(57)【要約】      （修正有）【課題】血液グルコース濃度等の成分濃度を高い精度で測定する装置を提供する。【解決手段】レーザダイオード１−１，１−２は、異なる波長の２波の光を同一周波数で且つ異なる位相の信号により強度変調して被測定物１３に照射する。情報処理装置１２ａは、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーを変化させて、２つの光のパワーと、ロックインアンプ１１から出力される電気信号の強度と、２つの光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうちの一方とを測定し、電気信号の強度が最低となったときの変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点におけるパワーの差の変化量を光パワー変化量として、光パワー変化量から被測定物１３に含まれる測定対象の成分の濃度を導出する。【選択図】図１
2016154607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長の２波の光を同一の周波数で且つ異なる位相の参照信号によりそれぞれ強度変調して被測定物に照射する光照射手段と、
２つの強度変調光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうち一方の変調電圧を変化させることにより、一方の光のパワーを漸次変化させる光パワー制御手段と、
光照射によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する光音響信号検出手段と、
前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち少なくとも一方の光のパワーを測定する光パワー測定手段と、
前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、前記光音響信号検出手段から出力される電気信号の強度を測定する信号強度測定手段と、
前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、前記一方の変調電圧を測定する電圧測定手段と、
前記光パワー測定手段と前記信号強度測定手段と前記電圧測定手段の測定結果に基づいて、前記電気信号の強度が最低となったときの前記一方の変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの強度変調光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算する光パワー変化量算出手段と、
前記光パワー変化量から前記被測定物に含まれる測定対象の成分の濃度を導出する濃度導出手段とを備えることを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の成分濃度測定装置において、
さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、
前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、
前記光パワー測定手段は、
前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、
この第１、第２の光スプリッタで分岐させた光をそれぞれ受光する第１、第２のフォトダイオードと、
前記第１、第２のフォトダイオードの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出する第１、第２のロックインアンプと、
この第１、第２のロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のパワーを測定する処理手段とから構成されることを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の成分濃度測定装置において、
さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、
前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、
前記光パワー測定手段は、
前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、
前記第１の光スプリッタで分岐させた光と前記第２の光スプリッタで分岐させた光のうちどちらか一方を選択して出力する光スイッチと、
この光スイッチからの光を受光するフォトダイオードと、
このフォトダイオードの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出するロックインアンプと、
このロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のうちどちらか一方のパワーを測定する処理手段とから構成され、
前記光スイッチは、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、選択する光を切り替えるものであり、
前記光パワー変化量算出手段は、前記電気信号の強度が最低となったときに前記光スイッチが選択していた方の光のパワーを前記光パワー測定手段の測定結果から求め、前記電気信号の強度が最低となったときに前記光スイッチが選択していなかった方の光のパワーを、この光が選択されていたときの前記光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の成分濃度測定装置において、
さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、
前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、
前記光パワー測定手段は、
前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、
この第１、第２の光スプリッタで分岐させた光をそれぞれ受光する第１、第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードの出力と前記第２のフォトダイオードの出力のうちどちらか一方を選択して出力する電気スイッチと、
この電気スイッチの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出するロックインアンプと、
このロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のうちどちらか一方のパワーを測定する処理手段とから構成され、
前記電気スイッチは、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、選択するフォトダイオードを切り替えるものであり、
前記光パワー変化量算出手段は、前記電気信号の強度が最低となったときに前記電気スイッチが選択していた方のフォトダイオードで受光した光のパワーを前記光パワー測定手段の測定結果から求め、前記電気信号の強度が最低となったときに前記電気スイッチが選択していなかった方のフォトダイオードで受光していた光のパワーを、このフォトダイオードが選択されていたときの前記光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成分濃度測定装置において、
前記光パワー変化量算出手段は、１回目の測定時点におけるパワーの差と２回目の測定時点におけるパワーの差をそれぞれ計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算することを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の成分濃度測定装置において、
前記濃度導出手段は、前記光パワー変化量と前記１回目の測定時点における測定対象の光吸収係数と前記２回目の測定時点における測定対象の光吸収係数変化量とから、前記２回目の測定時点における測定対象の成分の濃度を導出することを特徴とする成分濃度測定装置。
【請求項７】
互いに異なる波長の２波の光を同一の周波数で且つ異なる位相の参照信号によりそれぞれ強度変調して被測定物に照射する光照射ステップと、
２つの強度変調光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうち一方の変調電圧を変化させることにより、一方の光のパワーを漸次変化させる光パワー制御ステップと、
光照射によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する光音響信号検出ステップと、
前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち少なくとも一方の光のパワーを測定する光パワー測定ステップと、
前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、前記光音響信号検出ステップで得られた電気信号の強度を測定する信号強度測定ステップと、
前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、前記一方の変調電圧を測定する電圧測定ステップと、
前記光パワー測定ステップと前記信号強度測定ステップと前記電圧測定ステップの測定結果に基づいて、前記電気信号の強度が最低となったときの前記一方の変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの強度変調光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算する光パワー変化量算出ステップと、
前記光パワー変化量から前記被測定物に含まれる測定対象の成分の濃度を導出する濃度導出ステップとを含むことを特徴とする成分濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶液中の成分の濃度測定、あるいは血液の血漿中に存在する成分の濃度測定にも適用可能な、光音響法により成分濃度を測定する成分濃度測定装置および測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
糖尿病予防のためには、糖尿病患者の血糖値を連続的に監視することが重要となる。血糖値の監視では、血液中に存在するグルコース濃度を正確に測定する必要がある。この測定の方法として、光音響法がある。光音響法による測定によれば、連続的な血液中のグルコース濃度の監視が可能となる。また、光音響法の測定は、糖尿病患者にとって無痛であり、血液サンプルを必要とせず、糖尿病患者に不快感を与えることがない。また、光音響法の測定では、他の光学的な測定方法と比較し、散乱メディアによる効率の悪化がなく、光学と音響学の結合により高感度の特性を得ることができる。
【０００３】
光音響法には、パルス（pulse）法と連続波（continuous-wave、以下ＣＷとする）法の２つの方式がある。これらの光音響法では、音響波の振幅が成分濃度と比例することを利用して、成分濃度を定量している。しかしながら、まず、パルス法には、高感度を得るために高い光パワーを使わなければいけないという欠点がある。これに対し、ＣＷ法は、高い光パワーを必要としないが、反射表面のところの特性が変わると信号強度も変わる、すなわち再現性がないという欠点があった。しかし、高い光パワーは人体にとって安全性の面で問題になる可能性があるので、ＣＷ法を採用することが好ましい（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
ところで、ＣＷ法により血液中のグルコース濃度を測定する技術として、発明者らは、周波数シフト（frequency shift、以下ＦＳとする）法、および光パワーバランスシフト（Optical power balance shift、以下ＯＰＢＳとする）法の２つを提案し、さらに、いくつかの光波長を用いてＯＰＢＳ法による測定を行い、ＦＳ法と組み合わせる方法を提案した。
【０００５】
まず、ＦＳ法について説明する。血液中のグルコースなどの特定成分の濃度変化に応じ、ＣＷ法の測定により得られる測定信号の位相情報は、濃度変化に応じて周波数軸に沿ってシフトする。時間の経過と共に血液中のグルコース濃度が減少した場合には、位相情報は低周波側へとシフトし、グルコース濃度が増加した場合には、位相情報は高周波側へとシフトする。このように、測定信号の位相情報は周波数シフトだけを受ける。ＦＳ法では、上述した位相情報に基づいて測定信号の周波数の変化量を求め、この周波数の変化量から血液中の特定成分の濃度の正確な測定を行う（特許文献４参照）。
【０００６】
一方、ＯＰＢＳ法では、光波長が異なり位相差がπの２つの光ビームのパワーを増減させながら、光音響信号の振幅が極小な箇所の位相の変曲点を探し、この探索結果から血液中に溶解している分子濃度を求める。図１０はＯＰＢＳ法による従来の成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。この成分濃度測定装置は、レーザ光を放射するレーザダイオード１−１，１−２と、レーザダイオード１−１，１−２を駆動するレーザドライバ２と、レーザダイオード１−１，１−２から放射されたレーザ光を導く光ファイバ３−１，３−２と、レーザダイオード１−１，１−２から放射されたレーザ光を合波する光カプラ４と、光カプラ４によって合波されたレーザ光を導く光ファイバ５と、被測定物１３を収容するケースである光音響セル６と、レーザ光を透過させるガラス製の光学窓７と、光音響効果によって被測定物１３から発生する光音響信号を検出し、音圧に比例した電気信号に変換する音響センサ８と、音響センサ８から出力された電気信号を増幅する増幅器９と、参照信号を発生する関数発生器１０と、増幅器９の出力信号と関数発生器１０から出力された参照信号とを入力として、増幅器９の出力信号から所望の周波数の測定信号を検出するロックインアンプ１１と、関数発生器１０およびロックインアンプ１１を制御すると共に、ロックインアンプ１１が検出した測定信号を処理して特定の成分濃度を導出するコンピュータからなる情報処理装置１２とから構成される。
【０００７】
従来のＯＰＢＳ法では、レーザダイオード１−１，１−２から放射する２つの光ビームのうち一方の光ビームのパワーを、関数発生器１０からの出力を調節することで変えながら、光音響信号強度が最低となる光パワーを探すことで、光パワーの変化量より血液中のグルコース濃度などの成分濃度の正確な測定を行う（特許文献５参照）。
【０００８】
ところで、上述したＦＳ法は高感度であるが、測定信号の位相情報の周波数シフトのレスポンスは光の波長や音響モードにかかわらず一定となっている。このため、温度やアルブミン濃度などの他成分の全てのパラメータが、測定の間は一定レベルで維持されていないと、ＦＳ法では、正しいグルコース濃度を測定することができない。しかしながら、上述した他成分のパラメータは、連続したグルコース濃度測定において短時間の間に変化する。また、ＦＳ法は、グルコース選択性が低い。このように、ＦＳ法では、温度やアルブミンなどのグルコース以外の成分の状態が変化する環境では、グルコース濃度を正確に測定できないという問題がある。
【０００９】
そこで、発明者らは、グルコース以外の他成分に特異な応答が得られるＯＰＢＳ法とＦＳ法とを組み合わせることを検討した。ただし、光吸収測定を基にしたＯＰＢＳ法の応答は、使用される２つの光ビームの波長に依存する。このため、発明者らは、鋭意検討の結果、いくつかの光波長を用いてＯＰＢＳ法による測定を行い、ＦＳ法と組み合わせる方法を提案した（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１２５５４２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２５５４３号公報
【特許文献３】特開２００８−１４５２６２号公報
【特許文献４】特開２０１２−０２６８５２号公報
【特許文献５】特許第５４１１１８０号公報
【特許文献６】特開２０１４−５０５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上のように、発明者らは、ＣＷ法により血液中のグルコース等の濃度を測定する技術として、ＦＳ法、ＯＰＢＳ法、ＯＰＢＳ法とＦＳ法を組み合わせる方法を提案した。
これらの方法の目指している適用対象を考えると、血液中の特定成分の濃度を高精度に測定する方法が必要である。例えば、提案した方法を用いて血糖センサを実現したときに、実際には患者の血糖値レベルが低いにも拘わらず、血糖センサの測定結果が大きな値を示してしまうと、糖尿病の患者にインスリンが注射されることになり、患者が死亡してしまう可能性がある。
【００１２】
ＦＳ法を単独で用いる場合には上記のような問題点があるので、ＯＰＢＳ法、あるいはＯＰＢＳ法とＦＳ法を組み合わせる方法を用いるのが有効である。しかしながら、グルコースを溶かした水溶液サンプルにおけるグルコース濃度をＯＰＢＳ法により測定する実験では、測定結果のばらつきが大きく、さらに再現性が乏しいことが判明した。その原因の一つとして、光源であるレーザダイオードの出力の安定性が十分でないことが考えられる。
【００１３】
そこで、光源を安定化させる装置構成を実現し、測定のばらつきを抑えて精度向上を達成することを試みた。測定精度を確かめるために実験室で水溶液サンプルを用いて測定を行ったが、測定結果のばらつきが多く、光源の安定化による方法では、高精度測定が難しいことが分かった。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、血液グルコース濃度等の成分濃度を高い精度で測定することができる成分濃度測定装置および測定方法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】
【００１５】
本発明の成分濃度測定装置は、互いに異なる波長の２波の光を同一の周波数で且つ異なる位相の参照信号によりそれぞれ強度変調して被測定物に照射する光照射手段と、２つの強度変調光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうち一方の変調電圧を変化させることにより、一方の光のパワーを漸次変化させる光パワー制御手段と、光照射によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する光音響信号検出手段と、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち少なくとも一方の光のパワーを測定する光パワー測定手段と、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、前記光音響信号検出手段から出力される電気信号の強度を測定する信号強度測定手段と、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、前記一方の変調電圧を測定する電圧測定手段と、前記光パワー測定手段と前記信号強度測定手段と前記電圧測定手段の測定結果に基づいて、前記電気信号の強度が最低となったときの前記一方の変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの強度変調光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算する光パワー変化量算出手段と、前記光パワー変化量から前記被測定物に含まれる測定対象の成分の濃度を導出する濃度導出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例は、さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、前記光パワー測定手段は、前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、この第１、第２の光スプリッタで分岐させた光をそれぞれ受光する第１、第２のフォトダイオードと、前記第１、第２のフォトダイオードの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出する第１、第２のロックインアンプと、この第１、第２のロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のパワーを測定する処理手段とから構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例は、さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、前記光パワー測定手段は、前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、前記第１の光スプリッタで分岐させた光と前記第２の光スプリッタで分岐させた光のうちどちらか一方を選択して出力する光スイッチと、この光スイッチからの光を受光するフォトダイオードと、このフォトダイオードの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出するロックインアンプと、このロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のうちどちらか一方のパワーを測定する処理手段とから構成され、前記光スイッチは、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、選択する光を切り替えるものであり、前記光パワー変化量算出手段は、前記電気信号の強度が最低となったときに前記光スイッチが選択していた方の光のパワーを前記光パワー測定手段の測定結果から求め、前記電気信号の強度が最低となったときに前記光スイッチが選択していなかった方の光のパワーを、この光が選択されていたときの前記光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例は、さらに、前記２つの強度変調光を合波して前記被測定物に照射する光カプラと、前記光照射手段から前記光カプラまで前記２つの強度変調光を伝搬させる第１、第２の光ファイバとを備え、前記光パワー測定手段は、前記第１、第２の光ファイバを伝搬する光の一部をそれぞれ分岐させる第１、第２の光スプリッタと、この第１、第２の光スプリッタで分岐させた光をそれぞれ受光する第１、第２のフォトダイオードと、前記第１のフォトダイオードの出力と前記第２のフォトダイオードの出力のうちどちらか一方を選択して出力する電気スイッチと、この電気スイッチの出力に含まれる信号のうち、前記参照信号によって決まる周波数の信号を検出するロックインアンプと、このロックインアンプから出力される信号を基に、前記２つの強度変調光のうちどちらか一方のパワーを測定する処理手段とから構成され、前記電気スイッチは、前記光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、選択するフォトダイオードを切り替えるものであり、前記光パワー変化量算出手段は、前記電気信号の強度が最低となったときに前記電気スイッチが選択していた方のフォトダイオードで受光した光のパワーを前記光パワー測定手段の測定結果から求め、前記電気信号の強度が最低となったときに前記電気スイッチが選択していなかった方のフォトダイオードで受光していた光のパワーを、このフォトダイオードが選択されていたときの前記光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記光パワー変化量算出手段は、１回目の測定時点におけるパワーの差と２回目の測定時点におけるパワーの差をそれぞれ計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算することを特徴とするものである。
また、本発明の成分濃度測定装置の１構成例において、前記濃度導出手段は、前記光パワー変化量と前記１回目の測定時点における測定対象の光吸収係数と前記２回目の測定時点における測定対象の光吸収係数変化量とから、前記２回目の測定時点における測定対象の成分の濃度を導出することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の成分濃度測定方法は、互いに異なる波長の２波の光を同一の周波数で且つ異なる位相の参照信号によりそれぞれ強度変調して被測定物に照射する光照射ステップと、２つの強度変調光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうち一方の変調電圧を変化させることにより、一方の光のパワーを漸次変化させる光パワー制御ステップと、光照射によって前記被測定物から発生する光音響信号を検出して電気信号を出力する光音響信号検出ステップと、前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち少なくとも一方の光のパワーを測定する光パワー測定ステップと、前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、前記光音響信号検出ステップで得られた電気信号の強度を測定する信号強度測定ステップと、前記光パワー制御ステップによる光のパワーの変化中に、前記一方の変調電圧を測定する電圧測定ステップと、前記光パワー測定ステップと前記信号強度測定ステップと前記電圧測定ステップの測定結果に基づいて、前記電気信号の強度が最低となったときの前記一方の変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの強度変調光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点における前記パワーの差の変化量を光パワー変化量として計算する光パワー変化量算出ステップと、前記光パワー変化量から前記被測定物に含まれる測定対象の成分の濃度を導出する濃度導出ステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち少なくとも一方の光のパワーと、光音響信号検出手段から出力される電気信号の強度と、２つの強度変調光のパワーを制御するための２つの変調電圧のうちの一方の変調電圧とを測定し、電気信号の強度が最低となったときの一方の変調電圧の値から、この変調電圧に対応する２つの強度変調光のパワーを求めてこれらのパワーの差を計算し、異なる２つの時点におけるパワーの差の変化量を光パワー変化量として計算して、この光パワー変化量から被測定物に含まれる測定対象の成分の濃度を導出するので、光照射手段の出力変動による測定誤差を抑制することができ、測定対象の成分の濃度を高い精度で測定することが可能になる。
【００２２】
また、本発明では、光パワー測定手段を、第１、第２の光スプリッタと第１、第２のフォトダイオードと第１、第２のロックインアンプと処理手段とから構成することにより、光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のパワーを測定することができる。
【００２３】
また、本発明では、光パワー測定手段を、第１、第２の光スプリッタと光スイッチとフォトダイオードとロックインアンプと処理手段とから構成することにより、光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち一方の光のパワーを測定することができ、また電気信号の強度が最低となったときに光スイッチが選択していなかった方の光のパワーを、この光が選択されていたときの光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することができる。本発明では、光パワー測定手段の構成を簡略化することができ、装置コストを抑えることができる。
【００２４】
また、本発明では、光パワー測定手段を、第１、第２の光スプリッタと第１、第２のフォトダイオードと電気スイッチとロックインアンプと処理手段とから構成することにより、光パワー制御手段による光のパワーの変化中に、２つの強度変調光のうち一方の光のパワーを測定することができ、また電気信号の強度が最低となったときに電気スイッチが選択していなかった方のフォトダイオードで受光していた光のパワーを、このフォトダイオードが選択されていたときの光パワー測定手段の測定結果から内挿法または外挿法により計算することができる。本発明では、光パワー測定手段の構成を簡略化することができ、装置コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る成分濃度測定装置の情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る成分濃度測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】測定信号の強度と変調電圧との関係、および光のパワーと変調電圧との関係の１例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る成分濃度測定装置の情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における光スイッチの切替パターンを説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る成分濃度測定装置の情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［発明の原理］
ＯＰＢＳ法の測定原理を簡単に説明する。ＯＰＢＳ法では、被測定物から超音波が発生しない点、すなわち光音響信号の強度Ｓが０となる点を探索するために、２波長の光のパワーを調整する。光音響信号の強度Ｓ＝０の場合には、次式のような理論式が成立する。
α1Ｐ1−α2Ｐ2＝０                                              ・・・（１）
【００２７】
式（１）におけるＰ1，Ｐ2は２波長の光のパワー、α1，α2はそれぞれ光パワーがＰ1，Ｐ2の光に対する被測定物の光吸収係数である。
ここで、測定したい成分の濃度が変化した場合、例えば血液グルコース濃度がＣgだけ変化し、この濃度変化により光吸収係数α1，α2がそれぞれδα1，δα2だけ変化した場合、式（１）が成立する状態から式（２）の状態に変化する。
（α1＋δα1Ｃg）Ｐ1−（α2＋δα2Ｃg）Ｐ2≠０                  ・・・（２）
【００２８】
Ｓ＝０の状態に戻すために一方の光ビームのパワー（例えばＰ1）を変えると次式が成立する。
（α1＋δα1Ｃg）（Ｐ1＋δＰ1）−（α2＋δα2Ｃg）Ｐ2＝０       ・・・（３）
【００２９】
式（３）におけるδＰ1は光パワーＰ1の変化量である。式（３）より、光パワーの変化量δＰ1と既知の光吸収係数α1，α2および光吸収係数変化量δα1，δα2から血液グルコース濃度Ｃgを測ることができることが分かる。
【００３０】
しかし、光源の出力の安定性が良くない場合、光パワーＰ1，Ｐ2はレーザダイオードの駆動電圧が一定でも変化する。例えば式（１）において、光パワーＰ1がεだけ変化すると、次式のようになる。
α1（Ｐ1＋ε）−α2Ｐ2≠０                                      ・・・（４）
【００３１】
式（４）の状態では、グルコース濃度が一定であっても、Ｓ＝０の状態にするために一方の光ビームのパワー（例えばＰ1）を調整しなければならない。
α1（（Ｐ1＋δＰ1）＋ε）−α2Ｐ2＝０                           ・・・（５）
【００３２】
したがって、光源の出力の変化が光音響信号の強度Ｓに与える影響とグルコース濃度の変化が光音響信号の強度Ｓに与える影響とは同じであり、これらの変化を測定結果のδＰ1から区別することはできないため、光源の出力の変化があると、グルコース濃度を正確に測ることが難しくなる。つまり、ＯＰＢＳ法では、光源の出力パワーを常時測定する必要がある。
【００３３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の成分濃度測定装置は、レーザ光を放射するレーザダイオード１−１，１−２と、レーザダイオード１−１，１−２を駆動するレーザドライバ２と、レーザダイオード１−１，１−２から放射されたレーザ光を導く光ファイバ３−１，３−２と、レーザダイオード１−１，１−２から放射されたレーザ光を合波する光カプラ４と、光カプラ４によって合波されたレーザ光を導く光ファイバ５と、被測定物１３を収容するケースである光音響セル６と、レーザ光を透過させるガラス製の光学窓７と、光音響効果によって被測定物１３から発生する光音響信号を検出し、音圧に比例した電気信号に変換する光音響信号検出手段となる音響センサ８と、音響センサ８から出力された電気信号を増幅する増幅器９と、参照信号を発生する関数発生器１０と、増幅器９の出力信号と関数発生器１０から出力された参照信号とを入力として、増幅器９の出力信号から所望の周波数の測定信号を検出するロックインアンプ１１と、関数発生器１０およびロックインアンプ１１を制御すると共に、ロックインアンプ１１が検出した測定信号を処理して特定の成分濃度を導出するコンピュータからなる情報処理装置１２ａと、レーザダイオード１−１から放射され光ファイバ３−１を伝搬する光の一部を分岐させる光スプリッタ１４−１と、レーザダイオード１−２から放射され光ファイバ３−２を伝搬する光の一部を分岐させる光スプリッタ１４−２と、光スプリッタ１４−１で分岐させた光を受光するフォトダイオード１５−１と、光スプリッタ１４−２で分岐させた光を受光するフォトダイオード１５−２と、光スプリッタ１４−１とフォトダイオード１５−１とを繋ぐ光ファイバ１６−１と、光スプリッタ１４−２とフォトダイオード１５−２とを繋ぐ光ファイバ１６−２と、フォトダイオード１５−１，１５−２の出力信号と関数発生器１０から出力された参照信号とを入力として、フォトダイオード１５−１，１５−２の出力信号から所望の周波数の信号を検出するロックインアンプ１７−１，１７−２とから構成される。
【００３４】
レーザダイオード１−１，１−２とレーザドライバ２と関数発生器１０とは、光照射手段を構成している。情報処理装置１２ａと関数発生器１０とは、光パワー制御手段を構成している。光スプリッタ１４−１，１４−２とフォトダイオード１５−１，１５−２と光ファイバ１６−１，１６−２とロックインアンプ１７−１，１７−２と情報処理装置１２ａとは、光パワー測定手段を構成している。
【００３５】
レーザダイオード１−１，１−２の例としては、例えば分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）等がある。音響センサ８の例としては、圧電センサを用いるマイクロホンがある。
【００３６】
図２は情報処理装置１２ａの構成を示すブロック図である。情報処理装置１２ａは、関数発生器１０を制御する関数発生器制御部１２０と、ロックインアンプ１１が検出した測定信号の周波数を測定する周波数測定部１２１と、測定信号の位相を測定する位相測定部１２２と、関数発生器１０を介して光のパワーを制御する光パワー制御部１２３と、測定信号の周波数と位相の情報を記録する情報記録部１２４と、ロックインアンプ１７−１，１７−２から出力される信号を基に光のパワーを測定する光パワー測定処理部１２５と、ロックインアンプ１１が検出した測定信号の強度を測定する信号強度測定部１２６と、２つの変調電圧のうち一方の変調電圧を測定する電圧測定部１２７と、異なる２つの時点における光パワー変化量を計算する光パワー変化量算出部１２８と、被測定物１３内の特定成分（例えば血液グルコース）の濃度を導出する濃度導出部１２９と、情報記憶のための記憶部１３０とを有する。
【００３７】
次に、本実施の形態の成分濃度測定装置の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。初めに測定開始時の初期状態において参照レベルの決定を行うために、一方のレーザダイオード１−１のみを動作させる。被測定物１３は、光音響セル６内に導入される。レーザドライバ２から駆動電流が供給されると、レーザダイオード１−１はレーザ光を放射する。このとき、レーザドライバ２から矩形波の駆動電流が供給されることにより、レーザダイオード１−１は強度変調光を放射する。レーザ光の波長λ1は例えば１３８４ｎｍである。
【００３８】
この強度変調光は、光ファイバ３−１によって導かれ光カプラ４を通過して、さらに光ファイバ５によって導かれ、光学窓７を通って光音響セル６内の被測定物１３に照射される（図３ステップＳ１）。
【００３９】
音響センサ８は、被測定物１３から発生する光音響信号を検出し、増幅器９は、音響センサ８から出力された電気信号を増幅する。ロックインアンプ１１は、増幅器９の出力に含まれる信号のうち、関数発生器１０から出力される参照信号によって決まる周波数の測定信号を検出する。
【００４０】
情報処理装置１２ａの関数発生器制御部１２０は、関数発生器１０が発生する参照信号の周波数を変化させることにより、レーザドライバ２からレーザダイオード１−１に供給される駆動電流の周波数を変化させ、光変調周波数を漸次変化させると共に、ロックインアンプ１１が検出する測定信号の周波数（光変調周波数と同一の周波数）を漸次変化させる光変調周波数掃引を行う（図３ステップＳ２）。こうして、音響共振ピークを探索する。
【００４１】
次に、ロックインアンプ１１から出力される測定信号の最大振幅を見つけたときに、情報処理装置１２ａの周波数測定部１２１は、この最大振幅時の測定信号の周波数（参照周波数Ｆ０）を測定し、位相測定部１２２は、最大振幅時の測定信号の位相（参照位相Ｐ０）を測定する（図３ステップＳ３）。
情報処理装置１２ａの情報記録部１２４は、周波数測定部１２１が測定した参照周波数Ｆ０と位相測定部１２２が測定した参照位相Ｐ０とを記憶部１３０に記憶させる（図３ステップＳ４）。
【００４２】
次に、被測定物１３に対して標準的な血糖測定法を実施し、参照血液グルコース濃度Ｃg0［ｇ／ｄＬ］を得る（図３ステップＳ５）。これで、参照血液グルコース濃度Ｃg0［ｇ／ｄＬ］で参照位相Ｐ０と参照周波数Ｆ０とが得られたことになる。標準的な血糖測定法を実施するには、血糖測定器の本体に、グルコースセンサーを差し込み、針を専用の機械（または本体）にセットして、指などから採血し、グルコースセンサーに血を吸収させる。標準的な血糖測定法は、既知濃度のグルコース液を標準校正液として機械動作確認用に用いる。初期動作時に機械が正常に動いているかを確認したり、血糖値が異常値にあるか（正常に機械が動作しているか）を確認したりするときに用いる。
【００４３】
次に、２つのレーザダイオード１−１，１−２を動作させて、２つの光を合波して測定を行う。レーザドライバ２から駆動電流が供給されると、レーザダイオード１−１，１−２はレーザ光を放射する。このとき、レーザドライバ２は、関数発生器１０から出力される２つの参照信号に応じて、同一周波数で逆位相の矩形波の駆動電流をレーザダイオード１−１，１−２に供給することにより、レーザダイオード１−１，１−２から放射される光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ強度変調する。
【００４４】
レーザダイオード１−１から放射される光の波長λ1は例えば１３８４ｎｍ、レーザダイオード１−２から放射される光の波長λ2は例えば１６１０ｎｍであり、２つのレーザダイオード１−１，１−２から放射される光の波長は異なる。２つの光のパワーは同一である。関数発生器１０から出力される２つの参照信号の周波数は同一であり、位相がπ（１８０°）だけ異なっている。したがって、本実施の形態では、互いに異なる波長の２波のレーザ光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ強度変調して２つの強度変調光を生成することになる。
【００４５】
このとき、情報処理装置１２ａの関数発生器制御部１２０は、関数発生器１０が発生する参照信号の周波数を変化させることにより、レーザドライバ２からレーザダイオード１−１，１−２に供給される駆動電流の周波数を変化させ、光変調周波数を参照周波数Ｆ０に設定すると共に、ロックインアンプ１１が検出する測定信号の周波数を参照周波数Ｆ０に設定する。
【００４６】
また、情報処理装置１２ａの光パワー制御部１２３は、関数発生器１０を制御して、レーザダイオード１−１を駆動するための参照信号の電圧Ｖ1、レーザダイオード１−２を駆動するための参照信号の電圧Ｖ2をそれぞれ初期値に設定することにより、レーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2を初期値に設定する。
【００４７】
レーザダイオード１−１，１−２から放射された強度変調光は、それぞれ光ファイバ３−１，３−２によって導かれ、光カプラ４によって合波され、さらに光ファイバ５によって導かれ、光学窓７を通って光音響セル６内の被測定物１３に照射される（図３ステップＳ６）。
【００４８】
光スプリッタ１４−１は、レーザダイオード１−１から放射され光ファイバ３−１を伝搬する光の一部を分岐させ、光スプリッタ１４−２は、レーザダイオード１−２から放射され光ファイバ３−２を伝搬する光の一部を分岐させる。本実施の形態では、レーザダイオード１−１，１−２から放射される光のうち、光スプリッタ１４−１，１４−２で分岐させる光の割合をそれぞれ５％とし、レーザダイオード１−１から放射される光の９５％とレーザダイオード１−２から放射される光の９５％とが光カプラ４に入射するものとする。
【００４９】
光スプリッタ１４−１，１４−２で分岐させる光の割合は数％から数１０％程度にすればよい。フォトダイオード１５−１，１５−２で光の出力を確認するには、光スプリッタ１４−１，１４−２で分岐させる光の割合は１％程度でも十分である。光音響信号の強度を大きくするためには、被測定物１３に入射する光のパワーが大きい方がいいので、光スプリッタ１４−１，１４−２で分岐させる光の割合をそれぞれ１％とし、レーザダイオード１−１から放射される光の９９％とレーザダイオード１−２から放射される光の９９％とを光カプラ４に入射させるようにしてもよい。
【００５０】
フォトダイオード１５−１は、レーザダイオード１−１から放射される光を光スプリッタ１４−１および光ファイバ１６−１を介して受光して電気信号に変換する。フォトダイオード１５−２は、レーザダイオード１−２から放射される光を光スプリッタ１４−２および光ファイバ１６−２を介して受光して電気信号に変換する。ロックインアンプ１７−１，１７−２は、それぞれフォトダイオード１５−１，１５−２の出力に含まれる信号のうち、関数発生器１０から出力される参照信号によって決まる周波数の電気信号を検出する。
【００５１】
情報処理装置１２ａの光パワー測定処理部１２５は、ロックインアンプ１７−１から出力される電気信号を基に、レーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1を測定すると共に、ロックインアンプ１７−２から出力される電気信号を基に、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2を測定する（図３ステップＳ７）。
情報処理装置１２ａの信号強度測定部１２６は、ロックインアンプ９から出力される測定信号の強度Ｓ（振幅）を測定する（図３ステップＳ８）。
【００５２】
情報処理装置１２ａの電圧測定部１２７は、関数発生器１０から出力されている、レーザダイオード１−２を駆動するための参照信号の電圧Ｖ2（変調電圧）を測定する（図３ステップＳ９）。
【００５３】
情報処理装置１２ａの情報記録部１２４は、ステップＳ７で光パワー測定処理部１２５が測定した光のパワーＰ1，Ｐ2とステップＳ８で信号強度測定部１２６が測定した測定信号の強度ＳとステップＳ９で電圧測定部１２７が測定した参照信号の電圧Ｖ2とを記憶部１３０に記憶させる（図３ステップＳ１０）。
【００５４】
予め定められた参照信号の電圧Ｖ2の範囲について測定を終えていない場合（図３ステップＳ１１においてＮＯ）、情報処理装置１２ａの光パワー制御部１２３は、関数発生器１０を制御して、レーザダイオード１−２を駆動するための参照信号の電圧Ｖ2を変化させることにより、レーザドライバ２からレーザダイオード１−２に供給される駆動電流の大きさを変化させ、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2を変化させる（図３ステップＳ１２）。このとき、レーザダイオード１−１を駆動するための参照信号の電圧Ｖ1は一定、すなわちレーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1は初期値のまま一定である。
【００５５】
こうして、予め定められた所定の電圧Ｖ2の範囲について測定を終えるまで（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ７〜Ｓ１２の処理が繰り返し実行される。
次に、測定開始時から任意の時間ｔ経過後における測定について説明する。初めに、一方のレーザダイオード１−１のみを動作させて、１つの光のみによる測定を行う。レーザダイオード１−１から放射された強度変調光は、光ファイバ３−１によって導かれ光カプラ４を通過して、さらに光ファイバ５によって導かれ、光学窓７を通って光音響セル６内の被測定物１３に照射される（図３ステップＳ１３）。
【００５６】
情報処理装置１２ａの関数発生器制御部１２０は、関数発生器１０が発生する参照信号の周波数を変化させることにより、レーザドライバ２からレーザダイオード１−１に供給される駆動電流の周波数を変化させ、光変調周波数を参照周波数Ｆ０に設定する。さらに、関数発生器制御部１２０は、関数発生器１０が発生する参照信号の周波数を変化させることにより、光変調周波数を参照周波数Ｆ０から変化させる。
【００５７】
情報処理装置１２ａの位相測定部１２２は、測定信号の位相が参照位相Ｐ０となる点を探索し、情報処理装置１２ａの周波数測定部１２１は、この点における周波数Ｆ１を測定する。こうして、参照位相Ｐ０に対応する周波数Ｆ１を探索する（図３ステップＳ１４）。なお、周波数Ｆ１は参照周波数Ｆ０の近傍に位置する。
【００５８】
次に、２つのレーザダイオード１−１，１−２を動作させて、２つの光を合波して測定を行う。レーザドライバ２は、関数発生器１０から出力される２つの参照信号に応じて、同一周波数で逆位相の矩形波の駆動電流をレーザダイオード１−１，１−２に供給することにより、レーザダイオード１−１，１−２から放射される光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ強度変調する。
【００５９】
レーザダイオード１−１から放射される光の波長λ1は例えば１３８４ｎｍ、レーザダイオード１−２から放射される光の波長λ2は例えば１６１０ｎｍである。上記と同様に、互いに異なる波長の２波のレーザ光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ強度変調して２つの強度変調光を生成する。
【００６０】
情報処理装置１２ａの関数発生器制御部１２０は、関数発生器１０が発生する参照信号の周波数を変化させることにより、レーザドライバ２からレーザダイオード１−１，１−２に供給される駆動電流の周波数を変化させ、光変調周波数を周波数Ｆ１に設定すると共に、ロックインアンプ１１が検出する測定信号の周波数を周波数Ｆ１に設定する。
【００６１】
また、情報処理装置１２ａの光パワー制御部１２３は、関数発生器１０を制御して、レーザダイオード１−１を駆動するための参照信号の電圧Ｖ1、レーザダイオード１−２を駆動するための参照信号の電圧Ｖ2をそれぞれ初期値に設定することにより、レーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2を初期値に設定する。
【００６２】
レーザダイオード１−１，１−２から放射された強度変調光は、それぞれ光ファイバ３−１，３−２によって導かれ、光カプラ４によって合波され、さらに光ファイバ５によって導かれ、光学窓７を通って被測定物１３に照射される（図３ステップＳ１５）。
【００６３】
図３のステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１の処理は、ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２と同じである。
こうして、予め定められた所定の電圧Ｖ2の範囲について測定を終えるまで（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ステップＳ１６〜Ｓ２１の処理が繰り返し実行される。
【００６４】
次に、情報処理装置１２ａの光パワー変化量算出部１２８は、光パワー変化量δＰ2を計算する（図３ステップＳ２２）。
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は本実施の形態における特定成分の濃度の導出方法を説明するための図であり、図４（Ａ）は測定信号の強度Ｓ（振幅）とレーザダイオード１−２を駆動するための参照信号の電圧Ｖ2（変調電圧）との関係を示す図、図４（Ｂ）はレーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1と変調電圧Ｖ2との関係を示す図、図４（Ｃ）はレーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2と変調電圧Ｖ2との関係を示す図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示したような関係が測定開始時点と、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点の各々について得られている。
【００６５】
光パワー変化量算出部１２８は、測定開始時点において得られた図４（Ａ）の関係から、測定信号の強度Ｓが最低となった点（図４（Ａ）の点４０）における変調電圧Ｖ2の値を求める。以下、この変調電圧Ｖ2の値をＶ2（ｔ＝０）とする。そして、光パワー変化量算出部１２８は、測定開始時点において得られた図４（Ｂ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1の値（図４（Ｂ）の点４１におけるパワーの値）を求め、さらに測定開始時点において得られた図４（Ｃ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2の値（図４（Ｃ）の点４２におけるパワーの値）を求める。以下、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1の値をＰ1（ｔ＝０）とし、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2の値をＰ2（ｔ＝０）とする。
【００６６】
同様に、光パワー変化量算出部１２８は、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図４（Ａ）の関係から、測定信号の強度Ｓが最低となったときの変調電圧Ｖ2の値を求める。以下、この変調電圧Ｖ2の値をＶ2（ｔ）とする。そして、光パワー変化量算出部１２８は、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図４（Ｂ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1の値を求め、さらに任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図４（Ｃ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2の値を求める。以下、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1の値をＰ1（ｔ）とし、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2の値をＰ2（ｔ）とする。
【００６７】
こうして、光パワー変化量算出部１２８は、測定開始時点における光のパワーＰ1（ｔ＝０）とパワーＰ2（ｔ＝０）と、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点における光のパワーＰ1（ｔ）とパワーＰ2（ｔ）とを求めることができ、光パワー変化量δＰ2＝Ｐ2（ｔ）−Ｐ2（ｔ＝０）とδＰ1＝Ｐ1（ｔ）−Ｐ1（ｔ＝０）を求めることができる（ステップＳ２２）。
【００６８】
レーザダイオード１−１から放射される光のパワーＰ1と、レーザダイオード１−２から放射される光のパワーＰ2を変化させるとき、式（３）に相当する次式が得られる。
（α1＋δα1Ｃg）（Ｐ1＋δＰ1）−（α2＋δα2Ｃg）（Ｐ2＋δＰ2）＝０
・・・（６）
式（６）より次式が得られる。
【００６９】
【数１】
2016154607.tif 000003
【００７０】
情報処理装置１２ａの濃度導出部１２９は、光パワー変化量δＰ1と測定開始時点における光のパワーＰ1（ｔ＝０）（式（７）ではＰ1）と光パワー変化量δＰ2と測定開始時点における光のパワーＰ2（ｔ＝０）（式（７）ではＰ2）と光吸収係数α1，α2と光吸収係数変化量δα1，δα2とから式（７）により被測定物１３内の特定成分（例えば血液グルコース）の濃度の変化量Ｃg＝（Ｃg（ｔ）−Ｃg０）を計算する（図３ステップＳ２３）。
【００７１】
なお、光吸収係数α1，α2と光吸収係数変化量δα1，δα2とは、光吸収スペクトル測定から求めることができる。図示しない光吸収スペクトル測定手段は、測定開始時点の初期状態においてレーザダイオード１−１から放射される光パワーＰ1の光について被測定物１３の光吸収スペクトル測定を行い、このスペクトルから光吸収係数α1を計算する。また、光吸収スペクトル測定手段は、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点においてレーザダイオード１−１から放射される光パワーＰ1の光について被測定物１３の光吸収スペクトル測定を行い、このスペクトルから光吸収係数を計算し、この光吸収係数と初期状態の光吸収係数α1との差を求めることで光吸収係数変化量δα1を計算することができる。光吸収係数α2と光吸収係数変化量δα2についても同様に、レーザダイオード１−２から放射される光パワーＰ2の光について被測定物１３の光吸収スペクトル測定を行うことで求めることができる。
【００７２】
最後に、濃度導出部１２９は、ステップＳ２２で計算した特定成分の濃度の変化量Ｃg＝（Ｃg（ｔ）−Ｃg０）と既知の参照濃度（上記の例では参照血液グルコース濃度）Ｃg0とから、任意の時間ｔ経過後の時点における特定成分の濃度Ｃg（ｔ）を計算する（図３ステップＳ２４）。
以上で、本実施の形態の成分濃度測定装置の処理が終了する。
【００７３】
本実施の形態では、光スプリッタ１４−１，１４−２と光ファイバ１６−１，１６−２とフォトダイオード１５−１，１５−２とロックインアンプ１７−１，１７−２と情報処理装置１２ａとを用いて、レーザダイオード１−１，１−２から放射された光のパワーを測定し、この測定結果から光パワー変化量を計算して、この光パワー変化量から被測定物１３内の特定成分の濃度Ｃg（ｔ）を導出するので、レーザダイオード１−１，１−２の出力変動による測定誤差を抑制することができ、特定成分の濃度Ｃg（ｔ）を高い精度で測定することが可能になる。
【００７４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の成分濃度測定装置は、レーザダイオード１−１，１−２と、レーザドライバ２と、光ファイバ３−１，３−２と、光カプラ４と、光ファイバ５と、光音響セル６と、音響センサ８と、増幅器９と、関数発生器１０と、ロックインアンプ１１と、情報処理装置１２ｂと、光スプリッタ１４−１，１４−２と、フォトダイオード１５と、光ファイバ１６−１，１６−２と、ロックインアンプ１７と、光スプリッタ１４−１で分岐させた光と光スプリッタ１４−２で分岐させた光のうちどちらか一方を選択して出力する光スイッチ１８とから構成される。
【００７５】
本実施の形態は、第１の実施の形態において光スイッチ１８を増設することで、フォトダイオード１５とロックインアンプ１７とを１個ずつにしたものである。
図６は本実施の形態の情報処理装置１２ｂの構成を示すブロック図である。情報処理装置１２ｂは、関数発生器制御部１２０と、周波数測定部１２１と、位相測定部１２２と、光パワー制御部１２３と、情報記録部１２４と、光パワー測定処理部１２５と、信号強度測定部１２６と、電圧測定部１２７と、光パワー変化量算出部１２８ｂと、濃度導出部１２９と、記憶部１３０と、光スイッチ１８を制御する光スイッチ制御部１３１とを有している。
【００７６】
本実施の形態においても、成分濃度測定装置の処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図３の符号を用いて成分濃度測定装置の動作を説明する。
図３のステップＳ１〜Ｓ６の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。本実施の形態の情報処理装置１２ｂの光スイッチ制御部１３１は、図３のステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に光スイッチ１８を制御して、光ファイバ１６−１を伝搬する光と光ファイバ１６−２を伝搬する光のうちどちらか一方を選択して出力するようにしている。
【００７７】
フォトダイオード１５は、光スイッチ１８からの光を受光して電気信号に変換する。ロックインアンプ１７は、フォトダイオード１５の出力に含まれる信号のうち、関数発生器１０から出力される参照信号によって決まる周波数の電気信号を検出する。
【００７８】
情報処理装置１２ｂの光パワー測定処理部１２５は、ロックインアンプ１７から出力される電気信号を基に光のパワーＰを測定する（図３ステップＳ７）。図３のステップＳ８，Ｓ９の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００７９】
情報処理装置１２ｂの情報記録部１２４は、ステップＳ７で光パワー測定処理部１２５が測定した光のパワーＰとステップＳ８で信号強度測定部１２６が測定した測定信号の強度ＳとステップＳ９で電圧測定部１２７が測定した参照信号の電圧Ｖ2とを記憶部１３０に記憶させる（図３ステップＳ１０）。図３のステップＳ１１，Ｓ１２の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００８０】
図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本実施の形態における光スイッチ１８の切替パターンを説明する図である。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）において、Ｃｈ１は光ファイバ１６−１を伝搬する光（レーザダイオード１−１から放射された光）を選択することを示し、Ｃｈ２は光ファイバ１６−２を伝搬する光（レーザダイオード１−２から放射された光）を選択することを示している。
【００８１】
図３のステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初に光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択し、続いて光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択し、最後に光ファイバ１６−１を伝搬する光を再び選択すると、情報処理装置１２ｂの光パワー測定処理部１２５で測定される光のパワーＰと電圧測定部１２７で測定される変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ａ）のようになる。また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初に光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択し、続いて光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択し、最後に光ファイバ１６−２を伝搬する光を再び選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｂ）のようになる。
【００８２】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初に光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択し、続いて光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｃ）のようになる。また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初に光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択し、続いて光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｄ）のようになる。
【００８３】
図３のステップＳ１３〜Ｓ１５の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。上記と同様に、情報処理装置１２ｂの光パワー測定処理部１２５は、ロックインアンプ１７から出力される電気信号を基に光のパワーＰを測定する（図３ステップＳ１６）。図３のステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１の処理は、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２と同じである。
【００８４】
ステップＳ１６〜Ｓ２１の測定中においても、情報処理装置１２ｂの光スイッチ制御部１３１は、光スイッチ１８を制御して、光ファイバ１６−１を伝搬する光と光ファイバ１６−２を伝搬する光のうちどちらか一方を選択して出力する。光スイッチ１８の切替パターンは、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中の切替パターンと同じでよい。
【００８５】
次に、情報処理装置１２ｂの光パワー変化量算出部１２８ｂは、光パワー変化量δＰ2を計算する（図３ステップＳ２２）。ただし、本実施の形態では、光のパワーをＰ1またはＰ2のどちらか一方しか測定することができないので、内挿または外挿の手法により他方の光のパワーを求める必要がある。
【００８６】
例えばステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ａ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時点において得られた図４（Ａ）の関係から、測定信号の強度Ｓが最低となったときの変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）を求め、測定開始時点において得られた図７（Ａ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値（図７（Ａ）の点７０におけるパワーの値）を求める。
【００８７】
このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−２から放射された光のパワーＰ2（ｔ＝０）である。つまり、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1の値を測定結果から直接求めることはできない。そこで、光パワー変化量算出部１２８ｂは、光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択する以前の光パワーＰ1の測定結果と、光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択した後で光ファイバ１６−１を伝搬する光を再度選択した後の光パワーＰ1の測定結果とから、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1（ｔ＝０）の値を計算する。
【００８８】
同様に、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図４（Ａ）の関係から、測定信号の強度Ｓが最低となったときの変調電圧Ｖ2（ｔ）を求め、任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図７（Ａ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）を求める。そして、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた光パワーＰ1の測定結果から、上記と同様に内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）の値を計算する。
【００８９】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｂ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時点において得られた図７（Ｂ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値（図７（Ｂ）の点７１におけるパワーの値）を求める。
【００９０】
このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−１から放射された光のパワーＰ1（ｔ＝０）である。つまり、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2の値を測定結果から直接求めることはできない。そこで、光パワー変化量算出部１２８ｂは、光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択する以前の光パワーＰ2の測定結果と、光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択した後で光ファイバ１６−２を伝搬する光を再度選択した後の光パワーＰ2の測定結果とから、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2（ｔ＝０）の値を計算する。
【００９１】
同様に、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図７（Ｂ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）を求める。そして、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた光パワーＰ2の測定結果から、上記と同様に内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）の値を計算する。
【００９２】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｃ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時点において得られた図７（Ｃ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値（図７（Ｃ）の点７２におけるパワーの値）を求める。
【００９３】
このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−１から放射された光のパワーＰ1（ｔ＝０）である。つまり、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2の値を測定結果から直接求めることはできない。そこで、光パワー変化量算出部１２８ｂは、光ファイバ１６−２を伝搬する光を選択した後の光パワーＰ2の測定結果から、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2（ｔ＝０）の値を計算する。
【００９４】
同様に、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図７（Ｃ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）を求める。そして、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた光パワーＰ2の測定結果から、上記と同様に外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）の値を計算する。
【００９５】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｄ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時点において得られた図７（Ｄ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値（図７（Ｄ）の点７３におけるパワーの値）を求める。
【００９６】
このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−２から放射された光のパワーＰ2（ｔ＝０）である。つまり、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1の値を測定結果から直接求めることはできない。そこで、光パワー変化量算出部１２８ｂは、光ファイバ１６−１を伝搬する光を選択した後の光パワーＰ1の測定結果から、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1（ｔ＝０）の値を計算する。
【００９７】
同様に、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた図７（Ｄ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）を求める。そして、光パワー変化量算出部１２８ｂは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた光パワーＰ1の測定結果から、上記と同様に外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）の値を計算する。
【００９８】
こうして、光パワー変化量算出部１２８ｂは、光のパワーＰ1（ｔ＝０），Ｐ2（ｔ＝０，Ｐ1（ｔ），Ｐ2（ｔ）の値を求めることができるので、測定開始時点における光のパワーＰ1（ｔ＝０）とパワーＰ2（ｔ＝０）との差ＰOPBS0＝Ｐ1（ｔ＝０）−Ｐ2（ｔ＝０）と、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点における光のパワーＰ1（ｔ）とパワーＰ2（ｔ）との差ＰOPBS1＝Ｐ1（ｔ）−Ｐ2（ｔ）とを求め、光パワー変化量δＰ2＝ＰOPBS1−ＰOPBS0を求めることができる（図３ステップＳ２２）。
図３のステップＳ２３，Ｓ２４の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００９９】
以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。本実施の形態では、１個の光スイッチ１８と１個のフォトダイオード１５と１台のロックインアンプ１７で光のパワーを測定することができるので、第１の実施の形態と比較して装置構成を簡略化することができ、装置コストを抑えることができる。
【０１００】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図８は本発明の第３の実施の形態に係る成分濃度測定装置の構成を示すブロック図であり、図１、図５と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の成分濃度測定装置は、レーザダイオード１−１，１−２と、レーザドライバ２と、光ファイバ３−１，３−２と、光カプラ４と、光ファイバ５と、光音響セル６と、音響センサ８と、増幅器９と、関数発生器１０と、ロックインアンプ１１と、情報処理装置１２ｃと、光スプリッタ１４−１，１４−２と、フォトダイオード１５−１，１５−２と、光ファイバ１６−１，１６−２と、ロックインアンプ１７と、フォトダイオード１５−１の出力とフォトダイオード１５−２の出力のうちどちらか一方を選択して出力する電気スイッチ１９とから構成される。
【０１０１】
本実施の形態は、第１の実施の形態において電気スイッチ１９を増設することで、ロックインアンプ１７を１台にしたものである。
図９は本実施の形態の情報処理装置１２ｃの構成を示すブロック図である。情報処理装置１２ｃは、関数発生器制御部１２０と、周波数測定部１２１と、位相測定部１２２と、光パワー制御部１２３と、情報記録部１２４と、光パワー測定処理部１２５と、信号強度測定部１２６と、電圧測定部１２７と、光パワー変化量算出部１２８ｃと、濃度導出部１２９と、記憶部１３０と、電気スイッチ１９を制御する電気スイッチ制御部１３２とを有する。
【０１０２】
本実施の形態においても、成分濃度測定装置の処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図３の符号を用いて成分濃度測定装置の動作を説明する。
図３のステップＳ１〜Ｓ６の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。本実施の形態の情報処理装置１２ｃの電気スイッチ制御部１３２は、図３のステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に電気スイッチ１９を制御して、フォトダイオード１５−１の出力とフォトダイオード１５−２の出力のうちどちらか一方を選択して出力するようにしている。
【０１０３】
ロックインアンプ１７は、電気スイッチ１９の出力に含まれる信号のうち、関数発生器１０から出力される参照信号によって決まる周波数の電気信号を検出する。
情報処理装置１２ｃの光パワー測定処理部１２５は、ロックインアンプ１７から出力される電気信号を基に光のパワーＰを測定する（図３ステップＳ７）。図３のステップＳ８，Ｓ９の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【０１０４】
情報処理装置１２ｃの情報記録部１２４は、ステップＳ７で光パワー測定処理部１２５が測定した光のパワーＰとステップＳ８で信号強度測定部１２６が測定した測定信号の強度ＳとステップＳ９で電圧測定部１２７が測定した参照信号の電圧Ｖ2とを記憶部１３０に記憶させる（図３ステップＳ１０）。図３のステップＳ１１，Ｓ１２の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【０１０５】
図７（Ａ）〜図７（Ｄ）におけるＣｈ１をフォトダイオード１５−１の出力とし、Ｃｈ２をフォトダイオード１５−２の出力とすれば、電気スイッチ１９の切替パターンは光スイッチ１８の切替パターンと同様になる。
【０１０６】
すなわち、図３のステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初にフォトダイオード１５−１の出力を選択し、続いてフォトダイオード１５−２の出力を選択し、最後にフォトダイオード１５−１の出力を再び選択すると、情報処理装置１２ｃの光パワー測定処理部１２５で測定される光のパワーＰと電圧測定部１２７で測定される変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ａ）のようになる。また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初にフォトダイオード１５−２の出力を選択し、続いてフォトダイオード１５−１の出力を選択し、最後にフォトダイオード１５−２の出力を再び選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｂ）のようになる。
【０１０７】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初にフォトダイオード１５−１の出力を選択し、続いてフォトダイオード１５−２の出力を選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｃ）のようになる。また、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中に、最初にフォトダイオード１５−２の出力を選択し、続いてフォトダイオード１５−１の出力を選択すると、測定される光のパワーＰと変調電圧Ｖ2との関係は図７（Ｄ）のようになる。
【０１０８】
図３のステップＳ１３〜Ｓ１５の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。上記と同様に、情報処理装置１２ｃの光パワー測定処理部１２５は、ロックインアンプ１７から出力される電気信号を基に光のパワーＰを測定する（図３ステップＳ１６）。図３のステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１の処理は、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２と同じである。
【０１０９】
このステップＳ１６〜Ｓ２１の測定中においても、情報処理装置１２ｃの電気スイッチ制御部１３２は、電気スイッチ１９を制御して、フォトダイオード１５−１の出力とフォトダイオード１５−２の出力のうちどちらか一方を選択して出力する。電気スイッチ１９の切替パターンは、ステップＳ７〜Ｓ１２の測定中の切替パターンと同じでよい。
【０１１０】
次に、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ａ）で説明した切替パターンを採用する場合、情報処理装置１２ｃの光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時点において得られた図４（Ａ）の関係から、測定信号の強度Ｓが最低となったときの変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）を求め、測定開始時点において得られた図７（Ａ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値を求める。このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−２から放射された光のパワーＰ2（ｔ＝０）である。
【０１１１】
そして、光パワー変化量算出部１２８ｃは、フォトダイオード１５−２の出力を選択する以前の光パワーＰ1の測定結果と、フォトダイオード１５−２の出力を選択した後でフォトダイオード１５−１の出力を再度選択した後の光パワーＰ1の測定結果とから、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1（ｔ＝０）の値を計算する。同様に、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた測定結果から変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）を求め、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）の値を計算する。
【０１１２】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｂ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時点において得られた図７（Ｂ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値を求める。このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−１から放射された光のパワーＰ1（ｔ＝０）である。
【０１１３】
そして、光パワー変化量算出部１２８ｃは、フォトダイオード１５−１の出力を選択する以前の光パワーＰ2の測定結果と、フォトダイオード１５−１の出力を選択した後でフォトダイオード１５−２の出力を再度選択した後の光パワーＰ2の測定結果とから、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2（ｔ＝０）の値を計算する。同様に、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた測定結果から変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）を求め、内挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）の値を計算する。
【０１１４】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｃ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時点において得られた図７（Ｃ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値を求める。このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−１から放射された光のパワーＰ1（ｔ＝０）である。
【０１１５】
そして、光パワー変化量算出部１２８ｃは、フォトダイオード１５−２の出力を選択した後の光パワーＰ2の測定結果から、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ2（ｔ＝０）の値を計算する。同様に、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた測定結果から変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）を求め、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）の値を計算する。
【０１１６】
また、ステップＳ７〜Ｓ１２，Ｓ１６〜Ｓ２１の測定中において図７（Ｄ）で説明した切替パターンを採用する場合、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時点において得られた図７（Ｄ）の関係から、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰの値を求める。このとき得られる光のパワーＰの値は、レーザダイオード１−２から放射された光のパワーＰ2（ｔ＝０）である。
【０１１７】
そして、光パワー変化量算出部１２８ｃは、フォトダイオード１５−１の出力を選択した後の光パワーＰ1の測定結果から、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ＝０）に対応する光のパワーＰ1（ｔ＝０）の値を計算する。同様に、光パワー変化量算出部１２８ｃは、測定開始時から任意の時間ｔ経過後の時点において得られた測定結果から変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ2（ｔ）を求め、外挿法により、変調電圧Ｖ2（ｔ）に対応する光のパワーＰ1（ｔ）の値を計算する。
【０１１８】
こうして、光パワー変化量算出部１２８ｃは、光パワー変化量δＰ2＝ＰOPBS1−ＰOPBS0を求めることができる（図３ステップＳ２２）。
図３のステップＳ２３，Ｓ２４の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
【０１１９】
以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。本実施の形態では、２個のフォトダイオード１５と１個の電気スイッチ１９と１台のロックインアンプ１７で光のパワーを測定することができるので、第１の実施の形態と比較して装置構成を簡略化することができ、装置コストを抑えることができる。
【０１２０】
なお、第１〜第３の実施の形態では、レーザドライバ２から矩形波の駆動電流をレーザダイオード１−１，１−２に供給して、レーザダイオード１−１，１−２から放射される光をそれぞれ強度変調しているが、レーザドライバ２から正弦波の駆動電流をレーザダイオード１−１，１−２に供給して、レーザダイオード１−１，１−２から放射される光を強度変調してもよい。
【０１２１】
第１〜第３の実施の形態の情報処理装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、血液グルコース等の成分の濃度をモニターする技術に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１−１，１−２…レーザダイオード、２…レーザドライバ、３−１，３−２，５，１６−１，１６−２…光ファイバ、４…光カプラ、６…光音響セル、７…光学窓、８…音響センサ、９…増幅器、１０…関数発生器、１１，１７，１７−１，１７−２…ロックインアンプ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…情報処理装置、１３…被測定物、１４−１，１４−２…光スプリッタ、１５，１５−１，１５−２…フォトダイオード、１８…光スイッチ、１９…電気スイッチ、１２０…関数発生器制御部、１２１…周波数測定部、１２２…位相測定部、１２３…光パワー制御部、１２４…情報記録部、１２５…光パワー測定処理部、１２６…信号強度測定部、１２７…電圧測定部、１２８，１２８ｂ…光パワー変化量算出部、１２９…濃度導出部、１３０…記憶部、１３１…光スイッチ制御部、１３２…電気スイッチ制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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