(57)【要約】【課題】本発明は、測定誤差を少なくし、測定精度を高くできる成分濃度測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】成分濃度測定装置１００は、校正に用いる標準試料９８と、レーザ光を一定周波数の変調信号により電気的に強度変調した変調レーザ光を被測定物９９及び標準試料９８に照射する光照射手段１１０と、照射された変調レーザ光により発生する被測定物９９及び標準試料９８からの超音波を検出して電気信号として出力する複数の音波検出手段１２０，１２１と、複数の音波検出手段１２０，１２１からの電気信号を差動増幅する差動増幅器１３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
校正に用いる標準試料と、
レーザ光を一定周波数の変調信号により電気的に強度変調した変調レーザ光を被測定物及び前記標準試料に照射する光照射手段と、
照射された前記変調レーザ光により発生する前記被測定物及び前記標準試料からの超音波を検出して電気信号として出力する複数の音波検出手段と、
前記複数の音波検出手段からの前記電気信号を差動増幅する差動増幅器と、
を備える成分濃度測定装置。
【請求項２】
前記標準試料は、前記被測定物が接触可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成分濃度測定装置。
【請求項３】
前記被測定物を押圧する押圧手段と、
前記標準試料に前記変調レーザ光を照射する際、前記被測定物に照射される前記変調レーザ光を遮蔽するシャッターと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分濃度測定装置。
【請求項４】
少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段に接触しているヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の成分濃度測定装置。
【請求項５】
少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段が、背景ノイズから遮蔽されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の成分濃度測定装置。
【請求項６】
少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段が、断熱されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の成分濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間、動物又は果実等の被測定物の非侵襲な成分濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化が進み、成人病に対する対応が大きな課題になりつつある。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血液成分濃度測定装置が注目されている。現在までに開発された非侵襲な血液成分濃度測定装置としては、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から発生する音響波を観測する、光音響法が注目されている。
【０００３】
しかし、光音響法による血液成分濃度測定装置は、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うる電磁波の強度には制限があり、生体の血糖値測定においては、十分な効果をあげるに至ってない。
【０００４】
図５は、光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例である。図５に示す血液成分濃度測定装置８０は、筺体８５が、駆動回路８１、音響波検出器８２、パルス光源８３及び波形観測器８４を格納する（例えば、非特許文献１を参照。）。開口部８６は、筺体８５に形成され、被測定物９９が挿入される。駆動回路８１はパルス状の励起電流をパルス光源８３に提供し、パルス光源８３はサブマイクロ秒の持続時間を有する光パルスを発生させる。パルス光源８３によって発生された光パルスは、被測定物９９に照射される。光パルスは被測定物９９の内部にパルス状の超音波と呼ばれる音響波を発生させる。発生した音響波は、音響波検出器８２によって検出され、更に音圧に比例した電気信号に変換される。
【０００５】
変換された電気信号の波形は波形観測器８４により観測される。波形観測器８４は上記励起電流に同期した信号によりトリガーされ、変換された電気信号は波形観測器８４の管面上の一定位置に表示される。変換された電気信号は、積算及び平均して測定することができる。このようにして得られた電気信号の振幅を解析して、被測定物９９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５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。
【０００６】
図６は、第２の従来例の成分濃度測定装置の構成例を示す図である（例えば、特許文献１を参照。）。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。図６において、励起光源９２ａは、駆動回路９１ａにより、発振器９５に同期して強度変調されている。また、励起光源９２ｂは、駆動回路９１ｂにより、発振器９５に同期して強度変調されている。ここで、駆動回路９１ｂには、発振器９５の出力が１８０°位相器９４を経て、給電され、その結果、励起光源９２ｂは、励起光源９２ａに対して逆相に変調されるように構成されている。２つの励起光源９２ａ，９２ｂの出力光は、合波器９６により合波され、１の光束として被測定物９９に照射される。
【０００７】
被測定物９９で発生した超音波は、超音波検出器９３により検出され、音圧に比例した電気信号に変換される。電気信号の振幅が、発振器９５に同期した位相検波増幅器９７によって計測され、超音波出力として得られる。本例においては、励起光源９２ａ，９２ｂの出力光の波長は、水の吸収波長とグルコースの吸収波長であり、かつ、水の吸収係数が等しい。２つの超音波の差分からグルコースの量を推定することで、被測定物９９内での背景ノイズとなる水から生じる超音波を除去している。
【特許文献１】特開２００５−１９２６１１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】
【０００８】
測定装置は、温度、電磁ノイズ、その他の機器部品の不安定要因により測定値の信頼性が変化する可能性を持っている。このため、一般的な測定装置は装置自身の信頼性を確保するため、測定値の信頼性が変化しない何らかの指標を持っている。成分濃度測定装置は、連続測定、かつ、絶対値の測定を想定している。連続測定を行う上では、測定値の相対値の測定は可能である。また、絶対値の測定を行うためには、測定値が変化しないゼロ点を示す指標が必要であり、この指標により測定値の校正を行う必要がある。
【０００９】
第２の従来例の成分濃度測定装置では、水を封入したガラス容器或いは被測定物内における散乱を模擬するラテックス粒子等の散乱体を分散させた水を封入したガラス容器を標準試料として用いている。測定を行う前に超音波検出器に標準試料を接触させ、そのときの測定値を標準値、例えば、グルコース濃度なら０ｍｇ／ｄｌに対応させることで成分濃度測定装置の校正を行っている。
【００１０】
測定誤差の原因としては、被測定物や標準試料の温度変化等の測定環境、外部からの音響ノイズや電磁ノイズ等の背景ノイズが例示できる。
【００１１】
図７に、励起光の波長と水の吸収度の関係について示した。温度変化により水の吸収スペクトルが変化すると、超音波の強度が変化する。前述の第２の従来例の成分濃度測定装置では、装置校正のために２波の超音波をバランスさせることが必要である。図８に、標準試料について、一定温度で２波の超音波がバランスしているときの信号強度の経時測定結果を示した。また、図９に、標準試料について、温度変化した際の信号強度の経時測定結果を示した。図８，９に示すように、温度変化に伴う超音波の強度変化は、２波の超音波のバランスを崩してしまう。このため、正確な測定を行う際、被測定物及び標準試料の正確な温度を測定し、それらの温度差を元に温度補正を行う必要があった。
【００１２】
また、第２の従来例の成分濃度測定装置では、標準試料について測定した後、被測定物を測定する。このとき、標準試料と被測定物の測定の時間差で測定環境が変化することが予想される。測定環境の変化は、高精度な温度測定において不安定要素となる。さらに、標準試料と被測定物の測定の時間差で背景ノイズが変化することが予想される。信号対雑音比（ＳＮ比）１０００以上の高精度な測定を行う場合、背景ノイズを除去する必要がある。
【００１３】
本発明は、測定誤差を少なくし、測定精度を高くできる成分濃度測定装置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】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る成分濃度測定装置は、差動増幅器を備えることを特徴とする。
【００１５】
具体的には、本発明に係る成分濃度測定装置は、校正に用いる標準試料と、レーザ光を一定周波数の変調信号により電気的に強度変調した変調レーザ光を被測定物及び前記標準試料に照射する光照射手段と、照射された前記変調レーザ光により発生する前記被測定物及び前記標準試料からの超音波を検出して電気信号として出力する複数の音波検出手段と、前記複数の音波検出手段からの前記電気信号を差動増幅する差動増幅器と、を備える。
【００１６】
上記の成分濃度測定装置は、前記差動増幅器が前記電気信号を差動増幅することで背景ノイズの影響を低減でき、測定誤差を少なくし、測定精度を高くすることができる。
【００１７】
本発明に係る成分濃度測定装置では、前記標準試料は、前記被測定物が接触可能な位置に配置されていることが好ましい。
【００１８】
上記の成分濃度測定装置は、前記標準試料と前記被測定物の温度を近づけることができ、測定誤差をより低減することができる。
【００１９】
本発明に係る成分濃度測定装置では、前記被測定物を押圧する押圧手段と、前記標準試料に前記変調レーザ光を照射する際、前記被測定物に照射される前記変調レーザ光を遮蔽するシャッターと、をさらに備えることが好ましい。
【００２０】
上記の成分濃度測定装置は、前記押圧手段により前記標準試料と前記被測定物の境界面の音響インピーダンスを一定に保つことができ、測定誤差をより低減することができる。
【００２１】
本発明に係る成分濃度測定装置では、少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段に接触しているヒートシンクをさらに備えることが好ましい。
【００２２】
上記の成分濃度測定装置は、前記標準試料及び前記複数の音波検出手段の温度変化を低減でき、測定誤差をより低減することができる。
【００２３】
本発明に係る成分濃度測定装置では、少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段が、背景ノイズから遮蔽されていることが好ましい。
【００２４】
上記の成分濃度測定装置は、背景ノイズの影響を低減でき、測定誤差をより低減することができる。
【００２５】
本発明に係る成分濃度測定装置では、少なくとも前記標準試料及び前記複数の音波検出手段が、断熱されていることが好ましい。
【００２６】
上記の成分濃度測定装置は、測定環境の変化の影響を低減でき、測定誤差をより低減することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、測定誤差を少なくし、測定精度を高くできる成分濃度測定装置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】
【００２８】
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。また、各実施形態に係る成分濃度測定装置の構成を示す図において、電源、あるいは全体の動作を制御する制御部などの通常の技術により実現できる部分は図示していない。
【００２９】
図１に、本実施形態に係る成分濃度測定装置の概略図を示した。本実施形態に係る成分濃度測定装置１００は、校正に用いる標準試料９８と、レーザ光を一定周波数の変調信号により電気的に強度変調した変調レーザ光を被測定物９９及び標準試料９８に照射する光照射手段１１０と、照射された変調レーザ光により発生する被測定物９９及び標準試料９８からの超音波を検出して電気信号として出力する複数の音波検出手段１２０，１２１と、複数の音波検出手段１２０，１２１からの電気信号を差動増幅する差動増幅器１３０と、を備える。さらに、図１には、光照射手段１１０として駆動回路１１１、励起光源１１２及び光分岐器１１３、並びに、シャッター１４０を示した。
【００３０】
励起光源１１２としては、例えば、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）等の半導体レーザがある。また、励起光源１１２は、ヒーター又はペルチェ素子で加熱又は冷却することにより出力するレーザ光の波長を変化できることが好ましい。
【００３１】
駆動回路１１１は、例えば、励起光源１１２に接続され、励起光源１１２に電力を供給する。また、駆動回路１１１は、一定周波数、例えば、５００ｋＨｚの周波数で励起光源１１２が出力するレーザ光を変調する。駆動回路１１１で変調された変調レーザ光は、光分岐器１１３で分岐され、被測定物９９及び標準試料９８に照射される。
【００３２】
光分岐器１１３としては、例えば、励起光源１１２からの変調レーザ光を等分するハーフミラー、光平面回路（ＰＬＣ）、光カプラがある。光分岐器１１３が励起光源１１２からの変調レーザ光を被測定物９９及び標準試料９８に分岐することから、成分濃度測定装置１００は、被測定物９９及び標準試料９８を移動させることなく、被測定物９９及び標準試料９８に変調レーザ光を照射することができる。
【００３３】
ここで、成分濃度測定装置１００は、光ファイバ（不図示）に変調レーザ光を伝搬させることが好ましく、光ファイバの先端に形成された出射口（不図示）を標準試料９８の外壁面に密着させることがより好ましい。標準試料９８の変調レーザ光被照射位置（不図示）が外部に触れることなく、従来必要とされていたクリーニングを不要とすることができる。
【００３４】
シャッター１４０としては、例えば、被測定物９９に照射される変調レーザ光を遮蔽する微小板がある。
【００３５】
被測定物９９は、照射された変調レーザ光により変調周波数に応じた超音波が発生する。音波検出手段１２０は、被測定物９９で発生する超音波を検出する。また、標準試料９８は、照射された変調レーザ光により変調周波数に応じた超音波が発生する。音波検出手段１２１は、標準試料９８で発生する超音波を検出する。成分濃度測定装置１００は、標準試料９８を２以上備えても良く、この場合、音波検出手段１２１を標準試料９８と同数備えても良い。
【００３６】
標準試料９８と被測定物９９を離して配置すると、標準試料９８と被測定物９９が受ける背景ノイズの影響や測定環境が異なり、校正の精度が低下し、測定誤差の原因となる。このため、本実施形態に係る成分濃度測定装置１００では、標準試料９８は、被測定物９９が接触可能な位置に配置されていることが好ましい。さらに、音波検出手段１２１と標準試料９８は、被測定物９９が接触可能な位置に配置されていることがより好ましい。これによって、成分濃度測定装置１００は、標準試料９８と被測定物９９の温度を近づけることができ、また、標準試料９８と被測定物９９が受ける背景ノイズの影響が略等しくなり、測定誤差をより低減することができる。
【００３７】
ここで、標準試料９８と音波検出手段１２１は、接着剤で固定しても良い。標準試料９８と音波検出手段１２１の音響インピーダンスが整合し、校正精度がより高くなる。また、標準試料９８と音波検出手段１２１を一体化しても良い（不図示）。
【００３８】
標準試料９８と音波検出手段１２１の音響インピーダンスを整合させるため、上記の接着剤は、標準試料９８と音波検出手段１２１の受音面の間の音響インピーダンスを有することが好ましい。上記の接着剤は、例えば、高分子母材を含むものである。高分子母材としては、例えば、ゴム、天然高分子化合物、合成高分子化合物がある。ここで、高分子とは、分子量が非常に大きい分子である。ゴムとしては、例えば、天然ゴム、合成ゴム等の弾性を有するゴムがある。天然高分子化合物としては、例えば、ゼラチン、ケラチン等のタンパク質、セルロース、デンプン等の多糖物質がある。また、合成高分子化合物としては、例えば、可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の合成繊維、合成ゴムがある。ここで、可塑性樹脂は、ガラス転移温度又は融点まで加熱することによって軟化し、目的の形状に成形できることが好ましい。ここで、軟化とは、無定形物質が柔らかくなるものであり、例えば、加熱により粘性度が１〜１０Ｎｓ／ｍになるものである。また、高分子母材は、加熱により融解することが好ましい。このような高分子母材としては、例えば、付加重合による鎖式構造のものを用いることができる。
【００３９】
上記の可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、テフロン（登録商標）Ｒ−ポリテトラフルオロエチレン（ＰＥＦＥ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等の汎用プラスチックがある。また、上記の可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ，変性ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等の汎用エンプラがある。さらに、上記の可塑性樹脂としては、例えば、スーパーエンプラ、ポリエチレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）等の汎用エンプラもある。
【００４０】
上記の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂（ポリウレタン）、ケイ素樹脂（シリコーン）、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、メラミン樹脂、イオノマーがある。
【００４１】
上記の光硬化性樹脂としては、例えば、光カチオン重合性化合物及び光カチオン重合開始剤を含有するものがある。光カチオン重合性化合物としては、例えば、分子内に少なくとも１個のエポキシ基、オキセタニル基、水酸基、ビニルエーテル基、エピスルフィド基、エチレンイミン基等の光カチオン重合性官能基を有する化合物がある。また、光カチオン重合度が高く、少ない光量で効率的に光硬化が進行することから、光硬化性樹脂として、分子内に少なくとも１個のエポキシ基を有する化合物を用いることが好ましい。これらの光カチオン重合性化合物の性状（分子量）は、特に制限されず、モノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれであっても良い。また、これらの光カチオン重合性化合物は、単独で用いても良く、２種類以上を併用しても良い。さらに、高分子母材として、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、タンパク質、ゴム又はこれらの複合材を用いても良い。
【００４２】
被測定物９９としては、人体又は人体の一部、例えば、指や耳がある。被測定物９９が指や耳であれば、成分濃度測定装置１００は、血液中のグルコースやコルステロールの濃度を測定できる。また、被測定物９９としては、例えば、実験用ラット、みかん等の果実、人体又は実験用ラットから採取した採取物もある。被測定物９９が果実であれば、成分濃度測定装置１００は、果実の糖度、すなわち、果実の甘さを測定できる。
【００４３】
標準試料９８としては、例えば、被測定物９９と等価な吸光度、電熱特性及び音響特性を示すように調合した生体等価物質を封入したものがある。測定対象の成分が血液中のグルコースであれば、標準試料９８としては、例えば、水溶液又は水分を含んだ軟化ゲル状の試料を封入したガラスセル、血液成分量を検査済みの血液又は血清を封入したガラスセルがある成分濃度測定装置１００では、被測定物９９の測定対象とする成分に応じた標準試料とすることにより、成分濃度測定装置１００の校正を行うことができる。
【００４４】
差動増幅器１３０は、例えば、音波検出手段１２０，１２１からの電気信号を差動増幅し、差動増幅器１３０に接続された位相検波器（不図示）に電気信号を出力する。成分濃度測定装置１００は、この電気信号の強度に基づいて測定対象となる成分濃度を算出し、ディスプレイやプリンタ等の出力手段に出力しても良い。ここで、音波検出手段１２０から差動増幅器１３０までの配線の距離と、音波検出手段１２１から差動増幅器１３０までの配線の距離が略等しくすることが好ましい（不図示）。
【００４５】
成分濃度測定装置１００を用いた成分濃度の測定の手順の一例を示す。まず、被測定物９９の成分濃度の測定を行うにあたり、成分濃度測定装置１００の校正を行う。標準試料９８は、被測定物９９に接触しており、標準試料９８と被測定物９９の温度が略等しくなっている。校正時、すなわち、標準試料９８に変調レーザ光を照射する際、シャッター１４０は、被測定物９９に照射される変調レーザ光を遮蔽する。ここで、シャッター１４０は、校正時、変調レーザ光の強度が予め設定された所定値以下で安定したときに開放しても良い。変調レーザ光は、被測定物９９に対して等吸収を示す２波長の光を含んでおり、それぞれの光は、逆位相の変調を受けている。変調レーザ光は、光分岐器１３０を経て、標準試料９８に照射される。標準試料９８では、それぞれの変調レーザ光に含まれる２波長の光により、逆位相の２波の超音波が発生する。ここでは、成分濃度測定装置１００は、この２波の超音波が重なり合って打ち消しあうように変調レーザ光を調整し、校正する。
【００４６】
次に、被測定物９９の成分濃度の測定を行う。成分濃度の測定時、すなわち、被測定物９９に変調レーザ光を照射する際、シャッター１４０は、被測定物９９に照射される変調レーザ光を遮蔽しないように開放する。変調レーザ光は、光分岐器１３０を経て２分岐される。２分岐された変調レーザ光の一方は、開放されたシャッター１４０を経て、被測定物９９に照射される。また、２分岐された変調レーザ光の他方は、標準試料９８に照射される。
【００４７】
標準試料９８からの電気信号は、校正されているため、背景ノイズのみとなる。被測定物９９からの電気信号は、被測定物９９に含まれる測定対象の成分の電気信号と背景ノイズが含まれる。ここで、背景ノイズは、主に音響ノイズと電磁ノイズである。これら背景ノイズの波長は、２個の音波検出手段１２０，１２１同士の距離に比べて十分長いと考えられる。被測定物９９及び標準試料９８からの電気信号が差動増幅器１３０に入力される。被測定物９９及び標準試料９８からの電気信号に含まれる背景ノイズは同位相であるため、差動増幅器１３０が、被測定物９９及び標準試料９８からの電気信号を差動増幅することで、背景ノイズを除去することができる。以上のように、成分濃度測定装置１００は、環境温度による不安定性及び背景ノイズの影響を低減でき、測定誤差を少なくし、測定精度を高くすることができる。
【００４８】
図２に、本実施形態に係る成分濃度測定装置の第１形態の概略図を示した。本実施形態に係る成分濃度測定装置１００では、少なくとも標準試料９８及び音波検出手段１２０，１２１に接触しているヒートシンク１６０をさらに備えることが好ましい。さらに、被測定物９９がヒートシンク１６０に接触可能な配置であることがより好ましい。ヒートシンク１６０としては、比熱が低く、熱伝導率の高い材料、例えば、金、銀、銅、パラジウム、白金、鉄、アルミニウム、チタン、錫、亜鉛、ニッケル、タングステン、イリジウム等の単体金属又はステンレス、黄銅、青銅、炭素鋼、ジェラルミン等の合金の筐体がある。また、ヒートシンク１６０は、一部のみ比熱が低く、かつ、熱伝導率の高い材料で形成し、他の部分をガラス、石英、アルミナ等のセラミックス、エポキシ、アクリル、ウレタン等の有機高分子材料、又は、天然ゴム、木材等の天然構造材で形成しても良い。図２では、ヒートシンク１６０が、標準試料９８、音波検出手段１２０，１２１、コリメータ１５０を収容し、被測定物９９を挿抜可能であっても良い。以上のように、成分濃度測定装置１００は、標準試料９８及び複数の音波検出手段１２０，１２１の温度変化を低減でき、測定誤差をより低減することができる。
【００４９】
また、ヒートシンク１６０が背景ノイズを遮蔽することで、本実施形態に係る成分濃度測定装置１００では、標準試料９８及び複数の音波検出手段１２０，１２１が、背景ノイズから遮蔽されていることが好ましく、被測定物９９も背景ノイズが遮蔽されることがより好ましい。これによって、成分濃度測定装置１００は、外部で発生した電磁波によって音波検出手段１２０，１２１が飽和する事態を防止できる。以上のように、成分濃度測定装置１００は、背景ノイズの影響を低減でき、測定誤差をより低減することができる。
【００５０】
ヒートシンク１６０を断熱構造とすることで、本実施形態に係る成分濃度測定装置１００では、少なくとも標準試料９８及び複数の音波検出手段１２０，１２１が、断熱されていることが好ましく、被測定物９９も断熱されることがより好ましい。例えば、ヒートシンク１６０の内壁面にウレタン、エポキシ等の断熱材を装着することで、ヒートシンク１６０を断熱構造とすることができる。
【００５１】
以下、従来の従来の血液成分濃度測定装置と比較して、成分濃度測定装置１００を断熱することによる利点を説明する。光音響波は水の光吸収度に依存しており、信号対雑音比（ＳＮ比）１０００以上の高精度な測定では、温度変化の影響によって光音響波の強度が大きく変化する。従来の血液成分濃度測定装置では、被検体９９と標準試料９８の温度変動が同期していないため、例えば、血液中のグルコース濃度を測定する場合、グルコースが全く含まれない水の温度変化による温度相関を予め求めておく。そして、被検体９９及び標準試料９８の温度を正確に測定し、測定した温度と上記の温度相関に基づいて、グルコース量に無関係な温度の補正を行う。また、従来の血液成分濃度測定装置では、２波の変調レーザ光のバランスが取れた状態において、標準試料９８からの超音波には背景ノイズが含まれ、被検体９９からの超音波にはグルコースからの信号、背景ノイズ及び被検体９９と標準試料９８の温度差による温度誤差が含まれる。このため、標準試料９８からの超音波のうち、被検体９９と標準試料９８の温度差による温度誤差を補正している。しかし、上記の温度相関、並びに、被検体９９及び標準試料９８の温度を正確に求めることが難しく、従来の血液成分濃度測定は、この補正を必ずしも正確に行えていなかった。
【００５２】
一方、成分濃度測定装置１００は、ヒートシンク１６０によって標準試料９８と被検体９９の温度変動が略等しくなっており、被検体９９からの超音波に被検体９９と標準試料９８の温度差による温度誤差が含まれない利点がある。このため、成分濃度測定装置１００は、被検体９９と標準試料９８の温度差による温度誤差を補正する必要はない。また、成分濃度測定装置１００は、略同時に被検体９９と標準試料９８の測定を行うことができ、被検体９９と標準試料９８の測定時間差による温度誤差を無視できる利点もある。さらに、成分濃度測定装置１００は、ヒートシンク１６０により外部の急激な温度変化の影響を低減できる利点もある。以上のように、成分濃度測定装置１００は、温度に依存する測定誤差をより低減することができる。
【００５３】
図３は、本実施形態に係る成分濃度測定装置の第２形態の概略図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が背面図である。図３（ａ）に示すように、標準試料９８の上部と被測定物９９の下部が接触する。また、図４は、図３（ａ）の断面図であり、（ａ）が図３（ａ）のＡ−Ａ’であり、（ｂ）が図３（ａ）のＢ−Ｂ’である。本実施形態に係る成分濃度測定装置１００では、被測定物９９を押圧する押圧手段１７０と、標準試料９８に変調レーザ光を照射する際、被測定物９９に照射される変調レーザ光を遮蔽するシャッター１４０と、をさらに備えることが好ましい。押圧手段１７０は、断面の形状がコの字状になるように折り曲げられて対向する押圧面が形成され、押圧面により被測定物９９を押圧することができる。また、押圧手段１７０の材料を単体金属又は合金とすることで、押圧手段１７０をヒートシンクとして機能させることができる。押圧手段１７０は、正面側に２個のコリメータ１５０が埋め込まれ、背面側に音波検出手段１２０，１２１が埋め込まれる。押圧手段１７０は、音波検出手段１２１とコリメータ１５０で挟むように標準試料９８を押圧する。これによって、成分濃度測定装置１００は、押圧手段１７０により標準試料９８と被測定物９９の境界面の音響インピーダンスを一定に保つことができ、測定誤差をより低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る成分濃度測定装置は、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、人間ばかりでなく、動物についても健康管理に利用することができる。また、本発明に係る成分濃度測定装置は、人間や動物だけではなく、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も適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る成分濃度測定装置の概略図である。
【図２】本実施形態に係る成分濃度測定装置の第１形態の概略図である。
【図３】本実施形態に係る成分濃度測定装置の第２形態の概略図であり、（ａ）が正面図であり、（ｂ）が背面図である。
【図４】図３（ａ）の断面図であり、（ａ）が図３（ａ）のＡ−Ａ’であり、（ｂ）が図３（ａ）のＢ−Ｂ’である。
【図５】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。
【図６】第２の従来例の成分濃度測定装置の構成例を示す図である。
【図７】励起光の波長と水の吸収度の関係について示す図である。
【図８】標準試料について、一定温度で２波の超音波がバランスしているときの信号強度の経時測定結果を示す図である。
【図９】標準試料について、温度変化した際の信号強度の経時測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
８０  血液成分濃度測定装置
８１  駆動回路
８２  音響波検出器
８３  パルス光源
８４  波形観測器
８５  筐体
８６  開口部
９０  成分濃度測定装置
９１ａ，９１ｂ  駆動回路
９２ａ，９２ｂ  励起光源
９３  超音波検出器
９４  １８０°位相器
９５  発信器
９６  合波器
９７  位相検波増幅器
９８  標準試料
９９  被測定物
１００  成分濃度測定装置
１１０  光照射手段
１１１  駆動回路
１１２  励起光源
１１３  光分岐器
１２０，１２１  音波検出手段
１３０  差動増幅器
１４０  シャッター
１５０  コリメータ
１６０  ヒートシンク
１７０  押圧手段
【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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【図９】
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