JP2008154873A - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学測定装置が用いられて被測定部位にレーザ光が照射されて血糖値の測定が行われるときに、光学測定装置における血糖値の測定誤差を低減化させる。
【解決手段】光学測定装置１００において、被測定部位２５との当接部を第１の押圧部３と第２の押圧部３０との２重構造とする。第２の押圧部３０は、弾性体３２により外部筐体８と接続され、外部筐体８に固定された第１の押圧部３に対して昇降可能とさせる。また、第２の押圧部３０に、発光部１１および受光部１２などの光学測定ユニット１の一部を収納する。２つの押圧部３，３０で被測定部位２５を押圧し、緊張状態とさせることで、被測定部位２５を光学測定に適した略水平面かつ略平坦面にさせることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学測定装置に係り、特に小型化、高精度化を実現した非侵襲の光学測定装置に関する。

被測定部位の内部の特定成分（例えば糖分）を検出する方法として、侵襲法と非侵襲法がある。非侵襲で測定する方法の一例として、近赤外光を用いる等して光学的に測定する方法が知られている。以下特定成分の光学的な測定方法の一例として、血中のグルコース濃度（血糖値）の測定方法を例に説明する。

血中グルコース濃度（血糖値）を測定する方法として、近赤外光（８００ｎｍ〜２５００ｎｍ）を被測定部位に照射し、透過光から特定波長における吸光率を求めて血糖値を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。また、分光分析による方法や、フーリエ変換によるスペクトル分析（Fourier Transform Infrared Spectrometer：ＦＴＩＲ）を行い、そのスペクトルの変化および統計的手法から求める方法が提案されている。ＦＴＩＲ分析装置の光学系は、例えばマイケルソン型の干渉計を構成するものである（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２０２２５８号公報（第１−２頁、第１−１１図） 特表２００６−５１２９７９号公報（第１−４，６頁、第１−７図）

血糖値測定の使用環境を考えた場合、測定装置を小型化させて測定装置の携帯性を向上させることが市場から要求されているが、従来の光学測定装置においては長い光路の確保や可動部の存在などにより小型化には限界があり携帯性の点においても大きな問題がある。

そこで、高精度で簡便に測定を行うことのできる小型の光学測定装置の開発も望まれている。しかしながら、小型で携帯性の高い光学測定装置は、例えば生体の腕、指などを被測定部位にすることにより簡便に測定ができる反面、被測定部位のバラツキ等による測定誤差の低減が課題となっている。

一例として、光学的に血糖値を測定する場合には、被測定部位に光学測定装置を当接させ、近赤外光（レーザ光）を照射する方法が知られており、その方法として拡散反射方法と透過方法とが挙げられる。

拡散反射方法で血糖値を測定する場合には、一般的に拡散反射光による吸光率を測定し、それに基づき血糖値を算出している。この方法では、測定部位の比較的浅い位置での拡散光を測定するために、内在する血管、骨などの影響を受けずに測定が可能となるため、高精度の測定ができる可能性がある。

しかし、人体組織を考えた場合、その表面は湾曲面とされており、弾力もある。また、拡散反射法に基づいて血糖値の測定が行われる場合は、反射光の光路も確保するため、実際にレーザ光が出射されて照射形成されるスポットに対して、光学測定装置の被測定部位との当接部（出射光と反射光との通路）は十分に広い。

例えばレーザ光を被測定部位に当てる際の装置の加圧力によって、容易に測定部位が変形されてしまい、その結果、測定するための近赤外光のビームは想定している経路を通らなくなり、測定値が正しく得られない問題がある。

実際に、光学式にて血糖値を測定する場合の誤差要因の多くは、このような被測定部位と、測定する環境に大きく左右される。

被測定部位に対して、安定的にビームを照射するために、被測定部位の面積を大きく確保して測定する方法や、例えばパッチの貼付けなどにより被測定部位を特定させる方法、あるいは、測定装置に設けた圧力センサなどにより、照射ビームの正常位置からの傾きを検出し、照射ビームを補正する方法などが考えられる。

しかし、被測定部位を広く確保する方法では、装置の小型化が不可能であり、携帯可能な血糖値測定装置の使用状態を考慮すると、小型化されていない血糖値測定装置は、携帯可能な測定装置として不利なものである。また、照射ビームの角度をセンサなどを使用して補正する方法では、照射ビームに対して正確に制御可能ではあるが、測定装置が複雑化し、コストも高騰してしまう問題がある。

本発明は、上記した点に鑑み、測定誤差を低減可能な光学測定装置を提供することを目的とする。

本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、第１に、近赤外レーザ光を被測定部位に照射することにより前記被測定部位における特定成分を測定する光学測定装置であって、前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、前記被測定部位で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、前記被測定部位を押圧する第１の押圧部と、前記第１の押圧部の内側に位置し、前記発光部および前記受光部を収納し、前記被測定部位を押圧する第２の押圧部と、を具備することにより解決するものである。

本発明によれば、小型化を実現した非侵襲の光学測定装置において、被測定部位に照射するレーザ光の出射角度および測定部位で反射した拡散反射光の受光角度を安定化させることにより、測定誤差を低減させることができる。

第１に、第１の押圧部と、その内側に設けられ発光部および受光部を収納する第２押圧部とによって、被測定部位を押圧した状態で、測定を行うことができる。被測定部位が生体の特に皮膚などの場合、その組織は弾力性および可撓性を有し、容易に変形する一方で、その変形がある程度の範囲以下である特性がある。本発明ではこのような被測定部位の皮膚組織が有する特性に着目し、第１および第２の押圧部で被測定部位に所定の圧力を加えることにより、レーザ光の照射光および反射光が通過する被測定部位の表面を、略水平に緊張保持させることができる。これにより、被測定部位の表面状態を均一にできるので、レーザ光およびその反射光は想定している経路を通り、測定誤差を回避できる。

第２に、第２の押圧部は、第１の押圧部に対して昇降可能に設けられている。また第２の押圧部は、例えばコイル状バネなどの弾性体により昇降する。従って、例えば第１の押圧部で被測定部位の外周を押下することにより被測定部位をある程度の緊張状態にさせるのと略同時に、第２の押圧部が被測定部位を確実に押圧する。被測定部位の表面は、弾性体の反発力と被測定部位の緊張状態から、発光部および受光部が収納されている第２の押圧部の被測定部位との当接面に対して略水平となる。

光学測定装置の発光部および受光部は、水平な基準面に対して正常な測定が行われるよう設定されている。従って、被測定部位の表面をこの水平な基準面に近づけることにより、測定誤差を低減させることができる。これにより、発光部および受光部を通るレーザ光は、当初想定した経路を通るので、例えば圧力センサなどにより照射ビーム角度をその都度補正するなどの構成としなくても、測定誤差を低減できる。従って、低コストで小型化された光学測定装置を実現できる。

また、第１の押圧部と第２の押圧部よりなる二重構造であるので、測定前の状態において第２の押圧部が第１の押圧部より突出する場合には、例えば光学測定装置の左右、前後の加圧力が異なる場合（被測定部位に、正常な状態から傾いて接触した場合）でもあっても、被測定部位に対して、水平に保たれることになる。

以下、本発明の実施形態の一例を、図１から図４を参照して詳細に説明する。以下では光学測定装置の一例として、血糖値測定装置１００を例に説明する。

図１は、本実施形態の血糖値測定装置の一例を示す図であり、図１（Ａ）が外観図、図１（Ｂ）が図１（Ａ）のａ−ｍ−ｎ−ａ線断面図、図１（Ｃ）（Ｄ）が内部の平面図である。

図１（Ａ）（Ｂ）の如く、血糖値測定装置１００の外部筐体８には、例えば電源スイッチ４、測定開始・停止ボタン５、表示部２等が設けられる。また、外部筐体８の上部８ｂの一主面８ａには第１の押圧部３が設けられる。

第１の押圧部３は、被測定部位との当接部とされ、被測定部位を押圧する。また第１の押圧部３は、例えば筒状でありその内側に光学測定ユニット１が設けられる。第１の押圧部３は、内の発光部から出射される光、および受光部に照射される光が通過するため、これらの光が外部に漏れないような形状（例えば円筒形状）および材質である。尚、第１の押圧部３は、血糖値測定装置１００の外部筐体８と一体的に設けられてもよい。

図１（Ｃ）の如く、光学測定ユニット１は、発光部、受光部（ここでは共に不図示）および制御部６を有し、生体の被測定部位における血糖値を測定するときに使用される。制御部６は、例えばプリント基板上に集積化された半導体集積回路により構成され、演算処理部等を有する。

また、図１（Ｄ）の如く、光学測定装置１００の内部構造において、表示部２は、制御部６の一部である表示ドライバに接続される。表示部２は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、有機ＥＬ（Electronic Luminescent）表示パネル等であり、血糖値やその他測定情報（例えば測定エラーの通知、日時等）が測定者に認識可能に表示されるものであればよい。また制御部６に接続される電源部７が設けられる。電源は、ＡＣアダプターによる充電や電池、又はこれらの併用等である。

図２は、血糖値の測定が行われる被測定部位を示す概要図である。図２（Ａ）は、血糖値測定装置１００と被測定部位２５とを示す図であり、図２（Ｂ）は、被測定部位２５の断面概要図である。

血糖値測定装置１００を用いて血糖値の測定を行うときに、図２（Ａ）の如く、腕または手首内側に、血糖値測定装置１００の第１の押圧部３を密着させて血糖値を測定する。

図２（Ｂ）の如く、被測定部位２５の表皮２５１の内側に真皮層２５２があり、真皮層２５２の内側に皮下組織２５３がある。血糖値の光学測定を行うときに、被測定部位２５とされる生体の表皮２５１に、第１の押圧部３を密着させる。そして表皮２５１から所定の深さとなる表皮２５１内部（下層）の真皮層２５２の一部の領域を測定点Ｐとし、測定点Ｐに近赤外レーザ光（以下レーザ光）２１を照射して血糖値の光学測定が行われる。真皮層２５２の下層には皮下組織２５３が存在する。

本実施形態では、光学測定ユニット１から出射されたレーザ光２１を真皮層２５２にて拡散反射させる。表皮２５１から入射されたレーザ光２１が真皮層２５２の測定点Ｐで拡散反射する出射角度θで、レーザ光２１が発光部から出射される。

血糖値を測定するには、血中グルコース濃度を検出するのが効率的である。また、血糖値を非侵襲（無採血）で測定する場合、人体に対して透過性を有する波長帯の光を使用することになるが、グルコースの場合、近赤外帯光のいくつかのスペクトルに対して吸光特性を有することが知られている。そこで、従来の光学的な血糖値測定装置が用いられて血糖値の測定が行われるときには、血管に近赤外線を透過させ、グルコースによる吸収率を検出させることで、血糖値の測定が行われる。

しかし、血中にはグルコース以外にも様々な物質が存在する上、グルコースの吸光率は非常に小さいものである。特に透過光の場合、血中成分であるヘモグロビンの影響を強く受けてその光量が変化し、結果として血糖値を正確に測定できない問題がある。

そこで、本実施形態では、血中成分（ヘモグロビン）の影響を受けないようにするために、真皮層２５２のグルコースを測定することとした。真皮層２５２は生体外部（表皮２５１）から非常に浅い位置にあるため、レーザ光２１のビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）や出射角度を適宜選択することにより、血糖値の算出に十分な反射光２２を得ることができる。また、反射光２２による血糖値の測定は、光が皮下組織２５３を透過しないため、グルコース以外の成分による測定誤差も回避できることから、透過光を利用する場合よりも有利である。

しかし、人体組織を考えた場合、その表面２５ａは湾曲面とされており、弾力もある。また、拡散反射法に基づいて血糖値の測定が行われる場合は、レーザ光２１の出射光２１の経路および反射光２２の光路も確保するため、実際にレーザ光２１が照射されるスポットに対して、被測定部位２５との当接部とされる第１の押圧部３は十分に広く設けられる（図１参照）。

例えば血糖値測定装置１００（第１の押圧部３）を被測定部位２５に当てる際の加圧力によって、容易に被測定部位２５の表面２５ａが変形されてしまい、その結果、測定するためのレーザ光２１は想定している経路を通らなくなり、測定値が正しく得られない問題がある。

そこで本実施形態では、第１の押圧部３の内側に被測定部位２５を更に押圧できる第２の押圧部３０を設け、第２の押圧部３０内に光学測定ユニット１の発光部および受光部を収納することとした。

以下、これについて詳述する。

図３は、光学測定装置（血糖値測定装置）１００の第１の押圧部３および第２の押圧部３０を示す概略図であり、図３（Ａ）が被測定部位と接する当接面３ａ，３０ａを示す平面図、図３（Ｂ）が図３（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

図３（Ａ）の如く、第１の押圧部３は、その被測定部位との当接面３ａが例えば平面視略円環状であり、その内側に平面視略円状の第２の押圧部３０が配置される。図３（Ａ）（Ｂ）の如く、略中空円筒状をした第１の押圧部３の内側に、略円板状をした第２の押圧部３０が移動可能に位置する。また、第１の押圧部３と第２の押圧部３０とは、例えばスペーサ３１等により所定の距離（例えば１ｍｍ〜１ｃｍ程度）で離間される。

図３（Ｂ）の如く、第１の押圧部３は、光学測定装置１００を構成する外部筐体８の上部８ｂの一主面８ａ側に固定され、第２の押圧部３０は、同一主面８ａに弾性体３２により接続される。弾性体３２は例えばコイル状バネであり、これにより第２の押圧部３０は、第１の押圧部３に対して昇降可能に設けられる。コイル状バネ３２は、円形の第２押圧部３０に例えば４箇所設けられる。弾性体３２として「圧縮コイルばね」が用いられた。また、弾性体として、例えば、板ばね、低反発クッション等が用いられてもよい。

第１の押圧部３と、第２の押圧部３０とは、コイル状バネ３２の非収縮時、すなわち非測定時には、被測定部位との当接面３ａ，３０ａが異なる高さに位置する。詳しく説明すると、弾性体３２が自然状態のときに、第２の押圧部３０の当接面３０ａは、第１の押圧部３の当接面３ａと一致した面上に位置することなく、第２の押圧部３０の当接面３０ａは、第１の押圧部３の当接面３ａよりも第１の押圧部３の外側に位置する。尚、図３（Ｂ）では第２の押圧部３０が第１の押圧部３より突出された場合を示したが、第１の押圧部３が第２の押圧部３０より突出されていてもよい。

第２の押圧部３０には光学測定ユニット１の発光部１１および受光部１２が収納される。以下光学測定ユニット１について説明する。

図３（Ａ）の如く、第２の押圧部３０は、その被測定部位との当接面３０ａが例えば平面視略円形であり、発光部１１側および受光部１２側が遮蔽板１７により分離されている。中央付近の黒丸は、それぞれ出射光および拡散反射光のスポット径を示している。受光部１２では反射光２２をできる限り多く集光することが望ましいので、そのスポット径は、発光部１１に比べて大きく設定される。

図３（Ｂ）の如く、光学測定ユニット１は、発光部１１と受光部１２とを有する。発光部１１は、発光素子ＬＤと各レンズ１１ａ、１１ａ’とを有する。発光素子ＬＤは、例えば、被測定部位２５に対して近赤外レーザ光を出力する半導体レーザダイオード（laser diode）である。発光素子ＬＤは、測定方法に応じて１つまたは複数設けられ、それぞれ単一波長のレーザ光２１を出力する。

レーザ光２１は、レンズ開口数ＮＡの第１集光レンズ１１ａで集光され、小さいスポットで被測定部位２５に照射される。なお、図３（Ｂ）に示す光学測定ユニット１には、第１集光レンズ１１ａに加えて他の集光レンズ１１ａ’を設けた２枚のレンズ１１ａ、１１ａ’を備える発光部１１が構成されているが、レンズ１１a、１１ａ’の数は、この数に限られない。

受光部１２は、第２集光レンズ１２ａおよび光検出素子（photo detector）ＰＤを有し、被測定部位２５で反射したレーザ光２１の拡散反射光２２をそれぞれ検出する。光検出素子ＰＤは、例えばフォトダイオード等である。

反射光２２もレンズ開口数ＮＡ’の第２集光レンズ１２ａにより集光され、受光部１２で検知される。

発光部１１および受光部１２は、遮光板１７を介して隣接して配置される。遮光板１７は、少なくとも第２の押圧部３０の外周と略同一の高さに設けられる。被測定部位２５に第２の押圧部３０を当接させ、被測定部位２５にレーザ光２１を照射させた場合、レーザ光２１の一部は表皮２５１で反射する。このような直接反射光が受光部１２に到達することを防止するため、遮光板１７を設ける。遮光板１７により、発光部１１および受光部１２がそれぞれ分離された空間に配置される。

遮光板１７は、例えば、表面が黒色状であり、近赤外を透過、反射しないで吸収する素材である。

より詳細に説明すると、例えば、表面に塗装が施された金属板、具体的には、表面に黒色系の起毛状の塗装物が施された金属板などが挙げられる。また、遮光板１７として、例えば、アクリル、ポリカーボネート樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種以上の樹脂を含有する樹脂材が用いられて形成された樹脂板などが挙げられる。その場合、遮光性を向上させるために、樹脂材内に、カーボン繊維、グラファイトからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の黒色系充填材などが含有された樹脂板を用いるとよい。また、遮光板１７として、例えば、黒色系偏光板が用いられてもよい。その場合、偏光板として、例えばガラスを基材とした基板が用いられることが好ましい。また、遮光板１７として、例えば、石材などが用いられてもよい。

また、レーザ光２１は、戻り光の影響を受けるが、遮光板１７によりその影響を低減できる。従って、レーザ光２１を安定して発振させることができ、測定ノイズの低減が図られる。

さらに、受光部１２も遮光板１７によって区切られた空間で使用されることで、電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。

外光の侵入を避けるため、第１の押圧部３も遮光性を有する材質が選択されて形成される。さらに、発光部１１からのレーザスポットは非常に微小であり、また受光部１２のスポットも大きいとはいえ、拡散反射光２２の広がりで例えば１ｍｍ程度（フォトダイオード面で例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）である。測定精度を向上させるためには外光の侵入を避けることが望ましく、レーザ光２１および反射光２２が通過するのに十分な開口部３ｃを確保すれば、第１の押圧部３の上面３ａは、側面３ｂから隙間無く連続し、可能な限り内部を覆う形状とさせることが好ましい。

発光部１１のレーザ光２１は、適切なレンズ開口数ＮＡによってビームが絞られ、被測定部位２５の真皮層２５２の測定点Ｐに対して出射角度θで照射される。この出射角度θは、遮光板１７の垂直方向（紙面上下）の中心線とレーザ光２１の光軸とで成す角である。

発光部１１（レンズ１１ａ、１１ａ’）の位置や角度は、出射角度θが測定点Ｐのグルコース濃度の測定に適切な角度になるよう設定され、照射されたビームのフォーカス点の位置は、真皮層２５２のグルコースからの反射光（拡散反射光）２２を効率良く得られる位置にフォーカス点が合わせられるように設定される。

フォーカス点は、表皮２５１の表面２５ａから所定の深さＤにて結ばれ、グルコース測定に適した真皮層２５２内の測定点Ｐとして結ばれる。深さＤは、表皮２５１の表面２５ａからどれくらいの深さにフォーカス点が結ばれるかを示す数値とされる。また、フォーカス点は、遮光板１７の板厚の略中心部から所定の距離Ｗほど離された一点として結ばれる。距離Ｗは、表皮２５１の表面２５ａから真皮層２５２内に向けた深さＤ位置において、遮光板１７の板厚の中心部または端部からどれくらいフォーカス点が離間しているかを示す数値とされる。

レーザ光２１を所定の出射角度θで照射させる他の理由として、レーザの発振点になるべく反射光２２が戻らないようにすることが挙げられる。

これに対し、受光部１２側で受光するレーザ光（拡散反射光）の受光角度θ’は、反射光２２が効率よく取得される角度となる。受光角度θ’は、遮光板１７の垂直方向の中心線と反射光２２の光軸とで成す角である。

フォーカス点は、それぞれ、表皮２５１からの深さＤ’、遮光板１７の板厚の略中心部または端部からの距離Ｗ’に結ばれる。

拡散反射されたビームは、基本的にあらゆる層からの反射光とされる。受光角度θ’、フォーカス点Ｄ’（フォーカス点Ｄと同様）、Ｗ’およびレンズ開口数ＮＡ’によって、真皮層２５２からの反射光２２を選択的に集光するように、受光部１２（第２集光レンズ１２ａ）の位置や角度が設定される。

これらの設定はある水平な基準面に対して行われる。例えば被測定部位２５の表面２５ａをこの水平な基準面にすることにより、測定誤差を低減させることができる。後述するが、本実施形態では、第１の押圧部３および第２の押圧部３０により、被測定部位２５の表面２５ａを上記の水平な基準面に近づけることができる。

一例として、第１の押圧部３の高さは５ｃｍ程度、直径は４ｃｍ程度であり、第２の押圧部３０の直径は２ｃｍ程度である。またコイル状バネ３２は１０ｇ程度の加重（荷重）で５ｍｍ程度の収縮量とする。

ここで遮光板１７または第２の押圧部３０を、被測定部位２５との接触時に光学測定装置１００のスイッチを作用させる接触検知センサとして機能させてもよい。後に詳述するが本実施形態では、第２の押圧部３０により被測定部位２５が所定のテンションで確実に押圧されたときに被測定部位２５の表面２５ａが安定化され、被測定部位２５の表面２５ａが測定に適した状態となる。従って、第２押圧部３０（または遮光版１７）を、光学測定装置１００の制御部６のスイッチに接続させることにより、測定に適した状態で、測定を開始することができる。

図示は省略するが、第２の押圧部３０には、例えばレーザドライバ、ミラーおよびＦＭＤ（Front Monitor Diode）なども収納され、光学測定ユニット１が構成される。

光学測定ユニット１は、不図示の配線により外部筐体８内の制御部６に接続される。外部筐体８内の制御部６はレーザドライバによって発光素子１１を駆動し、レーザ光２１を出力する。レーザ光２１の一部は、ミラーおよびＦＭＤを介してＡＰＣに入力される。ＡＰＣは、各々の波長毎にレーザ光２１のパワーを一定に維持する等の制御を行い、これによりレーザ光２１は、被測定部位２５に所定の照射角度およびビームの絞り角（例：レンズ開口数ＮＡを適切な値に設定する）で照射される。

受光部（Photo Detector）１２は、例えばInGaAs（インジウム・ガリウム・砒素）フォトダイオードなどであり、被測定部位２５の真皮層２５２からの反射光２２を受光し、電気信号に変換する。電気信号は、受光した光の強度に比例し、不図示の増幅器により増幅され、制御部６のＡ／Ｄ変換器（ここでは不図示）に出力される。

また、光学測定ユニット１は、温度検出部（例えば温度センサ）を有する。温度センサは被測定部位２５の温度（またはそれに加えて外気温）を測定するものである。グルコースの吸光特性は温度によって変化する。そこで温度センサによって血糖値の測定前に温度を測定し、その測定結果からレーザ光２１の波長を微小な範囲で補正する。具体的には、レーザ光２１は、電流または温度により発振波長が変化する特性を有するので、予め測定したグルコースの吸光特性の温度依存性に基づき、レーザ光２１の温度または駆動電流を制御する。例えばレーザ光２１の駆動電流で制御する場合には、レーザ駆動量を算出して、レーザドライバにフィードバックさせる。これにより、レーザ光２１の波長は、被測定部位２５の温度に応じて最も効率の良い波長が選択され、例えば数ｎｍ程度シフトされる。これにより正確な血糖値が測定可能となる。

制御部６は、ＤＳＰ（Digital signal processor）、Ａ／Ｄ変換回路、演算処理部などを有し、また、測定結果等のデータを表示部に出力するための表示ドライバや、上述の発光部１１および受光部１２を正常な測定が可能な位置に移動する駆動手段の制御など、他の制御に必要な所望の回路等も有する。

光学測定ユニット１で増幅された受光量に基づく信号（受信信号）は、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、ＤＳＰ内の演算処理部に入力される。

演算処理部は、所定の波長における受信信号を、所定の波長のレーザ光が被測定部位２５のグルコースにそれぞれ吸光された割合である吸光率に換算し、これに基づき血糖値データを演算する。

制御部６は、表示ドライバによって血糖値データを測定結果として表示部２（図１参照）に表示させる。さらに遮光版１７や第２の押圧部３０を接触検出センサとして機能させる場合には、制御部６は、光学測定ユニット１内のスイッチが押下される等して、正常な接触を検知した場合に、測定処理（例えば温度測定、レーザ駆動等）を開始する等、接触状態の検出に関する処理を行う。また、この他にも測定部６は測定開始・停止のボタンの押下や、測定状態の監視等に対応した、既知の各種制御を行う。

図４を参照し、光学測定装置１００による光学測定について説明する。図４は、測定時の光学測定ユニット１および被測定部位２５の周辺部の概要図である。

図４（Ａ）は、光学測定装置１００を被測定部位２５に当接する以前の概要図である。

既述の如く、被測定部位２５とされる生体の皮膚は、弾力性、可撓性を有しておりその表面２５ａが完全な平坦面ではない。また、拡散反射法に基づいて血糖値の測定が行われる場合は、出射されるレーザ光２１と反射光２２との光路を確保するため、実際にレーザ光２１が出射されて照射形成されるスポットに対して、出射光（レーザ光）２１と反射光２２とが通過する第２の押圧部３０いわゆる当接部は十分に広い。

従来の光学測定装置が用いられて血糖値の光学測定が行われるときに、レーザ光を被測定部位に当てる際の装置の加圧力によって、容易に測定部位が変形されてしまい、その結果、血糖値を測定するための近赤外光のビームは想定している経路を通らなくなり、測定値が正しく得られない問題があった。

そこで、本実施形態では、第１の押圧部３と第２の押圧部３０とによって、被測定部位２５の表面２５ａを加圧することにより、被測定部位２５の表面２５ａを略水平かつ平坦化させて、血糖値の測定誤差を減少させる。

図４（Ｂ）の如く、血糖値の測定時にはまず、光学測定装置１００を被測定部位２５に向けて押下させる。本実施形態では、例えば第２の押圧部３０が第１の押圧部３より突出しているため、第２の押圧部３０が最初に被測定部位２５に当接する。被測定部位２５が生体の皮膚の場合、弾力性および可撓性を有するため、第２の押圧部３０を当接させる圧力に応じて、第２の押圧部３０と接触する被測定部位２５は例えば緊張状態となる。

次に、図４（Ｃ）の如く、更に光学測定装置１００を押下させ、第１の押圧部３を被測定部位に当接させる。先に接触している第２の押圧部３０により被測定部位２５の表面２５ａはある程度の緊張状態となっている。この状態でさらに第１の押圧部３が被測定部位２５に当接（又は更に押下）することにより、第２の押圧部３０は、例えば縦長の外部筐体８の長手方向に略沿った方向で外部筐体８に向けて加圧され、これに伴ってコイル状バネ３２が収縮する。

従って、被測定部位２５の表面２５ａは、ある程度緊張した状態で更にコイル状バネ３２の反発力により加圧される。第２の押圧部３０は、被測定部位２５の表面２５ａを、第２の押圧部３０の当接面３０ａと略水平に緊張保持（緊張維持）させることができ、この状態で、レーザ光２１の照射および反射光２２の受光を行うことができる。

光学測定ユニット１は、ある水平な基準面に対して正常な測定が可能なように発光部１１および受光部１２の位置や角度等が設定されている。本実施形態によれば、被測定部位２５の表面２５ａが、第２の押圧部３０の当接面３０ａと略水平に緊張保持（緊張維持）され、その水平な基準面にほぼ近づけることができる。また加圧によって、被測定部位２５の表面２５ａをほぼ平坦面にすることができる。

これにより、発光部１１および受光部１２を通るレーザ光２１は、当初想定した経路を通るので、例えば圧力センサなどにより照射ビーム角度をその都度補正するなどの構成としなくても、測定誤差を低減できる。従って、低コストで小型化された光学測定装置１００を実現できる。

なお、第２の押圧部３０が当接する被測定部位２５は、なるべく第２の押圧部３０と水平になることが望ましい。従って被測定部位２５を最適な緊張状態にさせるのと略同時に、血糖値の測定を開始させるとよい。

本実施形態では、第１の押圧部３と第２の押圧部３０とが２重構造になっている。従って、測定者は、後から当接する押圧部（ここでは第１の押圧部３）の被測定部位２５との当接を感知または視認することにより、正常に測定可能な状態を認識することができる。

これにより、特に接触を感知するセンサ等を設けずに正常に測定可能な状態となったことが認識できる。

また、より正確な測定を行うには、既述の如く、例えば第２の押圧部３０が、被測定部位２５を所定のテンションで押下した際に、光学測定装置１００の制御系のスイッチを作用させる接触検知センサとして機能させるとよい。第２の押圧部３０が第１の押圧部３に対して昇降可能になっており、第２の押圧部３０が所定のテンションで被測定部位２５を押下したときに、その表面２５ａが安定化され、測定に適した状態となる。従って、例えば図４において、第２の押圧部３０と外部筐体８との間にスイッチを設けるなどし、これに接触することにより制御系の動作が開始されるような構成にしてもよい。

また、第１の押圧部３と第２の押圧部３０の二重構造により、例えば光学測定装置の、左右、前後の加圧力が異なる場合（被測定部位に、正常な状態から傾いて接触した場合）でもあっても、被測定部位に対して、水平に保たれることになる。更に第１の押圧部３と第２の押圧部３０の加圧により皮膚のしわ等を伸ばし、被測定部位２５の表面の平滑化を図ることにより水平に保つことも可能となる。

尚、本実施形態では、第２の押圧部３０が第１の押圧部３に対して昇降可能に設けられた場合を例に示したが、第２の押圧部３０が固定され、第１の押圧部３が第２の押圧部３０に対して昇降可能に設けられる構造であってもよい。その場合は、第１の押圧部３を第２の押圧部３０より突出させ、第１の押圧部３が被測定部位２５に接触し、被測定部位２５の弾力性・可撓性によって表面２５ａからある深さまで押し下げられることにより、被測定部位２５が緊張状態となる。その状態で、第２の押圧部３０が接触し、更に所定の圧力が加えられることにより、被測定部位２５の表面２５ａを、基準面に近い水平面にすることができる。

図４に示す血糖値の光学測定が行われることにより、測定点Ｐで反射された反射光２２が受光量として得られるので、この受光量と、発光部１１から照射されたレーザ光２１の照射量とから、グルコースによるレーザ光２１の吸光率を求める。

例えば、被測定部位２５に入射された波長λの光の強度をＬ０（λ）とし、受光した波長λの反射光の強度をＬ（λ）とすると、測定点Ｐにおける吸光率Ｉ（λ）はｌｎ（Ｌ（λ）／Ｌ０（λ））で求められる（尚、入射光が一定の場合には、受光強度そのものが吸光率と等価である。）。

一般的には、被測定部位２５にて血糖値の光学測定が行われるときに、グルコース以外の成分（例えば水分）も含んだ状態で測定される。従って、必要に応じてグルコースそのものの吸光率となるように補正する。

補正は、例えば予め純水による吸光率を測定して制御部に保持するなどし、実測値と純水による吸光率の差分を演算するなど、ソフトウエア的な補正が可能である。又は、レーザ光２１の一部を、純水と同等の吸光特性を有する参照体（例えば石膏ボードなど）に透過させ、この透過率に基づいてレーザ出力を制御するなど、ハードウエア的な補正も可能である。

本発明を説明するための（Ａ）外観図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）平面図、（Ｄ）平面図である。 本発明を説明するための（Ａ）被測定部位を示す概要図、（Ｂ）被測定部位の断面概要図である。 本発明を説明するための（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図である。 本発明を説明するための断面図である。

符号の説明

３ 第１の押圧部
３ａ，３０ａ 当接面
６ 制御部
８ 筐体
８ａ 主面
１１ 発光部
１２ 受光部
２１ レーザ光
２２ 反射光
２５ 被測定部位
３０ 第２の押圧部
３１ スペーサ
３２ 弾性体
１００ 測定装置

Claims (7)

1. 近赤外レーザ光を被測定部位に照射することにより前記被測定部位における特定成分を測定する光学測定装置であって、
   前記被測定部位に対して前記近赤外レーザ光を出力する発光部と、
   前記被測定部位で反射した前記近赤外レーザ光の拡散反射光を検出する受光部と、
   前記被測定部位を押圧する第１の押圧部と、
   前記第１の押圧部の内側に位置し、前記発光部および前記受光部を収納し、前記被測定部位を押圧する第２の押圧部と、
   を具備することを特徴とする光学測定装置。
2. 前記第２の押圧部は、前記第１の押圧部に対して昇降可能に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
3. 制御部を内蔵する筐体を有し、前記第１の押圧部は前記筐体の一主面に固定され、前記第２の押圧部は前記一主面に弾性体により接続されたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
4. 前記弾性体は、バネであることを特徴とする請求項３に記載の光学測定装置。
5. 前記弾性体の非収縮時に、前記第１の押圧部と前記第２の押圧部とは異なる高さに位置することを特徴とする請求項３に記載の光学測定装置。
6. 前記第２の押圧部は、当接する前記被測定部位を前記第２の押圧部の当接面と略水平に緊張保持させることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
7. 前記第１の押圧部と前記第２の押圧部との間にスペーサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。

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