JP2005304832A - 成分濃度測定装置およびグルコース濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成により生体内の成分濃度を正確に測定することができる成分濃度測定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。
【解決手段】 制御部５から断続的に与えられる高周波信号に基づいて、光源の出射光から特定波長の光を分光するＡＯＴＦ４と、ＡＯＴＦ４から出力された光を参照光Ｒと生体Ａに入射させるための測定光Ｓとに分岐させるビームスプリッタ７２と、参照光Ｒの光路に介在し、第１の周波数よりも低い第２の周波数で参照光Ｒを断続的に通過させる光学チョッパ７５と、生体内に入射されることにより透過又は拡散された信号光Ｓ´と光学チョッパを通過した参照光Ｒとを合波する半透明鏡８１と、半透明鏡８１を透過した光を検出する光検出器８２とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、試料内部の成分を光を照射することにより分析する成分濃度測定装置に係り、特に、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に関するものである。

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

この問題を解決するために、指、腕、耳朶などの生体組織に対し、外部から近赤外光を照射して生体内で拡散させ、生体外に出射された光を検出する非侵襲的なグルコース濃度測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、複数本の光ファイバに導入された４波長の光を生体試料に照射させ、生体中を透過、拡散した光を検出器によって検出する。更に、検出した光を電気信号に変換し、各波長ごとの生体試料による減光度を計算することにより、生体内のグルコース濃度等を測定する技術が開示されている。
特開平１０−２１６１１２号公報（段落［００１０］〜［００１２］、及び図１）

上記特許文献１では、光検出器の受光感度、生体へ照射する光の光強度、生体試料の減光度について、所定の条件が成立するように、４つの光源から発せられる各波長の光の強度を調整し、全ての波長において誤差を生ずることなく、減光度を計算している。
しかしながら、このような光源の微調整を実現するためには、各光源に対して光の強度を調整するための駆動装置と、その駆動装置を制御するための信号処理装置が必要となるため、装置が大型化するという問題があった。
また、各光源を駆動するための制御量の演算処理等も煩雑であるため、装置に負荷がかかるという問題もあった。

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、簡易な構成により試料内の成分濃度を正確に測定することができる成分濃度測定装置およ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。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、複数の波長を有する光を発生する光源と、高周波信号を第１の周波数で断続的に出力する制御手段と、該制御手段から出力された断続的な前記高周波信号に基づいて、前記光源の出射光から特定波長の光を分光する分光手段と、該分光手段から出力された光を参照光と試料に入射させるための測定光とに分岐させる光分岐手段と、前記参照光の光路に配置され、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数で前記参照光を断続的に通過させる光変換手段と、前記試料内に入射されることにより透過又は拡散された前記測定光と前記光変換手段を通過した参照光とを合波する合波手段と、該合波手段から出力された光を検出する光検出手段と、該光検出手段によって検出された光に基づいて、前記試料内に含まれる成分の濃度を演算する演算手段とを備える成分濃度測定装置を提供する。

本発明の成分濃度測定装置によれば、光源から発せられた複数波長を有する光は、分光手段に入射される。分光手段は、制御手段から第１の周波数で断続的に供給される高周波信号に基づいて、特定波長の光を分光し、出力する。従って、分光手段からは、特定波長の光が第１の周波数で断続的に出射されることとなる。分光手段から出射された光は、分岐手段により参照光と試料に入射される測定光とに分岐される。分岐された一方の光である参照光は、光路上に配置された光変換手段により、第１の周波数よりも低い第２の周波数で断続的に出力され、合波手段へ導かれる。他方、測定光は、試料内に入射されることにより透過又は拡散されて、合波手段へ導かれる。合波手段では、光変換手段によって参照光が供給されている期間においては、参照光と測定光とが合波されて出力される。一方、光変化手段により、参照光が遮断されている期間においては、測定光のみが出力される。この結果、光検出手段へは、第２の周波数で、測定光と、測定光及び参照光の合波とが繰り返し導かれることとなる。光検出手段は、このような光を検出し、検出信号を出力する。そして、演算手段により、測定光のみのときの検出信号と、合波のときの検出信号とが比較されることにより、試料へ入射されることにより吸収された光強度（吸光度）が演算され、試料内に含まれる成分濃度の測定がなされる。
このように、本発明では、参照光と、試料を透過した測定光とを合波した後に、光検出手段へ導くので、光検出手段を１つ備えていれば足りる。よって、成分測定装置の構成を簡単にすることができる。
一方、演算手段によって試料内の成分濃度を測定する場合、参照光、測定光それぞれの光の情報が必要となる。そこで、この条件を充足させるために、本発明では、光変換手段を備えている。即ち、この光変換手段によって第２の周波数で参照光が断続的に出力されることにより、上述したように、測定光と、参照光と測定光との合波とが第２の周波数で繰り返し光検出手段へ導かれ、検出されることとなる。この結果、演算手段は、参照光、測定光、それぞれの検出結果を演算により取得することができるので、これらの結果から試料内の成分濃度を演算することが可能となる。

なお、上記発明において、前記第２の周波数が、前記第１の周波数を整数で除算した値に設定されていることが好ましい。
これにより、参照光の波形の立ち上がり及び立ち下りのタイミングにあわせて、参照光の遮断、通過を制御することが可能となり、効果的に成分濃度を測定することが可能となる。

また、上記発明において、前記光分岐手段と前記合波手段との間の参照光路に、減光手段が設けられていることが好ましい。
或いは、上記発明において、前記光分岐手段の分岐比率が、前記光検出手段に入射される前記測定光の光強度と前記参照光の光強度とを同程度とするように設定されていることが好ましい。

光検出手段に入射される測定光は、試料を通過させられることにより減衰している。従って、減光手段によって光検出手段に入射される参照光の光強度を減衰させる、或いは、予め光分岐手段の分岐比率を適切な値に設定することにより、参照光の光強度を測定光の光強度に合わせることが可能となる。
なお、上記減光手段としては、例えば、ＮＤ（Neutral
Density）フィルタ等が挙げられる。また、光分岐手段としては、例えば、半透明鏡が挙げられ、より具体的にはビームスプリッタ等が挙げられる。

また、本発明は、複数の波長を有する光を発生する光源と、高周波信号を発生する高周波発生手段と、該高周波信号に基づいて、前記光源の出射光から特定波長の光を分光する分光手段と、該分光手段から出力された光を第１の周波数で断続的に通過させる第１の光変換手段と、該第１の光変換手段から出力された光を参照光と試料に入射させるための測定光とに分岐させる光分岐手段と、前記参照光の光路に配置され、前記第１の周波数以外の第２の周波数で前記参照光を断続的に通過させる第２の光変換手段と、前記試料内に入射されることにより透過又は拡散された前記測定光と前記第２の光変換手段を通過した前記参照光とを合波する合波手段と、該合波手段から出力された光を検出する光検出手段と、該光検出手段によって検出された光に基づいて、前記試料内に含まれる成分の濃度を演算する演算手段とを備える成分濃度測定装置を提供する。

本発明の成分濃度測定装置によれば、光源から発せられた複数波長を有する光は、分光手段に入射され、特定波長の光が分光されて、出射される。分光手段から出射された光は、第１の光変換手段により、第１の周波数で通過／遮断される。この結果、第１の周波数で断続的に特定波長の光が光分岐手段へ導かれ、光分岐手段により、参照光と、試料に入射される測定光とに分岐される。分岐された一方の光である参照光は、光路上に配置された第２の光変換手段により、第１の周波数よりも低い第２の周波数で断続的に出力され、合波手段へ導かれる。
他方、測定光は、試料内に入射されることにより透過又は拡散されて、合波手段へ導かれる。合波手段では、第２の光変換手段によって参照光が供給されている期間においては、参照光と測定光とが合波されて出力される。一方、第２の光変換手段により、参照光が遮断されている期間においては、測定光のみが出力される。この結果、光検出手段へは、第２の周波数で、測定光と、測定光及び参照光の合波とが繰り返し導かれることとなる。光検出手段は、このような光を検出し、検出信号を出力する。そして、演算手段により、測定光のみのときの検出信号と、合波のときの検出信号とが比較されることにより、試料へ入射されることにより吸収された光強度（吸光度）が演算され、試料内に含まれる成分濃度の測定がなされる。
このように、本発明では、参照光と、試料を透過または拡散した測定光とを合波した後に、光検出手段へ導くので、光検出手段を１つ備えていれば足りる。よって、成分測定装置の構成を簡単にすることができる。
一方、演算手段によって試料内の成分濃度を測定する場合、参照光、測定光それぞれの光の情報が必要となる。そこで、この条件を充足させるために、本発明では、第２の光変換手段を備えている。即ち、この第２の光変換手段によって第２の周波数で参照光が断続的に出力されることにより、上述したように、測定光と、参照光と測定光との合波とが第２の周波数で繰り返し光検出手段へ導かれ、検出されることとなる。この結果、演算手段は、参照光、測定光、それぞれの検出結果を演算により取得することができるので、これらの結果から試料内の成分濃度を演算することが可能となる。
なお、前記第２の周波数が、前記第１の周波数を整数で除算した値に設定されていることが好ましい。

また、請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の成分濃度測定装置は、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に使用されるのに好適である。

本発明の成分濃度測定装置によれば、簡易な構成により、試料内の成分濃度を効果的に測定することができる。
また、上記発明において、参照光の波形の立ち上がり及び立ち下りのタイミングにあわせて、参照光の遮断及び通過を制御することにより、成分濃度測定をより効果的に行うことができる。
また、参照光の光強度を測定光の光強度に合わせることにより、光検出手段によって検出される測定光のＳ／Ｎ比を改善することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る成分濃度測定装置をグルコース濃度測定装置に適用した場合について図面を参照して説明する。
『第１の実施形態』
まず、図１を参照し、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の概略について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るグルコース濃度測定装置１の概略構成を示した図である。同図において、光源２は、光ファイバ３を介して音響光学可変波長フィルタ（分光手段）４と接続されている。これにより、光源２から出射された複数の波長を有する光は、光ファイバ３を介して音響光学可変波長フィルタ（以下「ＡＯＴＦ」という。）４へ導かれることとなる。

ＡＯＴＦ４へは、制御部（制御手段）５から第１の周波数ｆ_１で高周波信号が断続的に供給される。この制御部５は、例えば、図４に示すように、周波数ｆ₀の高周波信号を発生する高周波発生器２１と、第１の周波数ｆ_１の制御信号に基づいて、高周波信号を断続的に出力させる信号変換部２２とを備える。
上記信号変換部２２は、第１の周波数ｆ_１の制御信号を発生する制御信号発生器２３と、高周波信号と制御信号とを乗算した信号をＡＯＴＦ４に供給する乗算器２４とを備えている。
この制御信号は、第１の周波数ｆ_１で０（ゼロ）と１とを交互にとるディジタル信号であり、上述の乗算器２４に供給されるとともに、ロックイン検波器１６（図１参照）にも供給される。
乗算器２４は、制御信号が１のときには、高周波信号をＡＯＴＦ４へ供給し、制御信号が０のときには高周波信号を遮断する。これにより、ＡＯＴＦ４には、第１の周波数f_１で高周波信号が断続的に供給されることとなる。
図１へ戻り、ＡＯＴＦ４は、制御部５から第１の周波数で断続的に供給される高周波信号に基づいて、その高周波信号の周波数に対応する特定波長の光を光源２から入射された光から分光し、特定波長の光を出力する。

ＡＯＴＦ４の出力側は、光ファイバ６を介して光分岐部７に接続されている。これにより、ＡＯＴＦ４から出力された特定波長の光は、光分岐部７へ導かれることとなる。
この光分岐部７は、例えば、図２に示すように、光ファイバ６の端面に対向して配置されたコリメートレンズ７１と、該コリメートレンズ７１によりコリメートされた光を参照光Ｒと生体へ入射させる測定光Ｓとに分岐するビームスプリッタ（光分岐手段）７２と、測定光Ｓを光ファイバ８に集光させる集光レンズ７３と、参照光Ｒを光ファイバ１０に集光させる集光レンズ７４とを備えている。また、光分岐部７において、上記ビームスプリッタ７２と集光レンズ７４との間には、第１の周波数よりも低い第２の周波数f_２で断続的に参照光Ｒを通過させる光学チョッパ（光変換手段）７５と、参照光Ｒの光強度を低減させるＮＤフィルタ（減光手段）７６とを備えている。
この場合において、上記ＮＤフィルタ７６は、後述の光検出部１１（図１参照）において検出される参照光Ｒと信号光Ｓ´との光強度が、ほぼ同程度になるように、参照光Ｒを減光するように設けられている。
また、第２の周波数f_２は、第１の周波数f_１（図４参照）を整数で除算した値に設定されていることが好ましい。このように設定されることにより、参照光の立ち上がり、立下りにおいて光を遮断、通過させることができるため、後の演算処理などを効果的に行うことが可能となる。また、後述のロックイン検波器１６（図１参照）等の時定数等にもよるが、十分な安定時間を確保するために、上記第２の周波数f_２は第１の周波数f_１（図４参照）の１／５程度にすることが、より好ましい。

図１へ戻り、光分岐部７は、測定光と参照光とをそれぞれ光分岐部７から出力させるための２つの出力ポートを有しており、測定光の出力ポートは、光ファイバ８を介して装置本体１００の出口に設けられたコネクタ９に接続され、他方、参照光の出力ポートは、光ファイバ１０を介して後述する光検出部１１に接続されている。
装置本体１００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１２が設けられており、この測定プローブ１２と装置本体１００の出口に設けられたコネクタ９とが照射用光ファイバ１３によって接続されている。
測定プローブ１２には、図３に示すように、その先端面１２ａに、中心に１本の照射用光ファイバ１３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１４が配置されている。すなわち、測定プローブ１２の先端面１２ａ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１２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１３の周囲に配置されている受光用光ファイバ１４によって信号光として受光されるようになっている。

図１へ戻り、受光用光ファイバ１４は、束ねられることによりファイババンドルを形成し、コネクタ１５により装置本体１００に接続されている。
受光用光ファイバ１４により受光された信号光は、コネクタ１５を介して光検出部１１へ導かれる。
この光検出部１１は、上述の光分岐部７の出力ポートとも光ファイバ１０によって接続されており、光分岐部７により分岐された参照光が導かれるようになっている。
この光検出部１１は、図４に示されるように、信号光Ｓ´と参照光Ｒとを合波する半透明鏡（合波手段）８１と、半透明鏡８１を透過した光を検出する光検出器（光検出手段）８２とを備えている。この光検出器８２は、例えば、ＰｂＳセンサ、あるいは、ＩｎＧａＡｓセンサである。

光検出器８２からの検出信号は、図示しない増幅器により増幅された後、図１に示されるように、ロックイン検波器１６へ入力される。ロックイン検波器１６は、上述の制御部５から供給された第１の周波数f_１（図４参照）のディジタル信号である制御信号に基づいて、図示しない増幅器を介して入力された電気信号から特定の周波数成分の電気信号を同期検波し、出力する。ロックイン検波器１６から出力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１７に入力され、ここでディジタル信号に変換されて、コンピュータ１８へ入力される。コンピュータ１８は、Ａ／Ｄ変換器１７から得られた出力信号に基づいてスペクトル分布を求め、このスペクトル分布の吸光度を求めることにより、グルコース濃度を演算する。なお、コンピュータ１８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１８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。

次に、上記構成からなる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、図１、図４および図５を参照して説明する。ここで、図４は、グルコース濃度測定装置における光路を説明するための光路説明図、図５は図１に示されたグルコース濃度測定装置の各部に入力される信号等のタイミングチャートである。
本実施形態に係るグルコース濃度測定装置１（図１参照）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１２の先端面１２ａ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。
この状態で、グルコース濃度測定を行うべく本体１００を作動させる。
具体的には、まず、光源２から出射された複数波長の光は、光ファイバ３を介してＡＯＴＦ４に入射される。ＡＯＴＦ４は、制御部５から第１の周波数f_１（図５のf_１を参照）で断続的に供給される周波数f_０の高周波信号に基づいて、その高周波信号の周波数に対応する特定波長の光を回折して出力する。したがって、ＡＯＴＦ４からは、例えば、高周波信号の周波数に対応する特定波長の光が周波数f_１で断続的に出力されることとなる。

ＡＯＴＦ４から出射された光は、光ファイバ６を介して光分岐部７に送られ、図２および図４に示されるように、光分岐部７内のビームスプリッタ７２により参照光Ｒと測定光Ｓとに分岐される。分岐された参照光Ｒは、光学チョッパ７５により第２の周波数f_２（図５のf_２を参照）でチョッピングされることにより、断続的に出力される。光学チョッパ７５を通過した参照光Ｒは、ＮＤフィルタ７６により減光され、光ファイバ１０を介して、光検出部１１へ供給されることとなる。
一方、ビームスプリッタ７２によって分岐されたもう一方の光である測定光Ｓは、図１に示されるように、光ファイバ８及び照射用光ファイバ１３を通じて測定プローブ１２の先端面１２ａから生体Ａへ照射される。

図４に示されるように、生体Ａ内に入射された測定光Ｓ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Ｓ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Ｓ´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。
この信号光Ｓ´は、受光用光ファイバ１４（図１参照）により受光され、装置本体１００内に配置されている光検出部１１へ入射される。

光検出部１１には、図４に示すように、信号光Ｓ´が入射されるとともに、第２の周波数f_２でチョッピングされた断続的な参照光Ｒが入射される。これにより、光学チョッパ７５によって、参照光Ｒが光検出部１１へ供給されている期間においては、参照光Ｒと信号光Ｓ´とが半透明鏡８１により合波され、この合波が光検出器８２によって検出される。一方、参照光Ｒが光学チョッパ７５により遮断されている期間においては、信号光Ｓ´のみが半透明鏡８１を透過して光検出器８２により検出される。
この結果、光検出器８２からは、信号光Ｓ´の検出信号、及び信号光Ｓ´と参照光Ｒとの合波の検出信号が第２の周波数f_２で繰り返し出力され（図５の光検出信号を参照）、ロックイン検波器１６へ入力される。

図１に戻り、ロックイン検波器１６では、制御信号の第１の周波数f_１に基づいて、光検出部１１から入力される検出信号が同期検波され（図５のＡ／Ｄ取り込みパルスおよびロックイン検出レベルを参照）、Ａ／Ｄ変換器１７へ出力される。Ａ／Ｄ変換器１７によりディジタル信号へ変換された検出信号は、コンピュータ１８へ入力される（図５のＡ／Ｄ検出信号を参照）。コンピュータ１８では、信号光Ｓ´のみの検出信号と、合波（Ｒ＋Ｓ´）のときの検出信号との差分が算出されることにより、参照光Ｒのみの信号が得られる。そして、得られた参照光Ｒのみの信号と信号光Ｓ´のみの信号との対数の差分log（Ｓ´／Ｒ）が求められることにより、生体Ａへ入射されることにより吸収された光強度（吸光度）が演算される。これにより、生体内に含まれるグルコース濃度が算出され、算出結果がディスプレイに表示される。

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、光分岐部７に参照光を断続的に通過させる光学チョッパ７５を設けるとともに、光検出部１１に参照光Ｒと信号光Ｓ´とを合波する半透明鏡８１を備えることにより、１つの光検出器８２による光検出を可能としたので、グルコース濃度測定を簡易な構成により効果的に行うことができる。
また、光分岐部７に参照光を減光するＮＤフィルタ７６を設けたので、測定光Ｓが生体Ａ内で減衰されて得られる信号光Ｓ´と参照光Ｒとのレベルを同等にして測定光Ｓの強度変動による信号光Ｓ´の強度変動を効果的に除去することができる。

なお、上述した実施形態では、ＮＤフィルタ７６により参照光Ｒと信号光Ｓ´とのレベルを同等にしていたが、これに限らず、例えば、ビームスプリッタ７２による分岐比率を調整することにより、レベルを同等にしても良い。

『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、図６および図７を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の光分岐部７の内部構成を示す図である。図７は、同実施形態に係るグルコース濃度測定装置における光路を説明するための光路説明図である。
本実施形態のグルコース濃度測定装置が第１の実施形態と異なる点は、図７に示されるように、制御部５´を高周波発生器２１のみで構成し、光分岐部７´の内部に、光を第１の周波数f_１でチョッピングする光学チョッパ（第１の光変換手段）７７を新たに設けた点である。

上述した第１の実施形態では、ＡＯＴＦ４に対して高周波信号を断続的に供給することにより、ＡＯＴＦ４から第１の周波数で断続的に光を出射させていた。これに代わって、本実施形態では、ＡＯＴＦ４からは連続的に光が出射される構成とし、この光を光分岐部７´内部に備えた光学チョッパ（第１の光変換手段）７７により、第１の周波数f_１でチョッピングする。これにより、結果的に、第１の周波数f_１で通過／遮断された断続的な光をビームスプリッタ７２に導くことができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図６、図７において、参照光Ｒは、ミラー７８および７９により進路を変更されて集光レンズ７４へ導かれる構成としているが、この構成に限定されない。例えば、ミラー７８および７９を使用することなく、図２に示されるように、直接集光レンズ７４へ導くようにしても良い。
また、第２の周波数f_２は、第１の周波数f_１よりも小さく、且つ、第１の周波数f_１を整数で除算した値以外の周波数であることが好ましいが、第１の周波数f_１を整数で除算した値とした場合には、１／５倍以下の周波数であることが好ましい。

また、上述した第２の実施形態において、図６に示した光学チョッパ７５および光学チョッパ７７を、図８に示されるように、１つの光学チョッパ５０によって実現するようにしても良い。
例えば、光学チョッパ５０は、図９に示すように、円板５１の外周側に第１の開口部５２が等間隔で軸周りに配列され、更に、その内周側に、第１の開口部５２よりも大きい第２の開口部５３が等間隔で軸周りに配列された構成をとる。そして、第１の開口部５２を測定光Ｓが通過し、第２の開口部５３を参照光Ｒが通過するように、光学チョッパ５０の配置及び測定光Ｓ並びに参照光Ｒの光軸を調節する。そして、当該光学チョッパ５０の円板５１を所定の周波数で軸回転させることにより、測定光Ｓ及び参照光Ｒをそれぞれの周波数に基づいて断続的に通過させる。
上述したような構成からなる円板状の光学チョッパ５０を採用することにより、簡易な構成により光を断続的に通過させることができるとともに、光の通過に伴う減光を極力抑制することが可能となる。

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。
例えば、分光器として、ＡＯＴＦ４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。

本発明のグルコース濃度測定装置の概略構成を示す図である。 図１に示した光分岐部の内部構成を示す図である。 図１に示した測定プローブ先端面を示す図である。 図１に示したグルコース濃度測定装置の光路を説明するための光路説明図である。 図１に示したグルコース濃度測定装置の各部に入力される信号等のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るグルコース濃度測定装置の光分岐部の内部構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るグルコース濃度測定装置における光路を説明するための光路説明図である。 図６に示した光分岐部の内部構成の変形例を示す図である。 図８に示した光分岐部で使用される光学チョッパの一例を示した図である。

符号の説明

１ グルコース濃度測定装置
４ ＡＯＴＦ（音響光学可変波長フィルタ）
５ 制御部
７、７´ 光分岐部
１１ 光検出部
１６ ロックイン検波器
２１ 高周波発生器
２２ 信号変換部
２３ 制御信号発生器
２４ 乗算器
５０、７５、７７ 光学チョッパ
７１、８１ 半透明鏡
７２ ビームスプリッタ
７６ ＮＤフィルタ
８２ 光検出器

Claims (6)

1. 複数の波長を有する光を発生する光源と、
   高周波信号を第１の周波数で断続的に出力する制御手段と、
   該制御手段から出力された断続的な前記高周波信号に基づいて、前記光源の出射光から特定波長の光を分光する分光手段と、
   該分光手段から出力された光を参照光と試料に入射させるための測定光とに分岐させる光分岐手段と、
   前記参照光の光路に配置され、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数で前記参照光を断続的に通過させる光変換手段と、
   前記試料内に入射されることにより透過又は拡散された前記測定光と前記光変換手段を通過した参照光とを合波する合波手段と、
   該合波手段から出力された光を検出する光検出手段と、
   該光検出手段によって検出された光に基づいて、前記試料内に含まれる成分の濃度を演算する演算手段とを備える成分濃度測定装置。
2. 前記第２の周波数が、前記第１の周波数を整数で除算した値に設定されている請求項１に記載の成分濃度測定装置。
3. 前記光分岐手段と前記合波手段との間の参照光路に、減光手段が設けられている請求項１または請求項２に記載の成分濃度測定装置。
4. 前記光分岐手段の分岐比率が、前記光検出手段に入射される前記測定光の光強度と前記参照光の光強度とを同程度とするように設定されている請求項１または請求項２に記載の成分濃度測定装置。
5. 複数の波長を有する光を発生する光源と、
   高周波信号を発生する高周波発生手段と、
   該高周波信号に基づいて、前記光源の出射光から特定波長の光を分光する分光手段と、
   該分光手段から出力された光を第１の周波数で断続的に通過させる第１の光変換手段と、
   該第１の光変換手段から出力された光を参照光と試料に入射させるための測定光とに分岐させる光分岐手段と、
   前記参照光の光路に配置され、前記第１の周波数以外の第２の周波数で前記参照光を断続的に通過させる第２の光変換手段と、
   前記試料内に入射されることにより透過又は拡散された前記測定光と前記第２の光変換手段を通過した前記参照光とを合波する合波手段と、
   該合波手段から出力された光を検出する光検出手段と、
   該光検出手段によって検出された光に基づいて、前記試料内に含まれる成分の濃度を演算する演算手段とを備える成分濃度測定装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の成分濃度測定装置を備え、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。

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