(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁的雑音の混入を防止し、生体内に発生する音波又は外部からの振動の伝搬を防止して生体成分濃度を正確に測定する。【解決手段】成分濃度測定装置において雑音の影響を受けやすい部分を電磁的にシールドして、電磁的な雑音の混入を防止する。さらに、生体へ光を照射する光照射部の一部を光ファイバで構成した場合は、光発生部及び光変調部と生体に発生する音波の受信部の距離を適切に保つことにより、相互間の電磁的な雑音の混入を防止して、高精度に前記音波を測定し、生体成分濃度を正確に測定できる成分濃度測定装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１波の光を発生する光発生手段と、
前記少なくとも１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
強度変調された少なくとも１波の光を生体に照射する光照射手段と、
照射された少なくとも１波の光により生体内に発生する音波を検出する音波検出手段と、を備えた成分濃度測定装置であって、
前記光発生手段及び光変調手段が電磁シールドされていることを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項２】
前記光照射手段は、前記強度変調された少なくとも１波の光を１本の光ファイバに入力する結合器及び前記結合器からの少なくとも１波の光を生体に照射する光ファイバを含むことを特徴とする請求項１に記載の成分濃度測定装置。
【請求項３】
複数波長の光を発生する光発生手段と、
前記複数波長の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
強度変調された複数波長の光を１本の光ファイバに合波する合波器及び前記合波器からの複数波長の光を生体に照射する光ファイバを含む光照射手段と、
照射された複数波長の光により生体内に発生する音波を検出する音波検出手段と、
を備えた成分濃度測定装置。
【請求項４】
前記光発生手段及び前記光変調手段が電磁シールドされていることを特徴とする請求項３に記載の成分濃度測定装置。
【請求項５】
前記音波検出手段に含まれる音波検出素子がさらに電磁シールドされていることを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項６】
前記音波検出手段に含まれる前置増幅回路がさらに電磁シールドされていることを特徴とする請求項１から５に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項７】
前記音波検出手段に含まれる音波検出素子と前記音波検出手段に含まれる前置増幅回路とを接続するケーブルがさらに電磁シールドされていることを特徴とする請求項１から６に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項８】
前記光ファイバはフォトニック結晶ファイバであることを特徴とする請求項２から７に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項９】
吸音材の貼り付けられた金属箔又は金属メッシュで覆われることによって前記電磁シールドされていることを特徴とする請求項１から８記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項１０】
金属粉が添加された吸音材で覆われることによって前記電磁シールドされていることを特徴とする請求項１から９に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間又は動物の生体の非侵襲な成分濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進み、成人病に対する対応が大きな課題になりつつある。血糖値などの検査においては血液の採取が必要なために患者にとって大きな負担となるので、血液を採取しない非侵襲な成分濃度測定装置が注目されている。現在までに開発された非侵襲な成分濃度測定装置としては、皮膚内に電磁波を照射し、測定対象とする血液成分、例えば、血糖値の場合はグルコース分子に吸収され、局所的に加熱して熱膨張を起こして生体内に発生する音波を観測する、光音響法が注目されている。
【０００３】
しかし、グルコースと電磁波との相互作用は小さく、また生体に安全に照射し得る電磁波の強度には制限があり、生体の血糖値測定においては、十分な効果を挙げるに至っていない。
【０００４】
図３および図４は、従来例として、光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例を示す図である。
【０００５】
図３は光パルスを電磁波として用いた第一の従来例である（例えば、非特許文献１参照。）。本例では血液成分として血糖、すなわちグルコースを測定対象としている。図３において、駆動電源１０２はパルス状の励起電流をパルス光源１０３に供給し、パルス光源１０３はサブマイクロ秒の持続時間を有する光パルスを発生し、発生した前記光パルスは生体被検部１０１に照射される。前記光パルスは生体被検部１０１の内部にパルス状の光音響信号と呼ばれる音波を発生させ、前記音波は超音波検出器１０４により検出され、前記音波は音圧に比例した電気信号に変換される。
【０００６】
前記電気信号の波形は波形観測器１０５により観測される。この波形観測器１０５は上記励起電流に同期した信号によりトリガされ、前記電気信号は波形観測器１０５の管面上の一定位置に表示され、前記電気信号は積算・平均して測定することができる。
【０００７】
このようにして得られた前記電気信号の振幅を解析して、生体被検部１０１の内部の血糖値、すなわちグルコースの量が測定される。図３に示す例の場合はサブマイクロ秒のパルス幅の光パルスを最大１ｋＨｚの繰り返しで発生し、１０２４個の光パルスを平均して、前記電気信号を測定しているが十分な精度が得られていない。
【０００８】
そこで、より精度を高める目的で、連続的に強度変調した光源を用いる第二の従来例が開示されている。図４に第二の従来例の装置の構成を示す（例えば、特許文献１参照。）。本例も血糖を主な測定対象として、異なる波長の複数の光源を用いて、高精度化を試みている。
【０００９】
説明の煩雑さを避けるために、図４により光源の数が２の場合の動作を説明する。図４において、異なる波長の光源、即ち、第一の光源２０１及び第二の光源２０２は、それぞれ駆動電源２０３及び駆動電源２０４により駆動され、連続光を出力する。
【００１０】
第一の光源２０１及び第二の光源２０２が出力する光は、モータ２１４により駆動され一定回転数で回転するチョッパ板２１３により断続される。ここでチョッパ板２１３は不透明な材質により形成され、モータ２１４の軸を中心とする第一の光源２０１及び第二の光源２０２の光が通過する円周上に、互いに素な個数の開口部が形成されている。
【００１１】
上記の構成により、第一の光源２０１及び第二の光源２０２の各々が出力する光は互いに素な変調周波数ｆ１、及び変調周波数ｆ２で強度変調された後、合波器２１１により合波され、１の光束として生体被検部１０１に照射される。
【００１２】
生体被検部１０１の内部には第一の光源２０１の光により周波数ｆ１の光音響信号が発生し、第二の光源２０２の光により周波数ｆ２の光音響信号が発生し、これらの光音響信号は、音響センサ２１２により検出され、音圧に比例した電気信号に変換され、その周波数スペクトルが、周波数解析器２１５により観測される。
【００１３】
本例においては、複数の光源の波長は全てグルコースの吸収波長に設定されており、各波長に対応する光音響信号の強度は、血液中に含まれるグルコースの量に対応した電気信号として測定される。
【００１４】
ここで、予め光音響信号の測定値の強度と別途採血した血液によりグルコースの含有量を測定した値との関係を記憶しておいて、前記光音響信号の測定値からグルコースの量を測定している。
【特許文献１】特開平１０−１８９号公報
【非特許文献１】オウル大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｏｕｌｕ、Ｆｉｎｌａｎｄ）学位論文「Ｐｕｌｓｅ  ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｓ  ａｎｄ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｂｌｏｏｄ  ａｎｄ  ｔｉｓｓｕｅ」（ＩＢＳ  ９５１−４２−６６９０−０、ｈｔｔｐ：／／ｈｅｒｋｕｌｅｓ．ｏｕｌｕ．ｆｉ／ｉｓｂｎ９５１４２６６９００／、２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述の従来例においては以下のような課題がある。
人間や動物の体の約２／３は水であり、さらに水はグルコースに比べて１０００倍以上大きな吸収を有する。従って、グルコースによって発生される音波は水によって発生される音波に比べて非常に小さいので、複数回測定してその結果を積算して、雑音を除去する必要がある。しかし、グルコースによって発生される非常に小さい音波は、外部から雑音が混入した場合には十分な精度で音波を測定できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、本発明は、成分濃度測定装置において雑音の影響を受けやすい部分を電磁的にシールドして、電磁的な雑音の混入を防止する。さらに、生体へ光を照射する光照射部の一部を光ファイバで構成した場合は、光発生部及び光変調部と生体に発生する音波の受信部の距離を適切に保つことにより、相互間の電磁的な雑音の混入を防止して、高精度に前記音波を測定し、生体成分濃度を正確に測定できる成分濃度測定装置である。
【００１７】
具体的には、本発明は、少なくとも１波の光を発生する光発生手段と、前記少なくとも１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された少なくとも１波の光を生体に照射する光照射手段と、照射された少なくとも１波の光により生体内に発生する音波を検出する音波検出手段と、を備えた成分濃度測定装置であって、前記光発生手段及び光変調手段が電磁シールドされていることを特徴とする成分濃度測定装置である。
【００１８】
上記のように、本発明では、前記光発生手段及び前記光変調手段を電磁シールドすることにより、電磁的な雑音が混入し、前記光発生手段が発生した前記光及び前記光変調手段が変調した前記光の大きさ又は波長を変化させ雑音が重畳するのを防止する。さらに、前記光発生手段及び前記光変調手段が発生する電磁波が、前記音波検出手段へ混入して雑音となるのを防止するので、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００１９】
前記光照射手段は、前記強度変調された少なくとも１波の光を１本の光ファイバに入力する結合器及び前記結合器からの少なくとも１波の光を生体に照射する光ファイバを含んでもよい。
【００２０】
上記のように、本発明では、前記光照射手段の一部に光ファイバを含むことにより、前記光発生手段及び前記光変調手段と前記音波検出手段との距離を離し電磁的な結合を非常に小さくする構成が可能となるので、前記光発生手段及び前記光変調手段が発生する電磁波が、前記音波検出手段へ混入して雑音となるのを防止する。従って、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。さらに、２波以上の光を照射する場合、例えばファイバカップラーなどの結合器により前記光ファイバに結合させてから前記生体に照射することにより、前記２波以上の光を個別に照射するよりも、前記生体の所定に位置に２波以上の光の光軸を合わせ、またビーム径を合わせることが容易となり、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００２１】
本発明は、複数波長の光を発生する光発生手段と、前記複数波長の光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された複数波長の光を１本の光ファイバに合波する合波器及び前記合波器からの複数波長の光を生体に照射する光ファイバを含む光照射手段と、照射された複数波長の光により生体内に発生する音波を検出する音波検出手段と、を備えた成分濃度測定装置である。
【００２２】
上記のように、本発明では、強度変調された複数波長の光を１本の光ファイバに、例えばアレイ導波路回折格子型合分波器（ＡＷＧ）などの光合波器により合波して生体に照射することにより、前記光発生手段及び前記光変調手段と前記音波検出手段との距離を離し電磁的な結合を非常に小さくする構成が可能となるので、前記光発生手段及び前記光変調手段が発生する電磁波が、前記音波検出手段へ混入して雑音となるのを防止する。さらに、前記複数波長の光を個別に照射するよりも、前記生体の所定の位置に前記複数波長の光の光軸を合わせ、またビーム径を合わせることが容易となり、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００２３】
前記光発生手段及び光変調手段は電磁シールドされてもよい。
【００２４】
上記のように、本発明では、前記光発生手段及び光変調手段を電磁シールドすることにより、電磁的な雑音が混入し、前記光発生手段が発生した前記光及び前記光変調手段が変調した前記光の大きさ又は波長を変化させ雑音が重畳するのを防止する。さらに、前記光発生手段及び光変調手段が発生する電磁波が、前記音波検出手段へ混入して雑音となるのを防止するので、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００２５】
前記音波検出手段に含まれる音波検出素子がさらに電磁シールドされていてもよい。
【００２６】
上記のように、本発明では、前記音波検出素子をさらに電磁シールドすることにより、前記音波検出素子が前記生体内に発生する音波を検出し、検出した音波を変換した電気信号に雑音が混入するのを防止するので、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００２７】
前記音波検出手段に含まれる前置増幅回路がさらに電磁シールドされていてもよい。
【００２８】
上記のように、本発明では、前置増幅回路をさらに電磁シールドすることにより、前記音波検出素子が前記生体内に発生する音波を検出し、検出した音波を変換した電気信号を前記前置増幅回路が増幅する際に雑音が混入するのを防止するので、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００２９】
前記音波検出手段に含まれる音波検出素子と前記音波検出手段に含まれる前置増幅回路とを接続するケーブルがさらに電磁シールドされていてもよい。
【００３０】
上記のように、本発明では、前記ケーブルを電磁シールドすることにより、前記音波検出素子が検出し、検出した音波を変換した電気信号が前記音波検出素子と前記前置増幅回路の間を伝送される際に雑音が混入することを防止するので、前記音波検出手段は前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００３１】
前記光ファイバはフォトニック結晶ファイバであってもよい。
【００３２】
上記のように、本発明では、前記光ファイバを、曲げによる光伝搬特性の変化が小さいフォトニック結晶ファイバとすることにより、測定中の前記光ファイバの動きなどによる前記光の変化を小さくすることができるので、安定に前記生体に照射し、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００３３】
本発明では、吸音材の貼り付けられた金属箔又は金属メッシュで覆われることによって前記電磁シールドされていてもよい。
【００３４】
上記のように、本発明では、前記電磁シールドは音響的なシールド機能も有するので、前記光発生手段、又は前記光変調手段、又は前記音波検出手段への電磁的な雑音の混入を防止し、さらに、前記生体内に発生する音波あるいは外部からの振動の、前記光発生手段、又は前記光変調手段、又は前記光照射手段への伝搬を防止し、前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定できる。
【００３５】
本発明では、金属粉が添加された吸音材で覆われることによって前記電磁シールドされていてもよい。
【００３６】
上記のように、本発明では、前記電磁シールドは音響的なシールド機能も有するので、前記光発生手段、又は前記光変調手段、又は前記音波検出手段への電磁的な雑音の混入を防止し、さらに、前記生体内に発生する音波あるいは外部からの振動の、前記光発生手段、又は前記光変調手段、又は前記光照射手段への伝搬を防止し、前記生体内に発生する音波を高精度に測定でき、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の成分濃度測定装置は、電磁シールドにより各部に混入する電磁的な雑音を防止し、また光照射手段に光ファイバを含むことにより光発生手段及び光変調手段と、音波検出手段部との距離を離すことにより相互間の電磁的な雑音の混入を防止する。さらに、複数波長の光を光ファイバに合波して生体に照射することにより、光の光軸及びビーム径を合わせて生体の所定の位置に正確に照射できるので、生体内に発生する音波を高精度に検出して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００３９】
本発明の第一の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
本発明の第一の実施の形態の成分濃度測定装置は、少なくとも１波の光を発生する光発生手段と、該光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された少なくとも１波の光を生体に照射する光照射手段と、照射された光により生体内に発生する音波を検出する音波検出手段と、を備えた成分濃度測定装置であって、前記光発生手段及び光変調手段が電磁シールドされていることを特徴とする成分濃度測定装置である。
【００４０】
図１に本実施の形態の成分濃度測定装置１０の構成を示す。図１においては、成分濃度測定装置１０が２波の光を生体被検部１に照射して生体成分濃度を測定する場合を示しているが、１波の光又は３波以上の光を生体被検部１に照射してもよく、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は２波に限定されるものではない。
【００４１】
図１において、成分濃度測定装置１０は光発生手段としての第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、光変調手段としての第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４、光照射手段としての光照射部２１、音波検出手段の一部としての音波検出素子３１、音波検出手段の一部としてのケーブル３３、音波検出手段の一部としての前置増幅回路３２、生体成分算出部３４により構成される。ここで、１波の光又は２波以上の光を生体被検部１に照射する場合、成分濃度測定装置１０は、照射する光の数と同数の前記光発生手段としての光発生部及び前記光変調手段としての光変調部を備える。
【００４２】
本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、さらに、第一の光発生部シールド１５及び第二の光発生部シールド１６、第一の光変調部シールド１７及び第二の光変調部シールド１８、音波検出素子シールド３５、前置増幅回路シールド３６、ケーブルシールド３７を備えることが好ましい。
【００４３】
図１及び以下に示す図においては、成分濃度測定装置１０の測定動作を制御する制御部、電源、筐体などの通常の技術により実現できる部分は表示していない。
【００４４】
第一の光発生部１１の出力端子は光伝達手段により第一の光変調部１３の入力端子に接続されている。第一の光発生部シールド１５は第一の光発生部１１を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の部分、いわゆるアースに接続してもよい。
【００４５】
第二の光発生部１２の出力端子は光伝達手段により第二の光変調部１４の入力端子に接続されている。第二の光発生部シールド１６は第二の光発生部１２を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００４６】
第一の光変調部１３の出力端子は光伝達手段により光照射部２１の第一の入力端子に接続されている。第一の光変調部シールド１７は第一の光変調部１３を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００４７】
第二の光変調部１４の出力端子は光伝達手段により光照射部２１の第二の入力端子に接続されている。第二の光変調部シールド１８は第二の光変調部１４を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００４８】
光照射部２１は、光照射部２１の出力端子から照射する照射光４１が生体被検部１の測定対象とする部分に照射される位置に設置されている。
【００４９】
音波検出素子３１の出力端子はケーブル３３により前置増幅回路３２の入力端子に接続されている。音波検出素子３１は生体被検部１に接して、生体被検部１で発生する音波を検出する位置に設置されている。音波検出素子シールド３５は音波検出素子３１を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００５０】
ケーブル３３は音波検出素子３１の出力端子と前置増幅回路３２の入力端子を接続している。ケーブルシールド３７はケーブル３３を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００５１】
前置増幅回路３２の出力端子は信号伝達手段により生体成分算出部３４の入力端子に接続されている。前置増幅回路シールド３６は前置増幅回路３２を包むように覆って電磁的に遮蔽し、さらに、成分濃度測定装置１０の電気的な共通の電位の前記アースに接続してもよい。
【００５２】
本実施の形態の成分濃度測定装置１０の各部の機能を説明する。
第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２は所定の波長の光を発生して、発生した光を第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４へ供給する機能を有する。ここで、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２の各々が発生する光の波長は測定対象とする生体成分により吸収される波長に選択する。
【００５３】
第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４は、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２から供給される各々の光を、各々の所定の変調信号により変調して、変調した各々の光を光照射部２１へ供給する機能を有する。
【００５４】
光照射部２１は第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４から供給される各々の光を、前記出力端子から照射光４１として生体被検部１へ照射する。
【００５５】
音波検出素子３１は一方の端面を生体被検部１に接して、光照射部２１から照射された照射光４１が生体被検部１の測定対象とする生体成分に吸収されて、生体被検部１で発生する音波を検出し、検出した音波を電気信号に変換して音波の大きさを示す電気信号をケーブル３３を介して、前置増幅回路３２へ送信する機能を有する。
【００５６】
前置増幅回路３２は音波検出素子３１が検出した音波の大きさを示す前記電気信号を受信し増幅して、生体成分算出部３４へ送信する機能を有する。
【００５７】
生体成分算出部３４は前置増幅回路３２から受信した音波の大きさを示す前記電気信号から生体成分濃度を算出して、表示する機能を有する。ここで、生体成分算出部３４が生体被検部１で発生した音波の大きさから生体被検部１の生体成分濃度を算出する方法は、予め生体被検部１で発生する音波の大きさと生体成分濃度の関係を測定したデータにより算出してもよい。
【００５８】
２波の光を利用して生体成分濃度を測定する場合は、異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調し、強度変調された前記異なる波長の２波の光を生体被検部１に照射し、照射された光により生体被検部１で発生する音波、すなわち光音響信号を検出し、検出された音波の大きさから生体内の生体成分濃度を測定する。
【００５９】
第一の光発生部シールド１５及び第二の光発生部シールド１６は、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２に電磁的な雑音が混入し、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２が発生する光の大きさ又は波長を変化させて雑音が重畳するのを防止する機能を有する。さらに、第一の光発生部シールド１５及び第二の光発生部シールド１６は、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２から発生する電磁波が、他の部分、例えば、音波検出素子３１、ケーブル３３、前置増幅回路３２などへ混入して雑音となるのを防止する機能も有する。
【００６０】
第一の光変調部シールド１７及び第二の光変調部シールド１８は、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４へ電磁的な雑音が混入し、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４が変調した光の大きさ又は波長を変化させて雑音が重畳するのを防止する機能を有する。さらに、第一の光変調部シールド１７及び第二の光変調部シールド１８は、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４から発生する電磁波が、他の部分、例えば、音波検出素子３１、ケーブル３３、前置増幅回路３２などへ混入して雑音となるのを防止する機能も有する。
【００６１】
音波検出素子シールド３５は音波検出素子３１へ電磁的な雑音が混入し、音波検出素子３１が検出した音波の大きさを示す信号の雑音となるのを防止する機能を有する。
【００６２】
前置増幅回路シールド３６は前置増幅回路３２へ電磁的な雑音が混入し、前置増幅回路３２が増幅した音波の大きさを示す信号の雑音となるのを防止する機能を有する。
【００６３】
ケーブルシールド３７はケーブル３３へ電磁的な雑音が混入し、音波検出素子３１から前置増幅回路３２へ送信される前記音波の大きさを示す信号の雑音となるのを防止する機能を有する。
【００６４】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、前記電磁シールドにより、外部からの電磁的な雑音の混入、あるいは成分濃度測定装置１０の内部で発生する電磁波が内部の他の部分へ混入して雑音となるのを防止して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、生体成分濃度を正確に測定できる成分濃度測定装置を提供することができる。
【００６６】
本発明の第二の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
図２に第二の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。図２において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１により説明した第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０に、さらに光照射部手段の一部としての、光ファイバ２２、保護チューブ２３及び生体接触部２４を備えた構成であり、上記以外は第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様の構成であるので、ここでは第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。なお、１波の光又は２波以上の光を生体被検部１に照射する場合、成分濃度測定装置１０は、照射する光の数と同数の前記光発生手段としての光発生部及び前記光変調手段としての光変調部を備える。
【００６７】
光ファイバ２２は保護チューブ２３の中に収容されており、光ファイバ２２の一方の端部は光照射部２１の出力端子に接続され、光ファイバ２２の他方の端部は生体接触部２４の中で、保護チューブ２３とともに固定されている。図２においては、保護チューブ２３及び生体接触部２４は断面を示している。
【００６８】
光照射部２１は第一の光変調部１３又は第二の光変調部１４が変調した前記光のいずれか、又は第一の光変調部１３又は第二の光変調部１４が変調した前記光の各々を光ファイバ２２へ入力する機能を有する。光ファイバ２２への入力には、例えば、ファイバカップラーなどの結合器を利用することができる。
【００６９】
あるいは、光照射部２１は第一の光変調部１３又は第二の光変調部１４が変調した複数波長の光の各々を合波して光ファイバ２２へ入力する機能を有する。光ファイバ２２への入力には、例えば、アレイ導波路回折格子型合分波器（ＡＷＧ）などの合波器を利用することができる。
【００７０】
図２において、光照射部２１の出力端子から照射される照射光４１は、光ファイバ２２の中を、図１に示す照射光４１と同様に、光照射部２１から生体被検部１の方向へ向かって照射されているが、図面の煩雑さを避けるために図示していない。光ファイバ２２は光照射部２１が出力する照射光４１を生体被検部１の適切な位置へ導く機能を有する。光ファイバ２２は光の減衰が少なく、かつ容易に曲げることができるので、照射光４１を生体被検部１の適切な位置へ導くのに有効である。また、光ファイバ２２は、照射光４１を伝搬させる過程において、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２が発生した各々の光のビーム径及び光軸を生体被検部１上で一致させる機能を有する。一方、光ファイバ２２は非常に細く、容易に曲がり、音波が伝搬しにくいので、生体被検部１に発生した音波が大きい場合は、光ファイバ２２を介して光照射部２１へ伝搬するのを防止する機能も有する。
【００７１】
保護チューブ２３は光ファイバ２２を収容して、一方の端部は光照射部２１に固定され、他方の端部は生体接触部２４に固定され、測定中の操作により光ファイバ２２が破損するのを防止する機能を有する。
【００７２】
生体接触部２４は円筒状であり、一方の開放された端面から保護チューブ２３と光ファイバ２２を導入し、保護チューブ２３の他方の端部を固定し、光ファイバ２２が生体被検部１に接触することを防止する機能を有する。さらに、生体接触部２４は他方の開放された端面に光ファイバ２２の他方の端部に接するレンズ２５を備え、光ファイバ２２から照射される照射光４１を集光して生体被検部１に適切に照射させ、かつ光ファイバ２２の他方の端部が汚染されるのを防止する機能を有する。
【００７３】
上記の構成により、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、及び第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４と、音波検出素子３１、ケーブル３３及び前置増幅回路３２との間を適切な距離を隔てて生体成分濃度を測定するこことができる。従って、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、及び第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４と、音波検出素子３１、ケーブル３３及び前置増幅回路３２の間の電磁的な結合を軽減し、相互間で雑音となって混入するのを防止して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００７４】
さらに光ファイバ２２は音波を伝搬させにくいので、生体被検部１で発生する音波が大きい場合は、生体被検部１で発生する音波が生体接触部２４から光照射部２１を経由して、第一の光変調部１３又は第二の光変調部１４、さらに、第一の光発生部１１又は第二の光発生部１２へ伝搬して、照射光４１の大きさ又は波長を変化させて雑音が重畳するのを防止する効果もある。また、複数の光を生体被検部１に照射する場合、前記複数の光を光ファイバ２２へ結合、又は合波して光ファイバ２２を介して生体被検部１に照射することにより、前記複数の光の光軸を合わせ、またビーム径を合わせることが容易となる効果がある。
【００７５】
光ファイバ２２をフォトニック結晶光ファイバとしてもよい。光ファイバ２２を曲げによる光伝搬特性の変化が小さいフォトニック結晶ファイバとすることにより、測定中の光ファイバ２２の動きなどによる前記光の変化を小さくすることができるので、安定に生体被検部１に照射し、生体成分濃度を正確に測定できる。さらに、例えば長手方向に複数の空孔があるフォトニック結晶ファイバは、空孔のために音波の伝搬損失が大きく、生体被検部１で発生する音波が光照射部２１へ伝搬するのを防止する効果もある。
【００７６】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、各部の間の電磁的な結合を軽減し、相互間で雑音となって混入するのを防止して、生体成分濃度を正確に測定することができる。さらに、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、複数の光を生体被検部１に照射する場合、複数の光の光軸及びビーム径を合わせて、所定の位置に正確に照射して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００７７】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、生体成分濃度を正確に測定できる成分濃度測定装置を提供することができる。
【００７８】
本発明の第三の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
本実施の形態の成分濃度測定装置は、図２により説明した第二の実施の形態の成分濃度測定装置１０の第一の光発生部シールド１５、第二の光発生部シールド１６、第一の光変調部シールド１７、第二の光変調部シールド１８、音波検出素子シールド３５、前置増幅回路シールド３６又はケーブルシールド３７が、金属箔又は金属メッシュに吸音材が貼り付けられたシールド材料により作製されている場合である。
【００７９】
シールド材はシール状、シート状、板状に加工されたものでもよいし、金属箔又は金属メッシュに塗布されたり吹き付けたりされたものでもよい。シールド材料はゴム、樹脂が例示できる。吸音のために空気を多く含む材料が好ましい。例えば、発泡スチロールが例示できる。
【００８０】
ここでは、本実施の形態の成分濃度測定装置１０を図２に示す成分濃度測定装置１０として説明する。本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、上記の構成により、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４、音波検出素子３１、前置増幅回路３２、ケーブル３３への電磁的な雑音の混入を防止する。さらに、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、上記の構成により、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４、光照射部２１へ生体被検部１で発生する音波が混入し、あるいは外部からの振動が伝搬し、照射光４１の大きさ又は波長を変化させて雑音が重畳するのを防止することができる。
【００８１】
さらに、本実施の形態の成分濃度測定装置１０の第一の光発生部シールド１５、第二の光発生部シールド１６、第一の光変調部シールド１７、第二の光変調部シールド１８、音波検出素子シールド３５、前置増幅回路シールド３６又はケーブルシールド３７は、吸音材に金属粉が添加された材料により作製することもできる。
【００８２】
電磁シールドは金属粉を添加したシールド材をシール状、シート状、板状に加工したものでもよいし、シール状、シート状、板状に加工したシールド材の表面に金属粉を塗布したり吹き付けたりしたものでもよい。シールド材料はゴム、樹脂が例示できる。吸音のために空気を多く含む材料が好ましい。例えば、発泡スチロールが例示できる。
【００８３】
本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、上記の構成により、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４、音波検出素子３１、前置増幅回路３２、ケーブル３３への電磁的な雑音の混入を防止する。さらに、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、上記の構成により、第一の光発生部１１及び第二の光発生部１２、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４、光照射部２１へ生体被検部１で発生する音波が混入し、あるいは外部からの振動が伝搬し、照射光４１の大きさ又は波長を変化させて雑音が重畳するのを防止することができる。
【００８４】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、電磁的な雑音の混入を防止するとともに、さらに生体被検部１で発生する音波の混入、あるいは外部からの振動の伝搬を防止して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００８５】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は生体成分濃度を正確に測定できる成分濃度測定装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の成分濃度測定装置は、日常の健康管理や美容上のチェックに利用することができる。また、人間の生体ばかりでなく、動物の生体についても健康管理に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第一の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図２】第二の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図３】第一の従来例の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図４】第二の従来例の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  生体被検部
１０  成分濃度測定装置
１１  第一の光発生部
１２  第二の光発生部
１３  第一の光変調部
１４  第二の光変調部
１５  第一の光発生部シールド
１６  第二の光発生部シールド
１７  第一の光変調部シールド
１８  第二の光変調部シールド
２１  光照射部
２２  光ファイバ
２３  保護チューブ
２４  生体接触部
２５  レンズ
３１  音波検出素子
３２  前置増幅回路
３３  ケーブル
３４  生体成分算出部
３５  音波検出素子シールド
３６  前置増幅回路シールド
３７  ケーブルシールド
４１  照射光
１０１  生体被検部
１０２  駆動電源
１０３  パルス光源
１０４  超音波検出器
１０５  波形観測器
２０１  第一の光源
２０２  第二の光源
２０３  駆動電源
２０４  駆動電源
２１１  合波器
２１２  音響センサ
２１３  チョッパ板
２１４  モータ
２１５  周波数解析器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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