(57)【要約】      （修正有）【課題】水はグルコースに比べて１０００倍以上大きな吸収を有する。例えばパルス光源の繰り返し周期が１ｋＨｚの場合、グルコースの測定には１１０秒以上の時間を必要とするが、この間に生体と測定系の接触状態、生体の温度変化など測定条件の変動が起きた場合は測定誤差の要因になる。生体成分濃度を継続的に測定する際に、測定条件の再現性が悪いと生体成分濃度のデータの比較をすることができない。  本発明は、測定条件の変動を少なくして、再現性のよい生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法を提供する。【解決手段】上記の目的を達成するために、本発明では、最初の測定開始前又は測定中の適切な時間間隔において、生体成分濃度測定装置の測定面に対する生体の押圧状態調整を行う。また、最初の測定の開始前又は測定中の適切な時間間隔の測定を再開する前において、生体被検部の表面状態調整又は測定系の信号伝搬経路調整を行う。【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波の測定光を発生する測定光発生手段と、
該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、
強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、
照射された前記測定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、
前記生体を保持する生体保持手段と、
前記生体保持手段に配置され、前記生体の前記生体保持手段への押圧力を検出する少なくとも１個の感圧素子と、
を備える生体成分濃度測定装置。
【請求項２】
前記感圧素子の検出する押圧力を表示する押圧力表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項３】
前記感圧素子が複数配置され、各感圧素子の押圧力を比較する比較回路をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項４】
前記比較回路の比較結果を表示するバランス表示回路をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項５】
前記生体保持手段は、前記生体が接触する面に弾性体を有す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生体成分濃度測定装置。
【請求項６】
前記生体保持手段は、前記生体が接触する面に弾性体を充填した窪みを有す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生体成分濃度測定装置。
【請求項７】
少なくとも１波の測定光を発生する測定光発生手段と、
該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、
強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、
照射された前記測定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、
少なくとも１波の検査光を発生する検査光発生手段と、
該検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射する検査光照射手段と
照射された前記検査光が前記生体の表面で反射された反射光を検出する検査光検出手段と、
を備える生体成分濃度測定装置。
【請求項８】
前記検査光検出手段は検出した前記反射光の強度を表示する強度表示手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項９】
前記音波検出手段は検出した音波の大きさを表示する音波表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項１０】
前記測定光発生手段は、異なる波長の２波の測定光を発生し、
前記測定光変調手段は、該異なる波長の２波の測定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、
前記測定光照射手段は、強度変調された該異なる波長の２波の測定光を１の光束に合波し生体に照射す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生体成分濃度測定装置。
【請求項１１】
検出された音波の大きさから生体内の生体成分濃度を算定する生体成分濃度算定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０に記載のいずれかの生体成分濃度測定装置。
【請求項１２】
生体保持手段に配置された少なくとも１個の感圧素子で、生体の前記生体保持手段への押圧力を検出する押圧力検出手順と、
少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、
を順に含む生体成分濃度測定方法。
【請求項１３】
検査光を生体の表面に照射し、前記生体の表面で反射された反射光を検出する検査光検出手順と、
少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、
を順に含む生体成分濃度測定方法。
【請求項１４】
１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波の大きさを検査する音波検査手順と、
少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、
を順に含む生体成分濃度測定方法。
【請求項１５】
前記音波検出手順は、異なる波長の２波の測定光を発生し、該異なる波長の２波の測定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、強度変調された異なる波長の２波の測定光を１の光束に合波し前記生体に照射し、照射された異なる波長の２波の測定光により前記生体内に発生する音波を検出することを特徴とする請求項１２から１４に記載のいずれかの生体成分濃度測定方法。
【請求項１６】
前記音波検出手順で検出された音波の大きさから前記生体内の生体成分濃度を算定する生体成分濃度算定手順をさらに含むことを特徴とする請求項１２から１５に記載のいずれかの生体成分濃度測定方法。
【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生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法、特に、血液成分としてグルコースを非侵襲に測定する対象として、その濃度、即ち血糖値の非侵襲な測定装置および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化により、成人病に対する対応が大きな課題になりつつあるが、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生体成分濃度測定方法が注目されている。現在までに開発された技術としては、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、さらに生体が電磁波に対して散乱体であるために、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６及び図７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６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６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６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。
【０００８】
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（例えば、特許文献１参照。）。図７に第二の従来例の装置の構成を示す。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７により光源の数が２の場合の動作を説明する。図７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の軸を中心とする円周に第一の光源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。第一の従来例においてはパルス光源を用いて繰り返し測定するために、測定に長い時間を必要とするという課題がある。
【００１６】
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、例えばパルス光源の繰り返し周期が１ｋＨｚの場合、この測定には１１０秒以上の時間を必要とするが、この間に生体と測定系の接触状態、生体の温度変化など測定条件の変動が起きた場合は測定誤差の要因になる。生体成分濃度を継続的に測定する際に、測定条件の再現性が悪いと生体成分濃度のデータの比較をすることができなくなる。
【００１７】
一方、第二の従来例は、第一の従来例と同様に、生体と測定系の接触状態、生体の温度変化など測定条件の変動が起きた場合は測定誤差の要因になる。また、生体成分濃度を継続的に測定する際に、測定条件の再現性が悪いと、生体成分濃度のデータの比較をすることができなくなる。
【００１８】
そこで、本発明は、測定条件の変動を少なくして、再現性のよい生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明では、最初の測定開始前又は測定中の適切な時間間隔において、生体成分濃度測定装置の測定面に対する生体の押圧状態調整を行う。また、最初の測定の開始前又は測定中の適切な時間間隔の測定を再開する前において、生体被検部の表面状態調整又は測定系の信号伝搬経路調整を行い、測定中の測定条件の変動を少なくすることを可能にする。
【００２０】
具体的には、本発明は、少なくとも１波の測定光を発生する測定光発生手段と、該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、照射された前記測定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、前記生体を保持する生体保持手段と、前記生体保持手段に配置され、前記生体の前記生体保持手段への押圧力を検出する少なくとも１個の感圧素子と、を備える生体成分濃度測定装置である。
【００２１】
上記のように、本発明では、測定対象とする生体成分で吸収される波長に選択された少なくとも１波の測定光を生体に照射し、照射された前記測定光によって前記生体内に発生する音波の大きさから生体成分の濃度を測定する。ここで、生体成分濃度測定においては測定精度の向上のために、前記生体が前記生体保持手段との接触面へ加える押圧力を検出する。検出した押圧力を検査し、前記生体が前記生体保持手段に適切な押圧力で接するように又は前回と同じ押圧力で接するように前記生体の押圧力を調整することができる。また、測定中の適切な時間間隔において、前記押圧力が最初の測定開始前の状態と一致するように前記生体の押圧力を調整することができる。測定条件の最適な設定又は再現性を向上して、生体成分濃度を正確に測定することができる。ここで、生体内に発生する音波の大きさから生体成分濃度を算出する方法としては、測定対象とする生体成分濃度と上記の測定光により発生する音波の大きさの関係を予め測定して記憶し、検出した前記生体内に発生する音波の大きさから生体成分濃度を算定してもよい。
【００２２】
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記感圧素子の検出する押圧力を表示する押圧力表示手段をさらに備えてもよい。
【００２３】
上記のように、本発明では、前記押圧力表示手段に表示される前記感圧素子の検出する押圧力を検査することにより、前記生体が前記生体保持手段に適切な押圧力で接するように又は前回と同じ押圧力で接するように前記生体の押圧力を調整することができる。さらに、測定中の適切な時間間隔において前記生体の押圧力を、最初の測定開始前の状態と一致するように調整することもできる。この結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００２４】
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記感圧素子が複数配置され、各感圧素子の押圧力を比較する比較回路をさらに備えてもよい。
【００２５】
上記のように、本発明では、前記比較回路により比較される複数の前記感圧素子が検出する前記生体の前記生体保持手段への押圧力の分布を検査することにより、前記生体が前記生体保持手段に適切な押圧力のバランスで接するように又は前回と同じバランスで接するように前記生体の押圧力の偏差を調整することができる。さらに、測定中の適切な時間間隔において前記生体の押圧力のバランスを最初の測定開始前の状態と一致するように調整することもできる。この結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００２６】
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記比較回路の比較結果を表示するバランス表示回路をさらに備えてもよい。
【００２７】
上記のように、本発明では、前記バランス表示回路に表示される前記生体の前記生体保持手段への押圧力のバランスを検査することにより、前記生体が前記生体保持手段に適切な押圧力のバランスで接するように前記生体の押圧力のバランスを調整することができる。さらに、測定中の適切な時間間隔において前記生体の押圧力のバランスを最初の測定開始前の状態と一致するように調整することもできる。この結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００２８】
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記生体保持手段は、前記生体が接触する面に弾性体を有してもよい。
【００２９】
上記のように、本発明では、生体保持手段は生体が接触する面に弾性体を有するため生体への接触が良好になり、生体被検部の内部に発生する音波を音波検出部へ効率的に伝達することができる。
【００３０】
本発明の生体成分濃度測定装置は、前記生体保持手段は、前記生体が接触する面に弾性体を充填した窪みを有してもよい。
【００３１】
上記のように、本発明では、生体被検部の押圧力は、窪みの縁部に集中するため、接触面に対する押圧力や面内の圧力分布の変動を比較的小さくでき、再現性良く測定することができる。また、窪みに充填された弾性体により生体への接触が良好になり、生体被検部の内部に発生する音波を音波検出部へ効率的に伝達することができる。
【００３２】
本発明の生体成分濃度測定装置は、少なくとも１波の測定光を発生する測定光発生手段と、該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、照射された前記測定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、少なくとも１波の検査光を発生する検査光発生手段と、該検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射する検査光照射手段と照射された前記検査光が前記生体の表面で反射された反射光を検出する検査光検出手段と、を備える生体成分濃度測定装置である。
【００３３】
上記のように、本発明では、生体成分濃度の測定の開始前に、少なくとも１波の前記検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射し、照射した前記検査光の反射光の強度を測定することによって、前記生体の表面を検査することができる。また、適切な時間間隔で前記検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射し、照射した前記検査光の反射光の強度が前回の生体成分濃度の測定の開始前と一致するように前記生体の表面の埃の除去などを行うことができる。その結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００３４】
本発明の生体成分濃度測定装置では、前記検査光検出手段は検出した前記反射光の強度を表示する強度表示手段を備えてもよい。
【００３５】
上記のように、本発明では、前記強度表示手段に表示される前記反射光の強度を観察することにより、前記反射光の強度が適切であるか否か又は前回と同じ強度であるかを判断することができる。さらに、最初の生体成分濃度の測定の開始前の状態と一致するように前記生体の表面の埃の除去などを行うことができる。その結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００３６】
本発明の生体成分濃度測定装置では、前記音波検出手段は検出した音波の大きさを表示する音波表示手段をさらに備えてもよい。
【００３７】
上記のように、本発明では、生体成分濃度の測定の開始前に、例えば、１波の前記測定光を照射する状態で前記音波検出手段が検出する前記音波の大きさを前記音波表示手段で表示することにより、適切な信号伝搬経路となっているかどうかを判断することができる。また、適切な時間間隔の生体成分濃度の測定開始前において、同様に１波の前記測定光を照射する状態で前記音波検出手段が検出する前記音波の大きさを前記音波表示手段で表示することにより、前記測定光の発生から音波の検出に至る信号伝搬経路の状態、例えば音波伝搬損失の変化を容易に観察して、信号伝搬経路の状態を最初の生体成分濃度の測定の開始前の状態と一致するように調整することができる。その結果、変化を受けやすい音波信号の伝搬経路を調整し、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００３８】
本発明の生体成分濃度測定装置では、前記測定光発生手段は、異なる波長の２波の測定光を発生し、前記測定光変調手段は、該異なる波長の２波の測定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、前記測定光照射手段は、強度変調された該異なる波長の２波の測定光を１の光束に合波し生体に照射してもよい。
【００３９】
上記のように、本発明では、例えば、異なる波長の２波の測定光として、一方の測定光の波長を測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、他方の測定光の波長を水が一方の測定光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。一方の測定光が生体内に発生する測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する音波と、他方の測定光が生体内に発生する生体の大部分を占める水のみの吸収に対応する音波とは、周波数が等しくかつ逆位相であるので、生体内で音波の段階で相互に重畳し、音波の差として、一方の測定光が測定対象とする成分の吸収により生体内に発生する音波のみを測定することができる。上記の測定においては、測定対象とする成分による音波と水により発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象とする成分の吸収により生体内に発生する音波を正確に測定することができる。さらに上記の測定においては、２波の光を同一の変調周波数で変調しているので、音波の検出手段として、共振型の検出器を使用して、高感度に検出できる。
【００４０】
本発明の生体成分濃度測定装置は、検出された音波の大きさから生体内の生体成分濃度を算定する生体成分濃度算定手段をさらに備えてもよい。
【００４１】
上記のように、本発明では、検出された前記音波の大きさと別途測定した生体成分濃度との関係を予め測定して記憶し、検出された音波の大きさから生体成分濃度を算定することにより、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００４２】
本発明の生体成分濃度測定方法は、生体保持手段に配置された少なくとも１個の感圧素子で、生体の前記生体保持手段への押圧力を検出する押圧力検出手順と、少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、を順に含む生体成分濃度測定方法である。
【００４３】
上記のように、本発明では、測定対象とする生体成分で吸収される波長に選択された少なくとも１波の測定光を生体に照射し、照射された前記測定光によって前記生体内に発生する音波の大きさから生体成分の濃度を測定する。ここで、生体成分濃度測定においては測定精度の向上のために、前記生体が前記生体保持手段との接触面へ加える押圧力を検出する。検出した押圧力を検査し、前記生体が前記生体保持手段に適切な押圧力で接するように又は前回と同じ押圧力で接するように前記生体の押圧力を調整することができる。また、測定中の適切な時間間隔において、前記押圧力が最初の測定開始前の状態と一致するように前記生体の押圧力を調整することができる。測定条件の最適な設定又は再現性を向上して、生体成分濃度を正確に測定することができる。ここで、生体内に発生する音波の大きさから生体成分濃度を算出する方法としては、予め用意した測定対象とする生体成分濃度と測定光により発生する音波の大きさの関係を測定したデータにより算出してもよい。
【００４４】
本発明の生体成分濃度測定方法は、検査光を生体の表面に照射し、前記生体の表面で反射された反射光を検出する検査光検出手順と、少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、を順に含む生体成分濃度測定方法である。
【００４５】
上記のように、本発明では、測定対象とする生体成分により吸収される波長に選択された少なくとも１波の測定光により前記生体内に発生する音波の大きさにより生体成分の濃度を測定する。生体成分濃度測定においては測定精度の向上のために、生体成分濃度の測定の開始前に、少なくとも１波の前記検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射する。照射した前記検査光の反射光の強度を測定した後、適切な反射光の強度か否かを判断して、前記生体の表面の埃の除去などを行うことができる。また、複数回の生体成分濃度の測定を繰り返し、測定結果を積算して測定精度の向上を図る場合、最初の生体成分濃度の測定の開始前に、少なくとも１波の前記検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射し、照射した前記検査光の反射光の強度を測定し、測定中の適切な時間間隔の生体成分濃度の測定再開前において、前記検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射し、照射した前記検査光の反射光の強度が最初の生体成分濃度の測定の開始前と一致するように前記生体の表面の埃の除去などを行うことができる。その結果、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００４６】
本発明の生体成分濃度測定方法は、１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波の大きさを検査する音波検査手順と、少なくとも１波の測定光を発生し、該測定光を電気的に強度変調し、強度変調された前記測定光を含む光束を前記生体に照射し、照射された前記測定光により前記生体内に発生する音波を検出する音波検出手順と、を順に含む生体成分濃度測定方法である。
【００４７】
上記のように、本発明では、測定対象とする生体成分で吸収される波長に選択された少なくとも１波の測定光により前記生体内に発生する音波の大きさから生体成分の濃度を測定する。生体成分濃度測定においては測定精度の向上のために、生体成分濃度の測定の開始前に、測定光の発生から音波の検出に至る信号伝搬経路の状態、例えば音波伝搬損失の変化を容易に検知して、信号伝搬経路の状態を調整することができる。また、測定精度の向上のために複数回測定を繰り返し、測定結果を積算して測定精度の向上を図る場合、最初の生体成分濃度の測定の開始前に、例えば、１波の前記測定光を照射する状態で前記音波検出手段が検出する前記音波の大きさを前記音波表示手段により表示し記録して、適切な時間間隔の生体成分濃度の測定開始前において、同様に１波の前記測定光を照射する状態で前記音波検出手段が検出する前記音波の大きさを前記音波表示手段により表示して検査することにより、前記測定光の発生から音波の検出に至る信号伝搬経路の状態、例えば音波伝搬損失の変化を容易に検知して、信号伝搬経路の状態を最初の生体成分濃度の測定の開始前の状態と一致するように調整することができる。その結果、例えば変化を受けやすい音波信号の伝搬経路を調整し、測定条件の変動を少なくして生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００４８】
本発明の生体成分濃度測定方法では、前記音波検出手順は、異なる波長の２波の測定光を発生し、該異なる波長の２波の測定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、強度変調された異なる波長の２波の測定光を１の光束に合波し前記生体に照射し、照射された異なる波長の２波の測定光により前記生体内に発生する音波を検出してもよい。
【００４９】
上記のように、本発明では、例えば、異なる波長の２波の測定光として、一方の測定光の波長を測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、他方の測定光の波長を水が一方の測定光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。一方の測定光が生体内に発生する測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する音波と、他方の測定光が生体内に発生する生体の大部分を占める水のみの吸収に対応する音波とは、周波数が等しくかつ逆位相であるので、生体内で音波の段階で相互に重畳し、音波の差として、一方の測定光が測定対象とする成分の吸収により生体内に発生する音波のみを測定することができる。上記の測定においては、測定対象とする成分による音波と水により発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象とする成分の吸収により生体内に発生する音波を正確に測定することができる。
【００５０】
本発明の生体成分濃度測定方法は、前記音波検出手順で検出された音波の大きさから前記生体内の生体成分濃度を算定する生体成分濃度算定手順をさらに含んでもよい。
【００５１】
上記のように、本発明では、検出された前記音波の大きさと別途測定した生体成分濃度との関係を予め測定して記憶し、検出された音波の大きさから生体成分濃度を算定することにより、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】
【００５２】
本発明の生体成分濃度測定装置および生体成分濃度測定方法は、測定条件の変動を少なくして、再現性のよい生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
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。
【００５４】
本発明の第一の実施の形態の生体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生体成分濃度測定装置は、少なくとも１波の測定光を発生する測定光発生手段と、該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、照射された前記測定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、前記生体を保持する生体保持手段と、前記生体保持手段に配置され、前記生体の前記生体保持手段への押圧力を検出する少なくとも１個の感圧素子と、を備える生体成分濃度測定装置である。
【００５５】
図１に本発明の第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を示す。図１において、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、２波の測定光を使用する場合の例を示しているが、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の測定光は２波に限定されるものではない。また、２波の測定光を使用する場合は、測定系の条件の変化を除いて生体成分濃度を測定できる可能性があり、一般に１波の場合よりも高精度に測定できる。
【００５６】
図１において、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、測定光発生手段としての第一の測定光発生部１１、第二の測定光発生部１２、光変調手段としての第一の光変調部１３、第二の光変調部１４、測定光照射手段としての測定光照射部１７、音波検出手段としての音波検出部２２、生体保持手段としての生体保持部２１、弾性体としての粘着性ゴム２３及び感圧素子３５により構成される。さらに、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、押圧力表示手段としての押圧力表示部３１、比較回路３２及びバランス表示回路３３を備え、かつ生体成分濃度算定手段としての生体成分濃度算定部２６を備えることが好ましい。ここで、図１及び以下に示す図においては、生体成分濃度測定装置１０の測定動作を制御する制御部、電源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。
【００５７】
第一の測定光発生部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、第一の光変調部１３の出力端子は光伝達手段により測定光照射部１７の第一の測定光入力端子に接続されている。
【００５８】
第二の測定光発生部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、第二の光変調部１４の出力端子は光伝達手段により測定光照射部１７の第二の測定光入力端子に接続されている。
【００５９】
測定光照射部１７の出力端子からは生体被検部１の被測定点に向けて測定光１８が照射される。
【００６０】
生体保持部２１は一方の端面に粘着性ゴム２３を保持し、粘着性ゴム２３の一方の面は緩やかな窪みを形成し、生体被検部１との接触面を構成し、粘着性ゴム２３の他方の面には音波検出部２２が密着して設けられている。さらに粘着性ゴム２３の内部で生体被検部１が接触する位置の周辺には感圧素子３５が設けられている。図１においては、生体被検部１として人体の指が粘着性ゴム２３に接している状態を、指の先端側から見た状態を示し、生体保持部２１、粘着性ゴム２３、音波検出部２２、感圧素子３５は機能的な構成図として示している。また、図１においては、図面の煩雑さを避けるために粘着性ゴム２３の内部に感圧素子３５が３個配置されている場合を示しているが、さらに多数の感圧素子３５を配置してもよい。
【００６１】
各々の感圧素子３５の出力端子は信号伝達手段により押圧力表示部３１の入力端子及び比較回路３２の入力端子に接続されている。
【００６２】
比較回路３２の出力端子は信号伝達手段によりバランス表示回路３３の入力端子に接続されている。
【００６３】
音波検出部２２の出力端子は信号伝達手段により生体成分濃度算定部２６の入力端子に接続されている。
【００６４】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の実装形態の一例を示す。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は図１に示す生体成分濃度測定装置１０の生体保持部２１の上部に生体被検部１を覆うように断面が半円管状のカバー２４を設けた実装例を示し、図２（Ａ）は生体保持部２１を生体被検部１の指先の方向から見た図であり、図２（Ｂ）は生体保持部２１を生体被検部１の指の横方向から見た図であり、生体被検部１の見えない部分を破線で示している。ここで、図１に示す第一の測定光発生部１１、第二の測定光発生部１２、第一の光変調部１３、第二の光変調部１４、測定光照射部１７などは、例えばカバー２４に設けてもよい。
【００６５】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０を構成する各部の機能を説明する。
第一の測定光発生部１１及び第二の測定光発生部１２はレーザーダイオードなどで構成され、測定対象とする生体成分により吸収される波長に選択された所定の波長の第一の測定光及び第二の測定光を発生して、発生した第一の測定光及び第二の測定光を、光伝達手段を介して第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４へ供給する機能を有する。
【００６６】
第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４は、各々所定の変調信号により、前記第一の測定光及び前記第二の測定光を変調して、変調した前記第一の測定光及び前記第二の測定光を測定光照射部１７へ供給する機能を有する。
【００６７】
測定光照射部１７は第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４により変調されて供給される前記第一の測定光及び前記第二の測定光を１の光束に合波して、測定光１８として生体被検部１へ照射する機能を有する。
【００６８】
生体保持部２１は生体被検部１に接触する粘着性ゴム２３を介して生体被検部１を保持し、さらに弾性体としての粘着性ゴム２３の生体被検部１との接触面と対向する面に接して設けられる音波検出部２２を収容する機能を有する。粘着性ゴム２３は柔らかい粘着性のゴムで作製され、生体被検部１に沿う曲面を形成する一方の面により生体被検部１に接して、生体被検部１の内部に発生する音波を音波検出部２２へ伝達する機能を有し、さらに内部に感圧素子３５を収容する機能を有する。粘着性ゴム２３に用いる材料は、生体被検部１と粘着性ゴムとの界面での音波損失を低減する為、生体の音響インピーダンスに近い値を有する材料が好適である。
【００６９】
生体保持部２１の他の構成を図８に示す。図８において、図２と同じ符号は同じ意味を表す。２７は生体が接触する面に弾性体としての粘着性ゴム２３を充填した窪みである。窪み２７は生体被検部１の押し付け面積よりも開口面積が小さい窪みであることが好ましい。生体被検部１の押圧力は、前記窪みの縁部に集中するため、接触面に対する押圧力や面内の圧力分布の変動を比較的小さくでき、再現性良く測定することができる。
【００７０】
図１又は図８において、音波検出部２２は生体被検部１で発生し、粘着性ゴム２３を介して伝搬する音波の大きさを検出し、検出した音波の大きさを示す信号を生体成分濃度算定部２６へ送信する機能を有する。
【００７１】
図１において、生体成分濃度算定部２６は音波検出部２２が検出した音波の大きさから生体成分濃度を算定し、表示する機能を有する。ここで、生体成分濃度算定部２６が前記音波の大きさから生体成分濃度を算定する方法は、予め用意した測定対象とする生体成分濃度と前記測定光により発生する音波の大きさの関係を測定したデータにより算出してもよい。
【００７２】
感圧素子３５は生体被検部１が粘着性ゴム２３を押圧する押圧力を検出し、検出した押圧力を示す信号を、信号伝達手段を介して押圧力表示部３１及び比較回路３２へ送信する機能を有する。感圧素子３５には、半導体ダイヤフラム型圧力センサ、静電容量型圧力センサ、ピエゾ型圧力センサなどを用いてもよい。感圧素子３５は音波検出部２２の周辺部に設置すれば、音波検出部２２に到達する音波を遮断しないため、好適である。
【００７３】
押圧力表示部３１は感圧素子３５の各々から送信される押圧力を示す信号を受信し、各々の感圧素子３５が検出する押圧力を表示する機能を有する。
【００７４】
比較回路３２は感圧素子３５の各々から送信される押圧力を示す信号を受信して比較し、各々の感圧素子３５の検出する押圧力の分布を表示するとともに、押圧力の分布を示す信号を信号伝達手段を介して、バランス表示回路３３に送信する機能を有する。
【００７５】
バランス表示回路３３は比較回路３２から送信される感圧素子３５の各々が検出する押圧力の分布を示す信号を受信し、各々の感圧素子３５が検出する押圧力のバランスを表示する機能を有する。
【００７６】
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の動作を説明する。
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、最初の生体成分濃度の測定開始前及び測定中の適切な時間間隔に、以下に説明する押圧力検出手順としての押圧状態調整を行う。
【００７７】
最初の生体成分濃度の測定開始前に、生体被検部１が粘着性ゴム２３に対する押圧力を感圧素子３５により検出し、検出した押圧力を検査し、又は押圧力表示部３１に表示される生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力を検査する。検査した結果により、生体被検部１が粘着性ゴム２３に適切な押圧力で接するように又は前回と同じ押圧力で接するように生体被検部１の押圧力を調整する。さらに、測定中の適切な時間間隔に、上記と同様に、生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力を検査し、検査した押圧力が最初の生体成分濃度の測定開始前の状態と一致するように生体被検部１の押圧力を調整する。
【００７８】
さらに、最初の生体成分濃度の測定開始前に、比較回路３２により比較される感圧素子３５の各々の検出する生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力の分布を検査する。検査した結果により、生体被検部１が粘着性ゴム２３に適切な押圧力の分布で接するように又は前回と同じ押圧力の分布で接するように生体被検部１の押圧力を調整する。さらに、測定中の適切な時間間隔に、上記と同様に、生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力の分布を検査し、検査した押圧力の分布が最初の生体成分濃度の測定開始前の状態と一致するように生体被検部１の押圧力を調整する。
【００７９】
さらに、最初の生体成分濃度の測定開始前に、バランス表示回路３３に表示される感圧素子３５の各々の検出する生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力のバランスを検査する。検査した結果により、生体被検部１が粘着性ゴム２３に適切な押圧力のバランスで接するように又は前回と同じ押圧力のバランスで接するように生体被検部１の押圧力を調整する。さらに、測定中の適切な時間間隔に、上記と同様に、生体被検部１の粘着性ゴム２３に対する押圧力のバランスを検査し、検査した押圧力のバランスが最初の生体成分濃度の測定開始前の状態と一致するように生体被検部１の押圧力を調整する。
【００８０】
上記の押圧力の検査と生体被検部１の調整、押圧力の分布の検査と生体被検部１の調整及び押圧力のバランスの検査と生体被検部１の調整は、いずれを最初に実施してもよいが、全てを実施することが望ましい。
【００８１】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の生体成分濃度測定の動作を説明する。
第一の測定光発生部１１及び第二の測定光発生部１２が発生する第一の測定光及び第二の測定光は、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４において各々の変調信号により変調され、測定光照射部１７により１の光束に合波され、測定光１８として生体被検部１に照射される。
【００８２】
測定光１８は生体被検部１の内部の生体成分に吸収され、生体被検部１の内部に前記第一の測定光に対応する第一の音波、及び前記第二の測定光に対応する第二の音波を発生する。発生した前記第一の音波及び前記第二の音波は粘着性ゴム２３を介して音波検出部２２に検出される。音波検出部２２により検出された前記第一の音波及び前記第二の音波の大きさ示す信号は生体成分濃度算定部２６に送信され、生体成分濃度算定部２６において、前記第一の音波及び前記第二の音波の大きさから生体成分濃度が算定、表示される。
【００８３】
上記のように、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前記押圧状態調整により測定条件の最適な設定又は再現性を向上して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【００８４】
以上説明したように、本発明の生体成分濃度測定装置は、生体成分濃度を正確に測定できる生体成分濃度測定装置を提供できる。
【００８５】
本発明の第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置について説明する。
本発明の第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置は、少なくとも１波の測定光を発生する測定光発生手段と、該測定光を電気的に強度変調する光変調手段と、強度変調された前記測定光を含む光束を生体に照射する測定光照射手段と、照射された前記測定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、少なくとも１波の検査光を発生する検査光発生手段と、該検査光を前記生体の前記測定光を照射する点に照射する検査光照射手段と照射された前記検査光が前記生体の表面で反射された反射光を検出する検査光検出手段と、を備える生体成分濃度測定装置である。
【００８６】
図３に本実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を示す。図３において、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、図１により説明した第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０に、前記検査光発生手段としての検査光発生部４１、前記検査光照射手段としての検査光照射部４２及び前記検査光検出手段としての検査光検出部４５を加えた構成である。さらに、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前記強度表示手段としての強度表示部４６及び前記音波表示手段としての音波表示部２５を加える構成とすることが好ましい。本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０において、上記以外の構成は第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様であるので、第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【００８７】
検査光発生部４１はレーザーダイオード又はＬＥＤにより構成され、検査光発生部４１の出力端子は光伝達手段により検査光照射部４２の入力端子に接続される。検査光発生部４１は所定の波長の検査光を発生し、発生した検査光を検査光照射部４２へ供給する機能を有する。
【００８８】
検査光照射部４２は検査光発生部４１から供給される検査光を、検査光４３として生体被検部１の測定光１８が照射される点に照射する機能を有する。
【００８９】
検査光検出部４５の出力端子は信号伝達手段により強度表示部４６の入力端子に接続される。検査光検出部４５は検査光４３が生体被検部１により反射された反射光４４を検出し、検出した反射光４４の強度を示す信号を、信号伝達手段を介して強度表示部４６へ送信する機能を有する。検査光検出部４５は、安価なシリコンディテクターやフォトトランジスタを用いてもよい。検査光発生部４１に用いるＬＥＤ又はレーザーダイオードの波長は、シリコンの吸収波長帯、即ち、およそ１ミクロン以下に設定することが望ましい。
【００９０】
強度表示部４６は検査光検出部４５から送信される反射光４４の強度を示す信号を受信して、反射光４４の強度を表示する機能を有する。
【００９１】
音波検出部２２の出力端子は信号伝達手段により音波表示部２５の入力端子に接続される。音波表示部２５は音波検出部２２が送信する音波の大きさを示す信号を受信して、音波検出部２２が検出する音波の大きさを表示する機能を有する。ここで、音波検出部２２の出力端子は、第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様に、生体成分濃度算定部２６の入力端子にも接続されている。
【００９２】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の動作を説明する。
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、最初の生体成分濃度の測定開始前及び測定中の適切な時間間隔の生体成分濃度の測定開始前に、以下に説明する検査光検出手順としての表面状態調整及び音波検査手順としての信号伝搬経路調整を行う。
【００９３】
表面状態調整においては、最初の生体成分濃度の測定開始前に、検査光発生部４１は検査光を発生し、発生した前記検査光を検査光照射部４２へ供給する。検査光照射部４２は供給された前記検査光を検査光４３として生体被検部１へ照射し、照射された検査光４３が生体被検部１により反射された反射光４４を検査光検出部４５が検出する。検査光検出部４５は検出した反射光４４の強度を示す信号を強度表示部４６へ送信し、強度表示部４６は反射光４４の強度を示す信号を受信し、表示する。強度表示部４６に表示された反射光４４の強度を検査し、検査した強度が適切な強度か否かを判断し、生体被検部１の埃の除去などを行う。
【００９４】
さらに、測定中の適切な時間間隔の生体成分濃度の測定開始前において、上記と同様に反射光４４の強度を検査し、反射光４４の強度が最初の生体成分濃度の測定開始前の強度と一致するように生体被検部１の表面の埃の除去などを行う。
【００９５】
信号伝搬経路調整においては、最初の生体成分濃度の測定開始前に、第一の測定光発生部１１又は第二の測定光発生部１２のいずれかにより、第一の測定光又は第二の測定光を発生させる。発生された第一の測定光又は第二の測定光は、第一の光変調部１３又は第二の光変調部１４により強度変調される。強度変調された第一の測定光又は第二の測定光は測定光照射部１７に供給され、供給された第一の測定光又は第二の測定光は測定光照射部１７により生体被検部１に照射される。照射された第一の測定光又は第二の測定光は生体被検部１に音波を発生させ、発生した音波は音波検出部２２により検出される。検出された音波の大きさは音波表示部２５に表示される。音波表示部２５に表示された音波の大きさを検査し、検査した音波の大きさから、測定光の発生から音波検出に至る信号伝搬経路が適切な状態か否かを判断し、信号伝搬経路の状態、例えば音波伝搬損失などを調整するために生体被検部の設置位置の調整を行う。
【００９６】
さらに、測定中の適切な時間間隔の生体成分濃度の測定開始前において、上記と同様に前記音波の大きさを検査し、前記音波の大きさが最初の生体成分濃度の測定開始前の状態と一致するように、信号伝搬経路の状態を調整する。
【００９７】
上記の、表面状態調整及び信号伝搬経路調整は、いずれを先に行ってもよい。
【００９８】
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前記表面状態調整、前記信号伝搬経路調整、及び第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様の押圧状態調整、のいずれかを最初、２番目、３番目として実施して、さらに、第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様に、生体成分濃度を測定する。
【００９９】
上記のように、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前記押圧状態調整、前記表面状態調整及び前記信号伝搬経路調整を行うことにより、測定条件の最適な設定又は再現性を向上して、生体成分濃度を正確に測定することができる。
【０１００】
以上説明したように、本発明の生体成分濃度測定装置は生体成分濃度を正確に測定できる生体成分濃度測定装置を提供できる。
【０１０１】
本発明の第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置について説明する。
本発明の第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置は、前記測定光発生手段は、異なる波長の２波の測定光を発生し、前記測定光変調手段は、該異なる波長の２波の測定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、前記測定光照射手段は、強度変調された該異なる波長の２波の測定光を１の光束に合波し生体に照射する生体成分濃度測定装置である。
【０１０２】
本発明の第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を図４に示す。図４において、第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の構成は、図３により説明した第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０に、さらに変調信号発生部５１及び１８０°位相回路５２を備え、また第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４が変調信号発生部５１及び１８０°位相回路５２から供給される変調信号により、前記測定光を変調する機能を持つ構成である。本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０において、上記以外の部分は第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様であるので、ここでは、第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と異なる部分のみを説明する。
【０１０３】
変調信号発生部５１の出力端子は信号伝達手段により第一の光変調部１３の変調信号入力端子及び１８０°位相回路５２の入力端子に接続されている。１８０°位相回路５２の出力端子は信号伝達手段により第二の光変調部１４の変調信号入力端子に接続されている。
【０１０４】
第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０においては、例えば、第一の測定光発生部１１が発生する第一の測定光の波長を測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、第二の測定光発生部１２が発生する第二の測定光の波長を水が第一の測定光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。
【０１０５】
ここで、前記第一の測定光と前記第二の測定光の波長の選定方法の一例として、血液中のグルコースの濃度を測定する場合を以下に説明する。
【０１０６】
図５にグルコースとグルコース水溶液の光吸収特性を示す。図５において、縦軸は吸光度を示し、横軸は光の波長を示している。また、図５において、実線は水の吸収特性を示し、破線はグルコース水溶液の吸収特性を示している。図５に示す波長λ１はグルコースによる吸収が水による吸収と顕著に異なる波長であり、波長λ２は、水がλ１における吸収と合い等しい吸収を示す波長である。従って、前記第一の測定光の波長をλ１と設定し、前記第二の測定光の波長をλ２と設定することができる。ここで、一例として、前記第一の測定光の波長λ１を１３８１ｎｍ及び前記第二の測定光の波長をλ２を１６０８ｎｍと設定してもよい。
【０１０７】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０において、第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と異なる部分の機能を説明する。
【０１０８】
変調信号発生部５１は変調信号を発生し、第一の光変調部１３及び１８０°位相回路５２に供給する機能を有する。
【０１０９】
１８０°位相回路５２は変調信号発生部５１から供給される変調信号の位相を１８０°変化させて逆位相にして、第二の光変調部１４へ供給する機能を有する。
【０１１０】
第一の光変調部１３は第一の測定光発生部１１が発生する第一の測定光を変調信号発生部５１から供給される変調信号により変調して、変調した第一の測定光を測定光照射部１７の第一の測定光入力端子へ供給する機能を有する。
【０１１１】
第二の光変調部１４は第二の測定光発生部１２が発生する第二の測定光を１８０°移相回路５２から供給される変調信号の位相を１８０°変化させた信号により変調して、変調した第二の測定光を測定光照射部１７の第二の測定光入力端子へ供給する機能を有する。
【０１１２】
上記の構成により、第一の光変調部１３及び第二の光変調部１４により変調された前記第一の測定光と第二の測定光は同一周波数で相互に逆位相の信号により変調されている。
【０１１３】
生体成分濃度算定部２６は音波検出部２２が検出する生体被検部１に発生する音波の大きさから、生体成分濃度を算出する機能を有する。
【０１１４】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の生体成分濃度の測定原理を説明する。
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の第一の測定光は生体被検部１に測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する第一の音波を発生させ、第二の測定光は生体被検部１に水のみの吸収に対応する第二の音波を発生させる。第一の音波の中の水により発生した音波の大きさと第二の音波の中の水により発生した大きさは等しく、かつ周波数が等しく逆位相であるので、打ち消し合い、第一の音波と第二の音波の大きさの差として、第一の音波の中の測定対象とする生体成分の吸収により生体内に発生する音波の大きさのみが残る。従って、音波検出部２２は測定対象とする生体成分により発生した音波のみの大きさを測定する。上記の原理により、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前述の従来の１波又は２波の光を照射する場合に比べて、非常に高精度に生体成分濃度を測定できる。
【０１１５】
次に、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０の動作を説明する。
本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、前記第一の測定光の波長及び前記第二の測定光の波長を上記のように設定して、第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置１０と同様に生体成分濃度を算出する。
【０１１６】
上記のように、本実施の形態の生体成分濃度測定装置１０は、測定対象とする生体成分のみにより発生された音波の大きさを検出できるので、生体成分濃度を、非常に高精度に測定することができる。上記の測定においては、測定対象とする成分による音波と水により発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象とする成分の吸収により生体内に発生する音波を正確に測定することができる。
【０１１７】
以上説明したように、本発明の生体成分濃度測定装置は、生体成分濃度を正確に測定する生体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】
【０１１８】
本発明の生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法は、液体中の成分濃度を測定する分野、例えば果実の糖度測定に適用することができる。
【０１１９】
本発明の生体成分濃度測定装置及び生体成分濃度測定方法は、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】
【０１２０】
【図１】第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図２】第一の実施の形態の生体成分濃度測定装置の生体保持部の実装例を説明する図である。
【図３】第二の実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図４】第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図５】第三の実施の形態の生体成分濃度測定装置の波長の選択方法の例を説明する図である。
【図６】第一の従来例の生体成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図７】第二の従来例の生体成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図８】生体成分濃度測定装置の生体保持部の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  生体被検部
１０  生体成分濃度測定装置
１１  第一の測定光発生部
１２  第二の測定光発生部
１３  第一の光変調部
１４  第二の光変調部
１７  測定光照射部
１８  測定光
２１  生体保持部
２２  音波検出部
２３  粘着性ゴム
２４  カバー
２５  音波表示部
２６  生体成分濃度算定部
２７  窪み
３１  押圧力表示部
３２  比較回路
３３  バランス表示回路
３５  感圧素子
４１  検査光発生部
４２  検査光照射部
４３  検査光
４４  反射光
４５  検査光検出部
４６  強度表示部
５１  変調信号発生部
５２  １８０°移相回路
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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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