(57)【要約】【課題】光学測定ユニットおよびそれを用いた光学測定方法の測定誤差を低減化させる。【解決手段】光学式測定装置に用いる光学測定ユニット１において、被測定部位２５と近接する筐体３に複数の接触感知部３０を設け、接触感知部を被測定部位に当接させる。被測定部位が生体の皮膚など弾力性及び可撓性を有する場合、光学測定ユニットが若干傾いても全ての接触感知部と被測定部位との当接は維持できる。光学測定ユニットの発光部１１および受光部１２の位置、角度と接触感知部の高さＨは、全ての接触感知部が被測定部位に当接した状態で測定すれば測定ばらつきの許容範囲内に収まるように、適切に設定される。これにより測定者は、全ての接触感知部と被測定部位との当接を感知または視認することにより、測定バラツキの許容範囲内であることが確認でき、接触センサ等を設けずに測定誤差を低減する光学測定ユニットおよび光学測定方法を適用できる。【選択図】図３
2008154687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外レーザ光を被測定部位に照射することにより前記被測定部位の表面から所定の深さにある測定点における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、
前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、
前記測定点で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、
前記発光部及び前記受光部が内蔵された筐体と、
測定時に前記被測定部位と近接する前記筐体の中心から等距離の位置に複数設けられ、前記被測定部位に当接される接触感知部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
【請求項２】
前記接触感知部は細棒状に２つ設けられ、対向配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定ユニット。
【請求項３】
前記接触感知部と前記筐体とは弾性体により接続されたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定ユニット。
【請求項４】
前記弾性体はバネであることを特徴とする請求項３に記載の光学測定ユニット。
【請求項５】
被測定部位に対して近赤外レーザ光を出力する発光部と、前記被測定部位の表面から所定の深さにある測定点で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記発光部及び前記受光部が内蔵される筐体と、測定時に前記被測定部位と近接する前記筐体の中心から等距離の位置に複数設けられ前記被測定部位に当接される第１の接触感知部および第２の接触感知部とを備えた光学測定ユニットを用いて、前記測定点における特定成分を測定する光学測定方法であって、
前記接触感知部の全てが前記被測定部位に当接した状態で測定を開始することを特徴とする光学測定方法。
【請求項６】
前記第１の接触感知部および前記第２の接触感知部と、前記被測定部位との当接を維持することにより、測定バラツキの許容範囲内で測定可能であることを特徴とする請求項５に記載の光学測定方法。
【請求項７】
前記第１の接触感知部および前記第２の接触感知部と、前記被測定部位との当接が維持されている間は、前記筐体の傾きが測定バラツキの許容範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の光学測定方法。
【請求項８】
前記接触感知部と前記筐体とは弾性体により接続され、前記弾性体の非収縮時から最収縮時までの前記近赤外レーザ光のフォーカス点の深さが、測定バラツキの許容範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の光学測定方法。
【請求項９】
前記測定は、前記筐体に設けられた測定開始スイッチの押下により開始することを特徴とする請求項５に記載の光学測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定ユニットおよびそれを用いた光学測定方法に係り、特に小型化、高精度化を実現した非侵襲の光学測定ユニットおよびそれを用いた光学測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定部位の内部の特定成分（例えば糖分）を検出する方法として、侵襲法と非侵襲法がある。非侵襲で測定する方法の一例として、近赤外光を用いる等して光学的に測定する方法が知られている。以下特定成分の光学的な測定方法の一例として、血中のグルコース濃度（血糖値）の測定方法を例に説明する。
【０００３】
血中グルコース濃度（血糖値）を測定する方法として、近赤外光（８００ｎｍ〜２５００ｎｍ）を被測定部位に照射し、透過光から特定波長における吸光率を求めて血糖値を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。また、分光分析による方法や、フーリエ変換によるスペクトル分析（Fourier  Transform  Infrared  Spectrometer：ＦＴＩＲ）を行い、そのスペクトルの変化および統計的手法から求める方法が提案されている。ＦＴＩＲ分析装置の光学系は、例えばマイケルソン型の干渉計を構成するものである（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２０２２５８号公報（第１−２頁、第１−１１図）
【特許文献２】特表２００６−５１２９７９号公報（第１−４，６頁、第１−７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
血糖値測定の使用環境を考えた場合、測定装置の小型化による携帯性の向上は市場要求であるが、従来の光学測定ユニットにおいては長い光路の確保や可動部の存在などにより小型化には限界があり携帯性の点においても大きな問題がある。
【０００５】
そこで、高精度で簡便に測定を行うことのできる小型の光学測定ユニットの開発も望まれている。しかしながら、小型で携帯性の高い光学測定ユニットを備えた測定装置は、例えば生体の腕、指などを被測定部位にすることにより簡便に測定ができる反面、被測定部位のバラツキ等による測定誤差の低減が課題となっている。
【０００６】
一例として、光学的に血糖値を測定する場合には、被測定部位に光学測定ユニットを当接させ、近赤外光（レーザ光）を照射する方法が知られている。しかしこのレーザ光の出射状態によって、測定精度および測定値の安定性（再現性）がばらつく問題がある。
【０００７】
特に、小型で携帯性を向上させた光学測定ユニットを備えた測定装置の場合、当接させる光学測定ユニットが被測定部位に対して常に正しい位置および方向（角度）等を維持することは困難であり、例えば測定に適した角度からずれた（傾いた）状態でレーザ光が照射される場合も多くなる。
【０００８】
特に、生体内部に測定点がある場合、レーザ光のフォーカス点は測定点近傍に一致するように、レーザ光の入射角度等が調整されている。従って、光学測定ユニットの当接が被測定部位に対して傾けられると、測定誤差が大きくなってしまう。
また、生体内部の測定点の場合には、レーザ光の入射角度のみならずフォーカス点の深さも重要である。つまり、例えば光学測定ユニットを被測定部位に当接させる加減によって、測定時におけるレーザ光のフォーカス点の深さが不安定となり、測定誤差が大きくなる問題もある。
【０００９】
測定値を安定化させる方法として、被測定部位と測定装置の当接面積を広くすることが考えられるが、当接面積が大きいと、結局当接面の中で被測定部位がばらつくことになり、測定値の再現性を低下させる可能性が高い。
【００１０】
また、ファイバなどで被測定部位まで導光し、ファイバの可動性によって測定値の安定性を確保することも考えられるが、この方法も十分とは言えない。
【００１１】
実際の使用において、特に家庭用等として使用される簡易型の測定装置の場合には、光学測定ユニットのレーザ光の照射状態（入射角度やフォーカス点の深さ）については若干のバラツキは許容される。しかし、その許容範囲はわずかであり、測定者にとってどの程度が許容範囲であるか、認識しにくい。またこれを認識可能とするために接触センサ等を用いると、構成も複雑となりコストも増加する問題がある。
【００１２】
本発明は、上記した点に鑑み、測定誤差を低減可能な光学測定ユニットおよびそれを用いた光学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】
【００１３】
本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第１に、近赤外レーザ光を被測定部位に照射することにより前記被測定部位の表面から所定の深さにある測定点における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、前記測定点で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記発光部及び前記受光部が内蔵された筐体と、測定時に前記被測定部位と近接する前記筐体の中心から等距離の位置に複数設けられ、前記被測定部位に当接される接触感知部と、を具備することにより解決するものである。
【００１４】
第２に、被測定部位に対して近赤外レーザ光を出力する発光部と、前記被測定部位の表面から所定の深さにある測定点で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記発光部及び前記受光部が内蔵される筐体と、測定時に前記被測定部位と近接する前記筐体の中心から等距離の位置に複数設けられ前記被測定部位に当接される第１の接触感知部および第２の接触感知部とを備えた光学測定ユニットを用いて、前記測定点における特定成分を測定する光学測定方法であって、前記接触感知部の全てが前記被測定部位に当接した状態で測定を開始することにより解決するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型化を実現した非侵襲の光学測定ユニットにおいて、被測定部位に照射するレーザ光の出射角度および被測定部位で反射した拡散反射光の受光角度を安定化させることにより、測定誤差を低減することができる。
【００１６】
第１に、被測定部位と近接する光学測定ユニットの筐体に、被測定部位に当接する接触感知部を複数設ける。光学測定ユニットは、出力する近赤外レーザ光の入射状態が、全ての接触感知部を被測定部位に当接した状態で正常な測定が可能なように設定されている。
測定者は、全ての接触感知部の接触を感知、視認することにより、光学測定ユニットが正常な状態で被測定部位に接触していることを確認でき、正常な状態で測定できる。
【００１７】
小型で携帯性に優れた光学測定装置では、測定が簡便である反面、被測定部位と装置との当接を常に一定の状態にすることは難しく、実際このような光学測定装置に用いて好適な光学測定ユニットでは、当接状態のわずかなバラツキを許容範囲内としている。
【００１８】
被測定部位を例えば生体の皮膚とした場合、その弾力性によって接触感知部は、被測定部位（皮膚）表面から所定の深さ押し下げられる。本発明ではこの状態で光学測定ユニットが傾いたとしても、全ての接触感知部の当接が維持されている間は、その傾きは測定バラツキの許容範囲内の傾き角となるように、光学測定ユニットの発光部および受光部が調整されている。測定者は、全ての接触感知部の被測定部位への当接を確認した後に測定することにより、正常な状態（測定バラツキの許容範囲内）であることを認識できる。このように、接触感知部を設けることにより光学測定ユニットの当接状態のバラツキによる測定誤差を大幅に低減できる。
【００１９】
第２に、接触感知部を弾性体（例えばバネ）により筐体に接続し、弾性体における非収縮時のレーザ光のフォーカス点から最収縮時までのレーザ光のフォーカス点の深さが、測定バラツキの許容範囲内になるように、発光部、受光部および接触感知部の高さと弾性体の高さおよび弾性力等を調整する。測定者は、全ての接触感知部の被測定部位への当接を確認した後に測定を行うことで、光学測定ユニットの被測定部位への当接の圧力によるバラツキがあっても、測定バラツキの許容範囲内で測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態の一例を、図１から図５を参照して詳細に説明する。以下では一例として、本実施形態の光学測定ユニット１を、血糖値測定装置１００に採用した場合を例に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施形態の光学測定ユニットを用いた血糖値測定装置の一例を示す図であり、図１（Ａ）が外観図、図１（Ｂ）が図１（Ａ）のａ−ａ線断面図、図１（Ｃ）（Ｄ）が内部の平面図である。
【００２２】
図１（Ａ）（Ｂ）の如く、血糖値測定装置１００の外部筐体８の一主面には、例えば電源スイッチ４、測定開始・停止ボタン５、表示部２等が設けられる。本実施形態では、一例として外部筐体８の上部に光学測定ユニット１を構成する筐体３の一部が突出し、筐体３を被測定部位に近接させて測定を行う。筐体３は、例えば、光学測定ユニット１内の発光部から出射される光、および受光部に照射される光が外部に漏れないような形状（例えば筒状）および材質である。尚、筐体３は、血糖値測定装置１００の外部筐体８と一体的に設けられてもよい。
【００２３】
図１（Ｃ）の如く、光学測定ユニット１は、発光部、受光部（ここでは共に不図示）および制御部６を有し、生体の被測定部位における血糖値を測定するときに使用される。制御部６は、例えばプリント基板上に集積化された半導体集積回路により構成され、演算処理部を有する。
【００２４】
また、図１（Ｄ）の如く、光学測定装置１００の内部構造において、表示部２は、制御部６の一部である表示ドライバに接続される。表示部２は、例えばＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）パネル、有機ＥＬ（Electronic  Luminescent）表示パネル等であり、血糖値やその他測定情報（例えば測定エラーの通知、日時等）が測定者に認識可能に表示されるものであればよい。また制御部６に接続される電源部７が設けられる。電源は、ＡＣアダプターによる充電や電池、又はこれらの併用等である。
【００２５】
図２は、血糖値の測定が行われる被測定部位を示す概要図である。図２（Ａ）は、血糖値測定装置１００と被測定部位２５とを示す図であり、図２（Ｂ）は、被測定部位２５の断面概要図である。
【００２６】
血糖値測定装置１００を用いて血糖値の測定を行うときに、図２（Ａ）の如く、腕または手首内側に、血糖値測定装置１００の筐体３に設けられた接触感知部３０を密着させて血糖値を測定する。
【００２７】
図２（Ｂ）の如く、被測定部位２５の表皮２５１の内側に真皮層２５２があり、真皮層２５２の内側に皮下組織２５３がある。血糖値の光学測定を行うときに、被測定部位２５としての生体の表皮２５１に、筐体３に設けられた接触感知部３０を密着させる。そして表皮２５１から所定の深さとなる表皮２５１内部（下層）の真皮層２５２の一部の領域を測定点Ｐとし、測定点Ｐに近赤外レーザ光（以下レーザ光）２１を照射して血糖値の光学測定が行われる。真皮層２５２の下層には皮下組織２５３が存在する。
【００２８】
本実施形態では、光学測定ユニット１から出射されたレーザ光２１を真皮層２５２にて拡散反射させる。表皮２５１から入射されたレーザ光２１が真皮層２５２の測定点Ｐで拡散反射する出射角度θで、レーザ光２１が発光部から出射される。
【００２９】
血糖値を測定するには、血中グルコース濃度を検出するのが効率的である。また、血糖値を非侵襲（無採血）で測定する場合、人体に対して透過性を有する波長帯の光を使用することになるが、グルコースの場合、近赤外帯光のいくつかのスペクトルに対して吸光特性を有することが知られている。そこで、従来の光学的な血糖値測定装置が用いられて血糖値の測定が行われるときには、血管に近赤外線を透過させ、グルコースによる吸収率を検出させることで、血糖値の測定が行われる。
【００３０】
しかし、血中にはグルコース以外にも様々な物質が存在する上、グルコースの吸光率は非常に小さいものである。特に透過光の場合、血中成分であるヘモグロビンの影響を強く受けてその光量が変化し、結果的に血糖値を正確に測定できない問題がある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、血中成分（ヘモグロビン）の影響を受けないようにするために、真皮層２５２のグルコースを測定することとした。真皮層２５２は生体外部（表皮２５１）から非常に浅い位置にあるため、レーザ光２１のビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）や出射角度を適宜選択することにより、血糖値の算出に十分な反射光を得ることができる。また、反射光による測定は、皮下組織２５３を透過しないため、グルコース以外の成分による測定誤差も回避できることから、透過光を利用する場合よりも有利である。
【００３２】
但しこの場合、レーザ光２１を適切な出射角度で被測定部位２５に照射することが重要であり、被測定部位２５に対するレーザ光２１の出射角度のバラツキや、レーザ光２１のフォーカス点が結ばれる表皮２５１の表面からの深さのバラツキによっても、測定誤差が大きくなってしまう。
【００３３】
そこで本実施形態では、光学測定ユニット１の筐体３に、被測定部位２５と当接する接触感知部３０を設けることとした。
【００３４】
以下、これについて詳述する。
【００３５】
図３は、第１の実施形態の光学測定ユニット１を示す図であり、図３（Ａ）が被測定部位との対向面となる平面図、図３（Ｂ）が図３（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【００３６】
図３（Ａ）の如く筐体３は、被測定部位との対向面において例えば円形であり、発光部１１側および受光部１２側が遮蔽板１７により分離されている。中央付近の黒丸は、それぞれ出射光および拡散反射光のスポット径を示している。受光部１２では反射光２２をできる限り多く集光することが望ましいので、そのスポット径は、発光部１１に比べて大きく設定される。
【００３７】
被測定部位と近接する筐体３の表面に、一対の接触感知部３０、３０が設けられている。接触感知部３０は、被測定部位に対向し筐体３を構成する略円状平面部から被測定部位に向けて突出された略直方体状の突起部３０として形成されている。突起部３０は、図３（Ａ）の如く、略円筒状筐体３が平面視された状態において、筐体３の略円状平面部の中心点Ｃから等距離の位置に複数設けられ、測定時には突起部３０が被測定部位に当接される。
【００３８】
図３（Ｂ）の如く、光学測定ユニット１は、発光部１１と受光部１２とを有する。発光部１１は、発光素子ＬＤと各レンズ１１ａ、１１ａ’とを有する。発光素子ＬＤは、例えば、被測定部位２５に対して近赤外レーザ光を出力する半導体レーザダイオード（laser  diode）である。発光素子ＬＤは、測定方法に応じて１つまたは複数設けられ、それぞれ単一波長のレーザ光２１を出力する。
【００３９】
レーザ光２１は、レンズ開口数ＮＡの第１集光レンズ１１ａで集光され、小さいスポットで被測定部位２５に照射される。なお、図３（Ｂ）に示す光学測定ユニット１には、第１集光レンズ１１ａに加えて他の集光レンズ１１ａ’を設けた２枚のレンズ１１ａ、１１ａ’を備える発光部１１が構成されているが、レンズ１１a、１１ａ’の数は、この数に限られない。
【００４０】
受光部１２は、第２集光レンズ１２ａおよび光検出素子（photo  detector）ＰＤを有し、被測定部位２５で反射したレーザ光２１の拡散反射光２２をそれぞれ検出する。光検出素子ＰＤは、例えばフォトダイオード等である。
【００４１】
反射光２２もレンズ開口数ＮＡ’の第２集光レンズ１２ａにより集光され、受光部１２で検知される。
【００４２】
発光部１１および受光部１２は、遮光板１７を介して隣接して配置される。例えば図３（Ｂ）の如く、発光部１１と受光部１２とは、同一の筐体３内に配置され、中央に遮光板１７が配置されている。尚、ここでは光学測定ユニット１の概略として筐体３内に発光部１１および受光部１２が配置された場合を示しているが、例えば血糖値測定装置１００の外部筐体８（図１参照）と図３（Ｂ）で図示した筐体３とが一体化されていてもよい。
【００４３】
遮光板１７は、入射光が反射光に回り込まない程度の高さに設けられる。この高さは、例えば筐体３の外周と略同一の高さである。被測定部位２５に突起部３０を当接させ、被測定部位２５にレーザ光２１を照射させた場合、レーザ光２１の一部は表皮２５１で反射する。このような直接反射光が受光部１２に到達することを防止するため、遮光板１７を設ける。遮光板１７により、発光部１１および受光部１２がそれぞれ分離された空間に配置される。
【００４４】
遮光板１７は、例えば、表面が黒色状であり、近赤外を透過、反射しないで吸収する素材である。
【００４５】
より詳細に説明すると、例えば、表面に塗装が施された金属板、具体的には、表面に黒色系の起毛状の塗装物が施された金属板などが挙げられる。また、遮光板１７として、例えば、アクリル、ポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の樹脂を含有する樹脂材が用いられて形成された樹脂板などが挙げられる。その場合、遮光性を向上させるために、樹脂材内に、カーボン繊維、グラファイトからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の黒色系充填材などが含有された樹脂板を用いるとよい。また、遮光板１７として、例えば、黒色系偏光板が用いられてもよい。その場合、偏光板として、例えばガラスを基材とした基板が用いられることが好ましい。また、遮光板１７として、例えば、石材などが用いられてもよい。
【００４６】
また、レーザ光２１は、戻り光の影響を受けるが、遮光板１７によりその影響を低減できる。従って、レーザ光２１を安定して発振させることができ、測定ノイズの低減が図られる。
【００４７】
さらに、受光部１２も遮光板１７によって区切られた空間で使用されることで、電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００４８】
外光の侵入を避けるため、筐体３も遮光性を有する材質が選択されて形成される。さらに、発光部１１からのレーザスポットは非常に微小であり、また受光部１２のスポットも大きいとはいえ、拡散反射光の広がりで例えば１ｍｍ程度（フォトダイオード面で例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）である。測定精度を向上させるためには外光の侵入を避けることが望ましく、レーザ光２１および反射光２２が通過するのに十分な開口部を確保すれば、筐体３の上面は、側面から隙間無く連続し、可能な限り内部を覆う形状とさせることが好ましい。
【００４９】
発光部１１のレーザ光２１は、適切なレンズ開口数ＮＡによってビームが絞られ、被測定部位２５の真皮層２５２の測定点Ｐに対して出射角度θで照射される。この出射角度θは、遮光板１７の垂直方向（紙面上下）の中心線とレーザ光２１の光軸とで成す角である。
【００５０】
本実施形態では、全ての突起部３０を被測定部位２５に当接した状態で、出射角度θが測定点Ｐのグルコース濃度の測定に適切な角度になるよう発光部１１（第１集光レンズ１１ａ）の位置や角度が設定され、照射されたビームのフォーカス点の位置は、真皮層２５２のグルコースからの反射光（拡散反射光）を効率良く得られる位置にフォーカス点が合わせられるように、突起部３０の高さＨも考慮して設定される。
【００５１】
フォーカス点は、表皮２５１の表面から所定の深さＤにて結ばれ、グルコース測定に適した真皮層２５２内の測定点Ｐとして結ばれる。深さＤは、表皮２５１の表面からどれくらいの深さにフォーカス点が結ばれるかを示す数値とされる。また、フォーカス点は、遮光板１７の板厚の略中心部から所定の距離Ｗａほど離された一点として結ばれる。距離Ｗａは、表皮２５１の表面から真皮層２５２内に向けた深さＤ位置において、遮光板１７の板厚の中心部または端部からどれくらいフォーカス点が離間しているかを示す数値とされる。
【００５２】
レーザ光２１を所定の出射角度θで照射させる他の理由として、レーザの発振点になるべく反射光２２が戻らないようにすることが挙げられる。
【００５３】
これに対し、受光部１２側で受光するレーザ光（拡散反射光）の受光角度θ’は、反射光２２が効率よく取得される角度となる。受光角度θ’は、遮光板１７の垂直方向の中心線と反射光２２の光軸とで成す角である。
【００５４】
フォーカス点は、それぞれ、表皮２５１からの深さＤ’、遮光板１７の板厚の略中心部または端部からの距離Ｗａ’に結ばれる。
【００５５】
拡散反射されたビームは、基本的にあらゆる層からの反射光とされる。本実施形態では、全ての突起部３０を被測定部位２５に当接した状態で、受光角度θ’、フォーカス点Ｄ’（発光部１１から照射されるビームのフォーカス点Ｄと同じ）、Ｗａ’およびレンズ開口数ＮＡ’によって、真皮層２５２からの反射光を選択的に集光するように、受光部１２（第２集光レンズ１２ａ）の位置や角度が設定される。
【００５６】
上記の如く、発光部１１および受光部１２は、突起部３０の高さＨも考慮して、正常な測定が可能な状態として設定される。
【００５７】
ここで、本実施形態において正常な測定が可能な状態とは、例えば図３（Ｂ）の如く、被測定部位２５が平滑で硬質な場合に理論上正確な測定が可能となる状態と、その状態に対して若干の誤差を含んだ範囲内の状態である。
【００５８】
既述の如く、被測定部位２５となる生体の皮膚は、弾力性、可撓性を有しておりその表面が完全な平坦面ではない。従って、小型で携帯性に優れた血糖値測定装置１００に採用される光学測定ユニット１では、被測定部位に対して、理論上正確な測定が可能な状態から傾いて当接される場合もある。これが大きすぎると、測定バラツキの原因となるが、本実施形態の如く、簡易型の測定装置１００に用いて好適な光学測定ユニット１では、実際の使用においては若干の傾きは測定バラツキの許容範囲内となる。しかしこの場合、若干の傾きは許容されるが、どの程度までなら許容範囲となるかは、測定者にわかりにくいものである。
【００５９】
そこで、本実施形態では光学測定ユニット１の筐体３に突起部３０を設け、測定時には全ての突起部３０を被測定部位２５に当接させる。この光学測定ユニット１においては、全ての突起部３０が被測定部位２５に当接した状態で、正常な（測定ばらつきの許容範囲内の）測定が可能なように、発光部１１および受光部１２が調整されている。
【００６０】
被測定部位２５が生体の皮膚など弾力性及び可撓性を有する場合、光学測定ユニット１が若干傾いても全ての突起部３０と被測定部位２５との当接は維持できる。つまり、この範囲内での測定が測定バラツキの許容範囲内に収まるように、発光部１１および受光部１２の位置及び傾きと、突起部３０の高さＨが適宜選択される。
【００６１】
測定者は、突起部３０すべてが接触することによって、測定バラツキの許容範囲内であることを認識でき、これに基づき正常な測定（測定バラツキの許容範囲内の測定）が可能となる。
【００６２】
正常な接触状態を検出するには、光学測定ユニット１に接触センサを設けることも考えられるが、この場合、光学測定ユニット１の構成が複雑となりコストもかかる。しかし本実施形態では、被測定部位２５との当接部分に接触センサ等を設けることなく、安価で容易に、正常な測定状態を判別することができる。
【００６３】
従って、突起部３０の形状および配置は、それぞれが独立して明確に感知できるものであることが望ましい。
【００６４】
具体的には、例えば筐体３の円周に沿って連続したリング状に突起部を設けるより、図の如く所定の距離で離間して各突起部３０を筐体３に配置した方が、測定者は、被測定部位２５におけるそれぞれの突起部３０の接触／非接触状態を感知しやすい。また、図示したものよりも小さい突起部を筐体３の略円状平面部に点在させてもよいが、あまり突起部の数が多いと、測定者は、被測定部位２５における各突起部の接触／非接触の状態を感知しにくい。従って、好適には２箇所〜４箇所程度の各突起部３０をそれぞれ等間隔に筐体３の略円状平面部に配置させるとよく、本実施形態では、一例として断面略矩形状をした細棒状の２つの突起部３０を、筐体３の略円状平面部の中心から等距離で離間して対向配置させた。この場合、突起部３０の長さＬは筐体３の半径程度、幅Ｗは数ｍｍ程度、高さＨは数ｍｍ程度（図３（Ａ）（Ｂ）参照）である。高さＨについては、上述の如く、レーザ光２１および反射光２２のフォーカス点の深さにも影響するので、これらを考慮して適切な値が選択される。図３（Ａ）（Ｂ）に示す突起部３０は、筐体３を構成する略円状平面部から筐体３の外側に向けて立設された例えば横倒し状の略直方体状突出部として形成されている。
【００６５】
なお、突起部３０の形状や数は、図示されたものに限られるものではない。例えば、略直方体状突出部として形成された突起部３０に代えて、楕円状の突起部（不図示）または円形状の突起部（不図示）が筐体３に２つ以上設けられてもよい。光学測定ユニット１の設計／仕様内容等により、突起部の形状は、楕円状若しくは円形状であってもよい。
【００６６】
図示は省略するが、光学測定ユニット１は、例えばレーザドライバ、ミラーおよびＦＭＤ（Front  Monitor  Diode）、ＡＰＣ（Auto  Power  Control）なども有する。
【００６７】
光学測定ユニット１は、配線により外部筐体８内の制御部６（図１参照）に接続する。外部筐体８内の制御部はレーザドライバによって発光素子ＬＤを駆動し、レーザ光２１を出力する。レーザ光２１の一部は、ミラーおよびＦＭＤを介してＡＰＣに入力される。ＡＰＣは、各々の波長毎にレーザ光２１のパワーを一定に維持する等の制御を行い、これによりレーザ光２１は、被測定部位２５に所定の照射角度およびビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）で照射される。
【００６８】
受光部１２は、例えばＩｎＧａＡｓフォトダイオードなどであり、被測定部位２５の真皮層２５２からの反射光２２を受光し、電気信号に変換する。電気信号は、受光した光の強度に比例し、増幅器により増幅され、制御部６のＡ／Ｄ変換器に出力される。
【００６９】
また、光学測定ユニット１は、温度検出部（例えば温度センサ）を有する。温度センサは被測定部位２５の温度（またはそれに加えて外気温）を測定するものである。グルコースの吸光特性は温度によって変化する。そこで温度センサによって血糖値の測定前に温度を測定し、その測定結果からレーザ光２１の波長を微小な範囲で補正する。具体的には、レーザ光２１は、電流あるいは温度により発振波長が変化する特性を有するので、予め測定したグルコースの吸光特性の温度依存性に基づきレーザ光２１の温度、あるいは駆動電流を制御する。例えばレーザ光２１の駆動電流で制御する場合にはレーザ駆動量を算出して、レーザドライバにフィードバックさせる。これにより、レーザ光２１の波長は、被測定部位２５の温度に応じて最も効率の良い波長が選択され、例えば数ｎｍ程度シフトされる。これにより正確な血糖値が測定可能となる。
【００７０】
制御部は、ＤＳＰ（Digital  signal  processor）と、Ａ／Ｄ変換回路、演算処理部などを有し、また、測定結果等のデータを表示部に出力するための表示ドライバや、上述の発光部１１および受光部１２を正常な測定が可能な位置に移動する駆動手段の制御など、他の制御に必要な所望の回路等も有する。
【００７１】
光学測定ユニット１で増幅された受光量に基づく信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、ＤＳＰ内の演算処理部に入力される。
【００７２】
演算処理部は、所定の波長における受信信号を、当該波長のレーザ光が被測定部位のグルコースにそれぞれ吸光された割合である吸光率に換算し、これに基づき血糖値データを演算する。
【００７３】
制御部は、表示ドライバによって血糖値データを測定結果として表示部２（図１参照）に表示させる。また、この他にも測定部６は測定開始・停止のボタンの押下や、測定状態の監視等に対応した、既知の各種制御を行う。
【００７４】
図４を参照して、上記の光学測定ユニット１を用いた光学測定方法について説明する。
【００７５】
血糖値を測定する際には、図２の如く血糖値測定装置１００を被測定部位２５に当接させる。このとき、光学測定ユニット１の突起部３０の全てが被測定部位２５に当接された状態で血糖値の測定を開始させる。
【００７６】
図４は、光学測定ユニット１と被測定部位２５の接触状態を示す概略図であり、図４（Ａ）（Ｂ）が正常な（測定ばらつきの許容範囲内の）測定の状態を示し、図４（Ｃ）が測定異常の状態を示す。
【００７７】
被測定部位２５が生体の皮膚の場合、弾力性および可撓性を有するため、光学測定ユニット１を当接させる圧力に応じて、突起部３０（３０ａ、３０ｂ）の先端は、被測定部位２５（表皮層２５１）表面から所定の深さＤｃを限度として押し下げられる。
【００７８】
ここで、図４（Ａ）の如く、２つの突起部３０（３０ａ、３０ｂ）の先端を結ぶ面（破線）が、被測定部位２５表面とほぼ平行に押し下げられた状態を基準面として、この基準面と、２つの突起部３０ａ、３０ｂの先端を結ぶ面とでなす角θｃを光学測定ユニット１の傾き角度とする。つまり、図４（Ａ）の場合は、傾き角度θｃ＝０である。
【００７９】
その状態から、例えば第１の突起部３０ａの先端が略中心とされた状態で光学測定ユニット１が少しずつ傾けられてゆくと、例えば第２の突起部３０ｂは、被測定部位２５（表皮層２５１）表面からいずれ浮き始めようとすることになる。しかしある傾きまでは、第２の突起部３０ｂは、被測定部位２５（表皮層２５１）表面から浮き上がることなく、丸印の如く被測定部位２５の表面と第２の突起部３０ｂの先端との当接が維持される（図４（Ｂ））。
【００８０】
そこで本実施形態では、全ての突起部３０（の先端）と被測定部位２５の表面との当接が維持されている間は、例えば図４（Ｂ）の如く傾き角度θｃ＝θ１まで光学測定ユニット１が傾いても（０＝＜θｃ＝＜θ１）、その測定値が測定バラツキの許容範囲内となるように、深さＤ、Ｄｃも考慮して、光学測定ユニット１の発光部１１の位置や角度が設定される。また、突起部３０の高さＨも含めて照射されたビームのフォーカス点の位置が測定点Ｐの近傍に設定される。
【００８１】
測定者は、この状態を感知または視認した後に、例えば血糖値測定装置１００の測定開始スイッチを押下するなどして、血糖値の測定を開始する。これにより、光学測定ユニットの傾きによる測定誤差を大幅に低減できる。
【００８２】
一方、図４（Ｃ）の如く、光学測定ユニット１の傾き角度θｃが更に大きく（θ２＞θ１）なると、第２の突起部３０ｂは、被測定部位２５から離れ（丸印）、このときの測定値は、測定バラツキの許容範囲外となる。
【００８３】
測定者は、全ての突起部３０が被測定部位２５に当接していないことを感知または視認できるので、測定バラツキの許容範囲外となったことを認識できる。
【００８４】
このように、光学測定ユニット１の傾きによる若干の測定バラツキは許容されるが、どの程度までなら許容範囲となるかは、測定者にわかりにくい。しかし本実施形態によれば、安価で容易に、測定可能状態を判別することができる。
【００８５】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す血糖値の光学測定が行われることにより、測定点Ｐで反射された反射光２２が受光量として得られるので、この受光量と、発光部１１から照射されたレーザ光２１の照射量とから、グルコースによるレーザ光２１の吸光率を求める。
【００８６】
例えば、被測定部位２５に入射された波長λの光の強度をＬ０（λ）とし、受光した波長λの反射光の強度をＬ（λ）とすると、測定点Ｐにおける吸光率Ｉ（λ）はｌｎ（Ｌ（λ）／Ｌ０（λ））で求められる（尚、入射光が一定の場合には、受光強度そのものが吸光率と等価である。）。
【００８７】
一般的には、被測定部位２５にて血糖値の光学測定が行われるときに、グルコース以外の成分（例えば水分）も含んだ状態で測定される。従って、必要に応じてグルコースそのものの吸光率となるように補正する。
【００８８】
補正は、例えば予め純水による吸光率を測定して制御部に保持するなどし、実測値と純水による吸光率の差分を演算するなど、ソフトウエア的な補正が可能である。又は、レーザ光２１の一部を、純水と同等の吸光特性を有する参照体（例えば石膏ボードなど）に透過させ、この透過率に基づいてレーザ出力を制御するなど、ハードウエア的な補正も可能である。
【実施例２】
【００８９】
次に図５を参照して、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、接触感知部３０と筐体３とが弾性体３１により接続されるものである。尚、第１の実施形態と重複する構成については同一符号とし、その説明は省略する。
【００９０】
図５は、光学測定ユニット１と被測定部位２５とを示す断面概略図であり、平面図は図３（Ａ）と同様である。
【００９１】
略矩形棒状をした接触感知部３０は、被測定部位２５に近接する筐体３と弾性体３１とにより接続される。弾性体３１は、例えばコイル状バネである。具体的に説明すると、弾性体３１として「圧縮コイルばね」が用いられた。また弾性体３１はこれに限らず、例えば、板バネや低反発クッションであってもよい。
【００９２】
弾性体３１は、筐体３に伸縮自在に取付け固定されている。略直方体状をした接触感知部３０と、コイル状をした弾性体３１と、略円筒状をした筐体３とが、互いに分離されることなく、筐体３に弾性体３１の一端部が取り付けられると共に、弾性体３１の他端部に接触感知部３０が取り付けられている。
【００９３】
既述の如く、発光部１１から出力されたレーザ光２１のフォーカス点は、表皮２５１の表面から所定の深さＤにて結ばれ、グルコース測定に適した真皮層２５２内の測定点Ｐとして結ばれる。深さＤは、表皮２５１の表面からどれくらいの深さにフォーカス点が結ばれるかを示す数値とされる。また、フォーカス点は、遮光板１７の板厚の略中心部から所定の距離Ｗａほど離された一点として結ばれる。
【００９４】
更に、受光部１２で受光する拡散反射光２２のフォーカス点は、それぞれ、表皮２５１からの深さＤ’（＝深さＤ）、遮光板１７の板厚の略中心部または端部からの距離Ｗａ’に結ばれる。
【００９５】
フォーカス点の深さは、被測定部位２５の弾力性および可撓性により、また測定時の圧力により変化され、フォーカス点の深さにバラツキが発生する。
【００９６】
そこで、第２の実施形態では、接触感知部３０の高さＨ、コイル状バネ３１の弾性力および高さＨ’と受光部１１および発光部１２の位置や角度を適宜選択し、コイル状バネ３１の非収縮時から最収縮時までのフォーカス点の深さＤが測定バラツキの許容範囲（Ｄ１＝＜Ｄ＝＜Ｄ２）となるように設定する。これにより、光学測定ユニット１の、フォーカス点の深さのバラツキによる測定誤差を大幅に低減できる。
【００９７】
例えば、図５（Ａ）の如く、コイル状バネ３１が非収縮の状態で、全ての接触感知部３０が被測定部位２５と当接すると、そのときのフォーカス点の深さＤ＝Ｄ１であり、この状態での測定は、測定バラツキの許容範囲内となる。測定者は、全ての接触感知部３０が被測定部位２５に当接したことを感知または視認して、測定可能状態であることを認識した後に、例えば血糖値測定装置１００の測定開始スイッチを押下するなどして、血糖値の測定を開始する。
【００９８】
また図５（Ｂ）の如く、ある程度の圧力で光学測定ユニット１を押下する。この場合、コイル状バネ３１の最収縮の状態が押下の限度となり、被測定部位（皮膚）２５の撓み（数ｍｍ程度）も含んだフォーカス点の深さＤ＝Ｄ２である。この状態でも全ての接触感知部３０の被測定部位２５との当接が維持されているので、測定ばらつきの許容範囲内となる。
【００９９】
以上、本実施形態の光学測定ユニット１を血糖値測定装置１００に採用する場合を例に説明したが、これに限らず例えば青果物等の糖度検出装置に用いてもよい。この場合は、接触感知部３０により、被測定部位２５表面に対する光学測定装置１００の平行度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明を説明するための（Ａ）外観図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）平面図、（Ｄ）平面図である。
【図２】本発明を説明するための（Ａ）被測定部位を示す概要図、（Ｂ）被測定部位の断面概要図である。
【図３】本発明を説明するための（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図である。
【図４】本発明を説明するための断面図である。
【図５】本発明を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１      光学測定ユニット
３      筐体
１１    発光部
１２    受光部
２１    レーザ光
２２    反射光
２５    被測定部位
３０    接触感知部
３０ａ，３０ｂ  突起部
３１    弾性体
【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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