JP2005224525A - Glucose concentration measuring apparatus - Google Patents

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Yasuhiro Uehara
靖弘 上原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the precision of measurement of the noninvasive measurement of the glucose concentration by controlling the characteristic variation by temperature changes and improving a S/N ratio. <P>SOLUTION: A glucose concentration measuring apparatus 1 includes the light source 2 which consists of a lamp, a spectroscope 3 to disperse the light emitted from the light source 2 and detectors 4 and 6 to detect the light which diffuses in or penetrates through a living body A after it is dispersed by the spectroscope 3, and measures the glucose concentration in the living body A on the basis of the absorbance in each wavelength, wherein a light source section 9 to accommodate the light source 2 and an optical section 10 to accommodate the spectroscope 3 and the detectors 4 and 6 are mutually separated by a partition wall 11, and an optically transparent window member 13 is disposed on the partition wall 11 to allow the light from the light source 2 of the light source section 9 to penetrate and enter into the spectroscope 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。   The present invention relates to a glucose concentration measuring apparatus.

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。
Conventionally, blood glucose concentration measurement has been performed for the determination of diabetes, and in particular, glucose concentration measurement has been performed in order to examine blood glucose levels that determine the insulin dose of diabetic patients. The measurement of glucose concentration is generally performed by directly analyzing blood collected from a finger or an arm. Since the glucose concentration in the blood in the patient's body changes depending on the measurement conditions such as before and after meals and after exercise, frequent glucose concentration measurement is necessary to obtain an accurate blood glucose level.
However, the above-described method for directly analyzing the collected blood has a problem in that blood must be collected by inserting an injection needle or the like every time the glucose concentration is measured, and the burden on the patient is large.

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)
In order to solve this problem, non-invasive detection of light emitted outside the living body by irradiating a living tissue such as a finger, arm, earlobe, etc. A glucose concentration measurement method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The method of Patent Document 1 prepares an optical fiber bundle configured by bundling a plurality of light-emitting fibers and a plurality of light-receiving fibers, and contacts the tip surface of each optical fiber constituting the optical fiber bundle with the living body surface. Place in state. Then, by irradiating near-infrared light collected from a halogen lamp onto a plurality of light-emitting fibers from the tip surfaces of the light-emitting fibers, the light enters the living body, diffuses in the living body, and returns from the living body surface to the outside of the living body Is received by a plurality of light receiving fibers, and the glucose concentration is calculated by analyzing the spectrum of the received light.
JP 2000-131322 A (FIG. 3 etc.)

特許文献1に示される方法のように、光によって非侵襲的にグルコース濃度を測定する方法の場合には、生体内から得られる光信号がごく微量であるため、如何にして測定精度を向上するかが課題である。
特許文献1に示される方法は、多数の発光ファイバおよび受光ファイバを使用して、照射光量および検出光量を増加させることで、検出されるグルコース濃度の情報量を増加させている。しかしながら、ハロゲンランプからの光を光ファイババンドルに集光させる場合に、ファイババンドル全体の断面積に対し、該ファイババンドルを構成する発光ファイバのコアの断面積の占める割合は非常に小さいため、ハロゲンランプから発せられた光の内、大部分は発光ファイバ内に入射されることなく捨てられてしまう不都合がある。また、光ファイバは、特定の入射角度より大きな角度をなして入射する光については、伝送できないという性質を有しており、これによっても、測定に使用される光量が制限されてしまう不都合がある。
In the case of a method for measuring glucose concentration non-invasively with light, such as the method disclosed in Patent Document 1, since the optical signal obtained from the living body is very small, how to improve the measurement accuracy. Is the problem.
The method disclosed in Patent Document 1 uses a large number of light-emitting fibers and light-receiving fibers to increase the amount of light detected and the amount of light detected, thereby increasing the amount of information on the detected glucose concentration. However, when the light from the halogen lamp is condensed on the optical fiber bundle, the ratio of the cross-sectional area of the core of the light-emitting fiber constituting the fiber bundle to the cross-sectional area of the entire fiber bundle is very small. There is a disadvantage that most of the light emitted from the lamp is discarded without entering the light emitting fiber. In addition, the optical fiber has a property that it cannot transmit light incident at an angle larger than a specific incident angle, and this also has a disadvantage in that the amount of light used for measurement is limited. .

この不都合を回避するためには、ランプの発光量を増大させる必要があるが、この場合には、装置が大型化したり発熱量が増大したりする問題が考えられる。発熱量が増加する場合には、装置の各部の温度を上昇させて検出信号にドリフトを生じさせる可能性があり、測定精度の低下を来す不都合が考えられる。このため空冷装置等の冷却装置が必要となるが、装置周囲の気流が変化することも、測定精度を変動させる原因となる。   In order to avoid this inconvenience, it is necessary to increase the light emission amount of the lamp. In this case, there is a problem that the apparatus becomes large or the heat generation amount increases. When the calorific value increases, there is a possibility that the temperature of each part of the apparatus is raised to cause a drift in the detection signal, which may be disadvantageous in that the measurement accuracy is lowered. For this reason, a cooling device such as an air cooling device is required, but the change in the airflow around the device also causes the measurement accuracy to fluctuate.

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、発熱による検出信号のドリフトの問題および装置周囲の気流の変化の問題を解消しつつ光量を増大させ、S/N比を改善して測定精度を向上し得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。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has improved the S / N ratio by increasing the amount of light while solving the problem of detection signal drift due to heat generation and the problem of airflow change around the apparatus. An object of the present invention is to provide a glucose concentration measuring device capable of improving measurement accuracy.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、ランプからなる光源と、該光源から発せら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後、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されるとともに、該隔壁に、前記光源部の光源からの光を透過して分光器に入射させる光学的に透明な窓部材が設けられているグルコース濃度測定装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention comprises a light source composed of a lamp, a spectroscope that splits light emitted from the light source, and a detector that detects light diffused or transmitted in a living body after being split by the spectroscope, A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in a living body based on absorbance at each wavelength, wherein a light source unit for storing a light source and an optical unit for storing a spectroscope and a detector are mutually partitioned by a partition wall. In addition, the glucose concentration measuring device is provided in which the partition wall is provided with an optically transparent window member that transmits light from the light source of the light source unit and enters the spectroscope.

この発明によれば、光源から発せられた光は、隔壁に設けられた窓部材に入射される。窓部材は光学的に透明な材質により構成されているので、光は窓部材を通過させられて分光器に入射される。分光器において分光された光は、生体に入射された後、生体内において拡散または透過させられて生体外に放出され、検出器において検出される。生体内において拡散または通過させられた光は、生体内におけるグルコース濃度によって特定の波長の光を吸収されており、検出器において検出された光を分析し、その吸光度を求めることにより生体内のグルコース濃度が測定されることになる。   According to this invention, the light emitted from the light source is incident on the window member provided in the partition wall. Since the window member is made of an optically transparent material, light passes through the window member and enters the spectroscope. The light split by the spectroscope is incident on the living body, then diffuses or permeates in the living body, is emitted outside the living body, and is detected by the detector. The light diffused or passed through in the living body is absorbed by light of a specific wavelength depending on the glucose concentration in the living body, and the light detected by the detector is analyzed to obtain the absorbance in the living body. The concentration will be measured.

この場合において、本発明によれば、光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されているので、光源部において発生した熱が光学部に伝達されないように、かつ、その熱により加温された空気が分光器および検出器の周囲に流通されないように隔壁によって遮断される。したがって、光源の光量を増大させても、それにより発生する熱の影響を検出部や分光器に与えることを抑制できる。また、光源が発生する熱を冷却するために空冷装置を設けることにしても、それにより発生する気流が分光器や検出器や空中光路に流通させられることを防止して、測定条件の変動を防止することができる。   In this case, according to the present invention, since the light source unit that houses the light source and the optical unit that houses the spectroscope and the detector are mutually partitioned by the partition wall, the heat generated in the light source unit is generated in the optical unit. It is blocked by a partition wall so that it is not transmitted and air heated by the heat is not circulated around the spectrometer and detector. Therefore, even if the light quantity of the light source is increased, it is possible to suppress the influence of the heat generated thereby on the detection unit and the spectroscope. Even if an air-cooling device is provided to cool the heat generated by the light source, the airflow generated thereby is prevented from flowing through the spectrometer, detector, or air path, and fluctuations in measurement conditions are prevented. Can be prevented.

上記発明においては、光源がアークランプからなることが好ましい。アークランプは、大光量の光を発するので、検出信号により検出される光量を増大させて、測定精度を向上することができる。   In the said invention, it is preferable that a light source consists of an arc lamp. Since the arc lamp emits a large amount of light, it is possible to increase the amount of light detected by the detection signal and improve the measurement accuracy.

上記発明においては、前記光源部に、前記光源を冷却する空冷装置が備えられていることが好ましい。この発明によれば、空冷装置の作動により、光源を冷却できるので、光量の大きな光源を使用することが可能となる。また、上記隔壁と窓部材とにより、空冷装置によって発生する気流が光学部に入らないように遮断されているので、空冷装置を用いても測定精度に悪影響を及ぼすことがない。   In the said invention, it is preferable that the light source part is equipped with the air-cooling apparatus which cools the said light source. According to the present invention, since the light source can be cooled by the operation of the air cooling device, it is possible to use a light source with a large amount of light. In addition, since the air flow generated by the air cooling device is blocked by the partition wall and the window member so as not to enter the optical unit, the measurement accuracy is not adversely affected even if the air cooling device is used.

上記発明においては、前記窓部材が、前記隔壁に設けられた貫通穴の全周にわたって塗布された弾性接着剤により、貫通穴を密封状態に閉塞していることが好ましい。
この発明によれば、窓部材は、光源から発せられた光を通過させる際に、光源に対向している表面に大きな輻射熱を受けるので、熱膨張させられる。本発明によれば、窓部材は隔壁に設けた貫通穴にリジッドに固定されているのではなく、弾性接着材料によって取り付けられているので、熱膨張させられても、弾性接着剤を伸縮させて、比較的自由に変形できる。したがって、窓部材に無理な応力が作用することが防止され、窓部材が破損することを防止できる。また、弾性接着剤は貫通穴の全周にわたって塗布されることにより貫通穴を密封状態に閉塞しているので、光源部と光学部とを密封状態に区画することができ、光源部において発生した気流や熱が光源部に漏れることを防止できる。
In the said invention, it is preferable that the said window member has obstruct | occluded the through-hole in the sealing state with the elastic adhesive agent apply | coated over the perimeter of the through-hole provided in the said partition.
According to this invention, when the light emitted from the light source is allowed to pass through, the window member receives a large amount of radiant heat on the surface facing the light source, and is thus thermally expanded. According to the present invention, the window member is not rigidly fixed to the through hole provided in the partition wall, but is attached by an elastic adhesive material, so that the elastic adhesive can be expanded and contracted even when thermally expanded. It can be deformed relatively freely. Therefore, it is possible to prevent excessive stress from acting on the window member, and to prevent the window member from being damaged. In addition, since the elastic adhesive is applied over the entire circumference of the through hole to close the through hole in a sealed state, the light source unit and the optical unit can be partitioned in a sealed state and generated in the light source unit Airflow and heat can be prevented from leaking to the light source section.

上記発明においては、前記窓部材が、端面を突き合わせ状態に配置される複数の窓部材片からなることが好ましい。
この発明によれば、複数の窓部材片がそれぞれの端面を突き合わせ状態に配置されて構成される窓部材により、光源部と光学部とが密封状態に遮断される。光源からの輻射熱により窓部材の表面温度が上昇させられても、それにより発生する窓部材の熱膨張は、各窓部材片の熱膨張に分散されるので、各窓部材片にかかる応力がさらに低減され、破損することが防止されることになる。
In the said invention, it is preferable that the said window member consists of a several window member piece arrange | positioned in the state which faced | matched the end surface.
According to this invention, a light source part and an optical part are interrupted | blocked in a sealing state by the window member comprised by arrange | positioning a plurality of window member pieces in the state which abutted each end surface. Even if the surface temperature of the window member is raised by the radiant heat from the light source, the thermal expansion of the window member generated thereby is distributed to the thermal expansion of each window member piece, so that the stress applied to each window member piece is further increased. It will be reduced and it will be prevented from breaking.

上記発明においては、前記窓部材片どうしの突き合わせられる端面が、窓部材片の厚さ方向に傾斜していることが好ましい。
この発明によれば、窓部材片どうしの突き合わせ面が厚さ方向に傾斜していることにより、窓部材片どうしが相対的に傾斜しても両者間の隙間が開かないように維持され、その結果、光源部と光学部とが遮断された状態に維持されることになる。
In the said invention, it is preferable that the end surface where the said window member pieces are faced | matched inclines in the thickness direction of a window member piece.
According to this invention, since the butting surfaces of the window member pieces are inclined in the thickness direction, even if the window member pieces are relatively inclined, the gap between the two is maintained so as not to be opened. As a result, the light source unit and the optical unit are maintained in a blocked state.

上記発明においては、前記窓部材が、特定の波長領域の光のみを透過させる波長特性を有することが好ましい。
この発明によれば、光源から発せられた光が窓部材を通過させられる際に、特定の波長領域の光のみが通過させられ、それ以外の光の通過が禁止される。これにより、測定に不要な光が光源部から光学部に入射されることを防止することができる。例えば、波長が1200nm以下の領域が測定には不要な場合、窓部材が1200nm以上の波長の光のみを透過する波長特性にすればよい。
In the said invention, it is preferable that the said window member has a wavelength characteristic which permeate | transmits only the light of a specific wavelength range.
According to this invention, when the light emitted from the light source is allowed to pass through the window member, only the light in a specific wavelength region is allowed to pass, and the passage of other light is prohibited. Thereby, it is possible to prevent light unnecessary for measurement from entering the optical unit from the light source unit. For example, when a region having a wavelength of 1200 nm or less is unnecessary for measurement, the window member may have a wavelength characteristic that transmits only light having a wavelength of 1200 nm or more.

本発明は、光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、時間間隔をあけて行われる測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置を提供する。   The present invention includes a light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after being incident on a living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring the glucose concentration in a living body based on the above, and a control device for performing a measurement operation at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement performed at a time interval A glucose concentration measuring device is provided.

この発明によれば、光源から発せられた光が分光器に入射されて分光された後に生体内に入射され、あるいは、光源から発せられた光が生体に入射された後に分光器において分光されることにより、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度が測定される。この場合において、グルコース濃度の測定は、測定の正確を期するために、あるいは、生体内のグルコース濃度の時間変化をみるために、時間間隔をおいて複数回行われる。一定の時間間隔をおいて行われる場合には、各測定時の装置の状態は一定であるために、測定のばらつきが生じないが、時間間隔が大きい場合には、装置が完全に停止状態から測定を開始するため、所定の暖機運転時間が必要になるとともに、暖機運転の仕方によっては測定結果にばらつきが生ずる可能性がある。
本発明によれば、制御装置の作動により、測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせるので、測定時には常に同等の運転状態に設定しておくことが可能となり、測定結果のばらつきを防止することが可能となる。
According to the present invention, the light emitted from the light source is incident on the spectroscope and separated and then enters the living body, or the light emitted from the light source is incident on the living body and then dispersed in the spectroscope. Thus, the glucose concentration in the living body is measured based on the absorbance at each wavelength. In this case, the measurement of the glucose concentration is performed a plurality of times at time intervals in order to ensure the accuracy of the measurement or to see the time change of the glucose concentration in the living body. When the measurement is performed at a certain time interval, the state of the device at each measurement is constant, so there is no variation in measurement, but when the time interval is large, the device is completely stopped. In order to start the measurement, a predetermined warm-up operation time is required, and the measurement result may vary depending on the way of the warm-up operation.
According to the present invention, the operation of the control device causes the measurement operation to be performed at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement, so that it is possible to always set the same operation state at the time of measurement. Thus, variations in measurement results can be prevented.

また、本発明は、光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、時間間隔をあけて行われる測定と測定との間に、連続的に測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置を提供する。   In addition, the present invention includes a light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after being incident on a living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in a living body based on the absorbance in the blood vessel, comprising a control device for continuously performing a measurement operation between measurements performed at time intervals Provide a measuring device.

この発明によれば、制御装置の作動により、測定とは別に、連続的に測定動作を行わせているので、測定時には常に同等の運転状態に設定しておくことが可能となり、さらに、測定結果のばらつき防止を図ることができる。   According to the present invention, since the measurement device is continuously operated by the operation of the control device, it is possible to always set the same operation state at the time of measurement, and the measurement result Can be prevented.

上記発明においては、測定とは別に行われる測定動作の際に作動させられ、光源からの光が生体に向けて出射されるのを禁止する制限手段を備えることが好ましい。
この発明によれば、制限手段の作動により、測定時以外に測定動作が行われても、光源からの光が生体に向けて出射されるのが禁止されるので、不要な光が生体に照射されることを防止することができる。光の種類によっては、生体に悪影響を及ぼす光もあるが、そのような場合にも生体への照射を測定時の必要最小限にとどめることができる。
In the said invention, it is preferable to provide the restriction | limiting means which is actuated in the case of the measurement operation performed separately from a measurement, and prohibits that the light from a light source is radiate | emitted toward a biological body.
According to this invention, even if a measurement operation is performed at a time other than the time of measurement, the light from the light source is prohibited from being emitted toward the living body due to the operation of the limiting means. Can be prevented. Depending on the type of light, there is light that adversely affects the living body, but even in such a case, irradiation to the living body can be kept to the minimum necessary for measurement.

上記発明においては、前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路を遮断するシャッタからなることが好ましい。
この発明によれば、シャッタの作動により、生体への出射光路が遮断されることによって、非測定時における生体への光の照射を簡易に禁止することができる。
In the above invention, it is preferable that the limiting means comprises a shutter that blocks an outgoing optical path to a living body during a measurement operation performed separately from the measurement.
According to the present invention, the light emission path to the living body is blocked by the operation of the shutter, so that irradiation of light to the living body during non-measurement can be easily prohibited.

上記発明においては、前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路に配置されて光を所定の方向へ反射させるミラーと、該ミラーにより反射された光を減衰させるフィルタと、該フィルタを透過した光を前記検出器へ入射させるバイパス手段とを備えることが好ましい。   In the above invention, the limiting means includes a mirror that is disposed in an optical path to the living body and reflects light in a predetermined direction during a measurement operation performed separately from the measurement, and the light reflected by the mirror. It is preferable to include a filter for attenuating, and bypass means for allowing light transmitted through the filter to enter the detector.

この発明によれば、非測定時にミラーを生体への出射光路に配置することにより、ミラーによって、生体に向かう光が遮断され所定の方向へ反射される。ミラーにより反射された光はフィルタを通過させられることによって減衰され、バイパス手段によって検出器へ入射させられる。すなわち、測定時のみならず非測定時にも光を分光器、検出器等に入射させておくことが可能となり、測定間隔が開くことによる測定のばらつきを防止することができる。   According to the present invention, when the mirror is arranged in the emission optical path to the living body during non-measurement, the light traveling toward the living body is blocked by the mirror and reflected in a predetermined direction. The light reflected by the mirror is attenuated by passing through the filter and is incident on the detector by the bypass means. That is, light can be incident on the spectroscope, detector, etc. not only during measurement but also during non-measurement, and measurement variations due to an increase in measurement interval can be prevented.

上記発明においては、前記フィルタが生体と同等の減衰率を有することが好ましい。
フィルタの減衰率を生体の減衰率と同等としておくことにより、非測定時にも測定時と同等の光を、分光器、検出器等に入射させておくことが可能となる。これにより、分光器や検出器等を常に測定状態と同等の状態におくことにより、測定間隔が開くことによる測定のばらつきをより一層防止することができる。
In the said invention, it is preferable that the said filter has an attenuation factor equivalent to a biological body.
By setting the attenuation rate of the filter to be equal to the attenuation rate of the living body, it is possible to make light equivalent to that at the time of measurement incident on a spectroscope, a detector, etc. even during non-measurement. Thereby, the dispersion | variation of the measurement by opening a measurement space | interval can be prevented further by always setting a spectrometer, a detector, etc. in the state equivalent to a measurement state.

上記発明においては、前記フィルタが、減衰率を変更可能な可変フィルタからなり、生体の減衰率に合わせて減衰率が変更されることが好ましい。
この発明によれば、測定対象である患者の個人差に合わせて減衰率を設定することにより、より厳密に測定対象による検出信号の変動を防止して、測定精度を向上することができる。
In the said invention, it is preferable that the said filter consists of a variable filter which can change an attenuation factor, and an attenuation factor is changed according to the attenuation factor of a biological body.
According to the present invention, by setting the attenuation rate according to the individual difference of the patient to be measured, it is possible to more strictly prevent the detection signal from being varied by the measurement object and improve the measurement accuracy.

上記発明においては、前記検出器の直前に、該検出器への光の入射を遮断可能な遮光手段が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、遮光手段の作動により、検出器への入射光が検出器の直前において遮られる。したがって、グルコース濃度測定装置内の迷光が検出器に入ることを防止して、検出器に何ら光の入らない状態を実現することができる。この状態における検出器からの出力値を得ることにより、検出信号のドリフト値を確認することができ、測定結果の精度向上に資することが可能となる。
In the said invention, it is preferable that the light-shielding means which can interrupt | block incidence of the light to this detector just before the said detector is provided.
According to this invention, the light incident on the detector is blocked immediately before the detector by the operation of the light blocking means. Therefore, stray light in the glucose concentration measuring device can be prevented from entering the detector, and a state where no light enters the detector can be realized. By obtaining the output value from the detector in this state, the drift value of the detection signal can be confirmed, which can contribute to improving the accuracy of the measurement result.

本発明によれば、光源が他の装置構成から隔離され、両者を窓部材によって接続しているので、光源として大光量のランプを採用しても、熱的な影響を窓部材によって遮断し、他の装置構成に過大な温度上昇を与えないようにすることができる。その結果、温度上昇による装置自体の特性変化や装置の熱変形による光路ズレなどによる検出信号のドリフトを低減して、測定精度を向上することができるという効果がある。また、窓部材によって光源と他の装置構成とを隔離しているので、光源に空冷装置のような冷却装置を設けても、光源周囲を流通させられた気流が他の装置構成に影響を与えることがなく、検出信号の変動を防止することができるという効果がある。   According to the present invention, since the light source is isolated from other device configurations and both are connected by the window member, even if a large light quantity lamp is employed as the light source, the thermal influence is blocked by the window member, It is possible to prevent other devices from being excessively heated. As a result, there is an effect that the measurement accuracy can be improved by reducing the drift of the detection signal due to the characteristic change of the apparatus itself due to the temperature rise or the optical path deviation due to the thermal deformation of the apparatus. In addition, since the light source and the other device configuration are separated by the window member, even if a cooling device such as an air cooling device is provided in the light source, the airflow circulated around the light source affects the other device configuration. There is an effect that fluctuation of the detection signal can be prevented.

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1〜図4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アークランプ等からなる光源2と、該光源2から出射された光を分光する分光器3と、該分光器3から出射された光を検出する参照光検出器4と、前記分光器3から出射された光を生体Aに向けて照射するとともに、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測定プローブ5と、該測定プローブ5により受光された光を検出する信号光検出器6と、該信号光検出器6により検出された光のスペクトルに基づいて生体A内のグルコース濃度を算出する演算部7とを備えている。これら光源2、分光器3、参照光検出器4、信号光検出器6および演算部7は、本体ケーシング8内に収容されている。
Hereinafter, a glucose concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment has a light source 2 composed of an arc lamp or the like that generates light to irradiate the living body A, and a spectroscope that splits light emitted from the light source 2 The light emitted from the spectroscope 3, the reference light detector 4 for detecting the light emitted from the spectroscope 3, and the light emitted from the spectroscope 3 toward the living body A and diffused or transmitted in the living body A A measurement probe 5 that receives light outside the living body A, a signal light detector 6 that detects light received by the measurement probe 5, and a living body A based on the spectrum of the light detected by the signal light detector 6 And an arithmetic unit 7 for calculating the glucose concentration therein. The light source 2, the spectroscope 3, the reference light detector 4, the signal light detector 6, and the calculation unit 7 are accommodated in the main body casing 8.

本体ケーシング8内には、光源2を含む光源部9と、分光器3、参照光検出器4、信号光検出器6および演算部7を含む光学部10とを密封状態に区画する隔壁11が設けられている。隔壁11の一部には貫通穴12が設けられている。該貫通穴12には、該貫通穴12を密封状態に閉塞する光学的に透明な材質、例えば、ガラス板材からなる窓部材13が配置されている。   In the main casing 8, there is a partition wall 11 that partitions the light source unit 9 including the light source 2 and the optical unit 10 including the spectroscope 3, the reference light detector 4, the signal light detector 6, and the calculation unit 7 in a sealed state. Is provided. A through hole 12 is provided in a part of the partition wall 11. A window member 13 made of an optically transparent material, for example, a glass plate material, which closes the through hole 12 in a sealed state is disposed in the through hole 12.

窓部材13は、貫通穴12の開口面積より大きな面積を有し、貫通穴12を閉塞するように配置されるとともに、貫通穴12の全周にわたって塗布されたシリコーンゴム(弾性接着剤)14によって隔壁11に固定されることにより、貫通穴12を密封して、光源部9と光学部10との間で空気が流通しないように遮断している。   The window member 13 has an area larger than the opening area of the through hole 12 and is disposed so as to close the through hole 12. The window member 13 is covered with silicone rubber (elastic adhesive) 14 applied over the entire circumference of the through hole 12. By fixing to the partition wall 11, the through hole 12 is sealed so that air does not flow between the light source unit 9 and the optical unit 10.

前記光源部9には、所定の温度、例えば、室温(20〜28℃)に調節された空気を光源2の周囲に流通させるよう供給する空冷装置15が配置されている。光源2であるアークランプは、大光量を照射できるが、その分、発熱量も多いため、発熱によって波長特性が変化することがある。このため、空冷装置15によって冷却することにより、一定の波長特性の光を照射することができるようになっている。
前記光源部9内の光源2と、前記光学部10内の分光器3とは、前記窓部材13を挟んで対向配置されている。光源2から発せられた光は、窓部材13を通過して光学部10内の分光器3に入射され、そこで、分光されることにより、所定の波長の光として、測定プローブ5に向けて出射されるようになっている。
The light source unit 9 is provided with an air cooling device 15 for supplying air adjusted to a predetermined temperature, for example, room temperature (20 to 28 ° C.) around the light source 2. The arc lamp as the light source 2 can irradiate a large amount of light. However, since the amount of heat generation is large, the wavelength characteristic may change due to heat generation. For this reason, by cooling with the air cooling device 15, the light of a fixed wavelength characteristic can be irradiated.
The light source 2 in the light source unit 9 and the spectroscope 3 in the optical unit 10 are arranged to face each other with the window member 13 interposed therebetween. The light emitted from the light source 2 passes through the window member 13 and is incident on the spectroscope 3 in the optical unit 10, where it is split and emitted toward the measurement probe 5 as light of a predetermined wavelength. It has come to be.

前記分光器3は、入力された高周波信号の周波数に応じて、入射された光の内の特定の波長の光のみをさらに偏光して出射する音響光学可変波長フィルタ(AOTF:Acoust-Optic
Tunable Filter、以下、AOTFという。)16と、該AOTF16に高周波信号を供給して制御するフィルタ制御部17とを備えている。
前記フィルタ制御部17は、AOTF16に対して特定の周波数の高周波信号を供給する。フィルタ制御部17からAOTF16に供給される高周波信号の周波数は、所定の速度で順次変更されるようになっている。
The spectroscope 3 is an acousto-optic variable wavelength filter (AOTF: Acoust-Optic) that further polarizes and emits only light of a specific wavelength of incident light according to the frequency of the input high-frequency signal.
Tunable Filter, hereinafter referred to as AOTF. ) 16 and a filter control unit 17 that supplies and controls a high-frequency signal to the AOTF 16.
The filter control unit 17 supplies a high frequency signal having a specific frequency to the AOTF 16. The frequency of the high frequency signal supplied from the filter control unit 17 to the AOTF 16 is sequentially changed at a predetermined speed.

また、フィルタ制御部17は、AOTF16に対して高周波信号を供給するのと同期して、該高周波信号を後述する演算部7に供給するようになっている。図中、符号18は、高周波信号の基本周波数を発生する発振器、符号19は加算器を示している。これにより、AOTF16および演算部7には、発振器18から供給される基本周波数とフィルタ制御部17から供給される周波数とが加算された周波数の高周波信号がそれぞれ入力されるようになっている。   The filter control unit 17 supplies the high frequency signal to the arithmetic unit 7 described later in synchronization with the supply of the high frequency signal to the AOTF 16. In the figure, reference numeral 18 denotes an oscillator that generates a fundamental frequency of a high-frequency signal, and reference numeral 19 denotes an adder. As a result, the AOTF 16 and the calculation unit 7 are each input with a high-frequency signal having a frequency obtained by adding the fundamental frequency supplied from the oscillator 18 and the frequency supplied from the filter control unit 17.

AOTF16から出力された偏光された光は、光ファイバ20,21によって本体ケーシング8の出口まで導かれるようになっている。このAOTF16の出口に配置された光ファイバ20は、特に制限されるものではないが、光源からの測定光をより多く取り込むために、比較的コア径の大きなマルチモードファイバやバンドルファイバが採用されることが好ましい。   The polarized light output from the AOTF 16 is guided to the outlet of the main casing 8 by the optical fibers 20 and 21. The optical fiber 20 disposed at the outlet of the AOTF 16 is not particularly limited, but a multimode fiber or a bundle fiber having a relatively large core diameter is adopted in order to capture more measurement light from the light source. It is preferable.

また、この光ファイバ20,21の間には、AOTF16から入射されてきた光を2方向に分岐させる光分岐部22が設けられている。この光分岐部22は、例えば、図2に示されるように、光ファイバ20の端面に対向して配置されたコリメートレンズ23と、該コリメートレンズ23によりコリメートされた光を2方向に分岐させるビームスプリッタ24と、分岐されたコリメート光を2本の光ファイバ21,25に集光させる2つの集光レンズ26,27とを備えている。   Further, between the optical fibers 20 and 21, there is provided a light branching section 22 that branches light incident from the AOTF 16 in two directions. For example, as shown in FIG. 2, the light branching unit 22 includes a collimating lens 23 disposed to face the end face of the optical fiber 20, and a beam that branches light collimated by the collimating lens 23 in two directions. The splitter 24 and the two condensing lenses 26 and 27 which condense the branched collimated light on the two optical fibers 21 and 25 are provided.

分岐後の一方の光ファイバ21は、前記本体ケーシング8の出口に接続され、もう一方の光ファイバ25は、分岐された光を参照光検出器4に導くように構成されている。光分岐部22におけるビームスプリッタ24の分岐比率は、例えば、本体ケーシング8の出口側に向かう測定光が95%、参照光検出器4に向かう参照光が5%程度となるように設定されている。   One of the branched optical fibers 21 is connected to the outlet of the main casing 8, and the other optical fiber 25 is configured to guide the branched light to the reference light detector 4. The branching ratio of the beam splitter 24 in the light branching unit 22 is set so that, for example, the measurement light traveling toward the outlet side of the main body casing 8 is 95% and the reference light traveling toward the reference light detector 4 is approximately 5%. .

本体ケーシング8の出口にはコネクタ28が設けられており、前記光分岐部22において分岐された一方の光ファイバ21が接続されている。また、本体ケーシング8の外側には、生体A組織表面に接触させられる測定プローブ5が設けられ、該測定プローブ5と前記コネクタ28とが照射用光ファイバ29によって接続されている。コネクタ28における光ファイバ21,29の接続は、同径のコアを有する光ファイバ21,29の端面どうしを突き当てるように配置することにより行われている。光ファイバ21,29の端面は、例えば、PC研磨されており、一方の光ファイバ21の端面から発せられた測定光を効率よく他方の光ファイバ29内に引き渡すことができるようになっている。   A connector 28 is provided at the outlet of the main casing 8, and one optical fiber 21 branched at the light branching portion 22 is connected thereto. Further, a measurement probe 5 that is brought into contact with the surface of the living body A tissue is provided outside the main body casing 8, and the measurement probe 5 and the connector 28 are connected by an irradiation optical fiber 29. Connection of the optical fibers 21 and 29 in the connector 28 is performed by arranging the end faces of the optical fibers 21 and 29 having the same diameter core so as to abut each other. The end faces of the optical fibers 21 and 29 are, for example, PC-polished so that measurement light emitted from the end face of one optical fiber 21 can be efficiently delivered into the other optical fiber 29.

前記測定プローブ5には、その先端面5aに、図3に示されるように、中心に1本の照射用光ファイバ29が配置され、その周囲に間隔をあけて複数本の受光用光ファイバ30が配置されている。すなわち、測定プローブ5の先端面5aを生体A組織表面に密着させた状態で装置を作動させることにより、測定プローブ5の中心から出射された測定光は、生体A内に入射され、拡散あるいは透過させられた後に、生体A表面に戻り、照射用光ファイバ29の周囲に配置されている受光用光ファイバ30によって信号光として受光されるようになっている。   As shown in FIG. 3, the measurement probe 5 has one irradiation optical fiber 29 at its center, as shown in FIG. 3, and a plurality of light receiving optical fibers 30 spaced around the periphery. Is arranged. That is, when the apparatus is operated with the distal end surface 5a of the measurement probe 5 in close contact with the surface of the living body A tissue, the measurement light emitted from the center of the measuring probe 5 enters the living body A and is diffused or transmitted. Then, the light returns to the surface of the living body A and is received as signal light by the light receiving optical fiber 30 disposed around the irradiation optical fiber 29.

各受光用光ファイバ30と照射用光ファイバ29との間の距離は、照射用光ファイバ29から出射された測定光が、所定の光路長を経て受光用光ファイバ30に受光されるような距離に設定されている。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1の場合には、グルコースを多く含む真皮領域にまで測定光が進達するように、約0.4〜0.8mmの距離をあけて配置されている。これにより、受光用光ファイバ30により受光される信号光は、生体A組織内を真皮の深さまで進達した光を多く含んでいるようになる。受光用光ファイバ30は、束ねられることによりファイババンドルを形成し、他のコネクタ31により本体ケーシング8に接続されている。   The distance between each light receiving optical fiber 30 and the irradiation optical fiber 29 is such that the measurement light emitted from the irradiation optical fiber 29 is received by the light receiving optical fiber 30 through a predetermined optical path length. Is set to In the case of the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the measuring light is arranged at a distance of about 0.4 to 0.8 mm so that the measuring light reaches the dermis region containing a lot of glucose. As a result, the signal light received by the light receiving optical fiber 30 contains a lot of light that has reached the depth of the dermis in the living body A tissue. The light receiving optical fiber 30 is bundled to form a fiber bundle, and is connected to the main casing 8 by another connector 31.

参照光検出器4および信号光検出器6は、例えば、PbSセンサ、あるいは、InGaAsセンサである。参照光検出器4は、上述したように、光分岐部22において分岐された一方の光ファイバ25の端面にレンズ37を介して対向配置されており、該光ファイバ25から出射されてきた参照光を検出して検出信号を出力するようになっている。また、信号光検出器6は、前記ファイババンドルを構成している受光用光ファイバ30の端面にレンズ37を介して対向配置されており、これら受光用光ファイバ30により受光され伝播されてきた信号光を検出して検出信号を出力するようになっている。   The reference light detector 4 and the signal light detector 6 are, for example, PbS sensors or InGaAs sensors. As described above, the reference light detector 4 is disposed so as to face the end surface of one optical fiber 25 branched at the light branching section 22 via the lens 37, and the reference light emitted from the optical fiber 25. Is detected and a detection signal is output. Further, the signal light detector 6 is disposed opposite to the end face of the light receiving optical fiber 30 constituting the fiber bundle via the lens 37, and the signal received and propagated by the light receiving optical fiber 30 is transmitted. It detects light and outputs a detection signal.

前記演算部7は、前記信号光検出器6の検出信号および前記参照光検出器4の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ32と、該アンプ32から出力された電気信号から特定の周波数の信号のみを抽出するロックイン検波器33と、該ロックイン検波器33から出力された電気信号をディジタル信号に変換するA/D変換器34と、該A/D変換器34から出力されたディジタル信号に基づいてグルコース濃度を算出するコンピュータ35とを備えている。   The arithmetic unit 7 amplifies the detection signal of the signal light detector 6 and the detection signal of the reference light detector 4 respectively, and outputs only a signal having a specific frequency from the electric signal output from the amplifier 32. Based on the lock-in detector 33 to be extracted, the A / D converter 34 that converts the electrical signal output from the lock-in detector 33 into a digital signal, and the digital signal output from the A / D converter 34 And a computer 35 for calculating the glucose concentration.

前記ロックイン検波器33は、前記フィルタ制御部17から供給された高周波信号を受信して、アンプ32からの電気信号から、高周波信号の周波数に一致する周波数成分の電気信号のみを抽出するようになっている。
また、コンピュータ35は、ロックイン検波器33により抽出された電気信号をA/D変換した出力信号と、前記フィルタ制御部17から供給された高周波信号の周波数に対応してAOTF16から発せられる光の波長信号とを入力されるようになっている。
The lock-in detector 33 receives the high-frequency signal supplied from the filter control unit 17 and extracts from the electrical signal from the amplifier 32 only the electrical signal having a frequency component that matches the frequency of the high-frequency signal. It has become.
Further, the computer 35 outputs an output signal obtained by A / D-converting the electrical signal extracted by the lock-in detector 33 and the light emitted from the AOTF 16 corresponding to the frequency of the high-frequency signal supplied from the filter control unit 17. A wavelength signal is input.

これにより、コンピュータ35においては、A/D変換器34から得られた複数の出力信号と、フィルタ制御部17から得られた各出力信号に対応する波長信号とから得られる出力信号のスペクトル分布に基づいて、特定の波長領域、例えば、波長1600nm近傍の領域における出力信号値からグルコース濃度が演算されるようになっている。
なお、コンピュータ35には、ディスプレイ(図示略)が備えられており、コンピュータ35において演算されたグルコース濃度値が表示されるようになっている。
Thereby, in the computer 35, the spectral distribution of the output signal obtained from the plurality of output signals obtained from the A / D converter 34 and the wavelength signal corresponding to each output signal obtained from the filter control unit 17 is obtained. Based on this, the glucose concentration is calculated from the output signal value in a specific wavelength region, for example, a region in the vicinity of the wavelength of 1600 nm.
The computer 35 is provided with a display (not shown) so that the glucose concentration value calculated by the computer 35 is displayed.

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を用いて生体A内の体液のグルコース濃度を測定するには、測定プローブ5の先端面5aを生体A、例えば、指先の表面に密着させる。なお、測定部位は、指先の他、掌、前腕等でもよい。
The operation of the glucose concentration measuring apparatus 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to measure the glucose concentration of the body fluid in the living body A using the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the distal end surface 5a of the measuring probe 5 is brought into close contact with the living body A, for example, the surface of the fingertip. The measurement site may be a palm, a forearm or the like in addition to the fingertip.

この状態で、光源2を作動させる。光源2としてアークランプを用いているので、光源2からは大光量の光が出射される。また、光源2を作動させると、光源2が発熱することになる。本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源部9に設けられた空冷装置15が作動させられることにより光源2が冷却される。したがって、光源2自体の温度変化による波長特性の変動を抑えながら、大光量の光を出射することが可能となる。   In this state, the light source 2 is operated. Since an arc lamp is used as the light source 2, a large amount of light is emitted from the light source 2. Further, when the light source 2 is operated, the light source 2 generates heat. According to the glucose concentration measuring device 1 according to the present embodiment, the light source 2 is cooled by operating the air cooling device 15 provided in the light source unit 9. Accordingly, it is possible to emit a large amount of light while suppressing fluctuations in wavelength characteristics due to temperature changes of the light source 2 itself.

この場合において、光源部9内には、空冷装置15の作動により、光源2の周囲に冷却空気流が発生させられる。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を含む光源部9と、その他の光学素子を含む光学部10とが隔壁11によって区画されているので、光源部9内を流通する空気流や光源部9内の熱が隔壁11によって遮断され、光学部10に漏れないように保持される。すなわち、光源2により加熱された空気が、光学部10内のAOTF16、参照光検出器4、信号光検出器6等の周囲に流通されないので、AOTF16等が周囲からの熱影響を受けることがなく、温度ドリフトや特性変動による測定精度の低下を防止することができる。   In this case, a cooling air flow is generated around the light source 2 in the light source unit 9 by the operation of the air cooling device 15. According to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the light source unit 9 including the light source 2 and the optical unit 10 including other optical elements are partitioned by the partition wall 11, and thus circulates in the light source unit 9. The air flow and heat in the light source unit 9 are blocked by the partition wall 11 and are held so as not to leak into the optical unit 10. That is, since the air heated by the light source 2 is not circulated around the AOTF 16, the reference light detector 4, the signal light detector 6 and the like in the optical unit 10, the AOTF 16 and the like are not affected by the heat from the surroundings. In addition, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to temperature drift and characteristic fluctuation.

一方、光源2から発せられた光は、隔壁11に設けられた窓部材13を通過させられてAOTF16に入射させられる。窓部材13は、光源2に対向して配置されているので、光源2からの輻射熱により加熱され、熱変形させられる。本実施形態によれば、窓部材13は隔壁11にリジッドに固定されているのではなく、隔壁11に設けられた貫通穴12の全周にわたって塗布されたシリコーンゴム14によって貫通穴12を密封するように隔壁11に取り付けられているので、窓部材13が熱変形しても、シリコーンゴム14が変形して窓部材13の変形を吸収し、窓部材13に過大な応力が発生することがない。また、シリコーンゴム14によって窓部材13と貫通穴12とが密閉状態に接着されているので、光源部9から光学部10への空気の流入が遮断されることになる。   On the other hand, the light emitted from the light source 2 passes through the window member 13 provided in the partition wall 11 and is incident on the AOTF 16. Since the window member 13 is disposed to face the light source 2, the window member 13 is heated by the radiant heat from the light source 2 and is thermally deformed. According to this embodiment, the window member 13 is not rigidly fixed to the partition wall 11 but seals the through hole 12 with the silicone rubber 14 applied over the entire circumference of the through hole 12 provided in the partition wall 11. Thus, even if the window member 13 is thermally deformed, the silicone rubber 14 is deformed to absorb the deformation of the window member 13 and an excessive stress is not generated in the window member 13. . Further, since the window member 13 and the through hole 12 are adhered in a sealed state by the silicone rubber 14, the inflow of air from the light source unit 9 to the optical unit 10 is blocked.

AOTF16を作動させるには、AOTF16により分光する測定光の波長に対応する周波数の高周波信号をフィルタ制御部17からAOTF16に供給する。これにより、入射された光から所定波長の測定光が分光されて出射されることになる。   In order to operate the AOTF 16, a high frequency signal having a frequency corresponding to the wavelength of the measurement light to be dispersed by the AOTF 16 is supplied from the filter control unit 17 to the AOTF 16. As a result, measurement light having a predetermined wavelength is split from the incident light and emitted.

本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、AOTF16の出射部にマルチモードファイバ20が接続されているので、分光時に測定光の出射角度が変動しても、あるいは、光学系の機械的なズレや変形が生じても、AOTF16から出射された測定光はコア径の大きなマルチモードファイバ20に漏れなく入射されることになる。その結果、光源2から発せられた光が無駄なく測定プローブ5に送られるので、生体Aから得られる信号光の光量を最大限に確保することができる。そして、受光量を大きく確保することでS/N比を改善し、測定精度を向上することができるという効果がある。   According to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, since the multimode fiber 20 is connected to the emission part of the AOTF 16, even if the emission angle of the measurement light fluctuates during the spectroscopy, or the optical system mechanically Even if misalignment or deformation occurs, the measurement light emitted from the AOTF 16 is incident on the multimode fiber 20 having a large core diameter without leakage. As a result, the light emitted from the light source 2 is sent to the measurement probe 5 without waste, so that the maximum amount of signal light obtained from the living body A can be ensured. In addition, there is an effect that the S / N ratio can be improved and the measurement accuracy can be improved by securing a large amount of received light.

AOTF16から出射された測定光は、光ファイバ20を介して光分岐部22に送られ、光分岐部22においてその一部を参照光として分岐される。分岐された参照光は、参照用光ファイバ25の端面に対向配置されている参照光検出器4によりそのまま検出されることになる。   The measurement light emitted from the AOTF 16 is sent to the optical branching unit 22 through the optical fiber 20, and a part of the measurement light is branched using the optical branching unit 22 as reference light. The branched reference light is detected as it is by the reference light detector 4 disposed opposite to the end face of the reference optical fiber 25.

参照光を分離された残りの測定光は、集光レンズ26によって、光ファイバ21内に入射されて、コネクタ28により接続されている測定プローブ5の照射用光ファイバ29に入射させられる。コネクタ28においては、同径のコアを有する光ファイバ21,29どうしの端面が突き当てられた状態に接続されているので、伝達されてきた測定光が外部に漏れることなく測定プローブ5の先端面5aから出射されることになる。   The remaining measurement light from which the reference light is separated is incident on the optical fiber 21 by the condenser lens 26 and is incident on the irradiation optical fiber 29 of the measurement probe 5 connected by the connector 28. Since the connector 28 is connected in a state where the end faces of the optical fibers 21 and 29 having the same diameter core are in contact with each other, the transmitted measurement light does not leak to the outside, and the distal end face of the measurement probe 5 The light is emitted from 5a.

生体A内に入射された測定光は、生体A内を進行する間に、生体A組織に衝突して拡散される。測定光は、通過する生体A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外に出射された信号光は、通過した生体A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。   The measurement light incident in the living body A collides with the living body A tissue and diffuses while traveling in the living body A. The measurement light absorbs light in a specific wavelength region according to the components of the living body A tissue and body fluid that pass therethrough. Therefore, the signal light that has been diffused in the living body A and returned to the surface of the living body A and emitted to the outside of the living body A has a reduced amount of light in a specific wavelength region according to the living body A tissue or body fluid that has passed through. It will be.

受光用光ファイバ30は、上述したように照射用光ファイバ29との間の距離を一定に固定されているので、その距離に応じた深さまで進達した光を多く含む信号光を受光する。本実施形態の場合には、測定光は真皮領域まで進達した後に、信号光として受光用光ファイバ30に受光されるので、受光される信号光はグルコースの情報を多く含んでいることになる。
受光された信号光は、受光用光ファイバ30を介して本体ケーシング8内に戻され、受光用光ファイバ30の端面に対向配置されている信号光検出器6により検出される。
Since the light receiving optical fiber 30 has a fixed distance from the irradiation optical fiber 29 as described above, the light receiving optical fiber 30 receives signal light containing a large amount of light that has reached a depth corresponding to the distance. In the case of the present embodiment, the measurement light reaches the dermis region and then received by the light receiving optical fiber 30 as signal light, so that the received signal light contains a lot of glucose information.
The received signal light is returned into the main body casing 8 through the light receiving optical fiber 30 and detected by the signal light detector 6 disposed opposite to the end face of the light receiving optical fiber 30.

信号光検出器6および参照光検出器4からの出力信号は、演算部7に入力されると、アンプ32によってそれぞれ増幅される。信号光検出器6により検出される信号光の大きさは、生体Aに入射される光、すなわち、AOTF16から発せられた測定光の強度の変動とともに変動する。したがって、生体Aへの入射前の測定光の一部を参照光として参照光検出器4により検出しておき、後述するコンピュータ35において受光された信号光から差し引くことにより、AOTF16から発せられる測定光の強度変動による信号光強度の変動を除去することが可能となる。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、光分岐部22における分岐比率が、測定光95%、参照光5%程度に設定されているので、測定光が生体A内で大きく減衰されて得られる信号光と参照光とのレベル差を減少させて測定光の強度変動による信号光強度の変動を効果的に除去することができる。この場合に、コンピュータ35においては、参照光検出器4からの出力信号に所定の係数をかけることにより、信号レベルを調整してもよい。   When the output signals from the signal light detector 6 and the reference light detector 4 are input to the arithmetic unit 7, they are each amplified by the amplifier 32. The magnitude of the signal light detected by the signal light detector 6 varies with fluctuations in the intensity of the light incident on the living body A, that is, the measurement light emitted from the AOTF 16. Therefore, a part of the measurement light before entering the living body A is detected by the reference light detector 4 as the reference light, and is subtracted from the signal light received by the computer 35 described later, whereby the measurement light emitted from the AOTF 16 It is possible to eliminate fluctuations in signal light intensity due to fluctuations in intensity. In the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the branching ratio in the light branching unit 22 is set to about 95% measuring light and about 5% reference light, so that the measuring light is greatly attenuated in the living body A. By reducing the level difference between the obtained signal light and the reference light, it is possible to effectively eliminate fluctuations in the signal light intensity due to fluctuations in the intensity of the measurement light. In this case, the computer 35 may adjust the signal level by applying a predetermined coefficient to the output signal from the reference light detector 4.

アンプ32において増幅された各光検出器4,6からの出力信号は、それぞれロックイン検波器33を通過させられる。これにより、フィルタ制御部17からAOTF16に入力された高周波信号に対応する波長の光に関する出力信号のみが抽出される。したがって、抽出された出力信号には、生体Aに入射された測定光と波長を同じくする生体Aからの散乱光の情報のみが含まれ、他の波長の光、例えば、外来光に関する情報は除かれている。その結果、外来光等によるノイズの発生を抑制することができる。   The output signals from the photodetectors 4 and 6 amplified in the amplifier 32 are passed through the lock-in detector 33, respectively. Thereby, only the output signal regarding the light of the wavelength corresponding to the high frequency signal input into AOTF16 from the filter control part 17 is extracted. Therefore, the extracted output signal includes only information on scattered light from the living body A having the same wavelength as that of the measurement light incident on the living body A, and excludes information on other wavelengths, for example, extraneous light. It is. As a result, generation of noise due to external light or the like can be suppressed.

そして、ロックイン検波器33において抽出された出力信号は、それぞれA/D変換器34によってディジタル信号に変換させられてコンピュータ35に入力される。フィルタ制御部17からAOTF16に入力される高周波信号の周波数が順次変更されており、コンピュータ35には、生体Aに入射させた測定光の波長情報が、フィルタ制御部17から順次供給される。したがって、コンピュータ35においては、出力信号と波長情報との関係を示す波長特性が求められていくことになる。また、コンピュータ35は、求めた波長特性の内、所定の波長領域、例えば、波長1600nm近傍の領域における出力信号値を求めることにより、生体A内部のグルコース濃度を演算する。そして、演算されたグルコース濃度値は、ディスプレイに表示されることになる。   The output signals extracted by the lock-in detector 33 are converted into digital signals by the A / D converter 34 and input to the computer 35. The frequency of the high-frequency signal input from the filter control unit 17 to the AOTF 16 is sequentially changed, and the wavelength information of the measurement light incident on the living body A is sequentially supplied from the filter control unit 17 to the computer 35. Therefore, in the computer 35, wavelength characteristics indicating the relationship between the output signal and the wavelength information are required. Further, the computer 35 calculates the glucose concentration inside the living body A by obtaining an output signal value in a predetermined wavelength region, for example, a region near the wavelength of 1600 nm, among the obtained wavelength characteristics. Then, the calculated glucose concentration value is displayed on the display.

以上説明したように、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1によれば、光源2としてアークランプを採用したので、大光量の光を生体A内に照射することができる。生体Aに向けて照射する光量が多ければ、生体A内において拡散または透過して生体A外に戻る光量を増大させることができるので、情報量を増大させて、測定精度を高めることができる。   As described above, according to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, since the arc lamp is employed as the light source 2, a large amount of light can be irradiated into the living body A. If the amount of light emitted toward the living body A is large, the amount of light that diffuses or permeates within the living body A and returns to the outside of the living body A can be increased, so that the amount of information can be increased and the measurement accuracy can be increased.

また、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として大光量のアークランプを採用したことによって発熱量が増大しても、空冷装置15の作動により光源2の温度が過大に上昇しないように構成されているので、光源2の波長特性の変動を抑制することができる。これにより、光源2自体の波長特性の変動による測定精度の低下を防止することができる。   Further, according to the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, even if the calorific value is increased by employing a large light quantity arc lamp as the light source 2, the temperature of the light source 2 becomes excessive due to the operation of the air cooling device 15. Since it is configured not to rise, fluctuations in the wavelength characteristics of the light source 2 can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to fluctuations in the wavelength characteristics of the light source 2 itself.

また、空冷装置15による気流や、光源2の温度上昇による空気の流れが発生しても、その気流が光検出器4,6やAOTF16の周囲に流通しないように、光学部9が、隔壁11によって光源部10から隔離されているので、光源2の温度上昇による光学部10内の部品の特性変動を防止することができる。   Further, even if an air flow caused by the air cooling device 15 or an air flow due to the temperature rise of the light source 2 is generated, the optical unit 9 includes the partition wall 11 so that the air flow does not flow around the photodetectors 4 and 6 and the AOTF 16. Therefore, it is possible to prevent fluctuations in the characteristics of the components in the optical unit 10 due to the temperature rise of the light source 2.

また、光源2から発せられた光を光ファイバによってAOTF16に導くのではなく、窓部材13を通過させて、空中光路によりAOTF16に入射させるので、従来のハロゲンランプのような光源からの光をファイババンドルの端面に入射させる場合と比較すると、受光面積の制限を受けることがなく、光量の損失を低減することができる。   In addition, the light emitted from the light source 2 is not guided to the AOTF 16 by the optical fiber, but is allowed to pass through the window member 13 and enter the AOTF 16 by an aerial optical path. Compared with the case where the light is incident on the end face of the bundle, the light receiving area is not limited and the loss of light amount can be reduced.

さらに、光源2に対向して配置されている窓部材13に、光源2からの輻射熱により熱変形が生じても、窓部材13が弾性のあるシリコーンゴム14により隔壁11に取り付けられているので、窓部材13に作用する熱応力が抑制され、亀裂等の損傷の発生を未然に防止することができる。したがって、大光量のアークランプによっても、健全な状態を維持して、耐久的に、高い測定精度でグルコース濃度を測定することができる。   Furthermore, even if thermal deformation occurs due to radiant heat from the light source 2 on the window member 13 disposed facing the light source 2, the window member 13 is attached to the partition wall 11 with elastic silicone rubber 14, The thermal stress acting on the window member 13 is suppressed, and the occurrence of damage such as cracks can be prevented in advance. Therefore, even with a large amount of arc lamp, the glucose concentration can be measured with high measurement accuracy while maintaining a healthy state.

また、光分岐部22により、測定光の一部を参照光として分離して検出し、検出された信号光との差分をとることで測定光の強度レベルの変動による信号光強度の変動による測定精度の低下を抑制することができる。また、AOTF16の出口にマルチモードファイバ20を接続したので、AOTF16における出射角の変動、あるいは、光学系における機械的なズレや変形によってもAOTF16から出射される光を無駄なく回収して測定プローブ5に送ることができる。   Further, the optical branching unit 22 separates and detects a part of the measurement light as the reference light and takes a difference from the detected signal light, thereby measuring the signal light intensity due to the fluctuation of the measurement light intensity level. A decrease in accuracy can be suppressed. In addition, since the multimode fiber 20 is connected to the outlet of the AOTF 16, the light emitted from the AOTF 16 can be recovered without waste due to fluctuations in the emission angle of the AOTF 16, or mechanical deviations or deformations in the optical system. Can be sent to.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
第1に、光源2として大光量のアークランプを採用したが、これに代えて、他のランプを採用してもよい。発熱量が大きく空冷装置15が必要となるような光源2を採用する場合に、本発明は、特に有効である。
第2に、分光器3として、AOTF16を備える構造のものを採用したが、これに代えて、グレーティングとスキャンミラーとを組み合わせたもの等を採用してもよい。
第3に、光分岐部22として、コリメートレンズ23、集光レンズ26,27およびビームスプリッタ24を組み合わせたものを例示して説明したが、これに代えて、図4に示されるように、ファイバカプラ36により分岐する構造のものにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above.
First, an arc lamp with a large amount of light is used as the light source 2, but other lamps may be used instead. The present invention is particularly effective when employing the light source 2 that generates a large amount of heat and requires the air cooling device 15.
Secondly, the spectroscope 3 having a structure including the AOTF 16 is employed, but instead, a combination of a grating and a scan mirror may be employed.
Thirdly, the optical branching unit 22 has been described by exemplifying a combination of the collimating lens 23, the condensing lenses 26 and 27, and the beam splitter 24. However, instead of this, as shown in FIG. A structure branched by a coupler 36 may be used.

第4に、単一のガラス板材からなる窓部材13を採用したが、これに代えて、図5に示されるように、中央において分割された2枚の窓部材片13a,13bからなる窓部材13を採用してもよい。この場合、窓部材片13a,13bどうしの端面を密着状態に突き当てることにより、端面間を通過する気流を遮断すればよい。   Fourth, the window member 13 made of a single glass plate material is employed, but instead of this, as shown in FIG. 5, the window member made of two window member pieces 13a and 13b divided at the center. 13 may be adopted. In this case, the airflow passing between the end faces may be blocked by abutting the end faces of the window member pieces 13a and 13b against each other.

このように構成することで、光源2に最も近接する窓部材13の中央部において発生する局所的な熱変形を予め形成された分割線13cによって逃がし、窓部材13に過大な応力が発生して破損することを未然に防止することができる。
また、図6に示されるように、相互に突き当てる窓部材片13a,13bの端面13dを、窓部材片13a,13bの厚さ方向に傾斜させておくことも効果的である。このように構成することで、窓部材13を通過する気流をより確実に遮断することができるとともに、取付状態あるいは熱変形等により窓部材片13a,13bどうしが相互にずれた場合においても、厚さ方向にまっすぐに貫通する隙間が形成されないようにすることができる。
With this configuration, local thermal deformation that occurs in the central portion of the window member 13 that is closest to the light source 2 is released by the previously formed dividing line 13c, and excessive stress is generated in the window member 13. It is possible to prevent damage.
In addition, as shown in FIG. 6, it is also effective to incline the end surfaces 13d of the window member pieces 13a and 13b that abut each other in the thickness direction of the window member pieces 13a and 13b. With this configuration, the airflow passing through the window member 13 can be more reliably blocked, and even when the window member pieces 13a and 13b are displaced from each other due to the attached state or thermal deformation, the thickness is increased. It is possible to prevent the formation of a gap that penetrates straight in the vertical direction.

第5に、光学的に透明なガラス板材からなる窓部材13を採用したが、これに代えて、さらに、特定の波長領域の光のみを通過させる波長特性を有するガラス板材を採用することにしてもよい。例えば、1200nm未満の波長を有する光の通過を禁止し、1200nm以上の波長を有する光のみを通過させるフィルタとして機能させることにより、光源部9から光学部10への光の通過に伴う熱の伝播を抑制することができる。また、上記波長領域以外にも、グルコース濃度の測定に不必要な、あるいは有害な波長帯域の光の通過を窓部材13によって禁止すれば、光検出器4,6によって検出される光から不要な成分を除去して、測定精度をさらに向上することが可能となる。   Fifth, although the window member 13 made of an optically transparent glass plate material is adopted, instead of this, a glass plate material having a wavelength characteristic that allows only light in a specific wavelength region to pass is adopted. Also good. For example, the propagation of heat accompanying the passage of light from the light source unit 9 to the optical unit 10 is performed by prohibiting the passage of light having a wavelength of less than 1200 nm and allowing only light having a wavelength of 1200 nm or more to pass through. Can be suppressed. In addition to the above wavelength range, if the window member 13 prohibits the passage of light in a wavelength band that is unnecessary or harmful to the glucose concentration, it is unnecessary from the light detected by the photodetectors 4 and 6. It is possible to further improve the measurement accuracy by removing the components.

また、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、信号光検出器6および参照光検出器4からの出力信号をそれぞれ別個のアンプ32で増幅し、別個のロックイン検波器33およびA/D変換器34を介してコンピュータ35に入力し、該コンピュータ35において差分処理を行うこととしたが、これに代えて、図7に示されるように、差動アンプ32′に入力することにより、得られた差分信号を単一のロックイン検波器33およびA/D変換器34を介してコンピュータ35に入力することにしてもよい。   In the glucose concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the output signals from the signal light detector 6 and the reference light detector 4 are amplified by separate amplifiers 32, respectively, and separate lock-in detectors 33 and A / Although it is input to the computer 35 via the D converter 34 and the difference processing is performed in the computer 35, instead of this, as shown in FIG. 7, by inputting to the differential amplifier 32 ′, The obtained difference signal may be input to the computer 35 via the single lock-in detector 33 and the A / D converter 34.

また、上記実施形態においては、光分岐部22から出射された光を、光ファイバ21,29により測定プローブ5に導く装置を例に挙げて説明したが、これに代えて、図8に示されるように、光分岐部22の出力側に複数の光ファイバ21′,29′からなるファイババンドルを配置し、各光ファイバ29′ごとに複数の測定プローブ5′を設けることにしてもよい。このようにすることで、アークランプ等から発光された光量を可能な限り多く伝播させるとともに、各測定プローブ5′の照射用光ファイバ29′の口径を小さくして、照射用光ファイバ29′から生体A内に発せられ受光用光ファイバ30に戻る光の進達度を狭い範囲に限定することができる。   Moreover, in the said embodiment, although demonstrated taking the example of the apparatus which guides the light radiate | emitted from the optical branching part 22 to the measurement probe 5 by the optical fibers 21 and 29, it replaces with this and is shown by FIG. As described above, a fiber bundle composed of a plurality of optical fibers 21 ′ and 29 ′ may be arranged on the output side of the optical branching section 22, and a plurality of measurement probes 5 ′ may be provided for each optical fiber 29 ′. In this way, the amount of light emitted from the arc lamp or the like is propagated as much as possible, and the diameter of the irradiation optical fiber 29 ′ of each measurement probe 5 ′ is reduced, so that the irradiation optical fiber 29 ′ can be reduced. The degree of progress of the light emitted into the living body A and returning to the light receiving optical fiber 30 can be limited to a narrow range.

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40について、図9を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40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の符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、光源2、分光器3、光検出器4,6を所定時間間隔で作動させる制御装置41を備えている点で、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。
Next, a glucose concentration measuring apparatus 40 according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the description of the glucose concentration measuring device 40 according to the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the glucose concentration measuring device 1 according to the first embodiment described above, and the description will be simplified. .
The glucose concentration measurement device 40 according to the present embodiment includes a control device 41 that operates the light source 2, the spectroscope 3, and the photodetectors 4 and 6 at predetermined time intervals, and thus the glucose concentration according to the first embodiment. This is different from the concentration measuring apparatus 1.

グルコース濃度の測定は、測定の安定を図るため、あるいは、生体A内におけるグルコース濃度値の経時変化を観測するために、時間間隔をあけて複数回測定される。時間間隔は、例えば、5分、10分等の一定時間間隔である場合もあり、測定者によって不定時間間隔で行われる場合もある。   The measurement of the glucose concentration is measured a plurality of times at time intervals in order to stabilize the measurement or to observe the change over time of the glucose concentration value in the living body A. The time interval may be a fixed time interval such as 5 minutes or 10 minutes, or may be performed at an indefinite time interval by the measurer.

測定が一定時間間隔で行われる場合には、制御装置41は、測定時刻、あるいは測定時間間隔を予めプログラムされていて、その測定時刻になると、あるいは測定時間間隔が経過すると、光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせ、生体Aへの光の照射を行うようになっている。また、測定が不定時間間隔で、測定者主導で行われる場合には、測定者により手動で光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせ、生体Aへの光の照射が行われるようになっている。   When the measurement is performed at a constant time interval, the control device 41 is programmed in advance with the measurement time or the measurement time interval, and when the measurement time is reached or when the measurement time interval elapses, the light source 2, the spectroscope 3 and the photodetectors 4 and 6 perform a measurement operation, and the living body A is irradiated with light. When measurement is performed at an indefinite time interval and led by the measurer, the measurer manually causes the light source 2, the spectroscope 3 and the photodetectors 4 and 6 to perform the measurement operation so that the light to the living body A is transmitted. Irradiation is performed.

本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、測定が一定時間間隔あるいは不定時間間隔で行われるいずれの場合においても、その最小の測定時間間隔より十分に小さい所定の時間間隔、例えば、1〜2分間隔で、制御装置41が、光源2、分光器3および光検出器4,6に測定動作を行わせるように構成されている。すなわち、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置40は、測定時刻に達していない場合、あるいは、測定者が手動で測定動作を行わない場合であっても、所定の時間間隔が経過すると、測定時と同様の測定動作を光源2、分光器3および光検出器4,6に行わせるようになっている。   The glucose concentration measuring apparatus 40 according to the present embodiment has a predetermined time interval sufficiently smaller than the minimum measurement time interval, for example, 1 to 2, regardless of whether the measurement is performed at a constant time interval or an indefinite time interval. At the minute interval, the control device 41 is configured to cause the light source 2, the spectroscope 3, and the photodetectors 4 and 6 to perform measurement operations. That is, the glucose concentration measuring device 40 according to the present embodiment is configured to perform measurement when a predetermined time interval elapses even when the measurement time has not been reached, or even when the measurer does not perform the measurement operation manually. The light source 2, the spectroscope 3, and the photodetectors 4 and 6 are made to perform the same measurement operation as in FIG.

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、測定時のみならず、測定時間間隔より短い時間間隔で装置各部が測定時と同様の測定動作を行わせられるので、測定時には、光源2、分光器3および光検出器4,6を、同等の温度状態に設定することができる。また、光源2、分光器3および光検出器4,6のみならず、これらが測定動作させられることにより光が通過する光ファイバ20,21,29,30や光分岐部22等の光学部品等も、同等の温度状態として測定を行うことが可能となる。   According to the glucose concentration measuring apparatus 40 according to the present embodiment configured in this way, not only at the time of measurement, but each part of the apparatus is caused to perform the same measurement operation as at the time of measurement at a time interval shorter than the measurement time interval. At the time of measurement, the light source 2, the spectroscope 3, and the photodetectors 4 and 6 can be set to an equivalent temperature state. Further, not only the light source 2, the spectroscope 3, and the light detectors 4 and 6, but also optical components such as the optical fibers 20, 21, 29, 30 and the light branching portion 22 through which light passes when these are operated for measurement. However, it is possible to perform measurement at an equivalent temperature state.

その結果、発熱による光検出器4,6の温度ドリフトや光源2の波長特性変動等による測定値のばらつきを抑えて、測定精度を向上することができる。特に、ベッドサイドモニタのように、患者がベッドに寝た状態で長時間にわたり測定を継続する場合に、光源2や分光器3および光検出器4,6その他の光学部品の熱的な時定数に対して十分に短い時間間隔で、定期的に測定動作を行っておくことにより、安定した測定条件で高い精度の測定を行うことができるので効果的である。
また、測定とは別に測定動作を行わせる時間間隔は短ければ短いほど、より同一の温度状態で測定することができるので効果的である。また、時間間隔をゼロとして、連続的に測定動作を行わせておくことで、さらに安定した測定時の温度状態を達成することができる。
As a result, it is possible to improve measurement accuracy by suppressing variations in measured values due to temperature drift of the photodetectors 4 and 6 due to heat generation, wavelength characteristic variation of the light source 2, and the like. In particular, when the measurement is continued for a long time with the patient lying on the bed like a bedside monitor, the thermal time constants of the light source 2, the spectroscope 3, the photodetectors 4, 6, and other optical components. On the other hand, it is effective to perform the measurement operation regularly at sufficiently short time intervals, so that highly accurate measurement can be performed under stable measurement conditions.
In addition to the measurement, the shorter the time interval for performing the measurement operation, the more effective the measurement can be performed at the same temperature state. In addition, a more stable temperature state at the time of measurement can be achieved by setting the time interval to zero and continuously performing the measurement operation.

次に、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50について、図10を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50の説明において、上述した各実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を簡略化する。   Next, a glucose concentration measuring apparatus 50 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the description of the glucose concentration measuring device 50 according to the present embodiment, the same reference numerals are assigned to portions having the same configuration as the glucose concentration measuring devices 1 and 40 according to the above-described embodiments, and the description is simplified. .

本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50は、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置40において、測定とは別に行われる測定動作の際に作動させられ、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのを禁止する制限手段51を備えている。
具体的には、図9に示されるように、第1、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40の光分岐部22からの出口に配されていた光ファイバ21に代えて、一対のコリメートレンズ52,53により空中光路(出射光路)54を形成し、該空中光路54に制限手段51を設けている。制限手段51は、測定時に、図中に鎖線で示すように、空中光路54外に配置され、測定とは別に行われる測定動作の際に、図中に実線で示すように、空中光路54内へ移動させられて光を遮断するシャッタ55を備えている。
The glucose concentration measuring device 50 according to the present embodiment is activated during the measurement operation performed separately from the measurement in the glucose concentration measuring device 40 according to the second embodiment, and the light from the light source 2 is applied to the living body A. Limiting means 51 that prohibits the light from being emitted is provided.
Specifically, as shown in FIG. 9, instead of the optical fiber 21 arranged at the outlet from the optical branching unit 22 of the glucose concentration measuring apparatuses 1 and 40 according to the first and second embodiments, An aerial optical path (outgoing optical path) 54 is formed by the pair of collimating lenses 52 and 53, and a limiting means 51 is provided in the aerial optical path 54. The limiting means 51 is arranged outside the aerial optical path 54 at the time of measurement, as shown by a chain line in the figure, and in the aerial optical path 54 as shown by a solid line in the figure at the time of a measurement operation performed separately from the measurement. And a shutter 55 that blocks the light.

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50によれば、シャッタ55の作動により、測定時以外の測定動作時には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されることが禁止される。例えば、ベッドサイドモニタのように、患者が測定プローブ5を着用した状態で長時間にわたって断続的に測定を継続する場合には、測定時以外には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されないようにすることが好ましい。光源2の光出力値によっては、長時間照射することが生体Aに悪影響を及ぼす可能性もあるからである。   According to the glucose concentration measuring apparatus 50 according to the present embodiment configured as described above, the light from the light source 2 is emitted toward the living body A during the measurement operation other than the measurement by the operation of the shutter 55. prohibited. For example, when the measurement is continued intermittently for a long time with the patient wearing the measurement probe 5 like a bedside monitor, the light from the light source 2 is directed toward the living body A except during the measurement. It is preferable not to emit light. This is because, depending on the light output value of the light source 2, irradiation for a long time may adversely affect the living body A.

本実施形態によれば、測定時以外の測定動作時には、シャッタ55により空中光路54が遮断されるので、生体Aへの光の照射は行われない。また、測定時には、シャッタ55が空中光路54外に退けられることによって、光源2からの光は、シャッタ55に邪魔されることなく生体Aに向けて出射されることになる。したがって、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置50によれば、生体Aに悪影響を及ぼすことなく、長時間にわたって安定した測定を継続することができるという効果がある。   According to the present embodiment, during the measurement operation other than the measurement time, the aerial optical path 54 is blocked by the shutter 55, so that the living body A is not irradiated with light. At the time of measurement, the shutter 55 is retracted out of the aerial optical path 54, so that the light from the light source 2 is emitted toward the living body A without being obstructed by the shutter 55. Therefore, according to the glucose concentration measuring apparatus 50 according to the present embodiment, there is an effect that stable measurement can be continued for a long time without adversely affecting the living body A.

次に、本発明の第4の実施形態に係るグルコース濃度測定装置60について、図11を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60の説明において、上述した各実施形態に係るグルコース濃度測定装置1,40,50と構成を共通とする箇所に同一の符号を付して説明を簡略化する。   Next, a glucose concentration measuring apparatus 60 according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the description of the glucose concentration measuring device 60 according to the present embodiment, the same reference numerals are assigned to portions having the same configuration as the glucose concentration measuring devices 1, 40, and 50 according to the above-described embodiments, and the description is simplified. Turn into.

本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60は、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50において、シャッタ55の代わりにミラー61を配置し、前記信号光検出器5の入射光路62にミラー63を配置し、これらミラー61,63間にフィルタ64を配置することにより構成されている。ミラー61は、第3の実施形態におけるシャッタ55と同様に、測定時には、図中に鎖線で示すように、空中光路54外に配置されて、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのを許容し、測定時以外の測定動作時には、図中に実線で示されるように、空中光路54内に配置されて、光が生体Aに向けて出射されるのを遮断するとともに、異なる方向に向けて反射するようになっている。図中、ミラー61は、空中光路54に対して45°傾けて設定されており、光を90°屈折した方向に反射するように構成されている。   In the glucose concentration measuring device 60 according to the present embodiment, a mirror 61 is disposed instead of the shutter 55 in the glucose concentration measuring device 50 according to the third embodiment, and the mirror 63 is disposed in the incident light path 62 of the signal light detector 5. And a filter 64 is arranged between the mirrors 61 and 63. Similar to the shutter 55 in the third embodiment, the mirror 61 is disposed outside the aerial optical path 54 during measurement, and light from the light source 2 is emitted toward the living body A, as indicated by a chain line in the drawing. And is arranged in the aerial optical path 54 to block light from being emitted toward the living body A, as shown by a solid line in the figure, during a measurement operation other than the measurement. Reflects in the direction. In the figure, the mirror 61 is set to be inclined by 45 ° with respect to the aerial optical path 54 and is configured to reflect light in a direction refracted by 90 °.

また、ミラー63も、測定時には、図中に鎖線で示すように、信号光検出器6の入射光路62外に配置されて、生体A側から入射光路62に入射されてきた光を信号光検出器6に向けて通過させ、測定時以外の測定動作時には、図中に実線で示すように、入射光路62内に配置されて、前記ミラー61により90°角度を変えた方向に反射された光を反射して信号光検出器6の入射光路62に乗せるべく、さらに90°屈折させるように構成されている。すなわち、ミラー63によって、光を生体Aに入射させることなく信号光検出器6に迂回させるバイパス手段が構成されている。   Further, at the time of measurement, the mirror 63 is also arranged outside the incident optical path 62 of the signal light detector 6 and detects the light incident on the incident optical path 62 from the living body A side, as indicated by a chain line in the figure. In the measurement operation other than at the time of measurement, the light is disposed in the incident light path 62 and reflected by the mirror 61 in the direction changed by 90 ° angle, during the measurement operation other than the measurement time. So that the light is reflected on the incident light path 62 of the signal light detector 6 and is further refracted by 90 °. That is, the mirror 63 constitutes a bypass means for making the signal light detector 6 bypass the light without entering the living body A.

さらに、フィルタ64は、ミラー61により反射された光を通過させる際に、その光を減衰させて出射するように構成されている。フィルタ64の減衰率は、例えば、生体Aにおいて拡散または透過される際の減衰率と同等の減衰率に設定されている。   Further, the filter 64 is configured to attenuate and emit the light reflected by the mirror 61 when passing the light. The attenuation rate of the filter 64 is set to an attenuation rate equivalent to the attenuation rate when diffused or transmitted through the living body A, for example.

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60によれば、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50と同様に、測定時以外の測定動作時には、光源2からの光が生体Aに向けて出射されるのが防止され、測定時には、生体Aへの光の出射が許容される。
また、測定時以外の測定動作時には、光源2から発せられた光は、AOTF16において分光され、光分岐部22を通過した後、ミラー61によって反射されてフィルタ64を通過させられる。フィルタ64に入射された光は、フィルタ64を通過させられることにより、生体Aにおいて拡散または透過されたのと同等の減衰率で減衰させられ、その後、ミラー63によって信号光検出器6への入射光路62に戻されて信号光検出器6に入射される。
According to the glucose concentration measuring device 60 according to the present embodiment configured as described above, light from the light source 2 is emitted during the measurement operation other than the measurement, similarly to the glucose concentration measuring device 50 according to the third embodiment. It is prevented from being emitted toward the living body A, and emission of light to the living body A is allowed at the time of measurement.
In a measurement operation other than the measurement operation, the light emitted from the light source 2 is split by the AOTF 16, passes through the light branching unit 22, is reflected by the mirror 61, and passes through the filter 64. The light incident on the filter 64 is attenuated at an attenuation rate equivalent to that diffused or transmitted in the living body A by being passed through the filter 64, and then incident on the signal light detector 6 by the mirror 63. It returns to the optical path 62 and enters the signal light detector 6.

すなわち、測定時のみならず測定時以外の測定動作時においても、第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置40と同様に、光源2、分光器3および光検出器4,6に電源投入され、測定時と同等の測定動作が行われるとともに、第3の実施形態に係るグルコース濃度測定装置50と同様に、非測定時における生体Aへの光の照射が禁止される。さらに、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60によれば、測定時以外の連続的または断続的な測定動作時においても、測定時と同様に信号光検出器6に、生体Aにおいて拡散または透過されたのと同等の光が入射されるので、信号光検出器6を、実際の測定状態に配しておくことができる。その結果、さらに確実に測定条件のばらつきによる測定精度の低下を防止することができる。   That is, not only at the time of measurement but also at the time of the measurement operation other than the time of measurement, the light source 2, the spectroscope 3, and the photodetectors 4 and 6 are powered on in the same manner as the glucose concentration measuring device 40 according to the second embodiment. The measurement operation equivalent to that at the time of measurement is performed, and similarly to the glucose concentration measurement device 50 according to the third embodiment, irradiation of light to the living body A at the time of non-measurement is prohibited. Furthermore, according to the glucose concentration measuring apparatus 60 according to the present embodiment, even during continuous or intermittent measurement operation other than during measurement, the signal light detector 6 is diffused or transmitted in the living body A in the same manner as during measurement. Since light equivalent to the incident light is incident, the signal light detector 6 can be placed in an actual measurement state. As a result, it is possible to more reliably prevent a decrease in measurement accuracy due to variations in measurement conditions.

なお、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置60においては、フィルタ64として、生体Aと同等の減衰率を有するものを採用したが、これに代えて、減衰率を変更可能なフィルタを採用してもよい。すなわち、生体Aの個体差によって、生体A内における光の減衰率は相違するため、個体差に合わせて減衰率を調節可能とすることが効果的である。   In the glucose concentration measuring apparatus 60 according to the present embodiment, a filter 64 having an attenuation factor equivalent to that of the living body A is adopted, but instead, a filter capable of changing the attenuation factor is adopted. Also good. That is, since the light attenuation rate in the living body A differs depending on the individual difference of the living body A, it is effective to make the attenuation rate adjustable according to the individual difference.

具体的には、減衰率の異なる複数のフィルタを交換可能に配置してもよく、また、液晶フィルタのように、指令信号に合わせて、減衰率を変更することにしてもよい。例えば、測定時に信号光検出器6および参照光検出器4により検出される光の強度を記憶しておき、これら光検出器4,6の検出結果に基づいて生体Aの減衰率をその都度計算し、フィルタに対して指令信号を送ることにしてもよい。   Specifically, a plurality of filters having different attenuation factors may be arranged so as to be replaceable, or the attenuation factors may be changed in accordance with a command signal like a liquid crystal filter. For example, the intensity of light detected by the signal light detector 6 and the reference light detector 4 at the time of measurement is stored, and the attenuation rate of the living body A is calculated each time based on the detection results of these light detectors 4 and 6. The command signal may be sent to the filter.

また、上記各実施形態においては、図12に示されるように、信号光検出器6および参照光検出器4の直前に、これらの検出器4,6への光の入射を遮断可能なシャッタ70を設けることにしてもよい。シャッタ70の作動により、光検出器4,6への光の入射を光検出器4,6の直前において遮断することができるので、さらに上流に設ける場合と比較すると、迷光が光検出器4,6内に入ることをより確実に防止することができる。
そして、シャッタ70を作動させたときの光の入射が遮られた状態での各光検出器4,6の出力を取得しておくことにより、検出信号のドリフト値を正確に測定でき、その後の測定結果の評価に利用して測定精度を向上することが可能となる。検出信号のドリフト値の測定は、グルコース濃度の測定ごとに、あるいは、定期的に行うこととすればよい。
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 12, a shutter 70 capable of blocking light incident on these detectors 4 and 6 immediately before the signal light detector 6 and the reference light detector 4. May be provided. The operation of the shutter 70 can block the incidence of light on the photodetectors 4 and 6 immediately before the photodetectors 4 and 6. 6 can be more reliably prevented.
Then, by acquiring the outputs of the photodetectors 4 and 6 in a state in which the incidence of light when the shutter 70 is operated is interrupted, the drift value of the detection signal can be accurately measured. It is possible to improve the measurement accuracy by using the evaluation of the measurement result. The measurement of the drift value of the detection signal may be performed every measurement of the glucose concentration or periodically.

本発明の一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。It is the schematic which shows the whole structure of the glucose concentration measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のグルコース濃度測定装置の光分岐部を説明する概略図である。It is the schematic explaining the light branching part of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. 図1のグルコース濃度測定装置の測定プローブ先端面を示す図である。It is a figure which shows the measurement probe front end surface of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. 図2の光分岐部の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the optical branching part of FIG. 図1のグルコース濃度測定装置の隔壁に設けた窓部材の変形例を示す正面図である。It is a front view which shows the modification of the window member provided in the partition of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. 図1のグルコース濃度測定装置の隔壁に設けた窓部材の他の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the other modification of the window member provided in the partition of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. 図1のグルコース濃度測定装置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. 図1のグルコース濃度測定装置の他の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other modification of the glucose concentration measuring apparatus of FIG. この発明の第2の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the glucose concentration measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 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を部分的に示す概略図である。It is the schematic which shows partially the glucose concentration measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態に係るグルコース濃度測定装置を部分的に示す概略図である。It is the schematic which shows partially the glucose concentration measuring apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の各実施形態に係るグルコース濃度測定装置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of the glucose concentration measuring apparatus which concerns on each embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A 生体
1,40、50,60 グルコース濃度測定装置
2 光源
3 分光器
4,6 光検出器(検出器)
9 光源部
10 光学部
11 隔壁
12 貫通穴
13 窓部材
13a,13b 窓部材片
14 シリコーンゴム(弾性接着剤)
15 空冷装置
41 制御装置
51 制限手段
54 空中光路(出射光路)
55 シャッタ
61 ミラー
63 ミラー(バイパス手段)
64 フィルタ
70 シャッタ(遮光手段)
A Living body 1,40,50,60 Glucose concentration measuring device 2 Light source 3 Spectrometer 4,6 Photodetector (detector)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Light source part 10 Optical part 11 Partition 12 Through-hole 13 Window member 13a, 13b Window member piece 14 Silicone rubber (elastic adhesive)
15 Air Cooling Device 41 Control Device 51 Limiting Means 54 Aerial Light Path (Outgoing Light Path)
55 Shutter 61 Mirror 63 Mirror (Bypass means)
64 Filter 70 Shutter (light blocking means)

Claims (15)

ランプからなる光源と、該光源から発せら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後、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、
光源を収容する光源部と、分光器および検出器を収容する光学部とが隔壁により相互に区画されるとともに、
該隔壁に、前記光源部の光源からの光を透過して分光器に入射させる光学的に透明な窓部材が設けられているグルコース濃度測定装置。
A light source comprising a lamp, a spectroscope for spectrally separating the light emitted from the light source, and a detector for detecting light diffused or transmitted in the living body after being dispersed in the spectroscope, the absorbance at each wavelength A glucose concentration measuring device for measuring a glucose concentration in a living body based on
The light source unit that houses the light source and the optical unit that houses the spectroscope and the detector are mutually partitioned by a partition,
The glucose concentration measuring device, wherein the partition wall is provided with an optically transparent window member that transmits light from the light source of the light source unit and enters the spectroscope.
前記光源が、アークランプからなる請求項1に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the light source is an arc lamp. 前記光源部に、前記光源を冷却する空冷装置が備えられている請求項1または請求項2に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the light source unit includes an air cooling device that cools the light source. 前記窓部材が、前記隔壁に設けられた貫通穴の全周にわたって塗布された弾性接着剤により、貫通穴を密封状態に閉塞している請求項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。   The glucose concentration according to any one of claims 1 to 3, wherein the window member seals the through hole in a sealed state with an elastic adhesive applied over the entire circumference of the through hole provided in the partition wall. measuring device. 前記窓部材が、端面を突き合わせ状態に配置される複数の窓部材片からなる請求項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。   The glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the window member is composed of a plurality of window member pieces arranged in a state in which end faces thereof are butted together. 前記窓部材片どうしの突き合わせられる端面が、窓部材片の厚さ方向に傾斜している請求項5に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 5, wherein end surfaces of the window member pieces that are brought into contact with each other are inclined in a thickness direction of the window member pieces. 前記窓部材が、特定の波長領域の光のみを透過させる波長特性を有する請求項1から請求項6のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the window member has a wavelength characteristic that transmits only light in a specific wavelength region. 光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、
時間間隔をあけて行われる測定とは別に、測定間隔より短い所定の時間間隔をあけて測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置。
A light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after entering the living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and is generated based on the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in the body,
A glucose concentration measurement apparatus comprising a control device that performs a measurement operation at a predetermined time interval shorter than the measurement interval separately from the measurement performed at a time interval.
光源と、該光源から発せられた光を生体への入射前または入射後に分光する分光器と、生体内において拡散または透過した光を検出する検出器とを備え、各波長における吸光度に基づいて生体内のグルコース濃度を測定するグルコース濃度測定装置であって、
時間間隔をあけて行われる測定と測定との間に、連続的に測定動作を行わせる制御装置を備えるグルコース濃度測定装置。
A light source, a spectroscope that separates light emitted from the light source before or after entering the living body, and a detector that detects light diffused or transmitted in the living body, and is generated based on the absorbance at each wavelength. A glucose concentration measuring device for measuring glucose concentration in the body,
A glucose concentration measurement apparatus comprising a control device that continuously performs a measurement operation between measurements performed at intervals of time.
測定とは別に行われる測定動作の際に作動させられ、光源からの光が生体に向けて出射されるのを禁止する制限手段を備える請求項8または請求項9に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 8 or 9, further comprising a limiting unit that is activated during a measurement operation performed separately from the measurement and prohibits light from the light source from being emitted toward the living body. 前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路を遮断するシャッタからなる請求項10に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 10, wherein the restricting unit includes a shutter that blocks an outgoing optical path to a living body during a measurement operation performed separately from the measurement. 前記制限手段が、測定とは別に行われる測定動作の際に生体への出射光路に配置されて光を所定の方向へ反射させるミラーと、該ミラーにより反射された光を減衰させるフィルタと、該フィルタを透過した光を前記検出器へ入射させるバイパス手段とを備える請求項10に記載のグルコース濃度測定装置。   A mirror that is arranged in an outgoing light path to the living body and reflects light in a predetermined direction during a measurement operation performed separately from the measurement, and a filter that attenuates the light reflected by the mirror; The glucose concentration measuring apparatus according to claim 10, further comprising bypass means for allowing light transmitted through the filter to enter the detector. 前記フィルタが生体と同等の減衰率を有する請求項12に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 12, wherein the filter has an attenuation rate equivalent to that of a living body. 前記フィルタが、減衰率を変更可能な可変フィルタからなり、生体の減衰率に合わせて減衰率が変更される請求項12に記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to claim 12, wherein the filter is a variable filter whose attenuation rate can be changed, and the attenuation rate is changed in accordance with the attenuation rate of a living body. 前記検出器の直前に、該検出器への光の入射を遮断可能な遮光手段が設けられている請求項1から請求項14のいずれかに記載のグルコース濃度測定装置。   The glucose concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein a light shielding means capable of blocking light incident on the detector is provided immediately before the detector.
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