(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と、生体に接し前記生体を隆起させる溝部を有する接触面と、光出射面とを有し、前記光入射面から入射した光を前記生体に照射し、前記生体により吸収・散乱された光を受光するとともに前記光出射面から外部に出射し、前記生体の情報を光学的に測定するための光学素子であって、
前記溝部に光透過制御手段が設けられ、
前記光透過制御手段は、前記溝部の谷部の底部から、前記溝部の前記光入射面側および／または前記光出射面側の壁面の少なくとも一部に形成されている生体情報測定用光学素子。
【請求項２】
前記光透過制御手段が、前記溝部、前記光入射面および前記光出射面を除く部分にさらに設けられている請求項１記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項３】
前記光透過制御手段が、前記溝部の山部に設けられている請求項１記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項４】
前記光透過制御手段が、光吸収体により形成されている請求項１記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項５】
前記光透過制御手段が、光散乱体により形成されている請求項１記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項６】
前記光透過制御手段が、光反射体により形成されている請求項１記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項７】
前記光透過制御手段が、単層膜で形成されている請求項４〜６のいずれかに記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項８】
前記光透過制御手段が、多層膜で形成されている請求項４〜６のいずれかに記載の生体情報測定用光学素子。
【請求項９】
光源と、請求項１記載の光学素子と、前記光学素子から出射された光を検出する光検出器と、前記光検出器により得られた情報を演算する演算部とを具備する生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の組織を光学的に測定し、体液中のグルコース、コレステロール、尿素またはトリグリセリドなどの生体成分を非侵襲的に測定するために使用する光学素子、および前記光学素子を用いた生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学測定装置を用いて、生体や溶液中の特定成分を測定する種々の方法が提案されており、例えば平行に向かい合った一対の反射面を備える透明な減衰全反射（ＡＴＲ）素子に上下の口唇を密着させて血糖値を測定する方法が知られている。
この方法では、ＡＴＲ素子であるセレン化亜鉛、シリコンまたはゲルマニウムなどからなるＡＴＲプリズムを口にくわえ、口唇によりＡＴＲ素子を押さえつけた状態でＡＴＲ素子に光を入射させ、ＡＴＲ素子の反射面と口唇との境界で全反射を繰り返してＡＴＲ素子の外部に出射した光を分析する。
【０００３】
上記の方法は、エバネッセント波（いわゆるしみだし光）を定量分析に応用したものである。ＡＴＲプリズム中を進行する光は、わずかに口唇に浸入した後、反射する。したがって、光は口唇中に存在する体液中の各成分の影響を受ける。
そこで、反射光の光量を測定することにより、体液の反射率や吸収率などの変化を検出することができ、体液中の各成分の情報を得ることができる。
【０００４】
ここで、例えば特許文献１には、光の吸収により生体の表層組織、好ましくは皮膚組織あるいは粘膜組織、さらに好ましくは皮膚組織中の真皮組織もしくは皮下組織、または粘膜組織中の粘膜固有層もしくは粘膜下層の性状を分析する方法が開示されている。
この方法では、溝部を用いて生体の表層組織の一部を隆起させ、隆起した部分を介して対向している光射出部から光入射部への受発光操作を行うことで分光分析を行う。
【０００５】
本方法によれば、生体の光吸収が大きい１．４〜２．５マイクロメートルの近赤外光を用いても測定に十分な信号が得られ、体液成分の情報を得ることができる。また、光が生体を透過する光路長を溝部の寸法から決定することできる。生体による光の吸収量は、ランベルト−ベールの法則から、光路長に比例することが知られている。
したがって、光路長を溝部の寸法から機械的に決定できるということは、光を用いて行う測定において極めて大きな意味をもち、本方法の大きな利点である。
【０００６】
また、特許文献２には、生体組織に当接される凹部を有する当接手段と、前記凹部内の一部より検出光を出射する検出光出射手段と、前記凹部内の他の一部に設けられ、前記検出光が入射される検出光入射手段とを備え、前記当接手段と前記生体組織とが当接した状態で、前記検出光は前記凹部にはまりこんだ前記生体組織を通過した後に前記検出光入射手段に入射することを特徴とする生体情報検出用接触子（光学測定装置）が記載されている。この接触子は、生体の表面と光センサとの密着性を改善して測定精度を向上させることを意図して提案されているものである。
【特許文献１】特開平11-178799号公報
【特許文献２】国際公開第01/58355号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような従来の光学測定方法および光学測定装置は、以下のような問題点を有していた。まず、ＡＴＲ素子を用いる従来の方法では、エバネッセント波の生体へ浸入する深さｄはおよそ数式（１）：
【０００８】
【数１】
0004047903.tif 000002
【０００９】
で求められることが知られている。
数式（１）において、λは、光の波長、θは入射角度、ｎ1は結晶の屈折率、ｎ2は結晶に接触する媒体の屈折率である、
ここで、一例として、光の波長を１０μｍとし、ＡＴＲプリズムとしてＺｎＳｅ結晶（屈折率約２．０）を用い、入射角度を４５度、周りの媒体を水（屈折率約１．３）とした場合について、浸入深さｄを計算すると、数式（１）より、ｄ＝５．７μｍが得られる。生体について計算すると、生体の屈折率は約１．３〜１．５程度であるから、数式（１）においてｎ２＝１．４１のとき、ｄ＝２９μｍが得られ、数十ミクロン程度の表面とその近傍の状態に関する情報が得られることが分かる。
【００１０】
また、エバネッセント波の電場は、エバネッセント波の届く深さに応じて指数関数的に減衰していくことが知られている。したがって、得られる信号は、大半が、浅い部分にある角質層や唾液の信号である。角質層や唾液には生体の情報は存在しないため、これらの信号中には、生体の情報は非常に少ないと考えられる。
そのうえ、唾液の厚さや角質層の厚さは、測定ごとに変化すると考えられる。唾液の厚さや角質層の厚さが変化することによって、生体組織を通る光路長が変化する。生体組織を通る光の光路長が変化することによって、生体組織による光の吸収量が測定ごとに生体情報とは異なる原因で変化する。以上の２点から、ＡＴＲ素子を用いる方法での測定は非常に困難であると考えられる。
【００１１】
また、上記特許文献１に記載の方法では、形成された溝部や凹部に生体組織を接触させることによって生体組織を隆起させ、光ファイバを利用して生体組織に導光する。光ファイバを用いることで、生体組織の測定したい部位を選択的に測定することが可能になる。
一方、光ファイバを用いるとアセンブリが非常に困難になり、また、１０μｍ帯の中赤外光を利用する際に用いることのできる光ファイバ用材料は少ない。かかる材料としては、例えば、塩化銀・臭化銀ファイバ、ＫＲＳ−５ファイバや中空ファイバなどが挙げられる。
【００１２】
塩化銀・臭化銀ファイバは、耐湿性が非常に悪く、空気中で利用すると、空気中の水分を吸収して利用できない状態になる。ＫＲＳ−５ファイバは、毒性が非常に強く、生体に接触させて利用しないことが好ましい。
また、中空ファイバは、中赤外光を効率よく導波させることが可能であるが、中空部に中赤外光を導波させるために必要な各種薄膜を形成する必要があり、極細化が非常に困難である。
【００１３】
また、特許文献１および２に記載の方法においては、上記溝部および凹部の谷部の底はそれぞれ寸法的に非常に小さくなり、上記谷部まで生体組織が入り込まなくなる。そのため、溝部および凹部の谷の底部での生体組織の密着度が低下してしまう。
一方、溝部および凹部の山部においては、それぞれ生体組織が大きく変形させられ、生体組織は溝部および凹部の形状に正確に追従して変形することはできない。そのため、溝部および凹部の山部においても密着度が低下してしまう。
【００１４】
ここで、溝部および凹部の山部とは、光学素子を横から見て、生体組織が最初に溝部および凹部と接触する溝部間および凹部間の先端（リブ）部分をいい、谷部とは、溝部および凹部において生体組織から遠い部分に相当する最遠部をいう。
また、密着度が低下するということは、光学素子と生体組織との間に空気、唾液、汗または涙などの生体組織と異なる物質が介在することにより、生体組織と介在物質との間で光が反射したり、散乱したりし、また、生体組織を透過した光の光路長が介在物質が存在することによって変化し、その結果、測定に悪影響を与える状態であることを意味する。よって、密着度は生体組織の光吸収に大きく影響し、密着度が悪化すると誤差も大きくなる。したがって、上記のような従来の方法での測定は、非常に困難である。
【００１５】
上記の事情に鑑み、本発明は、高精度で安定的かつ容易に、生体などの被検試料中の体液成分を非侵襲的に測定することができる生体情報測定用光学素子、およびそれを用いる生体情報測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決すべく、本発明は、
光入射面と、生体に接し前記生体を隆起させる溝部を有する接触面と、光出射面とを有し、前記光入射面から入射した光を前記生体に照射し、前記生体により吸収・散乱された光を受光するとともに前記光出射面から外部に出射し、前記生体の情報を光学的に測定するための光学素子であって、
前記溝部に光透過制御手段が設けられ、
前記光透過制御手段は、前記溝部の谷部の底部から、前記溝部の前記光入射面側および／または前記光出射面側の壁面の少なくとも一部に形成されている生体情報測定用光学素子を提供する。
【００１７】
前記光透過制御手段は、前記溝部、前記光入射面および前記光出射面を除く部分にさらに設けられてもよい。また、前記光透過制御手段は、少なくとも前記溝部の山部に設けられているのが好ましい。
なお、溝部の山部とは、光学素子を横から見て、生体組織が最初に溝部と接触する溝部間の先端（リブ）部分をいい、谷部とは、溝部において生体組織から遠い部分に相当する最遠部をいう。
【００１８】
前記光透過制御手段は、光吸収体、光散乱体または光反射体により形成することができ、単層膜および多層膜のいずれで構成されていてもよい。
さらに、本発明は、光源と、上記光学素子と、前記光学素子から出射された光を検出する光検出器と、前記光検出器により得られた情報を演算する演算部とを具備する生体情報測定装置にも関する。
【発明の効果】
【００１９】
上記のような構成によれば、上記溝部の谷部の底が寸法的に非常に小さくなって上記谷部まで生体組織が入り込まなくなったり、溝部間の山部において生体組織が大きく変形させられたりして、生体組織と溝部との密着性が低下したとしても、密着性の高い部分だけに確実に光を入射させ、かつ、少なくとも密着性の高い部分からの光を確実に出射させることができる。よって、本発明の光学素子を用いれば、高精度で安定的かつ容易に、生体などの被検試料中の体液成分を非侵襲的に測定することができる。
すなわち、本発明によれば、溝部を有する光学素子を含む生体情報測定装置において、密着度不全の影響を緩和し、安定かつ容易に、被検試料中の標的成分の濃度を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】
【００２０】
以下において、光入射面と、生体組織に接し生体を隆起させる溝部を有する接触面と、光出射面とを有し、さらに前記溝部に光透過制御手段を具備する本発明に係る生体情報測定用光学素子の実施の形態を、図面に参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。また、以下の実施の形態は本発明の一例であり、本発明を限定するものではない。
《実施の形態１》
図１は、本発明の一実施の形態に係る生体情報測定用光学素子を示す斜視図である。また、図２は、溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大した断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る生体情報測定用光学素子１００は、溝部１０を有する。
溝部１０において、生体情報測定用光学素子１００を横から見たときに生体組織２０に最初に接触する部分が山部１８であり、溝部１０の底の方が谷部１９である。
【００２１】
本実施の形態において、測定する光の波長は、２．５ミクロン以上の中赤外領域の光であるとする。光１６は、光入射面１５から入射される。入射された光１６は、図２に示すように、溝部１０で一旦生体情報測定用光学素子１００から出射される。
出射された光１６は、溝部１０に接触した生体組織２０で屈折し、生体組織２０を透過し、生体組織２０と溝部１０の界面で再び屈折し、生体情報測定用光学素子１００に入射する。
【００２２】
生体情報測定用光学素子１００に入射した光１６は光出射面１７より出射される。ここで、本実施の形態において、生体組織２０は皮膚であり、皮膚の最外面には角質層１２が存在する。また、角質層１２の下部には顆粒層（図示せず）が細胞１〜２層分程度存在し、顆粒層の下部は有棘層１３、有棘層１３の下層には、基底層（図示せず）および真皮１４が存在する。
生体情報の測定において、角質層１２はいわゆる「死細胞」であるため、測定の妨害要素となり、そのため、角質層１２を測定しないことが好ましい。有棘層１３、さらには、真皮１４を測定することが、細胞が生命活動を営んでいることを考慮すると好ましい。
【００２３】
つぎに、図２を用いて、溝部１０と生体組織２０の界面における光の動きを詳細に説明する。溝部１０に生体組織２０を接触させると、図２に示すように、角質層１２および有棘層１３、真皮１４が溝部１０に入り込む。これらのうち角質層１２は、上述のようにいわゆる「死細胞」であるため、生体の体液成分を測定する際に妨害層として働く。
また、上述のように溝部１０の谷部１９の底の部分は、寸法的に非常に小さくなり、生体組織２０が完全に溝部１０に入り込まず、密着度は悪くなる。さらに、山部１８においても、生体組織２０が溝部１０により大きく変形させられるが、溝部の形状に正確には追従できず、密着度が悪くなる。
【００２４】
そこで、本発明に係る生体情報測定用光学素子においては、この密着度が不十分な部位を塞ぐように光透過制御手段１１を設ける。
ここで、光透過制御手段１１を設ける領域について説明する。測定波長が中赤外領域である場合、光が生体中を透過できる距離は、約１００ミクロン程度となる。したがって、溝部１０の開口部の長さは１００ミクロン程度に設定することが好ましい。このとき、溝部１０の谷部１９に関しては、図２に示すように、溝部１０の谷部１９の底部から、各溝部１０の光入射面側の壁面に沿って少なくとも１０μｍにわたって光透過制御手段１１を形成することが、角質層１２の厚さを考慮すると好ましい。
【００２５】
また、図３に示すように、各溝部１０の光入射面側の壁面に加えて、谷部１９の底部から各溝部１０の光出射面側の壁面にも沿って少なくとも１０μｍにわたって光透過制御手段１１を形成することも好ましい。
さらに、密着度が不完全な部位をできるだけ少なくするという観点から、前記光透過制御手段１１は３０μｍ以上にわたって形成するのが好ましい。
【００２６】
加えて、溝部１０の山部１８に光透過制御手段１１を設けるのも好ましい。この場合は、図４に示すように、山部１８の先端部から溝部１０の壁面に沿って少なくとも５μｍにまたって設けることが好ましい。この山部１８においては、光入射面側の壁面と光出射面側の壁面のいずれか一方、または両方に光透過制御手段１１を設けることができる。
このように光透過制御手段１１を設けることにより、光１６は、光透過制御手段１１が設けられていない部分を透過する。これにより、生体情報が含まれている有棘層１３、さらには、有棘層１３よりも生体情報が多く含まれる真皮１４を主に測定することができ、また、密着度が不十分な領域を透過する光１６を光透過制御手段１１により低減させ得るため、安定かつ容易に生体情報を測定することができる。
【００２７】
ここで、本発明における光透過制御手段１１とは、光を吸収、反射、散乱、干渉および／または回折させることにより、光学素子から生体組織への光路を制御し、例えば生体組織と光学素子との密着度が不十分な角質層のみしか存在しない部位や、測定することが好ましくない部分に光を透過させないものである。したがって、光透過制御手段１１は、光を完全に遮蔽するものであっても、また、光を減衰させるものであっても構わない。
例えば、光１６としては波長が１０μｍ程度の赤外光を用いることができ、光透過制御手段１１としては光吸収体であるＳｉＯ2などを用いることができる。
【００２８】
《実施の形態２》
本実施の形態において、測定する光の波長は、２．５ミクロン未満の近赤外領域の光であるとする。本実施の形態は、実施の形態１と比較して、溝部１０の寸法および光透過制御手段１１の長さ（すなわち、光透過制御手段１１を形成する部分の長さ）が異なる。
測定波長が近赤外領域である場合、光が生体中を透過できる距離は、約２ｍｍ程度となる。したがって、溝部１０の開口部の長さは２ｍｍ程度に設定することが好ましい。このとき、溝部１０の谷部１９においては、図２に示すように、溝部１０の谷部１９の底部から、各溝部１０の光入射面側の壁面に沿って少なくとも１００μｍにわたって光透過制御手段１１を形成することが、好ましい。
【００２９】
また、図３に示すように、各溝部１０の光入射面側の壁面に加えて、谷部１９の底部から各溝部１０の光出射面側の壁面にも沿って少なくとも１００μｍにわたって光透過制御手段１１を形成することも好ましい。
さらに、密着度が不完全な部位をできるだけ少なくするという観点から、前記光透過制御手段１１は３００μｍ以上にわたって形成するのが好ましい。
【００３０】
加えて、溝部１０の山部１８に光透過制御手段１１を設けるのも好ましい。この場合は、図４に示すように、山部１８の先端部から溝部１０の壁面に沿って少なくとも５０μｍにまたって設けることが好ましい。この山部１８においては、光入射面側の壁面と光出射面側の壁面のいずれか一方、または両方に光透過制御手段１１を設けることができる。
このように光透過制御手段１１を設けることにより、光１６は、光透過制御手段１１が設けられていない部分を透過する。これにより、生体情報が含まれている有棘層１３、さらには、有棘層１３よりも生体情報が多く含まれる真皮１４を主に測定することができ、また、密着度が不十分な領域を透過する光１５を光透過制御手段１１により低減させ得るため、安定かつ容易に生体情報を測定することができる。
【００３１】
ここで、本発明における光透過制御手段１１とは、光を吸収、反射、散乱、干渉および／または回折させることにより、光学素子から生体組織への光路を制御し、例えば生体組織と光学素子との密着度が不十分な角質層のみしか存在しない部位や、測定することが好ましくない部分に光を透過させないものである。
したがって、光透過制御手段１１は、光を完全に遮蔽するものであっても、また、光を減衰させるものであっても構わない。
【００３２】
《実施の形態３》
図５は、本発明の他の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の構成を示す斜視図である。図５に示す生体情報測定用光学素子１００は、溝部１０、光入射面１５および光出射面１７を除く部分に光透過制御手段１１’を有する。すなわち、図５においてハッチングで示すように、生体情報測定用光学素子１００の溝部１０、光入射面１５および光出射面１７を除く全面に、光透過制御手段１１’を設ける。
なお、溝部１０には、図２〜４のいずれかに示すものと同様に光透過制御手段１１が設けられている。
【００３３】
光１６が溝部１０に入射する際、溝部１０より生体情報測定用光学素子１００から外に出射する透過光と、再び生体情報測定用光学素子１００中に戻る反射光２１とが存在する（図６参照）。この反射光２１は、生体情報測定用光学素子１００内で様々な面で反射を繰り返す。
この反射光２１の中には、再び生体組織２０に入射して光出射面１７から出射する光が存在する。この反射光２１が生体組織２０によって吸収され、吸収された反射光が検出されると誤差の原因になる。
【００３４】
したがって、図５に示すように、溝部１０と角質層１２の界面によって反射した反射光２１を、光入射面１５、光出射面１７、溝部１０以外の面に設けた光透過制御手段１１’によって減衰させる。
このようにすることによって、前述した密着度の不十分さによる誤差要因、角質層１２のみを透過した誤差要因に加え、反射光２１による誤差要因も低減することができる。
【００３５】
《実施の形態４》
つぎに、図７は、本発明のさらに別の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大した断面図である。図７に示す生体情報測定用光学素子１００は、溝部１０の光入射面側の壁面にのみ光透過制御手段１１を有する。
この場合、光透過制御手段１１を反射体で構成すると、光透過制御手段１１を光入射面側の壁面だけに設けても光をほぼ１００％に近い反射率で反射させることができる。
【００３６】
この場合、上記実施の形態２と同様に、光入射面１５、光出射面１７および溝部１０以外の全面に光透過制御手段１１’を設けることが好ましい。光透過制御手段１１によって反射された光が、溝部１０と光入射面１５と光出射面１７以外の面に設けられた光透過制御手段１１’によって除去され、測定に影響しないためである。
また、溝部１０に設ける光透過制御手段１１に、光反射体以外のものを利用した場合でも、光透過制御手段１１としての性能が充分な場合には、溝部１０の壁面の一方にのみ光透過制御手段１１を設けてもよい。
また、実施の形態１から４まで、溝部１０が複数ある場合について、説明したが、溝部１０は、図８に示したとおり、単数でもよい。
【００３７】
《実施の形態５》
上記実施の形態の光学素子１００は、図１に示すように溝部１０が略Ｖ字型の形状を有しているが、本実施の形態における溝部は、例えば図９に示すように凹型の形状を有する溝部を有している。この場合、凹型の溝部１０の側面３１に谷部１９から光透過制御手段１１を設ければよい。
このような構成によれば、上記溝部１０の谷部の底が寸法的に小さくなり過ぎず上記谷部まで生体組織が入り込み易い。また、溝部のエッジ部分において生体組織が変形しても、生体組織と溝部との密着性が十分に保持される。よって、本実施の形態の光学素子を用いれば、高精度で安定的かつ容易に、生体などの被検試料中の体液成分を非侵襲的に測定することができる。
【００３８】
《実施の形態６》
図１０に、本発明の一実施の形態に係る生体情報測定装置の概略図を示す。図１０に示すように、本発明の生体情報測定装置は、光源４１、生体情報測定用光学素子１００、光検出器４２、演算部４３、および光源４１と生体情報測定用光学素子１００との間に設けられた分光器（図示せず）で構成される。
前記分光器としては、例えばグレーティングを用いた分光装置やフーリエ変換分光装置などが挙げられる。
【００３９】
つぎに、図１０を用いてこの生体情報測定装置の動作について説明する。光源４１より発光された光１６は、生体情報測定用光学素子１００に入射する。生体情報測定用光学素子１００に入射された光１６は、溝部１０に接触した生体組織２０を透過・散乱し、生体情報測定用光学素子１００より出射される。生体情報測定用光学素子１００より出射された光は、光検出器４２によって検出され、演算部４３により、生体情報を算出する。
【００４０】
ここで、光源４１としては、測定対象である測定成分の吸収波長の光を発するものであればよく、例えばＬＥＤ、ハロゲン光源、半導体レーザ、ＳｉＣを棒状に焼結したグローバ光源、ＣＯ2レーザおよびタングステン灯などが挙げられる。
グルコースのように、波数１０３３ｃｍ-1、１０８０ｃｍ-1などの中赤外域と、１〜２．５μｍの近赤外域に吸収ピークがあるような物質を測定する場合、中赤外光で測定する際には、比較的広い波長範囲をカバーすることができ、１０μｍ程度の長波長領域でも良好に発光するという観点から、グローバ光源を用いるのが好ましい。また、近赤外光を測定する場合はハロゲン光源が好ましい。
【００４１】
また、生体情報測定用光学素子１００の材料としては、測定に利用する光の波長に応じて当該分野で公知のものを用いることができる。例えば、シリコン、ゲルマニウム、ＳｉＣ、ダイアモンド、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、溶融石英、フッ化カルシウムおよびＫｒＳなどが挙げられる。
ここで、グルコースのように、波数１０３３ｃｍ-1、１０８０ｃｍ-1などの中赤外域と、１〜２．５μｍの近赤外域に吸収ピークがあるような物質を測定する場合、中赤外域では約９〜１０μｍの赤外波長で透過率が高いという観点から、シリコンまたはゲルマニウムであって、ホウ素やリンなどの不純物含有量が小さく、抵抗率が１００Ωｃｍ以上のものが好ましい。
さらに抵抗率が１５００Ωｃｍ以上のものがさらに好ましい。近赤外域の場合には、シリコンであって、抵抗率が１００Ωｃｍ以上のものが好ましく、抵抗率が１５００Ωｃｍ以上のものがさらに好ましい。また、フッ化カルシウムや溶融石英などであってもよい。
【００４２】
光検出器４２としては、当該分野で公知のものを特に限定なしに用いることができる。例えば、中赤外域の場合は、ＭＣＴ検出器（水銀、テルル、カドミウムの混晶）、焦電センサ、ＤＴＧＳ検出器、サーミスタ、サーモパイルおよびゴーレイセルなどが挙げられる。また、近赤外域の場合は、ＰｂＳ検出器、ＩｎＳｂ検出器、ＰｂＳｅ検出器およびＩｎＧａＡｓ検出器などが挙げられる。
演算部４３としては、特に限定しないが、マイクロプロセッサ、あるいは、コンピュータであることが好ましい。
【００４３】
つぎに、光透過制御手段１１の構成についてさらに詳細に説明する。
光透過制御手段１１は、当該分野で公知のものを特に制限無く利用することができる。例えば、光吸収体で構成して光を吸収するものであってもよく、光散乱体で構成して光を散乱させることによって光検出手段に入射する光の確率を減らすものであってもよい。また、光反射体であってもよい。また、光透過制御手段１１は単層膜で構成されていても、多層膜で構成されていてもよい。
【００４４】
なかでも、光吸収体を適切な厚さの単層膜で形成、もしくは、多層膜で形成すると、膜内で光を多重干渉し、効率よく不要な光を吸収できるため好ましい。また、このときの光吸収体（膜）の材料としては、特に制限無く用いることができるが、例えば、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、アモルファスＳｉ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＷＳｉ2、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴｉＷ、Ｃｏ、ＳｉＧｅ、ＴｉＳｉ2、ＣｒＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＦｅＳｉ2、ＮｉＳｉ2、ＣｒＮ、ＭｏＮ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2などが挙げられる。形成方法としては当該分野で公知の手法を特に限定なく利用できる。例えば、化学気相成長法、プラズマ気相成長法、光ＣＶＤ法、真空蒸着法、液相エピキタシー法、ゾル−ゲル法、陽極酸化反応法、酸化還元法、レーザアブレーション法等が挙げられる。
また、光吸収体からなる光透過制御手段を設ける場合は、生体情報測定用光学素子１００の溝部１０にホウ素、リンなどを例えばイオン注入法などを用いてドープすることで不純物による吸収を持たせてもよい。この場合、光学素子の所定の部分に直接ドープすればよい。
【００４５】
光散乱体としては、当該分野で公知のものを特に限定なしに用いることができる。例えば、溝部１０の光透過制御手段１１を設けたい部分のみ、ブラスト加工などで表面を荒らし、光を散乱させるとよい。また、光散乱体と光吸収体の両方を用いて光透過制御手段１１を構成してもよい。具体的には、ブラスト加工にて、表面を荒らし、光散乱体を形成したあと、前記光吸収体を形成する手段を用いて光吸収体を形成することができる。
また、光反射体としては、当該分野で公知のものを特に限定することなく用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、金、銅等の金属で金属薄膜を形成することが挙げられる。
なお、光入射面、溝部及び光出射面を除く光学素子の全面に光透過制御手段１１’を設ける場合も同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明したように、本発明の光学素子の構成によれば、溝部の谷部の底が寸法的に非常に小さくなって上記谷部まで生体組織が入り込まなくなったり、溝部間の山部において生体組織が大きく変形させられたりして、生体組織と溝部との密着性が低下したとしても、密着性の高い部分だけに確実に光を入射させ、かつ、少なくとも密着性の高い部分からの光を確実に出射させることができる。
したがって、本発明の光学素子を用いれば、高精度で安定的かつ容易に、生体などの被検試料中の体液成分を非侵襲的に測定することができ、上記光学素子を含む生体情報測定装置において、密着度不全の影響を緩和し、安定かつ容易に、被検試料中の標的成分の濃度を測定することができる。よって、本発明は、医療用途での体液成分の測定に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る生体情報測定用光学素子を示す斜視図である。
【図２】図１における溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大した断面図である。
【図３】図１における溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大した別の断面図である。
【図４】図１における溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大したさらに別の断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の構成を示す斜視図である。
【図６】溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大したさらに別の断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の溝部１０と生体組織２０とが接する部分を上下逆にして拡大した断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の構成を示す斜視図である。
【図９】本発明のさらに別の実施の形態に係る生体情報測定用光学素子の溝部１０と生体組織２０とが接する部分の断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る生体情報測定装置の概略図である。
【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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