(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体に発生する音波を雑音の影響を軽減して高精度に検出し、成分濃度を正確に測定する。【解決手段】光を被検体へ断続的に照射して、照射する前記光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射する。被検体への照射時間が短い場合、前記光を強くして照射できる。強い光を照射する場合、測定対象とする成分により被検体内に発生する音波は大きくなり、信号対雑音比が大きい状態で成分濃度を高精度に測定できる。さらに、音波及び音波に混入する雑音を検出して、音波から雑音を差し引くことにより、測定対象とする成分により被検体内に発生する音波を高精度に検出する。【選択図】図１
2007037871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の２波の光を断続的に発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、
を備える成分濃度測定装置。
【請求項２】
異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項３】
異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項４】
異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項５】
前記光発生手段は、発生する異なる波長の２波の光の各々の強度を増減できることを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項６】
前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、
前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から５に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項７】
１波の光を断続的に発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した前記１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、
を備える成分濃度測定装置。
【請求項８】
１波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した１波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項９】
１波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の変調した１波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項１０】
１波の光を発生する光発生手段と、
前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、
前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、
前記光照射手段の照射した１波の光を断続する光断続手段と、
前記光断続手段の断続した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置。
【請求項１１】
前記光発生手段は、発生する１波の光の強度を増減できることを特徴とする請求項７から１０に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項１２】
前記１波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記１波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、
前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項７から１１に記載のいずれかの成分濃度測定装置。
【請求項１３】
前記平均値算出手段は所定の時間内の入力信号を積分して出力するゲーテッド積分器を含むことを特徴とする請求項６又は１２に記載の成分濃度測定装置。
【請求項１４】
光発生手段が異なる波長の２波の光を断続的に発生する光発生手順と、
光変調手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手順と、
光照射手段が前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光を１の光束に合波し照射する光照射手順と、
音波検出手段が前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、
を順に備える成分濃度測定装置制御方法。
【請求項１５】
光発生手段が異なる波長の２波の光を発生する光発生手順と、
光変調手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手順と、
光照射手段が前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光を１の光束に合波し照射する光照射手順と、
音波検出手段が前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、
を順に備え、
光断続手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光、前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光又は前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光を断続する光断続手順を前記光発生手順と前記音波検出手順との間に備える成分濃度測定装置制御方法。
【請求項１６】
光発生手段が１波の光を断続的に発生する光発生手順と、
光変調手段が前記光発生手順で発生された１波の光を電気的に強度変調する光変調手順と、
光照射手段が前記光変調手順で強度変調された１波の光を照射する光照射手順と、
音波検出手段が前記光照射手順で照射された１波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、
を順に備える成分濃度測定装置制御方法。
【請求項１７】
光発生手段が１波の光を発生する光発生手順と、
光変調手段が前記光発生手順で発生された１波の光を電気的に強度変調する光変調手順と、
光照射手段が前記光変調手順で強度変調された１波の光を照射する光照射手順と、
音波検出手段が前記光照射手順で照射された１波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、
を順に備え、
光断続手段が前記光発生手順で発生された１波の光、前記光変調手順で強度変調された１波の光又は前記光照射手順で照射された１波の光を断続する光断続手順を前記光発生手順と前記音波検出手順との間に備える成分濃度測定装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間又は動物の被検体の非侵襲な成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法に関する。
【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に発生する音波を観測する、光音響法が注目されている。
【０００３】
しかし、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得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、十分な効果を挙げるに至っていない。
【０００４】
図１７および図１８は、従来例として、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。
【０００５】
図１７は光パルスを電磁波として用いた第一の従来例である（例えば、非特許文献１参照。）。本例では血液成分として血糖、すなわちグルコースを測定対象としている。図１７において、駆動電源１０２はパルス状の励起電流をパルス光源１０３に送信し、パルス光源１０３はサブマイクロ秒の持続時間を有する光パルスを発生し、発生した前記光パルスは被検体１０１に照射される。前記光パルスは被検体１０１の内部にパルス状の光音響信号と呼ばれる音波を発生させ、前記音波は超音波検出器１０４により検出され、前記音波は音圧に比例した電気信号に変換される。
【０００６】
前記電気信号の波形は波形観測器１０５により観測される。この波形観測器１０５は上記励起電流に同期した信号によりトリガされ、前記電気信号は波形観測器１０５の管面上の一定位置に表示され、前記電気信号は積算・平均して測定することができる。
【０００７】
このようにして得られた前記電気信号の振幅を解析して、被検体１０１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１７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が十分な精度が得られていない。
【０００８】
そこで、より精度を高める目的で、連続的に強度変調した光源を用いる第二の従来例が開示されている。図１８に第二の従来例の装置の構成を示す（例えば、特許文献１参照。）。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。
【０００９】
説明の煩雑さを避けるために、図１８により光源の数が２の場合の動作を説明する。図１８において、異なる波長の光源、即ち、第一の光源２０１及び第二の光源２０２は、それぞれ駆動電源２０３及び駆動電源２０４により駆動され、連続光を出力する。
【００１０】
第一の光源２０１及び第二の光源２０２が出力する光は、モータ２１４により駆動され一定回転数で回転するチョッパ板２１３により断続される。ここでチョッパ板２１３は不透明な材質により形成され、モータ２１４の軸を中心とする第一の光源２０１及び第二の光源２０２の光が通過する円周上に、互いに素な個数の開口部が形成されている。
【００１１】
上記の構成により、第一の光源２０１及び第二の光源２０２の各々が出力する光は互いに素な変調周波数ｆ１、及び変調周波数ｆ２で強度変調された後、合波器２１１により合波され、１の光束として被検体１０１に照射される。
【００１２】
被検体１０１の内部には第一の光源２０１の光により周波数ｆ１の光音響信号が発生し、第二の光源２０２の光により周波数ｆ２の光音響信号が発生し、これらの光音響信号は、音響センサ２１２により検出され、音圧に比例した電気信号に変換され、その周波数スペクトルが、周波数解析器２１５により観測される。
【００１３】
本例においては、複数の光源の波長は全てグルコースの吸収波長に設定されており、各波長に対応する光音響信号の強度は、血液中に含まれるグルコースの量に対応した電気信号として測定される。
【００１４】
ここで、予め光音響信号の測定値の強度と別途採血した血液によりグルコースの含有量を測定した値との関係を記憶しておいて、前記光音響信号の測定値からグルコースの量を測定している。
【特許文献１】特開平１０−１８９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】
【００１５】
上述の従来例においては以下のような課題がある。
【００１６】
人間や動物の体の約２／３は水であり、さらに水は生体内のグルコース分子に比べて１０００倍以上大きな吸収を有する。従って、グルコースによって発生される音波は水によって発生される音波に比べて非常に小さいので、複数回測定してその結果を積算して、雑音の影響を軽減している。しかし、従来の方法による測定においてはグルコースによって発生される音波は非常に小さいので、十分な精度で音波を測定できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明では、光を被検体へ断続的に照射して、照射する前記光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射する。被検体への照射が許容される光の強度と照射が許容される時間との関係は後述するように、照射時間が短い場合、前記光を強くして照射できる。強い光を照射する場合、測定対象とする成分により被検体内に発生する音波は大きくなり、信号対雑音比が大きい状態で成分濃度を高精度に測定できる。さらに、音波及び音波に混入する雑音を検出して、音波から雑音を差し引くことにより、測定対象とする成分により被検体内に発生する音波を高精度に検出する。
【００１８】
具体的には、本発明は、異なる波長の２波の光を断続的に発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００１９】
上記のように、本発明では、光発生手段が断続的に発生する異なる波長の２波の光の中の、一方の光の波長を、例えば測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、他方の光の波長を水が一方の光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。上記のように設定して発生した異なる波長の２波の光の各々を、同一周波数で逆位相の信号により強度変調してパルス状の光として被検体に照射し、照射された異なる波長の２波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波を検出して、検出した音波の大きさから、成分濃度を測定する。上記のように強度変調された異なる波長の２波の光を被検体に照射した場合、一方の光が被検体内に発生する測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する音波と、他方の光が被検体内に発生する被検体の大部分を占める水のみの吸収に対応する音波とは、周波数が等しくかつ逆位相である。従って、一方の光が被検体内に発生する音波と他方の光が被検体内に発生する音波は被検体内で重畳し、音波の差として、一方の光が測定対象とする成分の吸収により被検体内に発生する音波のみを測定することができる。
【００２０】
上記の測定においては、測定対象とする成分の吸収により発生する音波と水の吸収により発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象とする成分の吸収により被検体内に発生する音波を正確に測定することができる。さらに、詳細を後述するように、上記の測定においては、一方の光が被検体内に発生する音波の大きさと他方の光が被検体内に発生する音波の大きさの差を、他方の光が被検体内に発生する音波の大きさで、除算することにより、音波の測定系の誤差の要因を除いて成分濃度を高精度に測定することができる。また、上記の測定においては、異なる波長の２波の光を同一の変調周波数で変調しているので、音波の検出手段として、共振型の検出器を使用して、高感度に検出できる。上記の成分濃度測定装置において、光発生手段は、異なる波長の２波の光を断続的に発生するので、強度変調された異なる波長の２波の光は断続的に被検体に照射され、異なる波長の２波の光を連続的に照射する場合よりも、異なる波長の２波の光の強度を強くして照射できる。すなわち、詳細を後述するように、被検体への光照射においては、照射時間が短い場合、照射光の強度を強くすることが許容される。従って、異なる波長の２波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００２１】
本発明は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００２２】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する異なる波長の２波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段により光発生手段の発生した異なる波長の２波の光を断続することにより、強度変調された異なる波長の２波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、異なる波長の２波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００２３】
本発明は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００２４】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する異なる波長の２波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段により光変調手段の変調した異なる波長の２波の光を断続することにより、強度変調された異なる波長の２波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、異なる波長の２波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００２５】
本発明は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００２６】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する異なる波長の２波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段により光照射手段の出力した異なる波長の２波の光を断続することにより、強度変調された異なる波長の２波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、異なる波長の２波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００２７】
本発明の成分濃度測定装置においては、前記光発生手段は、発生する異なる波長の２波の光の各々の強度を増減してもよい。
【００２８】
上記のように、本発明では、照射光を断続する時間に対応して、光発生手段が発生する異なる波長の２波の光の各々の強度を増減することにより、被検体への照射光の強度の許容範囲内で、異なる波長の２波の光の各々の強度を連続的に照射する場合よりも強くなるように調整して照射できる。従って、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００２９】
本発明の成分濃度測定装置においては、前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、をさらに備えてもよい。
【００３０】
上記のように、本発明では、平均値算出手段により、音波検出手段が検出する雑音の平均値となる無光平均値と、音波の平均値となる有意平均値を算出して、減算手段により有意平均値から無光平均値を減算することにより、音波検出手段が検出する音波の大きさから雑音に相当する大きさを差し引いて、音波の大きさを高精度に検出できる。従って、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００３１】
本発明は、１波の光を断続的に発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した前記１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００３２】
上記のように、本発明では、光発生手段が断続的に発生する１波の光を測定対象とする成分により吸収される波長に設定し、強度変調してパルス状の光として被検体に照射し、照射された１波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波を検出して、検出した音波の大きさから、成分の濃度を測定する。ここで、光発生手段は、１波の光を断続的に発生するので、強度変調した光は断続的に被検体に照射され、１波の光を連続的に照射する場合よりも、１波の光の強度を強くして照射できる。すなわち、詳細を後述するように、被検体への光照射においては、照射時間が短い場合、照射光の強度を強くすることが許容される。従って、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。ここで、音波の大きさから成分濃度を算定する方法は、予め用意した、１波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波の大きさと別途測定対象とする成分を分析して測定した成分濃度との関係により算定してもよい。
【００３３】
本発明は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００３４】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する１波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段により光発生手段の発生した１波の光を断続することにより、強度変調された１波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００３５】
本発明は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の変調した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００３６】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する１波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段が光変調手段の変調した１波の光を断続することにより、強度変調された１波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００３７】
本発明は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００３８】
上記のように、本発明では、光発生手段が発生する１波の光の波長を前述の成分濃度測定装置と同様に設定し、前述の成分濃度測定装置と同様に成分濃度を測定する。ただし、光断続手段により光照射手段の出力した１波の光を断続することにより、強度変調された１波の光を断続的に被検体に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定装置と同様に、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００３９】
本発明の成分濃度測定装置においては、前記光発生手段は、発生する１波の光の強度を増減してもよい。
【００４０】
上記のように、本発明では、照射光を断続する時間に対応して、光発生手段が発生する１波の光の強度を増減することにより、被検体への照射光の強度の許容範囲内で、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くなるように調整して照射できる。従って、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００４１】
本発明は、前記１波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記１波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、をさらに備えてもよい。
【００４２】
上記のように、本発明では、平均値算出手段により、音波検出手段が検出する雑音の平均値となる無光平均値と、音波の平均値となる有意平均値を算出して、減算手段により有意平均値から無光平均値を減算することにより、音波検出手段が検出する音波の大きさから雑音に相当する大きさを差し引いて、音波の大きさを高精度に検出できる。従って、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００４３】
本発明の成分濃度測定装置においては、前記平均値算出手段は所定の時間内の入力信号を積分して出力するゲーテッド積分器を含んでもよい。
【００４４】
上記のように、本発明では、平均値算出手段はかかるゲーテッド積分器を含むことにより、音波検出手段が検出する雑音及び音波の平均値を容易に算出することができる。従って、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００４５】
本発明は、光発生手段が異なる波長の２波の光を断続的に発生する光発生手順と、光変調手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手順と、光照射手段が前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光を１の光束に合波し照射する光照射手順と、音波検出手段が前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、を順に備える成分濃度測定装置制御方法である。
【００４６】
上記のように、本発明では、光発生手順において発生する異なる波長の２波の光の中の、一方の光の波長を、例えば測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、他方の光の波長を水が一方の光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。上記のように設定し発生した異なる波長の２波の光の各々を、光変調手順により同一周波数で逆位相の信号により強度変調してパルス状の光として、光照射手順により照射し、照射された異なる波長の２波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波を、音波検出手順により検出して、検出した音波の大きさから、成分の濃度を測定する。上記のように強度変調された異なる波長の２波の光を被検体に照射した場合、一方の光が被検体内に発生する測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する音波と、他方の光が被検体内に発生する被検体の大部分を占める水のみの吸収に対応する音波とは、周波数が等しくかつ逆位相である。従って、一方の光が被検体内に発生する音波と他方の光が被検体内に発生する音波は被検体内で重畳し、音波の差として、一方の光が測定対象とする成分の吸収により被検体内に発生する音波のみを測定することができる。上記の測定においては、測定対象とする成分の吸収により発生する音波と水の吸収により発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象とする成分の吸収により被検体内に発生する音波を正確に測定することができる。
【００４７】
さらに、詳細を後述するように、上記の測定においては、一方の光が被検体内に発生する音波の大きさと他方の光が被検体内に発生する音波の大きさの差を、他方の光が被検体内に発生する音波の大きさで、除算することにより、音波の測定系の誤差の要因を除いて成分濃度を高精度に測定することができる。また、上記の測定においては、２波の光を同一の変調周波数で変調しているので、音波の検出手段として、共振型の検出器を使用して、高感度に検出できる。上記の成分濃度の測定過程の、光発生手順において、異なる波長の２波の光を断続的に発生するので、強度変調された異なる波長の２波の光は光照射手順により断続的に照射され、異なる波長の２波の光を連続的に照射する場合よりも、異なる波長の２波の光の強度を強くして照射できる。すなわち、詳細を後述するように、被検体が光に晒されるとき、照射時間が短い場合、照射光の強度を強くすることが許容される。従って、異なる波長の２波の光の強度を強くして照射し、被検体で発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００４８】
本発明は、光発生手段が異なる波長の２波の光を発生する光発生手順と、光変調手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手順と、光照射手段が前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光を１の光束に合波し照射する光照射手順と、音波検出手段が前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、を順に備え、光断続手段が前記光発生手順で発生された異なる波長の２波の光、前記光変調手順で強度変調された異なる波長の２波の光又は前記光照射手順で照射された異なる波長の２波の光を断続する光断続手順を前記光発生手順と前記音波検出手順との間に備える成分濃度測定装置制御方法である。
【００４９】
上記のように、本発明では、光発生手順において発生する異なる波長の２波の光の波長を前述の成分濃度測定装置制御方法と同様に設定して、前述の成分濃度測定手順と同様に成分濃度を測定する。上記の成分濃度の測定過程の、光発生手順において発生した又は光変調手順において変調した又は光照射手順において照射した異なる波長の２波の光を、光断続手順により断続することにより、強度変調された異なる波長の２波の光を断続的に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定手順と同様に、異なる波長の２波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００５０】
本発明は、光発生手段が１波の光を断続的に発生する光発生手順と、光変調手段が前記光発生手順で発生された１波の光を電気的に強度変調する光変調手順と、光照射手段が前記光変調手順で強度変調された１波の光を照射する光照射手順と、音波検出手段が前記光照射手順で照射された１波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、を順に備える成分濃度測定装置制御方法である。
【００５１】
上記のように、本発明では、光発生手順において断続的に発生する１波の光を測定対象とする成分により吸収される波長に設定し、光変調手順により強度変調してパルス状の光として、光照射手順により照射し、照射された１波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波を音波検出手順により検出して、検出した音波の大きさから、成分の濃度を測定する。ここで、光発生手順においては、１波の光を断続的に発生するので、強度変調した光は断続的に被検体に照射され、１波の光を連続的に照射する場合よりも、１波の光の強度を強くして照射できる。すなわち、詳細を後述するように、被検体が光に晒されるとき、照射時間が短い場合、照射光の強度を強くすることが許容される。従って、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。ここで、音波の大きさから成分濃度を算定する方法は、予め用意した、１波の光が測定対象とする成分に吸収されて発生する音波の大きさと別途測定対象とする成分を分析して測定した成分濃度との関係により算定してもよい。
【００５２】
本発明は、光発生手段が１波の光を発生する光発生手順と、光変調手段が前記光発生手順で発生された１波の光を電気的に強度変調する光変調手順と、光照射手段が前記光変調手順で強度変調された１波の光を照射する光照射手順と、音波検出手段が前記光照射手順で照射された１波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手順と、を順に備え、光断続手段が前記光発生手段で発生された１波の光、前記光変調手順で強度変調された１波の光又は前記光照射手順で照射された１波の光を断続する光断続手順を前記光発生手順と前記音波検出手順との間に備える成分濃度測定装置制御方法である。
【００５３】
上記のように、本発明では、光発生手順において発生する１波の光の波長を前述の成分濃度測定装置制御方法と同様に設定して、前述の成分濃度測定手順と同様に成分濃度を測定する。上記の成分濃度の測定過程の、光発生手順において発生した又は光変調手順において変調した又は光照射手順において照射した１波の光を、光断続手順により断続することにより、強度変調された１波の光を断続的に照射する。従って、本発明では、前述の成分濃度測定手順と同様に、１波の光の強度を連続的に照射する場合よりも強くして照射し、被検体に発生する音波を大きくし、信号対雑音比の大きい状態で、音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法は、被検体に発生する音波を、雑音の影響を軽減して高精度に検出し、成分濃度を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明の第一の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【００５８】
本発明の第一の実施の形態の成分濃度測定装置は、異なる波長の２波の光を断続的に発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【００５９】
以下においては、本発明の第一の実施の形態の成分濃度測定装置について、第一の構成と第二の構成を説明する。
【００６０】
図１に本発明の第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置を示す。
【００６１】
図１において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、前記光発生手段に含まれる第一の光発生部１１、第二の光発生部２１、前記光変調手段に含まれる第一の光変調部１４、第二の光変調部２４、変調信号発生部１９、１８０°移相部２９、前記光照射手段としての光照射部３１、前記音波検出手段としての音波検出素子４１により構成される。さらに、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、成分濃度算出部５５を備えてもよい。
【００６２】
第一の光発生部１１の出力端子は光伝達手段により第一の光変調部１４の第一の光入力端子１３に接続されている。
【００６３】
第二の光発生部２１の出力端子は光伝達手段により第二の光変調部２４の第二の光入力端子２３に接続されている。
【００６４】
変調信号発生部１９の一方の出力端子は信号伝達手段により第一の光変調部１４の第一の変調信号入力端子１６に接続されている。
【００６５】
変調信号発生部１９の他の出力端子は信号伝達手段により１８０°移相部２９の入力端子に接続されている。
【００６６】
１８０°移相部２９の出力端子は信号伝達手段により第二の光変調部２４の第二の変調信号入力端子２６に接続されている。
【００６７】
第一の光変調部１４の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第一の光入力端子１７に接続されている。
【００６８】
第二の光変調部２４の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第二の光入力端子２７に接続されている。
【００６９】
光照射部３１の出力端子は、前記出力端子から照射される照射光３５が被検体１の所定の位置に照射される方向に設けられる。
【００７０】
音波検出素子４１は、照射光３５により被検体１に発生した音波を検出する位置に被検体１に接して設けられ、音波検出素子４１の出力端子は信号伝達手段により成分濃度算出部５５の入力端子に接続されている。
【００７１】
ここで、図１及び以下に説明する図においては、測定動作を制御する制御部及び制御信号伝達手段、電源、及び筐体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。
【００７２】
次に本実施の形態の成分濃度測定装置１０を構成する各部の機能を説明する。
【００７３】
第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は、第一の光及び第二の光を相互に同期した所定の周期で、所定の時間で断続的に発生し、発生した光を光伝達手段を介して、第一の光変調部１４及び第二の光変調部２４へ送信する機能を有する。ここで、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は、同期して所定の周期で断続的に第一の光及び第二の光を発生するための図示していない同期信号の伝達手段で接続されていてもよい。さらに、前記第一の光及び前記第二の光の各々の波長は、一方の光の波長を、例えば測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長に設定し、他方の光の波長を水が一方の光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長に設定する。上記の波長の設定方法を、血液中のグルコースの濃度を測定する場合を例として図２に示す。
【００７４】
図２に水とグルコース水溶液の光吸収特性を示す。図２において、縦軸は吸光度を示し、横軸は光の波長を示している。また、図２において、実線は水の吸収特性を示し、破線はグルコース水溶液の吸収特性を示している。図２に示す波長λ１はグルコースによる吸収が水による吸収と顕著に異なる波長であり、波長λ２は、水がλ１における吸収と合い等しい吸収を示す波長である。従って、前記第一の光の波長をλ１と設定し、前記第二の光の波長をλ２と設定することができる。ここで、一例として、前記第一の光の波長λ１を１６０８ｎｍ及び前記第二の光の波長λ２を１３８１ｎｍと設定してもよい。
【００７５】
以下の説明においては、一例として、前記第一の光の波長を測定対象とする成分による吸収が水による吸収と顕著に異なる波長λ１に設定し、前記第二の光の波長を水が一方の光の波長におけるのと合い等しい吸収を示す波長λ２に設定した場合を説明する。
【００７６】
変調信号発生部１９は所定の周波数の変調信号を発生して、第一の光変調部１４の第一の変調信号入力端子１６及び１８０°移相部２９の入力端子へ送信する機能を有する。
【００７７】
１８０°移相部２９は変調信号発生部１９から受信する前記変調信号の位相を１８０°移相して第二の光変調部２４の第二の変調信号入力端子２６へ送信する機能を有する。
【００７８】
第一の光変調部１４及び第二の光変調部２４は、前記第一の光及び前記第二の光を、前記変調信号及び前記変調信号の位相を１８０°移相された信号により強度変調して、強度変調された第一の光及び第二の光を、光照射部３１の第一の光入力端子１７及び第二の光入力端子２７へ送信する機能を有する。従って、強度変調された第一の光及び第二の光は相互に逆位相となる。
【００７９】
光照射部３１は第一の光入力端子１７及び第二の光入力端子２７に送信される変調された前記第一の光及び前記第二の光を１の光束に合波し、照射光３５として、被検体１に照射する機能を有する。ここで、照射光３５の中の変調された前記第一の光及び前記第二の光の各々の強度は互いに等しい強度になるように調整されている。
【００８０】
音波検出素子４１は照射光３５が被検体１に発生する音波を検出し、検出した音波の大きさを示す信号を信号伝達手段を介して、成分濃度算出部５５へ送信する機能を有する。
【００８１】
成分濃度算出部５５は音波検出素子４１から送信される音波の大きさを示す信号を受信して、受信した音波の大きさを示す信号から成分濃度を算出して、表示する機能を有する。
【００８２】
次に、本実施の形態の成分濃度測定装置１０の成分濃度の測定原理を説明する。
【００８３】
第一の光発生部１１の発生する第一の光は被検体１に測定対象の成分と水の混在した状態の全吸収に対応する第一の音波を発生させ、第二の光発生部２１の発生する第二の光は被検体１に水のみの吸収に対応する第二の音波を発生させる。前記第一の光と前記第二の光は周波数が等しく互いに逆位相の変調信号により強度変調されているので、前記第一の音波と前記第二の音波は逆位相になる。従って、前記第一の音波の中で水により発生した音波の大きさと第二の音波の大きさは等しく、かつ周波数が等しく逆位相であるので、打ち消し合い、第一の音波の中の測定対象とする成分の吸収により被検体１に発生する音波の大きさのみが残る。そこで、音波検出素子４１は測定対象とする成分により発生した音波のみの大きさを測定する。上記の原理により、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、前述の従来の１波又は２波の光を照射する場合に比べて、非常に高精度に成分濃度を測定できる。
【００８４】
さらに、被検体１と音波検出素子４１との接触状態などの音波測定系の誤差の要因を除いて、高精度に測定する方法を以下に説明する。
【００８５】
波長λ１及び波長λ２の各々の光に対して、被検体１の大部分を占める水の吸収係数をα１（ｗ）及びα２（ｗ）として、測定対象とする成分のモル吸収係数をα１（ｇ）及びα２（ｇ）とすれば、波長λ１及び波長λ２の各々の光により被検体１に発生する音波の大きさｓ１及びｓ２を含む連立方程式は数式（１）で表される。
【００８６】
【数１】
2007037871.tif 000003
【００８７】
上記の、数式（１）を解いて、前記成分濃度Ｍを求めることができる。ここで、Ｃは制御あるいは予想困難な係数、すなわち、被検体１と音波検出素子４１の結合状態、音波検出素子４１の感度、被検体１における照射光３５が照射される位置と音波検出素子４１が接する位置の間の距離、被検体１の比熱及び熱膨張係数、被検体１の内部の音波の速度、前記第一の光及び前記第二の光の変調周波数、前記水の吸収係数及び前記成分のモル吸収係数、などに依存する未知定数である。さらに数式（１）でＣを消去すると次の数式（２）が得られる。
【００８８】
【数２】
2007037871.tif 000004
【００８９】
ここで、波長λ１及び波長λ２の各々の光に対する、被検体１の大部分を占める水の吸収係数をα１（ｗ）及びα２（ｗ）が等しくなるように選択されているので、α１（ｗ）＝α２（ｗ）が成立し、さらに、ｓ１≒ｓ２であることを用いれば、前記成分濃度Ｍは数式（３）で表される。
【００９０】
【数３】
2007037871.tif 000005
【００９１】
上記の数式（３）に、既知の係数として、前記α１（ｗ）、前記α１（ｇ）及びα２（ｇ）を代入し、さらに、波長λ１及び波長λ２の各々の光により被検体１に発生する音波の大きさをｓ１及びｓ２を測定して代入することにより、前記成分濃度Ｍを算出することができる。上記の数式（３）においては、２つの音波の大きさｓ１及びｓ２を個別に測定するよりも、それらの差ｓ１−ｓ２を測定して、個別に測定した音波の大きさｓ２で除する方が、成分濃度を高精度に測定することができる。
【００９２】
そこで、本実施の形態の成分濃度測定装置１０においては、まず、２つの波長λ１及び波長λ２の光を、互いに逆位相の変調信号により強度変調して、１の光束に合波して照射することにより、被検体内で発生する音波の大きさｓ１及び音波の大きさｓ２が相互に重畳されて生じる音波の差（ｓ１−ｓ２）を測定する。次に、波長λ２の光を照射して、被検体内で発生する音波の大きさｓ２を測定する。その後に、（ｓ１−ｓ２）とｓ２により、（ｓ１−ｓ２）÷ｓ２を演算することにより、数式（３）により、成分濃度Ｍを高精度に測定することができる。
【００９３】
一方、皮膚へ照射する光の波長が可視光より長波長側の波長帯の場合、照射時間と照射する光の強度、すなわちパワー密度の許容値は、ＪＩＳ  Ｃ６８０２に規定されている。
【００９４】
ここで、図３に、ＪＩＳ  Ｃ６８０２に規定されている、光の照射時間に対する光パワー密度の許容値の変化を示したグラフを示す。図３において、縦軸は許容光パワー密度（ｍＷ／ｍｍ２）を示し、横軸は光の照射時間（秒）を示している。
【００９５】
図３に示すように、皮膚への許容される照射光の強度、すなわち許容光パワー密度は照射時間の０．７５乗に反比例しており、照射時間を短くすることにより照射する光のパワー密度を高くすることができる。従って、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が断続的に発生する前記第一の光及び前記第二の光の各々の強度、すなわち、パワー密度は、照射する時間を短くすることにより、照射光３５のパワー密度が図３に示す許容範囲を越えない範囲内で、強く設定することができる。
【００９６】
上記のように、本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くして、成分濃度を高精度に測定することができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【００９７】
次に本実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置について説明する。
【００９８】
本実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置は、図１により説明した本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置の第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１の各々を半導体レーザと駆動回路により構成することにより、前記光発生手段と前記光変調手段を一体化できる回路構成の例である。
【００９９】
図４に、本実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置を示す。
【０１００】
図４において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１に示す本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０の第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１、第一の光変調部１４及び第二の光変調部２４に代えて、第一の半導体レーザ９１及び第一の駆動回路９３、第二の半導体レーザ９２及び第二の駆動回路９４を設けた構成である。以下においては、本実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置１０について、図１に示す本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０１０１】
変調信号発生部１９の一方の出力端子は信号伝達手段により第一の駆動回路９３の第一の変調信号入力端子９５に接続されている。
【０１０２】
変調信号発生部１９の他の出力端子は信号伝達手段により１８０°移相部２９の入力端子に接続されている。また、１８０°移相部２９の出力端子は信号伝達手段により第二の駆動回路９４の第二の変調信号入力端子９６に接続されている。
【０１０３】
第一の駆動回路９３の出力端子は信号伝達手段により第一の半導体レーザ９１の入力端子に接続されている。
【０１０４】
第二の駆動回路９４の出力端子は信号伝達手段により第二の半導体レーザ９２の入力端子に接続されている。
【０１０５】
第一の半導体レーザ９１の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第一の光入力端子１７に接続されている。
【０１０６】
第二の半導体レーザ９２の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第二の光入力端子２７に接続されている。
【０１０７】
次に、図４に示す本実施の形態の成分濃度測定装置１０の各部の機能を説明する。
【０１０８】
変調信号発生部１９は所定の周波数の変調信号を所定の周期で断続的に発生して、第一の駆動回路９３の第一の変調信号入力端子９５及び１８０°移相部２９の入力端子へ送信する機能を有する。
【０１０９】
１８０°移相部２９は変調信号発生部１９が所定の周波数で所定の周期で断続的に発生する前記変調信号の位相を１８０°移相して第二の駆動回路９４の第二の変調信号入力端子９６へ送信する機能を有する。
【０１１０】
第一の駆動回路９３は変調信号発生部１９から受信する前記変調信号により変調した駆動電流を、第一の半導体レーザ９１へ送信し、発光させる機能を有する。
【０１１１】
第二の駆動回路９４は１８０°移相部２９から受信する前記変調信号が１８０°移相された信号により変調した駆動電流を第二の半導体レーザ９２へ送信し、発光させる機能を有する。
【０１１２】
第一の半導体レーザ９１は第一の駆動回路９３から前記駆動電流を受信して第一の光を発生し、光照射部３１の第一の光入力端子１７へ送信する機能を有する。
【０１１３】
第二の半導体レーザ９２は第二の駆動回路９４から前記駆動電流を受信して第二の光を発生し、光照射部３１の第二の光入力端子２７へ送信する機能を有する。
【０１１４】
光照射部３１、音波検出素子４１、成分濃度算出部５５の機能は、図１により説明した本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０と同様である。
【０１１５】
上記のように、本実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置１０は本実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０と同様に、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、第一の半導体レーザ９１及び第二の半導体レーザ９２が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０１１６】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１１７】
次に本発明の第二の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１１８】
本発明の第二の実施の形態の成分濃度測定装置は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０１１９】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１により説明した第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は連続的に第一の光及び第二の光を発生し、さらに第一の光発生部１１と第一の光変調部１４の間、及び第二の光発生部２１と第二の光変調部２４の間、の各々に前記光断続手段を設けた場合の成分濃度測定装置である。
【０１２０】
図５に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０１２１】
図５において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１と第一の光変調部１４の間に、前記光断続手段に含まれる第一の発生光断続部１２を備え、また、第二の光発生部２１と第二の光変調部２４の間に前記光断続手段に含まれる第二の発生光断続部２２を備えた構成である。本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０１２２】
第一の発生光断続部１２の入力端子は光伝達手段により第一の光発生部１１の出力端子に接続され、第一の発生光断続部１２の出力端子は光伝達手段により第一の光変調部１４の第一の光入力端子１３に接続されている。
【０１２３】
第二の発生光断続部２２の入力端子は光伝達手段により第二の光発生部２１の出力端子に接続され、第二の発生光断続部２２の出力端子は光伝達手段により第二の光変調部２４の第二の光入力端子２３に接続されている。
【０１２４】
第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様の波長の第一の光及び第二の光を、連続的に発生する機能を有する。
【０１２５】
第一の発生光断続部１２及び第二の発生光断続部２２は、同期した所定の周期で、各々前記第一の光及び前記第二の光を所定の時間で断続し、断続した前記第一の光及び前記第二の光を第一の光変調部１４及び第二の光変調部２４へ送信する機能を有する。ここで、第一の発生光断続部１２及び第二の発生光断続部２２は、同期して所定の周期で前記第一の光及び前記第二の光を断続するために図示していない同期信号の伝達手段で接続されていてもよい。また、第一の発生光断続部１２及び第二の発生光断続部２２は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０１２６】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１２８】
次に本発明の第三の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１２９】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０１３０】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１により説明した第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は連続的に第一の光及び第二の光を発生し、さらに第一の光変調部１４と光照射部３１の間、及び第二の光変調部２４と光照射部３１の間、の各々に前記光断続手段を設けた場合の成分濃度測定装置である。
【０１３１】
図６に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０１３２】
図６において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０において、第一の光変調部１４と光照射部３１の間に、前記光断続手段に含まれる第一の変調光断続部１５を備え、また、第二の光変調部２４と光照射部３１の間に前記光断続手段に含まれる第二の変調光断続部２５を備えた構成である。本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０１３３】
第一の変調光断続部１５の入力端子は光伝達手段により第一の光変調部１４の出力端子に接続され、第一の変調光断続部１５の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第一の光入力端子１７に接続されている。
【０１３４】
第二の変調光断続部２５の入力端子は光伝達手段により第二の光変調部２４の出力端子に接続され、第二の変調光断続部２５の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の第二の光入力端子２７に接続されている。
【０１３５】
第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様の波長の第一の光及び第二の光を、連続的に発生する機能を有する。
【０１３６】
第一の変調光断続部１５及び第二の変調光断続部２５は、各々第一の光変調部１４及び第二の光変調部２４が変調した前記第一の光及び前記第二の光を、同期した所定の周期で、所定の時間で断続し、断続した前記第一の光及び前記第二の光を、光照射部３１の第一の光入力端子１７及び第二の光入力端子２７へ送信する機能を有する。ここで、第一の変調光断続部１５及び第二の変調光断続部２５は、変調された前記第一の光及び前記第二の光の各々を同期して所定の周期で断続するために、図示していない同期信号の伝達手段で接続されていてもよい。また、第一の変調光断続部１５及び第二の変調光断続部２５は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０１３７】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０１３８】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１３９】
次に本発明の第四の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１４０】
本発明の第四の実施の形態の成分濃度測定装置は、異なる波長の２波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した異なる波長の２波の光の各々を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した異なる波長の２波の光を１の光束に合波し被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した異なる波長の２波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した異なる波長の２波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０１４１】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１により説明した第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は連続的に第一の光及び第二の光を発生し、さらに光照射部３１と被検体１の間に前記光断続手段を設けた場合の成分濃度測定装置である。
【０１４２】
図７に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０１４３】
図７において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０において、光照射部３１と被検体１の間に前記光断続手段としての照射光断続部３２を備えた構成である。本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０１４４】
照射光断続部３２の入力端子は光伝達手段により光照射部３１の出力端子に接続され、照射光断続部３２の出力端子は、出力端子から照射される照射光３５が被検体１の所定の位置に照射される位置に備えられる。
【０１４５】
第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１は、図１により説明した実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様の波長の第一の光及び第二の光を、連続的に発生する機能を有する。
【０１４６】
光照射部３１は変調された前記第一の光及び前記第二の光を１の光束に合波して、光伝達手段により照射光断続部３２へ送信する機能を有する。
【０１４７】
照射光断続部３２は光照射部３１から受信する変調され、１の光束に合波された前記第一の光及び前記第二の光を、所定の周期で、所定の時間で断続して、被検体１に照射する機能を有する。ここで、照射光断続部３２は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０１４８】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０１４９】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１５０】
次に本発明の第五の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１５１】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第一から第四の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記光発生手段が、発生する異なる波長の２波の光の各々の強度を増減できる場合の成分濃度測定装置である。
【０１５２】
本実施の形態の成分濃度測定装置を、本発明の第一から第四の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１に、発生する異なる波長の２波の光の各々の強度を増減できる機能を持たせた場合として説明する。
【０１５３】
本実施の形態の成分濃度測定装置においては、照射光３５が被検体１に照射される時間に応じて、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１の各々は、発生する第一の光及び第二の光の強度を増減する機能を有する。本発明の第一から第四の実施の形態の成分濃度測定装置１０においては、第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１、又は第一の発生光断続部１２及び第二の発生光断続部２２、又は第一の変調光断続部１５及び第二の変調光断続部２５、又は照射光断続部３２により、前記第一の光及び前記第二の光を断続することにより、照射光３５を断続して照射している。従って、本実施の形態の成分濃度測定装置は、第一から第四の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、照射光３５が被検体１に照射される時間に応じて、照射光３５の強度が図３により説明した許容光パワーの範囲内で、連続的に照射する場合よりも強くなるように第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光の強度を調整する場合の成分濃度測定装置である。
【０１５４】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち第一の光発生部１１及び第二の光発生部２１が発生する光を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０１５５】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１５６】
次に本発明の第六の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１５７】
本発明の第六の実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第一から第五の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記異なる波長の２波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、をさらに備える成分濃度測定装置である。
【０１５８】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第一から第五の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記平均値算出手段により、雑音の平均値となる前記無光平均値と、前記音波の平均値となる前記有意平均値を算出し、さらに前記減算手段により前記有意平均値から前記無光平均値を減算することにより、前記音波の大きさから雑音に相当する大きさを差し引いて、前記音波の大きさを高精度に検出する場合の成分濃度測定装置である。
【０１５９】
本実施の形態の成分濃度測定装置の例として、図４により説明した第一の実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置１０に前記平均値算出手段及び前記減算手段を備えた場合を説明する。
【０１６０】
図８に本実施の形態の成分濃度測定装置１０の構成を示す。
【０１６１】
図８において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図４により説明した第一の実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置１０が、さらに、前記平均値算出手段に含まれる断続制御部８０、平均値算出部４２及び前記減算手段としての減算部５４を備えた構成である。本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図４により説明した第一の実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置１０と異なる部分を説明する。
【０１６２】
図８において、第一の駆動回路９３の第一の断続信号入力端子１８は信号伝達手段により断続制御部８０の第一の断続信号出力端子８１に接続されている。
【０１６３】
第二の駆動回路９４の第二の断続信号入力端子２８は信号伝達手段により断続制御部８０の第二の断続信号出力端子８２に接続されている。
【０１６４】
断続制御部８０の断続信号出力端子８３は信号伝達手段により平均値算出部４２の断続信号入力端子４４に接続されている。
【０１６５】
平均値算出部４２の音波入力端子４３は信号伝達手段により、音波検出素子４１の出力端子に接続されている。平均値算出部４２の出力端子は信号伝達手段により減算部５４の入力端子に接続されている。
【０１６６】
減算部５４の出力端子は成分濃度算出部５５の入力端子に接続されている。
【０１６７】
断続制御部８０は第一の駆動回路９３の第一の断続信号入力端子１８及び第二の駆動回路９４の第二の断続信号入力端子２８へ、第一の断続信号及び第二の断続信号を送信する機能を有する。
【０１６８】
第一の駆動回路９３は変調信号発生部１９から受信する変調信号により駆動電流を変調し、変調した駆動電流をさらに断続制御部８０から受信する前記第一の断続信号により断続して、第一の半導体レーザ９１へ送信する機能を有する。
【０１６９】
第二の駆動回路９４は１８０°移相部２９から受信する変調信号により駆動電流を変調し、変調した駆動電流をさらに断続制御部８０から受信する前記第二の断続信号により断続して、第二の半導体レーザ９２へ送信する機能を有する。
【０１７０】
断続制御部８０は平均値算出部４２へ前記第一の断続信号及び前記第二の断続信号、さらに後述する、音波及び雑音を積分する時間を指定するゲート信号を送信する機能を有する。
【０１７１】
図９に本実施の形態の成分濃度測定装置１０の各部の波形の例を示す。
【０１７２】
図９において、波形１は断続制御部８０から平均値算出部４２へ送信されるゲート信号であり、前記断続信号の発生時間を示し、さらに後述する、音波及び雑音を積分する時間を指定するパルス幅Ｔの信号である。
【０１７３】
波形２は前記断続信号の一部として前記波形１の中の第一のゲート信号と同じ時間に断続制御部８０から第一の駆動回路９３へ送信される第一の断続信号であり、第一の駆動回路９３は波形２のパルスの存在する時間Ｔ１に第一の半導体レーザ９１に駆動電流を送信し、第一の半導体レーザ９１に第一の光を発生させる。
【０１７４】
波形３は前記断続信号の一部として前記波形１の中の第一及び第三のゲート信号と同じ時間に断続制御部８０から第二の駆動回路９４へ送信される第二の断続信号であり、第二の駆動回路９４は波形３のパルスが存在する時間Ｔ１及び時間Ｔ２に第二の半導体レーザ９２に駆動電流を送信し、第二の半導体レーザ９２に第二の光を発生させる。ここで、前記第一の断続信号と前記第二の断続信号が同時に存在する時間Ｔ１には、前記第一の光と前記第二の光が同時に発生して、被検体１に照射される。また、前記第二の断続信号のみが存在する時間Ｔ２には前記第二の光のみが発生され、被検体１に照射される。
【０１７５】
音波検出素子４１は検出した音波の大きさを示す信号を信号伝達手段を介して平均値算出部４２の音波入力端子４３へ送信する機能を有する。ここで、音波検出素子４１が検出する前記第一の光又は／及び前記第二の光に対応する音波を、図９に波形４として示す。
【０１７６】
波形４は音波検出素子４１が検出する音波の波形であり、波形４の中の音波Ｄの部分は、前記第一の光が被検体１に発生する前記第一の音波と前記第二の光が被検体１に発生する前記第二の音波が重畳した結果としての差の音波である。また、波形４の中の音波Ｂ１の部分は、前記波形１の中の第二のゲート信号の時間に音波検出素子４１が検出する被検体１の雑音であり、音波Ｄの直後の雑音を示す。また、波形４の中の音波Ｓの部分は前記第二の光が被検体１に発生する前記第二の音波である。さらに、波形４の中の音波Ｂ２の部分は、前記波形１の中の第四のゲート信号の時間に音波検出素子４１が検出する被検体１の雑音であり、音波Ｓの直後の雑音を示す。
【０１７７】
平均値算出部４２は断続制御部８０から受信する前記第一の断続信号及び前記第二の断続信号と前記ゲート信号を受信して、第一の半導体レーザ９１及び第二の半導体レーザ９２が第一の光及び第二の光を発生する時間を検知する機能を有する。さらに平均値算出部４２は前記第一の光と前記第二の光が発生され、照射光３５として照射される時間に、音波検出素子４１から受信する音波の大きさを示す信号を時間Ｔだけ積分して、積分した値の時間Ｔの平均値を算出して、有意平均値として減算部５４へ送信する機能を有する。さらに平均値算出部４２は照射光３５が照射されない時間内に、音波検出素子４１が受信する音波の大きさを示す信号を、前記ゲート信号の時間に合わせて、照射光３５が照射される時間と同じ時間Ｔだけ積分して、積分した値の時間Ｔの平均値を算出して、無光平均値として減算部５４へ送信する機能を有する。ここで、平均値算出部４２の一部として、所定の時間内の入力信号を積分して出力するゲーテッド積分器を備えることが好ましい。次に前記ゲーテッド積分器について説明する。
【０１７８】
図１０に前記ゲーテッド積分器を含む平均値算出部４２の構成例を示す。
【０１７９】
図１０において、ゲーテッド積分器は演算増幅器６１、キャパシタ６２、スイッチ６３により構成される。さらに、平均値算出部４２は平均制御回路７１、平均値出力回路７５も備えている。
【０１８０】
演算増幅器６１とキャパシタ６２は信号伝達手段により並列に接続され、さらに、演算増幅器入力端子６５と演算増幅器出力端子６６の間を短絡又は開放するスイッチ６３が信号伝達手段により接続されている。演算増幅器入力端子６５は信号伝達手段により平均値算出部４２の音波入力端子４３に接続されている。演算増幅器出力端子６６は信号伝達手段により平均値出力回路７５の積分値入力端子７６に接続されている。スイッチ６３のスイッチ制御端子６７は信号伝達手段により平均制御回路７１のスイッチ信号出力端子７２に接続されている。平均制御回路７１の入力端子は信号伝達手段により平均値算出部４２の断続信号入力端子４４に接続されている。平均制御回路７１の制御信号出力端子７３は信号伝達手段により平均値出力回路７５の制御信号入力端子７７に接続されている。平均値出力回路７５の出力端子は信号伝達手段により平均値算出部４２の平均値出力端子７８に接続されている。
【０１８１】
演算増幅器６１とキャパシタ６２は公知の積分器を構成し、演算増幅器入力端子６５に入力される入力信号を積分し、積分した結果の信号を演算増幅器出力端子６６に出力する機能を有する。また、スイッチ６３はスイッチ制御端子６７に入力されるスイッチ制御信号により、演算増幅器入力端子６５と演算増幅器出力端子６６の間を、開放又は短絡する機能を有する。スイッチ６３のスイッチ接点が開放されている時には前記積分器は積分を実行し、スイッチ６３の前記スイッチ接点が短絡されると前記積分器は積分を停止して、積分結果を消去して次の積分に備えて待機する。
【０１８２】
平均値算出部４２の機能を、図９の波形４として示す音波から前記有意平均値と前記無光平均値を算出する場合を例に説明する。平均制御回路７１は断続制御部８０から受信する前記ゲート信号を前記スイッチ制御信号として、スイッチ６３へ送信する。スイッチ６３は前記スイッチ制御信号を受信している時間にスイッチを開放し、積分を実行する。ここで、平均制御回路７１がスイッチ６３へ送信する前記スイッチ制御信号の波形は図９の波形１に示すゲート信号である。
【０１８３】
スイッチ６３は図９に波形１として示す第一のゲート信号により時間Ｔだけ開放され、演算増幅器入力端子６５に入力される波形４に示す音波Ｄが積分され、演算増幅器出力端子６６から出力される。次に、スイッチ６３は図９に示す波形１の第二のゲート信号により時間Ｔだけ開放され、演算増幅器入力端子６５に入力される波形４に示す音波Ｂ１が時間Ｔだけ積分され、演算増幅器出力端子６６から出力される。次に、スイッチ６３は図９に示す波形１の第三のゲート信号により時間Ｔだけ開放され、演算増幅器入力端子６５に入力される波形４に示す音波Ｓが時間Ｔだけ積分され、演算増幅器出力端子６６から出力される。次に、スイッチ６３は図９に示す波形１の第四のゲート信号により時間Ｔだけ開放され、演算増幅器入力端子６５に入力される波形４に示す音波Ｂ２が時間Ｔだけ積分され、演算増幅器出力端子６６から出力される。上記の動作で積分された信号の波形を図９の波形５として示す。
【０１８４】
波形５は、波形４の音波Ｄの部分、音波Ｂ１の部分、音波Ｓの部分、音波Ｂ２の部分の積分波形である。ここで、値Ｄは前記第一の音波と前記第二の音波の差、すなわち前記音波Ｄの積分値であり、値Ｂ１は前記音波Ｄの測定直後の雑音、すなわち音波Ｂ１の積分値であり、値Ｓは第二の音波、すなわち前記音波Ｓの積分値であり、値Ｂ２は前記音波Ｓの測定直後の雑音、すなわち音波Ｂ２の積分値である。
【０１８５】
平均制御回路７１は平均値出力回路７５に対して、演算増幅器出力端子６６から順次出力される積分値の各々を、値Ｄ、値Ｂ１、値Ｓ、値Ｂ２として区別する信号を送信する。
【０１８６】
平均値出力回路７５は平均制御回路７１から受信する信号により、演算増幅器出力端子６６から順次出力される積分値の各々を、値Ｄ、値Ｂ１、値Ｓ、値Ｂ２として区別し、さらに各々を時間Ｔの平均値に換算した値ｄ、値ｂ１、値ｓ、値ｂ２を計算し、各々を前記有意平均値又は前記無光平均値として、各々に名称を示す信号を付加して、減算部５４へ送信する。ここで、値ｄは前記第一の音波と前記第二の音波の差の有意平均値であり、値ｂ１は値ｄを測定した直後の雑音の平均値、すなわち無光平均値である。また、値ｓは第二の音波の有意平均値であり、値ｂ２は値ｓを測定した直後の雑音の平均値、すなわち無光平均値である。
【０１８７】
減算部５４は平均値算出部４２から受信する、前記有意平均値及び前記無光平均値により、前記有意平均値から前記無光平均値を減じる減算を行い、減算を行なった結果を示す信号を成分濃度算出部５５へ送信する。すなわち、減算部５４は平均値算出部４２から値ｄ、値ｂ１、値ｓ、値ｂ２を受信して、（ｄ−ｂ１）及び（ｓ−ｂ２）の演算を行い、演算した結果を成分濃度算出部５５へ送信する。ここで、（ｄ−ｂ１）は前記第一の音波と前記第二の音波の差を検出した信号から雑音を除いて、前記第一の音波と前記第二の音波の差の大きさを高精度に示す値である。また、（ｓ−ｂ２）は前記第二の音波を検出した信号から雑音を除いた、第二の音波の大きさを高精度に示す値である。
【０１８８】
成分濃度算出部５５は、減算部５４が前記有意平均値から無光平均値を減算した結果を示す信号として、（ｄ−ｂ１）及び（ｓ−ｂ２）を受信し、さらに成分濃度算出部５５は第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、（ｄ−ｂ１）÷（ｓ−ｂ２）の演算を行い、成分濃度を算出して表示する。
【０１８９】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第一の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、成分濃度を測定する過程において、検出する音波の平均値及び音波の雑音の平均値を算出し、音波の平均値から雑音の平均値を差し引くことにより音波を高精度に検出し、成分濃度を高精度に測定することができる。
【０１９０】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０１９１】
次に本発明の第七の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０１９２】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、１波の光を断続的に発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した前記１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０１９３】
図１１に本発明の第七の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０１９４】
図１１において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１により説明した本発明の第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０において、第一の光発生部１１に代えて光発生部３を備え、第一の光変調部１４に代えて光変調部４を備え、第二の光発生部２１、第二の光変調部２４、変調信号発生部１９、１８０°移相部２９を取り除いた構成である。ここでは、本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１により説明した本発明の第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０１９５】
光発生部３は所定の波長の１波の光を、所定の周期で、所定の時間で断続的に発生し、発生した前記１波の光を光伝達手段により、光変調部４へ送信する機能を有する。ここで、光発生部３の発生する前記１波の光の波長は、測定対象とする成分より吸収される波長に設定する。
【０１９６】
光変調部４は光発生部３から受信した前記１波の光を所定の変調信号により変調して光照射部３１へ送信する機能を有する。
【０１９７】
光照射部３１は光変調部４から受信した、変調された前記１波の光を照射光３５として、被検体１に照射する機能を有する。
【０１９８】
本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５により被検体１に発生する音波を検出して、検出する音波の大きさから、成分濃度を算出する。ここで、前記検出した音波の大きさから、成分濃度を算出する方法は、例えば、予め用意した、前記１波の光が前記成分に吸収されて発生する音波の大きさと別途測定対象とする成分を分析して測定した成分濃度との関係により算定してもよい。
【０１９９】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、光発生部３が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０２００】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０２０１】
次に本発明の第八の実施の形態の構成の成分濃度測定装置について説明する。
【０２０２】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０２０３】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、光発生部３は連続的に光を発生し、さらに光発生部３と光変調部４の間に前記光断続手段を備えた場合の成分濃度測定装置である。
【０２０４】
図１２に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０２０５】
図１２において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置１０において、光発生部３と光変調部４の間に前記光断続手段としての発生光断続部５を設けた構成である。ここでは、本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置と異なる部分について説明する。
【０２０６】
発生光断続部５の入力端子は光伝達手段により光発生部３の出力端子に接続され、発生光断続部５の出力端子は光伝達手段により光変調部４の入力端子に接続されている。
【０２０７】
光発生部３は連続的に１波の光を発生し、発生した前記１波の光を光伝達手段により光変調部４に向けて送信する機能を有する。
【０２０８】
発生光断続部５は光発生部３から受信する前記１波の光を、所定の周期で、所定の時間で断続して、断続した前記１波の光を光変調部４へ送信する機能を有する。ここで発生光断続部５は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０２０９】
光変調部４は発生光断続部５から受信する断続された前記１波の光を受信して、所定の変調信号により変調して、変調した前記１波の光を光照射部３１へ送信する機能を有する。
【０２１０】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、光発生部３が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０２１１】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０２１２】
次に本発明の第九の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０２１３】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の変調した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光により前記被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０２１４】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、光発生部３は連続的に光を発生し、さらに光変調部４と光照射部３１の間に前記光断続手段を設けた場合の成分濃度測定装置である。
【０２１５】
図１３に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０２１６】
図１３において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置において、光変調部４と光照射部３１の間に前記光断続手段としての変調光断続部６を備えた構成である。ここでは、本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置と異なる部分について説明する。
【０２１７】
変調光断続部６の入力端子は光伝達手段により光変調部４の出力端子に接続され、変調光断続部６の出力端子は光伝達手段により光照射部３１の光入力端子７に接続されている。
【０２１８】
光発生部３は連続的に１波の光を発生し、発生した前記１波の光を光伝達手段により光変調部４へ送信する機能を有する。
【０２１９】
変調光断続部６は光変調部４から受信する変調された前記１波の光を、所定の周期で、所定の時間で断続して、断続した前記１波の光を光照射部３１へ送信する機能を有する。ここで変調光断続部６は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０２２０】
光照射部３１は変調光断続部６から受信する変調され断続された前記１波の光を受信して、被検体１に照射する機能を有する。
【０２２１】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、光発生部３が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０２２２】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０２２３】
次に本発明の第十の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０２２４】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、１波の光を発生する光発生手段と、前記光発生手段の発生した１波の光を電気的に強度変調する光変調手段と、前記光変調手段の強度変調した１波の光を被検体に向けて照射する光照射手段と、前記光照射手段の照射した１波の光を断続する光断続手段と、前記光断続手段の断続した１波の光により被検体内に発生する音波の大きさを検出する音波検出手段と、を備える成分濃度測定装置である。
【０２２５】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、例えば図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、光発生部３は連続的に光を発生し、さらに光照射部３１と被検体１の間に前記光断続手段を設けた場合の成分濃度測定装置である。
【０２２６】
図１４に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０２２７】
図１４において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置１０において、光照射部３１と被検体１の間に前記光断続手段としての照射光断続部３２を設けた構成である。ここでは、本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１１により説明した本発明の第七の実施の形態の構成の成分濃度測定装置１０と異なる部分について説明する。
【０２２８】
照射光断続部３２の入力端子は光伝達手段により光照射部３１の出力端子に接続され、照射光断続部３２の出力端子は、前記出力端子から照射する照射光３５が被検体１の所定の位置に照射される位置に設けられる。
【０２２９】
光発生部３は連続的に１波の光を発生し、発生した前記１波の光を光伝達手段により光変調部４へ送信する機能を有する。
【０２３０】
照射光断続部３２は光照射部３１からから受信する変調された前記１波の光を、所定の周期で、所定の時間で断続して、断続した前記１波の光を被検体１に照射する機能を有する。ここで照射光断続部３２は、例えば光スイッチにより実現できる。
【０２３１】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち、光発生部３が発生する光の強度を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０２３２】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０２３３】
次に本発明の第十一の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０２３４】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第七から第十の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記光発生手段が、発生する１波の光の強度を増減できる場合の成分濃度測定装置である。
【０２３５】
本実施の形態の成分濃度測定装置を、本発明の第七から第十の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、光発生部３に発生する１波の光の強度を増減できる機能を持たせた場合として説明する。
【０２３６】
本実施の形態の成分濃度測定装置においては、照射光３５が被検体１に照射される時間に応じて、光発生部３は発生する光の強度を増減する機能を有する。本発明の第七から第十の実施の形態の成分濃度測定装置１０においては、光発生部３、又は発生光断続部５、又は変調光断続部６、又は照射光断続部３２で前記光を断続することにより、照射光３５を断続している。従って、本実施の形態の成分濃度測定装置は、第七から第十の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、照射光３５が被検体１に照射される時間に応じて、照射光３５の強度が図３により説明した許容光パワーの範囲内で、連続的に照射する場合よりも強くなるように光発生部３が発生する光の強度を調整する場合の成分濃度測定装置である。
【０２３７】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、照射光３５を断続的に被検体１に照射するので、被検体１への光の許容照射量を越えない範囲内で、照射光３５の強度、すなわち光発生部３が発生する光を、連続的に照射する場合よりも強くすることができる。従って、被検体１に大きな音波を発生させて、信号対雑音比の大きい状態で、前記音波を高精度に検出して、成分濃度を正確に測定することができる。
【０２３８】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【０２３９】
次に本発明の第十二の実施の形態の成分濃度測定装置について説明する。
【０２４０】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第七から第十一の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記１波の光が前記被検体に照射されていないときに前記音波検出手段の出力の平均値を無光平均値として算出し、前記１波の光が前記被検体に照射されているときに前記音波検出手段の出力の平均値を有意平均値として算出する平均値算出手段と、前記有意平均値から前記無光平均値を減算する減算手段と、をさらに備える場合の成分濃度測定装置である。
【０２４１】
本実施の形態の成分濃度測定装置は、本発明の第七から第十一の実施の形態の成分濃度測定装置１０において、前記平均値算出手段により、雑音の平均値となる前記無光平均値と、前記音波の平均値となる前記有意平均値を算出し、さらに前記減算手段により前記有意平均値から前記無光平均値を減算し、前記音波の大きさから雑音に相当する大きさを差し引いて、前記音波の大きさを高精度に検出する場合の成分濃度測定装置である。
【０２４２】
本実施の形態の成分濃度測定装置の例として、図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０に前記平均値算出手段及び前記減算手段を備えた場合を説明する。
【０２４３】
図１５に本実施の形態の成分濃度測定装置の構成を示す。
【０２４４】
図１５において、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０に、前記平均値算出手段に含まれる断続制御部８０及び平均値算出部４２、前記減算手段としての減算部５４を追加した構成である。本実施の形態の成分濃度測定装置１０について、図１１により説明した第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０異なる部分について説明する。
【０２４５】
断続制御部８０の一方の出力端子は信号伝達手段により光発生部３の入力端子に接続され、他方の出力端子は平均値算出部４２の断続信号入力端子４４に接続されている。
【０２４６】
平均値算出部４２の音波入力端子４３は信号伝達手段により音波検出素子４１の出力端子に接続されている。平均値算出部４２の出力端子は信号伝達手段により減算部５４の入力端子に接続されている。
【０２４７】
減算部５４の出力端子は信号伝達手段により成分濃度算出部５５の入力端子に接続されている。
【０２４８】
断続制御部８０は光発生部３へ断続信号を送信し、さらに平均値算出部４２へ後述する音波及び雑音を積分する時間を指定するゲート信号を送信する機能を有する。
【０２４９】
光発生部３は断続制御部８０から受信する断続信号に従って、所定の周期で、所定の時間で断続して光を発生する機能を有する。
【０２５０】
図１６に本実施の形態の成分濃度測定装置１０の各部の波形の例を示す。
【０２５１】
図１６において、波形１は断続制御部８０から平均値算出部４２へ送信されるゲート信号であり、前記断続信号の発生時間を示し、さらに後述する、音波及び雑音を積分する時間を指定するパルス幅Ｔの信号である。
【０２５２】
波形２は前記断続信号として前記波形１の中の第一のゲート信号と同じ時間に断続制御部８０から光発生部３及び平均値算出部４２へ送信される断続信号であり、光発生部３は波形２のパルスの存在する時間Ｔ１に光を発生させる。
【０２５３】
音波検出素子４１は検出した音波の大きさを示す信号を信号伝達手段を介して平均値算出部４２の音波入力端子４３へ送信する機能を有する。ここで、音波検出素子４１が検出する音波を、図１６に波形３として示す。
【０２５４】
波形３は音波検出素子４１が検出する音波の波形であり、波形３の中の音波Ａの部分は、光発生部３が発生する光で被検体１に発生する音波である。波形３の中の音波Ｂの部分は、前記波形１の中の第二のゲート信号の時間に音波検出素子４１が検出する被検体１の雑音であり、音波Ａの直後の雑音を示す。
【０２５５】
平均値算出部４２は断続制御部８０から受信する前記断続信号と前記ゲート信号により、光発生部３が光を発生している時間を検知する。さらに平均値算出部４２は光発生部３が光を発生し、発生された前記光が照射光３５として照射される時間に、音波検出素子４１から受信する音波の大きさを示す信号を時間Ｔだけ積分して、積分した値の時間Ｔの平均値を算出して、有意平均値として減算部５４へ送信する機能を有する。さらに平均値算出部４２は照射光３５が照射されない時間内に、前記ゲート信号に合わせて、音波検出素子４１が受信する音波の大きさを示す信号を、照射光３５が照射される時間と同じ時間Ｔだけ積分して、積分した値の時間Ｔの平均値を算出して、無光平均値として減算部５４へ送信する機能を有する。ここで、平均値算出部４２の一部として、図１０により説明したゲーテッド積分器を備えることが好ましい。
【０２５６】
平均値算出部４２の一部としての前記ゲーテッド積分器は、図１０により説明した機能と同様の機能により、波形３の中の音波Ａの部分及び音波Ｂの部分を積分する。前記ゲーテッド積分器が積分した波形を図１６の波形４として示す。波形４の値Ａ及び値Ｂは各々波形３の中の音波Ａの部分及び音波Ｂの部分を積分した値である。さらに平均値算出部４２は、前記値Ａ及び値Ｂの各々を時間Ｔの平均値に換算した値ａ及び値ｂを算出し、各々を前記有意平均値又は前記無光平均値に区別して、各々に名称を示す信号を付加して、減算部５４へ送信する。ここで、値ａは前記音波の有意平均値であり、値ｂは値ａを測定した直後の雑音の平均値、すなわち無光平均値である。
【０２５７】
減算部５４は平均値算出部４２から受信する、前記有意平均値及び前記無光平均値により、前記有意平均値から前記無光平均値を減じる減算を行い、減算を行なった結果を示す信号を成分濃度算出部５５へ送信する。すなわち、減算部５４は平均算出部から値ａ及び値ｂを受信して、（ａ−ｂ）の演算を行い、演算した結果を成分濃度算出部５５へ送信する。ここで、（ａ−ｂ）は前記音波を検出した信号から雑音を除いて、前記音波の大きさを高精度に示す値である。
【０２５８】
成分濃度算出部５５は、減算部５４が前記有意平均値から無光平均値を減算した結果を示す信号を受信し、第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、成分濃度を算出して表示する。
【０２５９】
上記のように、本実施の形態の成分濃度測定装置１０は、第七の実施の形態の成分濃度測定装置１０と同様に、成分濃度を測定する過程において、検出する音波の平均値及び音波の雑音の平均値を算出し、音波の平均値から雑音の平均値を差し引くことにより音波を高精度に検出し、成分濃度を高精度に測定することができる。
【０２６０】
以上説明したように、本発明の成分濃度測定装置は、成分濃度を正確に測定する成分濃度測定装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２６１】
本発明の成分濃度測定装置及び成分濃度測定装置制御方法は、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適用することができる。
【０２６２】
本発明の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、人間を被検体とするばかりでなく、動物を被検体とした場合についても健康管理に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２６３】
【図１】第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置を説明する図である。
【図２】第一の実施の形態の第一の構成の成分濃度測定装置の波長の設定方法を説明する図である。
【図３】被検体への光照射の許容値を説明する図である。
【図４】第一の実施の形態の第二の構成の成分濃度測定装置を説明する図である。
【図５】第二の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図６】第三の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図７】第四の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図８】第六の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図９】第六の実施の形態の成分濃度測定装置の各部の波形を説明する図である。
【図１０】ゲーテッド積分器の構成を説明する図である。
【図１１】第七の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図１２】第八の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図１３】第九の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図１４】第十の実施の形態の成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図１５】第十二の実施の形態の成分濃度測定装置の他の構成を説明する図である。
【図１６】第十二の実施の形態の成分濃度測定装置の各部の波形を説明する図である。
【図１７】従来の第一例の血液成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【図１８】従来の第二例の血液成分濃度測定装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【０２６４】
１  被検体
３  光発生部
４  光変調部
５  発生光断続部
６  変調光断続部
７  光入力端子
１０  成分濃度測定装置
１１  第一の光発生部
１２  第一の発生光断続部
１３  第一の光入力端子
１４  第一の光変調部
１５  第一の変調光断続部
１６  第一の変調信号入力端子
１７  第一の光入力端子
１８  第一の断続信号入力端子
１９  変調信号発生部  
２１  第二の光発生部
２２  第二の発生光断続部
２３  第二の光入力端子
２４  第二の光変調部
２５  第二の変調光断続部
２６  第二の変調信号入力端子
２７  第二の光入力端子
２８  第二の断続信号入力端子
２９  １８０°移相部
３１  光照射部
３２  照射光断続部
３５  照射光
４１  音波検出素子
４２  平均値算出部
４３  音波入力端子
４４  断続信号入力端子
５４  減算部
５５  成分濃度算出部
６１  演算増幅器
６２  キャパシタ
６３  スイッチ
６５  演算増幅器入力端子
６６  演算増幅器出力端子
６７  スイッチ制御端子
７１  平均制御回路
７２  スイッチ信号出力端子
７３  制御信号出力端子
７５  平均値出力回路
７６  積分値入力端子
７７  制御信号入力端子
７８  平均値出力端子
８０  断続制御部
８１  第一の断続信号出力端子
８２  第二の断続信号出力端子
８３  断続信号出力端子
９１  第一の半導体レーザ
９２  第二の半導体レーザ
９３  第一の駆動回路
９４  第二の駆動回路
９５  第一の変調信号入力端子
９６  第二の変調信号入力端子
１０１  被検体
１０２  駆動電源
１０３  パルス光源
１０４  超音波検出器
１０５  波形観測器
２０１  第一の光源
２０２  第二の光源
２０３  駆動電源
２０４  駆動電源
２１１  合波器
２１２  音響センサ
２１３  チョッパ板
２１４  モータ
２１５  周波数解析器
【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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【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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