(57)【要約】【課題】検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度測定の高精度化を図ること。【解決手段】濃度測定装置１は、直線偏光Ｌｂを出力する直線偏光出力部１０と、直線偏光出力部１０から出力された直線偏光Ｌｂの旋光角度を変調する旋光角度変調部１３と、旋光角度変調部１３によって旋光角度が変調された直線偏光Ｌｂが検体１００へ出射されることによって、検体１００内の旋光性物質によって旋光されて検体１００から透過してくる透過光Ｌｄの強度を検出する光強度検出部１５と、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度および光強度検出部１５によって検出された透過光Ｌｄの強度に基づいて、脈動成分の脈動によって変位する透過光Ｌｄの旋光角度の変位量を算出する変位量算出部と、変位量算出部によって算出された変位量に基づいて、検体１００内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する濃度算出部と、を備える。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、
前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光の旋光角度を変調する旋光角度変調手段と、
前記旋光角度変調手段によって旋光角度が変調された偏光が検体へ出射されることによって、前記検体内の旋光性物質によって旋光されて前記検体から透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出手段と、
前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度および前記光強度検出手段によって検出された透過光の強度に基づいて、前記検体内の脈動成分の脈動によって変位する前記透過光の旋光角度の変位量を算出する変位量算出手段と、
前記変位量算出手段によって算出された変位量に基づいて、前記検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する濃度算出手段と、
を備えることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記濃度算出手段は、あらかじめ設定された前記旋光性物質の旋光係数を用いることを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記変位量算出手段は、
前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記変位量算出手段は、
前記脈動成分が脈動する脈動周期内において、前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記旋光角度変調手段は、液晶素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記旋光角度変調手段は、ファラデー素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記旋光角度変調手段は、ポッケルス素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記旋光角度変調手段は、ホモジニアス型液晶素子およびλ／４波長板から構成されており、
前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を、前記旋光角度が変調された直線偏光に変調することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項９】
前記旋光角度変調手段は、ホモジニアス型液晶素子、第１のλ／４波長板および第２のλ／４波長板から構成されており、
前記ホモジニアス型液晶素子および前記第１のλ／４波長板は、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を、前記旋光角度が変調された直線偏光に変調して前記検体に出射し、
前記第２のλ／４波長板は、前記第１のλ／４波長板の光学軸に直交する光学軸を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１０】
前記直線偏光出力手段は、光を照射する光源と、前記光源から照射される光を直線偏光に変換する偏光板と、を備え、
さらに、前記光源と前記偏光板との間に設けられ、前記光源から照射される光の径を所定の径に調整する光径調整レンズを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１１】
さらに、前記検体から透過してくる透過光を前記光強度検出手段に集光する集光レンズを備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１２】
前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中のグルコースの濃度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１３】
前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中の血漿タンパクの濃度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１４】
前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中のコレステロールの濃度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の濃度測定装置。
【請求項１５】
直線偏光を出力する直線偏光出力工程と、
前記直線偏光出力工程から出力された直線偏光の旋光角度を変調する旋光角度変調工程と、
前記旋光角度変調工程によって旋光角度が変調された偏光が検体へ出射されることによって、前記検体内の旋光性物質によって旋光されて前記検体から透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出工程と、
前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度および前記光強度検出工程によって検出された透過光の強度に基づいて、前記検体内の脈動成分の脈動によって変位する前記透過光の旋光角度の変位量を算出する変位量算出工程と、
前記変位量算出工程によって算出された変位量に基づいて、前記検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する濃度算出工程と、
を含んだことを特徴とする濃度測定方法。
【請求項１６】
前記濃度算出工程は、あらかじめ設定された前記旋光性物質の旋光係数を用いることを特徴とする請求項１５に記載の濃度測定方法。
【請求項１７】
前記変位量算出工程は、
前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出工程と、
を含んだことを特徴とする請求項１５または１６に記載の濃度測定方法。
【請求項１８】
前記変位量算出工程は、
前記脈動成分が脈動する脈動周期内において、前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出工程と、
を含んだことを特徴とする請求項１５または１６に記載の濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体中の旋光性物質の濃度を検体に対して非侵襲的に測定する濃度測定装置に関するものであり、特に、身体における血液中のグルコース濃度、すなわち血糖値を測定する濃度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特に重度の糖尿病患者にとって、自身の血糖値を知ることは不可欠である。その理由は、糖尿病に対しての完全な治療薬がない現状では、糖尿病患者は体内で血糖値のコントロールをすることができないため、血糖値が上昇した場合にはインシュリンを投与する処置や、低血糖状態の場合にはブドウ糖を摂取するなどの処置を、患者自身でおこなう必要があるためである。
【０００３】
現在、糖尿病患者または血糖値測定の被験者が、自分で自身の血糖値の測定を行う自己血糖測定において用いられる手法は、その大半が侵襲法である。侵襲法とは、身体を侵襲する、すなわち指先もしくは腕等より採血を行い、その血液を用いて血糖値を測定する方法である。この際、血糖値を測定する方法としては、グルコースを分解する酵素を用いる酵素法などがあり、直接血液を用いるため比較的誤差の少ない正確な測定方法であるといえる。
【０００４】
しかし、患者によっては毎食後など１日に数回、血糖値の測定を行う必要がある場合がある。この場合、侵襲法では採血による肉体的な痛みと精神的な苦痛により患者に対して大きな負担となる。また、侵襲法では血糖値を常にモニタリングすることができないため、就寝中などに低血糖に陥った場合などに対応することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、非侵襲的な方法、すなわち血糖値測定時に被験者から採血をすることなく血糖値を求める方法が提案されてきている。その方法の一つとして、汗などの体液を用いる方法や、尿糖を測定する方法がある。しかし、汗や尿などに含まれるグルコース量は血糖値と完全に相関があるとは言い難く、正確な血糖値の測定は不可能である。
【０００６】
一方、非侵襲的な方法として、光、主に近赤外領域の光を用いるものが多く提案されている。その中でも様々な方法があるが、一例として、グルコースの吸光特性を用いたものや、グルコースの後方散乱特性を用いたものがある。
【０００７】
また、グルコースの旋光性を用いた濃度測定装置が開示されている。グルコースには入射してきた光を旋光させる性質があるため、この濃度測定装置では、下記式（１）を用いてグルコースの濃度を算出することとしている。
θ＝αＣＬ・・・（１）
ただし、θはグルコースに入射した光の旋光度、αはグルコースの旋光係数、Ｃはグルコース濃度、Ｌは光路長である（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３５６０８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の体内の血液中のグルコース濃度は数十〜数百ｍｇ／ｄｌと微量である。また、血液中、皮膚、その他の体内組織中には様々な拡散物質や吸収物質がある。したがって、吸光度や散乱光等よりグルコース濃度を正確に測定することは困難であるという問題がある。また、一般に血糖値とは血液のグルコース濃度を指し、旋光性を用いた場合でも実際に血液の範囲を通る光の長さ、すなわち、光路長Ｌを求めることも難しいといった問題がある。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度測定の高精度化を図ることができる濃度測定装置および濃度測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる濃度測定装置は、直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光の旋光角度を変調する旋光角度変調手段と、前記旋光角度変調手段によって旋光角度が変調された偏光が検体へ出射されることによって、前記検体内の旋光性物質によって旋光されて前記検体から透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出手段と、前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度および前記光強度検出手段によって検出された透過光の強度に基づいて、前記検体内の脈動成分の脈動によって変位する前記透過光の旋光角度の変位量を算出する変位量算出手段と、前記変位量算出手段によって算出された変位量に基づいて、前記検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する濃度算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１に記載の発明において、前記濃度算出手段は、あらかじめ設定された前記旋光性物質の旋光係数を用いることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記変位量算出手段は、前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記変位量算出手段は、前記脈動成分が脈動する脈動周期内において、前記旋光角度変調手段によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出手段によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記旋光角度変調手段は、液晶素子であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明にかかる濃度測定装置のように、前記旋光角度変調手段としてファラデー素子を用いてもよい。
【００１７】
また、請求項７の発明にかかる濃度測定装置のように、前記旋光角度変調手段として、ポッケルス素子を用いることとしてもよい。
【００１８】
また、請求項８の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記旋光角度変調手段は、ホモジニアス型液晶素子およびλ／４波長板から構成されており、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を、前記旋光角度が変調された直線偏光に変調することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記旋光角度変調手段は、ホモジニアス型液晶素子、第１のλ／４波長板および第２のλ／４波長板から構成されており、前記ホモジニアス型液晶素子および前記第１のλ／４波長板は、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を、前記旋光角度が変調された直線偏光に変調して前記検体に出射し、前記第２のλ／４波長板は、前記第１のλ／４波長板の光学軸に直交する光学軸を有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の発明において、前記直線偏光出力手段は、光を照射する光源と、前記光源から照射される光を直線偏光に変換する偏光板と、を備え、さらに、前記光源と前記偏光板との間に設けられ、前記光源から照射される光の径を所定の径に調整する光径調整レンズを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１の発明にかかる濃度測定装置は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の発明において、さらに、前記検体から透過してくる透過光を前記光強度検出手段に集光する集光レンズを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１２の発明にかかる濃度測定装置のように、前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中のグルコースの濃度であってもよい。
【００２３】
また、請求項１３の発明にかかる濃度測定装置のように、前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中の血漿タンパクの濃度であってもよい。
【００２４】
さらに、請求項１４の発明にかかる濃度測定装置のように、前記濃度算出手段によって算出される旋光性物質の濃度は、血液中のコレステロールの濃度であってもよい。
【００２５】
また、請求項１５の発明にかかる濃度測定方法は、直線偏光を出力する直線偏光出力工程と、前記直線偏光出力工程から出力された直線偏光の旋光角度を変調する旋光角度変調工程と、前記旋光角度変調工程によって旋光角度が変調された偏光が検体へ出射されることによって、前記検体内の旋光性物質によって旋光されて前記検体から透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出工程と、前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度および前記光強度検出工程によって検出された透過光の強度に基づいて、前記検体内の脈動成分の脈動によって変位する前記透過光の旋光角度の変位量を算出する変位量算出工程と、前記変位量算出工程によって算出された変位量に基づいて、前記検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する濃度算出工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１６の発明にかかる濃度測定方法は、請求項１５に記載の発明において、前記濃度算出工程は、あらかじめ設定された前記旋光性物質の旋光係数を用いることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１７の発明にかかる濃度測定方法は、請求項１５または１６に記載の発明において、前記変位量算出工程は、前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１８の発明にかかる濃度測定方法は、請求項１５または１６に記載の発明において、前記変位量算出工程は、前記脈動成分が脈動する脈動周期内において、前記旋光角度変調工程によって変調された旋光角度のうち、前記脈動成分の振幅値が最大のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度と、前記脈動成分の振幅値が最小のときに前記光強度検出工程によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度と、を抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出された前記第１の旋光角度と前記第２の旋光角度との差分を、前記透過光の旋光角度の変位量として算出する差分算出工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、この発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法の実施の形態１について説明する。この濃度測定装置および濃度測定方法の測定対象となる検体は、たとえば人体内の脈動成分としての血液中に含まれているグルコース、血漿タンパクおよびコレステロールなどの旋光性物質の濃度を測定するものである。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置１の概略斜視図である。また、図２は本発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置１における測定系６の構成を示す説明図である。図１に示すように、濃度測定装置１は、箱型の本体２と、入力部３と、検体挿入孔４と、液晶表示部５と、測定系６と、制御ボックス７と、から構成されている。箱型の本体２の一側面には、入力部３と検体挿入孔４と液晶表示部５とが設けられている。入力部３は、測定開始ボタンなどで構成されている。
【００３２】
また、検体挿入孔４には、検体１００、たとえば人体の一部の中で、比較的光の透過しやすい指先などを挿入することができる。なお、この検体１００は耳たぶであってもよい。さらに、液晶表示部５は、後述する制御部２０によって算出された検体１００内の脈動成分中に含まれている旋光性物質の濃度を表示する。
【００３３】
図１および図２に示すように、測定系６は、光源１１と第１の偏光板１２とからなる直線偏光出力部１０と、旋光角度変調部１３と、第２の偏光板１４と、光強度検出部１５と、から構成されている。光源１１は、たとえばレーザダイオードと駆動回路と発振回路とから構成されている。
【００３４】
駆動回路は、レーザダイオードを周波数変調あるいは符号化変調する。また、発振回路は、駆動回路に対しクロック信号を出力する。これにより、光源１１は、入力部３からの測定開始入力がされると、直流電源１６から電源供給を受けて、第１の偏光板１２に対し所定波長のレーザ光Ｌａを照射する。
【００３５】
第１の偏光板１２は、Ｙ軸方向に偏光軸１７を有しており、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａを直線偏光Ｌｂに変換する。そしてこの直線偏光Ｌｂを旋光角度変調部１３に出射する。この直線偏光Ｌｂは、偏光軸１７の軸方向に光軸を有する。旋光角度変調部１３は、直線偏光出力部１０から出力された直線偏光Ｌｂの旋光角度を変調し、検体１００に出射する。旋光角度変調部１３としては、たとえばＴＮ型液晶素子を採用することができる。
【００３６】
ＴＮ型液晶素子１３は交流電源１８に接続されており、交流電圧が印加されるようになっている。ＴＮ型液晶素子１３には、第１の偏光板１２を通過した直線偏光Ｌｂが入射される。ＴＮ型液晶素子１３は、入射された直線偏光Ｌｂの光軸から所定角度旋光された偏光Ｌｃを検体１００に出射する。この出射される偏光Ｌｃは、直線偏光または楕円偏光であり、その光軸方向または長軸方向は、交流電源１８によって印加される交流電圧に依存する。
【００３７】
実施の形態１においては、一例として、ＴＮ型液晶素子１３に交流電圧を印加しない状態では、ＴＮ型液晶素子１３から出射される偏光Ｌｃの光軸（または長軸）は、偏光Ｌｃの進行方向に対して９０度左に旋光する。また、十分大きな交流電圧を印加した状態では、ＴＮ型液晶素子１３から出射される偏光Ｌｃの光軸（または長軸）は、旋光しないものとする。
【００３８】
第２の偏光板１４は、第１の偏光板１２の偏光軸１７から所定角度交差する偏光軸１９を有する。第２の偏光板１４は、検体１００から透過してくる偏光Ｌｄを入射する。そして、第２の偏光板１４は、この第２の偏光板１４の偏光軸１９の軸方向に光軸または長軸を有する偏光Ｌｅを出射する。
【００３９】
そして、光強度検出部１５は、第２の偏光板１４を通過した偏光Ｌｅを受光する。光強度検出部１５は、入射する偏光Ｌｅの旋光角度に依存しない素子であり、入射する偏光Ｌｅを光電変換することにより、その入射する偏光Ｌｅの強度に比例した出力（検出電圧ＶＯＵＴ）を得る。これにより、検体１００を透過した偏光Ｌｄの光軸と第２の偏光板１４の偏光軸１９との角度のずれが０度に近いほど光強度検出部１５から得られる出力は大きくなり、逆に９０度に近いほど光強度検出部１５から得られる出力は小さくなる。
【００４０】
また、光強度検出部１５は、たとえば、逆方向バイアスされたシリコン半導体のＰＮ接合素子、ホトトランジスタ素子、硫化カドミウム光伝導素子等を利用することができる。なお、光強度検出部１５は、検出する光の強度の変化によって、検体挿入孔４に検体１００が挿入されたか否かをも検出することができる。
【００４１】
また、図１に示す制御ボックス７には、図２に示す光源１１に電源供給をおこなう直流電源１６と、旋光角度変調部１３に電源供給をおこなう交流電源１８と、図３および図４に示す制御部２０が収納されている。
【００４２】
つぎに、図３を用いて本実施の形態にかかる濃度測定装置１のハードウェア構成について説明する。図３に示すように、濃度測定装置１は、上述した入力部３、液晶表示部５、直線偏光出力部１０（光源１１および第１の偏光板１２）、旋光角度変調部１３、第２の偏光板１４、光強度検出部１５、直流電源１６および交流電源１８のほか、制御部２０を備えている。制御部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、およびこれらを接続するバス２４から構成されている。
【００４３】
ＣＰＵ２１は、制御部２０の全体を司る。ＲＯＭ２２には濃度を測定する濃度測定プログラムや後述するデータテーブル３１が格納されている。ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１のワークエリアとして利用される。図４は、本実施の形態にかかる濃度測定装置１における制御部２０の機能的構成を示すブロック図である。
【００４４】
図４に示すように、制御部２０は、データテーブル３１と、電圧印加部３２と、変位量算出部３３と、波長切換部３４と、濃度算出部３５と、から構成されている。データテーブル３１には、図５に示すように、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａの波長と、検体１００である身体の血液中に含まれている旋光性物質に固有な旋光係数と、が対応付けされた状態で格納されている。
【００４５】
具体的には、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａの波長としては、互いに異なる波長λ１、λ２、λ３が設定されている。また、血液中に含まれている旋光性物質として、グルコース、血漿タンパクおよびコレステロールがある。そして、グルコースについては、波長λ１に対応する旋光係数がα１、波長λ２に対応する旋光係数がα２、波長λ３に対応する旋光係数がα３として設定されている。
【００４６】
また、血漿タンパクについては、波長λ１に対応する旋光係数がβ１、波長λ２に対応する旋光係数がβ２、波長λ３に対応する旋光係数がβ３として設定されている。さらに、コレステロールについては、波長λ１に対応する旋光係数がγ１、波長λ２に対応する旋光係数がγ２、波長λ３に対応する旋光係数がγ３として設定されている。なお、データテーブル３１は、ＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３によってその機能を実現する。
【００４７】
また、図４に示すように、電圧印加部３２は、入力部３からの測定開始入力があり、かつ、光強度検出部１５によって、検体挿入孔４に検体１００が挿入されていることを検出した場合に、旋光角度変調部１３に対し交流電源１８から交流電圧を印加するように制御する。そして、電圧印加部３２は、所定時間、たとえば１分間、印加電圧が増加するように印加電圧のスキャンをおこなう。なお、電圧印加部３２は、具体的には、たとえば図３のＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納された濃度測定プログラムをＣＰＵ２１が実行することによってその機能を実現する。
【００４８】
変位量算出部３３は、抽出部３６と、差分算出部３７と、を備えている。抽出部３６は、第１の旋光角度θ１に対応する印加電圧値ＶＬ１と第２の旋光角度θ２に対応する印加電圧値ＶＬ２を、電圧印加部３２から抽出する（図７参照）。印加電圧値ＶＬ１は、図７に示すように、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度に対応する波形（ｇ）のうち、血液の脈動波形（ｉ）の振幅値が最大のときに光強度検出部１５によって検出された光の強度（すなわち波形（ｊ））が極値ｊａとなるときの印加電圧値である。
【００４９】
同様に、印加電圧値ＶＬ２は、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度に対応する波形（ｇ）のうち、血液の脈動波形（ｉ）の振幅値が最小のときに光強度検出部１５によって検出された光の強度（すなわち波形（ｋ））が極値ｋａとなるときの印加電圧値である。
【００５０】
また、差分算出部３７は、抽出部３６によって抽出された第１の旋光角度θ１に対応する印加電圧値ＶＬ１と第２の旋光角度θ２に対応する印加電圧値ＶＬ２との差分を算出する。この差分値ΔＶＬは、検体１００を透過する透過光Ｌｄが脈動成分の脈動によって変位する旋光角度の変位量Δθに対応する。
【００５１】
そして、差分値ΔＶＬと旋光角度θとの相関情報は、ＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納されており、この相関情報に基づいて、差分値ΔＶＬを旋光角度θに変換する。なお、変位量算出部３３は、具体的には、たとえば図３のＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納された濃度測定プログラムをＣＰＵ２１が実行することによってその機能を実現する。
【００５２】
波長切換部３４は、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａの波長の切り換え制御をおこなう。具体的には、光源１１の駆動回路の変調周波数を切り換え制御することによって、レーザダイオードから照射されるレーザ光Ｌａの波長をλ１からλ２に切り換える。なお、波長切換部３４は、具体的には、たとえば図３のＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納された濃度測定プログラムをＣＰＵ２１が実行することによってその機能を実現する。
【００５３】
濃度算出部３５は、変位量算出部３３によって算出された変位量Δθと、データテーブル３１に格納された旋光性物質の旋光係数と、に基づいて、検体１００内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度を算出する。具体的には、濃度算出部３５は、一回目、すなわち波長切換部３４による波長切換前に照射されたレーザ光Ｌａの波長λ１に対応する各旋光性物質（グルコース、血漿タンパクおよびコレステロール）の旋光係数α１、β１、γ１を読み出す。
【００５４】
そして、これら読み出した旋光係数α１、β１、γ１と、波長λ１のレーザ光Ｌａを照射したことによって変位量算出部３３において算出された変位量Δθ１と、を下記式（２）に代入する。
【００５５】
Δθ１＝α１・Ｃｇｌｕ・ΔＬ＋β１・Ｃａｌｂ・ΔＬ＋γ１・Ｃｃｈｏ・ΔＬ・・・（２）
【００５６】
ここで、Ｃｇｌｕはグルコースの濃度、Ｃａｌｂは血漿タンパクの濃度、Ｃｃｈｏはコレステロールの濃度である。また、ΔＬは、検体１００を透過する光の光路長Ｌの変位量、すなわち脈動する血液の振幅である。
【００５７】
また、波長切換部３４によってレーザ光Ｌａの波長がλ２に切り換えられた場合、そのレーザ光Ｌａの波長λ２に対応する各旋光性物質（グルコース、血漿タンパクおよびコレステロール）の旋光係数α２、β２、γ２を読み出す。
【００５８】
そして、これら読み出した旋光係数α２、β２、γ２と、波長λ２のレーザ光Ｌａを照射したことによって変位量算出部３３において算出された変位量Δθ２と、を下記式（３）に代入する。
【００５９】
Δθ２＝α２・Ｃｇｌｕ・ΔＬ＋β２・Ｃａｌｂ・ΔＬ＋γ２・Ｃｃｈｏ・ΔＬ・・・（３）
【００６０】
また、波長切換部３４によってレーザ光Ｌａの波長がλ３に切り換えられた場合、そのレーザ光Ｌａの波長λ３に対応する各旋光性物質（グルコース、血漿タンパクおよびコレステロール）の旋光係数α３、β３、γ３を読み出す。
【００６１】
そして、これら読み出した旋光係数α３、β３、γ３と、波長λ３のレーザ光Ｌａを照射したことによって変位量算出部３３において算出された変位量Δθ３と、を下記式（４）に代入する。
【００６２】
Δθ３＝α３・Ｃｇｌｕ・ΔＬ＋β３・Ｃａｌｂ・ΔＬ＋γ３・Ｃｃｈｏ・ΔＬ・・・（４）
【００６３】
そして、濃度算出部３５は、上記式（２）〜式（４）の連立方程式を解くことによって、各旋光性物質の濃度を算出する。なお、濃度算出部３５は、具体的には、たとえば図３のＲＯＭ２２またはＲＡＭ２３に格納された濃度測定プログラムをＣＰＵ２１が実行することによってその機能を実現する。
【００６４】
つぎに、図６を用いて、旋光角度変調部１３への印加電圧に対する光強度検出部１５の出力特性について説明する。波形（ｆ）は、一例として旋光性のない検体について、旋光角度変調部１３への印加電圧をスキャンしたときの光強度の出力波形である。また、波形（ｇ）は、右旋光性を有する旋光性物質を血液中に含む検体１００について、旋光角度変調部１３への印加電圧をスキャンしたときの光強度の出力波形である。波形（ｈ）は波形（ｇ）の検体１００よりもさらに旋光性の強い旋光性物質を血液中に含む検体について、旋光角度変調部１３への印加電圧をスキャンしたときの光強度の出力波形である。
【００６５】
ここで、波形（ｆ）において、旋光角度変調部１３への印加電圧ＶＬＣＤが０Ｖの時（初期状態）に光強度検出部１５の出力ＶＯが最小値となるように、第２の偏光板１４の偏光軸方向が設定されている。また、波形（ｇ）では検体１００の旋光性によって初期状態でのＶＯＵＴは最小値とはならず、印加電圧ＶＬＣＤを変化させ、検体１００からの透過光Ｌｄの光軸が第２の偏光板１４の吸収軸方向と一致した場合に極小値ｇａを持つ。
【００６６】
波形（ｈ）は波形（ｇ）の検体１００よりもさらに旋光性の強い旋光性物質を血液中に含む検体について、旋光角度変調部１３への印加電圧ＶＬＣＤをスキャンしたときの光強度の出力波形である。したがって、その極値ｈａは高電圧側にシフトする。
【００６７】
つぎに、図７について説明する。図７は、図６に示した波形（ｇ）の極値ｇａ付近を拡大したグラフである。グルコースなどの旋光性物質は、血液中あるいは組織細胞中に存在する。したがって、組織細胞（たとえば皮膚）中の旋光性物質の影響を取り除き、血液中のグルコース、血漿タンパクおよびコレステロールなどの旋光性物質の濃度のみを測定するために、更に脈動成分を利用する。
【００６８】
すなわち、血液中においては、血液の脈動によって身体１００を透過する光Ｌｄの光路長ＬがΔＬ変化するため、結果として旋光角度θがΔθ変動し、これに追従して極値も変動する。図６におけるＶＬＣＤのスキャン速度を脈動に比べて十分遅くした場合、図７中に示すように、波形（ｇ）の極値ｇａ付近は、ある程度幅を持ったものとなる。これは脈動成分の増減により旋光角度θがΔθ変動し、検出電圧ＶＯＵＴが変化するためである。
【００６９】
したがって、波形（ｇ）は、ある程度幅を持った波形となる。ここで、脈動波形（ｉ）の振幅が最大のときの波形が波形（ｊ）であり、脈動波形（ｉ）の振幅が最小となるときの波形が波形（ｋ）である。これにより、極値ｇａの推移が最大となる波形（ｊ）の極値ｊａと最小となる波形（ｋ）の極値ｋａとの差分である変位量ΔＶＬは、脈動成分中の旋光性物質による変化量Δθに対応する。この変位量Δθに用いることにより、組織細胞などの外乱を受けずに血液についてのみ測定することができる。
【００７０】
つぎに、実施の形態の動作について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。なお、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａの波長はλ１に設定され、λ１、λ２、λ３の順に切り換えられるものとする。まず入力部３によって測定開始入力がされた場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）、光源１１から波長λ１のレーザ光Ｌａを照射する（ステップＳ８０２）。そして、検体挿入孔４に検体１００が検出されたか否かを判定する（ステップＳ８０３）。この判定は、光強度検出部１５によって検出された光強度レベルの変化によっておこなう。
【００７１】
そして、検体１００の挿入が検出された場合（ステップＳ８０３：Ｙｅｓ）、旋光角度変調部１３に電圧を印加して、印加電圧を所定時間スキャンする（ステップＳ８０４）。これにより、光源１１から照射されたレーザ光Ｌａは、第１の偏光板１２によって直線偏光Ｌｂとして出力される。この直線偏光Ｌｂは、印加電圧がスキャンされている旋光角度変調部１３に入射され、印加電圧に追従して入射された光の光軸を回転する。そして、印加電圧に応じて、旋光角度変調部１３から直線偏光または楕円偏光Ｌｃが、挿入された検体（指先）１００に出射される。
【００７２】
ここで、人体における血液中あるいは組織細胞中には旋光性物質が存在するため、検体１００を透過した透過光Ｌｄの光軸方向または長軸方向は、旋光角度変調部１３を出射した偏光Ｌｃの光軸方向または長軸方向に対して回転している。たとえば、グルコースに関しては右旋光、すなわち光の進行方向に向かって左に旋光する。
【００７３】
そして、検体１００を透過した光Ｌｄは光強度検出部１５によって受光され、光電変換によって検出電圧ＶＯＵＴに変換する（ステップＳ８０５）。このあと、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度のうち、脈動成分の振幅値が最大のときに光強度検出部１５によって検出された光の強度が極値となる第１の旋光角度θ１を抽出する（ステップＳ８０６）。すなわち、この第１の旋光角度θ１は、図７に示す波形（ｊ）における出力波形（ｊ）の極値ｊａの印加電圧値ＶＬ１である。
【００７４】
同様に、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度のうち、脈動成分の振幅値が最小のときに光強度検出部１５によって検出された光の強度が極値となる第２の旋光角度を抽出する（ステップＳ８０７）。すわわち、この第２の旋光角度は、図７に示す波形（ｋ）における出力波形（ｋ）の極値ｋａの印加電圧値ＶＬ２である。
【００７５】
そして、ステップＳ８０６で抽出した第１の旋光角度θ１（印加電圧値ＶＬ１）とステップＳ８０７で抽出した第２の旋光角度θ２（印加電圧値ＶＬ２）との差分を算出する（ステップＳ８０８）。この差分値ΔＶＬが検体１００を透過した透過光Ｌｄにおける旋光角度の変位量Δθ１となる。
【００７６】
つぎに、データテーブル３１から、旋光性物質ごとに、光源１１から照射されたレーザ光の波長λ１に対応する旋光係数α１、β１、γ１を読み出す（ステップＳ８０９）。そして、レーザ光の波長を切り換えたか否かを判定する（ステップＳ８１０）。波長切換えが終了していない場合（ステップＳ８１０：Ｎｏ）、レーザ光の波長をλ１からλ２に切り換える（ステップＳ８１１）。そして、切り換えられた波長λ２のレーザ光を光源１１から照射する（ステップＳ８１２）。
【００７７】
この波長λ２のレーザ光についても、上述のステップＳ８０４〜ステップＳ８０９の処理をおこなって、変位量Δθ２を算出し、データテーブル３１からレーザ光の波長λ２に対応する旋光係数α２、β２、γ２を読み出す。そして、レーザ光の波長を切り換えたか否かを判定する（ステップＳ８１０）。
【００７８】
波長切換えが終了していない場合（ステップＳ８１０：Ｎｏ）、レーザ光の波長をλ２からλ３に切り換える（ステップＳ８１１）。そして、切り換えられた波長λ３のレーザ光を光源１１から照射する（ステップＳ８１２）。この波長λ３のレーザ光についても、上述のステップＳ８０４〜ステップＳ８０９の処理をおこなって、変位量Δθ３を算出し、データテーブル３１からレーザ光の波長λ３に対応する旋光係数α３、β３、γ３を読み出す。
【００７９】
そして、ステップＳ８１０において、波長切換えが終了した場合、すなわち、波長λ３まで切り換えられた場合（ステップＳ８１０：Ｙｅｓ）、算出した変位量Δθ１および読み出した旋光係数α１、β１、γ１を上記式（２）に代入する。同様に、算出した変位量Δθ２および読み出した旋光係数α２、β２、γ２を上記式（３）に代入する。さらに、算出した変位量Δθ３および読み出した旋光係数α３、β３、γ３を上記式（４）に代入する。これにより、グルコース、血漿タンパクおよびコレステロールの濃度を算出する（ステップＳ８１３）。
【００８０】
以上説明したように実施の形態１によれば、旋光角度変調部１３に印加した印加電圧値ＶＬＣＤに対して、検体１００を通過した光線の強度を光強度検出部１５によって検出された検出電圧値ＶＯＵＴをグラフ化する。そして、検体１００における脈動成分中の旋光性物質による旋光角度の変位量Δθを、グラフ化された波形の極値から読み取り、脈動成分中の旋光性物質の濃度を測定する。
【００８１】
これにより、検体１００中の脈動成分以外に存在する旋光性物質の影響を受けずに、脈動成分に含まれている旋光性物質のみの濃度を測定することができる。また、旋光角度を用いているため、他の物質による吸収の影響も受けることがない。
【００８２】
また、旋光角度変調部１３としてＴＮ型液晶素子を用い、その旋光性あるいは複屈折性を用いることにより、濃度測定装置１を非常に小型かつ軽量に作製でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００８３】
つぎに、旋光角度変調部１３に印加する印加電圧ＶＬＣＤのスキャン速度を脈動よりも十分速い速さでおこなう場合について説明する。ここで、検体１００の脈動数は１分間におよそ６０回とすると、図９に示す脈動３８の脈動周期Ｔは約１秒となる。
【００８４】
したがって、この脈動周期Ｔ内に、図６に示す波形（ｇ）（または波形（ｈ））の極値ｇａを含む印加電圧範囲で印加電圧ＶＬＣＤを１０回以上スキャンする。すなわち、脈動が図９中ｐ点のときに印加電圧ＶＬＣＤをスキャンした波形が、図１０に示す波形Ｐである。この波形Ｐは血管が最も収縮したときの波形である。
【００８５】
また、脈動が図９中ｑ点のときに印加電圧ＶＬＣＤをスキャンした波形が、図１０に示す波形Ｑである。さらに、脈動が図９中ｒ点のときに印加電圧ＶＬＣＤをスキャンした波形が、図１０に示す波形Ｒである。この波形Ｒは血管が最も拡張したときの波形である。そして、この波形Ｐの極値Ｐａの印加電圧値ＶＬ２と波形Ｒの極値Ｒａの印加電圧値ＶＬ１との差分となる電圧値ΔＶＬが変位量Δθとして算出される。
【００８６】
つぎに、旋光角度変調部１３に印加する印加電圧ＶＬＣＤのスキャン速度を脈動よりも十分速い速さでおこなう場合の動作処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、光源１１から照射されるレーザ光Ｌａの波長はλ１に設定され、λ１、λ２、λ３の順に切り換えられるものとする。まず、旋光角度変調部１３へのスキャン回数ＳをＳ＝１、スキャン回数のリミット回数ＮをＮ＝ｎに設定する（ステップＳ１１０１）。そして、入力部３によって測定開始入力がされた場合（ステップＳ１１０２：Ｙｅｓ）、光源１１から波長λ１のレーザ光Ｌａを照射する（ステップＳ１１０３）。
【００８７】
このあと、検体挿入孔４に検体１００が検出されたか否かを判定する（ステップＳ１１０４）。この判定は、光強度検出部１５によって検出された光強度レベルの変化によっておこなう。そして、検体１００の挿入が検出された場合（ステップＳ１１０４：Ｙｅｓ）、旋光角度変調部１３に電圧を印加して、印加電圧ＶＬＣＤを脈動周期Ｔ内において一回分のスキャンをおこなう（ステップＳ１１０５）。
【００８８】
これにより、光源１１から照射されたレーザ光は、第１の偏光板１２によって直線偏光Ｌｂとして出力される。この直線偏光Ｌｂは、印加電圧ＶＬＣＤがスキャンされている旋光角度変調部１３に入射され、印加電圧ＶＬＣＤに追従して入射された光の光軸を回転する。そして、印加電圧ＶＬＣＤに応じて、旋光角度変調部１３から直線偏光または楕円偏光Ｌｃが挿入された検体（指先）１００に出射される。
【００８９】
ここで、人体における血液中あるいは組織細胞中には旋光性物質が存在するため、人体を透過した透過光Ｌｄの光軸方向または長軸方向は、旋光角度変調部１３を出射した偏光Ｌｃの光軸方向または長軸方向に対して回転している。たとえば、グルコースに関しては右旋光、すなわち光の進行方向に向かって左に旋光する。
【００９０】
そして、検体１００を透過した光Ｌｄは光強度検出部１５によって受光され、光電変換によって電圧値に変換する（ステップＳ１１０６）。そして、スキャン回数Ｓがリミット回数ｎに達したか否かを判定する（ステップＳ１１０７）。達していない場合は（ステップＳ１１０７：Ｎｏ）、スキャン回数Ｓをインクリメントし（ステップＳ１１０８）、ステップＳ１１０５およびステップＳ１１０６を実行する。
【００９１】
スキャン回数Ｓがリミット回数ｎに達した場合（ステップＳ１１０７：Ｙｅｓ）、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度（スキャンした印加電圧値）のうち、脈動波形３８が最大振幅値ｒ（図９参照）のときに出力波形Ｒ（図１０参照）が極値Ｒａをとる第１の旋光角度θ１、すなわち、印加電圧値ＶＬ１を抽出する（ステップＳ１１０９）。
【００９２】
同様に、旋光角度変調部１３によって変調された旋光角度（スキャンした印加電圧値）のうち、脈動波形３８が最小振幅値ｐ（図９参照）のときに出力波形Ｐ（図１０参照）が極値Ｐａをとる第２の旋光角度θ２、すなわち、印加電圧値ＶＬ２を抽出する（ステップＳ１１１０）。
【００９３】
そして、ステップＳ１１０９で抽出した第１の旋光角度θ１（印加電圧値ＶＬ１）とステップＳ１１１０で抽出した第２の旋光角度θ２（印加電圧値ＶＬ２）との差分を算出する（ステップＳ１１１１）。この差分値ΔＶＬが検体１００を透過した透過光Ｌｄにおける旋光角度の変位量Δθ１となる。
【００９４】
つぎに、データテーブル３１から、旋光性物質ごとに、光源１１から照射されたレーザ光の波長λ１に対応する旋光係数α１、β１、γ１を読み出す（ステップＳ１１１２）。そして、レーザ光の波長の切り換えが終了したか否かを判定する（ステップＳ１１１３）。波長切換えが終了していない場合（ステップＳ１１１３：Ｎｏ）、スキャン回数ＳをＳ＝１、リミット回数ＮをＮ＝ｎにリセットする（ステップＳ１１１４）。
【００９５】
そして、レーザ光Ｌａの波長をλ１からλ２に切り換える（ステップＳ１１１５）。つぎに、切り換えられた波長λ２のレーザ光を光源１１から照射する（ステップＳ１１１６）。この波長λ２のレーザ光についても、上述のステップＳ１１０５〜ステップＳ１１１２の処理をおこなって、変位量Δθ２を算出し、データテーブル３１からレーザ光λ２に対応する旋光係数α２、β２、γ２を読み出す。
【００９６】
そして、再度レーザ光の波長の切り換えが終了したか否かを判定する（ステップＳ１１１３）。波長切換えが終了していない場合（ステップＳ１１１３：Ｎｏ）、スキャン回数ＳをＳ＝１、リミット回数ＮをＮ＝ｎにリセットする（ステップＳ１１１４）。そして、レーザ光Ｌａの波長をλ２からλ３に切り換える（ステップＳ１１１５）。
【００９７】
つぎに、切り換えられた波長λ３のレーザ光を光源１１から照射する（ステップＳ１１１６）。この波長λ３のレーザ光についても、上述のステップＳ１１０５〜ステップＳ１１１２の処理をおこなって、変位量Δθ３を算出し、データテーブル３１からレーザ光λ３に対応する旋光係数α３、β３、γ３を読み出す。
【００９８】
そして、ステップＳ１１１３において、波長切換えが終了した場合、すなわち、波長λ３まで切り換えられた場合（ステップＳ１１１３：Ｙｅｓ）、算出した変位量Δθ１および読み出した旋光係数α１、β１、γ１を上記式（２）に代入する。同様に、算出した変位量Δθ２および読み出した旋光係数α２、β２、γ２を上記式（３）に代入する。さらに、算出した変位量Δθ３および読み出した旋光係数α３、β３、γ３を上記式（４）に代入する。これにより、グルコース、血漿タンパクおよびコレステロールの濃度を算出する（ステップＳ１１１７）。
【００９９】
このように、旋光角度変調部１３に印加した印加電圧値ＶＬＣＤに対して、検体１００を通過した光線の強度を光強度検出部１５によって検出された検出電圧値ＶＯＵＴをグラフ化する。そして、検体１００における脈動成分中の旋光性物質による旋光角度の変位量Δθを、グラフ化された波形の極値から読み取り、脈動成分中の旋光性物質の濃度を測定する。
【０１００】
これにより、検体１００中の脈動成分以外に存在する旋光性物質の影響を受けずに、脈動成分に含まれている旋光性物質のみの濃度を測定することができる。また、旋光角度を用いているため他の物質による吸収の影響も受けることがない。
【０１０１】
また、旋光角度変調部１３としてＴＮ型液晶素子を用い、その旋光性あるいは複屈折性を用いることにより、濃度測定装置１を非常に小型かつ軽量に作製でき、消費電力の低減を図ることができる。さらに、旋光角度変調部１３に印加する印加電圧ＶＬＣＤのスキャン速度を脈動よりも十分速い速さでおこなう場合、脈動周期内で測定をすることができるため、測定時間の短縮化を図ることができる。
【０１０２】
（実施の形態２）
つぎに、この発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法の実施の形態２について説明する。図１２に示すように、実施の形態２では、旋光角度変調部１３を、ホモジニアス型液晶素子４０とλ／４波長板４１とから構成したものである。なお、その他の構成については実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【０１０３】
ホモジニアス型液晶素子４０は、直線偏光出力部１０から出力された直線偏光Ｌｂを入射する。ホモジニアス型液晶素子４０およびλ／４波長板４１は、入射された直線偏光Ｌｂを、旋光角度が変調された直線偏光Ｌｇに変調する。λ／４波長板４１は、この旋光角度が変調された直線偏光Ｌｇを、検体１００に出射する。
【０１０４】
ここで、検体１００に入射される光が楕円偏光の場合、検体１００を透過することによってさらに楕円偏光の影響が重畳される場合があり、光強度検出部１５の検出感度が低減する可能性が大きい。一方、本実施の形態のように少なくとも検体１００に入射される光が直線偏光Ｌｇであれば、検体１００から透過される光Ｌｈは、直線偏光または入射直線偏光Ｌｂから変換された楕円偏光Ｌｉとなる。これにより、本実施の形態によれば、光強度検出部１５の検出感度の向上を図ることができ、旋光性物質の算出濃度の精度向上を図ることができる。
【０１０５】
また、旋光角度変調部１３としてホモジニアス型液晶素子４０およびλ／４波長板４１を用い、その複屈折性を用いることにより、濃度測定装置１を非常に小型かつ軽量に作製でき、消費電力の低減を図ることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
つぎに、この発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、図１３に示すように、旋光角度変調部１３を、ホモジニアス型液晶素子４０と２枚のλ／４波長板４１，４２とから構成したものである。この第１のλ／４波長板４１と第２のλ／４波長板４２は、検体挿入孔４を挟むようにして設けられている。なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【０１０７】
ホモジニアス型液晶素子４０は、直線偏光出力部１０から出力された直線偏光Ｌｂを入射する。ホモジニアス型液晶素子４０およびλ／４波長板４１は、入射された直線偏光Ｌｂを、旋光角度が変調された直線偏光Ｌｇに変調する。λ／４波長板４１は、この旋光角度が変調された直線偏光Ｌｇを、検体１００に出射する。
【０１０８】
また、第１のλ／４波長板４１は、所定方向の第１の光学軸４３を有する。第２のλ／４波長板４２は、第１の光学軸４３に直交する第２の光学軸４４を有する。そして、検体１００から透過してくる光Ｌｈを入射して、直線偏光Ｌｊとして第２の偏光板１４に出射する。そして、第２の偏光板１４を通過した光Ｌｋは、光強度検出部１５に出射される。
【０１０９】
実施の形態３によれば、第１のλ／４波長板４１の光学軸４３と第２のλ／４波長板４２の光学軸４４とを直交させることにより、第１のλ／４波長板４１のリタデーションを第２のλ／４波長板４２によって打ち消し、外部の温度変化などの外乱によって生じる特性の変化を、相殺することができる。これにより、光強度検出部１５の検出感度の向上を図ることができ、旋光性物質の算出濃度の精度向上を図ることができる。
【０１１０】
また、旋光角度変調部１３としてホモジニアス型液晶素子４０を用い、その複屈折性を用いることにより、濃度測定装置１を非常に小型かつ軽量に作製でき、消費電力の低減を図ることができる。
【０１１１】
（実施の形態４）
つぎに、この発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、測定系６にレンズ系を設けたものである。その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。図１４は、図２に示した第１実施の形態にかかる濃度測定装置１の測定系６にレンズ系を設けた説明図である。
【０１１２】
図１４に示すように、レンズ系は、３枚のレンズから構成されている。第１のレンズ５１は、光源１１と第１の偏光板１２との間に設けられる。この第１のレンズ５１は、光源１１から照射される光の径を所定の径に調整するレンズであり、旋光角度変調部１３に照射する光の量を適切な量に調整することができる。たとえば、照射光の光径が比較的小さい光源１１を設けた場合、第１のレンズ５１として光径を拡げる性質のレンズを採用する。
【０１１３】
また、第２のレンズ５２は、旋光角度変調素子１３から出射される光を受光し、平行光にして検体１００に出射する。すなわち、第２のレンズ５２は、第１のレンズ５１によって広がった光の拡散を抑制して検体１００に出射する。この第２のレンズ５２は必要に応じて設ける。
【０１１４】
また、第３のレンズ５３は、検体１００から透過した光Ｌｄを光強度検出部１５に集光する。第３のレンズ５３は、光強度検出部１５に焦点が合う位置にもうけられていればよく、たとえば、第２の偏光板１４の手前あるいは第２の偏光板１４と光強度検出部１５との間に設けることとしてもよい。
【０１１５】
このように実施の形態４によれば、旋光角度変調部１３により多くの光を入射することができ、入射光が照射された領域の液晶分子全体で平均化することができる。したがって、個々の液晶分子の揺らぎによる影響を低減することができ、安定した光を検体１００に出射することができる。また、小型の光源１１を用いることによって旋光角度変調部１３により多くの光を入射することができるため、消費電力の低減を図ることができる。
【０１１６】
また、照射光Ｌａの光径が比較的大きい光源１１を設けた場合、第１のレンズ５１として光径を縮小する性質のレンズを採用する。なお、照射光Ｌａの光径が、光強度検出部１５において十分精度よく検出できる程度の光径である場合、第１のレンズ５１を設ける必要はない。
【０１１７】
また、第３のレンズ５３を光源１１から見て検体１００の手前に配置し、第２のレンズ５２の焦点距離等を考慮して位置を調整することにより、検体１００に照射する光強度の減少を防止することができる。これにより、検体１００の吸光度が比較的高い場合にも測定をおこなうことができる。
【０１１８】
また、実施の形態４では、実施の形態１にかかる濃度測定装置１の測定系６にレンズ系を設けた例について説明したが、図１５および図１６に示すように、実施の形態２および実施の形態３にかかる濃度測定装置１の測定系６にも、レンズ系を設けることとしてもよい。この場合、図１６において、第３のレンズ５３は検体１００と第２のλ／４波長板４２との間、第２のλ／４波長板４２と第２の偏光板１４との間、または第２の偏光板１４と光強度検出部１５との間に設けることとしてもよい。
【０１１９】
なお、実施の形態４では、レンズ系を用いた場合について説明したが、各レンズ５１〜５３の種類や数は光源１１から照射される光の広がり等の状況によって変化させる必要があるため、その都度、測定にあった配置が必要である。したがって、レンズ５１〜５３の種類、枚数、配置は、本実施の形態のみに限定するものではない。
【０１２０】
なお、上述した実施の形態１〜４では、旋光角度変調部１３として、ＴＮ型液晶素子、ホモジニアス型液晶素子４０とλ／４波長板とを組み合わせたものなどを用いたが、このほかに、ファラデー素子やポッケルス素子を用いることとしてもよい。
【０１２１】
また、実際の医療現場においては、患者個人によって生体情報が異なるため、侵襲法により血糖値を測定することも必要である。上述した実施の形態１〜４では、実際に侵襲法で測定された血糖値について、上述した実施の形態の濃度測定装置１によって測定された測定値を用いて補正することにより、精度よく血糖値を得ることができる。また、侵襲法のみを用いた場合に比べ採血の回数を最初の測定の際もしくは１ヶ月おきなど比較的長い期間毎でよく、身体への負担軽減を図ることができる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明にかかる濃度測定装置および濃度測定方法によれば、検体内の脈動成分中に含まれる旋光性物質の濃度測定の高精度化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の測定系を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置のデータテーブルを示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の印加電圧に対する出力電圧特性を示すグラフである。
【図７】図６のグラフの極値付近を拡大したグラフである。
【図８】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の動作処理を示すフローチャートである。
【図９】検体の脈動成分の脈動波形を示すグラフである。
【図１０】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の印加電圧に対する出力電圧特性を示すグラフである。
【図１１】この発明の実施の形態１にかかる濃度測定装置の他の動作処理を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態２にかかる濃度測定装置の測定系を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３にかかる濃度測定装置の測定系を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態４にかかる濃度測定装置の測定系の一例を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態４にかかる濃度測定装置の測定系の他の例を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態４にかかる濃度測定装置の測定系の別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　濃度測定装置
１０　直線偏光出力部
１１　光源
１２　第１の偏光板
１３　旋光角度変調部（ＴＮ型液晶素子）
１４　第２の偏光板
１５　光強度検出部
３３　変位量算出部
３５　濃度算出部
３６　抽出部
３７　差分算出部
４０　ホモジニアス型液晶素子
４１　第１のλ／４波長板
４２　第２のλ／４波長板
４３　第１のλ／４波長板の光学軸
４４　第２のλ／４波長板の光学軸
５１　第１のレンズ
５３　第３のレンズ
１００　検体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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