に示したように、本実施形態に係る偏光制御部１１５としては、少なくとも測定光が互いに直交する２つの面偏光となるように、２種類の偏光フィルタ（例えば、０°方向と９０°方向の２種類の偏光方向に対応する偏向フィルタ）が用いられる。また、本実施形態では、例えば図５（ｂ）や図５（ｃ）に示したように、互いに直交する２種類の偏向方向を補間するように、２種類の方向の間に位置する偏光方向を選択可能な偏光フィルタを更に利用しても良い。すなわち、図５（ｂ）に示した例では、０°方向に対応する偏光フィルタ、及び、９０°方向に対応する偏光フィルタに加えて、４５°方向に対応する偏光フィルタ、及び、１３５°方向に対応する偏光フィルタを用いる場合を示している。また、図５（ｃ）に示した例では、０°方向に対応する偏光フィルタ、及び、９０°方向に対応する偏光フィルタに加えて、３０°、６０°、１２０°及び１５０°に対応する偏光フィルタを用いる場合を示している。
【００４７】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示したように、互いに直交する偏光方向を補間するように更なる偏光フィルタを用いることで、後述する解析部１０５によって旋光度を特定する際に、より正確に旋光度を特定することが可能となる。
【００４８】
また、図５に示したように、光源部１１１と生体との間に設けられる偏光制御部１１５と、生体と検出部１１３との間に設けられる偏光制御部１１５とは、例えば、０°と０°、９０°と９０°等のように、選択可能な偏光面が対となるように設定される。しかしながら、本実施形態に係る測定部１０１では、例えば図６に示したように、生体と検出部１１３との間に設けられた偏光制御部１１５によって選択される偏光方向が、光源部１１１と生体との間に設けられた偏光制御部１１５によって選択される偏光方向に対して所定のオフセット角だけ回転したものとなるように、設定されていてもよい。図６に示したように、２箇所に設けられる偏光制御部（偏光フィルタ）１１５の角度をずらして設定することによって、用いる偏光フィルタの個数を削減しながら、多くの偏光状態を選択することが可能となる。
【００４９】
また、光源部１１１と生体との間に設けられる偏光制御部１１５の設置角度と、生体と検出部１１３との間に設けられる偏光制御部１１５の設置角度とが異なるようにすることで、検出する光が偏光制御部１１５によってブラックアウトすることを防止できる。これにより、後述する解析部１０５において、信号強度に基づく演算を行う際に、ゼロで割り算をする（すなわち、演算結果が無限大となってしまう）といったような状況を回避することができ、解析精度を向上させることが可能となる。
【００５０】
以上、図３Ａ〜図６を参照しながら、本実施形態に係る測定部１０１について、詳細に説明した。
【００５１】
○複数の波長を有する偏光の制御について
以上説明したように、本実施形態に係る測定部１０１では、複数種類の偏光面を有する複数の波長の光を、生体成分の濃度を分析するための測定光として利用することが可能である。以下では、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら、このような複数の偏光面を有する複数の波長の測定光の制御方法について、簡単に説明する。なお、以下では、偏光方向Ａ、偏光方向Ｂという２種類の偏光方向を有する３種類の波長（９７０ｎｍ、１２００ｎｍ、１６５０ｎｍ）の測定光を用いる場合を例に挙げて、説明を行うものとする。
【００５２】
本実施形態に係る測定部１０１では、偏光方向２種類×波長３種類＝６種類の面偏光を生体に向けて照射する際に、図７Ａに示したように、光源及び偏光フィルタの組み合わせをシーケンシャルに切り替えて、６種類の面偏光を時分割で照射することが可能である。
【００５３】
ここで、測定光として用いる光の波長の種類が増加すると、得られる検出信号のピーク形状がなまってしまう可能性がある。そこで、照射する面偏光の切り替えを図７Ａに示したように規則性を持たせて行うのではなく、図７Ｂに示したように切り替えをランダムに行うことで、得られる検出信号の精度を向上させることができる。これは、切り替えをランダムに行うことで、サンプリング周波数よりも高い周波数を有するデータを検出することが可能となるためである。このような制御を行うことで、後述する解析部１０５において、二次的情報として検出信号の時間変化（すなわち、脈波形等）を算出して生体成分の解析に利用する際に、波形形状の精度を向上させることができ、より正確な測定を行うことが可能となる。
【００５４】
○測定部の具体例について
続いて、図８〜図１４を参照しながら、本実施形態に係る測定部１０１の具体例について説明する。
まず、図８に示した測定部１０１の具体例について説明する。図８に示した測定部１０１は、測定光を生体に照射する照射ユニットと、生体から射出された測定光を検出する検出ユニットの２つのユニットを有している。この測定部１０１は、生体Ｂの内部で散乱した測定光が当該生体の内部で反射した結果生体から射出される測定光を検出する、いわゆる反射散乱型の測定ユニットとなっている。このような反射散乱型の測定ユニットでは、測定光は生体Ｂの内部を略Ｕ字形状に進行して、検出部１１３に検出されることとなる。
【００５５】
図８に示した例では、光源部１１１として、１〜ｎのｎ種類の波長を射出可能な同一のＬＥＤアレイを２つ利用し、それぞれのＬＥＤアレイの上方に、互いに異なる偏光方向を選択可能な偏光フィルタ（偏光フィルタ１１５ａ、１１５ｂ）を設けている。また、偏光フィルタ１１５を透過した測定光は、対物レンズ１１７を透過した後に生体Ｂに向かって照射される。
【００５６】
略Ｕ字形状のパスで生体Ｂの内部を通過した測定光は、検出部１１３側の偏光フィルタ１１５（より詳細には、光源部１１１側の偏光フィルタと同様の偏光フィルタ１１５ａ、１１５ｂ）によって偏光方向が選択される。その後、偏光フィルタ１１５を透過した測定光は、対物レンズ１１７によって集光されて、検出部１１３として機能するイメージセンサに結像される。
【００５７】
イメージセンサでは、図８右側に示したように、光源部１１１と同期したタイミングで、各面偏光について検出結果を取得し、解析部１０５に検出結果を出力する。
【００５８】
図８左側に示したように、本具体例では、ＬＥＤアレイと偏光フィルタとを組み合わせて用いることで、予め所定の面偏光となるように設定された光源群を設けておき、このような光源群を電気的に切り替えて用いる。これにより、ある偏光（例えば、０°方向の面偏光）を有するｎ種類の測定光を射出可能なＬＥＤアレイ（Ａ１、Ａ２、・・・、Ａｎ）と、このＬＥＤアレイとは異なる偏光（例えば、９０°方向の面方向）を有するｎ種類の測定光を射出可能なＬＥＤアレイ（Ｂ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎ）と、を実現することができる。このような照射ユニットを用いることで、異なる偏光面を有する測定光を時分割で照射することが可能となる。
【００５９】
図８に示した例では、検出ユニットに通常のイメージセンサを用いているが、図９に示したように、検出ユニットとして、偏光フィルタ１１５が設けられたマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）イメージセンサを利用することも可能である。ここで、図９に示した照射ユニットは、図８に示した例と同様の構成となっている。
【００６０】
ＭＬＡイメージセンサは、マイクロレンズアレイ光学系を有しているイメージセンサである。マイクロレンズアレイは、受光レンズである複数のマイクロレンズから構成されており、各マイクロレンズは、所定の基板上に格子状に配列されている。各マイクロレンズは、マイクロレンズに入射した測定光を、イメージセンサへと導光する。
【００６１】
マイクロレンズアレイは、像面湾曲が少なく深さ方向のひずみがないレンズアレイであるため、このようなマイクロレンズアレイを用いることで、良好な測定データを得ることができる。なお、マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズの被写界深度は、生体Ｂが接写距離に存在している場合であっても本実施形態に係る測定装置１０で着目する皮膚構造を包括するように（例えば、体表から数ミリ〜十数ミリの深さの範囲までがフォーカスされるように）設定される。
【００６２】
ＭＬＡイメージセンサでは、隣接するマイクロレンズ間に遮光体が設けられて、光の指向性が制御されており、マイクロレンズ間での検出光のクロストークを防止することができる。また、各マイクロレンズに対応するイメージセンサの１又は複数の画素から選択的に信号を取得することが可能である。そのために、ＭＬＡイメージセンサを利用することで、空間分解能及び時間分解能の優れた検出信号を得ることが可能となる。
【００６３】
図１０は、図８に示した照射ユニット及び検出ユニットを、生体を挟んで互いに対向するように配置して、生体Ｂの内部を完全に透過した測定光を検出する透過型の測定ユニットとして利用した例を示している。このような透過型の測定ユニットの場合であっても、図１１に示したように、ＭＬＡイメージセンサを利用することも可能である。
【００６４】
ここで、図１０及び図１１に示したような透過型の測定ユニットではなく、図８及び図９に示したような反射散乱型の測定ユニットを用いることで、測定光が生体内を通過するパスの長さを、透過型の場合に比べて短くすることが可能となる。測定光が生体内を通過する距離が短くなることで、生体内に存在する様々な生体成分等により測定光が吸収されたり散乱されたりする度合いを減少させることができる。その結果、透過方式では困難であった１０００ｎｍ以上の波長帯域における生体成分の検出が可能となり、例えばグルコース等のように温度変動の大きな物質を測定する際であっても、測定結果に重畳される変動の影響を軽減することができる。更に、射出可能な強度の低い低光量の光源を用いた場合であっても生体から射出される光量の割合が増加することから、従来に比べ光源に消費される電力を軽減することが可能となる。
【００６５】
また、図８〜１１に示した例では、検出部１１３としてイメージセンサを用いていたが、図１２に示したように、検出部１１３として、フォトダイオード（ＰＤ）を利用することも可能である。図１２は、検出部１１３としてフォトダイオードを利用した場合における測定部１０１の一具体例について示している。
【００６６】
図１２に示した測定部１０１のうち、図１２左側に示した照射ユニットの構造については、図８に示した照射ユニットと同様であるため、以下では詳細な説明は省略する。
図１２に示した測定部１０１の検出ユニットは、図１２右側に示したように、照射ユニットにおける偏光フィルタ１１５（偏光フィルタ１１５ａ、１１５ｂ）と対応している偏光フィルタ１１５と、対物レンズ１１７と、検出部１１３として機能するフォトダイオードと、を有している。
【００６７】
図１２に示した例では、フォトダイオードとして、図４にて説明したように、波長帯域の異なる２種類のフォトダイオードＰＤ＿ａ、ＰＤ＿ｂを用いている。この２種類のフォトダイオードからなるフォトダイオード群を２セット用い、それぞれのフォトダイオード群を偏光フィルタ１１５ａ、１１５ｂそれぞれの下方に配置する。これにより、検出すべき測定光のうち、ある偏光方向（例えば、０°方向の面偏光）の成分は、偏光フィルタ１１５ａの下方に設けられたフォトダイオードＰＤ＿ａ、ＰＤ＿ｂにより検出されることとなり、異なる偏光方向（例えば、９０°方向の面偏光）の成分は、偏光フィルタ１１５ｂの下方に設けられたフォトダイオードＰＤ＿ａ、ＰＤ＿ｂにより検出されることとなる。
【００６８】
図１２に示した例では、反射散乱型の測定ユニットが図示されているが、例えば図１３に示したように、図１２に示した照射ユニット及び検出ユニットを、生体を挟んで互いに対向するように配置して、透過型の測定ユニットとすることも可能である。
【００６９】
また、図８〜図１３に示した例では、検出部１１３の上方に偏光制御部１１５として偏光フィルタを配置する場合について説明したが、図１４に示したように、例えばイメージセンサの画素毎に、受光する光の偏光方向を選択することも可能である。すなわち、図１４に示したように、画素毎に偏光フィルタを配置することで、一つのイメージセンサで異なる偏光面を有する面偏光を同時に測定することが可能となる。この場合、図１４に示したように、ある２種類の偏光方向の組み合わせをイメージセンサの画素上に実現してもよく、４種類の偏光方向の組み合わせが実現できるように、イメージセンサの画素上に偏光フィルタを配置してもよい。
【００７０】
このように、本実施形態に係る測定装置１０では、測定光として用いられる光の偏光方向を電気的に切り替えて生体成分の測定に用いるため、従来の非侵襲光学方式を利用した測定装置に比べて、装置の更なる小型化を図ることが可能となる。また、測定部１０１として、反射散乱型の光学系を採用することにより、装置の更なる小型化を図ることが可能となるとともに、被測定者の利便性を向上させることも可能となる。
【００７１】
以上、図２〜図１４を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１０が備える測定部１０１について、詳細に説明した。
【００７２】
［測定制御部１０３について］
再び図２に戻って、本実施形態に係る測定装置１０が備える測定制御部１０３について説明する。
測定制御部１０３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により実現される。測定制御部１０３は、測定部１０１に設けられた光源部１１１、検出部１１３等の駆動制御や偏光制御部１１５の制御等を行うことにより、測定部１０１における生体Ｂの測定処理全般を統括する。より詳細には、測定制御部１０３は、所定の同期信号等に基づいて、検出部１１３の走査タイミングや、情報を取得する検出部１１３の選択等といった検出部の駆動制御を行う。また、測定制御部１０３は、光源部１１１に対しても、光源の切り替えといった切り替え制御や、測定光の射出タイミングや強度に関する駆動制御を行う。
【００７３】
測定制御部１０３が以上のような制御を行うことで、測定部１０１の光源部１１１は、時分割で異なる波長及び異なる偏光方向の測定光を射出することが可能となるとともに、検出部１１３上の任意の位置の測定データを時分割で取得することが可能となる。
【００７４】
測定制御部１０３により制御された測定部１０１により測定された測定データは、後述する解析部１０５へと出力されて、測定データの解析処理が実施される。
【００７５】
ここで、制御部１０３は、測定部１０１の制御を行うにあたり、後述する記憶部１０７に記録されている各種のプログラムやパラメータやデータベース等を参照することが可能である。
【００７６】
［解析部１０５について］
本実施形態に係る測定装置１０が備える解析部１０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。解析部１０５は、測定部１０１による測定結果を利用して測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した旋光度に基づいて生体成分の濃度を解析する。
【００７７】
先だって説明したように、本実施形態に係る測定部１０１では、偏光フィルタ等の偏光制御部１１５を利用することで、偏光フィルタ等の偏光制御部１１５により規定される偏光方向を有する面偏光の成分が、検出部１１３により検出される測定光にどの程度含まれているかを測定することができる。そこで、本実施形態に係る解析部１０５では、検出部１１３が検出したそれぞれの面偏光の検出強度の比率（センサゲインの比率）を利用して、どのような偏光方向の光がどの程度の割合で混合しているのかを特定する。このような比率を得ることができると、解析部１０５は、得られた比率と、偏光フィルタで規定されているそれぞれの偏光方向が表すベクトルと、に基づくベクトル計算（ベクトルの合成処理）を行うことで、検出された測定光の偏光面の方向を特定することができる。解析部１０５は、測定制御部１０３から取得した、着目している測定結果がどのような偏光方向の測定光を用いて測定されたのか、という情報（図７Ａ、図７Ｂ等に示したような時分割のタイミングチャートから得られる情報）と、得られた偏光面の方向と、に基づいて、旋光度を算出することができる。
【００７８】
解析部１０５は、以上のような方法により旋光度を算出すると、記憶部１０７等に格納されている着目生体成分（例えば、血中グルコースや、アルブミンや、コレステロール等）の比旋光度を参照して、上記式１０に基づいて、着目生体成分の濃度を算出する。
【００７９】
ここで、上記式１０に基づいて生体成分の濃度を算出するためには、光の透過距離Ｌを用いることが求められるが、透過距離Ｌは、測定部１０１における光源部１１１と検出部１１３との間の離隔距離を参考にして予め設定された定数を利用することが可能である。
【００８０】
また、解析部１０５は、上記のような旋光度に加え、様々な波長の測定光を利用した際のそれぞれの測定結果を利用して、散乱特性スペクトルや吸収スペクトルを得ることができる。そこで、解析部１０５は、このような散乱特性スペクトルや吸収スペクトルを更に利用して、様々な生体成分の濃度を算出することが可能である。この際、解析部１０５は、ある所定の演算式に基づいて着目する生体成分の濃度を算出してもよいし、いわゆる多変量解析を行うことで着目する生体成分の濃度を算出してもよい。
【００８１】
また、解析部１０５は、生体に向かって射出される測定光の偏光面と、生体から射出された測定光の偏光面とに基づいて、生体の内部で散乱された散乱光と、生体を透過した透過光（換言すれば、生体内を直進した光）と、を分離することができる。このような散乱光と透過光との分離処理は、測定光として利用したそれぞれの波長での測定光の偏光面に基づいて、行うことが可能である。
【００８２】
また、先だって説明した本実施形態に係る測定方式においても、物質の光吸収率を利用した公知の方式と同様にして、動脈中の成分の時間変動を利用して動脈血内の成分のみを抽出することができる。古くはパルスオキシメータに代表されるように、光源部１１１から生体Ｂの内部を通過して検出部１１３で検出された信号には、動脈の拍動（脈拍）により変動を受けた動脈血の量的な変化が含まれている。従って、例えば図１５に示したように、動脈血の量的な変化を脈波形として抽出することで、解析部１０５は、公知の方法に基づいて動脈内の血中酸素飽和度等を推定することができる。
【００８３】
また、測定制御部１０３及び解析部１０５が互いに連携し、複数種類の波長を有する測定光を組み合わせて高速な多波長光源による時分割サンプリングを実施して、これら複数種類の波長の測定光を時間分割で射出することにより、解析部１０５は、グルコース等といった他の動脈血中の生体成分の濃度も推定が可能である。具体的には、解析部１０５は、それぞれの波長の測定光における測定結果から算出された旋光度の時間変化や、散乱特性スペクトルの時間変化に着目することで、例えば図１５に示したように、脈波形を表すデータを得ることができる。解析部１０５は、得られた脈波形を表すデータのピーク値及びボトム値を利用して、公知の方法により動脈血中の生体成分の濃度（例えば、グルコース濃度や、アルブミン濃度や、コレステロール濃度等）を推定することができる。
【００８４】
グルコース等の血中成分を物質の光吸収率に着目して測定する場合、これらの血中成分の中には温度変動が非常に大きいものも存在するため、実用化が困難とされてきた。しかしながら、本実施形態に係る測定方式のように、変化率がより大きい散乱特性や旋光度を利用することによって、温度変動の非常に大きいグルコース等のような血中成分であっても、安定した分離が可能となる。
【００８５】
［記憶部１０７について］
再び図２に戻って、本実施形態に係る測定装置１０が備える記憶部１０７について説明する。
記憶部１０７は、本実施形態に係る測定装置１０に設けられたＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部１０７には、解析部１０５における解析処理に用いられる各種のデータや、各種のデータベースやルックアップテーブル等が格納されている。また、記憶部１０７には、本実施形態に係る測定部１０１により測定された測定データや、本実施形態に係る測定制御部１０３や解析部１０５が実施する処理に用いられる各種のプログラムやパラメータやデータ等が記録されていてもよい。また、記憶部１０７には、これらのデータ以外にも、測定装置１０が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等を適宜記憶することが可能である。この記憶部１０７は、測定部１０１、測定制御部１０３、解析部１０５等の各処理部が、自由にアクセスし、データを書き込んだり読み出したりすることができる。
【００８６】
以上、図２〜図１５を参照しながら、本実施形態に係る測定装置１０の構成について、詳細に説明した。
【００８７】
なお、本実施形態に係る測定制御部１０３及び解析部１０５は、本実施形態に係る測定装置１０の一部であってもよいし、測定装置１０に接続されているコンピュータ等の外部機器に実現されていてもよい。また、測定部１０１によって生成される測定データがリムーバブル記憶媒体等に格納され、この記憶媒体が測定装置１０から取り外されて、解析部１０５を有する他の装置に接続されることで、測定データが解析されてもよい。
【００８８】
以上、本実施形態に係る測定装置１０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【００８９】
なお、上述のような本実施形態に係る測定装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【００９０】
（ハードウェア構成について）
次に、図１６を参照しながら、本開示の実施形態に係る測定装置１０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１６は、本開示の実施形態に係る測定装置１０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【００９１】
測定装置１０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、測定装置１０は、更に、ホストバス９０７、ブリッジ９０９、外部バス９１１、インターフェース９１３、センサ９１４、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３および通信装置９２５を備える。
【００９２】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、測定装置１０内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【００９３】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【００９４】
センサ９１４は、例えば、ユーザに固有の生体情報、または、かかる生体情報を取得するために用いられる各種情報を検出する検出手段である。このセンサ９１４として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の各種の撮像素子を挙げることができる。また、センサ９１４は、生体部位を撮像するために用いられるレンズ等の光学系や光源等を更に有していてもよい。また、センサ９１４は、音声等を取得するためのマイクロフォン等であってもよい。なお、センサ９１４は、上述のもの以外にも、温度計、照度計、湿度計、速度計、加速度計などの様々な測定機器を備えていてもよい。
【００９５】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、測定装置１０の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。測定装置１０のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、測定装置１０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【００９６】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、測定装置１０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、測定装置１０が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【００９７】
ストレージ装置９１９は、測定装置１０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
【００９８】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、測定装置１０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【００９９】
接続ポート９２３は、機器を測定装置１０に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、測定装置１０は、外部接続機器９２９から直接各種データを取得したり、外部接続機器９２９に各種データを提供したりする。
【０１００】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【０１０１】
以上、本開示の実施形態に係る測定装置１０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１０２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、
前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、
を備える、測定装置。
（２）
前記偏光制御部は、前記測定光が互いに直交する２種類の面偏光となるように、前記測定光の偏光方向を制御する、（１）に記載の測定装置。
（３）
前記測定装置は、前記測定部の制御を行う測定制御部を更に備え、
前記測定制御部は、前記測定光の偏光方向を時分割で切り替えさせる、（１）又は（２）に記載の測定装置。
（４）
前記解析部は、前記検出部が検出したそれぞれの前記面偏光の検出強度の比率を利用して検出された前記測定光の偏光方向を特定し、特定結果に基づいて前記旋光度を算出する、（１）〜（３）の何れか１つに記載の測定装置。
（５）
前記偏光制御部は、前記互いに直交する２種類の面偏光に加え、当該互いに直交する２種類の面偏光とは異なる面偏光となるように、前記測定光の偏光方向を制御する、（１）〜（４）の何れか１つに記載の測定装置。
（６）
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記測定制御部は、前記光源部から射出される前記測定光の波長の選択及び前記偏光制御部による前記測定光の偏光方向の制御を時分割で実施する際に、前記測定光の波長及び前記偏光状態の組み合わせをランダムに変更する、（１）〜（５）の何れか１つに記載の測定装置。
（７）
前記偏光制御部は、前記光源部と前記生体との間、及び、前記生体と前記検出部との間の双方に設けられており、
前記生体と前記検出部との間に設けられた前記偏光制御部によって選択される偏光方向は、前記光源部と前記生体との間に設けられた前記偏光制御部によって選択される偏光方向に対して、所定のオフセット角だけ回転したものとなっている、（１）〜（６）の何れか１つに記載の測定装置。
（８）
前記測定部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定ユニットである、（１）〜（７）の何れか１つに記載の測定装置。
（９）
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた前記旋光度の時間変化に基づいて、前記生体の内部に存在する動脈の拍動に起因する脈動を表す脈波形を取得し、取得した前記脈波形のピーク値及びボトム値を利用して、動脈血中の前記生体成分の濃度を算出する、（１）〜（８）に記載の測定装置。
（１０）
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた散乱特性スペクトル又は吸収スペクトルを更に利用して、前記生体成分の濃度を算出する、（１）〜（８）の何れか１つに記載の測定装置。
（１１）
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の検出結果から得られた前記散乱特性スペクトルの時間変化に基づいて、前記生体の内部に存在する動脈の拍動に起因する脈動を表す脈波形を取得し、取得した前記脈波形のピーク値及びボトム値を利用して、動脈血中の前記生体成分の濃度を算出する、（１０）に記載の測定装置。
（１２）
前記解析部は、血中グルコースの濃度を算出する、（１）〜（１１）の何れか１つに記載の測定装置。
（１３）
前記解析部は、前記生体に向かって射出される前記測定光の偏光面と、前記生体から射出された前記測定光の偏光面とに基づいて、前記生体の内部で散乱された散乱光と、前記生体を透過した透過光と、を分離する、（１）〜（１２）の何れか１つに記載の測定装置。
（１４）
前記光源部は、互いに異なる複数種類の波長の前記測定光を射出し、
前記解析部は、それぞれの波長における前記測定光の偏光面に基づいて、前記散乱光と前記透過光とを分離する、（１３）に記載の測定装置。
（１５）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出することと、
前記測定光の光源と前記生体との間、又は、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部と前記生体との間の少なくとも何れか一方の位置で、前記測定光の偏光方向を制御することと、
前記生体の内部から射出された前記測定光を検出することと、
前記測定光の検出結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析することと、
を含む、測定方法。
（１６）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定機器と通信可能なコンピュータに、
前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能
を実現させるためのプログラム。
（１７）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定機器と通信可能なコンピュータに、
前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能
を実現させるためのプログラムが記録された記録媒体。
（１８）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有する測定部と、
前記測定部による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析部と、
前記測定部の制御を行う測定制御部と、
を備え、
前記測定部は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定ユニットであり、
前記測定制御部は、前記測定光の偏光方向を時分割で切り替えさせる、測定装置。
（１９）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出することと、
前記測定光の光源と前記生体との間、又は、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部と前記生体との間の少なくとも何れか一方の位置で、前記測定光の偏光方向を制御することと、
前記生体の内部から射出された前記測定光を検出することと、
前記測定光の検出結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析することと、
を含み、
前記測定光の射出及び検出は、前記生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定ユニットにより行われ、
前記測定光の偏光方向は、時分割で切り替えられる、測定方法。
（２０）
生体の内部に含まれる生体成分を測定するための少なくとも１種の波長を有する測定光を射出する光源部、前記生体の内部から射出された前記測定光を検出する検出部、及び、前記光源部と前記生体との間、又は、前記生体と前記検出部との間の少なくとも何れか一方に設けられ、前記測定光の偏光方向を制御する偏光制御部を有し、生体の内部で散乱した前記測定光が当該生体の内部で反射した結果前記生体から射出される前記測定光を検出する測定機器と通信可能なコンピュータに、
前記測定機器による測定結果を利用して前記測定光の偏光状態の変化に基づいて旋光度を算出し、算出した前記旋光度に基づいて前記生体成分の濃度を解析する解析機能と、
前記測定機器の制御機能と、
を実現させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    測定装置
１０１    測定部
１０３    測定制御部
１０５    解析部
１０７    記憶部
１１１    光源部
１１３    検出部
１１５    偏光制御部（偏光フィルタ）
１１７    対物レンズ
【図１】
0005990905.tif 000003
【図２】
0005990905.tif 000004
【図３Ａ】
0005990905.tif 000005
【図３Ｂ】
0005990905.tif 000006
【図３Ｃ】
0005990905.tif 000007
【図４】
0005990905.tif 000008
【図５】
0005990905.tif 000009
【図６】
0005990905.tif 000010
【図７Ａ】
0005990905.tif 000011
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005990905.tif 000015
【図１１】
0005990905.tif 000016
【図１２】
0005990905.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
0005990905.tif 000019
【図１５】
0005990905.tif 000020
【図１６】
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