JP2007259913A - Apparatus and method for measuring component concentration - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely calibrate measurement of component concentration by reducing affection of the change with time of a body to be examined or a matter to be measured which is to be irradiated with light and also that of a sonic wave detector. <P>SOLUTION: This apparatus is provided with: a light outgoing means which electrically modulates intensity of lights of two waves having the same wavelength or mutually different wavelengths respectively by signals of the same frequency and opposite phases and makes the light outgo; a standard sample which is irradiated with one of the lights of the two waves from the light outgoing means; and a sonic wave detection means which detects a sonic wave generated from the standard sample by the one light from the light outgoing means and a sonic wave generated by the other light from the body to be examined or the matter to be measured irradiated with the other light from the light outgoing means at the same position with respect to the standard sample and the body to be examined or the matter to be measured irradiated with the light. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、人間又は動物の被検体の非侵襲な成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法、或いは人間又は動物から採取した被測定物の成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法に関する。   The present invention relates to a non-invasive component concentration measuring apparatus and component concentration measuring method for a human or animal subject, or a component concentration measuring apparatus and component concentration measuring method for an object collected from a human or animal.

高齢化が進み、成人病に対する対応が大きな課題になりつつある。血糖値などの検査においては血液の採取が必要なために患者にとって大きな負担となるので、血液を採取しない非侵襲な成分濃度測定装置が注目されている。現在までに開発された非侵襲な成分濃度測定装置としては、皮膚内に電磁波を照射し、測定対象とする血液成分、例えば、血糖値の場合はグルコース分子に吸収され、局所的に加熱して熱膨張を起こして生体内から発生する音波を観測する、光音響法が注目されている。   With the aging of society, dealing with adult diseases is becoming a major issue. In blood glucose level and other tests, blood collection is necessary, which places a heavy burden on the patient. Therefore, a non-invasive component concentration measurement apparatus that does not collect blood has attracted attention. As a non-invasive component concentration measuring device that has been developed so far, the skin is irradiated with electromagnetic waves and absorbed by blood molecules to be measured, for example, glucose molecules in the case of blood glucose levels, and heated locally. A photoacoustic method that observes a sound wave generated from a living body due to thermal expansion has attracted attention.

しかし、グルコースと電磁波との相互作用は小さく、また生体に安全に照射し得る電磁波の強度には制限があり、生体の血糖値測定においては、十分な効果をあげるに至っていない。   However, the interaction between glucose and electromagnetic waves is small, and there is a limit to the intensity of electromagnetic waves that can be safely irradiated to a living body, so that a sufficient effect has not been achieved in measuring blood glucose levels in the living body.

図7および図8は、従来例として、光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例を示す図である。図7は光パルスを電磁波として用いた第一の従来例である(例えば、非特許文献1参照。)。本例では血液成分として血糖、すなわちグルコースを測定対象としている。図7において、駆動回路604はパルス状の励起電流をパルス光源616に供給し、パルス光源616はサブマイクロ秒の持続時間を有する光パルスを発生し、発生した光パルスは被検体610に照射される。光パルスは被検体610の内部にパルス状の光音響信号と呼ばれる音波を発生させ、発生した音波は超音波検出器613により検出され、さらに音圧に比例した電気信号に変換される。   7 and 8 are diagrams showing a configuration example of a conventional blood component concentration measuring apparatus using a photoacoustic method as a conventional example. FIG. 7 shows a first conventional example in which a light pulse is used as an electromagnetic wave (see, for example, Non-Patent Document 1). In this example, blood glucose, that is, glucose is the measurement target as the blood component. In FIG. 7, a drive circuit 604 supplies a pulsed excitation current to a pulse light source 616, the pulse light source 616 generates a light pulse having a sub-microsecond duration, and the generated light pulse is applied to a subject 610. The The light pulse generates a sound wave called a pulsed photoacoustic signal inside the subject 610, and the generated sound wave is detected by the ultrasonic detector 613 and further converted into an electric signal proportional to the sound pressure.

変換された電気信号の波形は波形観測器620により観測される。この波形観測器620は上記励起電流に同期した信号によりトリガされ、変換された電気信号は波形観測器620の管面上の一定位置に表示され、変換された電気信号は積算・平均して測定することができる。このようにして得られた電気信号の振幅を解析して、被検体610の内部の血糖値、すなわちグルコースの量が測定される。図7に示す例の場合はサブマイクロ秒のパルス幅の光パルスを最大1kHzの繰り返しで発生し、1024個の光パルスを平均して、前記電気信号を測定しているが十分な精度が得られていない。   The waveform of the converted electric signal is observed by the waveform observer 620. This waveform observer 620 is triggered by a signal synchronized with the excitation current, the converted electrical signal is displayed at a fixed position on the tube surface of the waveform observer 620, and the converted electrical signal is measured by integrating and averaging. can do. The amplitude of the electrical signal thus obtained is analyzed, and the blood glucose level inside the subject 610, that is, the amount of glucose is measured. In the case of the example shown in FIG. 7, an optical pulse having a sub-microsecond pulse width is repeatedly generated at a maximum of 1 kHz, and 1024 optical pulses are averaged to measure the electrical signal. However, sufficient accuracy is obtained. It is not done.

そこで、より精度を高める目的で、連続的に強度変調した光源を用いる第二の従来例が開示されている。図8に第二の従来例の装置の構成を示す(例えば、特許文献1参照。)。本例も血糖を主な測定対象として、異なる波長の複数の光源を用いて、高精度化を試みている。説明の煩雑さを避けるために、図8により光源の数が2の場合の動作を説明する。図8において、異なる波長の光源、即ち、第1の光源601及び第2の光源605は、それぞれ駆動回路604及び駆動回路608により駆動され、連続光を出力する。   Therefore, a second conventional example using a light source that is continuously intensity-modulated has been disclosed for the purpose of improving accuracy. FIG. 8 shows a configuration of a device of the second conventional example (see, for example, Patent Document 1). In this example as well, blood sugar is the main measurement target, and high accuracy is attempted using a plurality of light sources having different wavelengths. In order to avoid complicated explanation, the operation when the number of light sources is 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 8, light sources having different wavelengths, that is, a first light source 601 and a second light source 605 are driven by a drive circuit 604 and a drive circuit 608, respectively, and output continuous light.

第1の光源601及び第2の光源605が出力する光は、モータ618により駆動され一定回転数で回転するチョッパ板617により断続される。ここでチョッパ板617は不透明な材質により形成され、モータ618の軸を中心とする第1の光源601及び第2の光源605の光が通過する円周上に、互いに素な個数の開口部が形成されている。   Light output from the first light source 601 and the second light source 605 is intermittently driven by a chopper plate 617 that is driven by a motor 618 and rotates at a constant rotational speed. Here, the chopper plate 617 is formed of an opaque material, and a relatively small number of openings are formed on the circumference around which the light of the first light source 601 and the second light source 605 passes with the axis of the motor 618 as the center. Is formed.

上記の構成により、第1の光源601及び第2の光源605の各々が出力する光は互いに素な変調周波数f及び変調周波数fで強度変調された後、合波部609により合波され、1の光束として被検体610に照射される。 With the above-described configuration, the light output from each of the first light source 601 and the second light source 605 is intensity-modulated with the disjoint modulation frequency f 1 and modulation frequency f 2 and then combined by the combining unit 609. The object 610 is irradiated as one light beam.

被検体610の内部には第1の光源601の光により周波数fの光音響信号が発生し、第2の光源605の光により周波数fの光音響信号が発生し、これらの光音響信号は、音響センサ619により検出され、音圧に比例した電気信号に変換され、その周波数スペクトルが、周波数解析器621により観測される。本例においては、複数の光源の波長は全てグルコースの吸収波長に設定されており、各波長に対応する光音響信号の強度は、血液中に含まれるグルコースの量に対応した電気信号として測定される。 The inside of the subject 610 photoacoustic signal having the frequency f 1 is generated by the light of the first light source 601, the photoacoustic signal having the frequency f 2 is generated by the light of the second light source 605, these photoacoustic signal Is detected by the acoustic sensor 619 and converted into an electric signal proportional to the sound pressure, and its frequency spectrum is observed by the frequency analyzer 621. In this example, the wavelengths of the plurality of light sources are all set to the absorption wavelength of glucose, and the intensity of the photoacoustic signal corresponding to each wavelength is measured as an electrical signal corresponding to the amount of glucose contained in the blood. The

ここで、予め光音響信号の測定値の強度と別途採血した血液によりグルコースの含有量を測定した値との関係を記憶しておいて、前記光音響信号の測定値からグルコースの量を測定している。
特開平10−189号公報 オウル大学(University of Oulu、Finland)学位論文「Pulse photoacoustic techniqus and glucose determination in human blood and tissue」(IBS 951−42−6690−0、http://herkules.oulu.fi/isbn9514266900/、2002年)
Here, the relationship between the intensity of the measured value of the photoacoustic signal and the value obtained by measuring the glucose content by separately collected blood is stored in advance, and the amount of glucose is measured from the measured value of the photoacoustic signal. ing.
JP-A-10-189 University of Oulu (University of Oulu, Finland) thesis “Pulse photoacoustic technique and glucodesis in human blood and tissue” (IBS 951-42-6690-0, ul./200.

上述の従来例においては以下のような課題がある。   The conventional example described above has the following problems.

つまり、成分濃度の被測定対象が生体や液体であるため、成分濃度の測定時の測定温度、気圧等の測定環境や生体自身の体調により測定状態は、測定中や測定日ごとに常に変化する。また、測定装置の部品の性能も経時変化する。このことは、上記の従来例においても同じである。そのため、上記被測定対象の含む成分濃度測定に対する妨害要因や装置部品の性能の経時変化の影響を小さくするため、通常、測定中や測定後に測定した値の校正を行うことが考えられる。   In other words, since the measurement target of the component concentration is a living body or liquid, the measurement state always changes during the measurement or every measurement day depending on the measurement environment such as the measurement temperature and the atmospheric pressure when measuring the component concentration and the physical condition of the living body itself. . Also, the performance of the parts of the measuring device changes with time. This is the same in the above-described conventional example. Therefore, in order to reduce the influence of interfering factors on the component concentration measurement included in the measurement target and the change over time of the performance of the device parts, it is usually considered to calibrate the values measured during or after the measurement.

しかし、校正を行う際に、音波を検出する音響検出器として互いに異なる素子を使用すると、音響検出器の素子特性の個体差により、検出した音波の値に作動誤差が生じる。一方、同一の素子を使用する場合、測定対象の取り外し/取り付け、温度、気圧等の測定条件の時刻変動により測定状態が変化するため、検出した音波の値に誤差が生じる。   However, when different elements are used as acoustic detectors for detecting sound waves during calibration, an operation error occurs in the detected sound wave values due to individual differences in the element characteristics of the acoustic detectors. On the other hand, when the same element is used, an error occurs in the detected sound wave value because the measurement state changes due to time-dependent fluctuation of measurement conditions such as removal / attachment of the measurement object, temperature, and atmospheric pressure.

従って、上述の従来例では、校正精度の悪化要因となるという課題があった。   Therefore, in the above-described conventional example, there is a problem in that the calibration accuracy deteriorates.

上記の課題を解決するために、本発明は、被検体又は被測定物に向けて光を照射すると共に、成分濃度の校正に必要な標準試料にも光を照射し、両者から発生する音波を1つの音波検出器で同時に検出することで音波の検出時間及び検出状態を同一にして正確な校正を可能とする成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法である。   In order to solve the above problems, the present invention irradiates light toward a subject or an object to be measured, and also irradiates light to a standard sample necessary for calibration of component concentration, and generates sound waves generated from both. A component concentration measuring device and a component concentration measuring method that enable accurate calibration by making the detection time and detection state of sound waves the same by simultaneously detecting with one sound wave detector.

初めに、本発明の成分濃度測定装置の基本原理を、一例として、被検体の成分濃度を測定する場合について説明する。   First, the basic principle of the component concentration measuring apparatus of the present invention will be described as an example in the case of measuring the component concentration of a subject.

本発明では、異なる2波長の光の中の、第一の光の波長を、例えば被検体の測定対象の成分による吸光度が被検体の大部分を占める水による吸光度と顕著に異なる波長に設定し、第二の光の波長を水が第一の光の波長におけるのと合い等しい吸光度を示す波長に設定する。上記の波長の設定方法を、血液中のグルコースの濃度を測定する場合を例として図1により説明する。   In the present invention, the wavelength of the first light among the two different wavelengths of light is set to a wavelength that is significantly different from the absorbance due to water, for example, where the absorbance due to the measurement target component of the subject occupies most of the subject. The wavelength of the second light is set to a wavelength that exhibits an absorbance equal to that of water at the wavelength of the first light. The above-described wavelength setting method will be described with reference to FIG. 1, taking as an example the case of measuring the concentration of glucose in blood.

図1は常温における水とグルコース水溶液の吸光度特性を示す。図1において、縦軸は吸光度を示し、横軸は光の波長を示している。また、図1において、実線は水の吸光度特性を示し、破線はグルコース水溶液の吸光度特性を示している。図1に示す波長λはグルコースによる吸光度が水による吸光度と顕著に異なる波長であり、波長λは、水がλにおける吸光度と合い等しい吸光度を示す波長である。従って、例えば、第一の光の波長をλと設定し、第二の光の波長をλと設定することができる。 FIG. 1 shows the absorbance characteristics of water and an aqueous glucose solution at room temperature. In FIG. 1, the vertical axis indicates the absorbance, and the horizontal axis indicates the wavelength of light. In FIG. 1, the solid line indicates the absorbance characteristic of water, and the broken line indicates the absorbance characteristic of the glucose aqueous solution. The wavelength λ 1 shown in FIG. 1 is a wavelength at which the absorbance due to glucose is significantly different from the absorbance due to water, and the wavelength λ 2 is a wavelength at which water has the same absorbance as that at λ 1 . Thus, for example, the wavelength of the first light can be set to λ 1 and the wavelength of the second light can be set to λ 2 .

以下の説明においては、一例として、第一の光の波長を測定対象の成分による吸光度が水による吸光度と顕著に異なる波長λに設定し、第二の光の波長を水が第一の光の波長λにおけるのと合い等しい吸光度を示す波長λに設定した場合を説明する。 In the following description, as an example, the wavelength of the first light is set to a wavelength λ 1 where the absorbance of the component to be measured is significantly different from the absorbance of water, and the wavelength of the second light is set to the first light. The case where the wavelength λ 2 is set to be equal to that at the wavelength λ 1 will be described.

上記のように設定した異なる2波長の光の各々を、同一周波数で逆位相の信号により強度変調してパルス状の光として出射し、出射された異なる2波長の光が被検体の成分に吸収されて発生する音波を検出して、検出した音波の大きさから、被検体の測定対象の成分の濃度を測定する。上記のように強度変調された異なる2波長の光を出射した場合、第一の光を測定対象の成分と水の両方が吸収して被検体から発生する第一の音波と、第二の光を被検体の大部分を占める水が吸収して被検体から発生する第二の音波とは、周波数が等しくかつ逆位相である。従って、第一の音波と第二の音波は被検体内で重畳し、音波の差として、第一の音波の中の測定対象の成分が吸収して被検体から発生する音波の大きさのみが残留する。そこで、残留した音波により、第一の光が測定対象の成分が吸収して被検体から発生する音波のみを測定することができる。上記の測定においては、測定対象の成分と水の両方が吸収して発生する音波と水が吸収して発生する音波を個別に測定して差を演算するよりも、測定対象の成分が吸収して被検体から発生する音波を正確に測定することができる。   Each of the two different wavelengths of light set as described above is intensity-modulated with a signal of the opposite phase at the same frequency and emitted as pulsed light, and the emitted two different wavelengths of light are absorbed by the component of the subject. Then, the generated sound wave is detected, and the concentration of the component to be measured of the subject is measured from the magnitude of the detected sound wave. When light of two different wavelengths whose intensity is modulated as described above is emitted, the first sound wave generated from the subject by the absorption of the first light by both the component to be measured and water, and the second light The second sound wave generated from the subject by absorbing water occupying most of the subject has the same frequency and an opposite phase. Therefore, the first sound wave and the second sound wave are superimposed in the subject, and only the magnitude of the sound wave generated from the subject due to absorption of the component to be measured in the first sound wave is obtained as the difference between the sound waves. Remains. Therefore, only the sound wave generated from the subject by the first light being absorbed by the component to be measured can be measured by the remaining sound wave. In the above measurement, the measurement target component absorbs rather than the difference between the sound wave generated by the absorption of both the measurement target component and water and the sound wave generated by the water absorption. Thus, the sound wave generated from the subject can be accurately measured.

さらに、被検体と音波検出素子との接触状態などの音波測定系の誤差の要因を除いて、高精度に測定する方法を以下に説明する。波長λの光及び波長λの光の各々に対する、被検体の大部分を占める水の吸収係数をα (w)及びα (w)として、被検体の測定対象の成分のモル吸収係数をα (g)及びα (g)とすれば、波長λの光及び波長λの光の各々により被検体から発生する音波の大きさs及びsを含む連立方程式は数式(1)で表される。 Furthermore, a method for measuring with high accuracy, excluding the cause of errors in the sound wave measurement system such as the contact state between the subject and the sound wave detection element, will be described below. For each of the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 , the absorption coefficient of water occupying most of the subject is α 1 (w) and α 2 (w) , and the molar absorption of the component to be measured of the subject If the coefficients are α 1 (g) and α 2 (g) , the simultaneous equations including the magnitudes s 1 and s 2 of sound waves generated from the subject by the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 are It is expressed by Equation (1).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

上記の、数式(1)を解いて、被検体の測定対象の成分濃度Mを求めることができる。ここで、Cは制御あるいは予想困難な係数、すなわち、被検体と音波検出素子の結合状態、音波検出素子の感度、被検体において光により音波が発生される位置と音波検出素子との間の距離、被検体の比熱及び熱膨張係数、被検体の内部の音波の速度、波長λの光及び波長λの光の変調周波数、水の吸収係数及び被検体の成分のモル吸収係数、などに依存する未知定数である。さらに数式(1)でCを消去すると次の数式(2)が得られる。 By solving the above equation (1), the component concentration M of the subject to be measured can be obtained. Here, C is a coefficient that is difficult to control or predict, that is, the coupling state between the subject and the sound wave detection element, the sensitivity of the sound wave detection element, and the distance between the position where the sound wave is generated by light in the subject and the sound wave detection element. , specific heat and thermal expansion coefficient of the object, the speed of the internal wave of the subject, the wavelength lambda 1 of light and the wavelength lambda 2 of the light modulation frequencies, the molar absorption coefficient of the component of the absorption coefficient and the subject of water, etc. It depends on the unknown constant. Further, when C is eliminated by Expression (1), the following Expression (2) is obtained.

Figure 2007259913
Figure 2007259913

ここで、波長λの光及び波長λの光の各々に対する、被検体の大部分を占める水の吸収係数α (w)及びα (w)が等しくなるように選択されているので、α (w)=α (w)が成立し、さらに、s≒sであることを用いれば、成分濃度Mは数式(3)で表される。 Here, the absorption coefficients α 1 (w) and α 2 (w) of water occupying most of the subject for each of the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 are selected to be equal. , Α 1 (w) = α 2 (w) is satisfied, and the fact that s 1 ≈s 2 is used, the component concentration M is expressed by Equation (3).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

上記の数式(3)に、既知の係数として、α (w)、α (g)及びα (g)を代入し、さらに、波長λの光及び波長λの光の各々により被検体から発生する音波の大きさs及びsを測定して代入することにより、被検体の成分濃度Mを算出することができる。上記の数式(3)においては、2つの音波の大きさs及びsを個別に測定するよりも、それらの差s−sを測定して、別に測定した音波の大きさsで除する方が、被検体の成分濃度を高精度に測定することができる。 Substituting α 1 (w) , α 1 (g), and α 2 (g) as known coefficients into the above equation (3), and further by the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 , respectively. The component concentration M of the subject can be calculated by measuring and substituting the magnitudes s 1 and s 2 of the sound waves generated from the subject. In the above mathematical formula (3), rather than measuring the two sound wave sizes s 1 and s 2 individually, the difference s 1 -s 2 is measured and the sound wave size s 2 measured separately is measured. The component concentration of the subject can be measured with high accuracy.

そこで、本発明の成分濃度測定装置においては、まず、波長λの光及び波長λの光を、互いに逆位相の変調信号により強度変調して、1の光束に合波して出射することにより、被検体から発生する音波の大きさs及び音波の大きさsが相互に重畳して生じる音波の差(s−s)を測定する。次に、波長λの光を出射して、被検体から発生する音波の大きさsを測定する。上記のように測定した(s−s)とsにより、(s−s)÷sを演算することにより、数式(3)により、被検体の測定対象の成分濃度を高精度に測定することができる。 Therefore, in the component concentration measurement apparatus of the present invention, first, the light of wavelength λ 1 and the light of wavelength λ 2 are intensity-modulated by modulation signals having opposite phases to each other, and are combined into one light beam and emitted. Thus, the difference (s 1 −s 2 ) between the sound waves generated by superimposing the sound wave magnitude s 1 and the sound wave magnitude s 2 generated from the subject is measured. Next, light of wavelength λ 2 is emitted, and the magnitude s 2 of the sound wave generated from the subject is measured. By calculating (s 1 −s 2 ) ÷ s 2 from (s 1 −s 2 ) and s 2 measured as described above, the component concentration of the measurement target of the subject is increased by Equation (3). It can be measured with high accuracy.

本発明の成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法における被検体の経時変化による影響は以下の通りである。   The influence of the change of the subject over time in the component concentration measuring apparatus and the component concentration measuring method of the present invention is as follows.

本発明では、数式(3)における分子の(s−s)の値は、異なる2波長の光を電気的に強度変調して同時に照射し生体で発生する音波の大きさとして測定することができる。一方、分母のsの値は、異なる2波長の光のうち所定の1波長の光を別途照射して生体で発生する音波の大きさとして測定することができる。そのため、異なる2波長の光を出射する時間と所定の1波長の光を出射する時間とが当然に異なる。 In the present invention, the value of (s 1 -s 2 ) of the molecule in Formula (3) is measured as the magnitude of a sound wave generated in a living body by electrically irradiating two different wavelengths of light and simultaneously irradiating them with light. Can do. On the other hand, the value of s 2 in the denominator can be measured as the magnitude of a sound wave generated in a living body by separately irradiating light of a predetermined one wavelength among two different wavelengths of light. For this reason, the time for emitting light of two different wavelengths is naturally different from the time for emitting light of a predetermined wavelength.

つまり、2回の測定において生体の状態が変化する。   That is, the state of the living body changes in two measurements.

そこで、本発明では、被検体又は被測定物に向けて光を照射すると共に、成分濃度の校正に必要な標準試料にも光を照射し、両者から発生する音波を1つの音波検出器で同時に検出することとした。   Therefore, in the present invention, light is irradiated toward the subject or the object to be measured, and the standard sample necessary for calibration of the component concentration is also irradiated, and sound waves generated from both are simultaneously emitted by one sound wave detector. It was decided to detect.

以上が本発明の成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法の基本原理である。   The above is the basic principle of the component concentration measuring apparatus and component concentration measuring method of the present invention.

具体的には、本発明に係る成分濃度測定装置は、同一波長又は互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して出射する光出射手段と、前記光出射手段からの2波の光のうち一方の光を照射される標準試料と、前記光出射手段からの前記一方の光により前記標準試料から発生する音波、及び前記光出射手段からの他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する音波検出手段と、を備える。   Specifically, the component concentration measuring apparatus according to the present invention includes: a light emitting unit that emits two light beams having the same wavelength or different wavelengths from each other by electrically modulating the intensity with signals having the same frequency and opposite phases; A standard sample irradiated with one of the two light beams from the light emitting means, a sound wave generated from the standard sample by the one light from the light emitting means, and the other from the light emitting means A sound wave generated by the other light from the subject or object to be irradiated with the light is detected at the same position with respect to the standard sample and the object or the object to be irradiated with the light. Sound wave detecting means.

本発明では、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、光出射手段からの光を照射される被検体又は被測定物と標準試料との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体又は被測定物における標準試料の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体又は被測定物における測定対象以外の標準試料の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、音波検出手段の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本発明では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, the magnitude of the sound wave generated by the two substances, that is, the subject or the object to be measured and the standard sample irradiated with the light from the light emitting means. Can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to correct changes with time of the components of the standard sample in the subject or object to be irradiated with light. It is also possible to correct the influence of the components of the standard sample other than the measurement target in the subject or object to be irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, there is no sound measurement error due to individual differences of the sound wave detecting means. Therefore, in the present invention, the component concentration of the analyte or the analyte can be accurately measured as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

本発明の成分濃度測定装置において、前記光出射手段から前記互いに異なる波長の2波の光がそれぞれ水に出射された状態で前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記光出射手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段をさらに有することが望ましい。   In the component concentration measurement apparatus of the present invention, the light emission is performed so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero in a state where the two light beams having different wavelengths are emitted from the light emission unit to the water, respectively. It is desirable to further have wavelength adjusting means for adjusting the wavelength of the two light beams in the means.

本発明では、波長調整手段が水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整することにより、光出射手段から出射する2波の光の波長を水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、検出する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、本発明では、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   In the present invention, the wavelength adjusting means adjusts the wavelength of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero, thereby changing the wavelength of the two light lights emitted from the light emitting means to the absorbance of water. Two predetermined wavelengths having matching characteristics can be obtained. As a result, the influence of water absorbance can be removed in advance from the sound wave to be detected. Therefore, in the present invention, it is not necessary to correct the water absorbance component when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and the measurement can be performed accurately.

本発明に係る成分濃度測定装置は、同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力する測定光変調手段と、前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力する参照光変調手段と、前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光を合波して2つの光を出射する合波光出射手段と、前記合波光出射手段からの2つの光のうち一方の光が照射される標準試料と、前記合波光出射手段からの前記一方の光により前記標準試料から発生する音波、及び前記合波光出射手段からの他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する音波検出手段と、を備える。   The component concentration measurement apparatus according to the present invention includes a measurement light modulation unit that electrically modulates intensity of two waves of the same wavelength with a signal having the same frequency and an opposite phase, and outputs the same wavelength of the measurement modulation unit. A reference light modulation means for electrically modulating and outputting two waves of light having a wavelength different from that of the two waves by a signal having the same frequency as that of the intensity modulation of the measurement light modulation means and an opposite phase signal; A combined light emitting means for combining two light beams of opposite phases out of the two light beams from the measurement light modulating means and the two light lights from the reference light modulating means, and emitting two lights; From the standard sample irradiated with one of the two lights from the combined light emitting means, the sound wave generated from the standard sample by the one light from the combined light emitting means, and the combined light emitting means Subject to be irradiated with the other light or measurement The waves generated by the other light from, and a sound wave detecting means for detecting at the same position relative to the subject or the object to be measured is irradiated the standard sample, and the light.

本発明では、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、光出射手段からの光を照射される被検体又は被測定物と標準試料との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体又は被測定物における標準試料の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体又は被測定物における測定対象以外としての標準試料の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、音波検出手段の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本発明では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, the magnitude of the sound wave generated by the two substances, that is, the subject or the object to be measured and the standard sample irradiated with the light from the light emitting means. Can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to correct changes with time of the components of the standard sample in the subject or object to be irradiated with light. It is also possible to correct the influence of the components of the standard sample other than the measurement target in the subject or object to be irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, there is no sound measurement error due to individual differences of the sound wave detecting means. Therefore, in the present invention, the component concentration of the analyte or the analyte can be accurately measured as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

本発明の成分濃度測定装置において、前記合波光出射手段から前記2つの光がそれぞれ水に出射された状態で前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記測定光変調手段及び前記参照光変調手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段をさらに有することが望ましい。   In the component concentration measuring apparatus of the present invention, the measurement light modulating means and the measurement light modulating means and the measuring light so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero when the two lights are emitted from the combined light emitting means to the water, respectively. It is desirable to further include wavelength adjusting means for adjusting the wavelength of the two light beams in the reference light modulating means.

本発明では、測定光変調手段及び参照光変調手段が水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整することにより、合波光出射手段から出射される2波の光の波長を予め互いに水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、検出する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、本発明では、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   In the present invention, the measurement light modulation means and the reference light modulation means adjust the wavelength of the two light beams so that the magnitude of the sound wave generated from water becomes zero, whereby two waves emitted from the combined light emission means. The wavelength of the light can be set to two predetermined wavelengths in which the absorbance characteristics of water coincide with each other in advance. As a result, the influence of water absorbance can be removed in advance from the sound wave to be detected. Therefore, in the present invention, it is not necessary to correct the water absorbance component when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and the measurement can be performed accurately.

本発明の成分濃度測定装置において、前記音波検出手段は、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物から略等距離の位置に配置されていることが望ましい。   In the component concentration measuring apparatus of the present invention, it is desirable that the sound wave detecting means is disposed at a position approximately equidistant from the standard sample and the subject or the object to be measured irradiated with the light.

本発明では、略等距離の位置で音波を検出することから、音波の伝搬距離に対する減衰が略同一となるため、音波の減衰に伴う成分濃度測定の測定誤差を生じさせることがない。従って、本発明では、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, since the sound waves are detected at substantially equidistant positions, the attenuation with respect to the propagation distance of the sound waves is substantially the same, so that a measurement error of the component concentration measurement accompanying the attenuation of the sound waves does not occur. Therefore, in the present invention, the component concentration of the subject or the object to be measured can be accurately measured.

本発明の成分濃度測定装置において、前記音波を反射しうる2以上の凹状の楕円球面がそれぞれの前記楕円球面の2つの焦点のいずれか一方を共通するようにして配置された楕円反射体をさらに備え、前記標準試料は、前記楕円球面の共通の焦点を除く他の焦点に相当する位置に配置され、前記音波検出手段は、前記標準試料並びに前記楕円球面の前記共通の焦点及び前記他の焦点を除く前記楕円球面の他の焦点に配置される前記被検体又は前記被測定物から発生する音波のうち前記楕円球面で反射する音波を検出するように前記楕円球面の前記共通の焦点に相当する位置に配置されていることが望ましい。   In the component concentration measuring apparatus of the present invention, an elliptical reflector in which two or more concave elliptical spherical surfaces capable of reflecting the sound wave are arranged so that either one of the two focal points of each elliptical spherical surface is common is further provided. The standard sample is disposed at a position corresponding to another focal point excluding the common focal point of the ellipsoidal sphere, and the sound wave detecting means is configured to detect the standard sample and the common focal point and the other focal point of the ellipsoidal sphere. Corresponds to the common focus of the elliptical sphere so as to detect sound waves reflected by the elliptical sphere among the acoustic waves generated from the subject or the object to be measured that are arranged at other focal points of the elliptical sphere. It is desirable to be arranged in a position.

本発明では、楕円の性質上、楕円の焦点で発生した音波を他の焦点に集音させることができる。そのため、音波検出手段は、音波の検出漏れを減少して高感度に音波を検出することができる。従って、本発明では、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, due to the nature of an ellipse, a sound wave generated at the focal point of the ellipse can be collected at another focal point. For this reason, the sound wave detection means can detect sound waves with high sensitivity by reducing detection omission of sound waves. Therefore, in the present invention, the component concentration of the subject or the object to be measured can be accurately measured.

本発明の成分濃度測定装置において、前記標準試料、前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物、及び前記音波検出手段と前記楕円反射体の前記楕円球面との間を満たし、前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物の音響インピーダンスと略等しい音響インピーダンスの音響整合物質をさらに備えることが望ましい。   In the component concentration measuring apparatus of the present invention, the light is filled with the standard sample, the object or the object to be irradiated with light, and the space between the acoustic wave detecting means and the elliptical spherical surface of the elliptical reflector. It is desirable to further include an acoustic matching material having an acoustic impedance substantially equal to the acoustic impedance of the subject or the object to be measured.

本発明では、音響整合物質により標準試料、及び被検体又は前記被測定物から発生する音波の伝達効率を向上させることができる。そのため、音波の伝搬距離による減衰を減少させて音波検出手段に高感度に音波を検出させることができる。従って、本発明では、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, the acoustic matching substance can improve the transmission efficiency of sound waves generated from the standard sample and the subject or the object to be measured. For this reason, attenuation due to the propagation distance of the sound wave can be reduced, and the sound wave detecting means can detect the sound wave with high sensitivity. Therefore, in the present invention, the component concentration of the subject or the object to be measured can be accurately measured.

本発明の成分濃度測定装置において、前記標準試料が水、血液、血清又は生体等価物質であることが望ましい。   In the component concentration measuring apparatus of the present invention, it is desirable that the standard sample is water, blood, serum, or a bioequivalent substance.

本発明では、被検体又は被測定物の測定対象とする成分に応じて標準試料を水、血液、血清又は生体等価物質により、成分濃度測定値の補正を行うことができる。従って、本発明では、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, the component concentration measurement value can be corrected with water, blood, serum, or a bioequivalent substance for the standard sample according to the component to be measured of the subject or the object to be measured. Therefore, in the present invention, the component concentration of the subject or the object to be measured can be accurately measured.

本発明に係る成分濃度測定方法は、光出射手段が同一波長又は互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して出射し、音波検出手段が前記光出射手段からの2波の光のうち一方の光を照射される標準試料から前記一方の光により発生する音波、及び前記合波光出射手段からの2波の光のうち他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する第1音波検出手順を備える。   In the component concentration measuring method according to the present invention, the light emitting means emits two light beams having the same wavelength or different wavelengths from each other by electrically modulating the intensity with signals having the same frequency and opposite phases, and the sound wave detecting means A sound wave generated by the one light from a standard sample irradiated with one of the two waves of light from the light emitting means and the other light of the two waves of light from the combined light emitting means are irradiated. First sound wave detection that detects a sound wave generated by the other light from the subject or the object to be measured at the same position with respect to the standard sample and the object or the object to be measured irradiated with the light Provide procedures.

本発明では、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、光出射手段からの光を照射される被検体又は被測定物と標準試料との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体又は被測定物における標準試料の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体又は被測定物における測定対象以外の標準試料の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、音波検出手段の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本発明では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, the magnitude of the sound wave generated by the two substances, that is, the subject or the object to be measured and the standard sample irradiated with the light from the light emitting means. Can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to correct changes with time of the components of the standard sample in the subject or object to be irradiated with light. It is also possible to correct the influence of the components of the standard sample other than the measurement target in the subject or object to be irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, there is no sound measurement error due to individual differences of the sound wave detecting means. Therefore, in the present invention, the component concentration of the analyte or the analyte can be accurately measured as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

本発明の成分濃度測定方法において、前記光出射手段が互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、前記光出射手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段が前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記2波の光の波長を調整する波長調整手順を前記第1音波検出手順の前にさらに備えることが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, the light emitting means emits light of two waves having different wavelengths from each other by electrically modulating the intensity with signals of the same frequency and opposite phase, respectively. A wavelength adjusting procedure for adjusting the wavelength of the two light beams so that the wavelength adjusting means for adjusting the wavelength of the two light beams adjusts the wavelength of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero. It is desirable to provide further.

本発明では、波長調整手段が水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整する波長調整手順を備えることにより、光出射手段から出射する2波の光の波長を水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、検出する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、本発明では、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   In the present invention, the wavelength adjusting unit includes a wavelength adjusting procedure for adjusting the wavelength of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero. The wavelength can be set to two predetermined wavelengths that match the absorbance characteristics of water. As a result, the influence of water absorbance can be removed in advance from the sound wave to be detected. Therefore, in the present invention, it is not necessary to correct the water absorbance component when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and the measurement can be performed accurately.

本発明の成分濃度測定方法において、前記第1音波検出手順の後に、前記第1音波検出手順における前記標準試料と同一の標準試料、及び前記第1音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, after the first sound wave detection procedure, the same standard sample as the standard sample in the first sound wave detection procedure, and the subject or the object to be measured in the first sound wave detection procedure It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the same subject or object to be measured.

本発明では、同一の被検体又は被測定物に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、同一の被検体又は被測定物の成分濃度の状態の経時変化を把握することができる。   In the present invention, since the component concentration measurement is repeatedly performed on the same subject or object to be measured, it is possible to grasp the change with time of the component concentration state of the same object or object to be measured.

本発明の成分濃度測定方法において、前記第1音波検出手順の後に、前記第1音波検出手順における前記標準試料と異なる標準試料、及び前記第1音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, after the first sound wave detection procedure, a standard sample different from the standard sample in the first sound wave detection procedure, and the subject or the object to be measured in the first sound wave detection procedure It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the same subject or object to be measured.

本発明では、異なる標準試料に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、被検体又は被測定物の個体差を把握することができる。   In the present invention, component concentration measurement is repeatedly performed on different standard samples, so that individual differences between the specimen or the object to be measured can be grasped.

本発明に係る成分濃度測定方法は、測定光変調手段が同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、参照光変調手段が前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、合波光出射手段が前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光を合波して2つの光を出射し、音波検出手段が前記合波光出射手段からの2つの光のうち一方の光を照射される標準試料から発生する音波、及び前記合波光出射手段からの2つの光のうち他方の光を照射される被検体又は被測定物から発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する第2音波検出手順を備える。   In the component concentration measurement method according to the present invention, the measurement light modulation means electrically modulates the intensity of two waves of the same wavelength with a signal having the same frequency and opposite phase, and the reference light modulation means outputs the measurement modulation means. The two light beams having the same wavelength and the two light beams having different wavelengths are electrically intensity-modulated with a signal having the same frequency as that of the intensity modulation frequency of the measurement light modulation means and an opposite phase signal, and output. The wave light emitting means combines two light beams of opposite phases among the two light lights from the measurement light modulating means and the two light lights from the reference light modulating means, and emits two lights, The sound wave detecting means is irradiated with the sound wave generated from the standard sample irradiated with one of the two lights from the combined light emitting means and the other light among the two lights from the combined light emitting means. The sound wave generated from the subject or the object to be measured is converted into the standard sample, The irradiated fine said light comprising a second acoustic wave detection procedure for detecting at the same position relative to the subject or the object to be measured.

本発明では、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、光出射手段からの光を照射される被検体又は被測定物と標準試料との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体又は被測定物における標準試料の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体又は被測定物における測定対象以外としての標準試料の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出手段が同一の位置で音波を検出することから、音波検出手段の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本発明では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体又は被測定物の成分濃度を正確に測定することができる。   In the present invention, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, the magnitude of the sound wave generated by the two substances, that is, the subject or the object to be measured and the standard sample irradiated with the light from the light emitting means. Can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to correct changes with time of the components of the standard sample in the subject or object to be irradiated with light. It is also possible to correct the influence of the components of the standard sample other than the measurement target in the subject or object to be irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detecting means detects the sound wave at the same position, there is no sound measurement error due to individual differences of the sound wave detecting means. Therefore, in the present invention, the component concentration of the analyte or the analyte can be accurately measured as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

本発明の成分濃度測定方法において、前記測定光変調手段が同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、前記参照光変調手段が前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、前記合波光出射手段が前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光を合波して2つの光をそれぞれ水に出射し、前記測定光変調手段及び前記参照光変調手段における前記2波の光の波長をそれぞれ調整する波長調整手段が前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記2波の光の波長を調整する波長調整手順を前記第2音波検出手順の前にさらに備えることが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, the measurement light modulation means electrically modulates and outputs two waves of the same wavelength with signals of the same frequency and opposite phase, and the reference light modulation means outputs the measurement modulation. The light of two waves of the same wavelength and the two waves of different wavelengths of the means are electrically intensity-modulated with a signal having an opposite phase at the same frequency as the intensity-modulated frequency of the measurement light modulation means, and output. The combined light emitting unit combines two light beams of opposite phases from the two light beams from the measurement light modulating unit and the two light beams from the reference light modulating unit, respectively. Wavelength adjusting means for adjusting the wavelengths of the two light beams in the measurement light modulating means and the reference light modulating means so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero is emitted to water. Wavelength adjustment procedure to adjust the wavelength of light It is desirable to further comprise before the serial second acoustic wave detection procedure.

本発明では、測定光変調手段及び参照光変調手段が水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整する波長調整手順を備えることにより、合波光出射手段から出射される2波の光の波長を予め互いに水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、検出する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、本発明では、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   In the present invention, the measurement light modulation unit and the reference light modulation unit include a wavelength adjustment procedure for adjusting the wavelength of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero. The wavelengths of the two emitted lights can be set to predetermined two wavelengths having the same water absorbance characteristics. As a result, the influence of water absorbance can be removed in advance from the sound wave to be detected. Therefore, in the present invention, it is not necessary to correct the water absorbance component when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and the measurement can be performed accurately.

本発明の成分濃度測定方法において、前記第2音波検出手順の後に、前記第2音波検出手順における前記標準試料と同一の標準試料、及び前記第2音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第2音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, after the second sound wave detection procedure, the same standard sample as the standard sample in the second sound wave detection procedure, and the subject or the object to be measured in the second sound wave detection procedure It is desirable to perform the second sound wave detection procedure once or more for the same subject or object to be measured.

本発明では、同一の被検体又は被測定物に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、同一の被検体又は被測定物の成分濃度の状態の経時変化を把握することができる。   In the present invention, since the component concentration measurement is repeatedly performed on the same subject or object to be measured, it is possible to grasp the change with time of the component concentration state of the same object or object to be measured.

本発明の成分濃度測定方法において、前記第2音波検出手順の後に、前記第2音波検出手順における前記標準試料と異なる標準試料及び前記第2音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第2音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。   In the component concentration measurement method of the present invention, after the second sound wave detection procedure, the same standard sample as the standard sample different from the standard sample in the second sound wave detection procedure and the subject or the object to be measured in the second sound wave detection procedure It is desirable to perform the second sound wave detection procedure once or more for the subject or the object to be measured.

本発明では、異なる標準試料に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、被検体又は被測定物の個体差を把握することができる。   In the present invention, component concentration measurement is repeatedly performed on different standard samples, so that individual differences between the specimen or the object to be measured can be grasped.

本発明の成分濃度測定装置及び成分濃度測定方法は、光を照射される被検体又は被測定物の経時変化や音波検出器の経時変化の影響を小さくして成分濃度測定の校正を正確に行うことができる。   The component concentration measuring apparatus and the component concentration measuring method of the present invention accurately calibrate the component concentration measurement by reducing the influence of the time-dependent change of the subject or object to be irradiated with light and the time-dependent change of the sound wave detector. be able to.

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下の実施形態は、本発明の構成の例であり、被検体としての人体の指により成分濃度を測定する場合の実施の形態であるが、本発明は以下の実施の形態に制限されるものではない。また、以下においては、被検体を被測定物に置き換えれば被測定物の成分濃度を測定する場合の実施の形態とすることができる。また、各実施形態に係る成分濃度測定装置の構成を示す図2から図4において、電源、あるいは全体の動作を制御する制御部などの通常の技術により実現できる部分は図示していない。   The following embodiment is an example of the configuration of the present invention, and is an embodiment in the case where a component concentration is measured by a finger of a human body as a subject, but the present invention is limited to the following embodiment is not. In the following, an embodiment in which the concentration of a component of a measurement object is measured can be obtained by replacing the object with the measurement object. Also, in FIGS. 2 to 4 showing the configuration of the component concentration measuring apparatus according to each embodiment, portions that can be realized by a normal technique such as a power source or a control unit that controls the overall operation are not shown.

(第1実施形態)
図2に、本実施形態に係る成分濃度測定装置の概略構成図を示す。また、図5に、本実施形態に係る容器の上面の概略図を示す。
(First embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a component concentration measuring apparatus according to the present embodiment. Moreover, the schematic of the upper surface of the container which concerns on FIG. 5 at this embodiment is shown.

図2において、成分濃度測定装置10は、光出射手段の一部としての発振器101、駆動回路103、180°移相回路102、駆動回路106、第1の光源104及び第2の光源107と、音波検出手段の一部としての音波検出部108、前置増幅部109及び位相検波増幅部110、音波記録手段及び成分濃度算出手段としての成分濃度算出部111と、標準試料123と、を備える。また、本実施形態では、音波の検出効率を向上させるため、楕円反射体としての容器121を備える。なお、図2において、容器121については、便宜上切断面を示している。   In FIG. 2, the component concentration measuring apparatus 10 includes an oscillator 101, a drive circuit 103, a 180 ° phase shift circuit 102, a drive circuit 106, a first light source 104, and a second light source 107 as part of a light emitting unit. A sound wave detection unit 108 as a part of the sound wave detection unit, a preamplification unit 109 and a phase detection amplification unit 110, a component concentration calculation unit 111 as a sound wave recording unit and a component concentration calculation unit, and a standard sample 123 are provided. Moreover, in this embodiment, in order to improve the detection efficiency of a sound wave, the container 121 as an elliptical reflector is provided. In FIG. 2, for the container 121, a cut surface is shown for convenience.

発振器101は、第1の光源104及び第2の光源107から出力される2波長の光を強度変調するための変調信号を出力する。180°移相回路102は発振器101からの変調信号のうち一方を反転して出力する。   The oscillator 101 outputs a modulation signal for intensity-modulating light of two wavelengths output from the first light source 104 and the second light source 107. The 180 ° phase shift circuit 102 inverts one of the modulation signals from the oscillator 101 and outputs it.

駆動回路103は、発振器101からの変調信号を基に第1の光源104を駆動させる。また、駆動回路106は、180°移相回路102で反転された変調信号を基に第2の光源107を駆動させる。第1の光源104は、異なる2波長の光のいずれか一方を駆動回路103からの信号により強度変調して波長λの第1の光を出力し、第2の光源107は、他方の光を駆動回路106からの信号により強度変調して波長λの第2の光を出力する。これにより、第1の光源104及び第2の光源107は、異なる2波長の光のそれぞれを同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力することができる。また、第1の光源104又は第2の光源107のいずれか一方の光の出射を停止させれば、第1の光源104又は第2の光源107は、異なる2波長の光のうち所定の1波長の光のみを出射することができる。 The drive circuit 103 drives the first light source 104 based on the modulation signal from the oscillator 101. The drive circuit 106 drives the second light source 107 based on the modulation signal inverted by the 180 ° phase shift circuit 102. The first light source 104 modulates the intensity of one of the two different wavelengths of light with a signal from the drive circuit 103 and outputs the first light having the wavelength λ 1 , and the second light source 107 outputs the other light. the by intensity-modulated by a signal from the drive circuit 106 to output a second light of the wavelength lambda 2. As a result, the first light source 104 and the second light source 107 can output the light of two different wavelengths that are electrically intensity-modulated with signals having the same frequency and opposite phase. Further, if the emission of light from either the first light source 104 or the second light source 107 is stopped, the first light source 104 or the second light source 107 has a predetermined one of two different wavelengths of light. Only light having a wavelength can be emitted.

第1の光源104及び第2の光源107は、例えば半導体レーザを適用することができ、ヒーター又はペルチェ素子で加熱又は冷却することにより発生する光の波長を変化させることができる。そして、各々の波長を、例えば一方の光の波長を測定対象とする成分が特徴的な吸収を呈する波長に設定し、他方の光の波長を水が一方の光の波長におけるのと相等しい吸収を呈する波長に設定する。また、本実施形態では、発振器101から矩形波信号を出力することとし、半導体レーザ光源である第1の光源104及び第2の光源107の各々を駆動回路103、106を介して同一周波数で互いに逆位相の矩形波信号により直接変調する。このように、2つの半導体レーザ光源の各々を同一周波数で互いに逆位相の矩形波信号により直接変調することにより、異なる2波長の光を発生し同時に変調することが可能であり、装置構成を簡略化できる。   For example, a semiconductor laser can be applied to the first light source 104 and the second light source 107, and the wavelength of light generated by heating or cooling with a heater or a Peltier element can be changed. For example, each wavelength is set to a wavelength at which the component whose measurement target is the wavelength of one light exhibits characteristic absorption, and the wavelength of the other light is equal to that of water at the wavelength of one light. Is set to a wavelength exhibiting In the present embodiment, a rectangular wave signal is output from the oscillator 101, and the first light source 104 and the second light source 107, which are semiconductor laser light sources, are connected to each other at the same frequency via the drive circuits 103 and 106, respectively. The signal is directly modulated by an antiphase rectangular wave signal. In this way, by directly modulating each of the two semiconductor laser light sources with rectangular wave signals having the same frequency and opposite phases, it is possible to generate light of two different wavelengths and simultaneously modulate them, thereby simplifying the device configuration. Can be

ここで、成分濃度測定装置10は、第1の光源104及び第2の光源107から、2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整する波長調整手段(不図示)を備えることが望ましい。波長調整手段が2波の光の波長を調整することにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する2波の光の波長を水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、音波検出部108に伝搬する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、成分濃度測定装置10は、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   Here, the component concentration measuring apparatus 10 emits two waves of light from the first light source 104 and the second light source 107 to the water after being electrically intensity-modulated by signals of the same frequency and opposite phase. It is desirable to provide wavelength adjusting means (not shown) for adjusting the wavelengths of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the laser beam becomes zero. The wavelength adjusting means adjusts the wavelength of the two light beams, so that the wavelengths of the two light beams emitted from the first light source 104 and the second light source 107 are two predetermined wavelengths that match the water absorbance characteristics. be able to. Thereby, the influence of the water absorbance can be removed in advance from the sound wave propagating to the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring apparatus 10 does not need to correct the absorbance component of water when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and can accurately measure the concentration.

また、成分濃度測定装置10は、第1の光源104及び第2の光源107が水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の光強度を調整することとしてもよい。これにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する2波の光の光強度を略等しくすることができる。そのため、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   In addition, the component concentration measurement apparatus 10 may adjust the light intensity of the two waves so that the first light source 104 and the second light source 107 have zero sound wave generated from water. As a result, the light intensities of the two waves emitted from the first light source 104 and the second light source 107 can be made substantially equal. Therefore, the component concentration of the measurement target of the subject 2 can be accurately measured.

さらに、成分濃度測定装置10は、第1の光源104及び第2の光源107から、互いに異なる波長の2波の光を同一周波数の2つの信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、水から発生する音波の大きさが零となるように前記同一周波数の2つの信号の位相を調整することとしてもよい。つまり、本実施形態では、駆動回路103、106から出力される変調信号の一方を所定時間遅延させて変調信号の互いの位相を調整する。このように2つの信号の位相を調整することにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができ、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   Furthermore, the component concentration measuring apparatus 10 emits two light beams having different wavelengths from the first light source 104 and the second light source 107 by electrically modulating the intensity with two signals having the same frequency. The phase of the two signals having the same frequency may be adjusted so that the magnitude of the sound wave generated from water becomes zero. That is, in this embodiment, one of the modulation signals output from the drive circuits 103 and 106 is delayed for a predetermined time to adjust the phase of the modulation signals. By adjusting the phases of the two signals in this way, the phases of the electrical signals that modulate the light emitted from the first light source 104 and the second light source 107 can be made opposite to each other. It is possible to accurately measure the concentration of the component to be measured.

標準試料123は、第2の光源107からの光が照射される。標準試料123として、被検体2と等価な吸光度、電熱特性、音響特性を示すように調合した生体等価物質を封入する。水分を含んだ軟化ゲル状の試料を例示できる。また、血液成分量を検査済みの血液や血清を封入することもできる。予め生体から採血した血液や当該血液から取得できる血清を例示できる。成分濃度測定装置10では、被検体2の測定対象とする成分に応じて標準試料123を水、血液、血清又は生体等価物質により、成分濃度測定値の補正を行うことができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   The standard sample 123 is irradiated with light from the second light source 107. As the standard sample 123, a bio-equivalent substance prepared so as to exhibit absorbance, electrothermal characteristics, and acoustic characteristics equivalent to the subject 2 is enclosed. An example is a softened gel-like sample containing moisture. It is also possible to enclose blood or serum whose blood component amount has been tested. Examples thereof include blood collected from a living body in advance and serum obtainable from the blood. The component concentration measuring apparatus 10 can correct the component concentration measurement value of the standard sample 123 with water, blood, serum, or a biological equivalent substance according to the component to be measured by the subject 2. The component concentration can be accurately measured.

容器121は、図2及び図5に示すように被検体2及び標準試料123で発生した音波を反射しうる2つの凹状の楕円球面124、125がそれぞれの楕円球面124、125の2つの焦点のいずれか一方を共通焦点132にして配置されている。また、本実施形態では、容器121の内部には、被検体2の音響インピーダンスの音響整合物質を満たしており、容器121の開口部側には、被検体2、音波検出部108及び標準試料123を配置できるように蓋120を設けている。また、蓋120に配置される被検体2、音波検出部108及び標準試料123は、被検体2を第1の焦点131に、標準試料123を第2の焦点133に、音波検出部108を共通焦点132にそれぞれ配置される。   As shown in FIGS. 2 and 5, the container 121 has two concave ellipsoidal surfaces 124 and 125 that can reflect sound waves generated by the subject 2 and the standard sample 123. Either one is arranged with a common focal point 132. In the present embodiment, the container 121 is filled with an acoustic matching substance having the acoustic impedance of the subject 2, and the subject 2, the sound wave detection unit 108, and the standard sample 123 are disposed on the opening side of the container 121. The lid 120 is provided so that the can be arranged. The subject 2, the sound wave detection unit 108, and the standard sample 123 arranged on the lid 120 have the subject 2 as the first focus 131, the standard sample 123 as the second focus 133, and the sound wave detection unit 108. Arranged at the focal point 132, respectively.

また、図6に、容器の他の形態を示す。   Moreover, the other form of a container is shown in FIG.

図6に示す容器122は、3つの凹状の楕円球面126、127、128がそれぞれの楕円球面126、127、128の2つの焦点のいずれか一方を共通焦点134にして配置されている。そして、第1の焦点137に被検体2を配置し、第2の焦点135に標準試料151及び第3の焦点136に標準試料152をそれぞれ配置している。このように配置し、図2に示す第2の光源107からの光をそれぞれ標準試料151、152に照射するか、或いは第2の光源107からの光を交互に標準試料151、152に照射することにより、異なる2つの標準試料を基にした補正が可能となる。   In the container 122 shown in FIG. 6, three concave elliptical spheres 126, 127, and 128 are arranged with one of the two focal points of the respective elliptical spheres 126, 127, and 128 as a common focal point 134. The subject 2 is arranged at the first focal point 137, the standard sample 151 is arranged at the second focal point 135, and the standard sample 152 is arranged at the third focal point 136. Arranged in this way, the standard samples 151 and 152 are irradiated with light from the second light source 107 shown in FIG. 2 respectively, or the standard samples 151 and 152 are alternately irradiated with light from the second light source 107. Thus, correction based on two different standard samples becomes possible.

図2の音波検出部108は、第1の光源104からの光により被検体2で発生する音波及び第2の光源107からの光により標準試料123で発生する音波を同一の位置で検出する。本実施形態では、音波検出部108を同一の位置として、楕円球面124、125を有する容器121の共通焦点132に配置して音波を検出することとしたため、楕円球面124、125の性質上、第1の焦点131及び第2の焦点133で発生した音波141、142を共通焦点132に集音することができる。そのため、成分濃度測定装置10では、音波検出部108により音波の検出漏れを減少して高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。また、本実施形態では、音波検出部108を共通焦点132に配置することとしたため、被検体2及び標準試料123から略等距離の位置に配置されることとなる。そのため、被検体2及び標準試料123で発生した音波141、142の伝搬距離に対する減衰が略同一となるため、音波の減衰に伴う成分濃度測定の測定誤差を生じさせることがない。さらに、容器121の内部には、被検体2の音響インピーダンスの音響整合物質を満たしているため、被検体2から発生する音波141の伝達効率を向上させることができる。そのため、音波の伝搬距離による減衰を減少させて音波検出部108により高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。なお、本実施形態では、音波検出部108は、同一の位置として共通焦点132に配置して音波を検出するが、被検体2で発生する音波141及標準試料123で発生する音波142を同時に検出できれば、いずれの位置で検出することとしてもよい。   The sound wave detection unit 108 in FIG. 2 detects the sound wave generated in the subject 2 by the light from the first light source 104 and the sound wave generated in the standard sample 123 by the light from the second light source 107 at the same position. In the present embodiment, since the sound wave detection unit 108 is placed at the same position and arranged at the common focal point 132 of the container 121 having the elliptical spherical surfaces 124 and 125, the sound wave is detected. Sound waves 141 and 142 generated at the first focal point 131 and the second focal point 133 can be collected at the common focal point 132. Therefore, in the component concentration measuring apparatus 10, the sound wave detection unit 108 can reduce detection loss of sound waves and detect sound waves with high sensitivity, and can accurately measure the component concentration of the subject 2. In the present embodiment, since the sound wave detection unit 108 is disposed at the common focal point 132, the sound wave detection unit 108 is disposed at a substantially equidistant position from the subject 2 and the standard sample 123. Therefore, the attenuation of the sound waves 141 and 142 generated in the subject 2 and the standard sample 123 with respect to the propagation distance is substantially the same, so that no measurement error of the component concentration measurement due to the attenuation of the sound waves occurs. Furthermore, since the inside of the container 121 is filled with the acoustic matching substance having the acoustic impedance of the subject 2, the transmission efficiency of the sound wave 141 generated from the subject 2 can be improved. Therefore, attenuation due to the propagation distance of the sound wave can be reduced and the sound wave detection unit 108 can detect the sound wave with high sensitivity, and the component concentration of the subject 2 can be accurately measured. In the present embodiment, the sound wave detection unit 108 detects the sound wave by placing it at the common focus 132 at the same position, but simultaneously detects the sound wave 141 generated by the subject 2 and the sound wave 142 generated by the standard sample 123. If possible, it may be detected at any position.

前置増幅部109は、音波検出部108からの音波を増幅して出力する。位相検波増幅部110は、前置増幅部109からの電気信号を発振器101からの変調信号により同期検波し、音圧に比例する電気信号を出力する。このように、音波を変調周波数に同期した同期検波により検出することにより、音波を高精度に検出することができる。   The preamplifier 109 amplifies the sound wave from the sound wave detector 108 and outputs it. The phase detection amplification unit 110 synchronously detects the electric signal from the preamplification unit 109 using the modulation signal from the oscillator 101, and outputs an electric signal proportional to the sound pressure. Thus, by detecting the sound wave by synchronous detection synchronized with the modulation frequency, the sound wave can be detected with high accuracy.

成分濃度算出部111は、音波検出部108で検出され前置増幅部109及び位相検波増幅部110を介して出力される音波の大きさの時間変化を記憶しておき、後述する数式により成分濃度を算出する。成分濃度測定装置10は、後述するように、成分濃度算出部111において音波強度の時間変化を記録することができるため、音波強度の記録値に基づいて成分濃度測定値の補正を行うことができ、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   The component concentration calculation unit 111 stores temporal changes in the size of sound waves detected by the sound wave detection unit 108 and output via the preamplification unit 109 and the phase detection amplification unit 110. Is calculated. As will be described later, the component concentration measuring apparatus 10 can record the time variation of the sound wave intensity in the component concentration calculating unit 111, and thus can correct the component concentration measurement value based on the recorded value of the sound wave intensity. The component concentration of the measurement target of the subject 2 can be accurately measured.

以上説明したように、成分濃度測定装置10は、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104及び第2の光源107からの光を照射される被検体2と標準試料123との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、後述するように、光を照射される被検体2における標準試料123の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体2における測定対象以外としての標準試料123の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、成分濃度測定装置10は、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   As described above, the component concentration measuring apparatus 10 detects the sound wave at the same position, so that the subject 2 irradiated with the light from the first light source 104 and the second light source 107 is used. And the standard sample 123 can simultaneously detect the difference in the magnitude of sound waves generated by the two substances. Therefore, as will be described later, it is possible to correct a change with time in the components of the standard sample 123 in the subject 2 irradiated with light. Further, the influence of the components of the standard sample 123 other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light can be corrected. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring apparatus 10 can accurately measure the component concentration of the subject 2 as compared to measuring two substances separately and correcting them after recording.

次に、本実施形態に係る成分濃度測定装置10の成分濃度測定の動作を図2を参照して説明する。   Next, the component concentration measurement operation of the component concentration measuring apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

成分濃度測定装置10は、波長調整手順及び位相調整手順として、以下の動作を行なう。   The component concentration measuring apparatus 10 performs the following operations as a wavelength adjustment procedure and a phase adjustment procedure.

まず、図2の被検体2に代えて、被測定物としての水を第1の焦点131に配置し、標準試料123として水を第2の焦点133に配置する。そして、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104を駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第2の光源107を駆動させる信号を出力する。第1の光源104は、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第2の光源107は、駆動回路106からの信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104及び第2の光源107からの光により、第1の焦点131及び第2の焦点133に配置された水から発生する音波を検出する。   First, instead of the subject 2 in FIG. 2, water as an object to be measured is arranged at the first focal point 131, and water as the standard sample 123 is arranged at the second focal point 133. The drive circuit 103 outputs a signal for driving the first light source 104 in synchronization with the modulation signal from the oscillator 101. Further, the drive circuit 106 outputs a signal for driving the second light source 107 in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. The first light source 104 electrically modulates and outputs light with a signal from the drive circuit 103, and the second light source 107 electrically modulates and outputs light with a signal from the drive circuit 106. To do. The sound wave detection unit 108 detects sound waves generated from water disposed at the first focal point 131 and the second focal point 133 by the light from the first light source 104 and the second light source 107.

このように検出した音波に基づいて、第1の光源104及び第2の光源107は、互いの光の波長を音波が零となるように調整する。また、駆動回路103、106は、第1の光源104及び第2の光源107に出力する信号の互いの位相を音波が零となるように調整することもできる。また、第1の光源104及び第2の光源107は、互いの光の光強度を音波が零となるように調整することもできる。このように、水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整することにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する2波の光の波長を水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。また、水から発生する音波の大きさが零となるように駆動回路103、106からの同一周波数の信号の位相を調整することにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができる。さらに、音波の大きさが零となるように2波の光の光強度を調整することにより、第1の光源104及び第2の光源107から出射する2波の光の光強度を略等しくすることができる。そのため、成分濃度測定装置10は、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   Based on the sound wave detected in this way, the first light source 104 and the second light source 107 adjust the wavelength of each other light so that the sound wave becomes zero. In addition, the drive circuits 103 and 106 can adjust the phases of the signals output to the first light source 104 and the second light source 107 so that the sound wave becomes zero. In addition, the first light source 104 and the second light source 107 can adjust the light intensity of each other so that the sound wave becomes zero. Thus, the wavelength of the two light beams emitted from the first light source 104 and the second light source 107 is adjusted by adjusting the wavelength of the two light beams so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero. Can be made to have two predetermined wavelengths that match the water absorption characteristics. Further, the light emitted from the first light source 104 and the second light source 107 is adjusted by adjusting the phase of the signal of the same frequency from the drive circuits 103 and 106 so that the magnitude of the sound wave generated from water becomes zero. The phases of the electrical signals that modulate the signal can be opposite to each other. Further, by adjusting the light intensity of the two waves so that the size of the sound wave becomes zero, the light intensity of the two waves emitted from the first light source 104 and the second light source 107 is made substantially equal. be able to. Therefore, the component concentration measuring apparatus 10 can accurately measure the component concentration of the measurement target of the subject 2.

以上のように第1の光源104、第2の光源107、駆動回路103、106の動作状態を調整した後に、成分濃度測定装置10は、第1音波検出手順として、以下の動作を行なう。   After adjusting the operation states of the first light source 104, the second light source 107, and the drive circuits 103 and 106 as described above, the component concentration measurement apparatus 10 performs the following operation as the first sound wave detection procedure.

図2の被検体2に代えて被測定物としての生体等価物質を第1の焦点131に配置し、第1の焦点131に配置した生体等価物質と同一の生体等価物質を第2の焦点133に配置した場合の実施形態について説明する。   In place of the subject 2 in FIG. 2, a bioequivalent substance as an object to be measured is disposed at the first focal point 131, and the bioequivalent substance identical to the bioequivalent substance disposed at the first focal point 131 is disposed at the second focal point 133. An embodiment in the case of being arranged in will be described.

第1の焦点131に生体等価物質を配置し、第2の焦点133に第1の焦点131に配置した生体等価物質と同一の生体等価物質を配置した後、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104を駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第2の光源107を駆動させる信号を出力する。ここで、駆動回路103から出力される信号と駆動回路106から出力される信号とは、互いに反転している。第1の光源104は、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第2の光源107は、駆動回路106からの信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104及び第2の光源107からの光により、第1の焦点131及び第2の焦点133に配置された生体等価物質から発生する音波を同一の位置で検出する。   After the bioequivalent material is disposed at the first focal point 131 and the bioequivalent material that is the same as the bioequivalent material disposed at the first focal point 131 is disposed at the second focal point 133, the drive circuit 103 is connected to the oscillator 101. A signal for driving the first light source 104 is output in synchronization with the modulation signal. Further, the drive circuit 106 outputs a signal for driving the second light source 107 in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. Here, the signal output from the drive circuit 103 and the signal output from the drive circuit 106 are inverted from each other. The first light source 104 electrically modulates and outputs light with a signal from the drive circuit 103, and the second light source 107 electrically modulates and outputs light with a signal from the drive circuit 106. To do. The sound wave detection unit 108 detects, at the same position, sound waves generated from the bioequivalent substances disposed at the first focus 131 and the second focus 133 by the light from the first light source 104 and the second light source 107. To do.

ここで、音波検出部108は、第1の焦点131及び第2の焦点133に配置された生体等価物質から発生し、容器121内の楕円球面124、125で反射した音波を検出する。そのため、楕円の性質上、第1の焦点131及び第2の焦点133で発生した音波を共通焦点132に集音させることができる。そのため、音波検出部108は、音波の検出漏れを減少させて高感度に音波を検出することができる。本実施形態に係る成分濃度測定方法では、被測定物としての生体等価物質の成分濃度を正確に測定することができる。また、本実施形態では、音波検出部108を共通焦点132に配置することとしたため、被測定物としての生体等価物質及び標準試料123としての生体等価物質から略等距離の位置に配置されることとなる。そのため、被測定物としての生体等価物質及び標準試料123としての生体等価物質で発生した音波141、142の伝搬距離に対する減衰が略同一となるため、音波の減衰に伴う成分濃度測定の測定誤差を生じさせることがない。さらに、容器121の内部に被測定物としての生体等価物質の音響インピーダンスの音響整合物質を満たすこととすると、被測定物としての生体等価物質から発生する音波141の伝達効率を向上させることができる。そのため、音波の伝搬距離による減衰を減少させて音波検出部108により高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   Here, the sound wave detection unit 108 detects sound waves generated from the bioequivalent material disposed at the first focal point 131 and the second focal point 133 and reflected by the elliptical spherical surfaces 124 and 125 in the container 121. Therefore, due to the elliptical nature, sound waves generated at the first focal point 131 and the second focal point 133 can be collected at the common focal point 132. Therefore, the sound wave detection unit 108 can detect sound waves with high sensitivity by reducing detection loss of sound waves. In the component concentration measurement method according to the present embodiment, the component concentration of the bioequivalent substance as the measurement object can be accurately measured. In the present embodiment, since the sound wave detection unit 108 is disposed at the common focal point 132, the sound wave detection unit 108 is disposed at a substantially equidistant position from the biological equivalent material as the measurement target and the biological equivalent material as the standard sample 123. It becomes. Therefore, the attenuation with respect to the propagation distance of the sound waves 141 and 142 generated by the biological equivalent material as the measurement object and the biological equivalent material as the standard sample 123 is substantially the same. It does not occur. Furthermore, if the acoustic matching material of the acoustic impedance of the biological equivalent material as the measurement object is filled in the container 121, the transmission efficiency of the sound wave 141 generated from the biological equivalent material as the measurement object can be improved. . Therefore, attenuation due to the propagation distance of the sound wave can be reduced and the sound wave detection unit 108 can detect the sound wave with high sensitivity, and the component concentration of the subject 2 can be accurately measured.

成分濃度算出部111は、音波検出部108で検出され、前置増幅部109で増幅され、位相検波増幅部110で検波された音波の大きさの時間変化を記録する。生体等価物質は、前述したように、被検体2と等価な吸光度、電熱特性、音響特性を示すように調合した物質であるため、例えば、生体等価物質から発生する音波の、光の照射による生体等価物質の温度変化に伴う経時変化が被検体2と等価である。そのため、本実施形態のように、音波強度の時間変化を記録すれば、音波強度の記録値に基づいて成分濃度測定値の補正を行うことができる。つまり、生体等価物質から発生する音波の時間変化を記録した後に、生体等価物質に代えて被検体2を第1の焦点131及び第2の焦点133に配置して、第1の光源104及び第2の光源107から光を照射して音波を検出し、成分濃度算出部111において音波の大きさ記録する。その後、被検体2で発生した音波から生体等価物質で発生した音波の時間変化を差分した音波として補正することができる。   The component concentration calculation unit 111 records a temporal change in the size of the sound wave detected by the sound wave detection unit 108, amplified by the preamplification unit 109, and detected by the phase detection amplification unit 110. As described above, the biological equivalent substance is a substance prepared so as to exhibit absorbance, electrothermal characteristics, and acoustic characteristics equivalent to those of the subject 2. For example, the biological equivalent substance is formed by irradiating light of a sound wave generated from the biological equivalent substance. The change with time of the equivalent substance accompanying the temperature change is equivalent to the subject 2. Therefore, if the temporal change of the sound wave intensity is recorded as in the present embodiment, the component concentration measurement value can be corrected based on the recorded value of the sound wave intensity. That is, after recording the time change of the sound wave generated from the biological equivalent material, the subject 2 is placed at the first focal point 131 and the second focal point 133 instead of the biological equivalent material, and the first light source 104 and the first light source 104 A sound wave is detected by irradiating light from the second light source 107, and the magnitude of the sound wave is recorded in the component concentration calculation unit 111. Thereafter, a sound wave obtained by subtracting a time change of the sound wave generated in the biological equivalent substance from the sound wave generated in the subject 2 can be corrected.

また別の形態として、図2の被検体2に代えて被測定物としての血液を第1の焦点131に配置し、第1の焦点131に配置した血液と同一の血液を第2の焦点133に配置し、上記第1音波検出手順と同様の手順を行うこととしてもよい。第1の焦点131及び第2の焦点133に配置した血液で発生する音波の音波強度の時間変化を記録すれば、音波強度の記録値に基づいて成分濃度測定値の補正を行うことができる。つまり、血液から発生する音波の時間変化は、第1の光源104及び第2の光源107からの光に対する血液の吸光度差として記録できる。そのため、吸光度差を記録した後に、血液に代えて被検体2を第1の焦点131及び第2の焦点133に配置して、第1の光源104及び第2の光源107から光を照射して音波を検出し、成分濃度算出部111において音波の大きさ記録する。その後、被検体2で発生した音波から血液での吸光度差を差分した音波として補正することができる。   As another form, blood as an object to be measured is placed at the first focus 131 instead of the subject 2 in FIG. 2, and the same blood as the blood placed at the first focus 131 is placed at the second focus 133. The same procedure as the first sound wave detection procedure may be performed. If the temporal change of the sound wave intensity of the sound wave generated in the blood disposed at the first focal point 131 and the second focal point 133 is recorded, the component concentration measurement value can be corrected based on the recorded sound wave intensity value. That is, the time change of the sound wave generated from the blood can be recorded as a difference in absorbance of the blood with respect to the light from the first light source 104 and the second light source 107. Therefore, after recording the difference in absorbance, the subject 2 is placed at the first focal point 131 and the second focal point 133 instead of blood, and light is emitted from the first light source 104 and the second light source 107. A sound wave is detected, and the component concentration calculator 111 records the magnitude of the sound wave. Thereafter, it can be corrected as a sound wave obtained by subtracting the difference in absorbance in blood from the sound wave generated in the subject 2.

なお、容器121に代えて図6に示す容器122を用いると、上記2つの実施形態における生体等価物質及び血液をそれぞれ第2の焦点135及び第3の焦点136に配置し第2の焦点135及び第3の焦点136に配置した標準試料151、152に第2の光源107からの光を交互に照射することにより、標準試料の配置を換えることなく生体等価物質及び血液を基にした補正が可能となる。   When the container 122 shown in FIG. 6 is used instead of the container 121, the bioequivalent substance and blood in the above two embodiments are disposed at the second focal point 135 and the third focal point 136, respectively, and the second focal point 135 and By alternately irradiating the light from the second light source 107 to the standard samples 151 and 152 arranged at the third focal point 136, correction based on the biological equivalent substance and blood is possible without changing the arrangement of the standard samples. It becomes.

このように、本実施形態に係る成分濃度測定方法では、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104からの光を照射される被測定物としての生体等価物質や血液、及び第2の光源107からの光を照射される標準試料としての生体等価物質や血液の二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体2における生体等価物質や血液の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体2における測定対象以外の成分である生体等価物質や血液の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本実施形態に係る成分濃度測定方法では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   As described above, in the component concentration measurement method according to this embodiment, since the sound wave detection unit 108 detects sound waves at the same position, the biological equivalent as a measurement object irradiated with the light from the first light source 104 is used. It is possible to simultaneously detect the difference in the magnitude of sound waves generated by the substance, blood, and the biological equivalent substance as a standard sample irradiated with light from the second light source 107 and the two substances of blood. Therefore, it is possible to correct a change with time of a biological equivalent substance or a blood component in the subject 2 irradiated with light. It is also possible to correct the influence of biological equivalent substances and blood components that are components other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, in the component concentration measurement method according to the present embodiment, the component concentration of the subject 2 can be accurately measured as compared to measuring two substances separately and correcting them after recording.

また、上記第1音波検出手順の後に、第1音波検出手順における標準試料としての生体等価物質又は血液と同一の標準試料、及び第1音波検出手順における被測定物としての生体等価物質又は血液と同一の被測定物について、上記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。同一の被測定物に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、同一の被測定物としての生体等価物質又は血液の成分濃度の状態の測定毎の経時変化を把握することができる。   In addition, after the first sound wave detection procedure, the same standard sample as the biological equivalent substance or blood as the standard sample in the first sound wave detection procedure, and the biological equivalent substance or blood as the measurement object in the first sound wave detection procedure It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the same object to be measured. Since the component concentration measurement is repeatedly performed on the same object to be measured, it is possible to grasp the change with time of each measurement of the state of the biological equivalent substance or blood component concentration as the same object to be measured.

また、上記第1音波検出手順の後に、第1音波検出手順における標準試料としての生体等価物質又は血液と異なる標準試料、及び第1音波検出手順における被測定物としての生体等価物質又は血液と同一の被測定物について、上記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。異なる標準試料に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、被測定物としての生体等価物質又は血液の個体差を把握することができる。   In addition, after the first sound wave detection procedure, a standard sample different from a biological equivalent substance or blood as a standard sample in the first sound wave detection procedure, and a biological equivalent substance or blood as a measurement object in the first sound wave detection procedure It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the object to be measured. Since the component concentration measurement is repeatedly performed on different standard samples, it is possible to grasp individual differences in a biological equivalent substance or blood as a measurement object.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る成分濃度測定装置について説明する。
(Second Embodiment)
A component concentration measuring apparatus according to the second embodiment will be described.

図3に本実施の形態の成分濃度測定装置の概略構成図を示す。図3において、第1実施形態と同様の構成部分については構成要素符号を同一とした。また、構成要素符号が同一の2以上の構成要素には、例えば、第1の光源104a、104bのように異なる英語符号を付した。   FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment. In FIG. 3, the same constituent elements as those in the first embodiment have the same constituent reference numerals. In addition, two or more components having the same component code are assigned different English codes such as the first light sources 104a and 104b.

本実施形態に係る成分濃度測定装置11は、図2に示す成分濃度測定装置10における第2の光源107に代えて、第1の光源104と同一波長の光を出射する形態である。従って、成分濃度測定装置11は、駆動回路103からの信号により電気的に強度変調された第1の光源104aからの光を被検体2に照射し、駆動回路106からの信号により電気的に強度変調された第1の光源104bからの光を標準試料123に照射する。なお、駆動回路103からの信号と駆動回路106からの信号とは、互いに逆位相である。   The component concentration measuring apparatus 11 according to the present embodiment is configured to emit light having the same wavelength as that of the first light source 104 instead of the second light source 107 in the component concentration measuring apparatus 10 shown in FIG. Therefore, the component concentration measuring apparatus 11 irradiates the subject 2 with light from the first light source 104 a that is electrically intensity-modulated by a signal from the drive circuit 103, and is electrically intensified by a signal from the drive circuit 106. The standard sample 123 is irradiated with light from the modulated first light source 104b. Note that the signal from the drive circuit 103 and the signal from the drive circuit 106 have opposite phases.

ここで、成分濃度測定装置11は、第1の光源104a及び第1の光源104bから同一波長の2波の光を同一周波数の2つの信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、水から発生する音波の大きさが零となるように前記同一周波数の2つの信号の位相を調整することが望ましい。つまり、本実施形態では、駆動回路103、106から出力される変調信号の一方を所定時間遅延させて変調信号の互いの位相を調整する。このように2つの信号の位相を調整することにより、第1の光源104a及び第1の光源104bから出射する光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができ、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   Here, the component concentration measuring device 11 emits light of two waves having the same wavelength from the first light source 104a and the first light source 104b by electrically modulating the intensity with two signals of the same frequency, respectively. It is desirable to adjust the phase of the two signals having the same frequency so that the magnitude of the sound wave generated from water becomes zero. That is, in this embodiment, one of the modulation signals output from the drive circuits 103 and 106 is delayed for a predetermined time to adjust the phase of the modulation signals. By adjusting the phases of the two signals in this way, the phases of the electrical signals that modulate the light emitted from the first light source 104a and the first light source 104b can be made opposite to each other. It is possible to accurately measure the concentration of the component to be measured.

成分濃度測定装置11は、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104a及び第1の光源104bからの光を照射される被検体2と標準試料123との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、後述するように、光を照射される被検体2における標準試料123の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体2における測定対象以外としての標準試料123の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、成分濃度測定装置11は、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   In the component concentration measuring apparatus 11, since the sound wave detection unit 108 detects a sound wave at the same position, the subject 2 and the standard sample 123 irradiated with light from the first light source 104a and the first light source 104b. The difference in the magnitude of sound waves generated by the two substances can be detected simultaneously. Therefore, as will be described later, it is possible to correct a change with time in the components of the standard sample 123 in the subject 2 irradiated with light. Further, the influence of the components of the standard sample 123 other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light can be corrected. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring apparatus 11 can accurately measure the component concentration of the subject 2 as compared to measuring two substances separately and correcting them after recording.

次に、本実施形態に係る成分濃度測定装置11の成分濃度測定の動作を図3を参照して説明する。   Next, the component concentration measurement operation of the component concentration measuring apparatus 11 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

成分濃度測定装置11は、波長調整手順及び位相調整手順として、以下の動作を行なう。   The component concentration measuring apparatus 11 performs the following operations as a wavelength adjustment procedure and a phase adjustment procedure.

まず、図3の被検体2に代えて、被測定物としての水を第1の焦点131に配置し、標準試料123として水を第2の焦点133に配置する。そして、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104aを駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第1の光源104bを駆動させる信号を出力する。第1の光源104aは、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第1の光源104bは、駆動回路106からの信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104a及び第1の光源104bからの光により、第1の焦点131及び第2の焦点133に配置された水から発生する音波を検出する。   First, instead of the subject 2 in FIG. 3, water as the object to be measured is arranged at the first focal point 131, and water as the standard sample 123 is arranged at the second focal point 133. Then, the driving circuit 103 outputs a signal for driving the first light source 104 a in synchronization with the modulation signal from the oscillator 101. Further, the drive circuit 106 outputs a signal for driving the first light source 104b in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. The first light source 104a electrically modulates and outputs light with the signal from the drive circuit 103, and the first light source 104b outputs light with the signal intensity modulated with the signal from the drive circuit 106. To do. The sound wave detection unit 108 detects sound waves generated from water disposed at the first focal point 131 and the second focal point 133 by the light from the first light source 104a and the first light source 104b.

このように検出した音波に基づいて、第1の光源104a及び第1の光源104bは、互いの光の波長を音波が零となるように調整する。また、駆動回路103、106は、第1の光源104a及び第1の光源104bに出力する信号の互いの位相を音波が零となるように調整することもできる。また、第1の光源104a及び第1の光源104bは、互いの光の光強度を音波が零となるように調整することもできる。このように、水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整することにより、第1の光源104a及び第1の光源104bから出射する2波の光の波長を同一にすることができる。また、水から発生する音波の大きさが零となるように駆動回路103、106の同一周波数の信号の位相を調整することにより、第1の光源104a及び第1の光源104bから出射する光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができる。さらに、音波の大きさが零となるように2波の光の光強度を調整することにより、第1の光源104a及び第1の光源104bから出射する2波の光の光強度を略等しくすることができる。そのため、成分濃度測定装置11は、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   Based on the sound wave detected in this way, the first light source 104a and the first light source 104b adjust the wavelength of each other light so that the sound wave becomes zero. In addition, the drive circuits 103 and 106 can adjust the phases of the signals output to the first light source 104a and the first light source 104b so that the sound wave becomes zero. Further, the first light source 104a and the first light source 104b can also adjust the light intensity of each other so that the sound wave becomes zero. In this way, the wavelength of the two light beams emitted from the first light source 104a and the first light source 104b is adjusted by adjusting the wavelength of the two light beams so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero. Can be the same. Further, the light emitted from the first light source 104a and the first light source 104b is adjusted by adjusting the phase of the signals having the same frequency in the drive circuits 103 and 106 so that the magnitude of the sound wave generated from water becomes zero. The phases of the electric signals to be modulated can be opposite to each other. Further, by adjusting the light intensity of the two waves so that the magnitude of the sound wave becomes zero, the light intensity of the two waves emitted from the first light source 104a and the first light source 104b is made substantially equal. be able to. Therefore, the component concentration measuring apparatus 11 can accurately measure the component concentration of the measurement target of the subject 2.

以上のように第1の光源104a、第1の光源104b、駆動回路103、106の動作状態を調整した後に、成分濃度測定装置11は、第1音波検出手順として、以下の動作を行なう。   After adjusting the operation states of the first light source 104a, the first light source 104b, and the drive circuits 103 and 106 as described above, the component concentration measurement apparatus 11 performs the following operation as the first sound wave detection procedure.

図3の被検体2を第1の焦点131に配置し、標準試料123としての水を第2の焦点133に配置した場合の実施形態について説明する。   An embodiment in which the subject 2 in FIG. 3 is arranged at the first focal point 131 and water as the standard sample 123 is arranged at the second focal point 133 will be described.

第1の焦点131に被検体2を配置し、第2の焦点133に標準試料123としての水を配置した後、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104aを駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第1の光源104bを駆動させる信号を出力する。ここで、駆動回路103から出力される信号と駆動回路106から出力される信号とは、互いに反転している。第1の光源104aは、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第1の光源104bは、駆動回路106からの信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104a及び第1の光源104bからの光により、第1の焦点131に配置された被検体2及び第2の焦点133に配置された標準試料123としての水から発生する音波を同一の位置で検出する。   After the subject 2 is arranged at the first focal point 131 and water as the standard sample 123 is arranged at the second focal point 133, the drive circuit 103 synchronizes with the modulation signal from the oscillator 101 and the first light source 104a. The signal which drives is output. Further, the drive circuit 106 outputs a signal for driving the first light source 104b in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. Here, the signal output from the drive circuit 103 and the signal output from the drive circuit 106 are inverted from each other. The first light source 104a electrically modulates and outputs light with the signal from the drive circuit 103, and the first light source 104b outputs light with the signal intensity modulated with the signal from the drive circuit 106. To do. The sound wave detection unit 108 uses the light from the first light source 104 a and the first light source 104 b as water as the subject 2 arranged at the first focal point 131 and the standard sample 123 arranged at the second focal point 133. The sound wave generated from is detected at the same position.

なお、本実施形態においても、音波検出部108は、第1の焦点131に配置された被検体2及び第2の焦点133に配置された標準試料123としての水から発生し、容器121内の楕円球面124、125で反射した音波を検出するため、前述の第1実施形態で説明したように、楕円の性質上、第1の焦点131及び第2の焦点133で発生した音波を共通焦点132に集音させることができるため、音波の検出漏れを減少させて高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。また、音波検出部108を共通焦点132に配置することとしたため、被検体2及び標準試料123から略等距離の位置に配置されることとなる。そのため、被検体2及び標準試料123としての水で発生した音波141、142の伝搬距離に対する減衰が略同一となるため、音波の減衰に伴う成分濃度測定の測定誤差を生じさせることがない。さらに、容器121の内部に被検体2の音響インピーダンスと同一の音響整合物質を満たすこととすると、被検体2から発生する音波141の伝達効率を向上させることができる。そのため、音波の伝搬距離による減衰を減少させて音波検出部108により高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   Also in the present embodiment, the sound wave detection unit 108 is generated from the water as the standard sample 123 disposed at the subject 2 and the second focal point 133 disposed at the first focal point 131, and is stored in the container 121. In order to detect sound waves reflected by the elliptic spherical surfaces 124 and 125, the sound waves generated at the first focal point 131 and the second focal point 133 are common focal point 132 due to the nature of the ellipse as described in the first embodiment. Therefore, it is possible to detect the sound wave with high sensitivity by reducing the detection omission of the sound wave, and to accurately measure the component concentration of the subject 2. Further, since the sound wave detection unit 108 is disposed at the common focal point 132, the sound wave detection unit 108 is disposed at a substantially equidistant position from the subject 2 and the standard sample 123. For this reason, the attenuation with respect to the propagation distance of the sound waves 141 and 142 generated in water as the subject 2 and the standard sample 123 is substantially the same, so that a measurement error of the component concentration measurement accompanying the attenuation of the sound waves does not occur. Furthermore, if the inside of the container 121 is filled with the same acoustic matching material as the acoustic impedance of the subject 2, the transmission efficiency of the sound wave 141 generated from the subject 2 can be improved. Therefore, attenuation due to the propagation distance of the sound wave can be reduced and the sound wave detection unit 108 can detect the sound wave with high sensitivity, and the component concentration of the subject 2 can be accurately measured.

成分濃度算出部111は、音波検出部108で検出され、前置増幅部109で増幅され、位相検波増幅部110で検波された音波の大きさの時間変化を記録する。本実施形態のように、音波強度の時間変化を記録すれば、音波強度の記録値に基づいて成分濃度測定値の補正を行うことができる。被検体2で発生した音波から水で発生した音波の時間変化を差分した音波として補正することができる。   The component concentration calculation unit 111 records a temporal change in the size of the sound wave detected by the sound wave detection unit 108, amplified by the preamplification unit 109, and detected by the phase detection amplification unit 110. If the temporal change of the sound wave intensity is recorded as in this embodiment, the component concentration measurement value can be corrected based on the sound wave intensity recorded value. It is possible to correct a sound wave obtained by subtracting a time change of a sound wave generated in water from a sound wave generated in the subject 2.

ここで、被検体2からの音波s及び標準試料123としての水からの音波sは、被検体2及び水の物質成分が異なるため、互いに異なった値として発生する。この音波s及び音波sは、数式(4)で表せる。 Here, sound waves s 2 from the water as waves s 1 and a standard sample 123 from the subject 2, since the material composition of the subject 2 and water are different, occurs as each other different values. The sound wave s 1 and the sound wave s 2 can be expressed by Equation (4).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

数式(4)は、第1の光源104a及び第1の光源104bからの光の波長が等しいことから数式(1)においてα (w)=α (w)とし、標準試料123を水としたことからα (g)=0としたものと等しい。そのため、数式(2)において、α (w)=α (w)とし、α (g)=0として、別途第1の光源104bからの光のみにより発生する音波sを検出すれば、成分濃度Mを測定することができる。 In the formula (4), the wavelengths of light from the first light source 104a and the first light source 104b are equal, so in the formula (1), α 1 (w) = α 1 (w) and the standard sample 123 is water and This is equivalent to α 2 (g) = 0. Therefore, in Formula (2), if α 1 (w) = α 1 (w) and α 2 (g) = 0, and separately detecting the sound wave s 2 generated only by the light from the first light source 104b, The component concentration M can be measured.

また他の形態として、図3の標準試料123としての水に代えて標準試料123としての生体等価物質とし、上記第1音波検出手順を行うこととしてもよい。この場合、第1の光源104bからの光により標準試料123としての生体等価物質から発生する音波s1t
、第1の光源104aからの光により被検体2から発生する音波s1h、数式(5)と表せる。
As another form, the first sound wave detection procedure may be performed using a biological equivalent material as the standard sample 123 instead of the water as the standard sample 123 in FIG. In this case, the sound wave s 1t generated from the biological equivalent material as the standard sample 123 by the light from the first light source 104b.
The sound wave s 1h generated from the subject 2 by the light from the first light source 104a can be expressed as Equation (5).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

ここで、数式(5)から数式(5)内のCを消去すると、数式(6)と表せ、成分濃度Mを算出することができる。   Here, if C in Formula (5) is deleted from Formula (5), it can be expressed as Formula (6), and the component concentration M can be calculated.

Figure 2007259913
Figure 2007259913

なお、本実施形態において、数式(6)におけるα (w)の変化は1℃で1%にも満たず、また測定部位がレーザによる加温で5度以上変化することはないので、成分濃度の測定精度として問題は生じないと考えられる。 In the present embodiment, the change in α 1 (w ) in Equation (6) is less than 1% at 1 ° C., and the measurement site does not change by 5 degrees or more due to heating by the laser. It is considered that there will be no problem with the density measurement accuracy.

なお、容器121に代えて図6に示す容器122を用いると、上記2つの実施形態における標準試料としての水及び生体等価物質をそれぞれ第2の焦点135及び第3の焦点136に配置し第2の焦点135及び第3の焦点136に配置した標準試料151、152に第1の光源104bからの光を交互に照射することにより、標準試料の配置を換えることなく水及び生体等価物質を基にした補正が可能となる。   When the container 122 shown in FIG. 6 is used instead of the container 121, water and a bioequivalent substance as standard samples in the above two embodiments are disposed at the second focal point 135 and the third focal point 136, respectively. By alternately irradiating the light from the first light source 104b to the standard samples 151 and 152 arranged at the focal point 135 and the third focal point 136, the standard sample is placed on the basis of water and a biological equivalent substance without changing the arrangement of the standard sample. Correction becomes possible.

このように、本実施形態に係る成分濃度測定方法では、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104a及び第1の光源104bからの光を照射され被検体2及び標準試料123としての水の二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体2における水分や生体等価物質の成分の経時変化を補正することができる。光を照射される被検体2における測定対象以外の成分としての水分や生体等価物質の成分の影響を補正することもできる。また、光を照射される被検体2における経時変化を補正することができる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、本実施形態に係る成分濃度測定方法では、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   As described above, in the component concentration measurement method according to the present embodiment, since the sound wave detection unit 108 detects sound waves at the same position, the subject is irradiated with light from the first light source 104a and the first light source 104b. 2 and the difference in the magnitude of sound waves generated by two substances of water as the standard sample 123 can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to correct a change with time of moisture or a component of the biological equivalent substance in the subject 2 irradiated with light. It is also possible to correct the influence of moisture or a component of a biological equivalent substance as a component other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light. Further, it is possible to correct a change with time in the subject 2 irradiated with light. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, in the component concentration measurement method according to the present embodiment, the component concentration of the subject 2 can be accurately measured as compared to measuring two substances separately and correcting them after recording.

また、標準試料123を例えば被検体2から予め採取した血液とし、上記第1音波検出手順を行った後に、第1音波検出手順における標準試料としての血液と同一の標準試料123、及び第1音波検出手順における被検体2と同一の被検体2について、上記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。同一の被検体2に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、同一の被検体2の成分濃度の状態の測定毎の経時変化を把握することができる。   Further, the standard sample 123 is, for example, blood collected in advance from the subject 2, and after performing the first sound wave detection procedure, the standard sample 123 and the first sound wave that are the same as the blood as the standard sample in the first sound wave detection procedure are used. It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the same subject 2 as the subject 2 in the detection procedure. Since the component concentration measurement is repeatedly performed on the same subject 2, it is possible to grasp the temporal change for each measurement of the component concentration state of the same subject 2.

また、標準試料123を例えば被検体2から予め採取した血液とし、上記第1音波検出手順の後に、第1音波検出手順における標準試料123としての血液と異なる標準試料、及び第1音波検出手順における被検体2と同一の被検体2について、上記第1音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。異なる標準試料123に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、被検体2の個体差を把握することができる。   Further, the standard sample 123 is blood collected in advance from the subject 2, for example, and after the first sound wave detection procedure, the standard sample different from the blood as the standard sample 123 in the first sound wave detection procedure, and in the first sound wave detection procedure It is desirable to perform the first sound wave detection procedure once or more for the same subject 2 as the subject 2. Since component concentration measurement is repeatedly performed on different standard samples 123, individual differences of the subject 2 can be grasped.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る成分濃度測定装置について説明する。
(Third embodiment)
A component concentration measuring apparatus according to the third embodiment will be described.

図4に本実施の形態の成分濃度測定装置の概略構成図を示す。図4において、第1実施形態と同様の構成部分については構成要素符号を同一とした。また、構成要素符号が同一の2以上の構成要素には、例えば、第1の光源104a、104bのように異なる英語符号を付した。   FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the component concentration measuring apparatus according to the present embodiment. In FIG. 4, the same constituent elements as those in the first embodiment have the same constituent element numbers. In addition, two or more components having the same component code are assigned different English codes such as the first light sources 104a and 104b.

本実施形態に係る成分濃度測定装置12は、図2に示す成分濃度測定装置10における第1の光源104からの光にさらに第1の光源104からの光の波長と異なる波長の光を合波し、成分濃度測定装置10における第2の光源107からの光にさらに第2の光源107からの光の波長と異なる波長の光を合波した形態である。従って、成分濃度測定装置12は、駆動回路103、106及び180°移相回路102により互いに逆位相の信号により電気的に強度変調された第1の光源104aからの光及び第2の光源107aからの光を被検体2に照射し、駆動回路103、106及び180°移相回路102により互いに逆位相の信号により電気的に強度変調された第1の光源104bからの光及び第2の光源107bからの光を標準試料123に照射する。   The component concentration measurement apparatus 12 according to the present embodiment further combines light having a wavelength different from that of the light from the first light source 104 with the light from the first light source 104 in the component concentration measurement apparatus 10 illustrated in FIG. In the component concentration measuring apparatus 10, the light from the second light source 107 is further combined with light having a wavelength different from that of the light from the second light source 107. Accordingly, the component concentration measuring apparatus 12 includes the light from the first light source 104a and the second light source 107a that have been electrically intensity-modulated by signals opposite in phase by the drive circuits 103 and 106 and the 180 ° phase shift circuit 102. The light from the first light source 104b and the second light source 107b which are electrically intensity-modulated by the drive circuits 103 and 106 and the 180 ° phase shift circuit 102 by signals having opposite phases to each other. The standard sample 123 is irradiated with light from.

また、成分濃度測定装置12は、第1の光源104aからの光及び第2の光源107aからの光を合波部105aで合波して被検体2に照射する。また、第1の光源104bからの光及び第2の光源107bからの光を合波部105bで合波して標準試料123に照射する。合波部105aは、第1の光源104aからの光及び第2の光源107aからの光を例えばハーフミラーにより合波して被検体2に向けて出射する。また、合波部105bは、第1の光源104bからの光及び第2の光源107bからの光を例えばハーフミラーにより合波して標準試料123に向けて出射する。   In addition, the component concentration measuring apparatus 12 multiplexes the light from the first light source 104a and the light from the second light source 107a by the multiplexing unit 105a and irradiates the subject 2 with it. Further, the light from the first light source 104b and the light from the second light source 107b are combined by the combining unit 105b and irradiated to the standard sample 123. The multiplexing unit 105a combines the light from the first light source 104a and the light from the second light source 107a with, for example, a half mirror and emits the light toward the subject 2. Further, the multiplexing unit 105b combines the light from the first light source 104b and the light from the second light source 107b with, for example, a half mirror and emits the light toward the standard sample 123.

なお、本実施形態では、発振器101、駆動回路103、106、第1の光源104a及び第1の光源104bにより測定光変調手段としての機能を有する。また、発振器101、180°移相回路102、駆動回路103、106、第2の光源107a及び第2の光源107bにより参照光変調手段としての機能を有する。さらに合波部105a、105bにより合波光出射手段としての機能を有する。   In this embodiment, the oscillator 101, the drive circuits 103 and 106, the first light source 104a, and the first light source 104b have a function as measurement light modulation means. The oscillator 101, the 180 ° phase shift circuit 102, the drive circuits 103 and 106, the second light source 107a, and the second light source 107b function as reference light modulation means. Further, the multiplexing sections 105a and 105b have a function as a combined light emitting means.

ここで、成分濃度測定装置12は、第1の光源104a及び第2の光源107aから2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して合波して水に出射し、第1の光源104b及び第2の光源107bから2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して合波して水に出射し、それぞれ水から発生する音波の大きさが零となるようにそれぞれの2波の光の波長する波長調整手段(不図示)を備えることが望ましい。波長調整手段が波長を調整することにより、第1の光源104a及び第2の光源107aから出射する2波の光及び第1の光源104b及び第2の光源107bから出射する2波の光の波長を水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。これにより、音波検出部108に伝搬する音波から予め水の吸光度の影響を除去することができる。そのため、成分濃度測定装置12は、被検体又は被測定物の測定対象の成分濃度を算出する際に、水の吸光度成分の補正をする必要がなく、正確に測定することができる。   Here, the component concentration measuring apparatus 12 combines the two light beams from the first light source 104a and the second light source 107a by electrically modulating the intensity of the two light beams with the signals having the same frequency and the opposite phase, and emitting them to water. Then, the two light waves from the first light source 104b and the second light source 107b are electrically intensity-modulated by signals of the same frequency and opposite phase, combined and emitted to water, and sound waves generated from the water, respectively. It is desirable to provide wavelength adjusting means (not shown) for making the wavelength of each of the two waves so that the size of the light becomes zero. The wavelength adjustment means adjusts the wavelength, whereby the wavelengths of the two light beams emitted from the first light source 104a and the second light source 107a and the two light beams emitted from the first light source 104b and the second light source 107b. Can be made to have two predetermined wavelengths that match the water absorption characteristics. Thereby, the influence of the water absorbance can be removed in advance from the sound wave propagating to the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring device 12 does not need to correct the water absorbance component when calculating the component concentration of the subject to be measured or the object to be measured, and can accurately measure the concentration.

また、成分濃度測定装置12は、水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の光強度を調整することとしてもよい。これにより、第1の光源104a及び第2の光源107aから出射する2波の光及び第1の光源104b及び第2の光源107bから出射する2波の光の光強度をそれぞれ略等しくすることができる。そのため、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   In addition, the component concentration measuring device 12 may adjust the light intensity of the two waves so that the size of the sound wave generated from water becomes zero. Thereby, the light intensities of the two light beams emitted from the first light source 104a and the second light source 107a and the two light beams emitted from the first light source 104b and the second light source 107b can be made substantially equal. it can. Therefore, the component concentration of the measurement target of the subject 2 can be accurately measured.

また、成分濃度測定装置12は、第1の光源104a及び第2の光源107aから互いに異なる波長の2波の光を同一周波数の2つの信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、第1の光源104b及び第2の光源107bから互いに異なる波長の2波の光を同一周波数の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して合波して水に出射し、それぞれ水から発生する音波の大きさが零となるように前記同一周波数の2つの信号の位相を調整することとしてもよい。つまり、本実施形態では、駆動回路103、106から出力される変調信号の一方を所定時間遅延させて変調信号の互いの位相を調整する。このように2つの信号の位相を調整することにより、第1の光源104a及び第2の光源107aから出射する2波の光を変調する電気信号の位相及び第1の光源104b及び第2の光源107bから出射する2波の光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができ、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   In addition, the component concentration measuring device 12 electrically modulates the intensity of two light beams having different wavelengths from the first light source 104a and the second light source 107a with two signals having the same frequency, and emits them to water. The two light beams having different wavelengths from the first light source 104b and the second light source 107b are electrically intensity-modulated by signals of the same frequency, combined and output to water, and the sound waves generated from the water are respectively output. The phases of the two signals having the same frequency may be adjusted so that the magnitude becomes zero. That is, in this embodiment, one of the modulation signals output from the drive circuits 103 and 106 is delayed for a predetermined time to adjust the phase of the modulation signals. Thus, by adjusting the phase of the two signals, the phase of the electric signal that modulates the two-wave light emitted from the first light source 104a and the second light source 107a, and the first light source 104b and the second light source. The phases of the electrical signals that modulate the two waves of light emitted from 107b can be made opposite to each other, and the component concentration of the measurement target of the subject 2 can be accurately measured.

成分濃度測定装置12は、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104a及び第2の光源107aからの混合光を照射される被検体2と第1の光源104b及び第2の光源107bからの混合光を照射される標準試料123との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、後述するように、光を照射される被検体2における標準試料123の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体2における測定対象以外としての標準試料123の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、成分濃度測定装置12は、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   In the component concentration measuring device 12, the sound wave detection unit 108 detects sound waves at the same position, and therefore the subject 2 and the first light source irradiated with the mixed light from the first light source 104a and the second light source 107a. The difference in the magnitude of sound waves generated by the two substances from the standard sample 123 irradiated with the mixed light from 104b and the second light source 107b can be detected simultaneously. Therefore, as will be described later, it is possible to correct a change with time in the components of the standard sample 123 in the subject 2 irradiated with light. Further, the influence of the components of the standard sample 123 other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light can be corrected. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring apparatus 12 can accurately measure the component concentration of the subject 2 as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

次に、本実施形態に係る成分濃度測定装置12の成分濃度測定の動作を図4を参照して説明する。成分濃度測定装置12は、波長調整手順及び位相調整手順として、以下の動作を行なう。   Next, the component concentration measurement operation of the component concentration measuring apparatus 12 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The component concentration measuring apparatus 12 performs the following operations as a wavelength adjustment procedure and a phase adjustment procedure.

まず、図4の被検体2に代えて、被測定物としての水を第1の焦点131に配置し、標準試料123として水を第2の焦点133に配置する。そして、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104a及び第2の光源107bを駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第1の光源104b及び第2の光源107aを駆動させる信号を出力する。第1の光源104a、104bは、駆動回路103、106からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第2の光源107a、107bは、駆動回路103、106から180°移相回路102を介した信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104a及び第2の光源107aからの混合光及び第1の光源104b及び第2の光源107bからの混合光により、第1の焦点131及び第2の焦点133に配置された水から発生する音波を検出する。   First, instead of the subject 2 in FIG. 4, water as a measurement object is disposed at the first focal point 131, and water is disposed as the standard sample 123 at the second focal point 133. Then, the driving circuit 103 outputs signals for driving the first light source 104a and the second light source 107b in synchronization with the modulation signal from the oscillator 101. The driving circuit 106 outputs a signal for driving the first light source 104b and the second light source 107a in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. The first light sources 104a and 104b electrically modulate the intensity of the light according to the signals from the drive circuits 103 and 106 and output the light, and the second light sources 107a and 107b output a 180 ° phase shift circuit from the drive circuits 103 and 106. The light is electrically intensity-modulated by a signal via 102 and output. The sound wave detection unit 108 uses the mixed light from the first light source 104a and the second light source 107a and the mixed light from the first light source 104b and the second light source 107b to generate a first focal point 131 and a second focal point 133. The sound wave generated from the water placed in the is detected.

このように検出した音波に基づいて、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bでの光の波長を音波が零となるように調整する。また、駆動回路103、106は、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bに出力する信号の互いの位相を音波が零となるように調整することもできる。また、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bは、互いの光の光強度を音波が零となるように調整することもできる。このように、水から発生する音波の大きさが零となるように2波の光の波長を調整することにより、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bから出射する2波の光の波長を予め互いに水の吸光度特性が一致する所定の2波長にすることができる。また、水から発生する音波の大きさが零となるように駆動回路103、106からの同一周波数の信号の位相を調整することにより、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bから出射する光を変調する電気信号の位相を互いに逆位相とすることができる。さらに、音波の大きさが零となるように2波の光の光強度を調整することにより、第1の光源104a、104b及び第2の光源107a、107bから出射する2波の光の光強度を略等しくすることができる。そのため、成分濃度測定装置12は、被検体2の測定対象の成分濃度を正確に測定することができる。   Based on the sound waves detected in this way, the wavelengths of light in the first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b are adjusted so that the sound waves become zero. In addition, the drive circuits 103 and 106 can adjust the phases of the signals output to the first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b so that the sound wave becomes zero. The first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b can also adjust the light intensity of each other so that the sound wave becomes zero. In this way, the two waves emitted from the first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b are adjusted by adjusting the wavelengths of the two light beams so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero. The wavelength of the light can be set to two predetermined wavelengths in which the absorbance characteristics of water coincide with each other in advance. Further, the first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b are adjusted by adjusting the phases of the signals having the same frequency from the drive circuits 103 and 106 so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero. The phases of the electrical signals that modulate the light emitted from can be made opposite to each other. Further, the light intensity of the two waves emitted from the first light sources 104a and 104b and the second light sources 107a and 107b is adjusted by adjusting the light intensity of the two waves so that the size of the sound wave becomes zero. Can be made substantially equal. Therefore, the component concentration measuring device 12 can accurately measure the component concentration of the measurement target of the subject 2.

以上のように第1の光源104a、104b、第2の光源107a、107b、駆動回路103、106の動作状態を調整した後に、成分濃度測定装置12は、第2音波検出手順として、以下の動作を行なう。   After adjusting the operation states of the first light sources 104a and 104b, the second light sources 107a and 107b, and the drive circuits 103 and 106 as described above, the component concentration measuring apparatus 12 performs the following operation as the second sound wave detection procedure. To do.

図4の被検体2を第1の焦点131に配置し、標準試料123としての血液を第2の焦点133に配置した場合の実施形態について説明する。   An embodiment in which the subject 2 in FIG. 4 is disposed at the first focal point 131 and blood as the standard sample 123 is disposed at the second focal point 133 will be described.

第1の焦点131に被検体2を配置し、第2の焦点133に標準試料123としての血液を配置した後、駆動回路103は、発振器101からの変調信号に同期して第1の光源104a及び第2の光源107bを駆動する信号を出力する。また、駆動回路106は、180°移相回路102を介した変調信号に同期して第1の光源104b及び第2の光源107aを駆動させる信号を出力する。ここで、駆動回路103から出力される信号と駆動回路106から出力される信号とは、互いに反転している。第1の光源104aは、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第2の光源107aは、駆動回路106から180°移相回路102を介した信号により光を電気的に強度変調して出力する。また、第2の光源107bは、駆動回路103からの信号により光を電気的に強度変調して出力し、第1の光源104bは、駆動回路106から180°移相回路102を介した信号により光を電気的に強度変調して出力する。音波検出部108は、第1の光源104a及び第2の光源107aからの混合光及び第1の光源104b及び第2の光源107bからの混合光により、第1の焦点131に配置された被検体2及び第2の焦点133に配置された標準試料123としての血液から発生する音波を同一の位置で検出する。   After the subject 2 is disposed at the first focal point 131 and the blood as the standard sample 123 is disposed at the second focal point 133, the drive circuit 103 synchronizes with the modulation signal from the oscillator 101 and the first light source 104a. And a signal for driving the second light source 107b. The driving circuit 106 outputs a signal for driving the first light source 104b and the second light source 107a in synchronization with the modulation signal via the 180 ° phase shift circuit 102. Here, the signal output from the drive circuit 103 and the signal output from the drive circuit 106 are inverted from each other. The first light source 104a electrically modulates the intensity of light according to a signal from the drive circuit 103 and outputs the light, and the second light source 107a emits light according to a signal from the drive circuit 106 via the 180 ° phase shift circuit 102. Electrically intensity modulated and output. The second light source 107b electrically modulates the intensity of the light according to the signal from the driving circuit 103 and outputs the light, and the first light source 104b outputs the signal from the driving circuit 106 via the 180 ° phase shift circuit 102. The light is intensity-modulated and output. The sound wave detection unit 108 is a subject arranged at the first focal point 131 by the mixed light from the first light source 104a and the second light source 107a and the mixed light from the first light source 104b and the second light source 107b. Sound waves generated from blood as the standard sample 123 arranged at the second and second focal points 133 are detected at the same position.

なお、本実施形態においても、音波検出部108は、第1の焦点131に配置された被検体2及び第2の焦点133に配置された標準試料123としての血液から発生し、容器121内の楕円球面124、125で反射した音波を検出するため、前述の第1実施形態で説明したように、楕円の性質上、第1の焦点131及び第2の焦点133で発生した音波を共通焦点132に集音させることができるため、音波の検出漏れを減少させて高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。また、音波検出部108を共通焦点132に配置することとしたため、被検体2及び標準試料123から略等距離の位置に配置されることとなる。そのため、被検体2及び標準試料123としての血液で発生した音波141、142の伝搬距離に対する減衰が略同一となるため、音波の減衰に伴う成分濃度測定の測定誤差を生じさせることがない。さらに、容器121の内部に被検体2の音響インピーダンスと同一の音響整合物質を満たすこととすると、被検体2から発生する音波141の伝達効率を向上させることができる。そのため、音波の伝搬距離による減衰を減少させて音波検出部108により高感度に音波を検出することができ、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   Also in this embodiment, the sound wave detection unit 108 is generated from blood as the standard sample 123 disposed at the subject 2 and the second focal point 133 disposed at the first focal point 131, and is stored in the container 121. In order to detect sound waves reflected by the elliptic spherical surfaces 124 and 125, the sound waves generated at the first focal point 131 and the second focal point 133 are common focal point 132 due to the nature of the ellipse as described in the first embodiment. Therefore, it is possible to detect the sound wave with high sensitivity by reducing the detection omission of the sound wave, and to accurately measure the component concentration of the subject 2. Further, since the sound wave detection unit 108 is disposed at the common focal point 132, the sound wave detection unit 108 is disposed at a substantially equidistant position from the subject 2 and the standard sample 123. For this reason, the attenuation with respect to the propagation distance of the sound waves 141 and 142 generated in the blood as the subject 2 and the standard sample 123 is substantially the same, so that a measurement error of the component concentration measurement accompanying the attenuation of the sound waves does not occur. Furthermore, if the inside of the container 121 is filled with the same acoustic matching material as the acoustic impedance of the subject 2, the transmission efficiency of the sound wave 141 generated from the subject 2 can be improved. Therefore, attenuation due to the propagation distance of the sound wave can be reduced and the sound wave detection unit 108 can detect the sound wave with high sensitivity, and the component concentration of the subject 2 can be accurately measured.

成分濃度算出部111は、音波検出部108で検出され、前置増幅部109で増幅され、位相検波増幅部110で検波された音波の大きさの時間変化を記録する。本実施形態のように、音波強度の時間変化を記録すれば、音波強度の記録値に基づいて成分濃度測定値の補正を行うことができる。つまり、被検体2で発生した音波から血液で発生した音波の時間変化分を補正することができる。   The component concentration calculation unit 111 records a temporal change in the size of the sound wave detected by the sound wave detection unit 108, amplified by the preamplification unit 109, and detected by the phase detection amplification unit 110. If the temporal change of the sound wave intensity is recorded as in this embodiment, the component concentration measurement value can be corrected based on the sound wave intensity recorded value. That is, the time change of the sound wave generated in the blood from the sound wave generated in the subject 2 can be corrected.

ここで、第1の光源104aからの光に対する被検体2の吸収係数がα (w)+M´α (b)(ここで、M´は測定成分以外の成分の未知濃度とその吸光度α (b))、第1の光源104bからの光に対する標準試料123としての血液の吸収係数がα (w)+M´α (b)であり、第2の光源107aからの光に対する被検体2の吸収係数がα (w)+Mα (g)+M´α (b)、第2の光源107bからの光に対する標準試料123としての血液の吸収係数がα (w)+Mα (g)+M´α (b)(Mは既知濃度)となる2つの波長λ及びλを選択すれば、λに対する音波s11と音波s21、λに対する音波s12と音波s22はそれぞれ、数式(7)と表せる。 Here, the absorption coefficient of the subject 2 with respect to the light from the first light source 104a is α 1 (w) + M′α 1 (b) (where M ′ is the unknown concentration of the component other than the measurement component and its absorbance α). 1 (b) ), the absorption coefficient of blood as the standard sample 123 with respect to the light from the first light source 104b is α 1 (w) + M′α 1 (b) , and the light to be irradiated from the second light source 107a The absorption coefficient of the specimen 2 is α 1 (w) + Mα 2 (g) + M′α 2 (b) , and the absorption coefficient of blood as the standard sample 123 with respect to the light from the second light source 107b is α 1 (w) + M n. If two wavelengths λ 1 and λ 2 that are α 2 (g) + M′α 2 (b) (M n is a known concentration) are selected, the sound wave s 11 for λ 1 and the sound wave s for sound waves s 21 , λ 2 12 and the sound wave s 22 can be expressed by Equation (7), respectively.

Figure 2007259913
Figure 2007259913

そのため、被検体2に対しての波長同士の音波の差(s12−s11)と標準試料123としての血液に対しての波長同士の音波の差(s22−s21)を、逆位相に変調してさらに差分することで、α (w)=α (w)という波長条件の下、M´、α (b)、α (b)、α (w)、α (w)を消去することができ、数式(8)と表せる。 Therefore, the difference in sound waves between wavelengths for the subject 2 (s 12 −s 11 ) and the difference in sound waves between wavelengths for the blood as the standard sample 123 (s 22 −s 21 ) are reversed in phase. And further subtracting, M ′, α 1 (b) , α 2 (b) , α 1 (w) , α 2 under the wavelength condition of α 1 (w) = α 2 (w). (W) can be deleted, and can be expressed as Equation (8).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

そのため、別途第1の光源104aからの光のみにより被検体2から発生する音波s11を検出し、数式(8)を割れば、数式(8)内のCを消去でき、数式(9)と表せる。 Therefore, to detect the acoustic waves s 11 generated from the subject 2 by only the light from the separate first light source 104a, by dividing equation (8), can clear the C in the formula (8), and equation (9) I can express.

Figure 2007259913
Figure 2007259913

ここで、α (w)と比較して、被測定成分以外の成分であるM´α (b)は、無視でき算定精度には影響しないと考えられる。従って、次の数式(10)により成分濃度Mを算出することができる。ここで、前述の第2実施形態においては、被検体に対しての異波長同士の音波の差(s12−s11)から標準試料123としての血液に対して予め記録した異波長同士の音波の差(s22−s21)を差分することで同様に成分濃度Mを算出することができる。 Here, compared with α 1 (w) , M′α 1 (b) , which is a component other than the component to be measured, can be ignored and is considered not to affect the calculation accuracy. Therefore, the component concentration M can be calculated by the following formula (10). Here, in the second embodiment described above, the sound waves of different wavelengths recorded in advance on the blood as the standard sample 123 from the difference (s 12 −s 11 ) of sound waves of different wavelengths with respect to the subject. The component concentration M can be similarly calculated by subtracting the difference (s 22 −s 21 ).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

また他の形態として、図4の標準試料123としての血液に代えて標準試料123としての生体等価物質とし、上記第2音波検出手順を行うこととしてもよい。この場合、第1の光源104bからの光により標準試料123としての生体等価物質から発生する音波s1t、第2の光源107bからの光により標準試料123としての生体等価物質から発生する音波s2t、第1の光源104aからの光により被検体2から発生する音波s1h及び第2の光源107aからの光により被検体2から発生する音波s2hは、数式(11)とそれぞれ表せる。 As another form, the second sound wave detection procedure may be performed using a biological equivalent material as the standard sample 123 instead of the blood as the standard sample 123 in FIG. In this case, the sound wave s 1t generated from the biological equivalent material as the standard sample 123 by the light from the first light source 104b, and the sound wave s 2t generated from the biological equivalent material as the standard sample 123 by the light from the second light source 107b. , sonic s 2h generated from the subject 2 by the light from the wave s 1h and the second light source 107a generated from the subject 2 by the light from the first light source 104a is expressed respectively equation (11).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

数式(11)によると、水の吸光度の温度依存性が二つの波長で異なるため、α (w)(t)を消去できない。この場合に、温度に対して、α (w)(t)とα (w)(t)の差は増加し、グルコース濃度の算定精度に問題が生じることとなる。そこで、被検体2に対しての波長同士の音波の差(s1h−s2h)と標準試料123としての生体等価物質に対しての波長同士の音波の差(s1t−s2t)を、逆位相に変調してさらに差分することで、α (w)(t)とα (w)(t)を消去することができ、数式(12)と表せる。 According to Expression (11), α 1 (w) (t) cannot be eliminated because the temperature dependence of the water absorbance differs between the two wavelengths. In this case, with respect to the temperature, the difference between α 1 (w) (t) and α 2 (w) (t) increases, causing a problem in the accuracy of calculating the glucose concentration. Therefore, the difference in sound waves between wavelengths for the subject 2 (s 1h −s 2h ) and the difference in sound waves between wavelengths for the bioequivalent material as the standard sample 123 (s 1t −s 2t ), By modulating to the opposite phase and further differentiating, α 1 (w) (t) and α 2 (w) (t) can be eliminated, and can be expressed as Equation (12).

Figure 2007259913
Figure 2007259913

そのため、別途第1の光源104bからの光のみにより生体等価物質から発生する音波s1tを検出し、数式(12)を割れば、数式(12)内のCを消去でき、数式(13)と表せ成分濃度Mを算出することができる。 Therefore, by separately detecting the sound wave s 1t generated from the biological equivalent material by only the light from the first light source 104b and dividing the equation (12), C in the equation (12) can be eliminated, and the equation (13) The expressed component concentration M can be calculated.

Figure 2007259913
Figure 2007259913

なお、数式(13)においてα (w)の変化は1℃で1%にも満たず、また測定部位がレーザによる加温で5度以上変化することはないので、成分濃度の測定精度として問題は生じないと考えられる。ここで、前述の第2実施形態においては、被検体に対しての異波長同士の音波の差(s1h−s2h)から被測定物及び標準試料123としての生体等価物質に対しての異波長同士の音波の差(s1t−s2t)を差分することで、同様に成分濃度Mを算出することができる。 In Formula (13), the change in α 1 (w) is less than 1% at 1 ° C., and the measurement site does not change by more than 5 degrees by laser heating. The problem is not expected to occur. Here, in the second embodiment described above, the difference between the sound wave of different wavelengths with respect to the subject (s 1h −s 2h ) and the difference between the object to be measured and the biological equivalent material as the standard sample 123. The component concentration M can be similarly calculated by subtracting the difference (s 1t −s 2t ) between the sound waves of the wavelengths.

なお、容器121に代えて図6に示す容器122を用いると、上記2つの実施形態における標準試料123としての血液及び生体等価物質をそれぞれ第2の焦点135及び第3の焦点136に配置して第1の光源104b及び第2の光源107bからの混合光を交互に標準試料151、152に照射することにより、標準試料の配置を換えることなく血液及び生体等価物質を基にした補正が可能となる。   When the container 122 shown in FIG. 6 is used instead of the container 121, the blood and the bioequivalent substance as the standard sample 123 in the above two embodiments are arranged at the second focal point 135 and the third focal point 136, respectively. By irradiating the standard samples 151 and 152 with the mixed light from the first light source 104b and the second light source 107b alternately, it is possible to perform correction based on blood and biological equivalent substances without changing the arrangement of the standard samples. Become.

このように、本実施形態に係る成分濃度測定方法では、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、第1の光源104a及び第2の光源107aからの混合光を照射される被検体2と第1の光源104b及び第2の光源107bからの混合光を照射される標準試料123との二つの物質で発生する音波の大きさの差を同時に検出することができる。そのため、光を照射される被検体2における血液や生体等価物質の成分の経時変化を補正することができる。また、光を照射される被検体2における測定対象以外としての血液や生体等価物質の成分の影響を補正することもできる。さらに、音波検出部108が同一の位置で音波を検出することから、音波検出部108の個体差による音波の測定誤差が伴うことがない。従って、成分濃度測定装置12は、二つの物質をそれぞれ別々に測定して記録後に補正することと比較して、被検体2の成分濃度を正確に測定することができる。   As described above, in the component concentration measurement method according to the present embodiment, since the sound wave detection unit 108 detects sound waves at the same position, the mixed light from the first light source 104a and the second light source 107a is irradiated. It is possible to simultaneously detect the difference in the magnitude of sound waves generated by the two materials of the subject 2 and the standard sample 123 irradiated with the mixed light from the first light source 104b and the second light source 107b. Therefore, it is possible to correct the change with time of the components of blood and biologically equivalent substances in the subject 2 irradiated with light. It is also possible to correct the influence of components other than the measurement target in the subject 2 irradiated with light, such as blood and biological equivalent substances. Furthermore, since the sound wave detection unit 108 detects the sound wave at the same position, there is no measurement error of sound waves due to individual differences of the sound wave detection unit 108. Therefore, the component concentration measuring apparatus 12 can accurately measure the component concentration of the subject 2 as compared with the case where the two substances are separately measured and corrected after recording.

また、標準試料123を例えば被検体2から予め採取した血液とし、上記第2音波検出手順を行った後に、第2音波検出手順における標準試料123としての血液と同一の標準試料123、及び第2音波検出手順における被検体2と同一の被検体2について、上記第2音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。同一の被検体2に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、同一の被検体2の成分濃度の状態の測定毎の経時変化を把握することができる。   Further, the standard sample 123 is blood collected in advance from the subject 2, for example, and after performing the second sound wave detection procedure, the standard sample 123 that is the same as the blood as the standard sample 123 in the second sound wave detection procedure, and the second It is desirable to perform the second sound wave detection procedure once or more for the same subject 2 as the subject 2 in the sound wave detection procedure. Since the component concentration measurement is repeatedly performed on the same subject 2, it is possible to grasp the temporal change for each measurement of the component concentration state of the same subject 2.

また、標準試料123を例えば被検体2から予め採取した血液とし、上記第2音波検出手順の後に、第2音波検出手順における標準試料123としての血液と異なる標準試料、及び第2音波検出手順における被検体2と同一の被検体2について、上記第2音波検出手順を1度以上行うことが望ましい。異なる標準試料に対して成分濃度測定を繰り返し行うため、被検体2の個体差を把握することができる。   Further, the standard sample 123 is, for example, blood collected in advance from the subject 2, and after the second sound wave detection procedure, a standard sample different from the blood as the standard sample 123 in the second sound wave detection procedure, and in the second sound wave detection procedure It is desirable to perform the second sound wave detection procedure once or more for the same subject 2 as the subject 2. Since component concentration measurement is repeatedly performed on different standard samples, individual differences of the subject 2 can be grasped.

本発明の成分濃度測定装置は、日常の健康管理や美容上のチェックに利用することができる。また、人間ばかりでなく、動物についても健康管理に利用することができる。また、本発明の成分濃度測定装置は、人間や動物だけではなく、液体中の成分濃度を測定する分野、例えば果実の糖度測定にも適用することができる。   The component concentration measuring apparatus of the present invention can be used for daily health management and cosmetic check. Moreover, not only humans but also animals can be used for health management. In addition, the component concentration measuring apparatus of the present invention can be applied not only to humans and animals but also to the field of measuring component concentrations in liquids, for example, sugar content measurement of fruits.

常温における水とグルコース水溶液の吸光度特性を示した図である。It is the figure which showed the light absorbency characteristic of the water and glucose aqueous solution in normal temperature. 1実施形態に係る成分濃度測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the component concentration measuring apparatus which concerns on 1 embodiment. 1実施形態に係る成分濃度測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the component concentration measuring apparatus which concerns on 1 embodiment. 1実施形態に係る成分濃度測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the component concentration measuring apparatus which concerns on 1 embodiment. 1実施形態に係る容器の上面の概略図である。It is the schematic of the upper surface of the container which concerns on 1 embodiment. 容器の他の形態を示した上面図である。It is the top view which showed the other form of the container. 従来の光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional blood component concentration measuring apparatus by the conventional photoacoustic method. 従来の光音響法による従来の血液成分濃度測定装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional blood component concentration measuring apparatus by the conventional photoacoustic method.

符号の説明Explanation of symbols

2:被検体
10:成分濃度測定装置
11:成分濃度測定装置
12:成分濃度測定装置
101:発振器
102:180°移相回路
103:駆動回路
104:第1の光源
104a、104b:第1の光源
105a、105b:合波部
106:駆動回路
107:第2の光源
107a、107b:第2の光源
108:音波検出部
109:前置増幅部
110:位相検波増幅部
111:成分濃度算出部
120:蓋
121:容器
122:容器
123:標準試料
124:楕円球面
125:楕円球面
126:楕円球面
127:楕円球面
128:楕円球面
131:第1の焦点
132:共通焦点
133:第2の焦点
134:共通焦点
135:第2の焦点
136:第3の焦点
137:第1の焦点
141:音波
142:音波
143:音波
144:音波
145:音波
146:音波
147:音波
151:標準試料
152:標準試料
601:第1の光源
604:駆動回路
605:第2の光源
608:駆動回路
609:合波部
610:被検体
613:超音波検出器
616:パルス光源
617:チョッパ板
618:モータ
619:音響センサ
620:波形観測器
621:周波数解析器
2: Subject 10: Component concentration measuring device 11: Component concentration measuring device 12: Component concentration measuring device 101: Oscillator 102: 180 ° phase shift circuit 103: Drive circuit 104: First light source 104a, 104b: First light source 105a, 105b: multiplexer 106: drive circuit 107: second light source 107a, 107b: second light source 108: sound wave detector 109: preamplifier 110: phase detector amplifier 111: component concentration calculator 120: Lid 121: Container 122: Container 123: Standard sample 124: Elliptical spherical surface 125: Elliptical spherical surface 126: Elliptical spherical surface 127: Elliptical spherical surface 128: Elliptical spherical surface 131: First focal point 132: Common focal point 133: Second focal point 134: Common Focus 135: Second focus 136: Third focus 137: First focus 141: Sound wave 142: Sound wave 143: Sound wave 144: Sound wave 145: Sound wave 146 Sound wave 147: Sound wave 151: Standard sample 152: Standard sample 601: First light source 604: Drive circuit 605: Second light source 608: Drive circuit 609: Multiplexer 610: Subject 613: Ultrasonic detector 616: Pulse Light source 617: Chopper plate 618: Motor 619: Acoustic sensor 620: Waveform observer 621: Frequency analyzer

Claims (16)

同一波長又は互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して出射する光出射手段と、
前記光出射手段からの2波の光のうち一方の光を照射される標準試料と、
前記光出射手段からの前記一方の光により前記標準試料から発生する音波、及び前記光出射手段からの他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する音波検出手段と、
を備える成分濃度測定装置。
Light emitting means for emitting two light beams having the same wavelength or different wavelengths from each other by electrically modulating the intensity with signals of the opposite phase at the same frequency; and
A standard sample irradiated with one of the two light beams from the light emitting means;
A sound wave generated from the standard sample by the one light from the light emitting means, and a sound wave generated by the other light from a subject or an object to be irradiated with the other light from the light emitting means, A sound wave detecting means for detecting at the same position with respect to the standard sample and the object or the object to be measured irradiated with the light;
A component concentration measuring device.
前記光出射手段から前記互いに異なる波長の2波の光がそれぞれ水に出射された状態で前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記光出射手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の成分濃度測定装置。   The wavelength of the two light beams in the light emitting means so that the magnitude of a sound wave generated from the water becomes zero in a state where the two light beams having different wavelengths are emitted from the light emitting means to the water, respectively. The component concentration measuring apparatus according to claim 1, further comprising wavelength adjusting means for adjusting the wavelength. 同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力する測定光変調手段と、
前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力する参照光変調手段と、
前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光をそれぞれ合波して2つの光を出射する合波光出射手段と、
前記合波光出射手段からの2つの光のうち一方の光が照射される標準試料と、
前記合波光出射手段からの前記一方の光により前記標準試料から発生する音波、及び前記合波光出射手段からの他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する音波検出手段と、
を備える成分濃度測定装置。
Measuring light modulation means for electrically intensity-modulating and outputting two waves of the same wavelength with a signal having the same frequency and opposite phase; and
The two light beams of the same wavelength and the two light beams of different wavelengths of the measurement modulation means are electrically intensity-modulated with a signal having an opposite phase at the same frequency as the intensity modulation frequency of the measurement light modulation means Reference light modulation means for outputting;
Combined light emitting means for combining two light beams of opposite phases from the two light beams from the measurement light modulating means and the two light lights from the reference light modulating means to emit two lights. When,
A standard sample irradiated with one of the two lights from the combined light emitting means;
Sound waves generated from the standard sample by the one light from the combined light emitting means, and sound waves generated by the other light from the subject or object to be irradiated with the other light from the combined light emitting means. A sound wave detecting means for detecting the standard sample and the subject irradiated with the light or the object to be measured at the same position;
A component concentration measuring device.
前記合波光出射手段から前記2つの光がそれぞれ水に出射された状態で前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記測定光変調手段及び前記参照光変調手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の成分濃度測定装置。   The two waves of the measurement light modulation means and the reference light modulation means so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero in a state where the two lights are emitted from the combined light emission means, respectively. 4. The component concentration measuring apparatus according to claim 3, further comprising wavelength adjusting means for adjusting the wavelength of light. 前記音波検出手段は、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物から略等距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の成分濃度測定装置。   5. The sound wave detection unit according to claim 1, wherein the sound wave detection unit is disposed at a substantially equidistant position from the standard sample and the subject or the measurement object irradiated with the light. The component concentration measuring apparatus as described. 前記音波を反射しうる2以上の凹状の楕円球面がそれぞれの前記楕円球面の2つの焦点のいずれか一方を共通するようにして配置された楕円反射体をさらに備え、
前記標準試料は、前記楕円球面の共通の焦点を除く他の焦点に相当する位置に配置され、
前記音波検出手段は、前記標準試料並びに前記楕円球面の前記共通の焦点及び前記他の焦点を除く前記楕円球面の他の焦点に配置される前記被検体又は前記被測定物から発生する音波のうち前記楕円球面で反射する音波を検出するように前記楕円球面の前記共通の焦点に相当する位置に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の成分濃度測定装置。
An elliptical reflector disposed such that two or more concave elliptical spheres capable of reflecting the sound wave share one of the two focal points of each of the elliptical spheres;
The standard sample is disposed at a position corresponding to another focal point excluding the common focal point of the elliptical sphere,
The sound wave detection means includes the sound wave generated from the subject or the object to be measured that is arranged at the other focus of the elliptical sphere excluding the common focus and the other focus of the elliptical sphere. 6. The component concentration measuring device according to claim 5, wherein the component concentration measuring device is disposed at a position corresponding to the common focal point of the elliptical spherical surface so as to detect sound waves reflected by the elliptical spherical surface.
前記標準試料、前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物、及び前記音波検出手段と前記楕円反射体の前記楕円球面との間を満たし、前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物の音響インピーダンスと略等しい音響インピーダンスの音響整合物質をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の成分濃度測定装置。   The standard sample, the object or object to be measured that is irradiated with the light, and the space between the elliptical spherical surface of the elliptical reflector and the sound wave detecting means, and the object or the object that is irradiated with the light The component concentration measuring apparatus according to claim 6, further comprising an acoustic matching material having an acoustic impedance substantially equal to the acoustic impedance of the object to be measured. 前記標準試料が水、血液、血清又は生体等価物質であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の成分濃度測定装置。   8. The component concentration measuring apparatus according to claim 1, wherein the standard sample is water, blood, serum, or a biological equivalent substance. 光出射手段が同一波長又は互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して出射し、音波検出手段が前記光出射手段からの2波の光のうち一方の光を照射される標準試料から前記一方の光により発生する音波、及び前記光出射手段からの2波の光のうち他方の光を照射される被検体又は被測定物から前記他方の光により発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する第1音波検出手順を備える成分濃度測定方法。   The light emitting means emits two light beams having the same wavelength or different wavelengths from each other by electrically modulating the intensity with signals having the same frequency and opposite phase, and the sound wave detecting means emits the two waves of light from the light emitting means. The sound wave generated by the one light from the standard sample irradiated with one of the lights, and the object or the object to be measured irradiated with the other of the two waves of light from the light emitting means. A component concentration measurement method comprising a first sound wave detection procedure for detecting a sound wave generated by light at the same position with respect to the standard sample and the subject or the object to be irradiated with the light. 前記光出射手段が互いに異なる波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号によりそれぞれ電気的に強度変調して水に出射し、前記光出射手段における前記2波の光の波長を調整する波長調整手段が前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記2波の光の波長を調整する波長調整手順を前記第1音波検出手順の前にさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の成分濃度測定方法。   The light emitting means adjusts the wavelength of the two light beams in the light emitting means by electrically modulating the intensity of two light beams having different wavelengths with each other by using signals of the same frequency and opposite phase, and emitting them to water. The wavelength adjustment unit further includes a wavelength adjustment procedure for adjusting the wavelengths of the two light beams so that the magnitude of the sound wave generated from the water becomes zero before the first sound wave detection procedure. Item 9. The component concentration measurement method according to Item 9. 前記第1音波検出手順の後に、前記第1音波検出手順における前記標準試料と同一の標準試料、及び前記第1音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第1音波検出手順を1度以上行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の成分濃度測定方法。   After the first sound wave detection procedure, the same standard sample as the standard sample in the first sound wave detection procedure, and the same object or object to be measured as the subject or the object to be measured in the first sound wave detection procedure The component concentration measurement method according to claim 9, wherein the first sound wave detection procedure is performed once or more. 前記第1音波検出手順の後に、前記第1音波検出手順における前記標準試料と異なる標準試料、及び前記第1音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第1音波検出手順を1度以上行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の成分濃度測定方法。   After the first sound wave detection procedure, a standard sample different from the standard sample in the first sound wave detection procedure, and the same object or the object to be measured in the first sound wave detection procedure The component concentration measurement method according to claim 9, wherein the first sound wave detection procedure is performed once or more. 測定光変調手段が同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、参照光変調手段が前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、合波光出射手段が前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光を合波して2つの光を出射し、音波検出手段が前記合波光出射手段からの2つの光のうち一方の光を照射される標準試料から発生する音波、及び前記合波光出射手段からの2つの光のうち他方の光を照射される被検体又は被測定物から発生する音波を、前記標準試料、及び前記光を照射される前記被検体又は前記被測定物に対して同一の位置で検出する第2音波検出手順を備える成分濃度測定方法。   The measurement light modulation means electrically modulates the intensity of two waves of the same wavelength with a signal having the same frequency and an opposite phase, and the reference light modulation means outputs the two waves of the same wavelength of the measurement modulation means. Two light beams of different wavelengths are electrically intensity-modulated with a signal having an opposite phase at the same frequency as the intensity-modulating frequency of the measurement light modulation means, and a combined light emitting means is output from the measurement light modulation means. Of the two waves of light and the two waves of light from the reference light modulation means are combined to emit two lights having opposite phases, and a sound wave detection means is emitted from the combined light emission means. Sound wave generated from a standard sample irradiated with one of the two lights, and sound wave generated from a subject or object to be irradiated with the other light of the two lights from the combined light emitting means The standard sample and the subject irradiated with the light Component concentration measuring method include a second acoustic wave detection procedure for detecting at the same position relative to the object to be measured. 前記測定光変調手段が同一波長の2波の光を同一周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、前記参照光変調手段が前記測定変調手段の前記同一波長の2波の光と異なる波長の2波の光を前記測定光変調手段での強度変調する周波数と同一の周波数で逆位相の信号により電気的に強度変調して出力し、前記合波光出射手段が前記測定光変調手段からの2波の光及び前記参照光変調手段からの2波の光のうちそれぞれ逆位相同士の2波の光を合波して2つの光をそれぞれ水に出射し、前記測定光変調手段及び前記参照光変調手段における前記2波の光の波長をそれぞれ調整する波長調整手段が前記水から発生する音波の大きさが零となるように前記2波の光の波長を調整する波長調整手順を前記第2音波検出手順の前にさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の成分濃度測定方法。   The measurement light modulation means electrically modulates the intensity of two waves of the same wavelength with a signal having the same frequency and opposite phase, and the reference light modulation means outputs the two waves of the same wavelength of the measurement modulation means. Two light beams having wavelengths different from the light are electrically intensity-modulated with a signal having the same frequency as the intensity modulation frequency of the measurement light modulation means and an opposite phase signal, and the combined light emitting means outputs the measurement light. Of the two light beams from the modulation means and the two light lights from the reference light modulation means, two light beams having opposite phases are combined to emit two lights to the water, respectively, and the measurement light modulation Wavelength adjusting means for adjusting the wavelengths of the two waves of light so that the size of the sound wave generated from the water becomes zero by the wavelength adjusting means for adjusting the wavelengths of the two waves of light in the means and the reference light modulating means, respectively. The procedure is further prepared before the second sound wave detection procedure. Component concentration measuring method according to claim 13, wherein Rukoto. 前記第2音波検出手順の後に、前記第2音波検出手順における前記標準試料と同一の標準試料、及び前記第2音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第2音波検出手順を1度以上行うことを特徴とする請求項13又は14に記載の成分濃度測定方法。   After the second sound wave detection procedure, the same standard sample as the standard sample in the second sound wave detection procedure, and the same object or object to be measured as the subject or the object to be measured in the second sound wave detection procedure The component concentration measurement method according to claim 13, wherein the second sound wave detection procedure is performed once or more. 前記第2波検出手順の後に、前記第2音波検出手順における前記標準試料と異なる標準試料及び前記第2音波検出手順における前記被検体又は前記被測定物と同一の被検体又は被測定物について、前記第2音波検出手順を1度以上行うことを特徴とする請求項13又は14に記載の成分濃度測定方法。   After the second wave detection procedure, a standard sample different from the standard sample in the second sound wave detection procedure and the same object or the measurement object as the subject or the measurement object in the second sound wave detection procedure, The component concentration measurement method according to claim 13 or 14, wherein the second sound wave detection procedure is performed once or more.
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