JP7238537B2 - Concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光音響波を用いた濃度測定装置に関する。 The present invention relates to a concentration measuring device using photoacoustic waves.
生体を構成する様々な物質の濃度(血糖値等)を非侵襲的に測定する方法として、光音響法が知られている。光音響法は、測定対象物に光を照射し、その光を吸収した測定対象物が変形することによって、発生する音響波を解析するものである。音響波は光よりも生体内の伝搬効率が高いため、光の拡散吸収に伴う光学的情報を高感度で検出することができる。しかしながら、音響波から検出される情報は、測定装置や生体由来の種々のノイズの影響を受けやすく、高い精度で得られないことが課題とされており、その解決手段が検討されている。 A photoacoustic method is known as a method for noninvasively measuring concentrations of various substances (blood sugar level, etc.) that constitute a living body. The photoacoustic method analyzes acoustic waves generated by irradiating a measurement target with light and deforming the measurement target after absorbing the light. Acoustic waves have higher propagation efficiency in the living body than light, so optical information associated with diffuse absorption of light can be detected with high sensitivity. However, information detected from acoustic waves is susceptible to various noises derived from measuring devices and living organisms, and cannot be obtained with high accuracy.
特許文献1では、装置由来のノイズへの対策として、光音響法に用いる光照射部の出力光量の経時的変化を補正する技術が開示されている。また、特許文献2では、異なる波長における被測定物と非測定物の吸光度差を利用して、生体由来のノイズをキャンセルする技術が開示されている。また、特許文献3では、被測定物から発生した音響波について、類似の波長を有する音響波から得られる情報を参照することにより、音響波を補正する技術が開示されている。また、非特許文献1では、生体由来のノイズへの対策として、被測定物の非吸収波長帯の光によって発生した音響波を参照情報とする技術が開示されている。しかしながら、上記のような技術を用いたとしても、生体内の情報を十分な精度で得ることは難しく、非侵襲的に血糖値を測定する方法は、いまだ実現していない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses a technique for correcting temporal changes in the amount of output light from a light irradiation unit used in a photoacoustic method as a countermeasure against apparatus-derived noise. In addition,
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、生体内に含まれる所定の物質の濃度を、高い精度で得ることが可能な、濃度測定装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a concentration measuring apparatus capable of obtaining with high accuracy the concentration of a predetermined substance contained in a living body.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
(1)本発明の一態様に係る濃度測定装置は、測定対象となる第一物質、前記第一物質の周囲に前記第一物質より多く分布する第二物質に対し、それぞれ第一光、第二光を照射する光照射部と、光照射された前記第一物質、前記第二物質から、それぞれ発生する第一音響波、第二音響波を検出する音響波検出部と、音響波に基づく信号と、音響波を発生させる物質の濃度との関係が記録されたデータベース、前記第二音響波に基づく第二信号を用い、前記第一音響波に基づく第一信号に対応する前記第一物質の濃度を推定する信号処理部と、を有する。 (1) A concentration measuring device according to an aspect of the present invention is a method for measuring a first substance to be measured and a second substance distributed around the first substance in a larger amount than the first substance. a light irradiation unit that irradiates two lights; an acoustic wave detection unit that detects a first acoustic wave and a second acoustic wave generated respectively from the first substance and the second substance irradiated with light; The first substance corresponding to the first signal based on the first acoustic wave, using a database in which the relationship between the signal and the concentration of the substance that generates the acoustic wave is recorded, and the second signal based on the second acoustic wave and a signal processor for estimating the concentration of
(2)上記(1)に記載の濃度測定装置において、前記第二信号を用いて、前記音響波検出部から前記第二物質までの距離を算出し、算出された前記距離に基づいて、前記第一信号の強度を補正する補正部をさらに有することが好ましい。 (2) In the concentration measuring device according to (1) above, the distance from the acoustic wave detection unit to the second substance is calculated using the second signal, and based on the calculated distance, the It is preferable to further have a corrector that corrects the intensity of the first signal.
(3)上記(1)または(2)のいずれかに記載の濃度測定装置において、前記光照射部が、前記第一光を照射する第一光照射器と、前記第二光を照射する第二光照射器と、を有することが好ましい。 (3) In the concentration measuring device according to any one of (1) and (2) above, the light irradiator includes a first light irradiator that irradiates the first light and a second light irradiator that irradiates the second light. It is preferred to have a dual light illuminator.
(4)上記(1)~(3)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第一光の光量を測定する第一光量測定部を、さらに有することが好ましい。 (4) The density measuring device according to any one of (1) to (3) above preferably further includes a first light amount measuring section for measuring the light amount of the first light.
(5)上記(1)~(4)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第二光の光量を測定する第二光量測定部を、さらに有することが好ましい。 (5) The density measuring device according to any one of (1) to (4) above preferably further includes a second light amount measuring section for measuring the light amount of the second light.
(6)上記(1)~(5)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第一音響波と同じ周波数を有する第三音響波を発生させる音響波発生部を、さらに有することが好ましい。 (6) The concentration measuring device according to any one of (1) to (5) above, further comprising an acoustic wave generator for generating a third acoustic wave having the same frequency as the first acoustic wave. is preferred.
(7)上記(1)~(6)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第一光と前記第二光とを合成する合成部を、さらに有することが好ましい。 (7) The density measuring apparatus according to any one of (1) to (6) above preferably further includes a synthesizing section for synthesizing the first light and the second light.
(8)上記(1)~(7)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第一物質の温度を検出する温度検出部を、さらに有することが好ましい。 (8) The concentration measuring device according to any one of (1) to (7) above preferably further includes a temperature detection unit that detects the temperature of the first substance.
(9)上記(2)~(8)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記信号処理部が、前記補正部と、補正された前記第一信号に基づいて、前記第一物質の濃度を算出する算出部とを含むことが好ましい。 (9) In the concentration measuring device according to any one of (2) to (8) above, the signal processing unit, based on the correction unit and the corrected first signal, determines the first substance and a calculating unit for calculating the concentration of
(10)上記(1)~(9)のいずれか一つに記載の濃度測定装置において、前記第一光が、互いに異なる周波数もしくは異なる波長を有する二つの光を合成したものであることが好ましい。 (10) In the concentration measuring apparatus according to any one of (1) to (9) above, it is preferable that the first light is a combination of two lights having different frequencies or different wavelengths. .
本発明の一態様に係る濃度測定装置では、測定対象となる第一物質だけでなく、第一物質の周囲に多く分布する第二物質に対しても光を照射し、第一物質、第二物質のそれぞれから発生する音響波の信号を得られるように構成されている。そのため、例えば、音響波の信号に基づいて算出される第二物質の位置から、第一物質の位置を推定し、その位置に対応する音響波の減衰量から、第一物質の濃度を測定することができる。さらに、第一物質に照射する光に対しては、距離等を算出するための変調を行う必要がないため、第一物質から発生する音響波の減衰量に関して、感度を高めた変調手段を選択することができ、その結果として第一物質の濃度を高精度で測定することができる。 In the concentration measuring device according to one aspect of the present invention, not only the first substance to be measured but also the second substance widely distributed around the first substance is irradiated with light, It is configured to obtain an acoustic wave signal generated from each of the substances. Therefore, for example, the position of the first substance is estimated from the position of the second substance calculated based on the acoustic wave signal, and the concentration of the first substance is measured from the attenuation of the acoustic wave corresponding to that position. be able to. Furthermore, since there is no need to modulate the light that irradiates the first substance in order to calculate the distance, etc., a modulation method with increased sensitivity regarding the attenuation of the acoustic wave generated from the first substance is selected. and, as a result, the concentration of the first substance can be measured with high accuracy.
以下、本発明を適用した実施形態に係る濃度測定装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, a concentration measuring device according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following explanation, in order to make the features easier to understand, the characteristic portions may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not necessarily be the same as the actual ones. do not have. Also, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the invention.
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係る、濃度測定装置100の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置100は、生体等の物体Mに含まれる所定の物質の濃度を測定するものであり、主に、光照射部101と、音響波検出部102と、信号処理部103と、を備えている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a concentration measuring
光照射部101は、一つ以上の光源を含み、物体Mに含まれる第一物質M1、第二物質M2に対し、それぞれ第一光P1、第二光P2を照射するように構成されている。ここでは、第一物質M1が測定対象となる物質であり、第二物質M2が第一物質M1の周囲に第一物質M1より多く分布する物質であるとする。生体内であれば、例えば、グルコースやコレステロールが第一物質M1に該当し、ヘモグロビンが第二物質M2に該当する。第二物質M2の濃度は、第一物質M1の濃度の50倍~300倍程度であることが好ましい。物体Mには、第一物質M1、第二物質M2以外の物質が含まれていてもよい。
The
光照射部101に含まれる光源としては、レーザダイオード(LD)、発光素子(LED)、レーザ、黒体放射体及びランプ等が挙げられ、プリズムや回折格子等の分散素子を利用して所定の波長を取り出すようにしてもよい。また、波長の変更を可能とする、例えば、DFB(Distributerd Feedback)半導体レーザ等を用いることができる。波長可変レーザを用いる場合、温度調整により発振周波数を変化させる方法や外部共振器を用いる方法等がある。
The light source included in the
第一光P1、第二光P2は、それぞれ、第一物質M1、第二物質M2に吸収されやすい波長帯の光であり、振幅が断続的に変化する非連続光であるとする。これにより、第一物質M1には第一光P1のみを吸収させ、第二物質M2は第二光のみを吸収させることができる。例えば、第一光P1の波長は、グルコースやコレステロールによって最も良く吸収される波長であり、1600nm近傍又は2100nm近傍であることが好ましい。また、第二光P2の波長は、ヘモグロビンによって最も良く吸収される波長であり、700nm近傍又は1100nm近傍であることが好ましい。 The first light P1 and the second light P2 are light in wavelength bands that are easily absorbed by the first substance M1 and the second substance M2, respectively, and are discontinuous light whose amplitude changes intermittently. This allows the first substance M1 to absorb only the first light P1 and the second substance M2 to absorb only the second light. For example, the wavelength of the first light P1 is the wavelength that is best absorbed by glucose and cholesterol, and is preferably around 1600 nm or around 2100 nm. Moreover, the wavelength of the second light P2 is a wavelength that is best absorbed by hemoglobin, and is preferably around 700 nm or around 1100 nm.
光照射部101の照射面の一部に対し、所定の蛍光部材を塗布することにより、その一部から照射される光の波長を変換することができる。この場合には、後述の第二実施形態のように二つの光照射器を備えた構成としなくても、第一光P1と第二光P2の同時照射を行うことができる。
By applying a predetermined fluorescent member to a portion of the irradiation surface of the
光を照射された第一物質M1、第二物質M2は、それぞれ光音響波(以下では、音響波と呼ぶことがある)W1、W2を発生させる。光音響波とは、光を照射された部分が、その光を吸収して膨張する際に発生する弾性波である。 The first substance M1 and the second substance M2 irradiated with light generate photoacoustic waves (hereinafter sometimes referred to as acoustic waves) W1 and W2, respectively. A photoacoustic wave is an elastic wave generated when a portion irradiated with light absorbs the light and expands.
音響波検出部102は、第一物質M1において発生した第一音響波W1、第二物質M2において発生した第二音響波W2を、それぞれ別々に検出し、さらに、第一音響波W1、第二音響波W2に基づく信号を、信号処理部103に送るように構成されている。音響波検出器102は、光照射部101から一定距離の位置に配置され、光照射部101から出射された光により物体Mの内部で発生する音響波を検出し、その音響波の大きさ(振幅)に比例した電気信号に変換して光音響信号として出力する。例えば、マイクロフォンや、圧電素子や、半導体技術を用いて作製されたCMUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)、もしくはPMUT(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer)を用いることができる。
The acoustic
信号処理部103は、第一信号S1を補正する補正部103Aと、補正された第一信号S1に基づいて、第一物質M1の濃度を算出する算出部103Bと、を含む。
The
信号処理部103では、次の手順で第一物質M1の濃度が求められる。まず、第一信号S1から、第一光P1に対する第一音響波W1の減衰量(振幅)を算出する。ただし、音響波の減衰量は、音響波の伝搬距離に比例して変化するため、音響波の発生源である第一物質M1の位置、すなわち、第一物質M1から音響波検出器102までの距離D1が分からないと、正しく評価することができない。この距離D1は、例えば、第一物質M1に音響波を照射し、それが反射して戻ってくるまでの時間に、照射する音響波の速さを掛け合わせることによって、求めることができる。信号処理部103としては、例えば、メモリやCPUを備えたコンピュータ等を用いることができる。
The
ただし、第一物質M1の濃度が著しく低い場合には、音響波を第一物質M1に当てることが難しく、距離D1を直接測定することは難しい。そこで、この場合には、第二物質M2から発生する第二音響波W2(第二信号S2)を用いて、音響波検出部102から第二物質M2までの距離D2を算出し、算出された距離D2に基づいて、第一信号の強度を補正する。具体的には、距離D1を測定するための音響波を、第一物質M1対してではなく、第一物質M1の周囲に、第一物質M1より多く分布する第二物質M2に対して行う。第一信号の強度を補正する補正部は、信号処理部に内蔵されていてもよいし、併設されていてもよい。補正部としては、例えば、メモリやCPUを備えたコンピュータ等を用いることができる。
However, when the concentration of the first substance M1 is extremely low, it is difficult to apply acoustic waves to the first substance M1, and it is difficult to directly measure the distance D1. Therefore, in this case, the second acoustic wave W2 (second signal S2) generated from the second substance M2 is used to calculate the distance D2 from the acoustic
第二物質M2は、第一物質M1より多く分布している分、音響波を当てやすいため、第二物質M2から音響波検出器102までの距離D2を容易かつ正確に測定することができる。第二物質M2は、第一物質M1の近傍に分布しており、距離D2は、距離D1とほぼ等しいと見なすことができるため、距離D2を知ることによって、間接的に距離D1を知ることができる。
Since the second material M2 is more distributed than the first material M1, it is easier to apply the acoustic wave, so the distance D2 from the second material M2 to the
第一物質M1から発生する第一音響波W1の減衰量を、距離D1で補正し(割り)、単位長さ当たりの音響波W1の減衰量、すなわち減衰率を求める。その上で、音響波に基づく信号と、音響波を発生させる物質の濃度との関係が記録されたデータベースを参照し、第一音響波W1に基づく第一信号S1(具体的には、求めた減衰率)に対応する、第一物質M1の濃度が求まる。 The attenuation of the first acoustic wave W1 generated from the first material M1 is corrected (divided) by the distance D1 to obtain the attenuation of the acoustic wave W1 per unit length, that is, the attenuation rate. Then, referring to a database in which the relationship between the signal based on the acoustic wave and the concentration of the substance that generates the acoustic wave is recorded, the first signal S1 based on the first acoustic wave W1 (specifically, the obtained Attenuation rate), the concentration of the first substance M1 is obtained.
なお、第一光P1は、互いに異なる波長を有する、二つの光を合成したものであってもよい。この場合、二つの光が互いに強度変調することにより、吸光度に関する誤差の影響を含まない、二つの光の差分を検出する既知の精度向上手段(特許文献2)を適用することができるため、第一物質M1の濃度を高い精度で測定することができる。 Note that the first light P1 may be a combination of two lights having different wavelengths. In this case, since the two lights are intensity-modulated with each other, it is possible to apply a known accuracy improvement means (Patent Document 2) for detecting the difference between the two lights, which does not include the influence of the error related to absorbance. The concentration of one substance M1 can be measured with high accuracy.
以上のように、本実施形態に係る濃度測定装置100では、測定対象となる第一物質M1だけでなく、第一物質M1の周囲に多く分布する第二物質M2に対しても光を照射し、第一物質M1、第二物質M2のそれぞれから発生す音響波の信号を得られるように構成されている。そのため、例えば、音響波の信号に基づいて算出される第二物質M2の位置から、第一物質M1の位置を推定し、その位置に対応する音響波の減衰量から、第一物質M1の濃度を測定することができる。
As described above, the
さらに、第一物質M1に照射する光に対しては、距離等を算出するための変調を行う必要がないため、第一物質M1から発生する音響波の減衰量に関して、感度を高めた変調手段を選択することができ、その結果として第一物質M1の濃度を高精度で測定することができる。 Furthermore, since there is no need to perform modulation for calculating the distance, etc., of the light that irradiates the first substance M1, the modulation means with increased sensitivity for the attenuation of the acoustic wave generated from the first substance M1 can be selected, and as a result, the concentration of the first substance M1 can be measured with high accuracy.
<第二実施形態>
図2は、本発明の第二実施形態に係る濃度測定装置200の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置200では、光照射部101が、第一光P1のみを照射する第一光照射器101A、第二照射光101Bのみを照射する第二光照射器101Bを備えている。第一光照射器101A及び第二光照射器101Bは、それぞれ光源であって、第一実施形態で列挙したものと同様のものを利用できる。その他の構成については、第一実施形態の濃度測定装置100と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
<Second embodiment>
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a
第一物質M1と第二物質M2の両方に対し、光照射を同時に行うことができる。これにより、例えば、第一物質M1と第二物質M2のうち、一方に光照射した直後に他方が動いてしまい、正確な距離測定が妨げられてしまうような問題を回避することができる。したがって、第一物質M1の距離の補正を、第一実施形態の同度測定装置100より高い精度で行うことができ、ひいては、第一物質M1の濃度測定の精度をさらに向上させることができる。
Both the first substance M1 and the second substance M2 can be irradiated with light at the same time. As a result, for example, it is possible to avoid a problem in which one of the first substance M1 and the second substance M2 moves immediately after the other is irradiated with light, hindering accurate distance measurement. Therefore, the distance of the first substance M1 can be corrected with higher accuracy than the same
<第三実施形態>
図3は、本発明の第三実施形態に係る濃度測定装置300の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置300は、第一光P1と第二光P2の光量を測定する光量測定部104を備えている。図3に示すように、光量測定部104は、第一光P1の光量を測定する第一光量測定部104Aと、第二光P2の光量を測定する第二光量測定部104Bとを、それぞれ備えていることが好ましい。これにより、第一光P1、第二光P2の光量を同時に測定することができる。その他の構成については、第一実施形態の濃度測定装置100と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。光照射部101については、第二実施形態での構成に置き換えてもよい。
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a
光量測定部104は、信号処理部103と接続されており、光量測定部104で測定された光量の情報が、信号処理部103に送られるように構成されている。信号処理部103では、検出部102から送られる音響波の信号に対し、光照射部における照射光の光量から推定される信号の変化分を補正する。これにより、測定される第一物質M1の濃度は、照射光量の影響を低く抑えたものとなり、高い精度を有するものとなる。光量測定部104としては、例えば、フォトダイオード(PD)等の受光素子を用いることができる。
The light
<第四実施形態>
図4は、本発明の第四実施形態に係る濃度測定装置400の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置400は、第一音響波W1と同じ周波数を有する第三音響波W3を発生させ、物体Mの媒質に当てる(作用させる)音響波発生部105を備えている。その他の構成については、第一実施形態の濃度測定装置100と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。光照射部101については、第二実施形態での構成に置き換えてもよい。また、第三実施形態のように、光量測定部を備えていてもよい。音響波発生部105としては、光照射部101から一定距離の位置に配置され、物体Mの内部に第一音響波W1と同じ周波数を有する音響波を発生させるために、例えば、圧電素子や、半導体技術を用いて作製されたCMUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)もしくはPMUT(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer)を用いることができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a
濃度測定装置400では、第三音響波W3が物体Mの媒質に当たった後に物体Mから発生する第四音響波W4を、音響波検出部102で検出し、検出した信号S3を、信号処理部103で解析することができるように構成されている。信号処理部103においては、検出した第一音響波W1の信号S1に対し、第三音響波W3から第四音響波W4への変調から推定される、信号の変化分の補正が行われる。これにより、測定される第一物質M1の濃度は、物体Mの媒質の影響を低く抑えたものとなり、高い精度を有するものとなる。
In the
<第五実施形態>
図5は、本発明の第五実施形態に係る濃度測定装置500の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置500は、物体M(第一物質M1)の温度Tを検出する温度検出部106を備えている。その他の構成については、第一実施形態の濃度測定装置100と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。光照射部101については、第二実施形態での構成に置き換えてもよい。また、第三実施形態のように光量測定部を備えてもよいし、第四実施形態のように音響波発生部を備えてもよい。
<Fifth Embodiment>
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of a
濃度測定装置500では、温度検出部106で検出した物体Mの温度Tによる信号S4を、信号処理部103で解析することができるように構成されている。信号処理部103においては、検出した第一音響波W1の信号S1に対し、物体Mの温度変調から推定される、信号の変化分の補正が行われる。これにより、測定される第一物質M1の濃度は、物体Mの温度の影響を低く抑えたものとなり、高い精度を有するものとなる。温度検出部106としては、例えば、サーミスタや熱電対等を用いることができる。
The
<第六実施形態>
図6は、本発明の第六実施形態に係る濃度測定装置600の構成を模式的に示す図である。濃度測定装置600は、第一光P1、第二光P2を合成する合成部107を備えている。その他の構成については、第一実施形態の濃度測定装置100と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。光照射部101については、第二実施形態での構成に置き換えてもよい。また、第三実施形態のように光量測定部を備えてもよいし、第四実施形態のように音響波発生部を備えてもよいし、第五実施形態のように温度検出部を備えていても良い。
<Sixth Embodiment>
FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a
濃度測定装置600では、第一光P1、第二光P2を合成し、その合成光P1+P2を出射できるように構成されている。これにより、光源から光照射口までの光導波路が共通化されることで、濃度測定装置の小型化が可能となる。また、第一光P1、第二光P2の光照射口が同一であることで、第一光P1、第二光P2の測定対象までの光路が等しくなるため、光路の違いによって生じる誤差発生を抑制することが可能となり、測定精度が向上する。
The
合成部としては、例えば、光ファイバ等を用いることができる。光ファイバを合成部として用いることで、第一光P1、第二光P2を合成し、合成された光または合成されていない一方の光のみを光照射口まで導いて物体Mに照射する。なお、物体Mの表面形状に合わせて、合成部の光照射側に、直角プリズム、光ファイバコリメータ、フィルール等を接着してもよい。 For example, an optical fiber or the like can be used as the synthesizing section. By using an optical fiber as a synthesizing unit, the first light P1 and the second light P2 are synthesized, and only one of the synthesized light and the non-synthesized light is guided to the light irradiation port and irradiated to the object M. In addition, according to the surface shape of the object M, a rectangular prism, an optical fiber collimator, a fill rule, or the like may be adhered to the light irradiation side of the synthesizing portion.
100、200、300、400、500・・・濃度測定装置
101・・・光照射部
101A・・・第一光照射器
101B・・・第二光照射器
102・・・音響波検出部
103・・・信号処理部
103A・・・補正部
103B・・・算出部
104・・・光量測定部
104A・・・第一光量測定部
104B・・・第二光量測定部
105・・・音響波発生部
106・・・温度検出部
107・・・合成部
D1、D2・・・距離
M・・・物体
M1・・・第一物質
M2・・・第二物質
P1・・・第一光
P2・・・第二光
S1・・・第一信号
S2・・・第二信号
S3・・・第三信号
S4・・・第四信号
T・・・温度
W1・・・第一音響波
W2・・・第二音響波
W3・・・第三音響波
W4・・・第四音響波
100, 200, 300, 400, 500
Claims (9)
光照射された前記第一物質、前記第二物質から、それぞれ発生する第一音響波、第二音響波を検出する音響波検出部と、
音響波に基づく信号と、音響波を発生させる物質の濃度との関係が記録されたデータベース、前記第二音響波に基づく第二信号を用い、前記第一音響波に基づく第一信号に対応する前記第一物質の濃度を推定する信号処理部と、を有し、
前記第二信号を用いて、前記音響波検出部から前記第二物質までの距離を算出し、算出された前記距離に基づいて、前記第一信号の強度を補正する補正部をさらに有することを特徴とする濃度測定装置。 a light irradiation unit that irradiates a first light and a second light to a first substance to be measured and a second substance distributed around the first substance in a larger amount than the first substance, respectively;
an acoustic wave detection unit that detects a first acoustic wave and a second acoustic wave respectively generated from the first substance and the second substance irradiated with light;
Using a database in which the relationship between a signal based on an acoustic wave and the concentration of a substance that generates the acoustic wave is recorded, and a second signal based on the second acoustic wave, corresponding to the first signal based on the first acoustic wave a signal processing unit that estimates the concentration of the first substance ,
further comprising a correction unit that calculates the distance from the acoustic wave detection unit to the second substance using the second signal, and corrects the intensity of the first signal based on the calculated distance. A concentration measuring device characterized by:
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JP2007089662A (en) | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Component concentration measuring apparatus |
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