(57)【要約】 【課題】  非侵襲的なグルコース濃度測定において、種々の波長帯域の光を効率的に検出して、グルコース濃度を精度よく測定する。【解決手段】  生体Ａに照射する光を発生する光源と、該光源２から導かれた光を生体Ａに向けて照射する光照射部２７と、該光照射部２７に隣接して配置され、生体Ａ内において拡散された反射光を受光する反射光受光部２９と、生体Ａを挟んで前記光照射部２７に対向配置され、生体Ａ内を透過した透過光を受光する透過光受光部３１と、これら受光部２９，３１において受光された光を検出する光検出部と、該光検出部により検出された光のスペクトルに基づいて生体内のグルコース濃度を算出する演算部とを備えるグルコース濃度測定装置１を提供する。【選択図】      図６
2005224536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に照射する光を発生する光源と、該光源から導かれた光を生体に向けて照射する光照射部と、該光照射部に隣接して配置され、生体内において拡散された反射光を受光する反射光受光部と、生体を挟んで前記光照射部に対向配置され、生体内を透過した透過光を受光する透過光受光部と、これら受光部において受光された光を検出する光検出部と、該光検出部により検出された光のスペクトルに基づいて生体内のグルコース濃度を算出する演算部とを備えるグルコース濃度測定装置。
【請求項２】
前記光照射部と、前記透過光受光部とが隙間をあけて対向配置され、
前記隙間に生体の一部を挟んだ状態に配置する生体配置手段を備える請求項１に記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項３】
前記生体配置手段が、前記隙間に生体の一部を吸引する吸引手段を備える請求項２に記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項４】
前記光照射部が複数の光ファイバを直線状に複数列配列してなり、
前記反射光受光部が、前記複数列の光ファイバの間に直線状に配置された光ファイバからなる請求項１から請求項３のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項５】
前記光照射部が複数の光ファイバを円環状に配列してなり、
前記反射光受光部が、前記円環状の光ファイバの中央近傍に配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、グルコース濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、糖尿病の判断のために血中グルコース濃度測定が行われており、特に、糖尿病患者のインシュリン投与量を決定する血糖値を検査するために、グルコース濃度の測定が行われている。グルコース濃度の測定は、一般に、指や腕から採取した血液を直接分析することにより行われている。患者の体内における血液中のグルコース濃度は、食事の前後や運動後などの測定条件によって変化するため、正確な血糖値を得るためには、頻繁なグルコース濃度測定が必要である。
しかしながら、採血した血液を直接分析する上記方法は、グルコース濃度の測定の度に注射針等を刺して採血しなければならず、患者にかかる負担が大きいという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、指、腕、耳朶などの生体組織に対し、外部から近赤外光を照射して生体内で拡散させ、生体外に出射された光を検出する非侵襲的なグルコース濃度測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の方法は、複数本の発光ファイバと複数本の受光ファイバとを束ねて構成した光ファイババンドルを用意し、該光ファイババンドルを構成する各光ファイバの先端面を生体表面に接触状態に配置する。そして、ハロゲンランプから複数の発光ファイバに集光した近赤外光をそれら発光ファイバの先端面から照射することにより、生体内に入射させ、生体内において拡散されて生体表面から生体外に戻る光を複数の受光ファイバにおいて受光するとともに、受光された光のスペクトルを分析することによりグルコースの濃度を算出するものである。
【特許文献１】特開２０００−１３１３２２号公報（図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される方法は、多数の発光ファイバおよび受光ファイバを使用して、照射光量および検出光量を増加させることで、検出されるグルコース濃度の情報量を増加させている。しかしながら、生体内において拡散あるいは透過されて、体外に放出される光はごく微量であり、発光ファイバから受光ファイバまでの複数のファイバ間を光が伝播する間に、種々の生体組織によって散乱、吸収されるため、光量が大幅に減衰するという問題がある。特に、グルコース濃度に大きく関係する波長帯域の光をできる限り効率的に検出することが必要であるが、波長帯域によっては散乱または吸収により検出することが困難となる場合もある。
【０００５】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、種々の波長帯域の光を効率的に検出して、グルコース濃度を精度よく測定することができるグルコース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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、生体に照射する光を発生する光源と、該光源から導かれた光を生体に向けて照射する光照射部と、該光照射部に隣接して配置され、生体内において拡散された反射光を受光する反射光受光部と、生体を挟んで前記光照射部に対向配置され、生体内を透過した透過光を受光する透過光受光部と、これら受光部において受光された光を検出する光検出部と、該光検出部により検出された光のスペクトルに基づいて生体内のグルコース濃度を算出する演算部とを備えるグルコース濃度測定装置を提供する。
【０００７】
この発明によれば、光源から発せられた光が光照射部から生体に向けて出射されると、出射された光は生体内において拡散または透過させられる。生体内において拡散された反射光は、光照射部側の生体表面に戻り、光照射部に隣接して配置されている反射光受光部により受光される。また、生体内を透過した透過光は、生体を挟んで光照射部に対向配置されている透過光受光部により受光される。これらの受光部において受光された光は、それぞれ光検出器により検出される。その後に、演算部において検出された光のスペクトルに基づいて生体内のグルコース濃度が算出される。したがって、この発明によれば、生体内において拡散された反射光および生体内を透過した透過光のいずれもが同時に検出されて、グルコース濃度の測定に利用されるので、種々の波長帯域に応じて効率的にグルコース濃度の情報を取得することが可能となり、測定精度を向上することができる。
【０００８】
また、上記発明においては、前記光照射部と、前記透過光受光部とが隙間をあけて対向配置され、前記隙間に生体の一部を挟んだ状態に配置する生体配置手段を備えることが好ましい。
この発明によれば、生体配置手段の作動により、光照射部と透過光受光部との隙間に生体の一部が挟まれた状態に配置され、光照射部から出射された光が生体を透過して透過光受光部に受光されるようにすることができる。
【０００９】
この場合に、生体配置手段が、前記隙間に生体の一部を吸引する吸引手段を備えることとしてもよい。
吸引手段を作動させると、光照射部と透過光受光部との間の隙間に生体の一部を吸引により容易に挟んだ状態に配置することが可能となる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記光照射部が複数の光ファイバを直線状に複数列配列してなり、前記反射光受光部が、前記複数列の光ファイバの間に直線状に配置された光ファイバからなることとしてもよい。
この発明によれば、反射光受光部の両側に光照射部が配置されるので、反射光受光部において受光される光量を大きく確保することができる。
【００１１】
さらに、上記発明においては、前記光照射部が複数の光ファイバを円環状に配列してなり、前記反射光受光部が、前記円環状の光ファイバの中央近傍に配置されていることとしてもよい。
このようにすると、円環状に配列された複数の光ファイバからなる光照射部から発せられ、生体内において拡散された反射光が、光ファイバの中央近傍の反射光受光部に受光されるので、反射光受光部における受光量をさらに大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るグルコース濃度測定装置によれば、生体内における反射光のみならず、生体内における透過光をも検出して、グルコース濃度の測定に利用することができる。したがって、種々の波長帯域における光をグルコース濃度の測定に効率的に利用することとして、グルコースに関する情報量を増大させ、測定精度を向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係るグルコース濃度測定装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１は、図１に示されるように、生体Ａに照射する光を発生する光源２と、該光源２から出射された光を分光する分光部３と、分光部３から出射された分光された光を生体Ａに向けて照射し、生体Ａ内を拡散または透過した光を受光する測定部４と、測定部４において受光された光を検出する光検出部５と、該光検出部５により検出された光のスペクトルに基づいて生体Ａ内のグルコース濃度を算出する演算部６とを備えている。
【００１４】
前記光源２は、例えば、ハロゲンランプ、波長帯域を異にする複数の広帯域光源、例えば、ＡＳＥ(Amplified Spontaneous
Emission)光源や、ＳＬＤ(Super Luminescence Diode)光源からの光をマルチプレクサで合波した光源、あるいはこれらの組み合わせからなる光源のいずれでもよい。ハロゲンランプによれば、簡易かつ安価に構成できる利点があり、広帯域光源からの光を合波した光源によれば、高輝度の光を効率よく伝播することができる利点がある。
【００１５】
前記分光部３は、入力された高周波の周波数に応じて、入射された光の内の特定の波長の光のみをさらに分光して出射する音響光学可変波長フィルタ７（ＡＯＴＦ：Acoust-Optic
Tunable Filter、以下、ＡＯＴＦという。）と、該ＡＯＴＦ７に高周波を供給して制御するフィルタ制御部８とを備えている。
前記フィルタ制御部８は、ＡＯＴＦ７に対して特定の周波数の高周波を供給する。フィルタ制御部８からＡＯＴＦ７に供給される高周波の周波数は、所定の速度で順次変更されるようになっている。
【００１６】
また、フィルタ制御部８は、ＡＯＴＦ７に対して高周波を供給するのと同期して、該高周波を後述する演算部６に供給するようになっている。図中、符号９は、高周波の基本周波数を発生する発振器、符号１０は加算器を示している。これにより、ＡＯＴＦ７および演算部６には、発振器９から供給される基本周波数とフィルタ制御部８から供給される周波数とが加算された周波数の高周波がそれぞれ入力されるようになっている。
【００１７】
ＡＯＴＦ７から出力された分光された光は、光ファイバ１１によって測定部４に導かれている。
このＡＯＴＦ７の出口に配置された光ファイバ１１は、特に制限されるものではないが、本実施形態においては、ＡＯＴＦ７の出力角度に変動が生じても、その光を全て光ファイバ１１の端面から入射させることができるように、比較的コア径の大きなマルチモードファイバが採用されている。マルチモードファイバによれば、光学系の機械的なズレや変形によって光路が変動する場合にも、ＡＯＴＦ７から出射される光を漏れなく入射させることが可能である。
【００１８】
ＡＯＴＦ７と測定部４との間には、ＡＯＴＦ７から入射されてきた光を２方向に分岐させる第１の光分岐部１２が設けられている。この第１の光分岐部１２は、例えば、図２に示されるように、光ファイバ１１の端面に対向して配置されたコリメートレンズ１３と、該コリメートレンズ１３によりコリメートされた光を２方向に分岐させるビームスプリッタ１４と、分岐されたコリメート光を２本の光ファイバ１５，１６に集光させる２つの集光レンズ１７，１８とを備えている。
【００１９】
第１の光分岐部１２におけるビームスプリッタ１４の分岐比率は、例えば、測定部４に向かう測定光が９５％、参照光検出器１９に向かう参照光が５％程度となるように設定されている。
第１の光分岐部１２における分岐後の一方の光ファイバ１５は、さらに、第２の光分岐部２０において、複数の光ファイバ２１ａからなるファイババンドル２１に分岐されて前記測定部４に接続されている。もう一方の光ファイバ１６は、後述する参照光検出器１９に分岐された光を導くように構成されている。第２の光分岐部２０は、例えば、図３に示されるように、複数のファイバカプラ２２により分岐する構造のものであり、本実施形態では、例えば、１４本（図は、その内の８本を示している。）の光ファイバ２１ａに分岐されるようになっている。分岐された光ファイバ２１ａは束ねられることによりファイババンドル２１を形成してコネクタ２３を介して装置本体２４の外部に出るようになっている。
【００２０】
前記測定部４は、図１および図４〜図６に示されるように、測定ヘッド２５を備えている。該測定ヘッド２５の先端面２５ａには、中央部において最も深さが深くなる円弧溝状の凹部２６が設けられている。この凹部２６は、約２ｍｍ程度の溝幅を有している。生体を２ｍｍに薄くして光を照射することにより、透過光の光量を増大させるようになっている。また、前記凹部２６は、その最も深い位置で約５ｍｍ程度の深さを有している。また、この凹部２６には、該凹部２６内の空気を負圧に吸引する吸引手段３２を接続する接続穴３３が設けられている。吸引手段は、例えば、吸引ポンプであり、接続穴３３内の空気を図５の矢印Ｂのように吸引することによって、凹部２６内を負圧にするように構成されている。
【００２１】
この凹部２６の一内壁面２６ａには、前記第２の光分岐部２０によって分岐された１４本の光ファイバ２１ａの端面を、図４〜図６に示されるように配置した光照射部２７が設けられている。この光照射部２７は、図４および図６（ａ）に示されるように、それぞれ７本の光ファイバ２１ａを２列の直線状に配列して構成されている。なお、本実施形態では光ファイバ２１ａ列を２列としているが、これに限定されるものではなく、３列以上配列してもよい。
【００２２】
また、この光照射部２７と同じ内壁面２６ａには、光照射部２７に隣接して端面を配置された７本の光ファイバ２８からなる反射光受光部２９が設けられている。この反射光受光部２９は、前記光照射部２７を構成する２列の光ファイバ２１ａ列の中間位置に７本の光ファイバ２８を一列に配列して構成されている。光照射部２７の光ファイバ２１ａと反射光受光部２９の光ファイバ２８との中心間距離は、グルコースを多く含む真皮領域にまで測定光が進達するように、約０．４〜０．８ｍｍである。これにより、反射光受光部２９の光ファイバ２８により受光される反射光は、生体Ａ組織内を真皮の深さまで進達した光を多く含んでいるようになる。
【００２３】
また、前記光照射部２７に対向する前記凹部２６の他の内壁面２６ｂには、図６（ｂ）に示されるように、該内壁面２６ｂに端面を配置された１４本の光ファイバ３０からなる透過光受光部３１が設けられている。透過光受光部３１は、図５に示されるように、前記光照射部２７を構成する１４本の全ての光ファイバ２１ａの端面に対し、凹部２６の隙間を隔てて対向する位置に各光ファイバ３０の端面を配置している。これにより、光照射部２７から出射され、凹部２６をまっすぐに透過した透過光が各光ファイバ３０により受光されるようになっている。
【００２４】
これら反射光受光部２９および透過光受光部３１の光ファイバ２８，３０は、束ねられることによりファイババンドル３４を形成して、コネクタ３５により装置本体２４内部に戻されるようになっている。
【００２５】
前記光検出器５，１９は、例えば、ＰｂＳセンサ、あるいは、ＩｎＧａＡｓセンサである。一方の参照光検出器１９は、上述したように、第１の光分岐部１２において分岐された一方の光ファイバ１６の端面に対向配置されており、該光ファイバ１６から出射されてきた参照光を検出して検出信号を出力するようになっている。また、他方の信号光検出器５は、前記ファイババンドル３４を構成している光ファイバ２８，３０の端面に対向して配置されており、これら光ファイバ２８，３０により受光され伝播されてきた反射光および透過光を検出して検出信号を出力するようになっている。
【００２６】
前記演算部６は、前記信号光検出器５の検出信号および前記参照光検出器１９の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ３６と、該アンプ３６から出力された電気信号から特定の周波数の信号のみを抽出するロックイン検波器３７と、該ロックイン検波器３７から出力された電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３８と、該Ａ／Ｄ変換器３８から出力されたディジタル信号に基づいてグルコース濃度を算出するコンピュータ３９とを備えている。
【００２７】
前記ロックイン検波器３７は、前記フィルタ制御部８から供給された高周波を受信して、アンプ３６からの電気信号から、高周波の周波数に一致する周波数成分の電気信号のみを抽出するようになっている。
また、コンピュータ３９は、ロックイン検波器３７により抽出された電気信号をＡ／Ｄ変換した出力信号と、前記フィルタ制御部８から供給された高周波の周波数に対応してＡＯＴＦ７から発せられる光の波長信号とを入力されるようになっている。
【００２８】
これにより、コンピュータ３９においては、Ａ／Ｄ変換器３８から得られた複数の出力信号と、フィルタ制御部８から得られた各出力信号に対応する波長信号とから得られる出力信号のスペクトル分布に基づいて、特定の波長領域、例えば、波長１６００ｎｍ近傍の領域における出力信号値からグルコース濃度が演算されるようになっている。
なお、コンピュータ３９には、ディスプレイ（図示略）が備えられており、コンピュータ３９において演算されたグルコース濃度値が表示されるようになっている。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１を用いて生体Ａ内の体液のグルコース濃度を測定するには、測定ヘッド２５の先端面２５ａを、該先端面２５ａに形成された凹部２６を塞ぐように、生体Ａ、例えば、指先の表面に密着させる。なお、測定部位は、指先の他、掌、前腕等でもよい。特に、凹部２６内に生体Ａの一部を容易に吸引するためには、比較的柔らかい皮膚を有する部位が好ましい。
【００３０】
この状態で、吸引手段３２を作動させる。これにより、図５に示されるように、凹部２６内が負圧に吸引されるので、測定ヘッド２５の先端面２５ａに密着させられた生体Ａの一部が凹部２６内に入り込むように吸引される。そして、これによって、測定ヘッド２５に設けられた凹部２６内に入り込んだ生体Ａの一部を挟んで対向する位置に光照射部２７の光ファイバ２１ａと透過光受光部３１の光ファイバ３０とが配置される。
【００３１】
この状態で、光源２を作動させ、光源２から発せられた光を光ファイバ４０に入射させる。光ファイバ４０によって伝播された光はＡＯＴＦ７に入射される。ＡＯＴＦ７を作動させるには、ＡＯＴＦ７により分光する測定光の波長に対応する周波数の高周波をフィルタ制御部８からＡＯＴＦ７に供給する。これにより、入射された光から所定波長の測定光が分光されて出射されることになる。
【００３２】
この場合において、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１によれば、ＡＯＴＦ７の出射部にマルチモードファイバ１１が接続されているので、分光時に測定光の出射角度が変動しても、あるいは、光学系の機械的なズレや変形が生じても、ＡＯＴＦ７から出射された測定光はコア径の大きなマルチモードファイバ１１に漏れなく入射されることになる。その結果、光源２から発せられた光が無駄なく測定ヘッド２５に送られるので、生体Ａから得られる信号光の光量を最大限に確保することができる。そして、受光量を大きく確保することでＳ／Ｎ比を改善し、測定精度を向上することができるという効果がある。
【００３３】
ＡＯＴＦ７から出射された測定光は、光ファイバ１１を介して第１の光分岐部１２に送られ、該第１の光分岐部１２においてその一部を参照光として分岐される。分岐された参照光は、光ファイバ１６の端面に対向配置されている参照光検出器１９によりそのまま検出されることになる。
【００３４】
参照光を分離された残りの測定光は、集光レンズ１７によって、光ファイバ１５内に入射されて、第２の光分岐部２０に送られる。第２の光分岐部２０においては、複数のファイバカプラ２２を通過する間に、１本の測定光が１４本の測定光に分岐される。各ファイバカプラ２２における分岐比率は、第２の光分岐部２０から出力される１４本の測定光が全て同等の強度となるように設定しておくことが好ましい。
【００３５】
第２の光分岐部２０から出力された１４本の光ファイバ２１ａからなるファイババンドル２１は、コネクタ２３を介して装置本体２４の外部に導かれ、装置本体２４の外部に配置されている測定ヘッド２５まで伝播される。
各光ファイバ２１ａの端面は、凹部２６内に吸引されている生体Ａの表面に密着させられているので、該光ファイバ２１ａから出射された測定光は、生体Ａ内に入射される。生体Ａ内に入射された測定光は、生体Ａ内を進行する間に、その一部は、生体組織に衝突して拡散され、他の一部は生体組織を透過して直進する。測定光は、通過する生体Ａ組織や体液の成分に応じて、特定の波長領域の光を吸収される。したがって、生体Ａ内で拡散または透過されることにより生体Ａ外に出射された信号光は、通過した生体Ａ組織や体液に応じた特定の波長領域の光量が低下していることになる。
【００３６】
反射光受光部２９の光ファイバ２８は、上述したように光照射部２７の光ファイバ２１ａとの間の距離を一定に固定されているので、その距離に応じた深さまで進達した光を多く含む反射光を受光する。本実施形態の場合には、測定光は真皮領域まで進達した後に、入射表面に戻って、光照射部２７の光ファイバ２１ａに隣接している反射光受光部２９の光ファイバ２８に受光されるので、受光される反射光はグルコースの情報を多く含んでいることになる。
受光された反射光は、反射光受光部２９の光ファイバ２８を介して装置本体２４内に戻され、光ファイバ２８の端面に対向配置されている信号光検出器５により検出される。
【００３７】
また、透過光受光部３１の光ファイバ３０は、凹部２６内に吸引されて薄く引き延ばされた生体Ａの一部に対し、光照射部２７から照射されて、生体Ａ内を直進した透過光を受光する。生体Ａを凹部２６の溝幅程度の厚さにすることにより、生体Ａを透過する透過光の光量が多くなり、透過光受光部３１の光ファイバ３０には多くの透過光が受光されることになる。
受光された透過光は、透過光受光部３１の光ファイバ３０を介して、反射光受光部２９の光ファイバ２８とともにファイババンドル３４として装置本体２４内に戻され、ファイババンドル３４の端面に対向配置されている信号光検出器５により検出される。
【００３８】
また、光照射部２７から出射されて生体Ａ内に入射される光の内、オーバートーン領域に配される波長帯域の光は、生体Ａ内において拡散されやすく、反射光受光部２９に多く受光されることになる。一方、コンビネーション領域に配される波長帯域の光は、生体Ａ内において拡散されるよりもむしろ透過されやすく、透過光受光部３１に多く受光されることになる。
【００３９】
したがって、オーバートーン領域に配されている波長帯域の内、１５８９ｎｍ±２５ｎｍの波長帯域および１６９５ｎｍ±２５ｎｍの波長帯域の光は、グルコースに対して特徴的な吸収特性を示す光であり、反射光受光部２９の光ファイバ２８に多く受光されることになる。また、コンビネーション領域に配される波長帯域の内、２０５０ｎｍ〜２３５０ｎｍの波長帯域の光も、グルコースに対して特徴的な吸収特性を示す光であり、透過光受光部３１に多く受光されることになる。
【００４０】
信号光検出器５および参照光検出器１９からの出力信号は、演算部６に入力されると、アンプ３６によってそれぞれ増幅される。信号光検出器５により検出される信号光の大きさは、生体Ａに入射される光、すなわち、ＡＯＴＦ７から発せられた測定光の強度の変動とともに変動する。したがって、生体Ａへの入射前の測定光の一部を参照光として参照光検出器１９により検出しておき、後述するコンピュータ３９において受光された信号光から差し引くことにより、ＡＯＴＦ７から発せられる測定光の強度変動による信号光強度の変動を除去することが可能となる。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１においては、第１の光分岐部１２における分岐比率が、測定光９５％、参照光５％程度に設定されているので、測定光が生体Ａ内で減衰されて得られる信号光と参照光とのレベルを同等にして測定光の強度変動による信号光強度の変動を効果的に除去することができる。この場合に、コンピュータ３９においては、参照光検出器１９からの出力信号に所定の係数をかけることにより、信号レベルを調整してもよい。
【００４１】
アンプ３６において増幅された各検出器５，１９からの出力信号は、それぞれロックイン検波器３７を通過させられる。これにより、フィルタ制御部８からのＡＯＴＦ７に入力された高周波に対応する波長の光に関する出力信号のみが抽出される。したがって、抽出された出力信号には、生体Ａに入射された測定光と波長を同じくする生体Ａからの散乱光の情報のみが含まれ、他の波長の光、例えば、外来光に関する情報は除かれている。その結果、外来光等によるノイズの発生を抑制することができる。
【００４２】
そして、ロックイン検波器３７において抽出された出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３８によってディジタル信号に変換させられてコンピュータ３９に入力される。フィルタ制御部８からＡＯＴＦ７に入力される高周波の周波数が順次変更されており、コンピュータ３９には、生体Ａに入射させた測定光の波長情報が、フィルタ制御部８から順次供給される。したがって、コンピュータ３９においては、出力信号と波長情報との関係を示す波長特性が求められていくことになる。また、コンピュータ３９は、求めた波長特性の内、所定の波長領域、例えば、波長１６００ｎｍ近傍の領域における出力信号値を求めることにより、生体Ａ内部のグルコース濃度を演算する。そして、演算されたグルコース濃度値は、ディスプレイに表示されることになる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１によれば、生体Ａ内において拡散されて生体Ａ外に戻る反射光のみならず、生体Ａ内を透過する透過光をも同時に検出するので、オーバートーン領域に配されるグルコースに特徴的な吸収特性を示す波長帯域の光およびコンビネーション領域に配されるグルコースに特徴的な吸収特性を示す波長帯域の光を漏れなく検出して、グルコースに関する情報量を増大させ、測定精度を向上することができるという効果がある。
【００４４】
この場合に、光照射部２７としては共通のものを利用するので、簡易な構成で上記効果を達成することができる。
また、反射光受光部２９の両側に光照射部２７が配置されているので、両側の光照射部２７から発せられた光の反射光を中央の反射光受光部２９に集中させて多くの光量の反射光を受光することができる。
【００４５】
さらに、第１の光分岐部１２により、測定光の一部を参照光として分離して検出し、検出された信号光との差分をとることで測定光の強度レベルの変動による信号光強度の変動による測定精度の低下を抑制することができる。また、ＡＯＴＦ７の出口にマルチモードファイバを接続したので、ＡＯＴＦ７における偏光による出射角の変動、あるいは、光学系における機械的なズレや変形によってもＡＯＴＦ７から出射される光を無駄なく回収して測定ヘッド２５に送ることができる。
【００４６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
第１に、上記実施形態においては、光照射部２７を２列の直線状に配列し、その間に一列の直線状に反射光受光部２９を配列したが、図７（ａ）に示すように光照射部２７を円環状に配列し、その中央近傍に反射光受光部２９を配置してもよい。このようにすることで、上記実施形態と同様に、光照射部２７から発せられる光を反射光受光部２９に集中させることができる。
また、上記実施形態においては、２列の直線状の光照射部２７に対向して２列の直線状の透過光受光部３１を配列したが、上記のように光照射部２７を円環状とする場合は、図７（ｂ）に示されるように、これに対向する位置に円環状光ファイバ３０を配置した透過光受光部３１を設けることが好ましい。
【００４７】
第２に、分光器として、ＡＯＴＦ７を採用したが、これに代えて、グレーティングとスキャンミラーとを組み合わせたもの等を採用してもよい。この場合、光検出器としてはリニアアレイセンサを採用することが好ましい。
第３に、第１の光分岐部１２として、コリメートレンズ、集光レンズおよびビームスプリッタを組み合わせたものを例示して説明したが、これに代えて、第２の光分岐部２０と同様に、ファイバカプラ（図示略）により分岐する構造のものにしてもよい。逆に、第２の光分岐部２０として、コリメートレンズ等を組み合わせたものを採用してもよい。
【００４８】
第４に、光照射部２７と透過光受光部３１との間に生体Ａの一部を配置する生体配置手段として、測定ヘッド２５の先端面２５ａに溝状の凹部２６を設け、該凹部２６に生体Ａの一部を吸引する吸引手段（例えば、吸引ポンプ等）を採用したが、これに代えて、光照射部２７の光ファイバ２１ａの端面および反射光受光部２９の光ファイバ２８の端面を露出させた表面と、透過光受光部３１の光ファイバ３０の端面を露出させた表面とを互いに近接、離間可能に設け、これらの表面の間に生体Ａの一部を挟み込むクリップのように構成してもよい。
【００４９】
第５に、透過光受光部３１および反射光受光部２９に受光された光を、ファイババンドル３４としてまとめて信号光検出器５に導いて検出することとしたが、透過光受光部３１により受光された光と反射光受光部２９により受光された光を別々の信号光検出器により検出することにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１においては、信号光検出器５および参照光検出器１９からの出力信号をそれぞれ別個のアンプ３６で増幅し、別個のロックイン検波器３７およびＡ／Ｄ変換器３８を介してコンピュータ３９に入力し、該コンピュータ３９において差分処理を行うこととしたが、これに代えて、図８に示されるように、差動アンプ３６′に入力することにより、得られた差分信号を単一のロックイン検波器３７およびＡ／Ｄ変換器３８を介してコンピュータ３９に入力することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の一実施形態に係るグルコース濃度測定装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１のグルコース濃度測定装置の第１の光分岐部を説明する概略図である。
【図３】図１のグルコース濃度測定装置の第２の光分岐部を説明する概略図である。
【図４】図１のグルコース濃度測定装置の測定ヘッドを示す縦断面図である。
【図５】図４の測定ヘッドに生体の一部を吸引した状態を示す縦断面図である。
【図６】図４の測定ヘッドにおける光ファイバの配列を示す概略図である。
【図７】図６の光ファイバの配列の変形例を示す概略図である。
【図８】図１のグルコース濃度測定装置の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ  生体
１  グルコース濃度測定装置
２  光源
５  光検出部
６  演算部
２１ａ，２８  光ファイバ
２６  凹部（生体配置手段）
２７  光照射部
２９  反射光受光部
３１  透過光受光部
３２  吸引手段（生体配置手段）
【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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