(57)【要約】【課題】散乱体（被測定体）中の成分濃度を高精度に推定可能な装置を提供する。【解決手段】被測定体から離れた位置から光を照射する発光部と、前記発光部から照射されて前記被測定体内を通過した前記光を、前記被測定体から離れた位置で受光し、その受光レベルに応じた検出信号を生成する受光部と、を有し、前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比が所定値以上である、成分濃度測定装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体から離れた位置から光を照射する発光部と、
前記発光部から照射されて前記被測定体内を通過した前記光を、前記被測定体から離れた位置で受光し、その受光レベルに応じた検出信号を生成する受光部と、
を有し、
前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比が所定値以上である、
成分濃度測定装置。
【請求項２】
前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比は、
１：５０以上、１：２００以下である、
請求項１に記載の成分濃度測定装置。
【請求項３】
前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比は、
１：１００以上、１：２００以下である、
請求項２に記載の成分濃度測定装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記被測定体側に開口する筒状である、
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置。
【請求項５】
前記受光部は、外周縁に沿って前記被測定体側に突出する壁部を有し、
前記壁部の内面には、前記発光部から照射されて被測定体内を通過した前記光を反射する反射部を備えている、
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置。
【請求項６】
前記受光部は、前記発光部から照射された前記光が前記被測定体の表面からの反射光が到達する領域に非受光部を有している、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置。
【請求項７】
前記受光部は、前記被測定体側からの平面視において円形であり、且つ中心部に前記発光部が設けられ、
前記発光部から照射される光は、前記被測定体の表面に略垂直に入射する、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置。
【請求項８】
前記被測定体は、生体であり、
前記受光部は、前記生体の成分濃度を推定する前記検出信号を生成する、
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の成分濃度測定装置と、
前記成分濃度測定装置から出力される前記検出信号に基づいて、前記被測定体の成分濃度を推定する成分濃度推定部と、を備えている、
成分濃度推定機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成分濃度測定装置、および成分濃度推定機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、散乱体（被検体）の内部情報を光によって非侵襲的に測定するための装置が知られている。例えば特許文献１には、生体中のグルコース成分濃度を非侵襲で測定する装置が開示されている。具体的に、特許文献１の装置は、生体表面に接している照射部から生体表面に近赤外光を照射し、反射あるいは透過した光を生体の外部にある検出器で受光して、受光成分から得られる生体信号から生体中の成分濃度を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６７６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
散乱体（被検体）中に入射した光は、散乱や反射等によってある程度の面積的な広がりをもって散乱体表面に返ってくる。散乱体中の成分濃度を高精度に推定するためには、散乱体表面に入射し、散乱や反射等によって広がりをもって返ってくる光（以下、散乱光、もしくは拡散反射光という）の全てを検出することが望ましい。特許文献１の装置では、光照射部の周囲に複数の検出器を配置することで、検出器に検出されずに失われる散乱光の情報を減らし、Ｓ／Ｎ比を向上させている。しかしながら、散乱体（被検体）から返ってくる散乱光は、照射部に近いほど強度が大きくなり、特許文献１の方法では、照射部が生体表面に接しているため、照射部の面積部分に返ってくる散乱光を検出できなくなり、結果的に照射部に近い散乱光強度の大きな部分の情報を失ってしまうという課題がある。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、Ｓ／Ｎ比を向上させ高精度に散乱体中の成分濃度を推定する装置を提供することを目的とし、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る成分濃度測定装置は、被測定体から離れた位置から光を照射する発光部と、前記発光部から照射されて前記被測定体内を通過した前記光を、前記被測定体から離れた位置で受光し、その受光レベルに応じた検出信号を生成する受光部と、を有し、前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比が所定値以上である。
【０００７】
本適用例に係る成分濃度測定装置によれば、被測定体から離れた位置から発光部によって光を照射することから、被測定体内を通過した光として発光部に正対する面積部分から返ってくる拡散反射光に対しても周囲の受光部で受光することができる。つまり、発光部に近いほど強度が大きくなる拡散反射光を受光部によって受光することができる。また、被測定体内で散乱することによって光の強度が減衰された拡散反射光を、発光部の発光面積に対して所定値以上の比で構成された受光面積の広い受光部で受光することにより、効率的な拡散反射光の受光を行うことができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比は、１：５０以上、１：２００以下であることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、発光部の発光面積に対する受光部の受光面積の比を、１：５０以上とすることにより、被測定体の成分濃度の推定に必要な被測定体からの拡散反射光を効率的に受光することができる。また、発光部から照射される光の当たる位置から離れすぎた位置における拡散反射光は、光の強度が著しく弱まり、且つノイズ成分も多くなることから、発光部の発光面積に対する受光部の受光面積の比が１：２００を超えると受光精度が低下し、これにより成分濃度の検出精度が低下してしまう。したがって、発光部の発光面積に対する受光部の受光面積の比を、１：２００以下とすることにより、被測定体から反射される拡散反射光を有効的に受光することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記発光部の発光面積に対する前記受光部の受光面積の比は、１：１００以上、１：２００以下であることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、発光部の発光面積に対する受光部の受光面積の比を、１：１００以上、１：２００以下とすることにより、生体など多成分情報を含む被測定体からの任意の成分の濃度推定を有効的に行うことができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記受光部は、前記被測定体側に開口する筒状であることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、受光部を被測定体側に開口する筒状にすることで、被測定体内を通過した拡散反射光を筒内の壁部も含めた広面積の受光部によって受光することができる。これによって、受光部は、より多くの拡散反射光を受光することができ、効率的に拡散反射光を受光することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記受光部は、外周縁に沿って前記被測定体側に突出する壁部を有し、前記壁部の内面には、前記発光部から照射されて被測定内を通過した前記光を反射する反射部を備えていることが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、受光部が外周縁に沿って被測定体側に突出する壁部を有し、その壁部内面に反射部を備えることで、被測定体内を通過した拡散反射光が壁部の反射部に当たり、損失することなく反射して筒状底面の受光部へと反射される。これによって、受光部は、より多くの拡散反射光を受光することができ、効率的に拡散反射光を受光することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記受光部は、前記発光部から照射された前記光が前記被測定体の表面からの反射光が到達する領域に非受光部を有していることが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、被測定体の表面で反射した光（反射光）が到達する領域に非受光部を有することで、被測定体表面で正反射した内部情報を含まない反射光成分を取り除くことができる。これによって、ノイズ成分を削減することができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記受光部は、前記被測定体側からの平面視において円形であり、且つ中心部に前記発光部が設けられ、前記発光部から照射される光は、前記被測定体の表面に略垂直に入射することが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、発光部の発光面に対して受光部の受光面を同心円状に配置することにより、発光部の位置する中心部から離れることによって強度の減衰する拡散反射光を効率的に受光することができる。また、被測定体の表面に垂直に入射することにより、正反射した反射光は正対する発光部に当たるため受光部に達せず、正反射成分を効率的に取り除くことができる。したがって、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例に記載の成分濃度測定装置において、前記被測定体は、生体であり、前記受光部は、前記生体の成分濃度を推定する前記検出信号を生成することが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、被測定体を生体とすることにより、生体中の血中グルコース濃度などの変化の著しい生体成分の内部情報を測定することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例に係る成分濃度推定機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の成分濃度測定装置と、前記成分濃度測定装置から出力される前記検出信号に基づいて、前記被測定体の成分濃度を推定する成分濃度推定部と、を備えている。
【００２３】
本適用例に係る成分濃度推定機器によれば、成分濃度測定装置でＳ／Ｎ比の良い拡散反射光を検出し、成分濃度推定部でその信号中の成分濃度を演算処理によって算出することができる。これによって、被測定体中の成分濃度を高精度で推定する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１に係る成分濃度測定装置を備えた成分濃度推定機器の概略を示す構成図。
【図２】実施形態１に係る成分濃度測定装置の断面図。
【図３】実施形態１に係る成分濃度測定装置の被測定体側からの平面図。
【図４】実施形態１に係る成分濃度測定装置の開口側からの斜視図。
【図５】ヒト（人体）の吸収係数範囲における受光部径の大きさによる測定精度を示すグラフ。
【図６】実施形態２に係る成分濃度測定装置の断面図。
【図７】実施形態３に係る成分濃度測定装置の断面図。
【図８】実施形態３の変形例に係る成分濃度測定装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２６】
（実施形態１）
先ず、本発明の実施形態１に係る成分濃度測定装置を備えた成分濃度推定機器について、図１、図２、図３、図４、および図５を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る成分濃度測定装置を備えた成分濃度推定機器の概略を示す構成図である。図２は、実施形態１に係る成分濃度測定装置の断面図である。図３は、実施形態１に係る成分濃度測定装置の被測定体側からの平面図である。図４は、実施形態１に係る成分濃度測定装置の開口側から見た斜視図である。図５は、ヒト（人体）の吸収係数範囲における受光部径の大きさによる測定精度を示すグラフである。
【００２７】
成分濃度推定機器１は、散乱体の内部の成分情報を非侵襲的に推定する測定機器である。本実施形態では、生体の一例としてヒト生体（人体）を挙げ、ヒト生体内部における血糖値（グルコース濃度）の濃度推定を散乱体情報として例示する。
【００２８】
成分濃度推定機器１は、図１に示すように、光源部２、分光装置３、成分濃度測定装置４、アンプ５、成分濃度推定部としての演算部６、表示部７を具備する。成分濃度測定装置４は、図２に示すように、筐体部８、発光部９、受光部１０を具備する。成分濃度測定装置４は、ヒト生体（人体）を一例とする被測定体（以下、「測定部位１１」という）に近赤外光を照射し、散乱体内部を透過、または散乱して測定部位１１に返ってきた光（以下「拡散反射光」という）を検出し、電気信号に変換する測定装置である。成分濃度測定装置４は、例えば測定部位１１（例えば手のひら）の表面に装着される。
【００２９】
光源部２は、光を射出する。光源部２には、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）、またはハロゲンランプ等の発光素子を利用することができる。光源部２から射出された光は、分光装置３によって近赤外波長帯の光に分光される。本実施形態の光源部２は、近赤外光（約１１００ｎｍ〜１３００ｎｍ）を含む光を射出する。
【００３０】
成分濃度測定装置４は、図１、図２、図３、および図４に示すように、測定部位１１側に開口する開口部１４を有する円筒型の筐体部（検出部）８を備え、円筒型の筐体部（検出部）８の空洞内に配置された発光部９と、発光部９から射出された光が被測定体から返ってきた拡散反射光Ｄを受光する受光部１０と、を有している。筐体部（検出部）８は、平面部８ａと、平面部８ａの外縁に沿って配置され発光部９から射出される光の射出方向に沿って突出する壁部８ｂとを備えている。また、発光部９および受光部１０は、後段にて詳述するが、発光部９の発光面積に対する受光部１０の受光面積の比が所定値以上となるように構成される。
【００３１】
発光部９は、光源部２から射出され、分光装置３によって近赤外波長帯の光に分光された光を射出する。発光部９は、筐体部（検出部）８を構成する平面部８ａの中央部に設けられ、筐体部８の開口側に向けて光を射出するように配置されている。発光部９は、筐体部（検出部）８の内に配置されているため、被測定体に成分濃度測定装置４を当接させる場合、筐体部８の壁部８ｂが測定部位１１に当たることから、測定部位１１から離れた位置から光を照射することになる。つまり、発光部９は、測定部位１１との間に間隙を有して配置され、測定部位１１に向けて光を照射する。
【００３２】
受光部１０は、発光部９から射出され、測定部位１１内を通過して返ってきた拡散反射光Ｄを測定部位１１から離れた位置で受光し、その受光レベルに応じて成分濃度を推定することが可能な検出信号を生成し、出力することができる。受光部１０は、光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーが配置された光センサー集合体である。光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーは、筐体部（検出部）８の平面部８ａにおいて発光部９を中心としたその周囲の平面、および壁部８ｂの内壁面に配置され、受光部１０が構成される。換言すれば、受光部１０は、外周縁に沿って測定部位１１側に突出する壁部８ｂを有し、測定部位１１側に開口する筒状をなしている。また、受光部１０は、測定部位１１側からの平面視において円形をなしている。
【００３３】
具体的に、受光部１０では、光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーの集合体で構成される受光面の中心が、発光部９の中心と同心円状になるように光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーを配置する。このように、発光部９の発光面に対して受光部１０の受光面を同心円状に配置することにより、発光部９の位置する中心部から離れることによって強度の減衰する反射光Ｃを効率的に受光することができる。なお、受光部１０を構成する光センサー１０ａ，１０ｂは、例えばＩｎＧａＡｓセンサーを適用することができる。
【００３４】
アンプ５は、受光部１０を構成する光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂから出力された検出信号を増幅し、演算部６に出力する。演算部６は、アンプ５により増幅された検出信号に基づいて成分濃度を算出する。演算部６は、アンプ５から得られる検出信号のスペクトル分布に基づいて、特定の波長領域、例えば、波長１１００ｎｍ以上、１３００ｎｍ以下の領域における出力信号値から成分濃度を演算することができる。具体的には、演算部６は、検出信号から吸光スペクトルを算出する。例えば、成分濃度の一例として、吸光スペクトルを利用した血糖値の特定には、例えば重回帰分析法等の公知の技術が任意に利用され得る。ＰＬＳ（Partial Least Squares）回帰分析法および独立成分分析法等が重回帰分析法として例示される。表示部７は、演算部６に接続されたディスプレイであって、演算部６から出力された成分濃度値などを表示することができる。表示部７のディスプレイとしては、例えば液晶ディスプレイを用いることができる。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る成分濃度推定機器１の作用について、以下に説明する。本実施形態に係る成分濃度推定機器１を用いて散乱体内の成分濃度、例えば生体内の成分濃度を測定するには、成分濃度測定装置４を構成する筐体部８の壁部８ｂの被測定物側の円周部分に測定部位１１、例えば手のひらの表面を密着させる。これにより、発光部９および受光部１０と測定部位１１表面とが、筐体部８内において空間的に閉鎖されることから迷光などを遮蔽することができ、計測の際の迷光等によるノイズ発生を防止することができる。なお、生体内の成分濃度を測定する場合の測定部位１１は、手のひらのほか、前腕等他の部位でもよい。
【００３６】
発光部９は、図２に示すように、光源部２から射出され、分光装置３を経て到達した近赤外光を、測定部位１１に向けて射出（照射）する。発光部９は、測定部位１１に対して略垂直方向に光を照射する、即ち被測定体の表面（測定部位１１の表面）に略垂直に入射することが望ましい。測定部位１１に対して略垂直方向に射出された光の反射光Ｃは、測定部位１１の表面において、測定部位１１に対して略垂直方向に向けて反射する。したがって、反射光Ｃは、入射光Ａと逆の光路を辿り、発光部９に到達する。換言すれば、反射光Ｃは、発光部９の配置により受光部１０の設けられていない領域に到達するため受光部１０には到達せず、光情報が検出されない。これにより、測定部位１１の表面で反射して測定部位１１内部の成分スペクトル情報を持たない反射光Ｃが受光部１０に入射することによって生じるノイズの発生を防止でき、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００３７】
発光部９から射出された入射光Ａは、測定部位１１の表面中の発光部９に正対する位置にあたる照射中心点Ｅを中心とした近傍に入射し、透過または反射をする。透過光Ｂは、測定部位１１内部へ透過し、測定部位１１の光学定数によって吸収、散乱を繰り返し、拡散反射光Ｄとして測定部位１１の表面に返ってくる。
【００３８】
拡散反射光Ｄは、測定部位１１の表面から筐体部８の平面部８ａ、および壁部８ｂ側に向かって等方的に射出され、受光部１０の平面部もしくは壁面部に配置されている光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーによって検出される。拡散反射光Ｄは、測定部位１１の内部で吸収や散乱を繰り返し、測定部位１１表面に到達したのち、測定部位１１から返ってくる光である。それゆえ、拡散反射光Ｄの光量は、照射中心点Ｅからの距離に応じて変動し、拡散反射光Ｄの発光点が照射中心点Ｅに近いほど絶対光量は大きくなる。発光部９および受光部１０は、測定部位１１表面に接していないこと、および受光部１０が測定部位１１側からの平面視において円形をなしていることから、照射中心点Ｅの近傍から返ってくる比較的光量の大きい拡散反射光Ｄを受光部１０によって効率的に検出することができる。その結果、受光部１０によって検出された光に含まれる測定部位１１内の体液中における成分濃度、例えばグルコース濃度に関する情報量も多くなり、Ｓ／Ｎ比を向上した高精度な計測を行うことができる。
【００３９】
図５は、ヒト（人体）の吸収係数変動範囲における受光部１０の径の大きさによる成分濃度の測定精度を示すグラフである。図５に示すグラフは、光学シミュレーションにおいてヒト相当の散乱体を仮定した場合の吸収係数σａと、透過散乱の理論式であるクベルカムンク理論式を仮定した場合のシミュレーション結果から計算される換算散乱係数σｓ’の関係を示している。クベルカムンク理論式とは、無限遠の深さを仮定した散乱体中での反射率（入射光量と拡散反射光量の比）Ｒが、その散乱体中の光学定数である吸収係数σａと、散乱係数σｓとの間に、（１−Ｒ）2／２Ｒ＝σａ／σｓの関係を持つとする一次元理論式である。散乱体中の各物質の成分濃度は、その散乱体内の吸収係数σａと相関を持つ。したがって、ある散乱係数σｓを持つ散乱体中のＲを計測することで、クベルカムンク理論式によりその吸収係数σａを見積もり、濃度推定に至ることができる。
【００４０】
しかしながら、クベルカムンク理論式で精密な濃度推定を行うためには、測定値である反射率Ｒを正確に算出する必要がある。一次元問題であるクベルカムンク理論式を三次元に拡張して使用する場合、空間的に拡散した反射光成分をすべて検出してＲを算出することが望ましい。図５は、図２における成分濃度測定装置４の発光部９によって射出される光の照射径と、照射径と同心円状に設置されている受光部１０の大きさを変化させた場合のシミュレーション結果が示されている。横軸はシミュレーション設定値における吸収係数σａである。縦軸はクベルカムンク理論式を散乱係数について解いたσｓ’＝２Ｒσａ／（１−Ｒ）2の値（以下「換算散乱係数」という）を表している。シミュレーションに際しての散乱係数σｓの設定値は一定値である。したがって、クベルカムンク理論式が成立していれば、縦軸の計算によって導かれた換算散乱係数σｓ’は吸収係数σａの値に依らず一定値をとるはずである。換言すれば、この換算散乱係数σｓ’が吸収係数σａの変動に伴い一定値から乖離していれば、それほど濃度推定の精度が悪化しているということになる。
【００４１】
図５に示されるように、照射径５．００ｍｍに対し、受光径を大きくしていくほど、より多くの拡散反射光Ｄを受光することができ、クベルカムンク理論内の換算散乱係数σｓ’の値が一定値に漸近し、計測の精度が向上していることがわかる。しかしながら、受光径を大きくしていくと、ある大きさをもって拡散反射光Ｄの強度が著しく弱まり、且つノイズ成分も多くなるなどによって、受光精度が低下してしまう。具体的に、発光部９の発光面積に対する受光部１０の受光面積の比が１：２００を超えると受光精度が低下し、これにより成分濃度の検出精度が低下してしまう。結果として、成分濃度測定装置４において、発光部９の発光面積に対する受光部１０の受光面積の比は、１：５０以上、１：２００以下であることが好ましい。
【００４２】
このシミュレーションは、散乱体（被測定体）としてヒト皮膚を仮定して行い、散乱体のパラメーターは、ヒト血液中の近赤外波長帯１１００ｎｍ以上、１３００ｎｍ以下における吸収係数σａの変動幅を、０．０２（／ｍｍ）以上０．１２（／ｍｍ）以下、散乱係数０．５０（／ｍｍ）、異方性散乱因子０．９０としている。また、成分濃度測定装置４中の筐体部（検出部）８の壁部８ｂの長さ（高さ）は、ヒト皮膚表面から確実に離して測定することのできる距離として２．００ｍｍとしている。
【００４３】
ヒト皮膚のような多成分スペクトルの混合している散乱体内から、目的のグルコース濃度情報のみを算出するためにはかなりの高精度計測を必要とする。図５に例示した中では換算散乱係数σｓ’の分散を鑑みると、グルコース濃度情報を得るためには、５．００ｍｍの照射径に対し５０．０ｍｍあるいは６０．０ｍｍ以上の受光径が望ましい。すなわち、面積広がりによる迷光効果やヒト測定部位の大きさを考慮すると、ヒトを測定する場合において発光部９の発光面積に対する受光部１０の受光面積の比は、１：１００以上１：２００以下であることが好ましい。
【００４４】
以上説明した実施形態１に係る成分濃度測定装置４および、成分濃度測定装置４を用いた成分濃度推定機器１によれば、被測定体から離れた位置から発光部９によって光を照射することから、発光部９に正対する面積部分から返ってくる拡散反射光Ｄに対しても周囲の受光部１０で受光し、検出することができる。つまり、発光部９に近いほど強度が大きくなる拡散反射光Ｄを受光部１０によって受光し、検出することができる。また、被測定体内で散乱することによって光の強度が減衰された拡散反射光Ｄを、発光部９の発光面積に対して所定値以上の比で構成された受光面積の広い受光部１０で受光することにより、効率的な拡散反射光Ｄの受光を行うことができる。
【００４５】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る成分濃度測定装置について、図６を参照して説明する。図６は、実施形態２に係る成分濃度測定装置の断面図である。実施形態２に係る成分濃度測定装置４Ａは、実施形態１の成分濃度測定装置４と内部構造が異なる。実施形態２に係る成分濃度測定装置４Ａも、図１に示して説明した実施形態１の成分濃度推定機器１と同様の構成（光源部２、分光装置３、成分濃度測定装置４、アンプ５、演算部６、表示部７）として、成分濃度測定装置４を成分濃度測定装置４Ａに置き換えた構成として適用することができる。
【００４６】
実施形態２に係る成分濃度測定装置４Ａは、図６に示すように、実施形態１同様の筐体部（検出部）８、発光部９を具備している。なお、筐体部（検出部）８、発光部９は、実施形態１と同様な構成であるので、同符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
実施形態２に係る成分濃度測定装置４Ａは、受光部１０Ａ、および反射部としての近赤外ミラー部１２を具備している。受光部１０Ａは、光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂ（図３参照）をはじめとする複数の光センサーが配置されたセンサー集合体である。光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーは、筐体部（検出部）８の平面部８ａにおける発光部９を中心としたその周囲平面に配置され、受光部１０Ａが構成される。近赤外ミラー部１２は筐体部（検出部）８の壁部８ｂの内側の面（内面）全体に配置されている。なお、近赤外ミラー部１２は、壁部８ｂの内側の面（内面）の一部に配置されていても良い。
【００４８】
反射部としての近赤外ミラー部１２は、発光部９から射出された光が測定部位１１内で拡散された拡散反射光Ｄのうち、筐体部（検出部）８の壁部８ｂに到達する拡散反射光Ｄ’を鏡面反射させることができる。拡散反射光Ｄ’は、近赤外ミラー部１２によって反射され、筐体部（検出部）８の平面部８ａに設置されている受光部１０Ａへと向かい、受光される。
【００４９】
これによって、実施形態に２に係る成分濃度測定装置４Ａの受光部１０Ａは、測定部位１１から直接反射される拡散反射光Ｄと、近赤外ミラー部１２によって反射された拡散反射光Ｄ’とを合わせて受光することになり、受光効率を高めることができるとともに、受光回路構造の単純化やノイズの軽減という効果を得ることができる。
【００５０】
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る成分濃度測定装置について、図７を参照して説明する。図７は、実施形態３に係る成分濃度測定装置の断面図である。上述した実施形態１、および実施形態２では、図２または図６に示したように、筐体部（検出部）８内の中央に発光部９を配置し、測定部位１１に対して垂直方向に光を照射するものとして説明したが、この構成に限定するものではない。実施形態３に係る成分濃度測定装置４Ｂでは、筐体部の中央に発光部を配置しない構成を例示している。
【００５１】
図７に示す成分濃度測定装置４Ｂでは、二つの発光部９ａ，９ｂを有している。発光部９ａは、測定部位１１表面上の照射中心点Ｅに入射光Ａ１が斜め入射するように筐体部（検出部）８Ｂの平面部８ａに対して傾斜して配置されている。発光部９ｂは、入射光Ａ１の正反射光Ｃ１が受光部１０Ｂに到達する位置に、正反射光Ｃ１の入射する方向に正対するように、筐体部（検出部）８Ｂの平面部８ａに対して傾斜して配置されている。換言すれば、発光部９ａと発光部９ｂとは、互いに逆方向から測定部位１１表面上の照射中心点Ｅに正対するように、筐体部（検出部）８Ｂの平面部８ａに設けられている。したがって、発光部９ｂの入射光Ａ２の正反射光Ｃ２は、受光部１０Ｂに到達する。
【００５２】
成分濃度測定装置４Ｂによれば、発光部９ａ，９ｂは斜め方向に光を射出し、測定部位１１にその射出光が入射され、照射中心点Ｅで測定部位１１表面に対し透過、もしくは反射する。測定部位１１の光学的な特徴として散乱に異方性があった場合、透過光Ｂは入射方向に依存した散乱特性を示し、効率的に成分情報を検出することができる。また、正反射光Ｃ１，Ｃ２は、発光部９ａ，９ｂの位置に返るため、受光部１０Ｂには到達せず検出されることはない。
【００５３】
また、測定部位１１の表面で反射した正反射光Ｃが受光部１０に到達する点、方向に発光部９ｂもしくは発光部９ａが設置されることにより、測定部位１１の表面で正反射した内部情報を含まない反射光成分を受光せず取り除くことができる。これによって、ノイズ成分を削減することができる。
【００５４】
（変形例）
次に、実施形態３の変形例に係る成分濃度測定装置について、図８を参照して説明する。図８は、実施形態３の変形例に係る成分濃度測定装置の断面図である。上述した実施形態３では、筐体部の中央に発光部を配置しない構成を例示し、筐体部（検出部）８Ｂの平面部８ａに対して傾斜して配置された二つの発光部９ａ，９ｂが、互いに逆方向から測定部位１１表面上の照射中心点Ｅに向けて光を射出する構成を説明した。これに対し、図８に示す変形例１に係る成分濃度測定装置４Ｃでは、筐体部の中央に発光部を配置しない例を示し、筐体部（検出部）８Ｂの平面部８ａに対して傾斜して配置された一つの発光部９ａが、一方向から測定部位１１表面上の照射中心点Ｅに向けて光を射出する構成を例示している。
【００５５】
図８に示す成分濃度測定装置４Ｃでは、発光部９ａが、測定部位１１表面上の照射中心点Ｅに入射光Ａが斜め入射するように、筐体部（検出部）８Ｃの平面部８ａに対して傾斜して配置されている。加えて、受光部１０Ｃには、発光部９ａから射出された入射光Ａの正反射光Ｃが到達する領域に相当する受光部１０Ｃに、光を受光しない非受光部１３が設けられている。
【００５６】
発光部９ａは、斜め方向に光を射出する。発光部９ａから射出された入射光Ａは、照射中心点Ｅで測定部位１１表面に対し透過、もしくは反射する。測定部位１１の光学的な特徴として、散乱に異方性があった場合、透過光Ｂは入射方向に依存した散乱特性を示し、垂直入射した場合よりも効率的に成分情報を検出することが出来る場合がある。
【００５７】
変形例１の成分濃度測定装置４Ｃによれば、測定部位１１の表面で反射した正反射光Ｃが到達する領域に相当する受光部１０Ｃに、光を受光しない非受光部１３を備えることで、測定部位１１の表面で正反射した内部情報を含まない反射光成分を取り除くことができる。これによって、ノイズ成分を削減することができる。
【００５８】
なお、上述の実施形態および変形例では、受光部１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの受光側の面（測定部位（被測定体）１１側の面）が平坦状をなしている構成で説明したが、これに限らない。受光部１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの受光側の面（測定部位（被測定体）１１側の面）は、例えば、凹凸形状や湾曲形状、もしくは、平坦部と凹凸部とが混在している構成などとすることができる。
【００５９】
また、上述の実施形態および変形例では、成分濃度推定機器１によって推定する成分濃度として、ヒト（人）生体（人体）を挙げ、ヒト生体内部における血糖値（グルコース濃度）の濃度推定を散乱体情報として例示したが、被測定体としてはこれに限らない。成分濃度推定機器１によって推定可能な他の成分濃度としては、例えば、地質や染料の含有成分調査や、果物の糖分を測定する糖分測定装置といった測定用機器に本発明に係る成分濃度推定機器１を用いたり成分濃度測定装置４を組み込んだりして利用することも可能である。
【００６０】
また、グルコースの成分濃度を推定する用途に限らず、例えば、スクロースやラクトースといった他の糖分の成分濃度を推定してもよいし、牛乳などの各種の散乱体溶液の成分濃度を推定することも可能であることは勿論である。上記の実施形態の場合には、グルコースの他に、たんぱく質、脂質の成分濃度も併せて推定することができる。
【００６１】
また、受光部１０の配置構成は一例に過ぎず、他の配置構成を採用してもよい。上述では、発光部９を中心として同心円状に光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂをはじめとする複数の光センサーが配置された受光部１０を示して説明したがこれに限るものではない。例えば、受光部１０は、発光部９を囲むように円状に複数の光センサー（検出器）１０ａ，１０ｂを配置した構成とすれば、同心円状でなくともよい。また、完全な円ではなく、半円や１／４円といったように円弧状に複数の受光部１０を配することとしてもよい。また、照射位置を中心として渦巻き状に受光部１０を配するなどしてもよい。また、受光部１０は、発光部９を中心として同心の矩形形状や、発光部９を囲む矩形形状をなしていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…成分濃度推定機器、２…光源部、３…分光装置、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…成分濃度測定装置、５…アンプ、６…成分濃度推定部としての演算部、７…表示部、８…筐体部、８ａ…平面部、８ｂ…壁部、９…発光部、１０…受光部、１１…測定部位（被測定体）、Ａ…入射光、Ｂ…透過光、Ｃ…反射光、Ｄ…拡散反射光、Ｅ…照射中心点。
【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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