(57)【要約】【課題】成分の分析のために測定対象の量が目減りすることを抑制することのできる成分分析装置を提供する。【解決手段】成分分析装置１は、被測定部分３２に照射した近赤外光の拡散反射光により血液中のグルコース濃度を測定する測定部２０を備えている。被測定部分３２は血液の流路を形成するチューブ３０に設けられる。また、照射部２４Ａから受光部２５Ａまでの光ファイバー間距離ＬＦは、「０．２ｍｍ」以上かつ「１ｍｍ」以下に設定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象としての赤血球を含む液体に対して近赤外光を照射する照射部および照射した近赤外光を受光する受光部を有する測定部とを備える成分分析装置において、
前記近赤外光の照射部から受光部までの距離が「０．２ｍｍ」以上かつ「１ｍｍ」以下であること、
前記照射部は、前記測定対象の流路として形成される容器の特定の部分としての被測定部分に対して前記近赤外光を照射すること、
ならびに、前記受光部は、前記近赤外光の拡散反射光を受光すること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成分分析装置において、
前記容器には、前記被測定部分における前記測定対象の流れを整流する整流機構が設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成分分析装置において、
前記整流機構として、前記容器において前記被測定部分よりも上流側の代表長さよりも前記被測定部分の代表長さが大きくなる部分が設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記測定対象を流動させる流動装置が設けられていること、
ならびに、流動している前記測定対象に前記近赤外光を照射すること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記被測定部分の代表長さが「０．４ｍｍ」以上であること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記近赤外光の波長が１３００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲に含まれること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記被測定部分において前記照射部と前記受光部との間に対応する部分に遮光部分が設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記照射部および前記受光部の少なくとも一方が前記容器の内部の空間に設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記被測定部分を洗浄する洗浄機構が設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記容器のうちの前記被測定部分を交換することができること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記流路が第１流路および第２流路に分岐していること、
前記被測定部分として、前記第１流路に設けられる第１被測定部分と、前記第２流路に設けられる第２被測定部分とが設けられていること、
前記第１流路は、前記第１被測定部分よりも上流側において閉塞および開放することができること、
ならびに、前記第２流路は、前記第２被測定部分よりも上流側において閉塞および開放することができること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記被測定部分の前記測定対象の流速を測定する流速測定部が設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の成分分析装置において、
前記被測定部分の上流にフィルターが設けられていること
を特徴とする成分分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象としての赤血球を含む液体に対して近赤外光を照射する機能および照射した近赤外光を受光する機能を有する測定部とを備える成分分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記成分分析装置として、例えば特許文献１の装置が知られている。この装置においては、体外に採取された血液の一部を酵素と反応させることにより、血液中のグルコース濃度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の成分分析装置は、血液を酵素と反応させるため、測定に用いた血液は変性する。このため、測定に用いた血液の分、採取した血液の量が目減りする。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、成分の分析のために測定対象の量が目減りすることを抑制することのできる成分分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
・本発明の成分分析装置は、測定対象としての赤血球を含む液体に対して近赤外光を照射する照射部および照射した近赤外光を受光する受光部を有する測定部とを備える成分分析装置において、前記近赤外光の照射部から受光部までの距離が「０．２ｍｍ」以上かつ「１ｍｍ」以下であること、前記照射部は、前記測定対象の流路として形成される容器の特定の部分としての被測定部分に対して前記近赤外光を照射すること、ならびに、前記受光部は、前記近赤外光の拡散反射光を受光することを特徴としている。
【０００６】
・この成分分析装置においては、前記容器には、前記被測定部分における前記測定対象の流れを整流する整流機構が設けられていることが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記整流機構として、前記容器において前記被測定部分よりも上流側の代表長さよりも前記被測定部分の代表長さが大きくなる部分が設けられていることが好ましい。
【０００７】
・この成分分析装置においては、前記測定対象を流動させる流動装置が設けられていること、ならびに、流動している前記測定対象に前記近赤外光を照射することが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記被測定部分の代表長さが「０．４ｍｍ」以上であることが好ましい。
【０００８】
・この成分分析装置においては、前記近赤外光の波長が１３００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲に含まれることが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記被測定部分において前記照射部と前記受光部との間に対応する部分に遮光部分が設けられていることが好ましい。
【０００９】
・この成分分析装置においては、前記照射部および前記受光部の少なくとも一方が前記容器の内部の空間に設けられていることが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記被測定部分を洗浄する洗浄機構が設けられていることが好ましい。
【００１０】
・この成分分析装置においては、前記容器のうちの前記被測定部分を交換することができることが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記流路が第１流路および第２流路に分岐していること、前記被測定部分として、前記第１流路に設けられる第１被測定部分と、前記第２流路に設けられる第２被測定部分とが設けられていること、前記第１流路は、前記第１被測定部分よりも上流側において閉塞および開放することができること、ならびに、前記第２流路は、前記第２被測定部分よりも上流側において閉塞および開放することができることが好ましい。
【００１１】
・この成分分析装置においては、前記被測定部分の前記測定対象の流速を測定する流速測定部が設けられていることが好ましい。
・この成分分析装置においては、前記被測定部分の上流にフィルターが設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成分の分析のために測定対象の量が目減りすることを抑制することのできる成分分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の成分分析装置について、その全体構成を示す構成図。
【図２】同実施形態の成分分析装置について、光ファイバーの構造を示す正面図。
【図３】同実施形態の成分分析装置について、被測定部分の断面構造を示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態の成分分析装置について、（ａ）はチューブの一部の断面構造を示す断面図、（ｂ）はチューブの一部の側面構造を示す正面図。
【図５】本発明の第３実施形態の成分分析装置について、チューブの一部の断面構造を示す断面図。
【図６】本発明の第４実施形態の成分分析装置について、チューブの一部の断面構造を示す断面図。
【図７】本発明の第５実施形態の成分分析装置について、（ａ）は交換部分が取り付けられているときのチューブの断面構造を示す断面図、（ｂ）は交換部分が取り外されたときのチューブの断面構造を示す断面図。
【図８】本発明の第６実施形態の成分分析装置について、チューブの一部の断面構造を示す断面図。
【図９】本発明の第７実施形態の成分分析装置について、チューブの一部の断面構造を示す断面図。
【図１０】本発明の第８実施形態の成分分析装置について、その一部の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、体外に採取した血液を体内に戻す血液環流の機能と、血液中のグルコース濃度を測定する機能とを備える成分分析装置として本発明を具体化した一例を示している。
【００１５】
図１に示されるように、成分分析装置１は、近赤外光を照射する機能および近赤外光を受光する機能を備える測定部２０と、測定対象としての血液を内包するチューブ３０と、チューブ３０内の血液を流動させるポンプ１４とを備えている。また、各種の制御を行う制御部１１と、測定結果を表示する表示部１２と、測定のためにユーザーにより操作される操作部１３とを備えている。チューブ３０としては、近赤外光の透過性の高い可撓性のプラスチックから成形されるものが用いられている。なお、ポンプ１４は「流動装置」に相当する。また、チューブ３０は「容器」に相当する。
【００１６】
制御部１１は、操作部１３の操作に基づいて各種の処理を実行する。その一例として以下のものが挙げられる。
・ポンプ１４を駆動してチューブ３０内の血液を環流させる処理。
・測定部２０が受光した近赤外光に基づいてグルコース濃度を算出する処理。
【００１７】
測定部２０は、近赤外光を発生させるハロゲン光源２１と、血液中を通過した拡散反射光を分光する分光部２２と、分光部２２において分光された近赤外光に基づいて受光信号を生成する受光素子２２Ａとを備えている。
【００１８】
また、測定部２０には、近赤外光を伝達するための発光ファイバー２４および受光ファイバー２５が設けられている。発光ファイバー２４は、ハロゲン光源２１から発生した近赤外光を伝達する。受光ファイバー２５は、拡散反射光を分光部２２に伝達する。なお、発光ファイバー２４のハロゲン光源２１側とは反対側の端部が血液に対して近赤外光を照射する照射部２４Ａとして構成される。また、受光ファイバー２５の分光部２２とは反対側の端部が血液中を通過した近赤外光を受光する受光部２５Ａとして構成される。
【００１９】
発光ファイバー２４および受光ファイバー２５としては、例えば、クラッド径が「０．２ｍｍ」、コア径が「０．１７５ｍｍ」、および開口数が「０．２」の石英製の光ファイバーを用いることができる。
【００２０】
発光ファイバー２４および受光ファイバー２５は、照射部２４Ａ側および受光部２５Ａ側の端部において束ねられているとともに、他方の端部において分岐する２分岐光ファイバーバンドル２３として形成されている。
【００２１】
ハロゲン光源２１から発生する近赤外光には、１３００ｎｍから２５００ｎｍまでの波長の光が含まれる。血液の分析のための演算に用いる光の波長の範囲は、測定対象および目的に応じて１３００ｎｍから２５００ｎｍまでの範囲から任意の範囲を選択することができる。
【００２２】
図２を参照して、光ファイバーバンドル２３の構造について説明する。
光ファイバーバンドル２３の照射部２４Ａ側および受光部２５Ａ側の端面においては、１つの受光部２５Ａの周囲に複数の照射部２４Ａが同心円上に配置されている。受光部２５Ａのクラッドの外周面と１つの照射部２４Ａのクラッドの外周面との距離（以下、「ファイバー間距離ＬＦ」）は、「０．２ｍｍ」以上かつ「１ｍｍ」以下の範囲で設定される。例えば、「０．６５ｍｍ」に設定されている。
【００２３】
図３を参照して、チューブ３０の構造について説明する。
チューブ３０は、その両端部がそれぞれ人体の腕の血管にそれぞれ接続されて用いられる（図１参照）。チューブ３０の中間部分には、照射部２４Ａおよび受光部２５Ａが配置される被測定部分３２が設けられている。
【００２４】
チューブ３０の被測定部分３２よりも上流側には血液の流動を整える整流部分３３が設けられている。整流部分３３は、その上流側の端部から下流側の端部にむかうにつれてチューブ３０の内径ＬＴが滑らかに大きくなる。なお、整流部分３３が「整流機構」として機能する。なお、内径ＬＴが「代表長さ」に相当する。
【００２５】
また、チューブ３０において被測定部分３２よりも下流側には、内径ＬＴを小さくする絞り部分３４が設けられている。絞り部分３４は、その上流側の端部から下流側の端部にむかうにつれて内径ＬＴが滑らかに小さくなる。
【００２６】
このように、チューブ３０は、被測定部分３２よりも上流側および被測定部分３２の下流側の内径ＬＴ（以下、「周辺内径ＬＴＬ」）よりも被測定部分３２の内径ＬＴ（以下、「測定内径ＬＴＳ」）が大きい。なお、内径ＬＴは、「０．４ｍｍ」以上かつ「２０ｍｍ」以下の間に設定される。例えば、測定内径ＬＴＳは「２ｍｍ」に設定される。また、周辺内径ＬＴＬは、「１ｍｍ」に設定される。
【００２７】
測定内径ＬＴＳを「０．４ｍｍ」以上に設定する理由について説明する。
照射部２４Ａから照射された近赤外光は、バナナシェイプと呼ばれる光分布で拡散反射し、受光部２５Ａに到達する。１４００ｎｍ〜１９００ｎｍの波長の近赤外光が血液に照射されたときの平均光路長は約「１ｍｍ」、平均的な到達深さは約「０．５ｍｍ」であることが実験により推定された。このため、測定内径ＬＴＳを「０．４ｍｍ」以上、好ましくは「１ｍｍ」以上にすることにより、チューブ３０の受光部２５Ａと対向する部分に達する近赤外光の量を少なくすることができる。また、流量が一定の条件下では、測定内径ＬＴＳが大きくなるにつれて、血液の流速分布が小さくなる。このため、測定内径ＬＴＳを「１ｍｍ」以上にすることにより、流速を安定させることができる。
【００２８】
整流部分３３による整流作用について説明する。
液体の流速は流路の断面積に反比例する。また、レイノルズ数は流速に比例する。したがって、同一のチューブ３０内においては、流路の断面積が大きくなるほど、レイノルズ数は低下する。このため、チューブ３０の内径ＬＴを大きくすることにより、被測定部分３２における血液の流れが層流化される。これにより、被測定部分３２内において、血液成分の分布の偏りがより低減される。
【００２９】
測定部２０とチューブ３０との関係について説明する。
光ファイバーバンドル２３の端部２３Ａの端面２３Ｂ、照射部２４Ａの照射面２４Ｂ、および受光部２５Ａの受光面２５Ｂは、測定部２０による測定動作が実行されるとき、チューブ３０の被測定部分３２の外周面３０Ａに接触している。
【００３０】
図１を参照して、測定部２０の測定動作について説明する。
ハロゲン光源２１は、操作部１３の電源ボタンが押されたことに基づいて近赤外光を発光する。ハロゲン光源２１から発生した近赤外光は、照射部２４Ａ、チューブ３０の壁部、血液、およびチューブ３０の壁部、および受光部２５Ａを通過して分光部２２に到達する。分光部２２は、入力された近赤外光を分光した受光素子２２Ａに出力する。受光素子２２Ａは、分光部２２から入力された分光に応じた信号（以下、「受光信号ＳＡ」）を制御部１１に送信する。
【００３１】
制御部１１により実行される測定動作について説明する。なお、測定動作の前の準備動作として、ユーザーはチューブ３０の両端部をそれぞれ血管に接続する。
制御部１１は、ユーザーにより操作部１３の電源ボタンが操作されることにより、電源がオフからオンに変更される。
【００３２】
これにより、制御部１１はポンプ１４を駆動し、血液の環流を開始する。また、ハロゲン光源２１を点灯し、点灯から所定時間が経過した後、すなわちハロゲン光源２１の点灯状態が安定した後に以下の測定動作を開始する。
【００３３】
制御部１１は、得られた受光信号ＳＡに基づいて、血液中のグルコース濃度を定量する。具体的には、次の順にグルコース濃度を定量するための演算を行なう。
（Ａ）波長毎の受光信号ＳＡの光強度を算出する。
（Ｂ）上記（Ａ）の演算により得られた値の常用対数を吸光度として算出する。
（Ｃ）波長毎に得られる吸光度を用いて吸光度スペクトルを生成する。
（Ｄ）生成した吸光度スペクトルに基づいてグルコース濃度を演算する。
【００３４】
なお、測定は所定周期毎に複数回行われ、各周期におけるグルコース濃度の平均値が最終的なグルコース濃度として表示部１２に順次表示される。そして、ユーザーにより操作部１３の電源ボタンが操作されることにより電源がオンからオフに変更される。これにより、ポンプ１４の駆動が停止するとともにハロゲン光源２１が消灯する。
【００３５】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば以下の効果が得られる。
（１）成分分析装置１は、チューブ３０の被測定部分３２に照射される近赤外光により血液中のグルコース濃度を分析している。この構成によれば、酵素、化学薬品、紫外光、または放射線等を用いる方法と比較して血液に対する影響の小さい近赤外光を用いているため、グルコース濃度の分析のために血液を分取する必要がない。これにより、成分の分析のために体外に採取された血液の量が目減りすることを抑制することができる。
【００３６】
（２）赤血球は近赤外光に対する透過性が低い。このため、拡散透過光を用いて血液中のグルコース濃度を分析する場合、測定内径ＬＴＳを小さくする必要がある。被測定部分の内径ＬＴが小さい場合、赤血球等の大きな血球成分によりチューブが閉塞してしまうおそれがある。
【００３７】
成分分析装置１は、拡散反射光を用いて血液中のグルコース濃度を分析している。この構成によれば、拡散透過光を用いるときと比較して測定内径ＬＴＳを大きくすることができるため、チューブ３０が閉塞してしまうことを抑制することができる。
【００３８】
（３）ファイバー間距離ＬＦが大きいほど血液の成分の偏りによる影響を低減することができる。一方、照射部２４Ａと受光部２５Ａとのファイバー間距離ＬＦが大きいほど、受光部２５Ａが受光する光強度が小さくなる。
【００３９】
成分分析装置１は、ファイバー間距離ＬＦが「０．２ｍｍ」以上かつ「１ｍｍ以下」に設定されている。この構成によれば、同距離ＬＦが「０．２ｍｍ」未満のときと比較して、血液の成分の偏りによって測定精度が低下することを抑制することができる。また、ファイバー間距離ＬＦが「１ｍｍ」よりも大きい場合と比較して、受光部２５Ａが受光する光強度を大きくすることができるため、光強度が小さいことに起因して測定精度が低下することを抑制することができる。特に、血液中のグルコースなどの低濃度の成分を測定する場合、高濃度の成分を測定する場合と比較して測定精度が低くなる。ファイバー間距離ＬＦを「１ｍｍ」以下にすることにより、低濃度の成分を高い測定精度で測定することができる。
【００４０】
（４）チューブ３０には、被測定部分３２における血液の流動を整える整流部分３３が設けられている。
この構成によれば、被測定部分３２における血液の流れが層流化するため、吸光度スペクトルのばらつきが小さくなる。なお、層流化させることにより吸光度スペクトルのばらつきが小さくなる理由として、以下のものが考えられる。すなわち、近赤外光を散乱性の高い赤血球が扁平な円盤形状であるため、層流化により赤血球が一定方向に向かうようになる。これにより、近赤外光の散乱状態のばらつきが抑制され、吸光度スペクトルのばらつきも小さくなる。特に、血液中のグルコースなどの低濃度の成分を測定する場合、近赤外光の散乱状態のばらつきによる測定精度への影響が大きい。このため、近赤外光のばらつきを抑制することにより、低濃度の成分の測定精度を向上することができる。
【００４１】
（５）チューブ３０には、被測定部分３２よりも上流側の周辺内径ＬＴＬよりも被測定部分３２の測定内径ＬＴＳを滑らかに大きくする整流部分３３が設けられている。この構成によれば、被測定部分３２のうちの上流側に整流フィルター等を設けて血液を整流する構成と比較して、被測定部分３２において血球成分等の閉塞が生じにくい。
【００４２】
例えば、拡散透過光を用いて血液中のグルコース濃度を分析する仮想の成分分析装置においては、周辺内径が拡散透過光に適した内径よりも大きいとき、測定内径を周辺内径よりも小さくする必要がある。このため、圧力損失が大きくなってしまう。
【００４３】
成分分析装置１は、拡散反射光を用い、かつチューブ３０の測定内径ＬＴＳを周辺内径ＬＴＬよりも大きくしている。これにより、仮想の成分分析装置と比較して圧力損失が増加することを抑制することができる。
【００４４】
（６）成分分析装置１は、ポンプ１４により流動している血液に近赤外光を照射する。この構成によれば、チューブ３０内で静止している血液に近赤外光を照射する構成と比較して、血球成分の偏りが小さくなる。
【００４５】
（７）成分分析装置１は、チューブ３０の内径ＬＴを「０．４ｍｍ」以上に設定している。この構成によれば、赤血球（直径７〜８μｍ）および白血球（直径６〜３０μｍ）のような大きな血球成分を滑らかに流動させることができる。また、これら血球成分により被測定部分３２が閉塞すること、および血球およびタンパク質等の物質がチューブ３０の壁面に付着することを抑制することができる。
【００４６】
また、１４００ｎｍ〜１９００ｎｍの波長の近赤外光が血液に照射されたときの平均的な到達深さは約「０．５ｍｍ」であるため、測定内径ＬＴＳが「０．４ｍｍ」未満の構成と比較して、チューブ３０の受光部２５Ａと対向する部分に達する近赤外光の量、およびこの部分から反射して受光部２５Ａに達する近赤外光を少なくすることができる。また、流量一定の条件下では、測定内径ＬＴＳが大きくなるにつれて血液の流速分布が小さくなる。このため、測定内径ＬＴＳを「１ｍｍ」以上にすることにより、安定した流速で測定を行うことができる。
【００４７】
（８）成分分析装置１は、１３００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長の近赤外光を測定に用いている。この構成によれば、１３００ｎｍ未満の波長の近赤外光、および２５００ｎｍよりも大きい波長の近赤外光を用いるときと比較して、血液中のグルコース濃度の測定精度を向上させることができる。
【００４８】
（９）１つの照射部および１つの受光部を備える仮想の測定部においては、血液の流れ方法に対する照射部および受光部の配置が異なると、血液中のグルコース濃度の測定結果が異なるものになるおそれがある。
【００４９】
成分分析装置１は、１つの受光部２５Ａを中心として複数の照射部２４Ａが円状に配置されている。この構成によれば、各照射部２４Ａから照射された近赤外光は各照射部２４Ａの中心に配置される受光部２５Ａにより受光される。このため、血液の流れ方法に対する照射部２４Ａおよび受光部２５Ａの配置が異なることに起因して血液中のグルコース濃度の測定精度が低下することを抑制することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態の被測定部分３２に遮光部分を設けている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００５１】
図４を参照して、被測定部分３２の構造について説明する。
図４（ａ）に示されるように、チューブ３０の被測定部分３２の照射面２４Ｂおよび受光面２５Ｂの間と対応する部分には、遮光部分３６が嵌めこまれている。遮光部分３６は、被測定部分３２の他の部分を構成するプラスチックと比較して近赤外光の透過性の低いプラスチックにより構成されている。また、図４（ｂ）に示されるように、遮光部分３６は、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂにおける照射面２４Ｂおよび受光面２５Ｂの間の形状と対応するドーナツ形状を形成している。
【００５２】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００５３】
（１０）チューブ３０には、被測定部分３２の照射部２４Ａと受光部２５Ａとの間に対応する部分に遮光部分３６が設けられている。この構成によれば、照射部２４Ａから照射した近赤外光がチューブ３０の壁部を通過して受光部２５Ａにより検出されることを抑制することができる。また、チューブ３０を透過する外乱光の影響を低減することができる。また、被測定部分３２の外周面３０Ａに光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂを接触させるときに、遮光部分３６を目印とすることができる。
【００５４】
（第３実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態の被測定部分３２に光ファイバーバンドル２３の端部２３Ａを挿入するための孔を設けている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００５５】
図５を参照して、被測定部分３２の構造について説明する。
チューブ３０の被測定部分３２には、光ファイバーバンドル２３の端部２３Ａの外径と対応する挿入孔３７が形成されている。光ファイバーバンドル２３の端部２３Ａは、この挿入孔３７に血液の漏れが生じないように嵌めこまれている。このため、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂおよび照射面２４Ｂおよび受光面２５Ｂは、チューブ３０の内部に配置されるとともに、測定時に血液と接触する。
【００５６】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００５７】
（１１）照射面２４Ｂおよび受光面２５Ｂがチューブ３０の外周面３０Ａに接触しているとき、照射面２４Ｂから照射された近赤外光はチューブ３０の壁部を通過して受光面２５Ｂに達してしまう。この近赤外光は、血液の成分を反映していないため、測定精度を低下させる。また、チューブ３０の近赤外光に対する透過性が測定結果に影響を及ぼしてしまう。
【００５８】
成分分析装置１は、照射面２４Ｂおよび受光面２５Ｂをチューブ３０の内部に設けて、血液と接触させている。この構成によれば、血液中を通過せずにチューブ３０の壁部を通過して受光面２５Ｂに受光される近赤外光を少なくすることができる。また、チューブ３０の近赤外光に対する透過性のばらつきにより測定精度が低下することを抑制することができる。
【００５９】
（第４実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態の被測定部分３２を洗浄する洗浄機構を設けている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００６０】
図６を参照して、洗浄機構４０の構造について説明する。
洗浄機構４０は、被測定部分３２を閉鎖および開放する上流側閉鎖弁４１および下流側閉鎖弁４２と、被測定部分３２の内部に洗浄液を注入するための注入チューブ４３と、被測定部分３２の内部から洗浄液を排出するための排出チューブ４５とを備えている。上流側閉鎖弁４１は、被測定部分３２の上流において被測定部分３２を閉鎖および開放する。下流側閉鎖弁４２は、被測定部分３２の下流において被測定部分３２を閉鎖および開放する。
【００６１】
上流側閉鎖弁４１は、チューブ３０の上流部分３１のうちの整流部分３３付近に設けられている。また、整流部分３３と上流側閉鎖弁４１との間には、注入チューブ４３が接続されている。注入チューブ４３には、注入チューブ４３を閉鎖および開放する注入閉鎖弁４４が設けられている。
【００６２】
下流側閉鎖弁４２は、チューブ３０の下流部分３５のうちの絞り部分３４付近に設けられている。また、絞り部分３４と下流側閉鎖弁４２との間には、排出チューブ４５が接続されている。排出チューブ４５には、排出チューブ４５を閉鎖および開放する排出閉鎖弁４６が設けられている。
【００６３】
洗浄機構４０を用いた被測定部分３２の洗浄手順について説明する。
（作業１）上流側閉鎖弁４１および下流側閉鎖弁４２を閉鎖する。
（作業２）注入閉鎖弁４４および排出閉鎖弁４６を開放する。
（作業３）注入チューブ４３からチューブ３０内に滅菌水を噴射し、排出チューブ４５からチューブ３０内の滅菌水を排出する。
（作業４）（作業３）を複数回繰り返す。
（作業５）注入閉鎖弁４４および排出閉鎖弁４６を閉鎖する。
（作業６）上流側閉鎖弁４１および下流側閉鎖弁４２を開放する。
【００６４】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００６５】
（１２）成分分析装置１には、被測定部分３２に洗浄液を注入する注入チューブ４３および洗浄液を排出する排出チューブ４５により構成される洗浄機構４０が設けられている。この構成によれば、注入チューブ４３および排出チューブ４５を用いて被測定部分３２に洗浄液を通すことにより被測定部分３２を洗浄することができる。このため、被測定部分３２の壁面に血球およびタンパク質等が付着したことにより測定結果が異常なものとなったとき、被測定部分３２を洗浄することにより被測定部分３２の壁面に血球およびタンパク質等を除去することができる。
【００６６】
（第５実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態のチューブ３０の被測定部分３２を交換可能なチューブ５０に変更している。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００６７】
図７を参照して、チューブ５０の構造について説明する。
図７（ａ）に示されるように、チューブ５０は、上流部分５１と、交換部分５２と、下流部分５６とを備えている。交換部分５２は、被測定部分５３と、整流部分５４と、絞り部分５５とを備えている。
【００６８】
図７（ｂ）に示されるように、上流部分５１の下流側の端部にはチューブ５０とは別の材料から形成される接続部５１Ａが設けられている。下流部分５６の上流側の端部にはチューブ５０とは別の材料から形成される接続部５６Ａが設けられている。交換部分５２の両側の端部にはチューブ５０とは別の材料から形成される接続部５２Ａが設けられている。接続部５１Ａおよび接続部５６Ａには雄ねじが形成されている。接続部５２Ａには雌ねじが形成されている。接続部５１Ａの雌ねじおよび接続部５２Ａの雄ねじと、接続部５６Ａの雌ねじおよび接続部５２Ａの雄ねじとを外すことにより、交換部分５２と予備の交換部分５２とを交換することができる。
【００６９】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００７０】
（１３）チューブ５０は、交換部分５２を交換することができる。この構成によれば、被測定部分３２の壁面に血球およびタンパク質等が付着したことにより測定結果が異常なものとなったとき、交換部分５２を予備の交換部分５２に交換することができる。
【００７１】
（第６実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態のチューブ３０を被測定部分３２で２系統に分岐するチューブ６０に変更している。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００７２】
図８を参照して、チューブ６０の構造について説明する。
チューブ６０には、上流部分６１と、下流部分６３と、これらの間に設けられる第１流路部分６５および第２流路部分６６とが設けられている。また、第１流路部分６５および第２流路部分６６に分岐する分岐部分６２と、分岐部分６２よりも下流側において第１流路部分６５および第２流路部分６６を合流する合流部分６４とが設けられている。
【００７３】
分岐部分６２には、上流部分６１を第１流路部分６５および第２流路部分６６の一方に対して接続し、かつ第１流路部分６５および第２流路部分６６の他方に対して閉鎖する上流側切替弁６２Ａが設けられている。
【００７４】
合流部分６４には、下流部分６３を第１流路部分６５および第２流路部分６６の一方に対して接続し、かつ第１流路部分６５および第２流路部分６６の他方に対して閉鎖する下流側切替弁６４Ａが設けられている。
【００７５】
第１流路部分６５は、第１流路部分６５の中間部分に設けられる第１被測定部分６５Ａと、第１被測定部分６５Ａよりも分岐部分６２側に設けられる第１整流部分６５Ｂと、第１被測定部分６５Ａよりも合流部分６４側に設けられる第１絞り部分６５Ｃとを備えている。
【００７６】
第２流路部分６６は、第２流路部分６６の中間部分に設けられる第２被測定部分６６Ａと、第２被測定部分６６Ａよりも分岐部分６２側に設けられる第２整流部分６６Ｂと、第２被測定部分６６Ａよりも合流部分６４側に設けられる第２絞り部分６６Ｃとを備えている。
【００７７】
第１被測定部分６５Ａを用いてグルコース濃度を測定するとき、上流側切替弁６２Ａにより上流部分６１を第１流路部分６５に対して接続し、かつ第２流路部分６６に対して閉鎖する。また、下流側切替弁６４Ａにより、第１流路部分６５に対して接続し、かつ第２流路部分６６に対して閉鎖する。また、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂを第１被測定部分６５Ａの外周面６０Ａに接触させる。
【００７８】
第２被測定部分６６Ａを用いてグルコース濃度を測定するとき、上流側切替弁６２Ａにより上流部分６１を第１流路部分６５に対して閉鎖し、かつ第２流路部分６６に対して接続する。また、下流側切替弁６４Ａにより、第１流路部分６５に対して閉鎖し、かつ第２流路部分６６に対して接続する。また、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂを第２被測定部分６６Ａの外周面６０Ａに接触させる。
【００７９】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００８０】
（１４）チューブ６０は、分岐部分６２において第１流路部分６５および第２流路部分６６に分岐している。そして、第１流路部分６５に第１被測定部分６５Ａが設けられ、第２流路部分６６に第２被測定部分６６Ａが設けられている。この構成によれば、使用している被測定部分６５Ａおよび被測定部分６６Ａの一方の壁面に血球およびタンパク質等が付着して測定結果が異常なものとなったとき、被測定部分６５Ａおよび被測定部分６６Ａの他方の被測定部分を使用することができる。
【００８１】
また、グルコース濃度の測定中において測定結果が異常なものとなったとき、使用していない方の流路部分６５，６６に切り替えることができる。このため、血液の流れを止めずに使用していない方の被測定部分６５Ａ，６６Ａにより測定を継続することができる。
【００８２】
（第７実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態の被測定部分３２の上流側の端部にフィルターを設けている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００８３】
図９を参照して、被測定部分３２の構造について説明する。
チューブ３０の被測定部分３２の上流側の端部には、フィルター７１が設けられる。なお、フィルター７１としては、白血球（直径３０μｍ）よりも大きい孔径（例えば、１００μｍ）を備えるものが設けられる。
【００８４】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置１によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００８５】
（１５）チューブ３０には、被測定部分３２の上流に白血球よりも大きな物質を除去するためのフィルター７１が設けられている。この構成によれば、白血球よりも大きな物質および複数の白血球および赤血球のかたまりによって被測定部分３２が閉塞することを抑制することができる。また、白血球よりも大きな物質および複数の白血球のかたまりにより測定精度が低下することを抑制することができる。
【００８６】
（第８実施形態）
本実施形態の成分分析装置１では、第１実施形態の成分分析装置１に流速測定部を設けている。以下にこの変更された部分についての詳細を示す。なお、その他の点については第１実施形態と同様の構成が採用されているため、共通する構成については同一の符号を付してその説明の一部または全部を省略する。
【００８７】
図１０を参照して、成分分析装置１の構造について説明する。
成分分析装置１には、チューブ３０内を流れる血液の流速を測定するための流速測定部１５が設けられている。流速測定部１５としては、レーザードップラー流速計が採用される。流速測定部１５は、被測定部分３２の血液の流速に応じた信号を制御部１１に送信する。制御部１１は、流速測定部１５からの信号に基づいて流速を算出する。制御部１１は、血液の流速がグルコース濃度の測定に適した所定の範囲内になるようにポンプ１４の駆動速度を制御する。
【００８８】
（実施形態の効果）
本実施形態の成分分析装置によれば、第１実施形態の（１）〜（９）の効果に加えて以下の効果が得られる。
【００８９】
（１６）成分分析装置１は、被測定部分３２の血液の流速を測定する流速測定部１５を備えている。この構成によれば、血液の流速がグルコース濃度の測定に適さないものになることを抑制することができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示すように変更することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
【００９１】
・第３実施形態（図５）では、光ファイバーバンドル２３の端部２３Ａを被測定部分３２の内部に挿入したが、光ファイバーバンドル２３から受光ファイバー２５または発光ファイバー２４のみを延伸し、この部分のみを被測定部分３２の内部に挿入することもできる。
【００９２】
・第５実施形態（図７）では、接続部５１Ａ，５６Ａの雌ねじおよび接続部５２Ａの雄ねじにより交換部分５２を交換する構成にしたが、交換部分５２を交換することのできる他の構成を採用することもできる。例えば、接続部５１Ａ，５６Ａおよび接続部５２Ａの一方に接続部５１Ａ，５６Ａおよび接続部５２Ａの他方をはめ込むことにより交換部分５２を交換する構成を採用することもできる。
【００９３】
・第６実施形態（図８）では、合流部分６４において第１流路部分６５および第２流路部分６６を合流させたが、合流部分６４を省略することもできる。この場合、第１流路部分６５および第２流路部分６６はこれよりも下流においてそれぞれ血管の別の位置に接続される。
【００９４】
・第６実施形態（図８）の第１流路部分６５および第２流路部分６６に、上記第４実施形態（図６）の洗浄機構４０を設けることもできる。また、第１流路部分６５および第２流路部分６６を上記第５実施形態（図７）の交換部分５２として設けることもできる。
【００９５】
・第８実施形態（図１０）では、流速測定部１５としてレーザードップラー流速計を採用したが、超音波流速計またはピトー管を採用することもできる。
・第８実施形態（図１０）では、測定された血液の流速に基づいてポンプ１４の駆動速度を制御したが、ポンプ１４の駆動速度の制御に代えてまたは加えて、流速に基づいてグルコース濃度を補正する補正処理を行うこともできる。
【００９６】
・第１、第２、および第４〜第８実施形態では、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂを被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａの外周面３０Ａに接触させたが、光ファイバーバンドル２３の端面２３Ｂを被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａの壁部に埋め込むこともできる。
【００９７】
・第１〜第８実施形態では、チューブ３０，５０，６０の内径ＬＴを大きくする整流部分３３，５４，６５Ｂ，６６Ｂを設けているが、以下の整流部分を採用することもできる。すなわち、整流部分として、チューブ３０，５０，６０において被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａ付近かつ被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａよりも上流側に整流フィルターを設けることもできる。なお、この整流フィルターをハニカム構造とすることもできる。また、フィルターの孔径としては、白血球を通過させることのできる孔径（例えば、４０μｍ）を採用することができる。
【００９８】
・第１〜第８実施形態では、測定内径ＬＴＳおよび周辺内径ＬＴＬを「０．４ｍｍ」以上、かつ「２０ｍｍ」以下としたが、測定内径ＬＴＳおよび周辺内径ＬＴＬの少なくとも一方の内径ＬＴを「０．４ｍｍ」未満にすることもできる。また、測定内径ＬＴＳおよび周辺内径ＬＴＬの少なくとも一方の内径ＬＴを「２０ｍｍ」よりも大きくすることもできる。
【００９９】
・上記第１〜第８実施形態（図２）では、整流部分３３，５４，６５Ｂ，６６Ｂを採用したが、整流部分３３，５４，６５Ｂ，６６Ｂを省略することもできる。
・第１〜第８実施形態（図１）では、ポンプ１４を駆動しているときに血液中のグルコース濃度を測定したが、ポンプ１４を停止しているときに血液中のグルコース濃度を測定することもできる。この場合、ポンプ１４の停止後において血液の流動が停止するまでの期間において測定を行うこともできる。また、血液の流動が停止している状態で測定を行うこともできる。
【０１００】
・第１〜第８実施形態（図１）では、流動装置としてポンプ１４を採用したが、被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａにおいて血液を流動することのできる装置であればいずれの流動装置を採用することもできる。
【０１０１】
・第１〜第８実施形態（図１）では、近赤外光の透過性の高い可撓性のプラスチックにより形成されたチューブ３０，５０，６０を採用したが、近赤外光を透過する他の材料を用いることもできる。例えば、アクリルガラス等の樹脂、またはガラスに変更することもできる。また、被測定部分３２以外の部分については、近赤外光の透過性の低い材料に変更することもできる。
【０１０２】
・第１〜第８実施形態（図１）では、断面が円形のチューブ３０，５０，６０を採用したが、断面が多角形のチューブを採用することもできる。
・第１〜第８実施形態（図２）では、１つの受光ファイバー２５を中心として複数の発光ファイバー２４を円状に配置したが、１つの発光ファイバー２４を中心として複数の受光ファイバー２５を円状に配置することもできる。なお、この構成においても第１実施形態の（９）の効果を得ることができる。
【０１０３】
・第１〜第８実施形態（図２）では、複数の発光ファイバー２４を設けたが、発光ファイバー２４を１つのみ設けることもできる。
・第１〜第８実施形態（図２）では、１つの受光ファイバー２５を設けたが、受光ファイバー２５を複数設けることもできる。
【０１０４】
・第１〜第８実施形態（図２）では、発光ファイバー２４および受光ファイバー２５を光ファイバーバンドル２３により束ねたが、発光ファイバー２４および受光ファイバー２５を束ねずに各別の光ケーブルとして構成することもできる。
【０１０５】
・第１〜第８実施形態（図１）では、ハロゲン光源を用いたが、ＬＥＤ光源を用いることもできる。また、レーザー光源を用いることもできる。
・第１〜第８実施形態（図１）では、近赤外光として１３００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長の近赤外光を用いたが、１３００ｎｍ未満を含む波長範囲の中から任意の範囲を設定することもできる。また、２５００ｎｍよりも大きい近赤外光の波長を含む波長範囲の中から任意の範囲を設定することもできる。
【０１０６】
・第１〜第８実施形態（図１）において、被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａよりも下流にグルコース濃度の測定結果に基づいてインスリンを注入する注入部を設け、人工膵臓とすることもできる。また、インスリン以外の物質を注入することもできる。また、被測定部分３２，５３，６５Ａ，６６Ａよりも上流側および下流側の少なくとも一方でインスリン以外の物質を注入または血液中の物質を除去することもできる。
【０１０７】
・第１〜第８実施形態（図１）では、血液中のグルコース濃度を測定したが、グルコース濃度以外の血液の成分を測定することもできる。例えば、赤血球数、白血球数、血小板数、タンパク質濃度、尿素等の低分子化合物濃度、または二酸化炭素濃度等を測定することができる。また、赤血球数、白血球数、または血小板の形状を測定することもできる。
【０１０８】
・第１〜第８実施形態（図１）では、チューブ３０，５０，６０の下流部分３５，５６，６３の下流側の端部を血管と接続したが、下流部分３５，５６，６３の下流側の端部を容器に接続し、体外に採取した血液をこの容器に移すこともできる。
【０１０９】
・第１〜第８実施形態（図１）では、チューブ３０，５０，６０の上流部分３１，５１，６１の上流側の端部を血管と接続したが、体外に採取した血液を保存した容器に接続することもできる。
【０１１０】
・第１〜第８実施形態（図１）では、血液を測定対象としたが、赤血球を含む液体を測定対象とすることもできる。例えば、赤血球に保存液を添加した赤血球製剤のグルコース濃度を測定することもできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１…成分分析装置、１４…ポンプ（流動装置）、１５…流速測定部、２０…測定部、２４Ａ…照射部、２５Ａ…受光部、３０，５０，６０…チューブ（容器）、３２，５３，６５Ａ，６６Ａ…被測定部分、３６…遮光部分、４０…洗浄機構、７１…フィルター。
【図１】
2013048834.tif 000003
【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】
2013048834.tif 000009
【図８】
2013048834.tif 000010
【図９】
2013048834.tif 000011
【図１０】
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