(57)【要約】 【課題】  非侵襲的なグルコース濃度測定において、光を入射させる生体の表面状態の変動によって発生するノイズを低減して測定精度を向上する。【解決手段】  生体Ａに照射する光を発生する光源２と、生体Ａ表面に接触配置され、光源２から導かれた光を生体に向けて照射する投光部１７と、光源２から投光部１７までの光路に配置され、生体Ａにおいて反射されて戻る反射光Ｓ３を分岐する反射光分岐部９と、反射光分岐部９において分岐された反射光Ｓ３を検出する反射光検出器８と、投光部１７に隣接して配置され、生体Ａ内において拡散または透過した光を受光する受光部１８と、受光部１８において受光された光を検出する信号光検出器５と、これら反射光検出器８および信号光検出器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とを備えるグルコース濃度測定装置１を提供する。【選択図】      図１
2005296386.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、
生体表面に接触配置され、前記光源から導かれた光を生体に向けて照射する投光部と、
前記光源から前記投光部までの光路に配置され、生体において反射されて戻る反射光を分岐する反射光分岐部と、
反射光分岐部において分岐された反射光を検出する反射光検出器と、
前記投光部に隣接して配置され、生体内において拡散または透過した光を受光する受光部と、
受光部において受光された光を検出する信号光検出器と、
これら反射光検出器および信号光検出器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】
前記光源から発せられた光を投光部に導く光ファイバを備え、
前記反射光分岐部が、ファイバカプラからなる請求項１に記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項３】
前記反射光分岐部が、ビームスプリッタからなる請求項１に記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項４】
前記反射光分岐部に入射する光に対する分岐される反射光の比率が１／２より小さい請求項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】
光源から出射された光を分光する分光器を備え、
前記反射光分岐部が、分光器と投光部との間に配置されている請求項１から請求項４のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項６】
反射光分岐部において分岐された反射光を分光する反射光分光器を備え、
前記反射光検出器が、反射光分光器により分光された光を検出するリニアアレイセンサからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項７】
前記受光部において受光された光を分光する信号光分光器を備え、
前記信号光検出器が、信号光分光器により分光された光を検出するリニアアレイセンサからなる請求項６に記載のグルコース濃度測定装置。
【請求項８】
前記反射光分岐部と、前記反射光検出器および信号光検出器が、同一の筐体内に収容されている請求項１から請求項７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２つ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。したがって、照射光に含まれる僅かなノイズによっても測定精度が低下してしまうため、光を入射させる生体の表面状態により光量が微妙に変動するゆらぎノイズのような微細なノイズも除去しておくことが必要となる。
【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、光を入射させる生体の表面状態の変動によって発生するノイズを低減して測定精度を向上し得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、生体表面に接触配置され、前記光源から導かれた光を生体に向けて照射する投光部と、前記光源から前記投光部までの光路に配置され、生体において反射されて戻る反射光を分岐する反射光分岐部と、反射光分岐部において分岐された反射光を検出する反射光検出器と、前記投光部に隣接して配置され、生体内において拡散または透過した光を受光する受光部と、受光部において受光された光を検出する信号光検出器と、これら反射光検出器および信号光検出器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投光部から生体内に入射されると、入射された光が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光は生体表面に戻り、投光部に隣接して配置されている受光部により受光され、信号光検出器により検出される。一方、光源から発せられ投光部から生体表面に向けて照射された光のうちの一部は、生体表面において反射されて光源から投光部に向かう光路と同じ光路を通って光源方向に戻る。反射光は、光源から投光部までの光路に設けられた反射光分岐部により分岐され、反射光検出器により検出される。
【０００８】
そして、演算部においてはこれら信号光検出器および反射光検出器により検出された光に基づいてグルコース濃度が算出される。この場合において、反射光検出器により検出される反射光は、生体の表面状態に応じて変動するので、これをグルコース濃度の算出に利用することにより、表面状態の変動により発生するノイズを抑えて測定精度を向上することが可能となる。
【０００９】
上記発明においては、前記光源から発せられた光を投光部に導く光ファイバを備え、前記反射光分岐部がファイバカプラからなることとしてもよい。また、前記反射光分岐部がビームスプリッタからなることとしてもよい。
このようにすることで、簡易な構成により反射光を分岐して表面状態の変動によるノイズを低減することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記反射光分岐部に入射する光に対する分岐される反射光の比率が１／２より小さいことが好ましい。
このようにすることで、光源から発せられる光のうち、反射光分岐部により分岐されることなく生体に向けて照射される光の光量を多くすることができるので、測定に必要な光量を確保しつつ、表面状態の変動により発生するノイズを除去するための情報を得ることができる。
【００１１】
また、上記発明においては、光源から出射された光を分光する分光器を備え、前記反射光分岐部が、分光器と投光部との間に配置されていることとしてもよい。
光源から発せられた光が分光器により分光された後に生体内に入射されるので、波長ごとのグルコース濃度情報を容易に取得することができる。また、分光器において分光する光の波長を順次変化させることにより、波長特性を容易に取得することができる。
この場合に、生体表面における反射光も波長ごとに取得できるので、表面状態の変動により発生するノイズを波長ごとに除去することが可能となる。
【００１２】
また、上記発明においては、反射光分岐部において分岐された反射光を分光する反射光分光器を備え、前記反射光検出器が、反射光分光器により分光された光を検出するリニアアレイセンサからなることとしてもよい。
光源から発せられた光をそのまま生体に入射させた後に、生体表面において反射されて戻る反射光を反射光分光器により分光してリニアアレイセンサにより検出するので、表面状態の情報を、全ての波長帯域にわたって一度に取得することができる。
【００１３】
この場合に、前記受光部において受光された光を分光する信号光分光器を備え、前記信号光検出器が、信号光分光器により分光された光を検出するリニアアレイセンサからなることとすれば、グルコース濃度の情報を、全ての波長帯域にわたって、同時に一度に取得することができる。また、同時に取得された表面状態の情報と対応づけることができるので、生体表面の状態が時間的に変動する場合においても、それにより変動するノイズを低減することが可能となる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記反射光分岐部と、前記反射光検出器および信号光検出器が、同一の筐体内に収容されていることが好ましい。
このようにすることで、反射光分岐部、反射光検出器および信号光検出器を同一の環境下に配することができる。これらは、温度条件等の環境変動により影響を受け易いので、同一環境下に配することにより、異なる影響を受けることを防止し、環境変動による測定精度の変動を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るグルコース濃度測定装置によれば、生体表面における反射光を検出して、グルコース濃度の測定に利用するので、表面状態の変動により発生するノイズを低減し、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】
【００１６】
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器３と、分光器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プローブ４と、該測定プローブ４において受光された光を検出する信号光検出器５と、該信号光検出器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。
【００１７】
また、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１は、分光器３により分光された光を測定光Ｓ１と参照光Ｓ２とに分岐する参照光分岐部７と、分岐された参照光Ｓ２を検出する分岐光検出器８とを備えている。また、参照光分岐部７と測定プローブ４との間には、測定プローブ４において反射されて戻る反射光Ｓ３を分岐する反射光分岐部９が設けられている。前記分岐光検出器８は、反射光分岐部９において分岐された反射光Ｓ３をも検出するようになっている。
【００１８】
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。
【００１９】
前記分光器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出射する音響光学可変波長フィルタ（ＡＯＴＦ：Acoust-Optic
Tunable Filter、以下、ＡＯＴＦという。）と、該ＡＯＴＦ３に高周波を供給して制御するフィルタ制御部１０とを備えている。
前記フィルタ制御部１０は、ＡＯＴＦ３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１０からＡＯＴＦ３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。
【００２０】
また、フィルタ制御部１０がＡＯＴＦ３に対して供給する高周波の周波数は、コンピュータ２４により制御されるようになっている。図中、符号１１は、同期検波のための基本周波数を発生する発振器、符号１２は乗算器を示している。これにより、ＡＯＴＦ３には、発振器１１から供給される基本周波数とフィルタ制御部１０から供給される周波数とが乗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。
【００２１】
前記参照光分岐部７は、例えば、図２に示されるように、ＡＯＴＦ３から発せられた光を２方向に分岐させるビームスプリッタ１３と、該ビームスプリッタ１３により分岐された参照光Ｓ２を光ファイバ１４の端面に集光させるコリメータ１５とを備えている。分岐された参照光Ｓ２は、コリメータ１５によって光ファイバ１４の端面に集光させられ、後述する分岐光検出器８に導かれるようになっている。参照光分岐部７におけるビームスプリッタ１３の分岐比率は、例えば、測定プローブ４に向かう測定光Ｓ１が９５％、参照光検出器８に向かう参照光Ｓ２が５％程度となるように設定されている。
【００２２】
前記測定プローブ４には、その先端面４ａに、図３に示されるように、中心に１本の照射用光ファイバ１７が配置され、その周囲に間隔をあけて複数本の受光用光ファイバ１８が配置されている。すなわち、測定プローブ４の先端面４ａを生体Ａの表面に密着させた状態で装置を作動させることにより、測定プローブ４の中心から出射された測定光Ｓ１は、生体Ａ内に入射され、拡散あるいは透過させられた後に、生体Ａ表面に戻り、照射用光ファイバ１７の周囲に配置されている受光用光ファイバ１８によって信号光Ｓ４として受光されるようになっている。
【００２３】
各受光用光ファイバ１８と照射用光ファイバ１７との間の距離は、照射用光ファイバ１７から出射された測定光Ｓ１が、所定の光路長を経て受光用光ファイバ１８に受光されるような距離に設定されている。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１の場合には、グルコースを多く含む真皮領域にまで測定光Ｓ１が進達するように、約０．４〜０．８ｍｍの距離をあけて配置されている。これにより、受光用光ファイバ１８により受光される信号光Ｓ４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。受光用光ファイバ１８は、束ねられることによりファイババンドルを形成し、他のコネクタにより筐体１９に接続されている。
【００２４】
前記反射光分岐部９は、前記参照光分岐部７において分岐された測定光Ｓ１が照射用光ファイバ１７を介して測定プローブ４に供給され、測定プローブ４の先端面４ａから生体Ａ内に入射される際に、生体Ａの表面によって反射されて照射用光ファイバ１７内を戻る反射光を分岐するようになっている。反射光分岐部９においては、例えば、照射用光ファイバ１７を戻る反射光Ｓ３のうち、１０％を分岐するようになっている。分岐された反射光Ｓ３は、光ファイバ２０内を伝播して分岐光検出器８まで導かれるようになっている。
【００２５】
信号光検出器５は、受光用光ファイバ１８の端面に対向して配置されており、受光用光ファイバ１８により受光された信号光Ｓ４を検出して、信号光Ｓ４の光強度に応じた電気信号を出力するように構成されている。また、分岐光検出器８は、前記参照光分岐部７および反射光分岐部９において分岐された参照光Ｓ２および反射光Ｓ３を伝播してくる光ファイバ１４，２０の端面に対向して配置されており、さらに、参照光Ｓ２および反射光Ｓ３の出射端と分岐光検出器８との間にはシャッター１６が配置され、参照光Ｓ２または反射光Ｓ３を選択的に分岐光検出器８に検出させることができるようになっている。これら信号光検出器５および分岐光検出器８は、例えば、ＰｂＳセンサ、あるいは、ＩｎＧａＡｓセンサである。
【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分岐光検出器８の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ２１と、該アンプ２１から出力された電気信号から特定の周波数に同期することでノイズの少ない信号のみを抽出するロックイン検波器２２と、該ロックイン検波器２２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２３と、該Ａ／Ｄ変換器２３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２４とを備えている。
【００２７】
前記ロックイン検波器２２は、前記発振器１１から供給された基本周波数を受信して、アンプ２１からの電気信号から、基本周波数に同期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２４は、前記フィルタ制御部１０を制御し、つまり、ＡＯＴＦ３より発せられる光の波長信号と同期して、ロックイン検波器２２により抽出された電気信号をＡ／Ｄ変換した出力信号を検出するようになっている。
【００２８】
これにより、コンピュータ２４においては、Ａ／Ｄ変換器２３から得られた複数の出力信号と、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２４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２４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】
また、図１中符号２５は、励振器である。照射用光ファイバ１７としてマルチモードファイバを採用した場合には、照射用光ファイバ１７内に、ごく短距離で減衰してしまうリーキーモードやクラッドを伝播するクラッドモードのような不要モードが発生する。照射用光ファイバ１７の前段に励振器２５を配置することにより、照射用光ファイバ１７内の不要モードが除去され、定常モードのみあるいは定常モードと高次モードのみの光のみが照射用光ファイバ１７内に伝播させられるようになる。したがって、測定プローブ４を生体Ａに合わせて所望の位置および姿勢に配置する際に照射用光ファイバ１７を湾曲させても、生体Ａに照射される光の波長や強度が変動することを抑えることができるようになっている。
【００３０】
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、光源２、ＡＯＴＦ３、参照光分岐部７、励振ファイバ２５、反射光分岐部９、分岐光検出器８、信号光検出器５が、全て１つの筐体１９内に収容されている。好ましくは、図示しない冷却装置によって、一定の温度条件に冷却されている。
【００３１】
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、測定プローブ４の先端面４ａを生体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。
【００３２】
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２６により伝播してコリメータ２７によって平行光にした状態でＡＯＴＦ３に入射させる。ＡＯＴＦ３を作動させるには、ＡＯＴＦ３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１０からＡＯＴＦ３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。
【００３３】
ＡＯＴＦ３から出射された光は、参照光分岐部７に入射され、その一部、例えば５％を参照光Ｓ２として分岐される。分岐された参照光Ｓ２は、コリメータ１５によって参照用光ファイバ１４の一端面に集光され、他端面に対向配置されている分岐光検出器８によりそのまま検出されることになる。
【００３４】
参照光Ｓ２を分離された残りの測定光Ｓ１は、コリメータ２８によって励振器２５内に入射される。励振器２５により、内部を伝播される測定光Ｓ１は、不要モードを除去された定常モードのみの光あるいは定常モードと高次モードのみの光となる。
また、測定光Ｓ１は照射用光ファイバ１７に入射される前に反射光分岐部９を通過させられる。反射光分岐部９においては、測定光Ｓ１のうちの１０％が分離され残りの９０％が照射用光ファイバ１７に入射される。分離された１０％の測定光Ｓ１は廃棄される。
【００３５】
照射用光ファイバ１７に入射された測定光Ｓ１は、照射用光ファイバ１７によって測定プローブ４まで伝播され、測定プローブ４の先端面４ａに配置されている照射用光ファイバ１７の端面から、該端面に密着配置されている生体Ａの内部に向けて出射される。
このとき、生体Ａの表面においては、照射された測定光Ｓ１の一部が反射光Ｓ３として照射用光ファイバ１７内に戻り、残りが生体Ａ内に入射される。
【００３６】
照射用光ファイバ１７内を戻る反射光Ｓ３は、反射光分岐部９を通過させられる際に、その１０％が分離されて分岐光検出器８まで伝播され、分岐光検出器８により検出される。
生体Ａ内に入射された測定光Ｓ１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Ｓ１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Ｓ４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。
【００３７】
受光用光ファイバ１８は、上述したように照射用光ファイバと１７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信号光Ｓ４を受光する。本実施形態の場合には、測定光Ｓ１は真皮領域まで進達した後に、入射表面に戻って、照射用光ファイバ１７に隣接している受光用光ファイバ１８に受光されるので、受光される信号光Ｓ４はグルコースの情報を多く含んでいることになる。
受光された信号光Ｓ４は、受光用光ファイバ１８を介して筐体１９内に戻され、受光用光ファイバ１８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】
信号光検出器５および分岐光検出器８からの出力信号は、演算部６に入力されると、アンプ２１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Ｓ４の大きさは、生体Ａに入射される光、すなわち、ＡＯＴＦ３から発せられた測定光Ｓ１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Ｓ１の一部を参照光Ｓ２として分岐光検出器８により検出しておき、後述するコンピュータ２４において受光された信号光Ｓ４から差し引くことにより、ＡＯＴＦ３から発せられる測定光Ｓ１の強度変動による信号光Ｓ４の光強度の変動を除去することが可能となる。
【００３９】
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、参照光分岐部７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Ｓ１が生体Ａ内で減衰されて得られる信号光Ｓ４と参照光Ｓ２とのレベルを同等にして測定光Ｓ１の強度変動による信号光Ｓ４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２４においては、分岐光検出器８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。
【００４０】
また、信号光検出器５により検出される信号光Ｓ４の大きさは、入射される生体Ａの表面状態、例えば、皮膚の硬さ、厚さ、色、温度や湿度等によって変動する。したがって、生体Ａ表面における反射光Ｓ３を反射光分岐部９において分岐して分岐光検出器８により検出しておき、検出された反射光Ｓ３を用いて、信号光Ｓ４強度を補正することにより、表面状態の変動により信号光Ｓ４強度が変動するゆらぎノイズを除去することが可能となる。この場合に、分岐光検出器８の前段に設けられているシャッタ１６を作動させ、参照光Ｓ２が分岐光検出器８に検出されるのを阻止しておくことにより、分岐光検出器８により反射光Ｓ３のみを検出して個別に補正をかけることが可能となる。
【００４１】
また、反射光分岐部９における分岐比率が、測定光９０％、反射光１０％程度に設定されているので、生体Ａに入射される測定光Ｓ１が必要以上に減衰されてしまうことを防止できる。
【００４２】
アンプ２１において増幅された各検出器５，８からの出力信号は、それぞれロックイン検波器２２を通過させられる。これにより、フィルタ制御部１０からのＡＯＴＦ３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Ｓ１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。
【００４３】
そして、ロックイン検波器２２において抽出された出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２３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２４に入力される。コンピュータ２４においては、フィルタ制御部１０からＡＯＴＦ３に入力させる高周波の周波数、すなわち、生体Ａに入射させた測定光Ｓ１の波長情報が順次変更されている。したがって、コンピュータ２４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２４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。
【００４４】
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の表面における反射光Ｓ３を検出して、検出された反射光Ｓ３を用いて信号光Ｓ４を補正するので、表面状態の変動により信号光Ｓ４内に含まれることとなるゆらぎノイズを除去することができる。その結果、グルコース濃度の測定精度を向上することができるという効果がある。
【００４５】
なお、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、光源２から発せられた光を生体Ａへの入射前に分光するＡＯＴＦ３を用いることとしたが、これに代えて、図４に示されるように、生体Ａへの入射後に、検出された信号光Ｓ４を回折格子２９等により分光し、分光された光を、リニアアレイセンサ３０によって一度に検出することにしてもよい。図中符号３１はコリメートレンズ、符号３２は信号光検出部である。
【００４６】
この場合に、光源２と測定プローブ４とを結ぶ照射用光ファイバ１７の途中位置に、ファイバカプラからなる反射光分岐部９を設け、反射光Ｓ３を回折格子３３等により分光してリニアアレイセンサ３４によって一度に検出することが好ましい。符号３５はコリメートレンズ、符号３６は反射光検出部である。
このようにすることで、全波長帯域にわたる信号光Ｓ４および反射光Ｓ３の波長特性を一度に取得することができるので、測定を迅速に行うことができるという利点がある。また、波長特性を一度に取得するこの方法によれば、生体Ａ表面の状態が時間的に変化する場合においても、これを補償してゆらぎノイズを除去することができるという利点がある。
【００４７】
また、上記実施形態においては、参照光分岐部７としてビームスプリッタ１３、反射光分岐部９としてファイバカプラを用いたが、参照光分岐部７および反射光分岐部９は、ファイバカプラまたはビームスプリッタのどちらを用いることにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、光源２と測定プローブ４との間の照射用光ファイバ１７の途中位置から反射光Ｓ３を分離して検出することとしたが、これに代えて、図５および図６に示されるように、測定プローブ４の先端に、信号光Ｓ４，Ｓ４′を受光する２種類の受光用光ファイバ１８ａ，１８ｂを備えることにしてもよい。
【００４９】
すなわち、第１の受光用光ファイバ１８ａは上記実施形態と同様の真皮領域まで進達した信号光Ｓ４を受光するように、照射用光ファイバ１７に対して０．４〜０．８ｍｍの間隔をあけて配置され、第２の受光用光ファイバ１８ｂは、それよりも短い間隔、例えば、０．２〜０．３ｍｍの間隔をあけて配置されている。これにより、第２の受光用光ファイバ１８ｂは、生体Ａ表面に近い、比較的浅い表皮領域に進達した信号光Ｓ４′を受光するようになっている。
【００５０】
このように構成することにより、生体Ａ表面の状態を表す、第１の実施形態における反射光Ｓ３と同様の信号光Ｓ４′を受光することができ、これを利用して、生体Ａ表面のゆらぎノイズを除去することが可能となる。
【００５１】
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および分岐光検出器８からの出力信号をそれぞれ別個のアンプ２１で増幅し、別個のロックイン検波器２２およびＡ／Ｄ変換器２３を介してコンピュータ２４に入力し、該コンピュータ２４において差分処理を行うこととしたが、これに代えて、差動アンプ（図示略）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２２およびＡ／Ｄ変換器２３を介してコンピュータ２４に入力することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【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反射光分岐部を示す図である。
【図３】図１のグルコース濃度測定装置の測定プローブの先端面を示す図である。
【図４】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。
【図５】図１のグルコース濃度測定装置の他の変形例を示す図である。
【図６】図５のグルコース濃度測定装置の測定プローブの先端面を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ  生体
１  グルコース濃度測定装置
２  光源
３  ＡＯＴＦ（分光器）
５  信号光検出器
６  演算部
８  分岐光検出器（反射光検出器）
９  反射光分岐部
１７  照射用光ファイバ（投光部）
１８  受光用光ファイバ（受光部）
１９  筐体
２９  回折格子（信号光分光器）
３０，３４  リニアアレイセンサ
３３  回折格子（反射光分光器）
【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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