JP2005192610A - グルコース濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非侵襲的なグルコース濃度測定において、低いコストで十分な分解能を確保して、測定精度を保持する。
【解決手段】 生体Ａに照射する光を発生する光源２を有する光照射部３と、生体Ａ表面に配置され生体Ａ内で拡散あるいは透過した光を生体Ａ外部において受光する受光部４と、該受光部４において受光された光を分光する分光器５と、該分光器５において分光された光を検出する光検出器６とを備え、前記光検出器６が複数備えられるとともに、前記分光器５において分光された光を各光検出器６に向けて分岐させる光分岐部７を備えるグルコース濃度測定装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、グルコース濃度測定装置に関するものである。

従来、糖尿病の判断のために血中グルコース濃度測定が行われており、特に、糖尿病患者のインシュリン投与量を決定する血糖値を検査するために、グルコース濃度の測定が行われている。グルコース濃度の測定は、一般に、指や腕から採取した血液を直接分析することにより行われている。患者の体内における血液中のグルコース濃度は、食事の前後や運動後などの測定条件によって変化するため、正確な血糖値を得るためには、頻繁なグルコース濃度測定が必要である。
しかしながら、採血した血液を直接分析する上記方法は、グルコース濃度の測定の度に注射針等を刺して採血しなければならず、患者にかかる負担が大きいという問題がある。

この問題を解決するために、指、腕、耳朶などの生体組織に対し、外部から近赤外光を照射して生体内で拡散させ、生体外に出射された光を検出する非侵襲的なグルコース濃度測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の方法は、複数本の発光ファイバと複数本の受光ファイバとを束ねて構成した光ファイババンドルを用意し、該光ファイババンドルを構成する各光ファイバの先端面を生体表面に接触状態に配置する。そして、ハロゲンランプから複数の発光ファイバに集光した近赤外光をそれら発光ファイバの先端面から照射することにより、生体内に入射させ、生体内において拡散されて生体表面から生体外に戻る光を複数の受光ファイバにおいて受光するとともに、受光された光のスペクトルを分析することによりグルコースの濃度を算出するものである。
特開２０００−１３１３２２号公報（図３等）

特許文献１に示される方法は、受光ファイバにより受光した光を回折格子ユニットにより分光し、分光された光をアレイ型受光素子ユニットで受光する。アレイ型受光素子ユニットとしては、素子数が１２８素子、２５６素子または５１２素子のものがよく使われる。これらのアレイ型受光素子ユニットを比較すると、例えば、同じ波長帯域をこれらの素子で受光した場合には、２５６素子の受光素子ユニットが１２８素子の受光素子ユニットより２倍分解能がよい。また、５１２素子の受光素子ユニットは、２５６素子の受光素子ユニットの２倍の分解能を有している。しかしながら、５１２素子の受光素子ユニットは、２５６素子の受光素子ユニットと比較して、また、２５６素子の受光素子ユニットは１２８素子の受光素子ユニットと比較して、素子数が増加した分、急激にコストが高くなるという問題がある。

一方、生体内に含まれるグルコースは、水や脂肪などの他の成分に対し、極めて微量であるため、このグルコースの特徴をとらえて定量的な分析を行うには、分光器に高い分解能が要求されている。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、低いコストで十分な分解能を確保して、測定精度を保持することができるグルコース濃度測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、生体に照射する光を発生する光源を有する光照射部と、生体表面に配置され生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において受光する受光部と、該受光部において受光された光を分光する分光器と、該分光器において分光された光を検出する光検出器とを備え、前記光検出器が複数備えられるとともに、前記分光器において分光された光を各光検出器に向けて分岐させる光分岐部を備えるグルコース濃度測定装置を提供する。

この発明によれば、光照射部の光源から発せられた光が、生体に照射され、生体内において拡散あるいは透過した光が受光部により受光される。受光された光は分光器において分光され、光分岐部によって分岐されて複数の光検出器により検出される。すなわち、分光された光が、複数の光検出器により検出されるので、各光検出器には異なる波長帯域の光が検出されることになる。また、各光検出器に検出される光の波長帯域は、分光された全ての光を検出する場合と比較して十分に狭い波長帯域となっている。したがって、分解能の低い光検出器を用いても、精度を下げずに測定を行うことが可能となり、製品コストの低減を図ることができる。

上記発明においては、前記光分岐部が、前記分光器において分光された光の内、グルコースの吸収のある波長帯域の光を各光検出器に向かわせるものであることが好ましい。
このように構成することで、各光検出器に向かわせる光の波長帯域をさらに狭めることができ、光検出器の分解能を上げることなく測定精度を向上することが可能となる。

また、上記発明において、各光検出器の感度を個別に設定可能とすることにより、その波長帯域で最もＳ／Ｎ比が高くなるように設定することが可能となり、測定精度をより向上することができる。

また、上記発明においては、前記受光部が複数の光ファイバからなり、該受光部を構成する複数の光ファイバが、前記分光器に向けて光を照射する照射端面を、分光器による分光方向に交差する方向に配列されていることとしてもよい。
この発明によれば、複数の光ファイバからの光が分光器に向けて照射され、それぞれ分光されて光検出器により検出される。この場合に、各光ファイバの照射端面が分光方向に交差する方向に配列されていることにより、光検出器においては広い検出面積で検出することが可能となる。その結果、光検出器の検出面積を有効利用してより多くの情報量を確保して測定精度を向上することが可能となる。

また、上記発明においては、前記光分岐部が、分光器により分光された光の光路に配置され、分光器による分光方向に沿って異なる方向に傾斜する複数の反射面を備えるミラーからなることとしてもよい。
このように構成することで、分光方向に沿って配される異なる波長帯域の光がミラーの複数の反射面によって反射されて、異なる方向に配置されている光り検出器により検出される。したがって、簡易に波長帯域を分離し、測定精度を向上し、あるいは製品コストを低減することが可能となる。

また、上記発明においては、前記光分岐部が、分光器により分光された光の光路に配置され、該光の一部を少なくとも１つの光検出器に向けて反射するミラーからなることとしてもよい。
この発明によれば、分光器により分光された光の少なくとも一部はミラーにより反射されて、少なくとも１つの光検出器により検出され、他の部分は、ミラーにより反射されることなくそのまま他の光検出器により検出される。これによっても、より簡易な構成で波長帯域ごとに異なる光検出器により検出を行うことが可能となる。

また、本発明は、生体に照射する光を発生する光源を有する光照射部と、生体表面に配置され生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において受光する受光部と、該受光部において受光された光を分光する分光器と、該分光器において分光された光を検出する光検出器とを備え、前記分光器において分光された光を複数の光束に分離した後、分離された少なくとも２つの光束を同一の光検出器に指向させる光分岐部と、該光分岐部により分離された各光束を選択的に遮断可能なシャッタとを備えるグルコース濃度測定装置を提供する。

この発明によれば、分光器において分光された光は、光分岐部の作動により、複数の光束に分離された後に同一の光検出器に向かわせられる。そして、シャッタの作動により、光分岐部によって分離された各光束が選択的に光検出器に到達させられる。その結果、光検出器を単一のものとしても、上記と同様の作用を達成することが可能となり、より、簡易かつ低コストにグルコース濃度を測定することができる。

本発明に係るグルコース濃度測定装置によれば、高価な高分解能の光検出器を用いることなく、安価に精度よくグルコース濃度を測定することができるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態に係るグルコース濃度測定装置について図面を参照して説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１は、図１に示されるように、生体Ａに照射する光を発生する光源２を有する光照射部３と、生体Ａ表面に配置され生体Ａ内で拡散あるいは透過した光を生体Ａ外部において受光する受光部４と、受光された光を分光する分光器５と、分光された光を検出する光検出器６とを備えている。また、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１は、光検出器６を２つ備えるとともに、分光器５において分光された光を各光検出器６に向けて分岐させる光分岐部７を備えている。

光照射部３は、ハロゲンランプ等の光源２と、該光源２から発せられた光を集光する集光レンズ８と、集光された光を生体Ａ表面まで導光する照射用光ファイバ９とを備えている。受光部４は、複数の受光用光ファイバ１０を備えている。照射用光ファイバ９と受光用光ファイバ１０とは、それぞれ図２に示されるように、中心に配される照射用光ファイバ９の周囲に所定の間隔をあけて複数配置された照射端面および受光端面を備え、照射プローブ１１によって一体的に固定されている。照射プローブ１１は、その先端面１１ａを生体Ａ表面に密着させることにより、照射用光ファイバ９および受光用光ファイバ１０の端面をそれぞれ生体Ａ表面に密着させることができるようになっている。

前記分光器５は、図１に示す例では、例えば、グレーティングである。分光器（以下グレーティングという。）５は、受光用光ファイバ１０によって受光された光を、該受光用光ファイバ１０の照射端面１０ａから受光して反射する際に、光の波長に応じて回折角度を異ならせることで、受光された光を一方向に沿って分光することができるようになっている。図１中、符号１２は、受光用光ファイバ１０の照射端面１０ａから出射された光をグレーティング５に入射させるレンズである。
光検出器６は、例えば、ＰｂＳリニアアレイセンサ、あるいは、ＩｎＧａＡｓリニアアレイセンサである。

前記光分岐部７は、図１に示されるように、グレーティング５から出射された光の光軸に対して、異なる角度で傾斜配置された２つの反射面１３ａ，１３ｂを有するミラー１３により構成されている。各反射面１３ａ，１３ｂは、グレーティング５による分光方向に沿って並んで配置されており、グレーティング５から出射された光を短い波長帯域の光と長い波長帯域の光とに分岐するようになっている。

各反射面１３ａ，１３ｂの傾斜角度は、グレーティング５からの光の光軸に対して±４５°に設定されている。これにより、反射面１３ａ，１３ｂにおいて反射された光は、グレーティング５からの光の光軸に対して±９０°の方向に反射されるようになっている。
また、上記２つの光検出器６は、前記ミラー１３を挟んで対向配置されており、光軸を±９０°曲げられた光をそれぞれ受光するようになっている。また、各光検出器６は、個別に感度の調整が可能である。

このように構成された本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１によれば、光源２から発せられた光は、集光レンズ８によって照射用光ファイバ９の端面に集光され、照射用光ファイバ９を介して測定プローブ１１まで導光される。

測定プローブ１１の先端面１１ａを生体Ａの表面に密着状態に配置しておくことにより、照射用光ファイバ９を通して導光されてきた光はその端面から生体Ａ内に入射させられることになる。生体Ａ内に入射された光は、入射方向に沿って生体Ａ内を進行する間に、生体組織に衝突して拡散される。光は、通過する生体組織や体液の成分に応じて、特定の波長領域の光を吸収される。したがって、生体Ａ内で拡散されることにより生体Ａの表面に戻って生体Ａ外に出射された光は、通過した生体組織や体液に応じた特定の波長領域の光量が低下していることになる。

生体Ａ外に出射された光は、測定プローブ１１によって生体Ａ表面に密着状態に配されている受光用光ファイバ１０の一端面において受光され、受光用光ファイバ１０内を導光されて他端に配されている照射端面１０ａから出射される。照射端面１０ａにはレンズ１２が対向配置されているので、出射された光はレンズ１２によって集光されてグレーティング５に入射される。

グレーティング５に入射された光は、グレーティング５において分光された後にミラー１３に入射される。ミラー１３には、入射方向に対して異なる角度で傾斜した２つの反射面１３ａ，１３ｂが備えられているので、一の反射面１３ａによって反射された短い波長帯域の光は、その反射面１３ａに対向配置されている一の光検出器６に入射される。また、他の反射面１３ｂによって反射された長い波長帯域の光は、その反射面１３ｂに対向配置されている他の光検出器６に入射される。

すなわち、全ての波長帯域の光を、十分な分解能で検出するために、例えば、２５６個の素子を有するリニアアレイが必要であった場合に、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１によれば、当該２５６素子のリニアアレイに代えて、１２８素子のリニアアレイを２個用意すれば足りる。

具体的には、図３に示されるように、約１４００ｎｍ〜約２４００ｎｍの波長帯域の光を検出するために２５６素子のリニアアレイによれば、１素子あたり約３．９ｎｍの分解能を有する。これに対して、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置によれば、上記波長帯域を約１４００ｎｍ〜約１９００ｎｍと約１９００ｎｍ〜約２４００ｎｍに分割し、それぞれ約５００ｎｍの波長帯域の光を半分の分解能の１２８素子のリニアアレイによって検出するので、上記２５６素子のリニアアレイを用いたときと同じ分解能を達成することができる。

しかしながら、２５６素子のリニアアレイは、１２８素子のリニアアレイと比較するとその価格は数倍以上である。したがって、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１のように、安価な１２８素子のリニアアレイを２個採用することにより、光検出器６に要するコストを大幅に削減することができるという効果がある。さらに、一方の光検出器６（図中光検出器1）の感度を、該一方の光検出器６（図中光検出器１）が測定する吸光度の測定範囲を含む値に調節し、他方の光検出器６（図中光検出器２）の感度を該他方の光検出器６（図中光検出器２）が測定する吸光度の測定範囲を含む値に調節することにより、測定精度をより向上させることができる。

なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１においては、ミラー１３の反射面１３ａ，１３ｂおよびこれに対向する光検出器６をそれぞれ２個ずつ設けたが、これに代えて、３個以上設けてもよい。この場合に、さらに分解能の低い光検出器６を使用でき、それによってコスト削減効果が向上する可能性がある。

また、反射面１３ａ，１３ｂを２カ所有するミラー１３を例に挙げ、グレーティング５から出射されてきた光を全て反射させる構成について説明したが、これに代えて、図４に示されるように、グレーティング５から出射された光束の一部をミラー１４によって反射させ、他の部分を何ら光学系に通過させることなくそのまま他の光検出器６に入射させるようにしてもよい。このようにすることで、さらに構成を簡易化して、製品コストを下げることができる。

また、図５に示されるように、ミラー１４の一部にハーフミラー部１４ａを設け、２つの光検出器６に入射させる光の波長帯域を重複させることにしてもよい。例えば、図６に示されるように、約１８００〜１９００ｎｍの波長帯域を２つの光検出器６が両方とも受光するようにオーバーラップさせる。このようにすることで、２つの光検出器６からの検出信号を同一の信号として比較することが可能となる。
したがって、各光検出器６の感度を、各光検出器６が測定する吸光度の測定範囲を含む値に調節する際に、それぞれの波長帯域における最適な感度を採用することができ、それによって、測定精度をより向上させることができる。

また、グレーティング５から出射されてきた光を全て光検出器６に入射させる構成について説明したが、これに代えて、図７に示されるように、グレーティング５から出射されたきた光の内、グルコース濃度の測定に必要な波長帯域Ａ１，Ａ２の光のみを光検出器６に入射させることにしてもよい。例えば、約１８００ｎｍ〜約２０００ｎｍの波長帯域Ａ３の光は、水による吸収が強すぎるために、グルコース濃度の測定に有用な情報を多く含んでいない。そこで、約１４００ｎｍ〜約１８００ｎｍの波長帯域Ａ１の光を一方の光検出器６に、約２０００ｎｍ〜約２４００ｎｍの波長帯域Ａ２の光を他方の光検出器６にそれぞれ入射させることにより、１つの光検出器６の受光する波長帯域を約４００ｎｍとすることができる。したがって、上記と同じ１２８素子のリニアアレイを２個使用した場合でも、１素子あたりの分解能を約３．１２５ｎｍとすることができ、測定精度をさらに向上することができるという利点がある。

具体的には、例えば、図８に示されるように、不要な波長帯域Ａ３にあわせて、ミラー１５を一部切り欠いて、該切欠１５ａを通して不要な波長帯域Ａ３の光を通過させることにより廃棄し、残りの波長帯域Ａ１，Ａ２に対応する光は反射面１５ｂ，１５ｃにより光検出器６に向けて反射させることにしてもよい。また、図９に示されるように、一部に非反射処理、例えば、黒色塗料１５ｄを塗布することにより、光検出器６への入射を防止することにしてもよい。

また、光源２として、ハロゲンランプを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプの他、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源、ＳＬＤ（Super Luminescence Diode）光源等でもよい。また、図１０に示されるように、ＡＳＥ光源やＳＬＤ光源等の広帯域光源１６〜２０を複数使用するとともに、各広帯域光源１６〜２０の波長帯域を異ならせておき、これらの広帯域光源１６〜２０からの光をマルチプレクサ２１のような合波手段によって合波したものを測定光として使用することにしてもよい。

広帯域光源１６〜２０は、例えば、グルコース濃度の測定に必要とされる近赤外光領域（波長約１４００〜１７００ｎｍ）を５つの波長領域に分割したぞれぞれの波長帯域を割り当てられている。具体的には、広帯域光源１６は、１４３０〜１５２０ｎｍ、広帯域光源１７は、１５２０〜１６１０ｎｍ、広帯域光源１８は、１６５０〜１６９０ｎｍ、広帯域光源１９は、１３６０〜１４３０ｎｍ、広帯域光源２０は、１６１０〜１６５０ｎｍの波長帯域を有している。

広帯域光源１６〜２０は、それぞれ数１０〜数１００ｎｍ程度の帯域を有し、数１０μｍ程度の空間的に比較的小さく、高輝度の光を発生するので、単一の光ファイバ３０にも容易に集光でき、高輝度の測定光を実質的に１点から生体Ａ内に入射させることができる。したがって、各受光用光ファイバ１０に受光される光の光路長の幅を小さく設定することができる。その結果、グルコース濃度の測定精度を向上できる利点がある。

マルチプレクサ２１は、例えば、図１１に示されるように、各広帯域光源１６〜２０からの光を入射させる５個の入射部２２〜２６と単一の出射部２７とを有するボックス２８内に、４個のダイクロイックミラー２９を配置して構成されている。各ダイクロイックミラー２９は、第２から第５の入射部２３〜２６近傍にそれぞれ入射方向に対して傾斜配置されている。

第２の入射部２３近傍に配置されているダイクロイックミラー２９は、第１の入射部２２から入射された光を反射して第３の入射部２４に向かわせる機能と、第２の入射部２３から入射された光を透過させて、第１の入射部２２からの光と合波させ、同一の経路を通して第３の入射部２４に向かわせる機能とを備えている。第３の入射部近傍２４に配置されているダイクロイックミラー２９は、第２の入射部２３近傍に配置されているダイクロイックミラー２９から送られてきた第１および第２の入射部２２，２３から入射されて合波された光を第４の入射部２５に向けて反射するとともに、第３の入射部２４において入射されてきた光を透過させることで合波するように構成されている。

第４、第５の入射部２５，２６近傍のダイクロイックミラー２９も同様に機能する。その結果、出射部２７から出射される光は、第１〜第５の入射部２２〜２６から入射された５つの光が合波された単一の光として出射されるようになっている。すなわち、マルチプレクサ２１の出射部２７から出射される光は、５つの波長帯域を全て含有する光である。

この場合において、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１は、第１〜第５の入射部２２〜２６に入射される光を発する広帯域光源１６〜２０の順序を以下の通りに設定するのが好ましい。
すなわち、出射部に最も近い第５の入射部２６には広帯域光源（ＡＳＥ２）１７が接続され、その次に近い第４の入射部２５には広帯域光源（ＡＳＥ３）１８が接続され、第３の入射部２４には広帯域光源（ＳＬＤ２）２０、第２の入射部２３には広帯域光源（ＡＳＥ１）１６、そして、出射部２７から最も離れた第１の入射部２２には広帯域光源（ＳＬＤ１）１９が接続される。
この接続順序により、グルコースに特徴的な吸収特性を有する波長帯域の光ほど出射部２７に近い位置に入射させ、ダイクロイックミラー２９による損失をできるだけ少なくして、生体Ａに照射することができるようになっている。

各広帯域光源２２〜２６とマルチプレクサ２１とは光ファイバ３０により接続されている。上述したように広帯域光源２２〜２６は空間的に小さい径の光を発する光源であるため、光ファイバ３０の端面に近接して配置しても比較的小さなＮＡで光ファイバ３０の端面に集光させることができる。したがって、広帯域光源２２〜２６から発せられた光のほぼ全部を光ファイバ３０に入射させることができる。光ファイバ３０としては、特に制限はなく、シングルモードファイバであってもマルチモードファイバであってもよい。
また、マルチプレクサ２１としては、図１２に示されるようなファイバカプラ３５を利用したものを採用してもよい。

また、照射プローブ１１において、照射用光ファイバ９を中心に受光用光ファイバ１０をその周囲に配置する構成としたが、逆の配置にしても構わない。つまり、受光用光ファイバ１０を中心に配置し、その周囲に一定の間隔をあけて照射用光ファイバ９を複数配置する構成としてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係るグルコース濃度測定装置３１について、図１３〜図１５を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係るグルコース濃度測定装置１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係るグルコース濃度測定装置３１は、光源３２および受光用光ファイバ３３の配列において第１の実施形態に係るグルコース濃度測定装置１と相違している。
本実施形態の光源３２は、４個のＡＳＥ光源３２ａ〜３２ｄとこれらのＡＳＥ光源３２ａ〜３２ｄから発せられた光を合波するマルチプレクサ３４とを備えている。

ＡＳＥ光源３２ａは、１５００〜１６００ｎｍ、ＡＳＥ光源３２ｂは、１６００〜１７００ｎｍ、ＡＳＥ光源３２ｃは、２１００〜２２００ｎｍ、ＡＳＥ域光源３２ｄは、２２００〜２３００ｎｍの波長帯域を有している。図１４に示されるように、ＡＳＥ光源３２ａ，３２ｂによる約１５００〜約１７００ｎｍの波長帯域（ＯＴ：オーバートーン領域）、およびＡＳＥ光源３２ｃ、３２ｄによる約２１００〜約２３００ｎｍの波長帯域（ＣＭ：コンビネーション領域）は、それぞれグルコースの特徴的な吸収特性を有する波長領域である。

したがって、一方の光検出器６は、２つのＡＳＥ光源３２ａ，３２ｂからの約２００ｎｍの波長帯域の光を受光し、他方の光検出器６は、他の２つのＡＳＥ光源３２ｃ，３２ｄからの約２００ｎｍの波長帯域の光を受光するので、上記と同じ１２８素子の光検出器６を使用することとすれば、１素子あたり１．５６ｎｍの分解能を達成することができ、さらに測定精度を高めることができる。

受光用光ファイバ３３は、測定プローブ１１からファイババンドルとして取り出され、その先端に配される照射端面３３ａが、図１５に示されるように一列に配列されている。この配列方向は、グレーティング５による光の分光方向に対して直交する方向である。これにより、各受光用光ファイバ３３の照射端面３３ａから出射された光は、グレーティング５によって一方向に分光されるが、分光方向に対して直交する方向に所定の幅を有する光束として光検出器６により検出される。
すなわち、光検出器６においては、広い検出面積を有効に利用して、多くの情報を得ることができる。特に、光検出器６を長方形状のアレイセンサにより構成すれば、一辺を分光方向、他辺を光ファイバ３３の照射端面３３ａの配列方向として、検出面全体に光を受光して、最大限の情報量を得ることができるので好ましい。

次に、この発明の第３の実施形態に係るグルコース濃度測定装置４０について、図１６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置４０は、光分岐部４１の構造において上記各実施形態に係るグルコース濃度測定装置１，３１と相違している。

本実施形態における光分岐部４１は、３枚のミラー４２〜４４と、１枚のダイクロイックミラー４５と、２つのシャッタ４６，４７とを備えている。第１のミラー４２は、グレーティング５から発せられた光の光路上に配置され、光束の一部を反射して２つの光路に分離するようになっている。第２のミラー４３は、前記第１のミラー４２によって反射されずに通過した残りの光束を反射させて、光検出器６に向かわせる方向に屈折させるようになっている。

第３のミラー４４は、前記第１のミラー４２によって反射された光束を、前記第２のミラー４３により反射された光束と交差する方向に反射させるように配置されている。前記ダイクロイックミラー４５は、前記第２のミラー４３と光検出器６との間の光の光路上の前記第３のミラー４４により反射された光束との交差点に配置され、該第２のミラー４３により反射された光束を透過させとともに、第３のミラー４４から反射されてきた光束を第２のミラー４３により反射された光束と一致する光路に屈折させるようになっている。

シャッタ４６、４７は、第１のミラー４２によって分離された２つの光束の光路上にそれぞれに配置されている。各シャッタ４６，４７は独立して、あるいは、同期して開閉するようになっており、一方のシャッタ４６が一方の光束の通過を許容しているときには、他方のシャッタ４７が他方の光束を遮断するようになっている。図中、符号４８はシャッタの動作を制御するシャッタ制御部である。

このように構成された本実施形態に係るグルコース濃度測定装置４０によれば、シャッタ４６，４７の作動により、第１のミラー４２によって分離された２つの光束の内の一方の光束のみが光検出器６に入射されるので、光検出器６の素子数を減らしても高い分解能の測定を行うことができる。また、２つの光束を１つの光検出器６で検出するので、光検出器６の数が少なくてすみ、光束の分割数を増やせば増やすほど、光検出器６に要するコストを抑えることができる。したがって、２分割のみならず、３分割以上に光束を分割することにしてもよい。

なお、上記各実施形態においては、分光器としてグレーティング５を例に挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、他の分光器を採用してもよい。また、ミラー１３，４２〜４４の種類は、特に限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の全体構成を示す概略図である。 図１のグルコース濃度測定装置の測定プローブの先端面を示す図である。 図１のグルコース濃度測定装置により測定される波長帯域における光の吸収特性を示す図である。 図１のグルコース濃度測定装置の光分岐部の変形例を示す図である。 図４のグルコース濃度測定装置の光分岐部の変形例を示す図である。 図５のグルコース濃度測定装置の変形例により測定される波長領域における光の吸収特性を示す図である。 図１のグルコース濃度測定装置の変形例により測定される波長領域における光の吸収特性を示す図である。 図７のグルコース濃度測定装置における光分岐部の変形例を示す図である。 図７のグルコース濃度測定装置における光分岐部の他の変形例を示す図である。 図１のグルコース濃度測定装置における光源の変形例を示す図である。 図１０の光源におけるマルチプレクサの一例を示す図である。 図１１のマルチプレクサの変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の全体構造を示す概略図である。 図１３のグルコース濃度測定装置により測定される波長帯域における光の吸収特性を示す図である。 図１３のグルコース濃度測定装置の受光用光ファイバの照射端面の配列を説明する斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るグルコース濃度測定装置を示す図である。

符号の説明

Ａ 生体
１，３１，４０ グルコース濃度測定装置
２ 光源
３ 光照射部
４ 受光部
５ グレーティング（分光器）
６ 光検出器
７ 光分岐部
１３，１４ ミラー
１３ａ，１３ｂ 反射面
３３ 光ファイバ
３３ａ 照射端面
４６，４７ シャッタ

Claims (7)

1. 生体に照射する光を発生する光源を有する光照射部と、生体表面に配置され生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において受光する受光部と、該受光部において受光された光を分光する分光器と、該分光器において分光された光を検出する光検出器とを備え、
   前記光検出器が複数備えられるとともに、
   前記分光器において分光された光を各光検出器に向けて分岐させる光分岐部を備えるグルコース濃度測定装置。
2. 前記光分岐部が、前記分光器において分光された光の内、グルコースの吸収のある波長帯域の光を各光検出器に向かわせる請求項１に記載のグルコース濃度測定装置。
3. 前記各光検出器の感度を個別に調整可能である請求項１または請求項２に記載のグルコース濃度測定装置。
4. 前記受光部が複数の光ファイバからなり、
   該受光部を構成する複数の光ファイバが、前記分光器に向けて光を照射する照射端面を、分光器による分光方向に交差する方向に配列されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
5. 前記光分岐部が、分光器により分光された光の光路に配置され、分光器による分光方向に沿って異なる方向に傾斜する複数の反射面を備えるミラーからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
6. 前記光分岐部が、分光器により分光された光の光路に配置され、該光の一部を少なくとも１つの光検出器に向けて反射するミラーからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。
7. 生体に照射する光を発生する光源を有する光照射部と、生体表面に配置され生体内で拡散あるいは透過した光を生体外部において受光する受光部と、該受光部において受光された光を分光する分光器と、該分光器において分光された光を検出する光検出器とを備え、
   前記分光器において分光された光を複数の光束に分離した後、分離された少なくとも２つの光束を同一の光検出器に指向させる光分岐部と、該光分岐部により分離された各光束を選択的に遮断可能なシャッタとを備えるグルコース濃度測定装置。

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