(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象のうち、任意の層における目的成分の濃度を定量する濃度定量装置であって、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデルを記憶する光路長分布記憶手段と、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデルを記憶する時間分解波形記憶手段と、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキを記憶する光路長バラツキ記憶手段と、
前記観測対象に短時間パルス光を照射する照射手段と、
前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光を受光する受光手段と、
前記照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記受光手段が受光した光の強度を取得する光強度取得手段と、
前記光路長分布記憶手段から、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長を取得する光路長取得手段と、
前記時間分解波形記憶手段から、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する光強度モデル取得手段と、
前記光強度取得手段が取得した光強度と、前記光路長取得手段が取得した前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長と、前記光強度モデル取得手段が取得した光強度モデルと、前記光路長バラツキ記憶手段に記憶された前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキと、に基づいて、前記任意の層の光吸収係数を算出する光吸収係数算出手段と、
前記光吸収係数算出手段が算出した光吸収係数に基づいて、前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出する濃度算出手段と、
を含むことを特徴とする濃度定量装置。
【請求項２】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記光強度取得手段は、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、
前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の濃度定量装置。
【数１】
0005834704.tif 000046
【数２】
0005834704.tif 000047
【請求項３】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記光強度取得手段は、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、
前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の濃度定量装置。
【数３】
0005834704.tif 000048
【数４】
0005834704.tif 000049
【請求項４】
前記濃度算出手段は、前記任意の層における前記光吸収係数に基づいて、多変量解析を用いて特性が既知であるものを測定した値から検量線作成をして、未知測定対象の測定値を検量線に照合することで前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の濃度定量装置。
【請求項５】
前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の濃度定量装置。
【請求項６】
複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象のうち、任意の層における光吸収係数を算出する光吸収係数算出方法であって、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデル、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデル、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキ、照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光の強度、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する第１の工程と、
前記第１の工程で取得した光強度、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長、光強度モデル、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキ、に基づいて、前記任意の層の光吸収係数を算出する第２の工程と、
を有することを特徴とする光吸収係数算出方法。
【請求項７】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記第１の工程において、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、
前記第２の工程において、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光吸収係数算出方法。
【数５】
0005834704.tif 000050
【数６】
0005834704.tif 000051
【請求項８】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記第１の工程において、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、
前記第２の工程において、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光吸収係数算出方法。
【数７】
0005834704.tif 000052
【数８】
0005834704.tif 000053
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載の第２の工程で算出した光吸収係数に基づいて、前記任意の層における目的成分の濃度を算出することを特徴とする濃度定量方法。
【請求項１０】
前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする請求項９に記載の濃度定量方法。
【請求項１１】
コンピュータを、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデルを記憶する光路長分布記憶手段と、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデルを記憶する時間分解波形記憶手段と、
前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキを記憶する光路長バラツキ記憶手段と、
前記観測対象に短時間パルス光を照射する照射手段と、
前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光を受光する受光手段と、
前記照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記受光手段が受光した光の強度を取得する光強度取得手段と、
前記光路長分布記憶手段から、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長を取得する光路長取得手段と、
前記時間分解波形記憶手段から、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する光強度モデル取得手段と、
前記光強度取得手段が取得した光強度と、前記光路長取得手段が取得した前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長と、前記光強度モデル取得手段が取得した光強度モデルと、前記光路長バラツキ記憶手段に記憶された前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキと、に基づいて、前記観測対象のうち任意の層の光吸収係数を算出する光吸収係数算出手段と、
として機能させるための光吸収係数の算出を行うプログラム。
【請求項１２】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記光強度取得手段は、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、
前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光吸収係数の算出を行うプログラム。
【数９】
0005834704.tif 000054
【数１０】
0005834704.tif 000055
【請求項１３】
前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、
前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、
前記光強度取得手段は、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、
前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光吸収係数の算出を行うプログラム。
【数１１】
0005834704.tif 000056
【数１２】
0005834704.tif 000057
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の光吸収係数算出手段が算出した光吸収係数に基づいて、コンピュータを、前記任意の層における目的成分の濃度を算出する濃度算出手段として機能させるための濃度の算出を行うプログラム。
【請求項１５】
前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする請求項１４に記載の濃度の算出を行うプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明のいくつかの様態は、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象のうち、任意の層における目的成分の濃度を定量する濃度定量装置、光吸収係数算出方法、濃度定量方法、光吸収係数の算出を行うプログラム及び濃度の算出を行うプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血糖値の測定は、指先などから採血を行い、血中のグルコースに対する酵素活性を測ることで行っていた。しかし、このような血糖値の測定方法は、指先などから血液を採取して測定しなければならず、採血に手間と痛みを伴うことや、血液を付着させる測定チップが必要なことから、採血を必要としない非侵襲型の血糖値の測定方法が望まれている。
【０００３】
そこで、皮膚に近赤外光を照射し、その光吸収量からグルコースの濃度を求める方法が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。具体的には、予めグルコース濃度と照射する光の波長と光の吸収量との関係を示す検量線を作成しておき、モノクロメーター等を用いてある波長域を走査し、その波長域の各波長に対する吸収量を求め、当該波長及び吸収量と検量線とを比較することでグルコース濃度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９３１６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の非侵襲血糖値測定方法は、光の入出射間距離を定めることによって、真皮層の近赤外スペクトルを測定するため、測定したスペクトルに、真皮層のスペクトルのみならず表皮層や皮下組織層のスペクトルも含まれ、観測される光吸収係数の変化には表皮層や皮下組織層によるノイズが含まれてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、目的の層以外の層によるノイズの影響を軽減する濃度定量装置、光吸収係数算出方法、濃度定量方法、光吸収係数の算出を行うプログラム及び濃度の算出を行うプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるひとつの態様は、コンピュータを、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデルを記憶する光路長分布記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデルを記憶する時間分解波形記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキを記憶する光路長バラツキ記憶手段と、前記観測対象に短時間パルス光を照射する照射手段と、前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光を受光する受光手段と、前記照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記受光手段が受光した光の強度を取得する光強度取得手段と、前記光路長分布記憶手段から、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長を取得する光路長取得手段と、前記時間分解波形記憶手段から、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する光強度モデル取得手段と、前記光強度取得手段が取得した光強度と、前記光路長取得手段が取得した前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長と、前記光強度モデル取得手段が取得した光強度モデルと、前記光路長バラツキ記憶手段に記憶された前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキと、に基づいて、前記観測対象のうち任意の層の光吸収係数を算出する光吸収係数算出手段と、として機能させるための光吸収係数の算出を行うプログラムである。
本発明のいくつかの態様は上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象のうち、任意の層における目的成分の濃度を定量する濃度定量装置であって、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデルを記憶する光路長分布記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデルを記憶する時間分解波形記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキを記憶する光路長バラツキ記憶手段と、前記観測対象に短時間パルス光を照射する照射手段と、前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光を受光する受光手段と、前記照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記受光手段が受光した光の強度を取得する光強度取得手段と、前記光路長分布記憶手段から、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長を取得する光路長取得手段と、前記時間分解波形記憶手段から、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する光強度モデル取得手段と、前記光強度取得手段が取得した光強度と、前記光路長取得手段が取得した前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長と、前記光強度モデル取得手段が取得した光強度モデルと、前記光路長バラツキ記憶手段に記憶された前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキと、に基づいて、前記任意の層の光吸収係数を算出する光吸収係数算出手段と、前記光吸収係数算出手段が算出した光吸収係数に基づいて、前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出する濃度算出手段と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、受光手段が受光した光の光強度と、伝搬光路長分布のモデルの所定の時刻における各層の光路長と、短時間パルス光の時間分解波形のモデルの所定の時刻における光の強度と、各層の光路長バラツキと、に基づいて、任意の層の光吸収係数を選択的に算出することができる。光吸収係数を算出する際に、各層の光路長バラツキが加味されるので、その算出結果は高精度となる。そのため、算出した光吸収係数に基づいて目的成分の濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、精度の高い濃度の定量を行うことができる。
【０００９】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、前記光強度取得手段は、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００１０】
【数１】
0005834704.tif 000002
【数２】
0005834704.tif 000003
【００１１】
この構成によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（２）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。
【００１２】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、前記光強度取得手段は、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００１３】
【数３】
0005834704.tif 000004
【数４】
0005834704.tif 000005
【００１４】
この構成によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（３）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。さらに、光吸収係数が時間τ１〜τ２の間の光路長の積分値によって算出されるため、計測した受光強度に含まれる誤差による光吸収係数の算出結果に対する影響を少なくすることができる。
【００１５】
また、本発明のいくつかの態様は、前記濃度算出手段は、前記任意の層における前記光吸収係数に基づいて、多変量解析を用いて特性が既知であるものを測定した値から検量線作成をして、未知測定対象の測定値を検量線に照合することで前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする
【００１７】
この構成によれば、算出した光吸収係数に基づいて真皮層に含まれるグルコースの濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、グルコースの濃度の定量を高精度で行うことができる。
【００１８】
また、本発明のいくつかの態様は、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象のうち、任意の層における光吸収係数を算出する光吸収係数算出方法であって、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデル、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデル、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキ、照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光の強度、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する第１の工程と、前記第１の工程で取得した光強度、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長、光強度モデル、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキ、に基づいて、前記任意の層の光吸収係数を算出する第２の工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この方法によれば、第１の工程で取得した光強度と、伝搬光路長分布のモデルの所定の時刻における各層の光路長と、短時間パルス光の時間分解波形のモデルの所定の時刻における光の強度と、各層の光路長バラツキと、に基づいて、任意の層の光吸収係数を選択的に算出することができる。光吸収係数を算出する際に、各層の光路長バラツキが加味されるので、その算出結果は高精度となる。
【００２０】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、光強度取得手段は、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、前記第７の工程において、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００２１】
【数５】
0005834704.tif 000006
【数６】
0005834704.tif 000007
【００２２】
この方法によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（２）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。
【００２３】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、前記第１の工程において、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、前記第２の工程において、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００２４】
【数７】
0005834704.tif 000008
【数８】
0005834704.tif 000009
【００２５】
この方法によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（３）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。さらに、光吸収係数が時間τ１〜τ２の間の光路長の積分値によって算出されるため、計測した受光強度に含まれる誤差による光吸収係数の算出結果に対する影響を少なくすることができる。
【００２６】
また、本発明のいくつかの態様は、前記第２の工程で算出した光吸収係数に基づいて、前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出することを特徴とする。
【００２７】
この方法によれば、算出した光吸収係数に基づいて目的成分の濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、精度の高い濃度の定量を行うことができる。
【００２８】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする。
【００２９】
この方法によれば、算出した光吸収係数に基づいて真皮層に含まれるグルコースの濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、グルコースの濃度の定量を高精度で行うことができる。
【００３０】
また、本発明のいくつかの態様は、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における伝搬光路長分布のモデルを記憶する光路長分布記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の時間分解波形のモデルを記憶する時間分解波形記憶手段と、前記観測対象に対して照射する短時間パルス光の、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層における光路長のバラツキを記憶する光路長バラツキ記憶手段と、を含み、前記観測対象のうち任意の層における目的成分の濃度を定量する濃度定量装置を、前記観測対象に短時間パルス光を照射する照射手段、前記短時間パルス光が前記観測対象によって後方散乱した光を受光する受光手段、前記照射手段が短時間パルス光を照射した時刻以降の所定の時刻において前記受光手段が受光した光の強度を取得する光強度取得手段、前記光路長分布記憶手段から、前記伝搬光路長分布のモデルの前記所定の時刻における、前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長を取得する光路長取得手段、前記時間分解波形記憶手段から、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの前記所定の時刻における光の強度を取得する光強度モデル取得手段、前記光強度取得手段が取得した光強度と、前記光路長取得手段が取得した前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長と、前記光強度モデル取得手段が取得した光強度モデルと、前記光路長バラツキ記憶手段に記憶された前記複数の光散乱媒質の層の各々の層の光路長バラツキと、に基づいて、前記任意の層の光吸収係数を算出する光吸収係数算出手段、として動作させるための光吸収係数の算出を行うプログラムである。
【００３１】
このプログラムによれば、受光手段が受光した光の光強度と、伝搬光路長分布のモデルの所定の時刻における各層の光路長と、短時間パルス光の時間分解波形のモデルの所定の時刻における光の強度と、各層の光路長バラツキと、に基づいて、任意の層の光吸収係数を選択的に算出することができる。光吸収係数を算出する際に、各層の光路長バラツキが加味されるので、その算出結果は高精度となる。
【００３２】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、前記光強度取得手段は、複数の時刻ｔ１〜ｔｍにおける光強度を取得し、前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００３３】
【数９】
0005834704.tif 000010
【数１０】
0005834704.tif 000011
【００３４】
このプログラムによれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（２）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。
【００３５】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象がｎ層以上の積層構造からなり、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）としたときに、前記光強度取得手段は、所定の時刻から少なくとも所定の時間τ１〜τ２の間の光強度を取得し、前記光吸収係数算出手段は、下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出し、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出し、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行うことにより、任意の層の光吸収係数を算出する、ことを特徴とする。
【００３６】
【数１１】
0005834704.tif 000012
【数１２】
0005834704.tif 000013
【００３７】
このプログラムによれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（３）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。さらに、光吸収係数が時間τ１〜τ２の間の光路長の積分値によって算出されるため、計測した受光強度に含まれる誤差による光吸収係数の算出結果に対する影響を少なくすることができる。
【００３８】
また、本発明のいくつかの態様は、前記光吸収係数算出手段が算出した光吸収係数に基づいて、前記任意の層における前記目的成分の濃度を算出する濃度算出手段として動作させるための濃度の算出を行うプログラムである。
【００３９】
このプログラムによれば、算出した光吸収係数に基づいて目的成分の濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、精度の高い濃度の定量を行うことができる。
【００４０】
また、本発明のいくつかの態様は、前記観測対象が皮膚であり、前記任意の層が真皮層であるときに、当該真皮層に含まれるグルコースの濃度を定量することを特徴とする。
【００４１】
このプログラムによれば、算出した光吸収係数に基づいて真皮層に含まれるグルコースの濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、グルコースの濃度の定量を高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による血糖値測定装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】シミュレーション部が算出した各層の伝搬光路長分布を示すグラフである。
【図３】シミュレーション部が算出した時間分解波形を示すグラフである。
【図４】皮膚の主成分の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図５】血糖値測定装置が血糖値を測定する動作を示す第１のフローチャートである。
【図６】血糖値測定装置が血糖値を測定する動作を示す第２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による血糖値測定装置の構成を示す概略ブロック図である。
血糖値測定装置１００（濃度定量装置）は、シミュレーション部１０１、光路長分布記憶部１０２（光路長分布記憶手段）、時間分解波形記憶部１０３（時間分解波形記憶手段）、光路長バラツキ記憶部１０４（光路長バラツキ記憶手段）、照射部１０５（照射手段）、受光部１０６（受光手段）、計測光強度取得部１０７（光強度取得手段）、計測光強度記憶部１０８、光路長取得部１０９（光路長取得手段）、無吸収時光強度取得部１１０（光強度モデル取得手段）、光吸収係数算出部１１１（光吸収係数算出手段）、成分吸収情報記憶部１１２、濃度算出部１１３（濃度算出手段）、濃度単位変換部１１４、濃度表示部１１５、を備える。
【００４５】
血糖値測定装置１００は、皮膚（観測対象）の真皮層（任意の層）に含まれるグルコース（目的成分）の濃度を測定する。
【００４６】
シミュレーション部１０１は、光吸収係数がゼロの皮膚モデルに対して光を照射するシミュレーションを行う。シミュレーションは、例えばモンテカルロ法を用いて行われる。
光路長分布記憶部１０２は、光吸収係数がゼロの皮膚モデルの伝搬光路長分布を記憶する。
時間分解波形記憶部１０３は、光吸収係数がゼロの皮膚モデルの時間分解波形を記憶する。
光路長バラツキ記憶部１０４は、光吸収係数がゼロの皮膚モデルの光路長バラツキを記憶する。ここで、「光路長バラツキ」とは、所定の時刻に検出される全光子の真皮層を伝搬した距離の１光子当たりの平均値と前記所定の時刻に検出される１光子の真皮層を伝搬した距離との差である。
【００４７】
照射部１０５は、皮膚に対して短時間パルス光を照射する。この照射部１０５が照射する複数の短時間パルス光は、皮膚を構成する主成分の各々の成分の吸収スペクトル分布の直交性が高くなる波長の光、すなわち、皮膚を構成する主成分の各々の成分のうち、ある主成分における特定成分の吸収スペクトルの極大値が他の成分の吸収スペクトルの極大値と大きく異なる波長の光を含んでいる。
【００４８】
受光部１０６は、短時間パルス光が皮膚によって後方散乱した光を受光する。
計測光強度取得部１０７は、受光部１０６が受光した光のある時刻における光強度を取得する。
計測光強度記憶部１０８は、計測光強度取得部１０７が取得したある時刻における光強度を記憶する。
【００４９】
光路長取得部１０９は、光路長分布記憶部１０２からある時刻における光路長を取得する。
無吸収時光強度取得部１１０は、時間分解波形記憶部１０３からある時刻における光強度を取得する。
【００５０】
光吸収係数算出部１１１は、短時間パルス光を照射した皮膚の真皮層における光吸収係数を算出する。
成分吸収情報記憶部１１２は、皮膚の主成分の光吸収係数、またはモル吸光係数を予め記憶する。
【００５１】
濃度算出部１１３は、真皮層に含まれるグルコースの濃度を算出する。
濃度単位変換部１１４は、グルコースの濃度の単位を所望の単位に変換する。
濃度表示部１１５は、グルコースの濃度を表示する。
【００５２】
本実施形態の血糖値測定装置１００においては、照射部１０５は皮膚に短時間パルス光を照射し、受光部１０６は短時間パルス光が皮膚によって後方散乱した光を受光し、計測光強度取得部１０７は時刻ｔにおいて受光部１０６が受光した光の強度を取得する。次に、光路長取得部１０９は光路長分布記憶部１０２から皮膚モデルにおける伝搬光路長分布の時刻ｔにおける皮膚の各層の光路長を取得し、無吸収時光強度取得部１１０は時間分解波形記憶部１０３から皮膚モデルにおける短時間パルス光の時間分解波形の時刻ｔにおける光の強度を取得する。
【００５３】
次に、光吸収係数算出部１１１は、計測光強度記憶部１０８に記憶された光強度と、光路長取得部１０９が取得した皮膚の各層の光路長と、無吸収時光強度取得部１１０が取得した光強度と、光路長バラツキ記憶部１０４に記憶された光路長バラツキと、に基づいて、皮膚の真皮層の光吸収係数を算出する。そして、濃度算出部１１３は、光吸収係数算出部１１１が算出した光吸収係数に基づいて、真皮層におけるグルコースの濃度を算出する。
【００５４】
これにより、真皮層以外の層によるノイズの影響を軽減して、真皮層に含まれるグルコースの濃度を算出することができる。なお、濃度算出部１１３が算出したグルコースの濃度は、濃度単位変換部１１４により所望の単位に変換され、濃度表示部１１５に表示される。
【００５５】
次に、血糖値測定装置１００の動作を説明する。
血糖値測定装置１００は、血糖値を測定する前に、予め皮膚モデルの各層における伝搬光路長分布と時間分解波形と光路長バラツキとを算出する。
まず、皮膚モデルの伝搬光路長分布及び時間分解波形の算出方法を説明する。
初めに、シミュレーション部１０１は、皮膚モデルを生成する。皮膚モデルの生成は、皮膚の各層の光散乱係数、光吸収係数及び厚みを決定することで行う。ここで、皮膚の各層の散乱係数及び厚みは、個体による差が少ないため、予めサンプルを取ることなどによって決定すると良い。なお、表皮層の厚みは略０．３ｍｍ、真皮層の厚みは略１．２ｍｍ、皮下組織層の厚みは略３．０ｍｍである。
また、ここで用いる皮膚モデルの光吸収係数はゼロとする。これは、当該皮膚モデルを用いて光吸収量を算出するためである。
【００５６】
シミュレーション部１０１は、皮膚モデルを生成すると、当該皮膚モデルに光を照射するシミュレーションを行う。このとき、照射部１０５の位置と受光部１０６の位置との間の距離を決定しておく必要がある。シミュレーションは、モンテカルロ法を用いて行うと良い。モンテカルロ法によるシミュレーションは、例えば以下のように行われる。
まず、シミュレーション部１０１は、照射する光のモデルを光子（光束）とし、当該光子を皮膚モデルに照射する計算を行う。皮膚モデルに照射された光子は、皮膚モデル内を移動する。このとき、光子は、次に進む点までの距離Ｌ及び方向θを乱数Ｒ（０≦Ｒ≦１）によって決定する。シミュレーション部１０１は、光子が次に進む点までの距離Ｌの計算を、（１０）式によって行う。
【００５７】
【数１３】
0005834704.tif 000014
【００５８】
但し、ｌｎ（Ａ）は、Ａの自然対数を示す。また、μｓｍは、皮膚モデルの第ｍ層（表皮層、真皮層、皮下組織層の何れか）の散乱係数を示す。
また、シミュレーション部１０１は、光子が次に進む点までの方向θの計算を、（１１）式によって行う。
【００５９】
【数１４】
0005834704.tif 000015
【００６０】
但し、ｇは、散乱角度のコサインの平均である非等方性パラメータを示し、皮膚の非等方性パラメータは、略０．９である。
シミュレーション部１０１は、上記（１０）式、（１１）式の計算を単位時間毎に繰り返すことにより、照射部１０５から受光部１０６までの光子の移動経路を算出することができる。シミュレーション部１０１は、複数の光子について移動距離の算出を行う。例えば、シミュレーション部１０１は、１０８個の光子について移動距離を算出する。
【００６１】
図２は、シミュレーション部が算出した各層（表皮層、真皮層、皮下組織層）の伝搬光路長分布を示すグラフである。
図２の横軸は光子の照射からの経過時間を示し、縦軸は光路長の対数表示を示している。シミュレーション部１０１は、受光部１０６に到達した光子の各々の移動経路を、移動経路が通過する層毎に分類する。そして、シミュレーション部１０１は、単位時間毎に到達した光子の移動経路の平均長を分類された層毎に算出することで、図２に示すような皮膚の各層の伝搬光路長分布を算出する。
【００６２】
図３は、シミュレーション部が算出した時間分解波形を示すグラフである。
図３の横軸は光子の照射からの経過時間を示し、縦軸は受光部１０６が検出した光子数を示している。シミュレーション部１０１は、単位時間毎に受光部１０６に到達した光子の個数を算出することで、図３に示すような皮膚モデルの時間分解波形を算出する。
上述したような処理により、シミュレーション部１０１は、複数の波長に対して、皮膚モデルの伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出する。このとき、シミュレーション部１０１は、皮膚の主成分（水、たんぱく質、脂質、グルコース等）の吸収スペクトルの直交性が高くなる波長について伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出すると良い。
【００６３】
図４は、皮膚の主成分の吸収スペクトルを示すグラフである。
図４の横軸は照射する光の波長を示し、縦軸は光吸収係数を示している。図４を参照すると、グルコースの光吸収係数は、波長が１６００ｎｍのときに極大となり、水の光吸収係数は、波長が１４５０ｎｍのときに極大となる。そのため、シミュレーション部１０１は、例えば１４５０ｎｍ、１６００ｎｍといった皮膚の主成分の吸収スペクトルの直交性が高くなる波長について伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出すると良い。
【００６４】
次に、皮膚モデルの光路長バラツキを説明する。
シミュレーション部１０１が算出した複数の光子について移動距離を算出した後、当該算出結果に基づいて、皮膚モデルの光路長バラツキを算出する。例えば、各光子の各層の移動距離ｌｋｍ（ｔ）をそれぞれ記憶しておく。光路長バラツキδｋｍ（ｔ）は、シミュレーションの終了後に、下記の（１２）式、（１３）式に基づいて算出される。
【００６５】
【数１５】
0005834704.tif 000016
【数１６】
0005834704.tif 000017
【００６６】
シミュレーション部１０１は、複数の波長に対する皮膚モデルの伝搬光路長分布、時間分解波形及び光路長バラツキを算出すると、伝搬光路長分布の情報を光路長分布記憶部１０２に記憶させ、時間分解波形の情報を時間分解波形記憶部１０３に記憶させ、光路長バラツキの情報を光路長バラツキ記憶部１０４に記憶させる。
【００６７】
次に、血糖値測定装置１００が血糖値を測定する動作について説明する。
図５は、血糖値測定装置が血糖値を測定する動作を示す第１のフローチャートである。
まず、ユーザが血糖値測定装置１００を皮膚にあてがい、測定開始スイッチ（図示せず）の押下等によって血糖値測定装置１００を動作させると、照射部１０５は、皮膚に対して波長λ１の短時間パルス光を照射する（ステップＳ１）。ここで、波長λ１は、シミュレーション部１０１が伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出した複数の波長の中の１つである。
【００６８】
照射部１０５が短時間パルス光を照射すると、受光部１０６は、照射部１０５から照射され、皮膚によって後方散乱した光を受光する（ステップＳ２）。このとき、受光部１０６は、照射開始からの単位時間毎（例えば、１ピコ秒毎）の受光強度を内部メモリに登録しておく。
【００６９】
受光部１０６が受光を完了すると、計測光強度取得部１０７は、受光部１０６の内部メモリに格納されている、異なる時刻ｔにおける受光強度Ｉ（ｔ）を皮膚の層の数と同じ数だけ取得する（ステップＳ３）。すなわち、計測光強度取得部１０７は、３つの異なる時刻ｔ１〜ｔ３における受光強度Ｉ（ｔ１）〜Ｉ（ｔ３）を取得する。ここで、皮膚の層の数と同じ数だけ受光強度を取得する理由は、後述する処理において、皮膚の各層の光吸収係数を連立方程式によって算出するためである。計測光強度取得部１０７が取得した受光強度は、計測光強度記憶部１０８に記憶される。
【００７０】
また、計測光強度取得部が光強度を取得する時刻ｔ１〜ｔ３は、皮膚の各層の伝搬光路長分布のピークとなる時刻であると良い。すなわち、照射部１０５が短時間パルス光を照射した時刻に、図２に示すグラフにおいて皮膚の各層の光路長が極大となる時間を加算した時刻の光強度をそれぞれ取得すると良い。
【００７１】
計測光強度取得部１０７が、受光強度Ｉ（ｔ１）〜Ｉ（ｔ３）を取得すると、光路長取得部１０９は、光路長分布記憶部１０２が記憶する波長λ１の伝搬光路長分布から、時刻ｔ１〜ｔ３における皮膚の各層の光路長Ｌ１（ｔ１）〜Ｌ１（ｔ３）、Ｌ２（ｔ１）〜Ｌ２（ｔ３）、Ｌ３（ｔ１）〜Ｌ３（ｔ３）を取得する（ステップＳ４）。
【００７２】
また、計測光強度取得部１０７が、受光強度Ｉ（ｔ１）〜Ｉ（ｔ３）を取得すると、無吸収時光強度取得部１１０は、時間分解波形記憶部１０３が記憶する波長λ１の時間分解波形から、時刻ｔ１〜ｔ３における検出光子数Ｎ（ｔ１）〜Ｎ（ｔ３）を取得する（ステップＳ５）。
【００７３】
本実施形態において、光吸収係数算出部１１１は、先ず下記の（１）式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出する。次いで、当該近似解を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出する。そして、当該一次補正値を下記の（２）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行う。これにより、任意の層の光吸収係数を算出する。但し、自然対数をｌｎ（・）、前記短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、前記受光手段が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、前記伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）とする。
【００７４】
【数１７】
0005834704.tif 000018
【数１８】
0005834704.tif 000019
【００７５】
ここで、（１）式及び（２）式の導出過程について説明する。
短時間パルス光が皮膚に入射することで得られる後方散乱光の時間分解波形において、相対的に早い時刻に受光される光ほど皮膚の表面から浅い部分のみを通る。逆に、相対的に遅い時間に受光される光ほど皮膚の表面から深い領域まで到達する。このように異なる時刻における受光強度は、異なる経路分布を経て伝播された光成分に対応する。つまり、ある時刻の光強度には、その時刻に応じた光経路分布中の吸光情報が含まれている。したがって、時間分解波形の検出時刻ごとの光経路をシミュレーションや実測により予め求めておけば、逆問題解法により、光吸収係数の空間分布を推定することができる。本発明は、この原理に基づき、散乱体からの後方散乱光の時間分解波形を基に内部吸収分布を再構成し、その吸収分布から物質濃度を求めるものである。
【００７６】
照射部から生体内に入射した光は、散乱過程を繰り返しながら伝搬し、受光部で受光される。受光部に到達した光は、その検出時刻によって、生体内の局所部位（ここでは各層）を選択的に通過してくると考えることができる。本発明では、生体内の光子の伝搬経路は散乱係数により特徴づけられ、光路に沿った光強度変化は光吸収係数によって特徴づけられるとする。ここで時刻ｔに検出される光強度Ｉ（ｔ）は、入射光強度Ｉｉｎで規格化すると、時間分解波形の時刻ｔに検出された光子のうちｋ番目のものの入射時の強度を１としたときの光強度をｉｋ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、時刻ｔに検出される光子数をＮ（ｔ）としたとき、下記の（１４）式のように表される。
【００７７】
【数１９】
0005834704.tif 000020
【００７８】
なお、光子とは、単独の量子力学的な光子ではなく、連続に減衰するエネルギーを持つ光子束を指すものとする。
【００７９】
また、ｉｋ（ｔ）は微視的ベア・ランベルト（Beer-Lambert）則の総和として下記の（１５）式のように表される。
【００８０】
【数２０】
0005834704.tif 000021
【００８１】
ここで、ｌは生体内の光子の移動距離、ｃｓは生体内での光速である。
【００８２】
次に、生体内の光吸収係数が各層で異なっている場合を考える。全層数をｎとし、第ｍ層目における光吸収係数をμａｍ、ｋ番目の光子が各層を通過した距離をｌｋｍとすると、上記の（１５）式は下記の（１６）式となる。
【００８３】
【数２１】
0005834704.tif 000022
【００８４】
よって、上記の（１４）式、（１６）式より下記の（１７）式となる。
【００８５】
【数２２】
0005834704.tif 000023
【００８６】
ここで、検出された光子毎の伝搬経路のバラツキを考慮する。その場合、検出光強度時間波形Ｉ（ｔ）は、時刻ｔに検出される全光子の第ｍ層を伝搬した距離の１光子当たりの平均値Ｌｍ’（ｔ）と時刻ｔに検出されるｋ番目の光子の第ｍ層を伝搬した距離ｌｋｍ（ｔ）との差δｋｍ（ｔ）を導入することにより、下記の（１８）式のように表される。
【００８７】
【数２３】
0005834704.tif 000024
【００８８】
上記の（１８）式を変形すると、下記の（１９）式が得られる。
【００８９】
【数２４】
0005834704.tif 000025
【００９０】
また、Ｌｍ’（ｔ）を、第ｍ層を伝搬した距離の検出光子数Ｎ（ｔ）の総和（＝光路長分布）Ｌｍ（ｔ）を用いて表すと下記の（１３）式となる。
【００９１】
【数２５】
0005834704.tif 000026
【００９２】
よって、上記の（１９）式は、Ｌｍ（ｔ）を用いて表すと下記の（２）式となる。
【００９３】
【数２６】
0005834704.tif 000027
【００９４】
このようにして、（２）式が導出される。
【００９５】
なお、上記の（２）式は一般式である。（２）式を、本実施形態における三層構造に適用するよう変形すると下記の（２０）式となる。
【００９６】
【数２７】
0005834704.tif 000028
【００９７】
上記の（１８）式について、下記の（２１）式のテーラー展開の公式から、下記の（２２）式の通りｅｘｐ関数についてテーラー展開を行うと、（１８）式は下記の（２３）式となる。
【００９８】
【数２８】
0005834704.tif 000029
【数２９】
0005834704.tif 000030
【数３０】
0005834704.tif 000031
【００９９】
上記の（２３）式を整理すると、下記の（２４）式となる。
【０１００】
【数３１】
0005834704.tif 000032
【０１０１】
ここで、δｋｍ（ｔ）は全光子に対する積算が０になるので、（２４）式の一次項は下記の（２５）式の通り０となる。
【０１０２】
【数３２】
0005834704.tif 000033
【０１０３】
また、上記の（２５）式の二次以上の項は十分小さいとして近似すると、下記の（２６）式が得られる。
【０１０４】
【数３３】
0005834704.tif 000034
【０１０５】
上記の（２６）式を整理し、さらに上記の（１３）式を用いてＬｍ（ｔ）を用いた表記にすると下記の（１）式となる。
【０１０６】
【数３４】
0005834704.tif 000035
【０１０７】
このようにして、（１）式が導出される。
【０１０８】
なお、上記の（１）式は一般式である。（１）式を、本実施形態における三層構造に適用するように変形すると下記の（２７）式となる。
【０１０９】
【数３５】
0005834704.tif 000036
【０１１０】
図５に戻り、光路長取得部１０９が皮膚の各層の光路長を取得し、無吸収時光強度取得部１１０が検出光子数を取得すると、光吸収係数算出部１１１は、（１）式を本実施形態の三層構造に適用した（２７）式に基づいて（ステップＳ６）、皮膚の各層の光吸収係数μ１〜μ３の初期値を算出する（ステップＳ７）。ここで、光吸収係数μａ１は表皮層の光吸収係数を示し、光吸収係数μａ２は真皮層の光吸収係数を示し、光吸収係数μａ３は、皮下組織層の光吸収係数を示す。
【０１１１】
但し、ｌｎ（Ａ）は、Ａの自然対数を示す。また、Ｉｉｎは、照射部１０５が照射した短時間パルス光の光強度を示す。また、Ｎｉｎは、シミュレーション部１０１が照射のシミュレーションを行った光子の個数を示す。
【０１１２】
光吸収係数算出部１１１が皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出すると、光吸収係数算出部１１１は、皮膚の主成分の種類数と同じ数の波長に対して光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出したか否かを判定する（ステップＳ８）。本実施形態では、皮膚の主成分を水、たんぱく質、脂質、グルコースの４種類として血糖値の測定を行うため、光吸収係数算出部１１１は、４種類の波長λ１〜λ４に対して光吸収係数μ１〜μ３を算出したか否かを判定する。ここで、波長λ１〜λ４は、シミュレーション部１０１が伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出した複数の波長の中から選出する。
【０１１３】
光吸収係数算出部１１１が、光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していない波長λ１〜λ４があると判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、まだ光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していない波長λ１〜λ４の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値の算出を行う。
【０１１４】
他方、光吸収係数算出部１１１が、波長λ１〜λ４の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していると判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、光吸収係数算出部１１１は、（２）式を本実施形態の三層構造に適用した（２０）式に基づいて（ステップＳ１０）、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の補正値を算出する（ステップＳ１１）。
【０１１５】
ここで、補正値の算出は繰り返し行われる。具体的には、皮膚の各層の光吸収係数μ１〜μ３の初期値、つまり近似解を上記の（２０）式の左辺に代入して皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の一次補正値を算出した後、当該一次補正値を上記の（２０）式の左辺に代入して皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の二次補正値を算出する。この補正値の算出は、光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行われる。
【０１１６】
なお、繰り返し回数は、前回の算出値（例えば一次補正値）と今回の算出値（例えば二次補正値）との変化量がある一定量以下になるまで繰り返し行ってもよい。また、繰り返し回数を予め設定しておいてもよい。
【０１１７】
ここで、上記の（２０）式を用いて、繰り返し計算をする際の打ち切り判断について説明する。例として、血糖値測定を挙げる。打ち切り判断は以下の前提から見積もる。
モデルを単純化してグルコース水溶液について考える。医療現場で血糖値測定に求められる精度は±１０ｍｇ／ｄｌとされる。グルコースの吸収スペクトルの吸収ピーク付近の１６００ｎｍの光を測定に用いる。１６００ｎｍにおける水の光吸収係数を０．７／ｍｍ、グルコースの光吸収係数を１．３／ｍｍとする。１０ｍｇ／ｄｌのグルコース水溶液の体積分率は６．２×１０−５とする。グルコース水溶液の光吸収係数はμａは下記の（２８）式で表される。
【０１１８】
【数３６】
0005834704.tif 000037
【０１１９】
ここで、μａｇはグルコースの光吸収係数、μａｗは水の光吸収係数、ｃｖｇはグルコースの体積分率（体積濃度）、ｃｖｗは水の体積分率（体積濃度）である。
【０１２０】
上記の条件で計算すると、グルコース１０ｍｇ／ｄｌの変動で生じるグルコース水溶液の光吸収係数は約０．００００３７となる。つまり、グルコース濃度±１０ｍｇ／ｄｌの定量のためには光吸収係数±０．００００３７が判別できなければならない。したがって、繰り返し計算をする際の打ち切り判断については、計算結果の小数点以下５桁目の数字が数回から１０回程度の計算にわたって変動しないようであれば、収束したとみなしてもよいことになる。
【０１２１】
図５に戻り、光吸収係数μａ１〜μａ３の真値に収束していないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、光吸収係数μ１〜μ３の補正値の算出を行う。
【０１２２】
他方、光吸収係数μａ１〜μａ３の真値に収束したと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、光吸収係数算出部１１１が、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３を取得する（ステップＳ１３）。光吸収係数μａ１〜μａ３は前記波長λ１〜λ４について取得する必要があるので、同じ手順を各波長について行う（ステップＳ１４）。前記波長λ１〜λ４について光吸収係数μａ１〜μａ３が取得できると、濃度算出部１１３は、式（２９）に基づいて真皮質に含まれるグルコースの濃度を算出する（ステップＳ１５）。
【０１２３】
【数３７】
0005834704.tif 000038
【０１２４】
但し、第ｍ層における光吸収係数をμａｍ、皮膚を形成する第ｉ成分の光吸収係数をμａｉ、皮膚を形成する第ｉ成分の体積濃度をｃｖｉとする。
なお、上記の（２９）式は一般式である。（２９）式を、本実施形態における４つの波長に適用するよう変形すると下記の（３０）式となる。
【０１２５】
【数３８】
0005834704.tif 000039
【０１２６】
但し、μａ２（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４の光吸収係数、μａｗ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４の水の光吸収係数、μａｐ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４のたんぱく質の光吸収係数、μａｌ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４の脂質の光吸収係数、μａｇ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４のグルコースの光吸収係数を示す。また、ｃｖｗは水の体積濃度（体積分率）、ｃｖｐはたんぱく質の体積濃度（体積分率）、ｃｖｌは脂質の体積濃度（体積分率）、ｃｖｇはグルコースの体積濃度（体積分率）を示す。
【０１２７】
濃度算出部１１３は、成分吸収情報記憶部１１２に記憶されている測定対象中の主成分の光吸収係数と、上記の（３０）式により算出された真皮層における光吸収係数μａ２とからグルコースの濃度を算出する。
【０１２８】
なお、上記の（２９）式に替えて下記の（３１）式を用いてグルコースの濃度を算出してもよい。
【０１２９】
【数３９】
0005834704.tif 000040
【０１３０】
但し、第ｍ層における光吸収係数をμａｍ、皮膚を形成する第ｉ成分のモル吸光係数をεｉ、皮膚を形成する第ｉ成分のモル濃度をｃｉとする。
なお、上記の（３１）式は一般式である。（３１）式を、本実施形態における三層構造に適用するよう変形すると下記の（３２）式となる。
【０１３１】
【数４０】
0005834704.tif 000041
【０１３２】
但し、εｗ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４の水のモル吸光係数、εｐ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４のたんぱく質のモル吸光係数、εｌ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４の脂質のモル吸光係数、εｇ（λ）は真皮層における波長λ１〜λ４のグルコースのモル吸光係数を示す。また、ｃｗは水のモル濃度、ｃｐはたんぱく質のモル濃度、ｃｌは脂質のモル濃度、ｃｇはグルコースのモル濃度を示す。
【０１３３】
濃度算出部１１３は、成分吸収情報記憶部１１２に記憶されている測定対象中の主成分のモル吸光係数と、上記の（３２）式により算出された真皮層におけるモル吸光係数εとからグルコースの濃度を算出する。
【０１３４】
濃度単位変換部１１４は、濃度算出部１１３で算出したグルコースの濃度の単位を所望の単位に変換する。濃度表示部１１５は、グルコースの濃度を表示する。
【０１３５】
このように、本実施形態によれば、皮膚に短時間パルス光を照射し、所定の時刻において受光した光の強度と、伝搬光路長分布のモデルの所定の時刻における各層の光路長と、短時間パルス光の時間分解波形のモデルの所定の時刻における光の強度と、各層の光路長バラツキと、に基づいて、真皮層の光吸収係数を選択的に算出することができる。仮に、光吸収係数を算出する際に、各層の光路長バラツキが加味されないとすると、得られる結果は近似解となり、目的成分の含有量が少ない場合など高精度な検出結果が求められる場合に対応が困難となる。これに対して、本実施形態においては、各層の光路長バラツキが加味されるので、その算出結果は高精度となる。そのため、算出した光吸収係数に基づいて目的成分の濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、精度の高い濃度の定量を行うことができる。
【０１３６】
また、本実施形態によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（２）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。
【０１３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
第２の実施形態は、第１の実施形態による血糖値測定装置１００と同じ構成であり、計測光強度取得部１０７、光路長取得部１０９、無吸収時光強度取得部１１０、光吸収係数算出部１１１の動作が異なる。
【０１３８】
図６は、血糖値測定装置が血糖値を測定する動作を示す第２のフローチャートである。
まず、血糖値測定装置１００を動作させると、照射部１０５は、皮膚に対して波長λ１の短時間パルス光を照射する（ステップＳ２１）。ここで、波長λ１は、シミュレーション部１０１が伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出した複数の波長の中の１つである。
【０１３９】
照射部１０５が短時間パルス光を照射すると、受光部１０６は、照射部１０５から照射され、皮膚によって後方散乱した光を受光する（ステップＳ２２）。このとき、受光部１０６は、照射開始からの単位時間毎（例えば、１ピコ秒毎）の受光強度を内部メモリに登録しておく。
受光部１０６が受光を完了すると、計測光強度取得部１０７は、受光部１０６の内部メモリに格納されている受光強度から、ある時間τ１〜τ２の間の受光強度の時間分布を取得する（ステップＳ２３）。
【０１４０】
計測光強度取得部１０７が、時間τ１〜τ２の間の受光強度の時間分布を取得すると、光路長取得部１０９は、光路長分布記憶部１０２が記憶する波長λ１の伝搬光路長分布から、ある時間τ１〜τ２の間の皮膚の各層の光路長Ｌ１〜Ｌ３を取得する（ステップＳ２４）。
また、計測光強度取得部１０７が、時間τ１〜τ２の間の受光強度を取得すると、無吸収時光強度取得部１１０は、時間分解波形記憶部１０３が記憶する波長λ１の時間分解波形から、ある時間τ１〜τ２の間の検出光子数を取得する（ステップＳ２５）。
【０１４１】
本実施形態において、光吸収係数算出部１１１は、先ず下記の（１）式またはその積分型の式から任意の層の光吸収係数の近似解を算出する。次いで、当該近似解を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の一次補正値を算出する。そして、当該一次補正値を下記の（３）式の左辺に代入して任意の層の光吸収係数の二次補正値を算出することを任意の層の光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行う。これにより、任意の層の光吸収係数を算出する。但し、自然対数をｌｎ（・）、短時間パルス光の時間分解波形のモデルの時刻ｔにおける光強度をＮ（ｔ）、受光部１０６が時刻ｔにおいて受光した光強度をＩ（ｔ）、第ｍ層の光吸収係数をμａｍ、伝搬光路長分布のモデルの時刻ｔにおける第ｍ層の光路長をＬｍ（ｔ）、入射光子数をＮｉｎ、入射光強度をＩｉｎ、第ｍ層の光路長バラツキをδｋｍ（ｔ）とする。
【０１４２】
【数４１】
0005834704.tif 000042
【数４２】
0005834704.tif 000043
【０１４３】
なお、上記の（１）式は一般式である。（１）式を、本実施形態における三層構造に適用するように変形すると下記の（２７）式となる。
【０１４４】
【数４３】
0005834704.tif 000044
【０１４５】
また、上記の（３）式は、第１実施形態で用いた（２）式を積分型に発展させた式である。上記の（３）式は一般式である。（３）式を、本実施形態における三層構造に適用するように変形すると下記の（３３）式となる。
【０１４６】
【数４４】
0005834704.tif 000045
【０１４７】
図５に戻り、光路長取得部１０９が皮膚の各層の光路長を取得し、無吸収時光強度取得部１１０が検出光子数を取得すると、光吸収係数算出部１１１は、（１）式を本実施形態の三層構造に適用した上記の（２７）式に基づいて（ステップＳ２６）、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出する（ステップＳ２７）。ここで、光吸収係数μａ１は表皮層の光吸収係数を示し、光吸収係数μａ２は真皮層の光吸収係数を示し、光吸収係数μａ３は、皮下組織層の光吸収係数を示す。
【０１４８】
但し、ｌｎ（Ａ）は、Ａの自然対数を示す。また、Ｉｉｎは、照射部１０５が照射した短時間パルス光の光強度を示す。また、Ｎｉｎは、シミュレーション部１０１が照射のシミュレーションを行った光子の個数を示す。
【０１４９】
光吸収係数算出部１１１が皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出すると、光吸収係数算出部１１１は、皮膚の主成分の種類数と同じ数の波長に対して光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出したか否かを判定する（ステップＳ２８）。本実施形態では、皮膚の主成分を水、たんぱく質、脂質、グルコースの４種類として血糖値の測定を行うため、光吸収係数算出部１１１は、４種類の波長λ１〜λ４に対して光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出したか否かを判定する。ここで、波長λ１〜λ４は、シミュレーション部１０１が伝搬光路長分布及び時間分解波形を算出した複数の波長の中から選出する。
【０１５０】
光吸収係数算出部１１１が、光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していない波長λ１〜λ４があると判定した場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、まだ光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していない波長λ１〜λ４の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値の算出を行う。
【０１５１】
他方、光吸収係数算出部１１１が、波長λ１〜λ４の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値を算出していると判定した場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、光吸収係数算出部１１１は、（３）式を本実施形態の三層構造に適用した上記の（３３）式に基づいて（ステップＳ３０）、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の補正値を算出する（ステップＳ３１）。
【０１５２】
ここで、補正値の算出は繰り返し行われる。具体的には、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の初期値、つまり近似解を上記の（３３）式の左辺に代入して皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の一次補正値を算出した後、当該一次補正値を上記の（３３）式の左辺に代入して皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３の二次補正値を算出する。この補正値の算出は、光吸収係数の真値に収束するまで繰り返し行われる。
【０１５３】
なお、繰り返し回数は、前回の算出値（例えば一次補正値）と今回の算出値（例えば二次補正値）との変化量がある一定量以下になるまで繰り返し行ってもよい。また、繰り返し回数を予め設定しておいてもよい。
【０１５４】
光吸収係数μａ１〜μａ３の真値に収束していない判定した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、ステップＳ３０に戻り、光吸収係数μａ１〜μａ３の補正値の算出を行う。
【０１５５】
他方、光吸収係数μａ１〜μａ３の真値に収束したと判定した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、光吸収係数算出部１１１が、皮膚の各層の光吸収係数μａ１〜μａ３を取得する（ステップＳ３３）。光吸収係数μａ１〜μａ３は前記波長λ１〜λ４について取得する必要があるので、同じ手順を各波長について行う（ステップＳ３４）。前記波長λ１〜λ４について光吸収係数μａ１〜μａ３が取得できると、濃度算出部１１３は、上記の式（２９）を本実施形態における４つの波長に適用した上記の（３０）式に基づいて真皮質に含まれるグルコースの濃度を算出する（ステップＳ３５）。
【０１５６】
濃度算出部１１３は、成分吸収情報記憶部１１２に記憶されている測定対象中の主成分の光吸収係数と、上記の（３０）式により算出された真皮層における光吸収係数μａ２とからグルコースの濃度を算出する。
【０１５７】
なお、濃度算出部１１３は、成分吸収情報記憶部１１２に記憶されている測定対象中の主成分のモル吸光係数と、上記の（３２）式により算出された真皮層におけるモル吸光係数εとからグルコースの濃度を算出してもよい。
【０１５８】
濃度単位変換部１１４は、濃度算出部１１３で算出したグルコースの濃度の単位を所望の単位に変換する。濃度表示部１１５は、グルコースの濃度を表示する。
【０１５９】
このように、本実施形態においても、各層の光路長バラツキが加味されるので、真皮層の光吸収係数の算出結果は高精度となる。そのため、算出した光吸収係数に基づいて目的成分の濃度を算出することにより、他の層によるノイズの影響を低減し、精度の高い濃度の定量を行うことができる。
【０１６０】
また、本実施形態によれば、光吸収係数を算出する際、光吸収係数が真値に収束するまで上記の（１）式、（３）式を用いた繰り返し演算が行われる。よって、任意の層の光吸収係数を高精度に算出することができる。さらに、光吸収係数が時間τ１〜τ２の間の光路長の積分値によって算出されるため、計測した受光強度に含まれる誤差による光吸収係数の算出結果に対する影響を少なくすることができる。
【０１６１】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、濃度定量方法を血糖値測定装置１００に実装し、皮膚の真皮層に含まれるグルコースの濃度を測定する場合を説明したが、これに限られず、濃度定量方法を、複数の光散乱媒質の層から形成される観測対象の任意の層における目的成分の濃度を定量する他の装置に用いても良い。
【０１６２】
上述の血糖値測定装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【０１６３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１６４】
また、上記実施形態においては、観測対象を層構成で説明したが、格子状（メッシュ構成）で構成される対象にも適用できる。
【符号の説明】
【０１６５】
１００…血糖値測定装置（濃度定量装置）、１０１…シミュレーション部、１０２…光路長分布記憶部（光路長分布記憶手段）、１０３…時間分解波形記憶部（時間分解波形記憶手段）、１０４…光路長バラツキ記憶部（光路長バラツキ記憶手段）、１０５…照射部（照射手段）、１０６…受光部（受光手段）、１０６…計測光強度取得部（光強度取得手段）、１０９…光路長取得部（光路長取得手段）、１１０…無吸収時光強度取得部（光強度モデル取得手段）、１１１…光吸収係数算出部（光吸収係数算出手段）、１１３…濃度算出部（濃度算出手段）
【図１】
0005834704.tif 000058
【図２】
0005834704.tif 000059
【図３】
0005834704.tif 000060
【図４】
0005834704.tif 000061
【図５】
0005834704.tif 000062
【図６】
0005834704.tif 000063