(57)【要約】【課題】小型で省電力なものとする。【解決手段】生体成分を非侵襲で定量する光学的装置である。近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなる。光源部とプローブ部と受光部と演算部とが一つのアセンブリユニットとして形成されている。波長の異なる光を順次被検体に照射するようにしたものであり、また一つのアセンブリユニットとして形成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体成分を非侵襲で定量する定量装置であって、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなるとともに、これら光源部とプローブ部と受光部と演算部とが一つのアセンブリユニットとして形成されていることを特徴とする非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項２】
各波長の光を生体を経ることなく受光部に導く参照光導光部を備えているとともに、生体成分濃度の算出にあたり参照光の吸光度を利用するものであることを特徴とする請求項１記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項３】
光源部は波長の異なる光を出力する複数の発光ダイオードが並ぶ発光ダイオードアレーと、各発光ダイオードに対応するマイクロレンズが並ぶレンズアレーとで形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項４】
光源部とプローブ部との間に光源部からの光を屈曲させる光屈曲部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項５】
プローブ部と受光部との間にプローブ部からの光を屈曲させて受光部に向ける光屈曲部を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項６】
光源部と受光部とが近接位置に配置され、光源部からプローブ部を経て受光部に至る光路が折り返し形状となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項７】
光源部から出力される光を生体測定用と参照光測定用とに２分岐する分岐部を備えていることを特徴とする請求項２記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項８】
分岐部が光スイッチであることを特徴とする請求項７記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項９】
分岐部が光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーであることを特徴とする請求項７記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１０】
ミラーは片面がプローブ部から受光部に至る光を反射させるためのミラーであり且つ他面が光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーとなっている両面ミラーであることを特徴とする請求項９記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１１】
ミラーは光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出してプローブ部からの光を受光する受光部と同方向にある受光部に向けるものであることを特徴とする請求項９記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１２】
ミラーはプローブ部から受光部に至る光を反射させる光路と光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出す光路とを切り換える光スイッチで形成されていることを特徴とする請求項９記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１３】
参照光導光部がアセンブリユニット内に組み込まれていることを特徴とする請求項２または７〜１２のいずれかの項に記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１４】
生体成分を非侵襲で定量する定量装置であって、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなり、発光部と受光部とは一体の受発光ユニットとして形成されて演算部が受発光ユニットに実装されており、受発光ユニット・プローブ部間が導光ユニットによる接続で一体化されて上記各部が一つのアセンブリユニットとして形成されていることを特徴とする非侵襲型生体成分の定量装置。
【請求項１５】
発光部は発光ダイオードアレーを光源として備えたものであり、導光ユニットは各発光ダイオードからの光入力を結合して一つの光出力とする光結合導波路を備えた光導波路板で形成されていることを特徴とする請求項１４記載の非侵襲型生体成分の定量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近赤外領域における光の吸収を利用して生体組織中あるいは体液中の化学成分の体液成分濃度の分析を行う非侵襲型生体成分の定量装置及び定量方法に関するものであり、具体的には皮膚組織中のグルコース濃度の定量分析を行うことにより血糖値測定を行うための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
皮膚組織中のグルコース濃度は血液中のグルコース濃度（血糖値）と高い相関を有していることから血糖値定量のための代用値として用いられている。このグルコース濃度の定量を非侵襲で行うものとして、ハロゲンランプからなる光源の光（近赤外光）を集光レンズで集束して被検体８に照射し、被検体８内を透過あるいは拡散反射した光を回折格子などで分光した後、受光素子ユニットで受光し、受光素子ユニットで得られた生体信号をもとにグルコース濃度を演算するものがある。この場合、光源からの光をセラミック板などの標準板に照射して標準板で反射した光の受光も行って参照光信号を得て、参照光信号と生体信号をもとにグルコース濃度変化に由来するスペクトル中の吸光度の微量変化を解析し、グルコース濃度の演算を行っている。
【０００３】
たとえば、特開２０００−１３１３２２公報（特許文献１）に示されたグルコース濃度の定量方法及びその装置では、図２２に示すように、ハロゲンランプからなる光源６１と、光源６１からの光を集束する集光レンズ６２と、集光レンズ６２を通過した光を被検体に照射するとともに被検体内を透過あるいは拡散反射した光を受光するための光ファイババンドルプローブ６３と、受光後の光を分光する回折格子を収めた回折格子ユニット６４、該回折格子ユニット６４で分光された光を検出するためのＩｎＧａＡｓアレイ型受光素子ユニット６５、アレイ型受光素子ユニット６５で得られた信号をもとにグルコース濃度を演算する演算ユニット６６とから構成されたものが示されている。
【０００４】
このものでは、スペクトル測定に際して光源６１からの光で前記光ファイババンドルプローブ６３を介してセラミック板などの標準板を照射するとともに標準板で反射した光（参照光信号）を受光し、続いて接触位置を一定化するための位置決め治具を用いて光ファイババンドルプローブ６３のセンシング部を皮膚表面に１００〜５００ｇｆ／ｃｍ２の接触圧力で当接させ、皮膚組織内を透過あるいは拡散反射した光（生体信号）を受光し、得られたリファレンス信号と生体信号をもとに前記演算ユニット６６によりグルコース濃度変化に由来するスペクトル中の吸光度の微量変化を解析して、グルコース濃度を演算する。このとき一般にはマルチチャンネル検出器で得られた解析波長範囲の全画素（例２５６画素）の信号が利用される。
【０００５】
ところで、グルコース濃度は数十〜数百ｍｇ／ｄｌと微量であるため、皮膚組織を透過あるいは拡散反射した光（生体信号）をもとにグルコース濃度の定量を行うには上記光をＳ／Ｎ良く捉えることが重要であり、このために吸光度ベースライン変動をできるだけ抑制してスペクトル測定の安定性を高くしておくと同時にグルコース濃度変化に応じたスペクトル変化を正しく捉えることができる分解能を持つものとしておかなくてはならない。このために上記の構成では、波長領域として１０００ｎｍ〜２５００ｎｍのスペクトルを用い（実際は、受光素子アレイ数（例：２５６素子）に割り付けられる）、多変量解析によりグルコース濃度の定量演算をして推定している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１３１３２２公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
マルチチャンネル検出器で得られた解析波長範囲内の全ての信号を吸光度換算した後にグルコース濃度推定のための解析がなされる上記のものでは、どうしてもシステム構成がおおがかりなものとなる。また、連続的な近赤外光を発生させなくてはならない光源には、ハロゲンランプ等が必要となり、その熱対策も大変である。また連続光をスペクトルに分解するための回折格子などからなる分光部を必要とする。加えるに、受光素子であるマルチチャンネル検出器は、各画素特性が必ずしも一様でないために、生体成分濃度変化に応じたスペクトル変化が正しく反映されぬまま解析されてしまうことがあり、生体成分濃度推定における良好な解析精度を得られる要因となっている。
【０００８】
本発明は以上のような点を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、小型で省電力な非侵襲型生体成分の定量装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、生体成分を非侵襲で定量する定量装置であって、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなるとともに、これら光源部とプローブ部と受光部と演算部とが一つのアセンブリユニットとして形成されていることに特徴を有している。波長の異なる光を順次被検体に照射することで、光源部として発光ダイオードのような小さなものの使用を可能とするとともに、一つのアセンブリユニットとして形成することで小型化を図ったものである。
【００１０】
各波長の光を生体を経ることなく受光部に導く参照光導光部を備えているとともに、生体成分濃度の算出にあたり参照光の吸光度を利用するものであることが好ましい。
【００１１】
そして光源部は波長の異なる光を出力する複数の発光ダイオードが並ぶ発光ダイオードアレーと、各発光ダイオードに対応するマイクロレンズが並ぶレンズアレーとで形成されているものを好適に用いることができる。
【００１２】
光源部とプローブ部との間に光源部からの光を屈曲させる光屈曲部を備えたものとしたり、プローブ部と受光部との間にプローブ部からの光を屈曲させて受光部に向ける光屈曲部を備えたものとしたり、更には光源部と受光部とが近接位置に配置され、光源部からプローブ部を経て受光部に至る光路が折り返し形状となっているものとすると、小型化に関して更に有利となる。
【００１３】
光源部から出力される光を生体測定用と参照光測定用とに２分岐する分岐部を備えたものとすると、参照光測定が容易となる。
【００１４】
上記分岐部は光スイッチで形成したり、光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーで形成することができる。
【００１５】
この時のミラーには、片面がプローブ部から受光部に至る光を反射させるためのミラーであり且つ他面が光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーとなっている両面ミラーを好適に用いることができるほか、光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出してプローブ部からの光を受光する受光部と同方向にある受光部に向けるものを用いることができる。また、プローブ部から受光部に至る光を反射させる光路と光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出す光路とを切り換える光スイッチでミラーを形成したものであってもよい。
【００１６】
参照光導光部もアセンブリユニット内に組み込まれていることが好ましいのはもちろんである。
【００１７】
そして本発明は、生体成分を非侵襲で定量する定量装置であって、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなり、発光部と受光部とは一体の受発光ユニットとして形成されて演算部が受発光ユニットに実装されており、受発光ユニット・プローブ部間が導光ユニットによる接続で一体化されて上記各部が一つのアセンブリユニットとして形成されていることに他の特徴を有している。
【００１８】
ここにおける発光部は発光ダイオードアレーを光源として備えたものであり、導光ユニットは各発光ダイオードからの光入力を結合して一つの光出力とする光結合導波路を備えた光導波路板で形成されていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１は本発明に係る定量装置を示しており、アセンブリユニットとして形成されているこの定量装置は、受発光ユニット１と、導光ユニット２，３と、プローブユニット４と、集光ユニット５，６、そして参照光ユニット７で形成され、アダプタとして構成されている参照光ユニット７を除く他のユニット１〜６が一体化されている。
【００２０】
受発光ユニット１は、図２（ａ）にも示すように、複数個（図示例では８個）の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８を並べた発光ダイオードアレー１０と、各発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に対応する集光用マイクロレンズを並べたレンズアレー１１と、図２（ｃ）に示す単一の受光素子１２と、受発光の制御を行うとともに受光素子１２の出力を基に生体成分濃度を算出して演算結果を外部に通信で送り出す演算部１５とで構成されたものであり、立体成形回路基板である回路基板１６上に上記の各部材が実装されている。この回路基板１６は段部を有するもので、その上段側に発光ダイオードアレー１０とレンズアレー１１とが配設され、下段側に受光素子１２とマイクロレンズ１３が配設されている。
【００２１】
上記発光ダイオードアレー１０における各発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８は、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる波長の光を出すもので、たとえばＬＤ１：１３００ｎｍ，ＬＤ２：１４００ｎｍ，ＬＤ３：１５００ｎｍ，ＬＤ４：１５５０ｎｍ，ＬＤ５：１６００ｎｍ，ＬＤ６：１７００ｎｍ，ＬＤ７：１８００ｎｍ，ＬＤ８：１９００ｎｍとなるように構成されている。なお、発光ダイオードアレー１０における発光ダイオードの個数や波長帯域の割り付けは、上記の例に限定されるものではなく、要求精度に応じて設定されるものであるが、最大でも１０個で納めることができる。
【００２２】
２つの導光ユニット２，３のうち、導光ユニット２は８個の光入力を結合して１個の光出力とする光結合導波路２１と、光結合導波路２１で結合された光出力をほぼ直角に偏向するミラー２２（図２（ｂ）参照）とを備えた光導波路板で形成されたものであり、長手方向の一端面に位置する上記８個の光入力が受発光ユニット１におけるレンズアレー１１の８個のマイクロレンズに対向するように受発光ユニット１に連結される。
【００２３】
プローブユニット４は上記導光ユニット２のミラー２２の直下に集光レンズを備えた集光ユニット５を介して配設されるもので、図２（ｃ）及び図３に示すように、直径約２００μｍの筒上の樹脂もしくは金属管で構成された複数本（図示例では１２本）の投光材４０を同心円状に配置するとともに、その中心に直径約２００μｍの筒上の樹脂もしくは金属管で構成された受光材４１を配した投受光部４ａを備えるとともに、この投受光部４ａにおける上記受光材４１の直上にミラー４２を備えている。投光材４０と受光材４１との間隔Ｌは０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内が適切で，本例では６５０μｍとしている。
【００２４】
そして導光ユニット３は、上記受発光ユニット１における受光素子１２と、プローブユニット４におけるミラー４２との間の導光を司るもので、導光ユニット２と同様に光導波路板で形成されており、プローブユニット４との間には集光レンズを備えた集光ユニット６が配設されている。
【００２５】
受発光ユニット１の発光ダイオードアレー１０からレンズアレー１１を通じて導光ユニット２に導かれた光は、ミラー２２と集光ユニット５とを介してプローブユニット４の投光材４０の一端に入り、投光材４０の他端から射出される。また、プローブユニット４の受光材４１にその他端側から入った光は、ミラー４２と集光ユニット６と導光ユニット３を介して受発光ユニット１における受光素子１２にマイクロレンズ１３を通じて導かれる。図４に光路の説明図を示す。
【００２６】
アダプタとして構成されている参照光ユニット７は、上記プローブユニット４の投受光部４ａの先端に着脱自在とされるものであり、投光材４０の他端から射出された光を反射して受光材４１の他端に入射させる反射面を備えている。
【００２７】
上記のように構成されるとともに小型一体のアッセンブリユニットとして形成されている上記定量装置においては、次のようにして生体成分の定量を行う。
【００２８】
まず，参照光ユニット７をプローブユニット４にセットして参照光のスペクトル測定を開始する。この時、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８は、約１秒以下の間隔でたとえば、ＬＤ１⇒ＬＤ２⇒ＬＤ３⇒ＬＤ４⇒ＬＤ５⇒ＬＤ６⇒ＬＤ７⇒ＬＤ８の順で順次発光する。この循環切換信号は，単素子型の受光素子１２へも伝達されて光源の切換毎にリセットする役割も果たしている。
【００２９】
発光ダイオードＬＤ１の光はレンズアレイ１１と導光ユニット２と集光ユニット５を経てプローブユニット４に至って投光材４０から射出され、参照光ユニット７で反射した参照計測光は受光材４１とミラー４２と集光ユニット６と導光ユニット３、そしてマイクロレンズ１３を経て受光素子１２に入る。受光素子１２の出力はＡ／Ｄ変換されて演算部１５に参照光電気変換信号Ｒｅｆとしてメモリーされる。
【００３０】
次に発光ダイオードＬＤ１を消灯するとともに単素子型受光素子１２をリセットし、次いで発光ダイオードＬＤ２を点灯させて参照光電気変換信号Ｒｅｆを得るということを、発光ダイオードＬＤ８の発光が完了するまで繰返し行う。この結果、演算部１５には前記８つの波長に対応する参照光電気変換信号Ｒｅｆが演算部１５にメモリされる。
【００３１】
この後、参照光ユニット７をプローブユニット４から取り外し、プローブユニット４を生体の皮膚表面に接触させ、測定を開始する。この時も、参照光スペクトル計測と同様の手順で，前記発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８を順次発光させるとともに、投光材４０から射出されて生体を透過拡散反射した生体計測光を単素子型受光素子１２で受光することで、８つの波長に対応する生体光電気変換信号Ｓｉｇを演算部１５は順次メモリする。
【００３２】
測定された参照光電気信号Ｒｅｆと生体電気信号Ｓｉｇとから、吸光度Ａｂｓは
Ａｂｓ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
で求めることができる。本例では８つの波長の光を用いて測定を行うことから、８個の吸光度Ａｂｓを計測することができる。
【００３３】
Ａｂｓ１３００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１４００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１５００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１５５０ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１６００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１７００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１８００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
Ａｂｓ１９００ｎｍ＝ｌｏｇ１０（Ｒｅｆ／Ｓｉｇ）
これら８個の吸光度Ａｂｓ情報をもとに前記演算部１５はあらかじめ格納されている生体成分濃度算出式に基づいて生体成分濃度を演算し、その演算結果を外部の表示装置に対して出力して表示させる。図１２〜図１６に上記動作についてのフローチャートを示す。
【００３４】
図５に他例を示す。これは参照光測定に際してアダプタとしての参照光ユニット７の着脱を不要としたもので、プローブユニット４には上記投受光部４ａと同様に構成された投受光部４ｂを投受光部４ａに隣接させて並置している。この投受光部４ｂは、投光材４０から出た光を受光材４１側に反射させる反射板４４を底面に備えたものとなっている。
【００３５】
また、ここでの導光ユニット２は、８つの光入力を１つの光出力とする光結合導波路２１と、１つの光入力を２つの光出力に選択的に振り分ける光スイッチ２５と、２つのミラー２２，２２とを導光路板であり、一方のミラー２２は光スイッチ２５で振り分けられた一方の光をプローブユニット４の投受光部４ａに導き、他方のミラー２２は光スイッチ２５で振り分けられた一方の光をプローブユニット４の投受光部４ｂに導く。
【００３６】
また導光ユニット３は、プローブユニット４の投受光部４ａのミラー４２で反射して集光ユニット６を通過した光と、プローブユニット４の投受光部４ｂのミラー４２で反射して集光ユニット６を通過した光とを結合して受光素子１２に導く光結合型の光導波路板で形成されている。
【００３７】
このものによる生体成分の定量は、図１７〜図２１のフローでも示すように、発光ダイオードアレー１０が出力する各波長の光毎に生体測定光と参照光とを交互に測定していく。この時、たとえば発光ダイオードＬＤ１が出力する波長の光による生体測定光と参照光との測定に際して、発光ダイオードＬＤ１を一旦消灯するとともに、受光素子１２に対するリセットと、光スイッチ２５の切換とを行わせるものであり、また発光させる発光ダイオードを切り換える際にも、受光素子１２に対するリセットと、光スイッチ２５の切換とを行わせる。参照光ユニット７の着脱操作が不要であるとともに、プローブユニット４を生体に押し当てた状態のままで参照光の測定も行えることから、生体成分の定量をより迅速に行うことができる。
【００３８】
図７及び図８に更に他例を示す。これはプローブユニット４に投受光部４ａのみを設けるものの、投受光部４ａが備えるミラー４２として、両面が鏡面となっているものを用いるとともに、導光ユニット３と反対側に集光ユニット６’と導光ユニット３’と受光ユニット８とを配置したもので、発光ダイオードアレー１０から出力されて導光ユニット２と集光ユニット５とを通じて投受光部４ａに入る光の一部を上記ミラー４２で集光ユニット６’と導光ユニット３’側に反射させて受光ユニット８が有する単素子型受光素子に導くようにしている。なお、他の構成は図１に示したものとほぼ同じである。両面ミラーとなっているミラー４２と受光ユニット８とによって、参照光を生体計測光と同時に計測することができる。また、計測時の光輝度が同時に計測できるため、より精度の高い計測が可能となる。なお、ミラー４２とは別のミラーをプローブユニット４に設けて、一部の光を受光ユニット８に導くようにしたものであってもよい。
【００３９】
また、ミラー４２として図９に示すように、一体型対称ミラーを用いて発光ダイオードアレー１０からの光の一部を受光材４１からの光の反射方向と同方向に、つまり受発光ユニット１の方向に反射させるようにしてもよい。この場合におても、計測時の光輝度が同時に計測できるため、より精度の高い計測が可能となるほか、前記のものと比較すると、同一方向への光経路となるために小型化にも有利である。ミラー４２を一体型対称ミラーでなく、複数のミラーで構成してもよい。また、図示例では、受発光ユニット１に２つの受光素子１２，１２を並べて生体測定光と参照光とを夫々で受光するようにして、生体測定光と参照光の同時測定ができるようにしているが、導光ユニット３として光結合型のものを用いて単一の受光素子１２で受光するようにしてもよい。
【００４０】
さらには図１０に示すように、ミラー４２に代えて光スイッチ４５を設けて、受光素子１２に導く光を発光ダイオードアレー１０からの光の一部とするか、受光材４１からの光とするかを切り換えるようにしてもよい。この場合、計測時の光経路誤差が減少し、より精度の高い計測が可能となる。
【００４１】
図１１は上記生体成分の定量装置を主体とする血糖値測定器９を示している。手首への装着用のベルト９１と、液晶ディスプレーからなる表示部９２とを備えた該血糖値測定器９では、上記ベルト９１を用いて手首に装着した時、プローブユニット４の先端が肌に接触するものであり、この状態でスイッチ部９３を操作して測定を開始させれば、前述のような発光ダイオードアレー１０の順次発光によって複数の波長による参照光と生体測定光との測定がなされ、この測定結果から血糖値が算出されて表示部９２に表示される。なお、上記表示部９２はフレキシブルプリント基板を介して本体基板９０に接続されており、本体基板９０上に重ねた状態でケースに収納される。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなるために、つまりは近赤外光の全光を照射して受光した光を分光分析するのではなく、複数の異なる波長の光を順次照射して受光を行うために、光源の小型化及び低電力化を図ることができるとともに、受光側に分光デバイスを必要とせず、受光についても単素子型受光素子でも良いものであってマルチチャンネル型受光手段等を必要とせず、全体として超小型・軽量・低電力のものとすることができるものであり、しかも上記の光源部とプローブ部と受光部と演算部とが一つのアセンブリユニットとして形成されていることから、小型で取り扱いが容易なものである。また、この分野の超高輝度の光源の開発の進歩が目覚しいことから、受光素子としてＩｎＧａＡｓ型の高価で冷却を要する素子から、汎用の赤外フォトダイオードや、赤外フォトトランジスタ等を用いることができる方向にあるために、小型で且つ安価なものを得ることができる。
【００４３】
各波長の光を生体を経ることなく受光部に導く参照光導光部を備えているとともに、生体成分濃度の算出にあたり参照光の吸光度を利用するものであれば、定量精度を更に高くすることができる。
【００４４】
そして光源部が波長の異なる光を出力する複数の発光ダイオードが並ぶ発光ダイオードアレーと、各発光ダイオードに対応するマイクロレンズが並ぶレンズアレーとで形成されていると、光源部をきわめて小さく構成することができる。
【００４５】
光源部とプローブ部との間に光源部からの光を屈曲させる光屈曲部を備えたものとしたり、プローブ部と受光部との間にプローブ部からの光を屈曲させて受光部に向ける光屈曲部を備えたものとしたり、更には光源部と受光部とが近接位置に配置され、光源部からプローブ部を経て受光部に至る光路が折り返し形状となっているものとすると、光路長に比して全体を小さくすることができて、小型化に関して有利となる。
【００４６】
光源部から出力される光を生体測定用と参照光測定用とに２分岐する分岐部を備えたものとすると、参照光測定を容易に行うことができるものとなる。
【００４７】
上記分岐部は光スイッチで形成したり、光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーで形成すると、参照光の取り出しが容易となる。
【００４８】
また、上記ミラーには、片面がプローブ部から受光部に至る光を反射させるためのミラーであり且つ他面が光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出すミラーとなっている両面ミラーを用いると、別途ミラーを用意しなくても参照光を取り出すことができる。
【００４９】
また、上記ミラーとして光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出してプローブ部からの光を受光する受光部と同方向にある受光部に向けるものを用いると、参照光の測定を受光部側で行うことができる。
【００５０】
また、上記ミラーとしてプローブ部から受光部に至る光を反射させる光路と光源部から出力される光の一部を参照光用に取り出す光路とを切り換える光スイッチでミラーを形成すれば、別途ミラーを用意しなくても参照光を取り出すことができる。
【００５１】
参照光導光部もアセンブリユニット内に組み込まれていることが好ましいのはもちろんである。
【００５２】
そして近赤外波長域１０００ｎｍ〜２５００ｎｍの中の異なる複数の波長の光を順次発光する光源部と、上記光を生体に向けて照射するとともに生体からの反射光もしくは生体を透過した透過光を受けるプローブ部と、プローブ部に入った光を電気信号に変換する受光部と、受光部で得られた前記波長毎の吸光度から演算処理して生体成分濃度を算出する演算部とからなり、発光部と受光部とは一体の受発光ユニットとして形成されて演算部が受発光ユニットに実装されており、受発光ユニット・プローブ部間が導光ユニットによる接続で一体化されて上記各部が一つのアセンブリユニットとして形成されていると、一体化してアセンブリユニットとすることが導光ユニットの存在でより簡便に行えるものであり、さらには発光部が発光ダイオードアレーを光源として備え、導光ユニットが各発光ダイオードからの光入力を結合して一つの光出力とする光結合導波路を備えた光導波路板で形成されていると、小型化の点でより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上の要部斜視図である。
【図３】同上のプローブ部の投受光部の端面図である。
【図４】同上の光路図である。
【図５】他例を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。
【図６】同上の要部斜視図である。
【図７】更に他例の分解斜視図である。
【図８】同上の光路図である。
【図９】別の例の光路図である。
【図１０】さらに別の例の光路図である。
【図１１】本発明に係る定量装置を備えた血糖値測定器を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部部品の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態の一例における動作のフローチャートである。
【図１３】同上のフローチャートである。
【図１４】同上のフローチャートである。
【図１５】同上のフローチャートである。
【図１６】同上のフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態の他例における動作のフローチャートである。
【図１８】同上のフローチャートである。
【図１９】同上のフローチャートである。
【図２０】同上のフローチャートである。
【図２１】同上のフローチャートである。
【図２２】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
１  受発光ユニット
２  導光ユニット
３  導光ユニット
４  プローブユニット
１０  発光ダイオードアレー
１２  受光素子
１５  演算部
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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