JP5475548B2

JP5475548B2 - Non-invasive optical sensor

Info

Publication number: JP5475548B2
Application number: JP2010122218A
Authority: JP
Inventors: 雅英岡▲崎▼
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: JP2011245069A

Description

この発明は、生体に含まれる被検出成分の濃度を非侵襲的に検出する非侵襲的光学センサに関するものである。 The present invention relates to a noninvasive optical sensor that noninvasively detects the concentration of a component to be detected contained in a living body.

生体に含まれる被検出成分の濃度を、皮膚又は身体開口部を通じて機器や器具を生体内に挿入することなく、つまり非侵襲的に検出するために、種々の技術が提案されている。例えば特許文献１では、血液中のグルコース（ブドウ糖）を被検出成分として検出する装置が記載されている。この特許文献１に記載の装置は、ハロゲンランプなどの光源部から発光された近赤外光を被検体の皮膚組織に投射して透過光や散乱光を受光するとともに、その受光信号を増幅及びＡ／Ｄ変換した後、マイクロコンピュータからなる演算手段に与える。そして、その演算手段による重回帰分析あるいは主成分回帰分析によって得られる検量式によりグルコース濃度を算出している。 Various techniques have been proposed to detect the concentration of a component to be detected contained in a living body without inserting an instrument or instrument into the living body through the skin or body opening, that is, noninvasively. For example, Patent Document 1 describes a device that detects glucose (glucose) in blood as a component to be detected. The apparatus described in Patent Document 1 projects near-infrared light emitted from a light source unit such as a halogen lamp onto the skin tissue of a subject to receive transmitted light and scattered light, and amplifies and receives the received light signal. After A / D conversion, it is given to a computing means comprising a microcomputer. Then, the glucose concentration is calculated by a calibration formula obtained by multiple regression analysis or principal component regression analysis by the calculation means.

特開２００３−２４５２６５号公報（例えば、図１）Japanese Patent Laid-Open No. 2003-245265 (for example, FIG. 1)

特許文献１に記載の装置は、拡散板、ピンホール、レンズおよび光ファイバーを設け、これらの部品を介して光源部から発光された近赤外光を被検体の皮膚組織に照射している。このため、皮膚組織への光照射を行うための光学部品（光源部、拡散板、ピンホール、レンズなど）を収納するために例えば数十ｃｍ角の筐体が必要となっている。また、皮膚組織からの光を受光する受光側についても、光照射側と同様に、シャッター、レンズおよび回折格子などの光学部品を筐体に収納している。したがって、皮膚組織への光の照射および皮膚組織からの光を受光して血液中のグルコース濃度（血糖値）に関連するデータを検出するセンサは比較的大掛かりなものとなっている。その結果、従来装置は通常病院や自宅に固定的に設置されており、血糖値計測を行うためには装置の設置場所に出向く必要があり、計測頻度は限られ広く普及するに至っていない。特に、血糖値は一日のうちでも激しく変動するものであり、本来、血糖値疾患の検査や治療には計測頻度を大幅に増やして血糖値を常時モニターすることが望まれる。また、糖尿が心配される方が食事療法などを通じて自分自身で病状改善を図ることも重要視されている。これらの点を考慮すると、非侵襲的光学センサの携帯性を向上させることは、生体に含まれるグルコースなどの被検出成分の濃度を検出する頻度を高めて病気治療や病気予防などに大きく貢献するものであり、重要な意義を有している。 The apparatus described in Patent Document 1 includes a diffusion plate, a pinhole, a lens, and an optical fiber, and irradiates the skin tissue of the subject with near infrared light emitted from the light source unit via these components. For this reason, for example, a housing of several tens of centimeters is required to store optical components (light source, diffusion plate, pinhole, lens, etc.) for irradiating the skin tissue with light. Also, on the light receiving side that receives light from the skin tissue, optical components such as a shutter, a lens, and a diffraction grating are housed in a housing, similarly to the light irradiation side. Therefore, a sensor for detecting data related to glucose concentration (blood glucose level) in blood by receiving light from the skin tissue and receiving light from the skin tissue is relatively large. As a result, the conventional apparatus is usually fixedly installed in a hospital or home, and in order to perform blood glucose measurement, it is necessary to go to the place where the apparatus is installed, and the measurement frequency is limited and has not spread widely. In particular, blood glucose levels fluctuate drastically even during the day. Originally, it is desired to constantly monitor blood glucose levels by increasing the measurement frequency significantly for testing and treatment of blood glucose levels. In addition, it is important for those who are worried about diabetes to improve their own condition through diet therapy. Considering these points, improving the portability of noninvasive optical sensors greatly contributes to disease treatment and disease prevention by increasing the frequency of detecting the concentration of detected components such as glucose contained in the living body. And has significant significance.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、携帯性に優れた非侵襲的光学センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a non-invasive optical sensor excellent in portability.

この発明の一態様は、生体に含まれる被検出成分の濃度を非侵襲的に検出する非侵襲的光学センサであって、上記目的を達成するため、生体の被検部位に対向する表面領域を有するベース部と、ベース部に設けられて表面領域を介して被検部位から射出される光を受光して互いに異なる複数の波長での光強度を検出する分光検出部と、ベース部に設けられて分光検出部により検出された被検出成分の濃度に関連するデータを外部に送出可能なデータ出力部と、ベース部に設けられてデータ出力部に給電する電源とを備え、ベース部は、電界により屈折率が変化する電気光学結晶で構成され、分光検出部は、電気光学結晶に信号を与えることで被検部位から射出される光を回折させて分光し、波長毎の光強度を検出することを特徴としている。 One aspect of the present invention is a non-invasive optical sensor that non-invasively detects the concentration of a component to be detected contained in a living body, and in order to achieve the above object, a surface region facing a body part to be tested is provided. and behenate over scan portion Yusuke, a spectral detector which the light emitted from the measurement site via a surface region provided on the base portion and receiving light for detecting the light intensity at different wavelengths from each other, e Bei data externally deliverable data output unit associated with the concentration of the test substance which is detected by the spectrum detection unit provided in the base portion, provided on the base portion and a power source for supplying power to the data output unit The base part is composed of an electro-optic crystal whose refractive index changes depending on the electric field, and the spectroscopic detection part diffracts and splits the light emitted from the test site by giving a signal to the electro-optic crystal, for each wavelength. The light intensity is detected .

このように構成された発明では、生体の被検部位に対向する表面領域を有するベース部に対し、分光検出部、データ出力部および電源が設けられており、次のようにして生体に含まれる被検出成分の濃度が非侵襲的に検出される。すなわち、分光検出部によって、ベース部の表面領域を介して被検部位から射出される光の光強度が互いに異なる複数の波長について検出される。そして、分光検出部により検出された被検出成分の濃度に関連するデータがデータ出力部により外部に送出される。このように本発明にかかる非侵襲的光学センサは、被検出成分の濃度を検出するとともに当該濃度に関連するデータを外部に出力する機能に特化し、その機能を達成するための構成要素をベース部に設けている。したがって、非侵襲的光学センサの小型化が可能となり、優れた携帯性を有する非侵襲的光学センサが得られる。しかも、本発明にかかる非侵襲的光学センサは単に被検出成分の濃度を非侵襲的に検出するのみならず、検出結果（濃度に関連するデータ）を外部に出力する機能を有しているため、光学センサの携帯性と相まって、被検出成分の検査を行う場所や時間などの制限を大幅に緩和することができ、検査頻度を高めて病気治療や病気予防などに大きく貢献することが可能となっている。 In the invention configured as described above, the spectroscopic detection unit, the data output unit, and the power source are provided for the base unit having the surface region facing the test site of the living body, and are included in the living body as follows. The concentration of the component to be detected is detected non-invasively. That is, the spectral detection unit detects a plurality of wavelengths having different light intensities of light emitted from the test site via the surface region of the base part. Then, data related to the concentration of the detected component detected by the spectroscopic detection unit is sent to the outside by the data output unit. As described above, the noninvasive optical sensor according to the present invention is specialized in the function of detecting the concentration of the component to be detected and outputting the data related to the concentration to the outside, and is based on the components for achieving the function. Provided in the department. Therefore, the noninvasive optical sensor can be reduced in size, and a noninvasive optical sensor having excellent portability can be obtained. Moreover, the noninvasive optical sensor according to the present invention not only simply detects the concentration of the component to be detected but also has a function of outputting the detection result (data related to the concentration) to the outside. Coupled with the portability of optical sensors, it is possible to greatly relax restrictions on the location and time for testing components to be detected, making it possible to increase the frequency of testing and contribute greatly to disease treatment and disease prevention. It has become.

また分光検出部として、ベース部の表面に固定されて検出対象となる波長を含む広帯域光を発光する広帯域光源と、ベース部の表面または内部に設けられて光源から射出される広帯域光を表面領域に導いて表面領域を介して被検部位に照射させる第１光導波路と、ベース部の表面または内部に設けられて被検部位で反射した光をベース部の分光位置に導く第２光導波路と、分光位置に配置されて反射光を分光する分光部と、ベース部の表面に固定されて分光部により分光された光を受光して各波長での光強度を検出する光検出部とを有するものを用いてもよい。このようにベース部に設けた光導波路により光を導光するとともに分光部で分光するように構成することで光損失を抑制しながら分光検出部のコンパクト化を図ることができる。また、平板形状のベース部を用いる場合、ベース部の一方主面を表面領域とするとともに、他方主面に広帯域光源、分光部、光検出部、データ出力部および電源を配置することでベース部の小型化、さらに言えばセンサのさらなる小型化によってセンサの携帯性をさらに高めることができる。 Also as a spectral detector, a broadband light source that emits broad band light including a wavelength to be detected is fixed to the surface of the base portion, the provided inside or on the surface of the base portion broadband light emitted from the light source A first optical waveguide that leads to the surface region and irradiates the test site through the surface region; and a second light guide that is provided on the surface of the base portion or inside thereof and reflects light reflected from the test site to the spectral position of the base portion A waveguide, a spectroscopic unit that is disposed at a spectroscopic position and divides the reflected light, a light detection unit that receives the light that is fixed on the surface of the base unit and is split by the spectroscopic unit, and detects the light intensity at each wavelength; You may use what has. In this way, by configuring the optical waveguide so that the light is guided by the optical waveguide provided in the base portion and is split by the spectroscopic portion, the spectroscopic detection portion can be made compact while suppressing light loss. In the case of using a base portion of the flat plate, along with the one main surface area of the base over the scan unit, the broadband light source, the light splitting unit to the other main surface, a light detecting unit, by arranging the data output unit and power supply The portability of the sensor can be further enhanced by downsizing the base portion, that is, further downsizing the sensor.

また、上記分光検出部は広帯域光源を有しているが、被検部位を透過した広帯域光をそのまま分光するように構成してもよい。すなわち、分光検出部として、ベース部の表面または内部に設けられて検出対象となる波長を含み、かつ被検部位を透過した光をベース部の分光位置に導く光導波路と、分光位置に配置されて透過光を分光する分光部と、ベース部の表面に固定されて分光部により分光された光を受光して各波長での光強度を検出する光検出部とを有するものを用いてもよい。このように光源を省略することができる分だけ分光検出部のコンパクト化を図ることができる。また、平板形状のベース部を用いる場合、第１態様や第２態様と同様に、ベース部の一方主面を表面領域とするとともに、他方主面に分光部、光検出部、データ出力部および電源を配置することでベース部の小型化、さらに言えばセンサのさらなる小型化によってセンサの携帯性をさらに高めることができる。 Further, although the upper Symbol partial light detector has a broadband light source may be configured broadband light transmitted through the measurement site to intact spectroscopy. That is, the spectral detector includes a wavelength at which provided by the detection target surface or inside of the base portion, and an optical waveguide for guiding the light transmitted through the measurement site on the spectral position of the base portion, the spectral position Using one having a spectroscopic unit that disperses the transmitted light and a light detection unit that receives the light that is fixed to the surface of the base unit and is spectrally separated by the spectroscopic unit and detects the light intensity at each wavelength Also good. Thus, the spectroscopic detection unit can be made compact as much as the light source can be omitted. Further, when using a flat base portion, as in the first aspect and the second aspect, one main surface of the base portion is used as a surface region, and a spectroscopic portion, a light detection portion, a data output portion, and size of the base portion in a Turkey to place the power supply, it is possible to further enhance the portability of the sensor further by further miniaturization of the sensor speaking.

また、データ出力部については、例えばデータを外部に送信する通信部で構成してもよく、これによって通信可能範囲内における任意の場所でセンサによる検査を行うことができ、センサ利用者の利便性を向上させて検査をより簡便なものとすることができる。 In addition, the data output unit may be configured by a communication unit that transmits data to the outside, for example, so that an inspection by a sensor can be performed at an arbitrary place within a communicable range, which is convenient for the sensor user. This makes it possible to make the inspection simpler.

また、データ出力部が、データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されるデータを読み出すための外部接続端子とを有するように構成してもよく、これによって任意の場所および時間でセンサによる検査を行いながら検出結果を記憶部に記憶させることができるとともに、任意のタイミングで検出結果を読み出すことができる。したがって、センサ利用者の利便性を向上させて検査をより簡便なものとすることができる。 In addition, the data output unit may be configured to have a storage unit for storing data and an external connection terminal for reading data stored in the storage unit, thereby depending on the sensor at an arbitrary place and time. The detection result can be stored in the storage unit while performing the inspection, and the detection result can be read at an arbitrary timing. Therefore, the convenience of the sensor user can be improved and the inspection can be made simpler.

さらに、電源として、太陽電池、行動発電機などのように発電機能を有する発電機、あるいは一次電池や二次電池などの電池を用いてもよい。
この発明の他の態様は、生体に含まれる被検出成分の濃度を非侵襲的に検出する非侵襲的光学センサであって、上記目的を達成するため、生体の被検部位に対向する表面領域を有するベース部と、ベース部に設けられて表面領域を介して被検部位から射出される光を受光して互いに異なる複数の波長での光強度を検出する分光検出部と、ベース部に設けられて分光検出部により検出された被検出成分の濃度に関連するデータを外部に送出可能なデータ出力部と、ベース部に設けられてデータ出力部に給電する電源とを備え、ベース部は、電界により屈折率が変化する電気光学結晶で構成され、分光検出部は、電気光学結晶に信号を与えることで被検部位から射出される光を回折させて分光し、波長毎の光強度を検出することを特徴としている。 Furthermore, as a power source, a generator having a power generation function such as a solar battery or a behavioral generator, or a battery such as a primary battery or a secondary battery may be used.
Another aspect of the present invention is a non-invasive optical sensor that non-invasively detects the concentration of a component to be detected contained in a living body, and a surface region that faces the test site of the living body in order to achieve the above object Provided in the base part, a spectral detection part that is provided in the base part and receives light emitted from the test site through the surface region and detects light intensities at different wavelengths, and is provided in the base part A data output unit capable of transmitting data relating to the concentration of the detected component detected by the spectroscopic detection unit to the outside, and a power source provided in the base unit and supplying power to the data output unit, Consists of an electro-optic crystal whose refractive index changes with an electric field, and the spectroscopic detector diffracts and splits the light emitted from the test site by giving a signal to the electro-optic crystal, and detects the light intensity for each wavelength. It is characterized by

以上のように、本発明では、生体の被検部位に対向する表面領域を有するベース部に、表面領域を介して被検部位から射出される光を受光して互いに異なる複数の波長での光強度を検出する分光検出部と、分光検出部により検出された被検出成分の濃度に関連するデータを外部に送出可能なデータ出力部と、データ出力部に給電する電源とを設けている。そして、被検出成分の濃度を非侵襲的に検出するとともに、検出結果（濃度に関連するデータ）を外部に出力することができ、光学センサの携帯性を高めることができる。 As described above, in the present invention, light having a plurality of wavelengths different from each other by receiving light emitted from the test site via the surface region is received by the base portion having the surface region facing the test site of the living body. A spectral detection unit that detects the intensity, a data output unit that can send data related to the concentration of the detected component detected by the spectral detection unit to the outside, and a power source that supplies power to the data output unit are provided. And while detecting the density | concentration of a to-be-detected component noninvasively, a detection result (data regarding a density | concentration) can be output outside, and the portability of an optical sensor can be improved.

本発明にかかる非侵襲的光学センサの第１実施形態の使用例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the usage example of 1st Embodiment of the noninvasive optical sensor concerning this invention. 図１の非侵襲的光学センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the noninvasive optical sensor of FIG. 本発明にかかる非侵襲的光学センサの第２実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment of the noninvasive optical sensor concerning this invention. 本発明にかかる非侵襲的光学センサの第３実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 3rd Embodiment of the noninvasive optical sensor concerning this invention. 本発明にかかる非侵襲的光学センサの第４実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 4th Embodiment of the noninvasive optical sensor concerning this invention. 本発明にかかる非侵襲的光学センサの第５実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 5th Embodiment of the noninvasive optical sensor concerning this invention.

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる非侵襲的光学センサの第１実施形態の使用例を模式的に示す図である。また、図２は図１の非侵襲的光学センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は断面図である。非侵襲的光学センサ１は、生体２に流れる血液３中のグルコース濃度（血糖値）を検出する装置である。また、この非侵襲的光学センサ１は、検出結果に関連するデータを無線通信で外部に出力する装置であり、携帯電話、スマートフォンやＰＤＡ（＝Personal Digital Assistant）などの携帯端末４に対して検出結果を伝送可能となっている。そして、予め血糖値測定用プログラムを携帯端末４にインストールしておくことで携帯端末４は非侵襲的光学センサ１から伝送される通信データに受信し、その受信データに基づき血糖値を演算して画面４１に表示する。このように本実施形態では、非侵襲的光学センサ１は、グルコース濃度の検出機能と検出結果を携帯端末４に出力するデータ出力機能とを兼ね備える一方、その他の演算機能や表示機能などを省略したものであり、図２に示すように、検出機能およびデータ出力機能を達成する構成のみをベース部１１に装備している。以下、図２を参照しつつ非侵襲的光学センサ１について詳述する。なお本明細書では、非侵襲的光学センサ１の各部構成および光の伝播方向を明確にするため、次に説明するベース部の表面をＸＹ平面とし、さらに厚み方向（ＸＹ平面に対して垂直な方向）をＺ方向とする三次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚが定義されている。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a usage example of the first embodiment of the noninvasive optical sensor according to the present invention. 2 is a diagram showing the configuration of the non-invasive optical sensor of FIG. 1, in which FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view. The noninvasive optical sensor 1 is a device that detects the glucose concentration (blood glucose level) in the blood 3 flowing in the living body 2. The non-invasive optical sensor 1 is a device that outputs data related to detection results to the outside through wireless communication, and is detected for a mobile terminal 4 such as a mobile phone, a smartphone, or a PDA (= Personal Digital Assistant). The result can be transmitted. And by installing the blood sugar level measurement program in the portable terminal 4 in advance, the portable terminal 4 receives the communication data transmitted from the noninvasive optical sensor 1, and calculates the blood sugar level based on the received data. It is displayed on the screen 41. As described above, in the present embodiment, the noninvasive optical sensor 1 has both the glucose concentration detection function and the data output function for outputting the detection result to the mobile terminal 4, while omitting other calculation functions and display functions. As shown in FIG. 2, only the configuration for achieving the detection function and the data output function is provided in the base unit 11. Hereinafter, the noninvasive optical sensor 1 will be described in detail with reference to FIG. In this specification, in order to clarify the configuration of each part of the noninvasive optical sensor 1 and the light propagation direction, the surface of the base part described below is defined as an XY plane, and further in the thickness direction (perpendicular to the XY plane). A three-dimensional coordinate system XYZ is defined with the (direction) as the Z direction.

非侵襲的光学センサ１のベース部１１は平板形状の光透過性基板で構成されている。このベース部１１は例えば数センチメートル角で、厚み数ミリメートルのチップ形状を有しており、ベース部１１の一方主面１１ａを人間の指や耳朶などの被検部位に対向させることが可能となっている（図２では、指２１の上にベース部１１の一方主面１１ａが接している）。また、ベース部１１の他方主面１１ｂには、分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５が配置されている。 The base portion 11 of the noninvasive optical sensor 1 is constituted by a flat plate-like light transmissive substrate. The base portion 11 has a chip shape of, for example, a few centimeter squares and a thickness of several millimeters, and one main surface 11a of the base portion 11 can be made to face a test site such as a human finger or an earlobe. (In FIG. 2, one main surface 11a of the base portion 11 is in contact with the finger 21). Further, the spectral detection unit 12, the control unit 13, the data output unit 14, and the power supply module 15 are arranged on the other main surface 11 b of the base unit 11.

分光検出部１２では、発光ダイオードなどの互いに異なる波長の単色光を発光する複数（本実施形態では５個）の単色光源１２ａ１〜１２ａ５と、フォトダイオードなどの単一の受光素子からなる受光部１２ｂとがベース部１１の他方主面１１ｂ上に配置されている。また、単色光源１２ａ１〜１２ａ５と受光部１２ｂとの間に位置するように光路変換部材１２ｃが設けられている。この光路変換部材１２ｃは、ベース部１１の両主面１１ａ、１１ｂに対して４５゜傾斜した２つの反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２を有している。そして、一方の反射ミラー面１２ｃ１が単色光源１２ａ１〜１２ａ５を向くとともに他方の反射ミラー面１２ｃ２が受光部１２ｂを向いた状態で、かつ反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２がベース部１１の他方主面１１ｂからベース部１１の内部に入り込んだ状態で、光路変換部材１２ｃはベース部１１の他方主面１１ｂに配置されている。 In the spectroscopic detection unit 12, a plurality of (in this embodiment, five) monochromatic light sources 12a1 to 12a5 that emit monochromatic light having different wavelengths such as light emitting diodes, and a light receiving unit 12b that includes a single light receiving element such as a photodiode. Are arranged on the other main surface 11 b of the base portion 11. An optical path conversion member 12c is provided so as to be positioned between the monochromatic light sources 12a1 to 12a5 and the light receiving unit 12b. The optical path conversion member 12c has two reflecting mirror surfaces 12c1 and 12c2 that are inclined by 45 ° with respect to both main surfaces 11a and 11b of the base portion 11. Then, with one reflection mirror surface 12c1 facing the monochromatic light sources 12a1 to 12a5 and the other reflection mirror surface 12c2 facing the light receiving portion 12b, the reflection mirror surfaces 12c1 and 12c2 are from the other main surface 11b of the base portion 11. The optical path conversion member 12 c is disposed on the other main surface 11 b of the base portion 11 in a state of entering the inside of the base portion 11.

また、他方主面１１ｂの表面近傍部では、各単色光源１２ａ１〜１２ａ５と反射ミラー面１２ｃ１とを結ぶように光導波路１２ｄがベース部１１に設けられている。これらの光導波路１２ｄの光源側端部（図２（ｂ）における左端部）は５本に枝分かれして各単色光源１２ａ１〜１２ａ５の直下位置まで延設されている。また、各光源側端部には、反射ミラー面１２ｅが設けられており、各単色光源１２ａ１〜１２ａ５から発光された単色光の伝播方向を変換し、これによって各単色光が光導波路１２ｄを介して光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１に伝播される。すなわち、単色光源１２ａ３の発光面はベース部１１の他方主面１１ｂと対向しており、制御部１３からの発光指令に応じてベース部１１の他方主面１１ｂに対して方向Ｚに単色光を射出する。この垂直方向Ｚにおいて、単色光源１２ａ３の発光面の下方位置に光導波路１２ｄの光源側端部が延設されるとともに方向Ｚに対して４５゜の傾斜角を有する反射ミラー面１２ｅがベース部１１の内部に設けられている。このため、単色光源１２ａ３からの単色光は図２（ｂ）中の１点鎖線で示すように反射ミラー面１２ｅで反射されてベース部１１の他方主面１１ｂと平行に光導波路１２ｄ内で伝播されて光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１に達する。なお、単色光源１２ａ３以外の単色光源１２ａ１、１２ａ２、１２ａ４、１２ａ５についても、上記と同様に構成されており、各単色光源から１２ａ１、１２ａ２、１２ａ４、１２ａ５の単色光はそれぞれ反射ミラー面１２ｅで反射されてベース部１１の他方主面１１ｂと平行に光導波路１２ｄ内で伝播されて光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１に達する。 Further, in the vicinity of the surface of the other main surface 11b, an optical waveguide 12d is provided in the base portion 11 so as to connect the monochromatic light sources 12a1 to 12a5 and the reflection mirror surface 12c1. The light source side end portions (the left end portion in FIG. 2B) of these optical waveguides 12d are branched into five and are extended to positions immediately below the monochromatic light sources 12a1 to 12a5. Each light source side end is provided with a reflecting mirror surface 12e, which converts the propagation direction of the monochromatic light emitted from each monochromatic light source 12a1 to 12a5, thereby allowing each monochromatic light to pass through the optical waveguide 12d. Is transmitted to the reflecting mirror surface 12c1 of the optical path conversion member 12c. That is, the light emitting surface of the monochromatic light source 12a3 faces the other main surface 11b of the base portion 11, and emits monochromatic light in the direction Z with respect to the other main surface 11b of the base portion 11 in accordance with a light emission command from the control unit 13. Eject. In the vertical direction Z, the light source side end of the optical waveguide 12d extends below the light emitting surface of the monochromatic light source 12a3, and the reflection mirror surface 12e having an inclination angle of 45 ° with respect to the direction Z is the base portion 11. Is provided inside. For this reason, the monochromatic light from the monochromatic light source 12a3 is reflected by the reflecting mirror surface 12e and propagates in the optical waveguide 12d in parallel with the other main surface 11b of the base portion 11 as shown by a one-dot chain line in FIG. Thus, the light reaches the reflection mirror surface 12c1 of the optical path conversion member 12c. The monochromatic light sources 12a1, 12a2, 12a4, and 12a5 other than the monochromatic light source 12a3 are configured in the same manner as described above, and the monochromatic lights of 12a1, 12a2, 12a4, and 12a5 from the monochromatic light sources are reflected by the reflecting mirror surface 12e, respectively. Then, the light is propagated in the optical waveguide 12d in parallel with the other main surface 11b of the base portion 11 and reaches the reflection mirror surface 12c1 of the optical path conversion member 12c.

光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２から垂直方向Ｚに光導波路１２ｆがベース部１１に設けられ、その光導波路１２ｆの下方端がベース部１１の一方主面１１ａに達している。このため、上記のように反射ミラー面１２ｃ１で反射された単色光は光導波路１２ｆ内を方向（−Ｚ）に伝播されて一方主面１１ａに対向する指２１の表面に照射される。また、指２１で反射された反射光は光導波路１２ｆ内を方向（＋Ｚ）に伝播されて反射ミラー面１２ｃ２に達する。 An optical waveguide 12f is provided in the base portion 11 in the vertical direction Z from the reflection mirror surfaces 12c1 and 12c2 of the optical path conversion member 12c, and the lower end of the optical waveguide 12f reaches one main surface 11a of the base portion 11. For this reason, the monochromatic light reflected by the reflecting mirror surface 12c1 as described above is propagated in the optical waveguide 12f in the direction (-Z) and is irradiated on the surface of the finger 21 facing the main surface 11a. The reflected light reflected by the finger 21 is propagated in the direction (+ Z) in the optical waveguide 12f and reaches the reflecting mirror surface 12c2.

この光導波路１２ｆの上方端は光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ２と接続されるのみならず、反射ミラー面１２ｃ２と受光部１２ｂとを結ぶようにベース部１１に設けられた光導波路１２ｇとも接続されている。このため、光導波路１２ｆ内を方向（＋Ｚ）に伝播する反射光は反射ミラー面１２ｃ２で反射されてベース部１１の他方主面１１ｂと平行に光導波路１２ｇ内で伝播される。この光導波路１２ｇの受光側端部（図２（ｂ）における右端部）には、方向Ｚに対して４５゜の傾斜角を有し反射ミラー面１２ｃ２と平行に配置される反射ミラー面１２ｈが設けられており、光導波路１２ｇ内を伝播してきた光はベース部１１の他方主面１１ｂ側に反射され、受光部１２ｂの受光面（図示省略）に入射される。したがって、制御部１３からの発光指令に応じて単色光源１２ａ１〜１２ａ５のうちの一、例えば単色光源１２ａ３を点灯させると、その単色光源１２ａ３に対応する波長の単色光が、反射ミラー面１２ｅ−光導波路１２ｄ−反射ミラー面１２ｃ１−光導波路１２ｆを介して指２１に照射される。また、指２１で反射された光が光導波路１２ｆ−反射ミラー面１２ｃ２−光導波路１２ｇ−反射ミラー面１２ｈを介して受光部１２ｂに入射される。こうして、当該波長での反射光の光強度が検出され、それに対応する信号が制御部１３に与えられる。また、発光させる単色光源を順番に切り替えることで、互いに異なる波長での反射光の光強度が検出される。このように、第１実施形態では、分光検出部１２によってベース部１１の一方主面（本発明の「表面領域」に相当）を介して指２１から射出される反射光を受光し、これによって互いに異なる５つの波長での光強度を検出している。また、受光部１２ｂが本発明の「光検出部」として機能している。 The upper end of the optical waveguide 12f is not only connected to the reflection mirror surface 12c2 of the optical path conversion member 12c, but is also connected to the optical waveguide 12g provided on the base portion 11 so as to connect the reflection mirror surface 12c2 and the light receiving portion 12b. Has been. For this reason, the reflected light propagating in the direction (+ Z) in the optical waveguide 12f is reflected by the reflecting mirror surface 12c2 and propagates in the optical waveguide 12g in parallel with the other main surface 11b of the base portion 11. At the light receiving side end of the optical waveguide 12g (the right end in FIG. 2B), there is a reflecting mirror surface 12h having an inclination angle of 45 ° with respect to the direction Z and being arranged in parallel with the reflecting mirror surface 12c2. The light that has been provided and propagated through the optical waveguide 12g is reflected to the other main surface 11b side of the base portion 11 and is incident on the light receiving surface (not shown) of the light receiving portion 12b. Therefore, when one of the monochromatic light sources 12a1 to 12a5, for example, the monochromatic light source 12a3 is turned on in accordance with the light emission command from the control unit 13, monochromatic light having a wavelength corresponding to the monochromatic light source 12a3 is reflected on the reflection mirror surface 12e-light. The finger 21 is irradiated through the waveguide 12d-reflection mirror surface 12c1-optical waveguide 12f. The light reflected by the finger 21 is incident on the light receiving unit 12b via the optical waveguide 12f-reflecting mirror surface 12c2-optical waveguide 12g-reflecting mirror surface 12h. In this way, the light intensity of the reflected light at the wavelength is detected, and a signal corresponding thereto is given to the control unit 13. Moreover, the light intensity of the reflected light in a mutually different wavelength is detected by switching the monochromatic light source to emit light in order. As described above, in the first embodiment, the spectral detection unit 12 receives the reflected light emitted from the finger 21 via one main surface (corresponding to the “surface region” of the present invention) of the base unit 11, thereby Light intensities at five different wavelengths are detected. Further, the light receiving unit 12b functions as the “light detecting unit” of the present invention.

こうして検出された光強度分布は指２１の血管中を流れる血液３に含まれるグルコース濃度（血糖値）の密接に関連しているため、波長ごとの光強度を示すデータを解析することが可能となっている。そこで、本実施形態では、制御部１３は受光部１２ｂから出力される信号を各光源の発光タイミングと関連付けたデータを作成し、通信部からなるデータ出力部１４に与えて無線通信で携帯端末４に出力する。 Since the light intensity distribution thus detected is closely related to the glucose concentration (blood sugar level) contained in the blood 3 flowing in the blood vessel of the finger 21, it is possible to analyze data indicating the light intensity for each wavelength. It has become. Therefore, in the present embodiment, the control unit 13 creates data in which the signal output from the light receiving unit 12b is associated with the light emission timing of each light source, and supplies the data to the data output unit 14 including the communication unit to perform wireless communication on the portable terminal 4. Output to.

なお、図２中の電源モジュール１５はセンサ１の各部に印刷回路等の電線でもって各部と接続され電力を供給するものであり、本発明の「電源」に相当する。この第１実施形態では、太陽電池パネルなどの発電部と発電部で発電された電力を充電する二次電池とで構成されている。また、図１および図２中の符号１６はベース部１１の他方主面１１ｂならびに該主面１１ｂに装備された分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５を保護する保護部であり、太陽電池パネルを発電部として用いる場合には、例えば透明シリコン樹脂や透明エポキシ樹脂などの透明樹脂による透過性膜で保護部１６を構成してもよい。また、太陽電池パネルの受光面に対応する部分のみを透過性樹脂で構成する一方、その他を遮光性樹脂で構成してもよい。 The power supply module 15 in FIG. 2 is connected to each part of the sensor 1 with an electric wire such as a printed circuit to supply power, and corresponds to the “power supply” of the present invention. In the first embodiment, a power generation unit such as a solar battery panel and a secondary battery that charges power generated by the power generation unit are configured. Further, reference numeral 16 in FIGS. 1 and 2 denotes a protection for protecting the other main surface 11b of the base portion 11 and the spectroscopic detection unit 12, the control unit 13, the data output unit 14 and the power supply module 15 provided on the main surface 11b. In the case where the solar cell panel is used as the power generation unit, the protection unit 16 may be formed of a transparent film made of a transparent resin such as a transparent silicon resin or a transparent epoxy resin. Moreover, while only the part corresponding to the light-receiving surface of a solar cell panel is comprised with transparent resin, you may comprise others with light-shielding resin.

以上のように、本実施形態にかかる非侵襲的光学センサ１では、グルコース濃度（血糖値）の検出機能およびデータ出力機能を達成するのに必要な構成（分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５）のみを例えば数センチメートル角のベース部１１に作り込んで小型化しているため、優れた携帯性が得られる。例えば、指や耳朶などの生体２の被検部位にベース部１１の一方主面１１ａを対向させることで血液３に含まれるグルコース濃度（血糖値）に関連するデータを検出し、その検出データを無線通信で携帯端末４に出力することができる。したがって、特許文献１に記載の装置を用いて血糖値計測を行う場合には計測を行う度に装置の設置場所に移動する必要があったのに対し、本実施形態によれば、携帯端末４との通信可能範囲内であれば、携帯端末４の位置にかかわらず上記光学センサ１を用いて血糖値の検査を行うことができる。このように検査を行う場所や時間などの制限を大幅に緩和することができ、検査頻度を高めて病気治療や病気予防などに大きく貢献することが可能である。 As described above, in the noninvasive optical sensor 1 according to the present embodiment, a configuration (spectral detection unit 12, control unit 13, data required for achieving a glucose concentration (blood glucose level) detection function and a data output function is provided. Since only the output unit 14 and the power supply module 15) are incorporated into the base unit 11 of, for example, a few centimeters, and are downsized, excellent portability can be obtained. For example, data related to the glucose concentration (blood glucose level) contained in the blood 3 is detected by making the one main surface 11a of the base portion 11 face the test site of the living body 2 such as a finger or earlobe, and the detected data is It can output to the portable terminal 4 by wireless communication. Therefore, when blood glucose level measurement is performed using the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to move to the installation location of the apparatus every time measurement is performed. Can be tested using the optical sensor 1 regardless of the position of the mobile terminal 4. In this way, restrictions on the place and time for testing can be greatly relaxed, and the frequency of testing can be increased to greatly contribute to disease treatment and disease prevention.

また、ベース部１１に設けた光導波路１２ｄ、１２ｆによって単色光源１２ａ１〜１２ａ５からの光を生体２の被検部位（上記実施形態では指２１）に導光し、また光導波路１２ｆ、１２ｇによって被検部位で反射される光を受光部１２ｂに導光しているため、光学センサ１をさらに小型化することができ、携帯性をさらに向上させている。このように本実施形態では光導波路１２ｄ、１２ｆが本発明の「第１光導波路」として機能し、光導波路１２ｆ、１２ｇが本発明の「第２光導波路」として機能している。また、ベース部１１の一方主面１１ａを本発明の「表面領域」として機能させ、他方主面１１ｂに各種構成部品（分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５）を設けているため、光学センサ１のＸＹ面サイズを低減させることができ、携帯性をより一層向上させることができる。 Further, the light from the monochromatic light sources 12a1 to 12a5 is guided to the test site (the finger 21 in the above embodiment) of the living body 2 by the optical waveguides 12d and 12f provided on the base portion 11, and is also detected by the optical waveguides 12f and 12g. Since the light reflected by the test site is guided to the light receiving unit 12b, the optical sensor 1 can be further reduced in size and the portability is further improved. Thus, in this embodiment, the optical waveguides 12d and 12f function as the “first optical waveguide” of the present invention, and the optical waveguides 12f and 12g function as the “second optical waveguide” of the present invention. In addition, one main surface 11a of the base portion 11 functions as a “surface region” of the present invention, and various components (spectral detection unit 12, control unit 13, data output unit 14, and power supply module 15) are provided on the other main surface 11b. Since it is provided, the XY plane size of the optical sensor 1 can be reduced, and portability can be further improved.

さらに、他方主面１１ｂに各種構成部品（分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５）を集中的に配置しているため、従来から多用されている半導体や液晶パネルなどの電子部品の製造技術をそのまま利用して非侵襲的光学センサ１を製造することができる。その結果、小型化で携帯性に優れた非侵襲的光学センサ１を高品質で安定して製造することができるとともに、大量生産による製造コストの低減を効果的に行うことができる。 Furthermore, since various components (spectral detection unit 12, control unit 13, data output unit 14 and power supply module 15) are intensively arranged on the other main surface 11b, conventionally used semiconductors, liquid crystal panels, etc. The noninvasive optical sensor 1 can be manufactured using the manufacturing technology of the electronic component as it is. As a result, it is possible to stably manufacture the non-invasive optical sensor 1 which is small in size and excellent in portability, and can effectively reduce the manufacturing cost by mass production.

＜第２実施形態＞
図３は本発明にかかる非侵襲的光学センサの第２実施形態の構成を示す図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は断面図である。この第２実施形態にかかる非侵襲的光学センサ１が第１実施形態のそれと大きく相違する点は、第１実施形態では複数の単色光源を用いてグルコース濃度（血糖値）の検出を行うのに対し、第２実施形態では波長領域の広い光（以下「広帯域光」という）を用いてグルコース濃度（血糖値）の検出を行う、つまり分光検出部１２の構成が両者の間で大きく相違している。なお、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明する。 Second Embodiment
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the non-invasive optical sensor according to the present invention, where FIG. 3 (a) is a perspective view and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view. The non-invasive optical sensor 1 according to the second embodiment is greatly different from that of the first embodiment in that the glucose concentration (blood glucose level) is detected using a plurality of monochromatic light sources in the first embodiment. On the other hand, in the second embodiment, the glucose concentration (blood glucose level) is detected using light having a wide wavelength region (hereinafter referred to as “broadband light”), that is, the configuration of the spectroscopic detection unit 12 is greatly different between the two. Yes. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment. Therefore, the following description will focus on the differences.

第２実施形態では、光透過性のベース部１１を、例えばリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）等の電界により屈折率が変化する電気光学結晶で構成するとともに、分光検出部１２が次のように構成されている。この分光検出部１２では、複数の波長成分の光を含む広帯域光を発光する広帯域光源１２ａがベース部１１の他方主面１１ｂ上に配置されている。また、同他方主面１１ｂ上の光検出位置に、フォトダイオードなどの受光素子を複数個水平方向（本実施形態ではＸ方向）にアレイ状に配列した受光部１２ｂが配置されている。また、第１実施形態と同様に、広帯域光源１２ａと受光部１２ｂとの間に位置するように光路変換部材１２ｃが設けられている。すなわち、光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１が広帯域光源１２ａを向くとともに反射ミラー面１２ｃ２が受光部１２ｂを向いた状態で、かつ反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２がベース部１１の他方主面１１ｂからベース部１１の内部に入り込んだ状態で、光路変換部材１２ｃはベース部１１の他方主面１１ｂに配置されている。なお、反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２はいずれも第１実施形態と同様にベース部１１の両主面１１ａ、１１ｂに対して４５゜傾斜している。 In the second embodiment, the light-transmitting base portion 11 is composed of an electro-optic crystal whose refractive index changes due to an electric field such as lithium niobate (LiNbO ₃ ), and the spectroscopic detection portion 12 is configured as follows. Has been. In the spectroscopic detection unit 12, a broadband light source 12 a that emits broadband light including light of a plurality of wavelength components is disposed on the other main surface 11 b of the base unit 11. In addition, a light receiving portion 12b in which a plurality of light receiving elements such as photodiodes are arranged in an array in the horizontal direction (X direction in the present embodiment) is disposed at the light detection position on the other main surface 11b. Similarly to the first embodiment, an optical path conversion member 12c is provided so as to be positioned between the broadband light source 12a and the light receiving unit 12b. In other words, the reflecting mirror surface 12c1 of the optical path conversion member 12c faces the broadband light source 12a and the reflecting mirror surface 12c2 faces the light receiving portion 12b, and the reflecting mirror surfaces 12c1 and 12c2 extend from the other main surface 11b of the base portion 11 to the base. The optical path conversion member 12 c is disposed on the other main surface 11 b of the base portion 11 in a state of entering the inside of the portion 11. Note that the reflection mirror surfaces 12c1 and 12c2 are both inclined by 45 ° with respect to both main surfaces 11a and 11b of the base portion 11 as in the first embodiment.

また、ベース部１１の他方主面１１ｂの表面近傍部では、広帯域光源１２ａと反射ミラー面１２ｃ１とを結ぶように光導波路１２ｄがベース部１１に設けられている。この光導波路１２ｄの光源側端部（図３（ｂ）における左端部）は広帯域光源１２ａの直下位置まで延設されている。そして、同端部には、第１実施形態と同一構成の反射ミラー面１２ｅが設けられており、広帯域光源１２ａから発光された広帯域光の伝播方向を変換し、これによって広帯域光が光導波路１２ｄを介して光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１に伝播される。 Further, in the vicinity of the surface of the other main surface 11b of the base portion 11, an optical waveguide 12d is provided in the base portion 11 so as to connect the broadband light source 12a and the reflection mirror surface 12c1. The light source side end portion (left end portion in FIG. 3B) of the optical waveguide 12d extends to a position directly below the broadband light source 12a. A reflection mirror surface 12e having the same configuration as that of the first embodiment is provided at the same end portion, and the propagation direction of the broadband light emitted from the broadband light source 12a is changed, whereby the broadband light is converted into the optical waveguide 12d. Is transmitted to the reflection mirror surface 12c1 of the optical path conversion member 12c.

光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ１、１２ｃ２から垂直方向Ｚに光導波路１２ｆがベース部１１に設けられ、その光導波路１２ｆの下方端がベース部１１の一方主面１１ａに達している。また、光導波路１２ｆの下方端近傍には、集光レンズ１２ｉが設けられている。このため、上記のように反射ミラー面１２ｃ１で反射された広帯域光は光導波路１２ｆ内を方向（−Ｚ）に伝播され、集光レンズ１２ｉにより光束の広がりを防止されながら一方主面１１ａに対向する指２１の表面に照射される。また、指２１で反射された反射光は集光レンズ１２ｉを介して光導波路１２ｆに入射され、さらに光導波路１２ｆ内を方向（＋Ｚ）に伝播されて反射ミラー面１２ｃ２に達する。 An optical waveguide 12f is provided in the base portion 11 in the vertical direction Z from the reflection mirror surfaces 12c1 and 12c2 of the optical path conversion member 12c, and the lower end of the optical waveguide 12f reaches one main surface 11a of the base portion 11. A condensing lens 12i is provided near the lower end of the optical waveguide 12f. For this reason, the broadband light reflected by the reflecting mirror surface 12c1 as described above is propagated in the direction (-Z) through the optical waveguide 12f, and is opposed to the main surface 11a while preventing the light beam from spreading by the condenser lens 12i. The surface of the finger 21 is irradiated. The reflected light reflected by the finger 21 enters the optical waveguide 12f via the condenser lens 12i, and further propagates in the direction (+ Z) in the optical waveguide 12f to reach the reflecting mirror surface 12c2.

また、光導波路１２ｆの上方端は第１実施形態と同様に光路変換部材１２ｃの反射ミラー面１２ｃ２と接続されるのみならず、反射ミラー面１２ｃ２と受光部１２ｂとを結ぶようにベース部１１に設けられた光導波路１２ｇとも接続されている。ただし、第２実施形態では、次に説明するように光導波路１２ｇを伝播している光を分光する分光部１２ｊを、光路変換部材１２ｃと受光部１２ｂとの中間の分光位置に設けたことに対応して光導波路１２ｇの受光側端部（図３（ｂ）における右端部）を分光位置から末広がり形状に仕上げて分光部１２ｊで回折された光を受光部１２ｂに導光可能となっている。 Further, the upper end of the optical waveguide 12f is not only connected to the reflection mirror surface 12c2 of the optical path conversion member 12c as in the first embodiment, but also to the base portion 11 so as to connect the reflection mirror surface 12c2 and the light receiving portion 12b. The optical waveguide 12g provided is also connected. However, in the second embodiment, as described below, the spectroscopic unit 12j that splits the light propagating through the optical waveguide 12g is provided at a spectral position between the optical path conversion member 12c and the light receiving unit 12b. Correspondingly, the light receiving side end portion (the right end portion in FIG. 3B) of the optical waveguide 12g is finished in a divergent shape from the spectral position, and the light diffracted by the spectroscopic portion 12j can be guided to the light receiving portion 12b. .

この分光部１２ｊは、交差指型トランスデューサ（ＩＤＴ：Inter Digital Transducer）１２ｊ１と吸収部材１２ｊ２とを有している。そして、同図に示すように、交差指型トランスデューサ１２ｊ１および吸収部材１２ｊ２はＸ方向において光導波路１２ｇを挟み込むようにベース部１１の他方主面１１ｂに配置されている。この交差指型トランスデューサ１２ｊ１に対して制御部１３から信号が与えられると、ＳＡＷ（表面弾性波：Surface Acoustic Wave）が発生し、光導波路１２ｇ内を伝播している反射光がブラッグ回折される。これによって反射光が分光され、光導波路１２ｇの受光側端部を介して受光部１２ｂを構成する受光素子でそれぞれ受光される。こうして指２１で反射された反射光の波長ごとの光強度が高精度に検出され、それに関連する信号が受光部１２ｂから制御部１３に出力される。そして、制御部１３は受光部１２ｂから出力される信号に対応するデータを作成し、データ出力部１４に与えて無線通信で携帯端末４に出力する。 The spectroscopic unit 12j includes an interdigital transducer (IDT: Inter Digital Transducer) 12j1 and an absorbing member 12j2. As shown in the figure, the interdigital transducer 12j1 and the absorbing member 12j2 are arranged on the other main surface 11b of the base portion 11 so as to sandwich the optical waveguide 12g in the X direction. When a signal is given from the control unit 13 to the interdigital transducer 12j1, SAW (Surface Acoustic Wave) is generated, and the reflected light propagating in the optical waveguide 12g is Bragg diffracted. As a result, the reflected light is dispersed and received by the light receiving elements constituting the light receiving portion 12b via the light receiving side end portion of the optical waveguide 12g. Thus, the light intensity for each wavelength of the reflected light reflected by the finger 21 is detected with high accuracy, and a signal related thereto is output from the light receiving unit 12b to the control unit 13. And the control part 13 produces the data corresponding to the signal output from the light-receiving part 12b, gives it to the data output part 14, and outputs it to the portable terminal 4 by wireless communication.

以上のように、第２実施形態にかかる非侵襲的光学センサ１は、第１実施形態と同様に、グルコース濃度（血糖値）の検出機能およびデータ出力機能を達成するのに必要な構成（分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５）のみを例えば数センチメートル角のベース部１１に作り込んで小型化しているため、優れた携帯性が得られる。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。 As described above, the noninvasive optical sensor 1 according to the second embodiment has a configuration (spectrometer) necessary to achieve a glucose concentration (blood glucose level) detection function and a data output function, as in the first embodiment. Since only the detection unit 12, the control unit 13, the data output unit 14, and the power supply module 15) are miniaturized by incorporating them into the base unit 11 of several centimeters, for example, excellent portability can be obtained. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、上記第１実施形態では単色光源１２ａ１〜１２ａ５の発光タイミングを切り替えて波長毎の光強度を検出しているのに対し、第２実施形態では広帯域光を発光させて波長毎の光強度を一度に検出しており、検出に要する時間を第１実施形態に比べて短縮することができる。 In the first embodiment, the light intensity for each wavelength is detected by switching the light emission timings of the monochromatic light sources 12a1 to 12a5. On the other hand, in the second embodiment, broadband light is emitted to increase the light intensity for each wavelength. Since detection is performed at one time, the time required for detection can be shortened compared to the first embodiment.

なお、上記第２実施形態では複数の受光素子からなる受光部１２ｂを用いているが、交差指型トランスデューサ１２ｊ１に対してチャープした高周波信号を与えることで受光部１２ｂの構成を簡素化することができる。つまり、上記構成を採用した場合、一定の回折角の位置に設置した単一の受光素子により回折光を受光して指２１で反射された反射光の波長ごとの光強度を検出することができる。 In the second embodiment, the light receiving unit 12b including a plurality of light receiving elements is used. However, the configuration of the light receiving unit 12b can be simplified by applying a chirped high-frequency signal to the interdigital transducer 12j1. it can. That is, when the above configuration is adopted, it is possible to detect the light intensity for each wavelength of the reflected light reflected by the finger 21 by receiving the diffracted light by the single light receiving element installed at the position of the constant diffraction angle. .

＜第３実施形態＞
ところで、上記第２実施形態では、電気光学結晶で構成されたベース部１１においてＳＡＷを発生させて反射光をブラッグ回折させて分光しているが、例えば図４に示すように分光部１２ｊとして回折格子１２ｊ３を用いてもよい。このように構成された非侵襲的光学センサ１の第３実施形態では、比較的簡単な構造で反射光を分光することができる。また、第２実施形態ではベース部１１を電気光学結晶で構成する必要があるが、第３実施形態ではこのような制約はなく、安価な汎用製品を利用することができる。 <Third Embodiment>
By the way, in the second embodiment, SAW is generated in the base portion 11 made of electro-optic crystal and the reflected light is Bragg diffracted and dispersed. For example, as shown in FIG. A lattice 12j3 may be used. In the third embodiment of the noninvasive optical sensor 1 configured as described above, the reflected light can be dispersed with a relatively simple structure. In the second embodiment, it is necessary to configure the base portion 11 with an electro-optic crystal. However, in the third embodiment, there is no such limitation, and an inexpensive general-purpose product can be used.

＜その他＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記した第２実施形態および第３実施形態では広帯域光源１２ａから発光される広帯域光を生体２に照射しているが、被検部位が指２１や耳朶などの比較的薄い部位であれば、被検部位を透過する太陽光線を分光して検出することができる。つまり、太陽光線は紫外から赤外まで波長範囲が広く、上記した分光検出に適した広帯域光である。そこで、例えば図５や図６に示すように指２１を透過した広帯域光が集光レンズ１２ｉを介して光導波路１２ｆに取り込まれるとともに、当該透過光が分光部１２ｊで分光されて波長毎の光強度が検出されるように構成してもよい。つまり、図５に示す第４実施形態にかかる非侵襲的光学センサ１は、光源１２ａ、光導波路１２ｄおよび反射ミラー面１２ｅが設けられていない点を除き第２実施形態（図３）と同一構成であり、装置構成が簡素化されている。また、図６に示す第５実施形態にかかる非侵襲的光学センサ１は、光源１２ａ、光導波路１２ｄおよび反射ミラー面１２ｅが設けられていない点を除き第３実施形態（図４）と同一構成であり、装置構成が簡素化されている。 <Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described one without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment and the third embodiment described above, the living body 2 is irradiated with the broadband light emitted from the broadband light source 12a, but the test site is a relatively thin site such as the finger 21 or the earlobe. It is possible to detect and spectroscopically detect sunlight rays that pass through the region to be examined. That is, sunlight is a broadband light having a wide wavelength range from ultraviolet to infrared and suitable for the above-described spectral detection. Therefore, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, broadband light transmitted through the finger 21 is taken into the optical waveguide 12f through the condenser lens 12i, and the transmitted light is spectrally separated by the spectroscopic unit 12j and light for each wavelength. You may comprise so that an intensity | strength may be detected. That is, the noninvasive optical sensor 1 according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 has the same configuration as that of the second embodiment (FIG. 3) except that the light source 12a, the optical waveguide 12d, and the reflection mirror surface 12e are not provided. Thus, the device configuration is simplified. The noninvasive optical sensor 1 according to the fifth embodiment shown in FIG. 6 has the same configuration as that of the third embodiment (FIG. 4) except that the light source 12a, the optical waveguide 12d, and the reflection mirror surface 12e are not provided. Thus, the device configuration is simplified.

また、上記実施形態では、データ出力部１４は通信機能を有する通信部で構成されており、受光部１２ｂから出力される信号に対応するデータをリアルタイムで無線通信で携帯端末４に出力するように構成しているが、通信部と併存して不揮発性メモリなどの記憶部をベース部１１に設けてもよい。これによって、通信不能状態で検出を行った場合でも検出したデータを一時的に記憶部に記憶しておき、通信可能状態となったときにデータを携帯端末４に出力することができる。 Moreover, in the said embodiment, the data output part 14 is comprised by the communication part which has a communication function, and outputs the data corresponding to the signal output from the light-receiving part 12b to the portable terminal 4 by wireless communication in real time. Although configured, a storage unit such as a nonvolatile memory may be provided in the base unit 11 together with the communication unit. Thus, even when detection is performed in a communication disabled state, the detected data can be temporarily stored in the storage unit, and the data can be output to the portable terminal 4 when the communication is enabled.

また、通信部に代えて不揮発性メモリなどの記憶部をベース部１１に設けるとともに、記憶部に記憶されるデータを読み出すための外部接続端子を非侵襲的光学センサ１に設けてもよい。この場合、任意の場所および時間でセンサ１による上記濃度検出を行いながら検出結果を記憶部に記憶させることができる。また、任意のタイミングで検出結果を読み出すことができる。したがって、センサ利用者の利便性を向上させて検出をより簡便なものとすることができる。 Further, a storage unit such as a nonvolatile memory may be provided in the base unit 11 in place of the communication unit, and an external connection terminal for reading data stored in the storage unit may be provided in the noninvasive optical sensor 1. In this case, the detection result can be stored in the storage unit while performing the concentration detection by the sensor 1 at an arbitrary place and time. Further, the detection result can be read at an arbitrary timing. Therefore, the convenience of the sensor user can be improved and the detection can be made simpler.

また、上記実施形態では、ベース部１１の一方主面１１ａ全体を本発明の「表面領域」として用いているとともに、ベース部１１の他方主面１１ｂに各種構成部品（分光検出部１２、制御部１３、データ出力部１４および電源モジュール１５）を集中的に配置しているが、ベース部１１の一方主面１１ａの一部を「表面領域」として用いてもよい。また、この場合、ベース部１１の一方主面１１ａのうち「表面領域」以外の表面に構成部品の一部を配置してもよい。また、ベース部１１の形状や構造などについては、上記実施形態で採用した形状などに限定されるものではなく、任意である。 Moreover, in the said embodiment, while using the one main surface 11a whole of the base part 11 as a "surface area | region" of this invention, various components (spectral detection part 12, control part) are provided in the other main surface 11b of the base part 11. 13, the data output unit 14 and the power supply module 15) are intensively arranged, but a part of the one main surface 11 a of the base unit 11 may be used as a “surface region”. In this case, a part of the components may be arranged on the surface other than the “surface region” in the one main surface 11 a of the base portion 11. Further, the shape, structure, and the like of the base portion 11 are not limited to the shape adopted in the above-described embodiment, and are arbitrary.

さらに、上記実施形態では、電源モジュール１５を太陽電池で構成しているが、発電方式はこれに限定されるものではなく、他の発電方式、例えば振動により発電する機器やセンサ使用者の体温により発電する機器などを用いてもよい。また、電源モジュール１５を一次電池や二次電池などの電池より構成してもよい。 Furthermore, in the said embodiment, although the power supply module 15 is comprised with the solar cell, the electric power generation system is not limited to this, Other electric power generation systems, for example, according to the body temperature of the apparatus and sensor user which generate electric power by vibration A device that generates power may be used. Moreover, you may comprise the power supply module 15 from batteries, such as a primary battery and a secondary battery.

この発明は、生体に含まれる被検出成分の濃度を非侵襲的に検出する非侵襲的光学センサ全般に適用することができる。 The present invention can be applied to all noninvasive optical sensors that noninvasively detect the concentration of a component to be detected contained in a living body.

１…非侵襲的光学センサ
２…生体
３…血液（被検出成分）
４…携帯端末
１１…ベース部
１１ａ…ベース部の一方主面（表面領域）
１２…分光検出部
１２ａ…広帯域光源
１２ａ１〜１２ａ５…単色光源
１２ｂ…受光部（光検出部）
１２ｄ、１２ｆ、１２ｇ…光導波路
１２ｊ…分光部
１２ｊ１…交差指型トランスデューサ（分光部）
１２ｊ３…回折格子（分光部）
１４…データ出力部
１５…電池モジュール（電源）
２１…指（被検部位） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Noninvasive optical sensor 2 ... Living body 3 ... Blood (component to be detected)
4 ... Mobile terminal 11 ... Base part 11a ... One main surface (surface region) of the base part
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Spectral detection part 12a ... Broadband light source 12a1-12a5 ... Monochromatic light source 12b ... Light-receiving part (light detection part)
12d, 12f, 12g ... Optical waveguide 12j ... Spectral unit 12j1 ... Crossed finger transducer (spectral unit)
12j3 ... Diffraction grating (spectral part)
14 ... Data output unit 15 ... Battery module (power supply)
21 ... Finger (test site)

Claims

A noninvasive optical sensor that noninvasively detects the concentration of a component to be detected contained in a living body,
A base portion having a surface region facing the test site of the living body;
A spectroscopic detection unit that is provided in the base unit and receives light emitted from the test site through the surface region and detects light intensities at different wavelengths; and
A data output unit provided in the base unit and capable of transmitting data related to the concentration of the detected component detected by the spectral detection unit to the outside;
A power source provided in the base unit and supplying power to the data output unit,
The base portion is composed of an electro-optic crystal whose refractive index changes with an electric field,
The spectroscopic detection unit diffracts and splits the light emitted from the test site by giving a signal to the electro-optic crystal, and detects the light intensity for each wavelength. Sensor.

The spectral detector is
A broadband light source that emits broadband light including a wavelength to be detected that is fixed to the surface of the base portion;
A first optical waveguide that is provided on the surface of the base portion or in the interior thereof, guides the broadband light emitted from the broadband light source to the surface region, and irradiates the test site through the surface region;
A second optical waveguide for guiding the light reflected by the measurement site is eclipsed set in or on the base part on the spectral position of the base portion,
A spectroscopic unit that is disposed at the spectroscopic position and divides the reflected light;
The noninvasive optical sensor according to claim 1, further comprising: a light detection unit that detects light intensity at each wavelength by receiving light that is fixed to the surface of the base unit and dispersed by the spectroscopic unit.

The base portion has a flat plate shape,
The non-invasive method according to claim 2 , wherein one main surface of the base portion is the surface region, and the broadband light source, the spectroscopic unit, the light detection unit, the data output unit, and the power source are arranged on the other main surface. Optical sensor.

The spectral detector is
And an optical waveguide for guiding set vignetting in or on the base portion includes a wavelength to be detected, and the broadband light transmitted through the measurement site on the spectral position of the base portion,
A spectroscopic unit that is disposed at the spectroscopic position and divides the broadband light;
The noninvasive optical sensor according to claim 1, further comprising: a light detection unit that detects light intensity at each wavelength by receiving light that is fixed to the surface of the base unit and dispersed by the spectroscopic unit.

The base portion has a flat plate shape,
The noninvasive optical sensor according to claim 4 , wherein one main surface of the base portion is the surface region, and the spectroscopic unit, the light detection unit, the data output unit, and the power source are disposed on the other main surface.

Non-invasive optical sensor of any one of claims 1, which is a communication unit 5 the data output unit that transmits the data to the outside.

The said data output part has the memory | storage part which memorize | stores the said data, and the external connection terminal for reading the said data memorize | stored in the said memory | storage part, The noninvasive method as described in any one of Claim 1 thru | or 6 Optical sensor.

Non-invasive optical sensor of any one of to the power source claims 1 a generator 7.

The non-invasive optical sensor according to any one of claims 1 to 7 , wherein the power source is a battery.