(57)【要約】【課題】被測定部位の糖度を測定する方法として、光学式な測定方法が知られている。しかし、測定精度の向上や装置の小型化が進まない問題があった。【解決手段】３種類の単一波長のレーザ光（３波長のレーザ光）を被測定部位に照射し、拡散反射光を受光してそれぞれの波長に対する吸収率を測定する。離散的な３つの吸収率から２次微分値を求め、２次微分値と血糖値の変換関数より糖度を算出する。これにより高精度、小型化、非侵襲で糖度を測定できる光学測定ユニットを提供できる。また、被測定部位との当接部に圧力センサを設け、この検知結果により当接部（光学測定ユニット）の傾きを検出する。これに基づき、発光部および受光部の位置を測定に適した位置に移動させることで、精度の高い測定が可能となる。【選択図】    図３
2009168670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、
集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、
前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、
前記被測定部位に当接される当接部と、
前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、
少なくとも前記集光レンズを前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸の交点を中心に回転角度駆動させる駆動手段と、
前記検知手段の検知結果に基づき、前記出射光軸と前記受光光軸で形成される角度が所定の角度で、且つ前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記駆動手段を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向と、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿ってそれぞれ前記集光レンズを駆動させることを特徴とする請求項１に記載の光学測定ユニット。
【請求項３】
近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、
第１集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、
第２集光レンズと光検出器を備え、前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、
前記被測定部位に当接される当接部と、
前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、
前記１集光レンズおよび前記第２集光レンズをそれぞれ前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸の交点を中心に回転角度駆動させる第１駆動手段および第２駆動手段と、
前記検知手段の検知結果に基づき、前記出射光軸と前記受光光軸で形成される角度が所定の角度で、且つ前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記第１駆動手段および前記第２駆動手段を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
【請求項４】
前記第１駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向と、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿って前記第１集光レンズを駆動することを特徴とする請求項３に記載の光学測定ユニット。
【請求項５】
前記第１駆動手段は、前記第１集光レンズが保持されるレンズホルダと、第３駆動手段および第４駆動手段を備え、前記第３駆動手段は前記レンズホルダを前記第１方向に沿って駆動するための第１方向角度調整コイルを有し、前記第４駆動手段は前記レンズホルダを前記第２方向に沿って駆動するための第２方向角度調整コイルを有することを特徴とする請求項４に記載の光学測定ユニット。
【請求項６】
前記第２駆動手段は、前記受光光軸に対し略直交する第３方向と、前記出射光軸および前記第３方向に対し略直交する第４方向に沿って前記第２集光レンズを駆動することを特徴とする請求項３に記載の光学測定ユニット。
【請求項７】
前記第２駆動手段は、前記第２集光レンズが保持されるレンズホルダと、第５駆動手段および第６駆動手段を備え、前記第５駆動手段は前記レンズホルダを前記第３方向に沿って駆動するための第３方向角度調整コイルを有し、前記第６駆動手段は前記レンズホルダを前記第４方向に沿って駆動するための第４方向角度調整コイルを有することを特徴とする請求項６に記載の光学測定ユニット。
【請求項８】
近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、
集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、
光検出器を備え、前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、
前記被測定部位に当接される当接部と、
前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、
前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸で形成される角度が所定の角度となるように前記発光部および前記受光部を支持する第１支持体と、
前記第１支持体を支持する第２支持体と、
前記第１支持体および前記第２支持体を、前記出射光軸と前記受光光軸の交点を中心にそれぞれ回転角度駆動させる第１駆動手段および第２駆動手段と、
前記検知手段の検知結果に基づき、前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記第１駆動手段および第２駆動手段を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学測定ユニット。
【請求項９】
前記第１駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向に沿って前記第１支持体を駆動し、前記第２駆動手段は、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿って前記第２支持体を駆動することを特徴とする請求項８に記載の光学測定ユニット。
【請求項１０】
前記第１駆動手段は、前記第１支持体に設けられたラックと、該ラックと噛合するギヤと該ギヤを駆動するモータであることを特徴とする請求項８に記載の光学測定ユニット。
【請求項１１】
前記第２駆動手段は、前記第２支持体に設けられたラックと、該ラックと噛合するギヤと該ギヤを駆動するモータであることを特徴とする請求項８に記載の光学測定ユニット。
【請求項１２】
前記発光部および前記受光部は、筐体内に遮光板を介して隣接して配置されることを特徴とする請求項１または請求項３または請求項８に記載の光学測定ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定ユニットに係り、特に小型化、高精度化を実現した非侵襲の光学測定ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定部位の内部の特定成分（例えば糖分）を検出する方法として、侵襲法と非侵襲法がある。非侵襲で測定する方法の一例として、近赤外光を用いる等して光学的に測定する方法が知られている。以下特定成分の光学的な測定方法の一例として、血中のグルコース濃度（血糖値）の測定方法を例に説明する。
【０００３】
血中グルコース濃度（血糖値）を測定する方法として、近赤外光（８００ｎｍ〜２５００ｎｍ）を被測定部位に照射し、透過光から特定波長における吸光率を求めて血糖値を算出する方法がある（例えば特許文献１参照。）。また、分光分析による方法や、フーリエ変換によるスペクトル分析（Fourier  Transform  infrared  Spectrometer：ＦＴＩＲ）を行い、そのスペクトルの変化および統計的手法から求める方法が提案されている。ＦＴＩＲ分析装置の光学系は、例えばマイケルソン型の干渉計を構成するものである（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２０２２５８号公報
【特許文献２】特表２００６−５１２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１の如く、近赤外光を照射させ、特定波長における吸光率から血糖値を求める方法においては、被測定部位として血管が利用されており、精度よく測定することが非常に難しい問題がある。すなわち、透過光は血中成分としてグルコース以外の成分（具体的にはヘモグロビン）の影響を強く受ける上、グルコースの吸光率は非常に小さいため、高精度化を図るための大きな課題となっている。
【０００５】
一方スペクトル分析を使用する方法は、ある程度の測定精度が確保できるとされている。しかしながら、スペクトル分析に使用する分光器は、ある程度の光路長を確保する必要があり、測定装置の小型化には限界がある。また、特許文献２の如く、ＦＴＩＲ分析装置による方法も、光路および、ミラーなどの可動部の存在から小型化は不可能といえる。
【０００６】
また、スペクトル分析手法は、元来、血糖値を測定するための方法ではなく、材料に物性分析を行うための手法である。そのため、その分析スペクトル範囲は非常に広いものである。しかしながら、血糖値の測定だけを考えた場合、グルコースの吸光特性は既知とされていることから、その部分だけのスペクトルに対する吸光特性のみが測定できればよい。
【０００７】
すなわち、分光分析法やＦＴＩＲ分析法などのスペクトル分析法では、余分な領域を測定している時間が長く、また、可動部を実際に駆動するため、測定にはある程度の（無駄な）時間を必要とする。
【０００８】
さらに、血糖値測定の使用環境を考えた場合、測定装置の小型化による携帯性の向上は市場要求であるが、光学測定ユニットにおいて光路および可動部が存在する上記の如き測定装置では、小型化には限界があり携帯性の点においても大きな問題がある。
【０００９】
そこで、高精度で簡便に測定を行うことのできる小型の光学測定ユニットの開発も望まれている。しかしながら、小型で携帯性の高い光学測定ユニットを備えた測定装置は、例えば生体の腕、指などを被測定部位にすることにより簡便に測定ができる反面、被測定部位のばらつき等による測定誤差の低減が課題となっている。
【００１０】
一例として、光学的に血糖値を測定する場合には、一般に被測定部位に光学測定ユニットを当接させ、近赤外光（レーザ光）を照射するが、このレーザ光の出射状態によって、測定精度および測定値の安定性（再現性）がばらつく問題がある。
【００１１】
特に、小型で携帯性を向上させた光学測定ユニットを備えた測定装置の場合、当接させる光学測定ユニットが被測定部位に対して常に正しい位置および方向（角度）等を維持することは困難であり、例えば測定に適した角度からずれた（傾いた）状態でレーザ光が照射される場合も多くなる。
【００１２】
そこで、測定値を安定化させる方法として、被測定部位と測定装置の当接面積を広くすることが考えられるが、当接面積が大きいと、結局当接面の中で被測定部位がばらつくことになり、測定値の再現性を低下させる可能性が高い。
【００１３】
また、ファイバーなどで被測定部位まで導光し、ファイバーの可動性によって測定値の安定性を確保することも考えられるが、この方法も十分とは言えない。
【００１４】
生体の表面構造には平面部が全く存在せず、全面的に不均一な湾曲面を成している。また弾力性も個体性があり一定ではない。さらにたとえ同一の被測定部位であっても、その時々により皮膚の状態が一定とは限らないため、被測定部位の表面形状や弾力性等が変化し、光の入射および反射を利用する光学測定ユニットにとっては誤差要因となる問題があった。
【００１５】
上記の問題は、生体に限らず、被測定部位の内部の特定成分（例えば糖度）を非侵襲で測定する光学測定方法についても同様である。例えば、出荷前に果物の糖度を知ることは、生産者にとっても消費者にとっても便宜が図れる。青果物にとっては出荷前の人為的な傷は致命的でもあり、侵襲法による測定は望ましくない。また既述の如くスペクトル分析を用いる光学測定ユニットを備えた装置は大型であり、携帯性に乏しい。このため、例えば収穫後に測定する等の必要があり、糖度が不足しているものについては、糖度検出の有効性も失われてしまう。
【００１６】
このような場合、小型で携帯性を向上させた光学測定ユニットを備えた測定装置であれば収穫前に測定することができ、利便性が高い。しかしこの場合にも、上記の如く被測定部位と光学測定ユニットとの当接のばらつきによる測定誤差のばらつきが発生しやすい問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第１に、近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記被測定部位に当接される当接部と、前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、少なくとも前記集光レンズを前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸の交点を中心に回転角度駆動させる駆動手段と、前記検知手段の検知結果に基づき、前記出射光軸と前記受光光軸で形成される角度が所定の角度で、且つ前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記駆動手段を制御する制御部と、を具備することにより解決するものである。
【００１８】
また、前記駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向と、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿ってそれぞれ前記集光レンズを駆動させることを特徴とするものである。
【００１９】
第２に、近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、第１集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、第２集光レンズと光検出器を備え、前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記被測定部位に当接される当接部と、前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、前記１集光レンズおよび前記第２集光レンズをそれぞれ前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸の交点を中心に回転角度駆動させる第１駆動手段および第２駆動手段と、前記検知手段の検知結果に基づき、前記出射光軸と前記受光光軸で形成される角度が所定の角度で、且つ前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記第１駆動手段および前記第２駆動手段を制御する制御部と、を具備することにより解決するものである。
【００２０】
また、前記第１駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向と、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿って前記第１集光レンズを駆動することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記第１駆動手段は、前記第１集光レンズが保持されるレンズホルダと、第３駆動手段および第４駆動手段を備え、前記第３駆動手段は前記レンズホルダを前記第１方向に沿って駆動するための第１方向角度調整コイルを有し、前記第４駆動手段は前記レンズホルダを前記第２方向に沿って駆動するための第２方向角度調整コイルを有することを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記第２駆動手段は、前記受光光軸に対し略直交する第３方向と、前記出射光軸および前記第３方向に対し略直交する第４方向に沿って前記第２集光レンズを駆動することを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記第２駆動手段は、前記第２集光レンズが保持されるレンズホルダと、第５駆動手段および第６駆動手段を備え、前記第５駆動手段は前記レンズホルダを前記第３方向に沿って駆動するための第３方向角度調整コイルを有し、前記第６駆動手段は前記レンズホルダを前記第４方向に沿って駆動するための第４方向角度調整コイルを有することを特徴とするものである。
【００２４】
第３に、近赤外レーザ光を照射することにより被測定部位の内部における特定成分を測定する光学測定ユニットであって、集光レンズと発光素子を備え、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、光検出器を備え、前記被測定部位の内部で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記被測定部位に当接される当接部と、前記被測定部位と前記当接部の接触による圧力を検知する検知手段と、前記近赤外レーザ光の出射光軸と前記拡散反射光の受光光軸で形成される角度が所定の角度となるように前記発光部および前記受光部を支持する第１支持体と、前記第１支持体を支持する第２支持体と、前記第１支持体および前記第２支持体を、前記出射光軸と前記受光光軸の交点を中心にそれぞれ回転角度駆動させる第１駆動手段および第２駆動手段と、前記検知手段の検知結果に基づき、前記被測定部位に対する前記出射光軸が所定の位置になるように前記第１駆動手段および第２駆動手段を制御する制御部と、を具備することにより解決するものである。
【００２５】
また、前記第１駆動手段は、前記出射光軸に対し略直交する第１方向に沿って前記第１支持体を駆動し、前記第２駆動手段は、前記出射光軸および前記第１方向に対し略直交する第２方向に沿って前記第２支持体を駆動することを特徴とするものである。
【００２６】
また、前記第１駆動手段は、前記第１支持体に設けられたラックと、該ラックと噛合するギヤと該ギヤを駆動するモータであることを特徴とするものである。
【００２７】
また、前記第２駆動手段は、前記第２支持体に設けられたラックと、該ラックと噛合するギヤと該ギヤを駆動するモータであることを特徴とするものである。
【００２８】
また、前記発光部および前記受光部は、筐体内に遮光板を介して隣接して配置されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本実施形態によれば、小型化を実現した非侵襲の光学測定ユニットにおいて、被測定部位に照射するレーザ光の出射角度および測定部位で反射した拡散反射光の受光角度を安定化させることにより、測定誤差を低減することができる。
【００３０】
すなわち、第１に、光学測定ユニットと被測定部位が接触した際の圧力を検知する検知手段を設け、その検知結果に応じて、被測定部位に照射するレーザ光の出射光軸と、被測定部位の内部で反射した拡散反射光の反射光軸で形成される角度を所定の角度で、且つ被測定部位に対する出射光軸が所定の位置になるように、少なくとも発光部の集光レンズを回転角度駆動させることができる。これにより被測定部位に当接する測定装置が正常に測定できる状態からずれた（傾いた）場合であっても、レーザ光を正常な位置に出射し、測定することができる。これにより測定誤差を低減できる。
【００３１】
第２に、集光レンズを、出射光軸に対して略直交する第１方向と、出射光軸および第１方向に対し略直交する第２方向に回転角度駆動させることができるので、光学測定ユニットがずれた方向によらず、レーザ光を正常な位置に出射することができる。
【００３２】
第３に、発光部の第１集光レンズと受光部の第２集光レンズをそれぞれ回転角度駆動させる第１駆動手段および第２駆動手段を設けることにより、発光部と受光部のそれぞれにおいて、被測定部位の内部で反射した拡散反射光の反射光軸で形成される角度を所定の角度で、且つ被測定部位に対する出射光軸が所定の位置になるように、集光レンズを回転角度駆動させることができ、より正確な測定が可能となる。
【００３３】
また、このとき第１駆動手段および第２駆動手段は、それぞれ、第１集光レンズと第２集光レンズを保持するレンズホルダと、これを駆動する角度調整コイルを有し電磁誘導によりレンズホルダを駆動させる構成であるので、光学測定ユニットの大型化を回避して測定精度を向上させることができる。
【００３４】
第４に、集光レンズと光検出器を有する発光部と、受光部とを第１支持体上に設け、第１支持体を第２支持体に設けて、第１支持体および第２支持体をそれぞれ回転角度駆動させることにより、被測定部位の内部で反射した拡散反射光の反射光軸で形成される角度を所定の角度で、且つ被測定部位に対する出射光軸が所定の位置になるように、発光部の集光レンズを回転角度駆動させることができる。
【００３５】
第１支持体により発光部と受光部は、所定の角度で固定されているので、出射光軸が所定の位置になるように第１駆動手段および第２駆動手段によってそれぞれ第１支持体および第２支持体を駆動すればよいので、制御が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態の一例を、図１から図１０を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
まず、第１の実施形態として、本実施形態の光学測定ユニット１を、血糖値測定装置１００に採用した場合を例に説明する。
【００３８】
図１は、本実施形態の血糖値測定装置の一例を示す図であり、図１（Ａ）が外観図、図１（Ｂ）が図１（Ａ）のａ−ａ線断面図、図１（Ｃ）（Ｄ）が内部の平面図である。
【００３９】
図１（Ａ）（Ｂ）の如く血糖値測定装置１００の外部筐体８の一主面には、例えば電源スイッチ４、測定開始・停止ボタン５、表示部２等が設けられる。外部筐体８の上部には被測定部位との当接部となるアタッチメント３が設けられる。アタッチメント３は光学測定ユニット１と連続して設けられる。本実施形態では一例としてアタッチメント３は、光学測定ユニット１内の発光部から出力される光、および受光部で受光する光が外部に漏れないような形状（例えば筒状）および材質であり、光学測定ユニット１の外部筐体の一部を構成する。
【００４０】
図１（Ｃ）の如く、光学測定ユニット１は発光部と受光部（ここでは共に不図示）および制御部６を有し、生体の被測定部位における血糖値を測定する。制御部６は例えばプリント基板上に集積化された半導体集積回路により構成され、演算処理部を有する。
【００４１】
また図１（Ｄ）の如く光学測定装置１００の内部構造において表示部２は、制御部６の一部である表示ドライバに接続する。表示部２は、例えばＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）パネル、有機ＥＬ（Electronic  Luminescent）表示パネル等であり、血糖値やその他測定情報（例えば測定エラーの通知、日時等）が測定者に認識可能に表示されるものであればよい。また制御部６に接続する電源部７が設けられる。電源はＡＣアダプターによる充電や電池、あるいはこれらの併用等である。
【００４２】
図２は、血糖値の被測定部位を示す概要図である。図２（Ａ）は血糖値測定装置１００と被測定部位を示す図であり、図２（Ｂ）は、被測定部位の断面概要図である。
【００４３】
血糖値測定装置１００は、図２（Ａ）の如く、腕あるいは手首内側にアタッチメント３を密着させて測定する。
【００４４】
図２（Ｂ）の如く光学測定は、被測定部位２５として生体の表皮２５１にアタッチメント３を密着させる。そして表皮２５１から所定の深さとなる、表皮２５１内部（下層）の真皮層２５２に近赤外レーザ光（以下レーザ光）２１を照射して行われる。真皮層２５２の下層には皮下組織２５３が存在する。
【００４５】
本実施形態では、光学測定ユニット１から出射したレーザ光２１を真皮層２５２にて拡散反射させる。すなわち表皮２５１から入射されたレーザ光２１が真皮層２５２で拡散反射する出射角度θで、レーザ光２１が発光部から出射される。
【００４６】
血糖値を測定するには、血中グルコース濃度を検出するのが効率的である。また、血糖値を非侵襲（無採血）で測定する場合、人体に対して透過性を有する波長帯の光を使用することになるが、グルコースの場合、近赤外帯光のいくつかのスペクトルに対して吸光特性を有することが知られている。そこで、従来の光学的な血糖値測定装置が用いられて血糖値の測定が行われるときには、血管に近赤外線を透過させ、グルコースによる吸収率を検出させることで、血糖値の測定が行われる。
【００４７】
しかし、血中にはグルコース以外にも様々な物質が存在する上、グルコースの吸光率は非常に小さいものである。特に透過光の場合、血中成分であるヘモグロビンの影響を強く受けてその光量が変化し、結果的に血糖値を正確に測定できない問題がある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、血中成分（ヘモグロビン）の影響を受けないよう、真皮層２５２のグルコースを測定することとした。真皮層２５２は生体外部（表皮２５１）から非常に浅い位置にあるため、レーザ光２１のビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）や出射角度を適宜選択することにより、血糖値の算出に十分な反射光を得ることができる。また、反射光による測定は、皮下組織２５３を透過しないため、グルコース以外の成分による測定誤差も回避できることから、透過光を利用する場合よりも有利である。
【００４９】
但しこの場合、レーザ光２１を適切な出射角度で被測定部位に照射することが重要であり、被測定部位２５に対するレーザ光２１の出射角度のばらつきによっても、測定誤差が大きくなってしまう。
【００５０】
そこで本実施形態では、光学測定ユニット１に、アタッチメント３と被測定部位２５の接触状態を検知する検知手段と、少なくともレーザ光２１の集光レンズを、レーザ光２１の光軸と拡散反射光２２の光軸の交点を中心に回転角度駆動させる駆動手段とを設け、検知手段の検知結果に基づき、集光レンズが所定の角度になるように駆動手段を制御することとした。
【００５１】
以下、これについて詳述する。
【００５２】
図３は、本発明の第１の実施形態の光学測定ユニット１を示す図であり図３（Ａ）が上面図、図３（Ｂ）が図３（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【００５３】
図３（Ａ）の如くアタッチメント３は、上面において例えば円形であり、発光部１１側および受光部１２側が遮蔽板１７により分離されている。中央付近の黒丸はそれぞれ出射光および拡散反射光のスポット径を示している。受光部１２では反射光２２をできる限り多く集光することが望ましいので、そのスポット径は、発光部１１に比べて大きく設定される。
【００５４】
図３（Ｂ）の如く、光学測定ユニット１は、発光部１１と受光部１２とを有する。発光部１１は、発光素子ＬＤと第１集光レンズ１１ａを有する。発光素子ＬＤは、例えば、被測定部位に対して近赤外レーザ光を出力する半導体レーザダイオード（laser  diode）である。尚、本実施形態では血糖値の測定方法として３つの波長のレーザ光２１を照射することで簡易に血糖値を測定する場合を例に説明するが、発光部１１から出力されるレーザ光２１はこれに限らず、例えば１つの波長のレーザ光２１を照射するものであってもよい。
【００５５】
発光素子ＬＤは、出射波長がそれぞれ第１波長λ１、第２波長λ２および第３波長λ３のレーザ光２１を個別に出力する。レーザ光２１は、レンズ開口数ＮＡの第１集光レンズ１１ａで集光され、小さいスポットで被測定部位に照射される。なお、図３（Ｂ）では第１集光レンズ１１ａに加えて他の集光レンズ１１ａ’を設けているが、この数に限らない。
【００５６】
ここで、第１波長λ１、第２波長λ２、第３波長λ３は、それぞれ近傍の波長の近赤外光であり、この順で波長が長くなる（λ１＜λ２＜λ３）。また第３波長λ３は、純水による吸光率が非常に大きくほぼ純水による吸光のみが測定できる波長であり、第２波長λ２は、グルコースによる吸光率が大きい波長であり、第１波長λ１は、グルコースによる吸光率が小さい波長である。これらの波長を選択する理由は後述する。
【００５７】
受光部１２は、第２集光レンズ１２ａおよび光検出素子（photo detector）ＰＤを有し、被測定部位で反射したレーザ光２１の拡散反射光２２をそれぞれ検出する。光検出素子ＰＤは、例えばフォトダイオード等である。
【００５８】
反射光２２もレンズ開口数ＮＡ’の第２集光レンズ１２ａにより集光され、受光部１２で検知される。図３（Ｂ）では第２集光レンズ１２ａに加えて他の集光レンズ１２ａ’を設けているが、この数に限らない。
【００５９】
発光部１１および受光部１２は、遮光板１７を介して隣接して配置される。例えば図３（Ｂ）の如く、発光部１１と受光部１２とは、同一筐体（本実施形態ではアタッチメント３の一部）内に配置され、中央に遮光板１７が配置されている。遮光板１７は、少なくともアタッチメント３の外周と略同一の高さに設けられる。被測定部位２５にアタッチメント３を当接させ、被測定部位２５にレーザ光２１を照射させた場合、レーザ光２１の一部は表皮２５１で反射する。このような直接反射光が受光部１２に到達することを防止するため、遮光板１７を設ける。遮光板１７により、発光部１１および受光部１２がそれぞれ分離された空間に配置される。
【００６０】
遮光板１７は、例えば、表面が黒色状であり、近赤外を透過、反射しないで吸収する素材である。
【００６１】
より詳細に説明すると、例えば、表面に塗装が施された金属板、具体的には、表面に黒色系の起毛状の塗装物が施された金属板などが挙げられる。また、遮光板１７として、例えば、アクリル、ポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の樹脂を含有する樹脂材が用いられて形成された樹脂板などが挙げられる。その場合、遮光性を向上させるために、樹脂材内に、カーボン繊維、グラファイトからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の黒色系充填材などが含有された樹脂板を用いるとよい。また、遮光板１７として、例えば、黒色系偏光板が用いられてもよい。その場合、偏光板として、例えばガラスを基材とした基板が用いられることが好ましい。また、遮光板１７として、例えば、石材などが用いられてもよい。
【００６２】
また、レーザ光２１は、戻り光の影響を受けるが、遮光板１７によりその影響を低減できる。従って、レーザ光２１を安定して発振させることができ、測定ノイズの低減が図られる。
【００６３】
さらに、受光部１２も遮光板１７によって区切られた空間で使用されることで、電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００６４】
ここで遮光板１７は、接触検知センサとして機能させてもよい。すなわち、遮光板１７は、垂直方向に移動可能な可動式であり非測定時には周囲のアタッチメント３より突出する。一方、測定時にアタッチメント３を被測定部位２５に当接させた場合は、遮光板１７は有る程度のテンションで被測定部位２５に接触すると共に光学測定ユニット１内部に押下され、遮光板１７下方のスイッチ１８を作用させる。つまり、このスイッチ１８によって、制御部６は、アタッチメント３が正常に被測定部位に接触したことを検出し、血糖値測定装置１００に正常な状態で（外光を遮蔽した状態で）測定処理を開始させることができる。
【００６５】
また、遮光板１７を接触検知センサとして機能させ、正常な接触を検知したのちに測定装置を動作させる場合には、遮光板１７はアタッチメント３より低い位置に設けられても良い。例えば、アタッチメント３側を可動式とし、遮光板１７の上端に被測定部位との接触センサを設け、遮光板１７内の配線を介してスイッチ１８と接続する。所定のテンションで被測定部位２５に接触させることにより、アタッチメント３が押下され、遮光板１７と、アタッチメント３の周壁部との高さが略同等となる。この状態で遮光板１７の上部の接触センサが接触を検知し、測定装置を動作させるスイッチ１８が導通すれば、外光を遮蔽した状態で測定装置を動作させることができる。
【００６６】
さらに、遮光板１７の上端に接触センサを設ける場合は、遮光板１７およびアタッチメント３の周壁部の高さを同一とし、いずれも固定式としてもよい。
【００６７】
外光の侵入を避けるため、アタッチメント３も遮光性を有する材質が選択される。さらに、発光部１１からのレーザスポットは非常に微小であり、また受光部１２も大きいとはいえ、拡散反射光の広がりで例えば１ｍｍ程度（フォトダイオード面で例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）である。測定精度を向上させるためには外光の侵入を避けることが望ましく、レーザ光２１および反射光２２が通過するのに十分な開口部を確保すれば、アタッチメント３の上面は、側面から隙間無く連続し、可能な限り内部を覆う形状とさせることが好ましい。
【００６８】
アタッチメント３には、例えば図３（Ａ）の如く、被測定部位２５とアタッチメント３の接触による圧力を検知する検知手段Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を設ける。検知手段は、例えば圧電素子などの圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２である。圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２によって、正確な測定が可能とされるアタッチメント３の接触状態からどの程度ずれているか（アタッチメント３を接触させる角度が傾いているか）を検知することができる。
【００６９】
尚、図３（Ａ）においては説明の便宜上、アタッチメント３の外側に設けた場合を示したが、これに限らず、アタッチメント３内部に圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２を設けても良い。
【００７０】
圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２は、図３（Ａ）に示すＸ軸方向とそれに直交するＹ軸方向の傾きが検知できるよう、アタッチメント３のＸ軸方向の中心線上に２つの圧力センサＸ１、Ｘ２を設け、Ｙ軸方向の中心線上に２つの圧力センサＹ１、Ｙ２を設ける。
【００７１】
発光部１１のレーザ光２１は、適切なレンズ開口数ＮＡによってビームが絞られ、被測定部位２５（真皮層２５２）に対して出射角度θで照射される。この出射角度θは、遮光板１７の垂直方向（紙面上下）の中心線とレーザ光２１の光軸とで成す角である。ここでレーザ光２１の光軸を出射光軸Ｌ１と称する。
【００７２】
出射角度θが真皮層２５２のグルコース濃度の測定に最も適切な角度になるよう発光部１１（第１集光レンズ１１ａ）の位置や角度が設定され、照射されたビームのフォーカス点の位置設定は、真皮層２５２のグルコースからの反射光（拡散反射光）を最も効率良く得られる位置に焦点が合せられて行われる。
【００７３】
フォーカス点は、表皮２５１の表面から所定の深さＤにて結ばれ、グルコース測定に適した真皮層２５２内の一点として結ばれる。深さＤは、表皮２５１の表面からどれくらいの深さにフォーカス点が結ばれるかを示す数値とされる。また、フォーカス点は、遮光板１７の板厚の略中心部から所定の距離Ｗほど離された一点として結ばれる。距離Ｗは、表皮２５１の表面から真皮層２５２内に向けた深さＤ位置において、遮光板１７の板厚の中心部または端部からどれくらいフォーカス点が離間しているかを示す数値とされる。
【００７４】
レーザ光２１を所定の出射角度θで照射させる他の理由として、レーザの発振点になるべく反射光２２が戻らないようにすることが挙げられる。
【００７５】
これに対し、受光部１２側で受光するレーザ光（拡散反射光）の受光角度θ’は、反射光２２が効率よく取得される角度となる。受光角度θ’は、遮光板１７の垂直方向の中心線と反射光２２の光軸とで成す角である。ここで反射光２２の光軸を受光光軸Ｌ２と称する。
【００７６】
フォーカス点は、それぞれ、表皮２５１からの深さＤ’、遮光板１７の板厚の略中心部または端部からの距離Ｗ’に結ばれる。
【００７７】
拡散反射されたビームは、基本的にあらゆる層からの反射光とされるため、受光角度θ’、フォーカス点Ｄ、Ｗ’およびレンズ開口数ＮＡ’によって、真皮層２５２からの反射光を選択的に集光するように、受光部１２（第２集光レンズ１２ａ）の位置や角度が設定される。
【００７８】
第１の実施形態では、発光部１１に第１集光レンズ１１ａを回転角度駆動する第１アクチュエータ３１が設けられ、受光部１２に第２集光レンズ１２ａを回転角度駆動する第２アクチュエータ３２が設けられている。そして、圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の検知結果に基づき、出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２で形成される角度Ａが所定の角度で、且つ被測定部位２５に対する出射光軸Ｌ１および受光光軸Ｌ２が所定の位置になるように、第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２を駆動し、第１集光レンズ１１ａおよび第２集光レンズ１２ａを所望の位置及び角度に設定する。
【００７９】
出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２の交点Ｐは、被測定部位２５内部の実際の測定ポイントであり、例えばフォーカス点Ｄに一致させる。第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２は、交点Ｐを中心に、第１集光レンズ１１ａおよび第２集光レンズ１２ａをそれぞれ回転角度駆動させる。
【００８０】
図４および図５は、第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２の動作を説明するために、これらを便宜上定義した方向と共に示す図である。図４は、図３（Ｂ）に対応する断面図であり、図５は、出射光軸Ｌ１および受光光軸Ｌ２方向から見た第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２の平面概要図である。
【００８１】
図４の如く、本実施形態におけるＸＡ軸方向とは、発光部１１から出射されたレーザ光２１が進む出射光軸Ｌ１方向（ＺＡ軸方向）に対し、略直交する方向である。また、Ｙ軸方向とは、ＺＡ軸方向とＸＡ方向のいずれにも略直交する方向である。
【００８２】
また、ＸＢ軸方向は、受光部１２が受光する反射光２２が発光部１１から出射されたレーザ光２１が進む受光光軸Ｌ２方向（ＺＢ軸方向）に対し、略直交する方向である。また、Ｙ軸方向は、ＺＢ軸方向とＸＢ方向のいずれにも略直交する方向であり、この場合は第１アクチュエータ３１のＹ軸方向と一致する方向である。
【００８３】
また、ＸＡ軸方向およびＸＢ軸方向は、出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２の交点Ｐを中心とした回転角度方向であるが、図３（Ａ）の如くアタッチメント３の平面図においてはそれぞれＸ軸方向と一致する。同様に、Ｙ軸方向は、アタッチメント３の平面図のＹ軸方向と一致する。
【００８４】
図５では、それぞれ第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２の移動方向と、アタッチメント３の圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の関係を示している。
【００８５】
第１アクチュエータ３１は、第１集光レンズ１１ａを保持するレンズホルダ３１１と、第３アクチュエータ３１Ｘと、第４アクチュエータ３１Ｙを有する。
【００８６】
第３アクチュエータ３１Ｘは、ＸＡ軸方向に沿って、集光レンズ１１ａが装着されたレンズホルダ３１１を駆動可能な一つ又は複数の第１方向（ＸＡ軸方向）角度調整コイル３１３Ｘと、第１方向角度調整コイル３１３Ｘに対応する複数のマグネット（磁石）３１４Ｘと、複数のマグネット３１４Ｘの磁気的な連結を行うヨーク３１５Ｘを有する。
【００８７】
第４アクチュエータ３１Ｙは、Ｙ軸方向に沿って、集光レンズ１１ａが装着されたレンズホルダ３１１を駆動可能な一つ又は複数の第２方向（Ｙ軸方向）角度調整コイル３１３Ｙと、第２方向角度調整コイル３１３Ｙに対応する複数のマグネット（磁石）３１４Ｙと、複数のマグネット３１４Ｙの磁気的な連結を行うヨーク３１５Ｙを有する。
【００８８】
第３アクチュエータ３１Ｘおよび第４アクチュエータ３１Ｙによって、第１アクチュエータ３１は、ＸＡ軸方向と、Ｙ軸方向に沿って第１集光レンズ１１ａを回転角度駆動することができる。
【００８９】
第２アクチュエータ３２は、第２集光レンズ１２ａを保持するレンズホルダ３２１と、第５アクチュエータ３２Ｘと、第６アクチュエータ３２Ｙを有する。
【００９０】
第５アクチュエータ３２Ｘは、ＸＢ軸方向に沿って、集光レンズ１２ａが装着されたレンズホルダ３２１を駆動可能な一つ又は複数の第３方向（ＸＢ軸方向）角度調整コイル３２３Ｘと、第３方向角度調整コイル３２３Ｘに対応する複数のマグネット（磁石）３２４Ｘと、複数のマグネット３２４Ｘの磁気的な連結を行うヨーク３２５Ｘを有する。
【００９１】
第６アクチュエータ３２Ｙは、Ｙ軸方向に沿って、集光レンズ１２ａが装着されたレンズホルダ３２１を駆動可能な一つ又は複数の第４方向（Ｙ軸方向）角度調整コイル３２３Ｙと、第４方向角度調整コイル３２３Ｙに対応する複数のマグネット（磁石）３２４Ｙと、複数のマグネット３２４Ｙの磁気的な連結を行うヨーク３２５Ｙを有する。尚、ここでは第４方向は第２方向と同じＹ軸方向である。
【００９２】
第５アクチュエータ３２Ｘおよび第６アクチュエータ３２Ｙによって、第２アクチュエータ３２は、ＸＢ軸方向と、Ｙ軸方向に沿って第２集光レンズ１２ａを回転角度駆動することができる。
【００９３】
図６は、光学測定ユニット１の制御部の一部を示す回路ブロック図である。図６および図５を参照して、圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２によって検知される検知信号に基づき、第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２の駆動を制御する方法について説明する。尚、光学測定ユニット１による測定方法については、後述する。
【００９４】
アタッチメント３を被測定部位２５に当接させると、圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２はそれぞれの圧力に応じた例えば電気抵抗値を取得する。この電気抵抗値の違いにより、アタッチメント３がＸ軸方向およびＹ軸方向にどの程度傾いているかが検出される。
【００９５】
光学測定ユニット１の制御部は、Ｘ軸方向の傾きを演算する差動アンプ３５Ｘおよび増幅アンプ３６Ｘと、Ｙ軸方向の傾きを演算する差動アンプ３５Ｙおよび増幅アンプ３６Ｙを有する。
【００９６】
差動アンプ３５Ｘは、入力側が一対の圧力センサＸ１、Ｘ２に通電可能に接続し、出力側が増幅アンプ３６Ｘに接続する。増幅アンプ３６Ｘは第１アクチュエータ３１（第３アクチュエータ３１Ｘ）の第１方向角度調整コイル３１３Ｘおよび、第２アクチュエータ３２（第５アクチュエータ３２Ｘ）の第３方向角度調整コイル３２３Ｘに接続する。
【００９７】
制御部は、例えば圧力センサＸ１により検出された電気抵抗値の信号と、圧力センサＸ２により検出された電気抵抗値の信号との差分を差動アンプ３５Ｘにより演算し、例えば歪信号として増幅アンプ３６Ｘに出力する。
【００９８】
増幅アンプ３６Ｘは、差動アンプ３５Ｘから出力された信号を所定の増幅率ＫＸで増幅させる。増幅アンプ３６Ｘにて増幅された信号が、第１集光レンズ１１ａを備えたレンズホルダをＸＡ軸方向に沿って駆動させる第１方向角度調整コイル３１３Ｘに入力されることにより、第１集光レンズ１１ａを備えるレンズホルダ３１１は、ＸＡ軸方向に沿って、すなわちＸＡ１方向またはＸＡ２方向（図５参照）に傾けられつつ移動する。
【００９９】
また、同時に、増幅アンプ３６Ｘにて増幅された信号が、第２集光レンズ１２ａを備えたレンズホルダをＸＢ軸方向に沿って駆動させる第３方向角度調整コイル３２３Ｘに入力されることにより、第２集光レンズ１２ａを備えるレンズホルダ３２１は、ＸＢ軸方向に沿って、すなわちＸＢ１方向またはＸＢ２方向（図５参照）傾けられつつ移動する。
【０１００】
差動アンプ３５Ｙは、入力側が一対の圧力センサＹ１、Ｙ２に通電可能に接続し、出力側が増幅アンプ３６Ｙに接続する。増幅アンプ３６Ｙは第１アクチュエータ３１（第４アクチュエータ３１Ｙ）の第２方向角度調整コイル３１３Ｙおよび、第２アクチュエータ３２（第６アクチュエータ３２Ｙ）の第４方向角度調整コイル３２３Ｙに接続する。
【０１０１】
制御部は、例えば圧力センサＹ１により検出された電気抵抗値の信号と、圧力センサＹ２により検出された電気抵抗値の信号との差分を差動アンプ３５Ｙにより演算し、例えば歪信号として増幅アンプ３６Ｙに出力する。
【０１０２】
増幅アンプ３６Ｙは、差動アンプ３５Ｙから出力された信号を所定の増幅率ＫＹで増幅させる。増幅アンプ３６Ｙにて増幅された信号が、第１集光レンズ１１ａを備えたレンズホルダをＹ軸方向に沿って駆動させる第２方向角度調整コイル３１３Ｙに入力されることにより、第１集光レンズ１１ａを備えるレンズホルダ３１１は、Ｙ軸方向に沿って、
すなわちＹ１方向またはＹ２方向（図５参照）に傾けられつつ移動する。
【０１０３】
また、同時に、増幅アンプ３６Ｙにて増幅された信号が、第２集光レンズ１２ａを備えたレンズホルダをＹ軸方向に沿って駆動させる第４方向角度調整コイル３２３Ｙに入力されることにより、第２集光レンズ１２ａを備えるレンズホルダ３２１は、Ｙ軸方向に沿って、すなわちＹ１方向またはＹ２方向（図５参照）に傾けられつつ移動する。
【０１０４】
尚、制御部は、出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２で形成される角度Ａを、測定に好適な所定の角度（出射角度θ＋受光角度θ’）とし、被測定部位２５に対して測定に好適な（レーザ効率の良い）出射光軸Ｌ１となる出射角度θを、予め基準値として保持する。制御部は差動アンプ３５Ｘ、３５Ｙでの差分を演算する際、これらの基準値を考慮する。これにより、制御部は、圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の検知結果に基づいて、交点Ｐを中心として出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２で形成される角度Ａが所定の角度で、且つ被測定部位に対する出射光軸Ｌ１が所定の位置になるように第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２を制御することができる。
【０１０５】
また、第１アクチュエータ３１と第２アクチュエータ３２は、中立位置（圧力センサＸ１とＸ２、Ｙ１とＹ２の差分が０の位置）を基準とし、光検出素子ＰＤで受光したレーザスポットの位置ずれ量に基づいて制御部にて移動量が演算される。
【０１０６】
すなわち、図３（Ａ）の如く拡散反射光２２をレーザスポットとして受光する受光部１２の光検出素子ＰＤの受光面は、レーザスポットを例えば２分割するように配置されている。レーザスポットのずれは、２分割された受光面の光量の差として光検出素子ＰＤで検出されるので、この差に基づき制御部が、第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２の移動量を演算する。制御部は第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータを所望の位置に移動することにより、第１集光レンズ１１ａおよび第２集光レンズ１２ａが正常な測定が可能な位置に移動する。
【０１０７】
本実施形態の光学測定ユニット１は、分光分析装置やＦＴＩＲ分析装置などで要求される光路長や、ミラーなどの可動部が不要である。また単一波長のレーザの反射光を受光するので、回折格子などにより分光する必要が無い。従って、光学測定ユニット１の小型化が実現し、これを用いた光学測定装置１００の小型化および軽量化が実現し、携帯性を大幅に向上させることができる。そのサイズは、例えば手のひらに収まり、片手での携帯および操作が十分可能な程度である。
【０１０８】
尚、第１アクチュエータ３１および第２アクチュエータ３２は、発光側および受光側のそれぞれにおいて、集光レンズが複数ある場合には、複数の集光レンズを一括して駆動するものでもよいし、１枚の集光レンズのみを駆動するものでもよい。
【実施例２】
【０１０９】
次に、図７および図８を参照して、第２の実施形態について説明する。図７は、図３（Ｂ）に相当する光学測定ユニット１の断面図であり、図８は、図７のＶ方向から見た平面概略図である。
【０１１０】
第２の実施形態は、第１集光レンズ１１ａおよび第２集光レンズ１２ａを、ギヤおよびモータを用いて回転角度駆動させるものである。尚、第１の実施形態と重複する構成については詳細な説明を省略する。
【０１１１】
発光部１１は、発光素子ＬＤと第１集光レンズ１１ａ、１１ａ’を有する。発光素子ＬＤは、例えば第１の実施形態と同様の半導体レーザダイオードである。
【０１１２】
受光部１２は、第２集光レンズ１２ａ、１２ａ’および光検出素子ＰＤを有し、光検出素子ＰＤも例えば第１の実施形態と同様のフォトダイオード等である。
【０１１３】
発光素子ＬＤおよび第１集光レンズ１１ａ、光検出器ＰＤおよび第２集光レンズ１２ａは、レーザ光の出射光軸Ｌ１と拡散反射光の受光光軸Ｌ２で形成される角度Ａが所定の角度となるように第１支持体４１上に固定される。
【０１１４】
第１支持体４１は、出射光軸Ｌ１と受光光軸Ｌ２の交点Ｐを中心にＸＡ軸方向およびＸＢ軸方向に回転角度駆動が可能な例えば扇状のフレームであり、扇の弧状部に発光素子ＬＤおよび光検出素子ＰＤが搭載される。
【０１１５】
扇状の第１支持体４１には出射光軸Ｌ１および受光光軸Ｌ２に沿ってＶ溝が設けられ、第１集光レンズ１１ａ、１１ａ’および第２集光レンズ１２ａ、１２ａ’はＶ溝に設けられる。第１集光レンズ１１ａ、１１ａ’および第２集光レンズ１２ａ、１２ａ’は、それぞれ出射光軸Ｌ１および受光光軸Ｌ２光軸方向に調整して、レンズホルダ３１１、３１１’、３２１、３２１’に固定または、接着固定される。
【０１１６】
第１支持体４１の上に発光素子ＬＤおよび光検出素子ＰＤを配置することで、これらは所定の角度Ａで固定される。
【０１１７】
ガイド４１１は、第１集光レンズ１１ａ、１１ａ’および第２集光レンズ１２ａ、１２ａ’が、扇状の第１支持体４１の円弧に沿って回転運動するよう、弧状部に設けられる。これにより各集光レンズの位置が決定する。さらに、弧状部には、正常な測定が可能な位置（初期位置）を固定するためのホトインターラプタ４１２を設ける。
【０１１８】
第１支持体４１は、第１駆動手段４０Ｘにより、発光部１１の出射光軸Ｌ１に対し略直交する第１方向（ＸＡ軸方向）に沿って駆動される。第２の実施形態では発光部１１と受光部１２が固定されているので、この駆動に伴い、受光部１２も受光光軸Ｌ２に対し略直交する方向（ＸＢ軸方向）に沿って駆動される。第１駆動手段４０Ｘは、弧状部の一部に設けられたラック４１３、およびラック４１３と噛合するギヤ４１４、更にギヤ４１４を駆動するモータ４１５を有する。
【０１１９】
すなわち、第１支持体４１は、モータ４１５、ギヤ４１４、ラック４１３により駆動され、第１支持体４１に支持される発光部１１および受光部１２は、交点Ｐを中心としてＸＡ軸およびＸＢ軸に沿って振り子状に回転角度駆動可能となる。
【０１２０】
図８の如く、第１支持体４１は、第２支持体４２により支持される。第２支持体４２は、発光部１１の出射光軸Ｌ１および第１方向（ＸＡ軸方向）に対し略直交する第２方向（Ｙ軸方向）に沿って（あるいは、受光部１２の受光光軸Ｌ２および第３方向（ＸＢ軸方向）に対し略直交する第４方向（Ｙ軸方向）に沿って）駆動される例えばフレームである。
【０１２１】
第２の実施形態では第１支持体４１により発光部１１と受光部１２が所定の角度Ａで固定されているので、第２支持体４２の駆動に伴い、発光部１１および受光部１２は所定の角度Ａを維持したままＹ軸方向に沿って駆動される。
【０１２２】
第２支持体４２の弧状部にもガイド４２１、ホトインターラプタ４２２が設けられる。第２支持体４２を駆動する第２駆動手段４０Ｘは、弧状部の一部に設けられたラック４２３、およびラック４２３と噛合するギヤ４２４、更にギヤ４２４を駆動するモータ４２５を有する。
【０１２３】
すなわち、第２支持体４２は、モータ４２５、ギヤ４２４、ラック４２３により回転角度駆動される。これにより、第１支持体４１に支持される発光部１１および受光部１２は、出射光軸Ｌ１および受光光軸Ｌ２の交点Ｐを中心としてＹ軸に沿って振り子状に回転角度駆動可能となる。
【０１２４】
第２の実施形態の回路ブロック図は、第１の実施形態の回路ブロック図（図６）と同様であるので、詳細な説明を省略するが、制御部は、圧力センサＸ１、Ｘ２で検知した結果に基づき、アタッチメント３の傾きを推定し、その傾き量に従ってモータ４１５を駆動して、第１支持体４１を駆動する。
【０１２５】
更に制御部は、圧力センサＹ１、Ｙ２で検知した結果に基づき、アタッチメント３の傾きを推定し、その傾き量に従ってモータ４２５を駆動して、第２支持体４２を駆動する。
【０１２６】
次に、図９を参照して本実施形態の光学測定ユニット１を用いた血糖値測定装置１００の原理について説明する。
【０１２７】
図９は、横軸がレーザ光の出射波長λ、縦軸が吸光率Ｉとされたレーザ光の特性を示す図である。また実線が、予め測定された純水のスペクトル分光曲線であり、破線が予め測定された、純水とグルコースの混合液のスペクトル分光曲線である。
【０１２８】
本実施形態では、レーザ光を使用する。レーザ光のスペクトルは非常に狭く、ほぼ単一波長光である。そして、少なくとも３つの異なる波長（λ１、λ２、λ３）のレーザ光を個別に照射して各波長に対する吸光率Ｉを測定し、３波長に対応した３つの吸光率からこれらの２次微分値を求める。
【０１２９】
吸光率Ｉは、発光部から照射されたレーザ光の照射量と、真皮層で反射された反射光の受光量で求めることができる。すなわち、被測定部位に入射され波長λの光の強度をＬ０（λ）とし、受光した波長λの反射光の強度をＬ（λ）とすると、被測定部位２５の吸光率Ｉ（λ）はｌｎ（Ｌ（λ）／Ｌ０（λ））で求められる（尚、入射光が一定の場合には、受光強度そのものが吸光率と等価である。）。
【０１３０】
しかし既述の如くグルコースによる吸光率は非常に小さく、また血糖値は１００ｍｇ／ｄｌ程度のグルコース濃度であるため、実際の血糖値が変動したのか、測定誤差であるのかの違いが分からない場合がある。
【０１３１】
そこで、２次微分値を利用する。本実施形態の２次微分値とは、グルコースによる光吸収が光の波長により変動することを利用し、この波長による変動ができるだけ大きく現れる波長域を含む近接した３つの波長を選択して、吸光率Ｉと波長λの２次導関数の微分係数に相当する値として定義されるものである。
【０１３２】
３点のデータの次微分値を求めることは、波長λ１、λ２、λ３の３点のデータから、中心点（２番目のデータ：λ２）に至るデータの変化量を求めることになる。つまり、中心波長λ２の吸光率Ｉを頂点として周りの２点（λ１、λ３）の吸光率Ｉからの変化量として求めることになるため、照射光量対受光量の実測値で算出するより、演算の感度を向上させることができる。
【０１３３】
また、２次微分値は変化量として求められるため、基準（実測値）の大きさは無関係となり、揺らぎ(fluctuation)のような変動を吸収することが可能となる。従って、スペクトル分析法で血糖値測定を行った場合（破線）と同様な結果が得られる。
【０１３４】
更に、本実施形態ではグルコースの吸光スペクトルのみ測定し、不要なスペクトルの測定をしないため、測定時間を短縮することが可能となる。
【０１３５】
まず、第１波長λ１にてレーザを駆動させ、被測定部位に第１波長λ１のレーザ光を照射させて反射光から第１吸光率Ｉ１を測定する。次に、第２波長λ２にてレーザを駆動させ、被測定部位に第２波長λ２のレーザ光を照射させて反射光から第２吸光率Ｉ２を測定する。第３波長λ３についても同様に第３吸光率Ｉ３を測定する。第３波長λ３にてレーザを駆動させ、被測定部位に第３波長λ３のレーザ光を照射させて反射光から第３吸光率Ｉ３を測定する。ここでレーザの発光出力が一定であれば、第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３からこれらの２次微分値は離散的な微分処理として計算できる。
【０１３６】
既述の如く、グルコースの場合は近赤外帯光に対して、幾つかのスペクトルに対して吸光特性を有する。また純水の場合、２０００ｎｍ付近の波長に対して非常に強い吸収があることがわかっている。また、図９の分光曲線により、実線より破線の吸光率Ｉが大きい波長は、グルコースの吸光率が高い波長であると言える。
【０１３７】
波長λが２０００ｎｍ付近では、純水による吸収が非常に大きく、また、実線と破線が重畳しているため、この波長帯では純水以外に吸光を示す分子、物質が殆どなく、純水による吸光のみが測定できる。また、この波長帯での吸光率が非常に高いことから、他の分子、物質の吸光があったとしても、相対的に非常に小さくなり、無視することが可能となる。
【０１３８】
本実施形態では、純水による吸光率が最も高くなる２０００ｎｍに最も近い波長で、グルコースによる吸光率が高くなる波長をレーザの発振波長を中心、すなわち第２波長λ２とする。一例として第２波長λ２は、１８７０ｎｍである。そしてその前後（λ１、λ３）の波長、すなわち図６に示す第１波長λ１、第３波長λは以下の通り選択する。
【０１３９】
第３波長λ３はこの純水による吸光が高い領域で、且つグルコースの吸光がなく、第２波長λ２から離れた波長とする。また、第１波長λ１は第２波長λ２よりも下方の波長であり、ほぼグルコースによる吸光がない波長を選択する。
【０１４０】
ここで、第１波長λ１、第２波長λ２、第３波長λ３にて実測された吸光率を、それぞれ第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３とすると、その系列Ｓは、以下の通りである。
【０１４１】
Ｓ＝｛Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３｝
そして、これらの離散的な微分処理による２次微分値ｉは以下の式で表わされる。
【０１４２】
ｉ＝Δ２Ｓ／（Δ２Λ）＝２×Ｉ２−（Ｉ１＋Ｉ３）
２次微分値ｉの値は変化量に相当するものである。そのためどこからの変化量かを特定する基準値が必要となり、この基準値により定量的な数値を求めることになる。この基準値が、各波長における第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３である。
【０１４３】
尚、第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３は実測値である。つまり、被測定部位２５の、グルコース以外の成分（例えば水分）も含んだ状態で測定される。従って、２次微分値ｉの演算に用いる際は、グルコースそのものの吸光率となるように補正する。
【０１４４】
補正は、例えば予め純水による吸光率を測定して制御部に保持するなどし、実測値と純水による吸光率の差分を演算するなど、ソフトウエア的な補正が可能である。あるいは、レーザ光２１の一部を、純水と同等の吸光特性を有する参照体（例えば石膏ボードなど）に透過させ、この透過率に基づいてレーザ出力を制御するなど、ハードウエア的な補正も可能である。
【０１４５】
そして、補正後の第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３を２次微分値ｉを定量値とするための基準値としてこれらをパラメータとする血糖値変換関数によって、血糖値を求める。
【０１４６】
図１０は、本実施形態の血糖値測定装置１００の光学測定ユニット１の概略を示す回路ブロック図の一例である。
【０１４７】
既述の如く、測定時にはアタッチメント３を被測定部位２５に当接させると、圧力センサＸ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の検知した傾きに応じて、制御部６は、第１駆動手段および第２駆動手段を制御し、測定に適した位置に、発光部１１および受光部１２を移動する。
【０１４８】
発光部（半導体レーザ）１１は、制御部６のレーザドライバ６３により駆動され、前述の如く、第１波長λ１、第２波長λ２、第３波長λ３の３つのレーザ光２１を順次出力する。レーザ光２１の一部は、ミラー１５およびＦＭＤ（Front  Monitor  Diode）を介してＡＰＣ（Auto  Power  Control）１３に入力される。ＡＰＣ１３は、各々の波長毎にレーザ光２１のパワーを一定に維持したり、３波長全体としてレーザ光２１のパワーを均一に保ったりする等の制御を行う。レーザ光２１は、被測定部位２５に所定の照射角度およびビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）で照射される。
【０１４９】
受光部（Photo  Detector）１２は、例えばInGaAsフォトダイオードなどであり、被測定部位２５の真皮層２５２からの反射光２２を受光し、電気信号に変換する。電気信号は、受光した光の強度に比例し、増幅器１４により増幅され、制御部６のＡ／Ｄ変換器（ここでは不図示）に出力される。
【０１５０】
また、光学測定ユニット１は、温度検出部（例えば温度センサ）１６を有する。温度センサ１６は測定部位２５の温度（またはそれに加えて外気温）を測定するものである。グルコースの吸光特性は温度によって変化する。そこで温度センサ１６によって血糖値の測定前に温度を測定し、その測定結果からレーザ光２１の波長を微小な範囲で補正する。具体的には、レーザ光２１は、電流あるいは温度により発振波長が変化する特性を有するので、予め測定したグルコースの吸光特性の温度依存性に基づきレーザ光２１の温度、あるいは駆動電流を制御する。例えばレーザ光２１の駆動電流で制御する場合にはレーザ駆動量を算出して、レーザドライバ６３にフィードバックさせる。これにより、第１波長λ１〜第３波長λ３は、被測定部位２５の温度に応じてそれぞれ本実施形態の波長の条件を満たす範囲で最も効率の良い波長が選択され、例えば数ｎｍ程度シフトされる。これにより正確な血糖値が測定可能となる。
【０１５１】
制御部６は、ＤＳＰ（Digital  signal  processor）６１と、Ａ／Ｄ変換回路６２と、レーザドライバ６３と、演算処理部６５とを有する。また、制御部６は、測定結果等のデータを表示部に出力するための表示ドライバ６４や、上述の発光部１１および受光部１２を正常な測定が可能な位置に移動する駆動手段の制御など、他の制御に必要な所望の回路（不図示）等も有する。
【０１５２】
光学測定ユニット１で増幅された受光量に基づく信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換回路６２によりデジタル信号に変換され、ＤＳＰ６１内の演算処理部６５に入力される。
【０１５３】
演算処理部６５は、第１波長λ１、第２波長λ２、第３波長λ３における受信信号を、当該波長のレーザ光が被測定部位のグルコースにそれぞれ吸光された割合である第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３に換算する。さらに第１吸光率Ｉ１、第２吸光率Ｉ２、第３吸光率Ｉ３を必要に応じて補正し、２次微分値ｉを演算し、これらをパラメータとした血糖値変換関数により、血糖値データを演算する。
【０１５４】
制御部６は、表示ドライバ６４によって血糖値データを測定結果として表示部２に表示させる。さらに、制御部６は、接触検出センサである光学測定ユニット１の遮光板１７によって、光学測定ユニット１内のスイッチ１８（図２参照）が押下される等して、正常な接触を検知した場合に、測定処理（例えば温度測定、レーザ駆動等）を開始する等、接触状態の検出に関する処理を行う。また、この他にも測定部６は測定開始・停止のボタンの押下や、測定状態の監視等に対応した、既知の各種制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明を説明するための（Ａ）外観図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）平面図、（Ｄ）平面図である。
【図２】本発明を説明するための（Ａ）被測定部位を示す概要図、（Ｂ）被測定部位の断面概要図である。
【図３】本発明を説明するための（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図である。
【図４】本発明を説明するための断面図である。
【図５】本発明を説明するための平面図である。
【図６】本発明を説明するための回路ブロック図である。
【図７】本発明を説明するための断面図である。
【図８】本発明を説明するための平面図である。
【図９】本発明を説明するための特性図である。
【図１０】本発明を説明するための回路ブロック図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１        光学測定ユニット
２        表示部
３        アタッチメント
４        電源スイッチ
５        測定開始・停止ボタン
６        制御部
７        電源部
８        外部筐体
１１      発光部
１１ａ、１１ａ’    集光レンズ
１２      受光部
１２ａ、１２ａ’    集光レンズ
１３      ＡＰＣ
１４      増幅器
１６      温度センサ
１７      遮光板
１８      スイッチ
２０      レーザ光
２１      反射光
２５      被測定部位
３１      第１駆動手段（第１アクチュエータ）
３２      第２駆動手段（第２アクチュエータ）
３１Ｘ    第３アクチュエータ
３１Ｙ    第４アクチュエータ
３２Ｘ    第５アクチュエータ
３２Ｙ    第６アクチュエータ
３５Ｘ    差動アンプ
３６Ｘ    増幅アンプ
３５Ｙ    差動アンプ
３６Ｙ    増幅アンプ
４０Ｘ    第１駆動手段
４０Ｙ    第２駆動手段
４１      第１支持体
４２      第２支持体
６１      ＤＳＰ
６２      Ａ／Ｄ変換回路
６３      レーザドライバ
６４      表示ドライバ
６５      演算処理部
１００    血糖値測定装置
２５１    表皮
２５２    真皮層
２５３    皮下組織
３１１    レンズホルダ
３２１    レンズホルダ
３１３Ｘ  第１方向角度調整コイル
３１４Ｘ  マグネット
３１５Ｘ  ヨーク
３１３Ｙ  第２方向角度調整コイル
３１４Ｙ  マグネット
３１５Ｙ  ヨーク
３２３Ｘ  第３方向角度調整コイル
３２４Ｘ  マグネット
３２５Ｘ  ヨーク
３２３Ｙ  第４方向角度調整コイル
３２４Ｙ  マグネット
３２５Ｙ  ヨーク
４１３    ラック
４１４    ギヤ
４１５    モータ
４２３    ラック
４２４    ギヤ
４２５    モータ
Ｌ１      出射光軸
Ｌ２      受光光軸
λ１      第１波長
λ２      第２波長
λ３      第３波長
Ｉ１      第１吸光率
Ｉ２      第２吸光率
Ｉ３      第３吸光率
ｉ        ２次微分値
【図１】
2009168670.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】
2009168670.tif 000009
【図８】
2009168670.tif 000010
【図９】
2009168670.tif 000011
【図１０】
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