JP2005300451A - Light irradiation device and glucose concentration measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、所定帯域の光から特定波長を分光して出力する光照射装置、および光照射装置を用いた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 light irradiation device that splits and outputs a specific wavelength from light in a predetermined band, and a glucose concentration measurement device using the light irradiation device.
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、ハロゲンランプから発せられた所定波長帯域の光を光ファイバによって分光器へ導き、分光器により分光された特定波長の光を生体に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発せられた光のうちの大部分は、光ファイバ内に入射されることなく外部へ漏れてしまうという不都合がある。
このような不都合を回避するために、例えば、ハロゲンランプの代わりに複数の広帯域光源を用い、これらの光源から発せられた光を合波した後に分光器へ導き、分光器により特定波長の光を分光して、生体に照射する手法が提案されている。この手法によれば、各波長帯域の光の強度を高めることができるため、比較的強度の高い光を効率的に生体内に入射させることができる。
The method disclosed in
In order to avoid such inconveniences, for example, a plurality of broadband light sources are used in place of the halogen lamp, and the light emitted from these light sources is combined and then guided to the spectroscope. A technique for performing spectroscopic and irradiating a living body has been proposed. According to this method, since the intensity of light in each wavelength band can be increased, light with relatively high intensity can be efficiently incident on the living body.
ところで、分光器では、特性上、分光対象の光(メインローブ)の周辺波長に、サイドローブと呼ばれるノイズ成分がかならず発生する。従来は、1つのハロゲンランプから発せられた略同じ強度の光を分光していたので、メインローブに対するサイドローブの光強度は微弱であった。しかし、複数の光源を用いた場合には、各光源の光強度が異なることも少なくない。この場合、分光される波長によっては、サイドローブが測定に対して大きな影響を与えることとなり、グルコース濃度の測定を精度良く行うことができないという問題があった。 By the way, in the spectroscope, due to the characteristics, a noise component called a side lobe is always generated in the peripheral wavelength of the light (main lobe) to be dispersed. Conventionally, since light having substantially the same intensity emitted from one halogen lamp is dispersed, the light intensity of the side lobe with respect to the main lobe has been weak. However, when a plurality of light sources are used, the light intensity of each light source is often different. In this case, the side lobe has a great influence on the measurement depending on the wavelength of the spectrum, and there is a problem that the glucose concentration cannot be measured with high accuracy.
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、サイドローブの低減を図り指向性の高い光を出射させることができる光照射装置及び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 an object thereof is to provide a light irradiation device and a glucose concentration measuring device capable of reducing side lobes and emitting light having high directivity.
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、波長帯域の異なる光を発する複数の広帯域光源と、該広帯域光源から入射された光のうち、特定波長の光を分光する分光手段と、前記分光手段により分光される該特定波長に応じて、いずれか1つの前記広帯域光源から発せられた光を該分光手段へ入射させる制御手段とを備える光照射装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a plurality of broadband light sources that emit light having different wavelength bands, a spectroscopic unit that splits light of a specific wavelength among light incident from the broadband light source, and the specific wavelength that is split by the spectroscopic unit. Accordingly, there is provided a light irradiating apparatus including a control unit that causes light emitted from any one of the broadband light sources to enter the spectroscopic unit.
本発明によれば、広帯域光源から発せられた光は分光手段へ導かれ、特定波長の光が分光されて分光手段から出力される。この場合において、分光手段に入射される光は、特定波長に応じて決められたいずれか1つの広帯域光源から発せられた光となるので、他の広帯域光源が発する波長帯域にわたって、サイドローブが発生することを回避でき、サイドローブの低減を図ることが可能となる。 According to the present invention, the light emitted from the broadband light source is guided to the spectroscopic means, and the light having a specific wavelength is split and output from the spectroscopic means. In this case, since the light incident on the spectroscopic means is light emitted from any one of the broadband light sources determined according to the specific wavelength, side lobes are generated over the wavelength bands emitted by the other broadband light sources. This can be avoided, and the side lobes can be reduced.
また、上記記載の光照射装置は、前記広帯域光源と前記分光手段との間に、いずれかの広帯域光源からの光を選択的に通過又は遮断する光遮断手段を備え、前記制御手段が、前記特定波長に応じて、該光遮断手段を制御することが好ましい。
この発明によれば、広帯域光源と分光手段との間に各広帯域光源から出射された光を通過又は遮断させる光遮断手段を備えるので、非常に簡易な構成により1つの広帯域光源から発せられた光を分光手段へ導くことが可能となる。
Further, the light irradiation apparatus described above includes a light blocking unit that selectively passes or blocks light from any broadband light source between the broadband light source and the spectroscopic unit, and the control unit includes the control unit, It is preferable to control the light blocking means according to a specific wavelength.
According to the present invention, since the light blocking means for passing or blocking the light emitted from each broadband light source is provided between the broadband light source and the spectroscopic means, the light emitted from one broadband light source with a very simple configuration. Can be guided to the spectroscopic means.
また、上記光照射装置は、前記広帯域光源と前記分光手段との間に光スイッチを備え、前記制御手段が、該光スイッチをオンオフすることにより、いずれか1つの広帯域光源の光を前記分光手段へ入射させることが好ましい。
本発明によれば、前記広帯域光源と前記分光手段との間に光スイッチを備えるので、簡単な構成及び制御処理により、いずれか1つの光源から発せられた光を分光手段へ導くことが可能となる。
The light irradiation device includes an optical switch between the broadband light source and the spectroscopic unit, and the control unit turns on and off the optical switch, thereby causing the spectroscopic unit to emit light from any one of the broadband light sources. It is preferable to make it enter into.
According to the present invention, since the optical switch is provided between the broadband light source and the spectroscopic means, it is possible to guide the light emitted from any one light source to the spectroscopic means with a simple configuration and control processing. Become.
また、上記光照射装置は、前記広帯域光源と前記分光手段との間に、前記広帯域光源から出射される光の強度を調節するフィルタを設けることが好ましい。
本発明によれば、フィルタにより各広帯域光源から出射される光の強度を調節するので、光の波長純度を向上することができ、1つの広帯域光源から発せられた波長帯域内においても、サイドローブを低減することが可能となる。
Moreover, it is preferable that the said light irradiation apparatus provides the filter which adjusts the intensity | strength of the light radiate | emitted from the said broadband light source between the said broadband light source and the said spectroscopy means.
According to the present invention, since the intensity of light emitted from each broadband light source is adjusted by the filter, the wavelength purity of the light can be improved, and even within the wavelength band emitted from one broadband light source, the side lobe is improved. Can be reduced.
また、本発明は、生体に光を照射させる請求項1から請求項5のいずれかの項に記載の光照射装置と、該生体からの戻り光を検出する光検出手段と、該光検出手段により検出された光のスペクトルに基づいて、前記生体内のグルコース濃度を算出する演算手段とを備えるグルコース濃度測定装置を提供する。
本発明によれば、ノイズの少ない指向性の高い光を照射させる光照射装置を採用するので、ノイズの少ない光を生体に照射させることができ、精度の高いグルコース濃度測定を実現させることが可能となる。
Further, the present invention provides a light irradiation apparatus according to any one of
According to the present invention, since the light irradiation device that irradiates light with low directivity with less noise can be used, it is possible to irradiate the living body with light with less noise, and to realize highly accurate glucose concentration measurement. It becomes.
本発明に係る光照射装置によれば、サイドローブの低減を図ることが可能となる。その結果、ノイズの少ない指向性の高い光を出射することができるという効果を奏する。 According to the light irradiation apparatus according to the present invention, it is possible to reduce the side lobes. As a result, there is an effect that light with high directivity with less noise can be emitted.
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、〔第1の実施形態〕、〔第2の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a glucose concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail in the order of [first embodiment] and [second embodiment] with reference to the drawings.
〔第1の実施形態〕
図1は本発明の第1の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の構成を示す図である。図1に示されるように、本実施形態に係るグルコース濃度測定装置1は、所定の波長帯域にわたり、波長を変更しながら測定光を試料に照射させる光照射部(光照射装置)4と、生体A内で拡散あるいは透過した光を生体A外部において検出する光検出部(光検出手段)5と、該光検出部5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(演算手段)6とを主な構成要素として備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a glucose concentration measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a glucose
上記光照射部4は、複数の広帯域光源7〜11を備え、生体Aに照射する光を発生する光源2と、光源2の出力側に備えられた光スイッチ12と、光源2から光スイッチ12を介して導かれた光を分光する分光部(分光手段)3とを備えている。
上記光源2は、複数の広帯域光源7〜11、例えば、ASE光源7〜9やSLD光源10、11を備えている。各広帯域光源7〜11は、その出射する光の波長帯域を異にしている。図2に示す例では、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て、分割した各波長帯域が各広帯域光源7〜11に割り当てられている。具体的には、広帯域光源7は、1430〜1520nm、広帯域光源8は、1520〜1610nm、広帯域光源9は、1650〜1690nm、広帯域光源10は、1360〜1430nm、広帯域光源11は1610〜1650nmの波長帯域を有している。各広帯域光源7〜11は、数10〜数100nmの波長帯域を有し、数10μm程度の空間的に小さな径の光を発生するようになっている。
The light irradiation unit 4 includes a plurality of broadband light sources 7 to 11, a light source 2 that generates light to irradiate the living body A, an
The light source 2 includes a plurality of broadband light sources 7 to 11, for example, ASE light sources 7 to 9 and
前記光源2と光スイッチ12とは、光ファイバ24により接続されている。上述したように広帯域光源7〜11は空間的に小さい径の光を発する光源であるため、光源と共役な点を光ファイバ24の端面に位置させれば、広帯域光源から発せられた光を高効率に光ファイバ24に入射させることができる。光ファイバ24としては、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が、各光源の光出力口の形状に対応した端面形状を有することが望ましい。
The light source 2 and the
光スイッチ12は、光源2を構成する各広帯域光源7〜11に対応してそれぞれ設けられた複数の光スイッチ12a〜12eを備えている。これらの光スイッチ12a〜12eは、後述するコンピュータ(制御手段)49によりオンオフされることによって、いずれか1つの広帯域光源から発せられた光を分光部3へ入射させる。
光スイッチ12から出射された光は、光ファイバ29によって分光部3に導かれている。この光ファイバ29は、特に制限されるものではなく、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。
The
The light emitted from the
前記分光部3は、入力された高周波の周波数に応じて、入射された光の内の特定の波長の光のみをさらに分光して出射する音響光学可変波長フィルタ25(AOTF:Acousto-Optic Tunable Filter、以下、AOTFという。)と、所定の速さで高周波信号の周波数を変更しながら出力するフィルタ制御部26と、所定の周波数の高周波信号を出力する発振器27と、乗算器28とを備えている。
フィルタ制御部26は、コンピュータから入力される周波数可変信号に基づいて、所定の速度で周波数が順次変化する高周波信号(以下「制御信号」という。)を出力する。一方、発振器27は、一定の周波数(以下「チョッピング周波数」という。)の高周波信号(以下「チョッピング信号」という。)を出力する。乗算器28は、フィルタ制御部26から出力される制御信号と、発振器27から出力されるチョッピング信号を乗算して、AOTF25へ供給する。この結果、AOTF25へは、チョッピング周波数でチョッピングされた制御信号が供給されることとなる。
また、発振器27から出力されるチョッピング信号は、後述する演算部6のロックイン検波器47に対しても供給される。
The spectroscopic unit 3 is an acousto-optic variable wavelength filter 25 (AOTF: Acousto-Optic Tunable Filter) that further divides and emits only light of a specific wavelength of incident light according to an input high frequency frequency. , Hereinafter referred to as AOTF), a
The
The chopping signal output from the
AOTF25から出力された偏光された光は、光ファイバ30、32によって装置本体31の出口まで導かれるようになっている。このAOTF25の出口に配置された光ファイバ30は、特に制限されるものではないが、AOTF25の出力角度に変動が生じても、その光を全て光ファイバ30の端面から入射させることができるように、比較的コア径の大きなマルチモードファイバが採用されることが好ましい。マルチモードファイバによれば、光学系の機械的なズレや変形によって光路が変動する場合にも、AOTF25から出射される光を漏れなく入射させることが可能である。
The polarized light output from the
また、この光ファイバ30、32の間には、AOTF25から入射されてきた光を2方向に分岐させる光分岐部33が設けられている。この光分岐部33は、例えば、図3に示されるように、光ファイバ30の端面に対向して配置されたコリメートレンズ34と、該コリメートレンズ34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35と、分岐されたコリメート光を2本の光ファイバ32、36に集光させる2つの集光レンズ37、38とを備えている。
Further, between the
分岐後の一方の光ファイバ32は、前記装置本体31の出口に接続され、もう一方の光ファイバ36は、後述する光検出部5の参照光検出器44に分岐された光を導くように構成されている。光分岐部33におけるビームスプリッタ35の分岐比率は、例えば、装置本体31の出口側に向かう測定光が95%、参照光検出器に向かう参照光が5%程度となるように設定されている。
One of the branched
装置本体31の出口にはコネクタ39が設けられており、前記光分岐部33において分岐された一方の光ファイバ32が接続されている。また、装置本体31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40が設けられ、該測定プローブ40と前記コネクタ39とが照射用光ファイバ41によって接続されている。コネクタ39における光ファイバ32、41の接続は、同径のコアを有する光ファイバ32、41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32、41の端面は、例えば、PC研磨されており、一方の光ファイバ32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41内に引き渡すことができるようになっている。
A
前記測定プローブ40には、その先端面40aに、図4に示されるように、中心に1本の照射用光ファイバ41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42が配置されている。すなわち、測定プローブ40の先端面40a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40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41の周囲に配置されている受光用光ファイバ42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. 4, the
各受光用光ファイバ42と照射用光ファイバ41との間の距離は、照射用光ファイバ41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42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42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42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43により装置本体31に接続されている。
The distance between each light receiving
前記光検出部5は、2つの光検出器44、45を備えている。これら光検出器44、45は、例えば、PbSセンサ、あるいは、InGaAsセンサである。一方の参照光検出器44は、上述したように、光分岐部33において分岐された一方の光ファイバ36の端面に対向配置されており、該光ファイバ36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、他方の信号光検出器45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42の端面に対向して配置されており、これら受光用光ファイバ42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 light detection unit 5 includes two
前記演算部6は、前記信号光検出器45の検出信号および前記参照光検出器44の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ46と、該アンプ46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47と、該ロックイン検波器47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48と、該A/D変換器48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49とを備えている。
前記ロックイン検波器47は、前記発振器27から供給されたチョッピング信号に同期して、アンプ46からの電気信号を検出する。
The
The lock-in
また、コンピュータ49には、ロックイン検波器47により検出された電気信号をA/D変換した出力信号が入力されるようになっている。コンピュータ49では、該A/D変換器48から出力されたディジタル信号とフィルタ制御部26へ供給した周波数可変信号とに基づくグルコース濃度の演算処理と、光スイッチ12のオン/オフ制御とが並行して行われている。
Further, an output signal obtained by A / D converting the electrical signal detected by the lock-in
具体的には、上記グルコース濃度の演算処理については、A/D変換器48から得られた複数の出力信号と、周波数可変信号とに基づいて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吸光度を求め、これに基づいてグルコース濃度を求める。
一方、光スイッチ12のオンオフ制御については、以下のように行う。
まず、コンピュータ49は、図5に示すように、分光される特定波長に応じて、各光スイッチ12a〜12eに対するオン/オフの制御タイミングが予め設定されている光スイッチ制御テーブルを備えている。そして、コンピュータ49は、フィルタ制御部26へ供給する周波数可変信号と、図5に示されている光スイッチ制御テーブルとに基づいて、各光スイッチ12a〜12eのオンオフを制御する。
なお、コンピュータ49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49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。
Specifically, the calculation processing of the glucose concentration is based on the spectral distribution of the output signal obtained based on the plurality of output signals obtained from the A /
On the other hand, the on / off control of the
First, as shown in FIG. 5, the
The
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40の先端面40a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
In order to measure the glucose concentration of the body fluid in the living body A using the glucose
この状態で、光照射装置4を作動させる。光照射装置4の全ての広帯域光源7〜11が作動させられることにより、広帯域光源7〜11から発せられた各波長帯域の光が光ファイバ24の端面に漏れなく入射される。そして、光ファイバ24内を伝達されてきた各波長帯域の光は、それぞれ対応する光スイッチ12a〜12eに入射される。
一方、コンピュータ49は、フィルタ制御部26へ供給する周波数可変信号に基づき、AOTF25の分光のタイミングに先駆けて、分光対象となる波長に対応するいずれか1つの広帯域光源の光がAOTF25へ導かれるように、光スイッチ12a〜12eのオンオフを制御する。例えば、AOTF25により分光される波長λXが1520nmから1610nmの間に該当している場合、コンピュータ49は、図5に示す光スイッチ制御テーブルに基づいて、光スイッチ12をオンオフ制御する。具体的には、光スイッチ12bをオンし、その他の光スイッチ12a、及び12c〜12eをオフする。これにより、光スイッチ12bに対応する広帯域電源8(ASE2)の光のみが、光スイッチ12bを介してAOTF25へ導かれる。図6の上図における実線部分がAOTF25へ導かれる光を表している。
In this state, the light irradiation device 4 is operated. By operating all the broadband light sources 7 to 11 of the light irradiation device 4, the light of each wavelength band emitted from the broadband light sources 7 to 11 is incident on the end face of the
On the other hand, based on the frequency variable signal supplied to the
AOTF25は、乗算器28からチョッピング周波数にしたがって断続的に供給される制御信号の周波数に基づいて、広帯域光源8により発せられた1520nmから1610nmの波長帯域を有する光のうち、波長λXの光を分光し、測定光として出射する。
これにより、所定波長λXの光がチョッピング周波数で断続的にAOTF25から出射される。
この場合において、AOTF25へは、広帯域電源8(ASE2)の光のみが入力されているため、図6の下図に示されるように、他の広帯域光源、例えば、広帯域電源7(ASE1)が発する波長帯域にわたって、サイドローブが発生することを回避できる。この結果、ノイズ成分の少ない指向性の高い測定光をAOTF25から出射することが可能となり、S/N比を改善し、測定精度を向上させることができるという効果がある。
Based on the frequency of the control signal that is intermittently supplied from the
As a result, light having a predetermined wavelength λ X is intermittently emitted from the
In this case, since only the light of the broadband power supply 8 (ASE2) is input to the
AOTF25から出射された測定光は、光ファイバ30を介して光分岐部33に送られ、光分岐部33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36の端面に対向配置されている参照光検出器44によりそのまま検出されることになる。
The measurement light emitted from the
参照光を分離された残りの測定光は、集光レンズ37(図3参照)によって、光ファイバ32内に入射されて、コネクタ39により接続されている測定プローブ40の照射用光ファイバ41に入射させられる。コネクタ39においては、同径のコアを有する光ファイバ32、41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40の先端面40aから出射されることになる。
The remaining measurement light from which the reference light has been separated is incident on the
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42は、上述したように照射用光ファイバ41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42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42を介して装置本体31内に戻され、受光用光ファイバ42の端面に対向配置されている信号光検出器45により検出される。
Since the light receiving
The received signal light is returned into the apparatus
信号光検出器45および参照光検出器44からの出力信号は、演算部6に入力されると、アンプ46によってそれぞれ増幅される。信号光検出器45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、AOTF25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44により検出しておき、後述するコンピュータ49において受光された信号光から差し引くことにより、AOTF25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33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内で減衰されて得られる信号光と参照光とのレベルを同等にし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。
When output signals from the
アンプ46において増幅された核検出器44、45からの出力信号は、それぞれロックイン検波器47を通過させられる。これにより、チョッピング周波数に同期して出力信号が検出される。
The output signals from the
そして、ロックイン検波器47において検出された出力信号は、それぞれA/D変換器48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49に入力される。コンピュータ49は、これらのディジタル信号とフィルタ制御部26へ供給した周波数可変信号に基づいて、出力信号と波長情報との関係を示す波長特性を求め、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 detected by the lock-in
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、いずれか1つの広帯域光源から発せられた所定波長帯域の光をAOTF25に入射するので、他の広帯域光源が発する波長帯域にわたって、サイドローブが発生することを回避でき、サイドローブの低減を図ることが可能となる。この結果、ノイズ成分の少ない指向性の高い測定光を生体に照射することが可能となるため、グルコース濃度の測定精度を高めることができる。
特に、図2に示したように、各広帯域光源が発する光の強度が異なるような場合には、更に有効にサイドローブの低減を図ることができる。つまり、従来の装置であれば、光強度の低い波長帯域にメインローブが属しており、サイドローブが光強度の高い波長帯域にわたって発生してしまうような場合、サイドローブが測定に与える影響は大きなものとなる。しかし、本実施形態によれば、分光対象となる波長が属する波長帯域の光のみをAOTF25へ導くので、光強度の高い波長帯域に発生するサイドローブを除去することが可能となり、従来に比べて、サイドローブを大幅に低減させることが可能となる。
As described above, according to the glucose
In particular, as shown in FIG. 2, when the intensity of light emitted from each broadband light source is different, the side lobes can be further effectively reduced. In other words, in the case of a conventional apparatus, when the main lobe belongs to a wavelength band with low light intensity, and the side lobe occurs over a wavelength band with high light intensity, the influence of the side lobe on the measurement is large. It will be a thing. However, according to the present embodiment, since only the light in the wavelength band to which the wavelength to be dispersed belongs is guided to the
また、対象帯域以外の光を遮断する手段として、光スイッチを採用することにより、非常に簡易な構成により、1つの広帯域光源から発せられた光のみをAOTF25へ導くことができる。なお、上述の光スイッチに代えて、光シャッタ(光遮断手段)を用いても、同様の効果を得ることができる。
Further, by adopting an optical switch as means for blocking light other than the target band, only light emitted from one broadband light source can be guided to the
〔第2の実施形態〕
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について説明する。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置では、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の構成において、広帯域光源7〜11とAOTF25との間にフィルタ(例えば、NDフィルタ等)を設ける。そして、このフィルタにより各広帯域光源7〜11から出射される光の強度が略同程度になるように調節する。これにより、光の波長純度を向上することができ、1つの広帯域光源から発せられた波長帯域内においても、サイドローブを低減することが可能となる。
更に、各広帯域光源7〜11として出力安定型の光源を採用する。これにより、各広帯域光源7〜11から出射される各波長の光強度をそろえることが可能となるので、光源2全体にわたって、光強度を平坦化することができる。この結果、全波長帯域において、サイドローブの光強度を均一にすることができ、AOTF25から出射される測定光を安定させることができる。
[Second Embodiment]
Next, a glucose concentration measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the glucose concentration measuring apparatus according to the present embodiment, a filter (for example, an ND filter) is provided between the broadband light sources 7 to 11 and the
Furthermore, an output stable light source is adopted as each of the broadband light sources 7-11. As a result, the light intensity of each wavelength emitted from each of the broadband light sources 7 to 11 can be made uniform, so that the light intensity can be flattened over the entire light source 2. As a result, the light intensity of the side lobes can be made uniform in the entire wavelength band, and the measurement light emitted from the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して述べてきたが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
第1に、光源2を5個の広帯域光源7〜11により構成することとしたが、これに代えて、2〜4個あるいは6個以上の広帯域光源を採用してもよい。
第2に、分光部3として、AOTF25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、信号光検出器45および参照光検出器44からの出力信号をそれぞれ別個のアンプ46で増幅し、別個のロックイン検波器47およびA/D変換器48を介してコンピュータ49に入力し、該コンピュータ49において差分処理を行うこととしたが、これに代えて、差動アンプ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47およびA/D変換器48を介してコンピュータ49に入力することにしてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, a specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
First, the light source 2 is composed of the five broadband light sources 7 to 11. However, instead of this, two to four or six or more broadband light sources may be adopted.
Secondly, although the
Third, the output signals from the
A 生体
1 グルコース濃度測定装置
3 分光部
4 光照射部
5 光検出部
6 演算部
7〜11 広帯域光源
12 光スイッチ
25 AOTF(音響光学可変波長フィルタ)
33 光分岐部
40 測定プローブ
44 参照用光検出器
45 測定用光検出器
49 コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS A
33 Optical branching
Claims (5)
該広帯域光源から入射された光のうち、特定波長の光を分光する分光手段と、
前記分光手段により分光される該特定波長に応じて、いずれか1つの前記広帯域光源から発せられた光を該分光手段へ入射させる制御手段と
を備える光照射装置。 A plurality of broadband light sources emitting light in different wavelength bands;
Spectroscopic means for spectrally splitting light of a specific wavelength among light incident from the broadband light source;
A light irradiation apparatus comprising: control means for causing light emitted from any one of the broadband light sources to enter the spectroscopic means in accordance with the specific wavelength split by the spectroscopic means.
前記制御手段が、前記特定波長に応じて、該光遮断手段を制御する請求項1に記載の光照射装置。 A light blocking means for selectively passing or blocking light from any broadband light source between the broadband light source and the spectroscopic means,
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the light blocking unit according to the specific wavelength.
前記制御手段が、該光スイッチをオンオフすることにより、いずれか1つの広帯域光源の光を前記分光手段へ入射させる請求項1に記載の光照射装置。 An optical switch is provided between the broadband light source and the spectroscopic means,
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the control unit causes the light of any one of the broadband light sources to enter the spectroscopic unit by turning on and off the optical switch.
該生体からの戻り光を検出する光検出手段と、
該光検出手段により検出された光のスペクトルに基づいて、前記生体内のグルコース濃度を算出する演算手段と
を備えるグルコース濃度測定装置。 The light irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the living body is irradiated with light;
Light detecting means for detecting return light from the living body;
A glucose concentration measuring device comprising: an arithmetic means for calculating a glucose concentration in the living body based on a spectrum of light detected by the light detecting means.
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