(57)【要約】  測定装置（１０）は、筐体（１００）、透光部材（１１０）、発光部（１２０）、及び光検出部（１４０）を備えている。筐体（１００）には開口（１０２）が設けられている。透光部材（１１０）は開口（１０２）に位置しており、第１波長の光を透過する。発光部（１２０）及び光検出部（１４０）は筐体（１００）の内部に配置されている。発光部（１２０）は、第１波長を含む光を、透光部材（１１０）に、透光部材（１１０）の外面に対して斜めに放射する。光検出部（１４０）は、光軸が透光部材（１１０）を通る向きに配置され、第１波長の光の強度を測定する。そして、発光部（１２０）の光軸と光検出部（１４０）の光軸は、透光部材（１１０）の外部で交わり、かつこの交点αと、透光部材（１１０）の外面の距離ｄは、２ｍｍ以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に開口を有する筐体と、
前記開口に位置し、第１波長の光を透過する透光部材と、
前記筐体の内部に配置され、第１波長を含む光を、前記透光部材に、当該透光部材の外面に対して斜めに放射する発光手段と、
前記筐体の内部に、光軸が前記透光部材を通る向きに配置され、前記第１波長の光を検出する光検出手段と、
を備え、
前記光検出手段の光軸と、前記発光手段の光軸は、前記透光部材の外部で交わり、かつ当該交点と、前記透光部材の外面の距離は、２ｍｍ以下である測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、
前記発光手段は、
発光素子と、
前記発光素子の前方に設けられたレンズと、
を備え、
前記発光手段の集光点は前記透光部材の外部に位置し、かつ前記集光点と前記透光部材の外面の距離は、２ｍｍ以下である測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定装置において、
前記光検出手段の光軸と、前記発光手段の光軸とが成す角度は、６０°以上１２０°以下である測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置において、
前記測定装置は、前記透光部材を生体の皮膚に押し当てた状態で使用され、
前記第１波長は近赤外域の波長であり、
さらに、
前記光検出手段が検出した前記第１波長の光の強度に基づいて、前記皮膚に含まれる糖分の量を算出する算出手段を備える測定装置。
【請求項５】
一部に開口を有する筐体と、
前記開口に位置し、第１波長の光を透過する透光部材と、
前記筐体の内部に配置され、第１波長を含む光を前記透光部材の外面に対して斜めに放射する発光手段と、
前記筐体の内部に配置され、前記第１波長の光を検出する光検出手段と、
を有し、
前記光検出手段は、前記透光部材の外面からの距離が２ｍｍ以下の位置で反射された前記光を受光するように配置されている、測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて特定の成分を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象に含まれる特定の成分を検出する方法の一つに、その成分によって吸収される波長の光を測定対象に照射し、測定対象におけるその光の吸収量を測定する方法がある。例えば特許文献１には、血液中の血糖値を測定するための装置が開示されている。この装置において、ベース部の上面には光源、受光素子、及び導波路が設けられている。そしてベース部の下面に導波路の一部を露出させ、この一部から光源が生成した光を照射する。またこの一部には、反射光が入射する。入射した反射光は、受光素子に導波される。【０００３】
また特許文献２には、皮膚の表面に対して光を斜め方向に照射し、かつ、複数の受光部を斜めかつ間隔をあけて配置することが記載されている。特許文献２に記載の技術は、皮膚や血液に含まれるグルコースを測定することを目的としたものである。【０００４】
また、特許文献３には、皮膚の表面に対して光を斜め方向に照射し、かつ、受光部を斜めに配置することが記載されている。特許文献３において、皮膚にはパッチが貼り付けられる。そしてこのパッチに測定装置を押し当てることにより、例えば真皮層のグルコースの量が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４５０６９号公報
【特許文献２】特表２００５−５１３４９１号公報
【特許文献３】特開２００８−８６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
皮膚内の間質液に含まれる糖分、例えばグルコースを測定する場合、測定部位の深さを高い精度で制御する必要がある。例えば特許文献３においてパッチは皮膚とともに変形するため、測定部位の深さを高い精度で制御することは難しい。本発明の目的は、間質液に含まれる糖分を測定する場合において、測定部位の深さを高い精度で制御できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、一部に開口を有する筐体と、
前記開口に位置し、第１波長の光を透過する透光部材と、
前記筐体の内部に配置され、第１波長を含む光を、前記透光部材に、当該透光部材の外面に対して斜めに放射する発光手段と、
前記筐体の内部に、光軸が前記透光部材を通る向きに配置され、前記第１波長の光を検出する光検出手段と、
を備え、
前記光検出手段の光軸と、前記発光手段の光軸は、前記透光部材の外部で交わり、かつ当該交点と、前記透光部材の外面の距離は、２ｍｍ以下である測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、皮膚の間質液に含まれる糖分を測定する場合において、測定部位の深さを高い精度で制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る測定装置の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態の変形例に係る測定装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
なお、以下に示す説明において、測定装置１０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。例えば制御部１５０及び算出部１６０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る測定装置１０は、筐体１００、透光部材１１０、発光部１２０、及び光検出部１４０を備えている。筐体１００には開口１０２が設けられている。透光部材１１０は開口１０２に位置しており、第１波長の光を透過する。発光部１２０及び光検出部１４０は筐体１００の内部に配置されている。発光部１２０は、第１波長を含む光を透光部材１１０に向けて照射し（出射し）、透光部材１１０の外面に向けて斜めに放射する。光検出部１４０は、発光部１２０から出射された光のうち、透光部材１１０の外面からの距離が２ｍｍ以下の位置で反射された光を受光する位置に配置されている。例えば、光検出部１４０は、光軸が透光部材１１０を通る向きに配置され、第１波長の光を検出する。例えば、光検出部１４０は、第１波長の光の強度を測定する。なお、光検出部１４０の光軸は、例えば光検出部１４０の受光面の中心を通り、かつ光検出部１４０の受光面に対して垂直な線として定義される。そして、発光部１２０の光軸と光検出部１４０の光軸は、透光部材１１０の外部で交わり、かつこの交点αと、透光部材１１０の外面の距離ｄは、２ｍｍ以下である。以下、詳細に説明する。
【００１４】
測定装置１０は、例えば生体の皮膚、例えば真皮組織の間質液に含まれる糖分（例えばグルコース）を測定する装置である。この場合、第１波長は近赤外域（例えば１２００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下）である。そして測定装置１０は、透光部材１１０を皮膚に押し当てた状態で使用される。
【００１５】
筐体１００は、例えば樹脂や金属を用いて形成されている。筐体１００の一面には開口１０２が設けられている。筐体１００は、複数の部品で構成されていてもよい。開口１０２は、透光部材１１０によって塞がれている。言い換えると、筐体１００の一部は透光部材１１０によって構成されている。透光部材１１０は、例えばガラスや樹脂で形成された板状の部材であり、第１波長の光を透過する。透光部材１１０は、測定部位に押し当てられたときに変形しない。また、透光部材１１０は、測定部位の皺を伸ばす機能も有している。透光部材１１０は、平板であってもよいし、少し湾曲していてもよい。筐体１００は、複数の部材によって構成されていてもよい。
【００１６】
発光部１２０は、光源として、例えばＬＥＤやレーザダイオードなどの発光素子を有している。この光源は、第１波長の光を他の波長の光よりも強く発光するのが好ましい。発光部１２０の光軸は、透光部材１１０の外面に対して斜めに配置されている。このため、筐体１００の透光部材１１０を生体の皮膚に押し当てたとき、発光部１２０の光軸は皮膚の表面に対して斜めになる。
【００１７】
光検出部１４０は、フォトダイオードなどの光電変換素子を有している。この光電変換素子は、第１波長の光に対する感度が他の波長の光の感度よりも高いのが好ましい。光検出部１４０の受光面は、透光部材１１０の外面に対して斜めに配置されている。好ましくは、光検出部１４０の光軸は、透光部材１１０の外面に対して斜めに配置されており、かつ、透光部材１１０の外部において、発光部１２０の光軸と交わっている。この場合、２つの光軸の交点αと、透光部材１１０の外面との距離ｄは、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下である。また、距離ｄは、０．５ｍｍ以上であるのが好ましい。また、２つの光軸が成す角度θは、例えば６０°以上１２０°以下である。なお、透光部材１１０の外面に対して発光部１２０の光軸が成す角度と、透光部材１１０の外面に対して光検出部１４０の光軸が成す角度は、互いに等しいのが好ましい。
【００１８】
上記したように、測定装置１０を使用するときには、透光部材１１０が生体の皮膚に対して押し付けられる。この状態で、発光部１２０は発光する。発光部１２０が発光した光は皮膚の少なくとも真皮組織に侵入し、細胞壁等によって散乱される。そして光検出部１４０は、この散乱光の一部を検出する。発光部１２０が発光した光が光検出部１４０によって検出されるまでの光路において、この光の一部は、皮膚内の特定の成分、例えば間質液に含まれるグルコースなどの糖分によって吸収される。従って、光検出部１４０が検出した光の強度に基づいて、皮膚内の特定の成分の濃度を算出することができる。
【００１９】
一方、皮膚のうち真皮組織以外の組織（具体的には表皮や皮下組織）からの散乱光は、糖分を検出するための信号としては不適切である。例えば表皮にはグルコースが含まれているが、このグルコースの濃度は血液中のグルコース濃度に追従しにくい。また、皮下組織は主に脂肪組織で構成されているため、グルコースの濃度は低い。このため、発光部１２０からの光は、皮膚に入った後、適切な深さで散乱される必要がある。
【００２０】
これに対して本実施形態では、透光部材１１０が生体の皮膚に対して押し付けられているため、発光部１２０の光軸と光検出部１４０の光軸の交点αは、必ず皮膚の表面から深さｄに位置する。ｄは２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下である。このため、光検出部１４０が検出する光は、皮膚のうち適切な深さで散乱された成分を多く含む。従って、光検出部１４０が検出した光の強度に基づいて、皮膚内の特定の成分の濃度を算出した場合、この算出結果の信頼性は向上する。
【００２１】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る測定装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る測定装置１０と同様の構成である。
【００２２】
まず、発光部１２０は、光源１２２及びレンズ１２４を有している。光源１２２は、第１の実施形態に示した発光素子を有している。レンズ１２４は、光源１２２からの光を集光する。レンズ１２４による光源１２２からの光の集光点は、透光部材１１０よりも外側に位置している。そしてこの集光点と、透光部材１１０の外面の距離は、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下であり、かつ好ましくは０．５ｍｍ以上である。なお、この集光点は、光検出部１４０の光軸と重なっていてもよい。ただし、上記した集光点と透光部材１１０の外面の距離が２ｍｍよりも大きい場合、光検出部１４０の光軸は上記した集光点とは重ならない。
【００２３】
また、測定装置１０は、制御部１５０、算出部１６０、表示部１７０、及び入力部１８０を有している。
【００２４】
入力部１８０は、測定装置１０のユーザによって操作される。入力部１８０は、例えば押下型又は接触型のスイッチであり、筐体１００の外面に位置している。制御部１５０は、入力部１８０に入力が行われると、発光部１２０を発光させる。
【００２５】
算出部１６０は、光検出部１４０の検出結果に従って、検出対象における特定成分の量又は濃度、例えば皮膚の間質液に含まれる糖分（例えばグルコース）の量又は濃度を算出する。そして算出部１６０は、算出した結果を表示部１７０に表示させる。表示部１７０は筐体１００の外面に位置しているため、測定装置１０のユーザは、表示部１７０を視認することにより、測定装置１０による測定結果を認識することができる。
【００２６】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、レンズ１２４による光源１２２からの光の集光点と、透光部材１１０の外面の距離は、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下である。このため、光源１２２からの光のうち真皮組織で散乱される光の強度は強くなる。従って、光検出部１４０が出力する信号のＳ／Ｎ比は大きくなり、その結果、算出部１６０による算出結果の信頼性は向上する。
【００２７】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る測定装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る測定装置１０は、波長フィルタ１９０を有している点を除いて、第１の実施形態又は第２の実施形態に係る測定装置１０と同様の構成である。図３は、第２の実施形態と同様の場合を示している。
【００２８】
波長フィルタ１９０は、光検出部１４０の前に配置されており、第１波長の光を透過し、それ以外の波長の光をカットする。これにより、光検出部１４０に入射する光から、第１波長以外の光はカットされる。
【００２９】
なお、図４に示すように、波長フィルタ１９０は光検出部１４０の前ではなく発光部１２０の前に配置されていてもよい。また、波長フィルタ１９０は、光検出部１４０の前及び波長フィルタ１９０の前のそれぞれに配置されていてもよい。
【００３０】
本実施形態によっても、第１または第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、光検出部１４０に入射する光から、第１波長以外の光はカットされるため、測定装置１０による測定精度はさらに向上する。
【００３１】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００３２】
この出願は、２０１４年７月３日に出願された日本出願特願２０１４−１３８０２６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016002356.tif 000007
2016002356.tif 000008