JP7411349B2 - グルコース測定装置およびグルコース測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、グルコース測定装置およびグルコース測定方法に関する。

グルコースなど血液中の物質の濃度の測定は、採血という手段を用いてなされることが一般的である。しかしながら、近年は、採血による患者の肉体的負担や感染症など対する懸念を回避すべく、採血が不要な光学式の濃度測定技術が開発されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特許第６４１５６０６号公報 特開２０１４－１８３９７１号公報

真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度は、血液中のグルコースの濃度と相関があり、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度を検出できれば、血液中のグルコースの濃度を推定することができる。

上記した特許文献１によれば、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度を検出するために、９．２６μｍの波長の光が使用される。光源が出射する光の波長は、ＹＡＧレーザ基本波の１．０６４μｍの近赤外光であるが、光パラメトリック発振によって９．２６μｍまで長くされる。９．２６μｍの波長の光は、生体表面に照射される。そして、生体表面から戻ってきた光の強度に基づいて、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度が検出される。

グルコースは９．２６μｍなどの中遠赤外の波長域での吸収感度が高いため、特許文献１によれば、高精度な濃度の測定が期待できる。しかしながら、ＹＡＧ光源自体が高価である。また、９．２６μｍの波長に対応した光学系としては、ガラス系の光学系が使用できないため、高価な化合物系材料を使用せざるを得ない。つまり、特許文献１に開示された技術によれば、装置が高価となる。

さらに、９．２６μｍの波長の光は、表皮層においてほとんど吸収されるため、表皮層よりも下層にある真皮層におけるグルコースの濃度を検出することが困難である。

これに対し、特許文献２によれば、１４００ｎｍ、１６００ｎｍおよび１７２７ｎｍの３波長の光が使用される。そして、各波長における検出値が行列演算で信号処理されることで、血液中のグルコースの濃度が推定される。

特許文献２に開示された技術で使用されるような近赤外の波長域の光は、ＹＡＧ光源よりも安価な発光素子によって得ることができる。さらに、この波長域の光は、９．２６μｍのような中遠赤外の波長域の光と比較して、生体組織に対する透過性が高いため、例えば真皮層のような表皮層よりも深い部位まで到達する。しかしながら、近赤外の波長域の光に対しては、人体の皮層による光の散乱、吸収が大きいため、生体表面に照射された光の量と比較して、真皮層まで到達した後に表皮表面まで戻ってくる光は微量である。つまり、特許文献２に開示された技術だけでは、血液中のグルコースの濃度を精度よく測定することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価でかつ精度が高い測定が可能なグルコース測定装置およびグルコース測定方法を提供することを目的とする。

実施形態にかかるグルコース測定装置は、第１の光源と、導光ロッドと、センサと、処理部と、を備える。前記第１の光源は、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の第１の光を発する。前記導光ロッドは、生体が押し当てられる第１の端面を含む２つの端面を備え、前記第１の光を前記第１の端面から生体に射出するとともに、前記生体に射出され前記生体から戻ってきた前記第１の光を前記第１の端面の前記第１の光を射出する位置を含む領域で受ける。前記センサは、前記第１の端面の前記領域で受けた前記第１の光の強度を検出する。前記処理部は、前記センサが検出した前記第１の光の強度に基づいて前記生体の血液中に含まれるグルコースの濃度を演算する。

本発明によれば、安価でかつ精度が高い測定が可能なグルコース測定装置およびグルコース測定方法を提供することができる、という効果を奏する。

図１は、グルコースと、皮膚の主要な構成成分であるアルブミンと、による赤外光の吸収特性を説明するための図である。 図２は、生体に照射された光の進路のバリエーションを説明するための模式的な図である。 図３は、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度の皮膚表面での分布を説明するための図である。 図４は、実施形態にかかるグルコース測定装置の構成の一例を示す模式的な図である。 図５は、実施形態にかかる導光ロッドの構成のさらに詳しい構成の一例を説明する模式的な図である。 図６は、実施形態にかかるグルコース測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるグルコース測定装置およびグルコース測定方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態にかかるグルコース測定装置１で使用される光の波長）
実施形態にかかるグルコース測定装置１は、生体の表皮に対して赤外光を照射して、生体の表皮から戻ってくる光の強度に基づいて血液中のグルコースの濃度を測定する。実施形態では、生体の一例として人体を挙げる。

前述したように、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度と、血液中のグルコースの濃度とは、相関関係がある。そこで、実施形態では、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度を直接の検出の対象とする。

真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度を精度よく検出するためは、検出に使用される光は、グルコースに吸収され易い特性を有するだけでなく、表皮を透過して真皮層を伝播できるように、皮膚の構成成分などによって吸収され難い特性を有していることが望ましい。

図１は、グルコースと、皮膚の主要な構成成分であるアルブミンと、による赤外光の吸収特性を説明するための図である。本図の横軸は、赤外光の波長を示しており、縦軸は、吸光度（Absorbance : Abs）を示している。本図から、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの帯域（図中の範囲１００）の光が、アルブミンによって吸収され難く、かつ、グルコースによって吸収され易いことが読み取れる。

そこで、実施形態では、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の光が、グルコースの検出に使用される。１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の、グルコースの検出に用いられる光を、第１の光と表記する。

なお、真皮層は、表皮の直下に存在する。表皮の厚さは、生体の部位毎に異なる場合がある。また、同一の部位であっても、表皮の厚さには個体差が存在する。表皮の厚さの違いが検出値に与える影響を小さくするために、第１の光に加えて、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲と異なる範囲から選択された波長の光が使用される。１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲と異なる範囲から選択された波長の光を、第２の光と表記する。なお、第２の光は、一例では、アルブミンにある程度吸収され、かつアルブミンおよびグルコースの両方に対して平坦な吸収特性を有する、１０００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲（図中の範囲１０１）から第２の光が選択される。

（真皮層での照射光の反射について）
図２は、生体に照射された光の進路のバリエーションを説明するための模式的な図である。ここで照射される光は、例えば１５００ｎｍ～１７００ｎｍの帯域の光である。人体の皮膚は、最も外側を表皮層によって覆われている。真皮層は、表皮層の下に存在する。真皮層のさらに下には、皮下組織が存在する。人体の前腕の場合、表皮層、真皮層、および皮下組織の厚さは、それぞれ、０．２ｍｍ、２ｍｍ、０．９ｍ程度である。

生体に光２００が照射されると、光２００の一部は、光２０１のように、表皮層の表面において反射される。生体に照射された光２００のうちの残りの部分は、表皮層に侵入して、表皮層に侵入した光２０２のうちの一部は、光２０３のように、表皮層内で反射して生体外に戻る。

表皮層に侵入した光２０２のうちの残りの部分は、表皮層の下の真皮層に侵入する。真皮層に侵入した光２０４のうちの一部は、光２０５や光２０６のように、真皮層内で反射して生体外に戻る。

真皮層に侵入した光２０４うちの残りの部分は、真皮層の下の皮下組織に侵入する。皮下組織に侵入した光２０７のうちの一部は、光２０８のように、皮下組織内で反射して生体外に戻る。

反射光、つまり光２０１、光２０３、光２０５、光２０６、および光２０８、のうちの、真皮層内で反射して戻ってくる光である光２０５、光２０６をできるだけ多く集めることができれば、真皮層中のグルコースの濃度を精度よく検出することができる。

図３は、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度の皮膚表面での分布を説明するための図である。本図の横軸は、皮膚表面における光が照射された位置を基準（原点）とした、皮膚表面における原点からの離間距離を示している。縦軸は、原点に照射した光子の量を１００％とした場合の、例えば光２０５、光２０６のような真皮層内で反射して戻ってきた光子の量の割合を示している。なお、本図は、モンテカルロ法による光伝播のシミュレーションによって得られたものである。光学値としては、一般的な人体の組成の光学値が採用されている。

図３に示されるように、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度は、原点において最も強く、原点から遠ざかるに従って低下する。原点から３ｍｍだけ離間した位置では、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度がごくわずかとなり、原点から４ｍｍだけ離間した位置では、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度がゼロとなる。

つまり、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度は、照射位置において最も強くなることと、真皮層内で反射して戻ってくる光は、照射位置から離間した距離が４ｍｍまでの範囲に分布することと、がわかる。

実施形態では、真皮層内で反射して戻ってくる光を効率的に集めることができるように、光を出射する部分に導光ロッド（後述する導光ロッド１０）が使用される。導光ロッド１０の詳細については後述する。

（実施形態にかかるグルコース測定装置の構成）
図４は、実施形態にかかるグルコース測定装置１の構成の一例を示す模式的な図である。グルコース測定装置１は、第１のレーザダイオード２、第２のレーザダイオード３、第１のコリメートレンズ４、第２のコリメートレンズ５、ダイクロイックミラー６、ミラー７、偏光ビームスプリッタ８、１／４波長板９、導光ロッド１０、集光レンズ１１、フォトダイオード１２、制御回路１３、および表示装置１４を備える。

第１のレーザダイオード２は、第１の光を発する。第１のレーザダイオード２としては、例えば、赤外光通信の分野で広く使われている、１５５０ｎｍの波長の光を発するレーザダイオードが、第１のレーザダイオード２として採用され得る。

なお、第１のレーザダイオード２は、第１の光源の一例である。１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲１００から選択された波長を発するものであれば、任意の光源が第１の光源として採用され得る。

第１のレーザダイオード２によって発せられた第１の光は、第１のコリメートレンズ４によってコリメートされる。

第２のレーザダイオード３は、第２の光を発する。第２のレーザダイオード３としては、例えば、赤外光通信の分野で広く使われている、１３１０ｎｍの波長の光を発するレーザダイオードが、第２のレーザダイオード３として採用され得る。

なお、第２のレーザダイオード３は、第２の光源の一例である。１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲１００と異なる範囲から選択された波長の光を発するものであれば、任意の光源が第２の光源として採用され得る。

第２のレーザダイオード３によって発せられた第２の光は、第２のコリメートレンズ５によってコリメートされた後、ミラー７によってダイクロイックミラー６に向けて偏向される。

ダイクロイックミラー６は、コリメートされた後の第１の光の光路とコリメートされた後の第２の光の光路とを合成して、同一の光路とする。なお、ダイクロイックミラー６は、合成光学系の一例である。

第１および第２の光は、ダイクロイックミラー６によって同一の光路を進む。そして、第１および第２の光は、偏光ビームスプリッタ８によって１／４波長板９に向けて偏向される。

なお、偏光ビームスプリッタ８に入射する第１の光および第２の光がＳ偏光となるように、第１のレーザダイオード２および第２のレーザダイオード３がグルコース測定装置１に取り付けられていることとする。

導光ロッド１０は、生体が押し当てられる端面（端面１０－１）と、グルコース測定装置１側の端面（端面１０－２）とを備える。本図の例では、端面１０－１には、指の腹が押し付けられている。なお、端面１０－１は、第１の端面の一例である。

偏光ビームスプリッタ８によって偏向された第１および第２の光は、１／４波長板９を介して導光ロッド１０の端面１０－２に入射される。

導光ロッド１０の端面１０－２に入射された第１および第２の光は、導光ロッド１０の内部を伝播してもう一つの端面１０－１から出射されて、端面１０－１に押し当てられた生体に照射される。

導光ロッド１０は、端面１０－１に押し当てられた生体から戻ってきた第１および第２の光を端面１０－１で受ける。端面１０－１で受けた第１および第２の光は、内部全反射によって端面１０－２まで導光され、端面１０－２から出射される。

端面１０－２から出射された第１および第２の光は、１／４波長板９を介して偏光ビームスプリッタ８に入射される。第１および第２の光は、１／４波長板９を往路および帰路において通過したことで、偏光ビームスプリッタ８に再び入射される際にはＰ偏光とされている。よって、偏光ビームスプリッタ８に再び入射された第１および第２の光は、偏光ビームスプリッタ８によって偏向されずに直進する。

偏光ビームスプリッタ８を直進して通過した第１および第２の光は、集光レンズ１１によって集光された後、フォトダイオード１２によって受光される。

フォトダイオード１２は、受光した第１および第２の光を電気信号に変換する。これによって、フォトダイオード１２は、端面１０－１で受けた第１および第２の光の強度を検出することができる。

フォトダイオード１２は、センサの一例である。センサとしては、１０００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲の光および１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲の光を検出できるものであれば、任意の素子が採用され得る。例えば、ＩｎＧａＡｓを用いた安価なフォトダイオードが、センサとして採用され得る。

フォトダイオード１２によって出力された信号は、制御回路１３に入力される。

制御回路１３は、第１のレーザダイオード２、第２のレーザダイオード３、およびフォトダイオード１２を駆動して、フォトダイオード１２によって検出された第１および第２の光の強度に基づいて、生体の血液中のグルコースの濃度を演算する。そのための構成として、制御回路１３は、プロセッサ１５と、メモリ１６と、を備える。

メモリ１６には、第１の光の強度と、第２の光の強度と、血液中のグルコースの濃度と、の間の対応関係が記録された対応関係情報１７が予め格納されている。なお、メモリ１６は記憶部の一例である。

対応関係情報１７は、任意に構成され得る。

例えば、血液中のグルコースの濃度が高いほど、グルコースによる第１の光の吸収量が増加する。よって、対応関係情報１７によれば、第１の光の吸収量が大きいほど、つまり第１の光の強度が弱いほど、血液中のグルコースの濃度が高くなるように、第１の光の強度と、血液中のグルコースの濃度と、の間の関係が定められている。

また、皮膚（特に表皮層）が厚いほど、アルブミンによる第１の光および第２の光の吸収量が増加する。よって、対応関係情報１７によれば、皮膚（特に表皮層）による第１の光のロスを補正する意味で、第２の光の吸収量が多いほど、つまり第２の光の強度が弱いほど、血液中のグルコースの濃度が低くなるように、第２の光の強度と、血液中のグルコースの濃度と、の間の関係が定められている。

なお、第１の光の強度と、第２の光の強度と、血液中のグルコースの濃度と、の間の関係は、例えば、実験によって求められる。一例では、多数の被験者に対し、採血による血液中のグルコースの濃度の測定と、第１の光の強度の検出と、第２の光の強度の検出と、を実施し、検出された血液中のグルコースの濃度と、検出された第１の光の強度と、検出された第２の光の強度と、の関係をフィッティングすることによって、対応関係情報１７が生成される。

なお、対応関係情報１７は、計算によって求められてもよい。また、対応関係情報１７が定める、第１の光の強度、第２の光の強度、および血液中のグルコースの濃度の関係は、上記した関係と相違していてもよい。

プロセッサ１５は、第１のレーザダイオード２と、第２のレーザダイオード３と、をそれぞれ異なるタイミングで発光させ、フォトダイオード１２から出力される、第１の光の強度を示す信号と、第２の光の強度を示す信号と、を取得する。そして、プロセッサ１５は、取得した各信号と、対応関係情報１７と、に基づいて血液中のグルコースの濃度を演算する。

なお、プロセッサ１５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成されてもよいし、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific integrated Circuit）などを利用した専用のハードウェア（回路）によって実現されてもよい。

また、制御回路１３は、フォトダイオード１２からの信号を増幅するアンプ回路や信号をデジタル値に変換するアナログ－デジタル変換回路などを適宜備えることができる。

制御回路１３は、演算によって得られた血液中のグルコースの濃度を、測定結果として表示装置１４に送る。

表示装置１４は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＯＥＬＤ（Organic Electroluminescent Display）等である。表示装置１４は、制御回路１３から送られてきた血液中のグルコースの濃度を、使用者が視認可能な態様で表示する。表示装置１４は、当該濃度を、数値情報として表示してもよいし、グラフやバーなどによって表示してもよい。

なお、グルコース測定装置１は、必ずしも表示装置１４を備えていなくてもよい。グルコース測定装置１は、表示装置１４に替えて、スピーカを備え、血液中のグルコースの濃度をスピーカによって音声情報として出力してもよい。

また、グルコース測定装置１は、パーソナルコンピュータなどの外部機器に接続可能な有線または無線のインタフェースを備え、制御回路１３は、演算によって得た血液中のグルコースの濃度を当該インタフェースを介して外部機器に出力してもよい。

（実施形態にかかる導光ロッド１０の構成）
図３を用いて説明したように、真皮層内で反射して戻ってくる光の強度は、照射位置において最も強い。実施形態では、導光ロッド１０は、照射光を端面１０－１から生体に出射するとともに、生体から戻ってくる光を、同一の端面１０－１で受ける。照射位置に戻ってくる光を余すことなく受けることができるので、真皮層内で反射して戻ってくる光を効率的に検出することができる。

例えば、特許文献１に示されるように、生体に照射光を導く入射側導波路と、生体から戻ってくる反射光をセンサまで導く出射側導波路と、を分ける構成が考えられる。そのような構成の場合、生体内部で反射して照射位置に戻ってくる光の一部は、入射側導波路に漏れてしまうので、生体内部で反射して照射位置に戻ってくる光（特に真皮層内で反射して照射位置に戻ってくる光）の全てを集めることができない。

これに対し、実施形態では、導光ロッド１０によって光の照射と受光とを行うこととしたので、真皮層内で反射して照射位置に戻ってくる光を漏れなく集めることができる。つまり、実施形態によれば、真皮層内で反射して戻ってくる光を効率よく集めることができる。

図５は、実施形態にかかる導光ロッド１０の構成のさらに詳しい構成の一例を説明する模式的な図である。

図５に示される例によれば、導光ロッド１０は、円柱の形状を有している。端面１０－２に入射される、コリメートされた第１および第２の光の光線束２０の半径は、導光ロッド１０の半径よりも小さい。そして、端面１０－２に入射される、コリメートされた第１および第２の光は、導光ロッド１０の中心を通って端面１０－１の中心部分１０－３から出射される。即ち、端面１０－１の半径Ｒｒは、照射光の光線束２０の半径Ｒｂよりも大きい。

このように、半径Ｒｒを、半径Ｒｂよりも大きくすることで、照射位置に戻ってくる光のみならず、照射位置から離間した位置に戻ってくる光をも集めることが可能となる。

なお、図３を用いて説明したように、照射位置から離間した距離が４ｍｍを超えた位置では、真皮層内で反射して戻ってくる光を得ることができない。つまり、半径Ｒｒと半径Ｒｂとの差分が４ｍｍを超える場合、導光ロッド１０の端面１０－１のうちの、コリメートされた照射光の光線束２０の外周までの距離が４ｍｍよりも大きい部分は、真皮層内で反射して戻ってくる光の受信に寄与しない。また、半径Ｒｒを大きくすると、導光ロッド１０に要するコストが増大する。よって、半径Ｒｒと半径Ｒｂとの差分を４ｍｍ以内とすることで、導光ロッド１０のコストを抑制しつつ、真皮層内で反射して戻ってくる光を効率よく集めることが可能である。

また、半径Ｒｒと、半径Ｒｂと、の差分が４ｍｍを超えた構成の場合、導光ロッド１０の端面１０－１のうちの、コリメートされた照射光の光線束の外周までの距離が４ｍｍよりも大きい部分は、例えば図２の光２０８のように、真皮層よりも深い部分から戻ってきた光など、真皮層内で反射して戻ってくる光と異なる光を集め得る。真皮層内で反射して戻ってくる光と異なる光の量を多く集めると、真皮層の間質液中のグルコースの検出精度が低下する。よって、半径Ｒｒと半径Ｒｂとの差分を４ｍｍ以内とすることは真皮層内で反射して戻ってくる光と異なる光に起因する血液中のグルコースの濃度の推定の精度の低下の抑制につながる。

なお、ここで述べた導光ロッド１０の構成は一例である。導光ロッド１０の半径Ｒｒは、第１および第２の光の光線束の半径Ｒｂと同じであってもよい。また、導光ロッド１０の形状は、角柱であってもよい。また、導光ロッド１０は、端面１０－１から端面１０－２に向かって拡径または縮径された形状を有していてもよい。

（実施形態にかかるグルコース測定装置１の動作）
図６は、実施形態にかかるグルコース測定装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御回路１３（より詳しくはプロセッサ１５）は、第１のレーザダイオード２を発光させる（Ｓ１）。第１のレーザダイオード２を発光させている期間に、制御回路１３は、フォトダイオード１２からの信号を取得する（Ｓ２）。これによって、制御回路１３は、生体の表面に照射されて戻ってきた第１の光の強度を取得することができる。

続いて、制御回路１３は、第１のレーザダイオード２の発光を停止して、第２のレーザダイオード３を発光させる（Ｓ３）。第２のレーザダイオード３を発光させている期間に、制御回路１３は、フォトダイオード１２からの信号を取得する（Ｓ４）。これによって、制御回路１３は、生体の表面に照射されて戻ってきた第２の光の強度を取得することができる。

続いて、制御回路１３は、Ｓ２の処理によって得られた第１の光の強度を示す信号と、Ｓ４の処理によって得られた第２の光の強度を示す信号と、メモリ１６に格納されている対応関係情報１７と、に基づいて血液中のグルコースの濃度を演算する（Ｓ５）。

そして、制御回路１３は、演算によって得られた血液中のグルコースの濃度を表示装置１４に出力し（Ｓ６）、グルコース測定装置１の動作が終了する。

以上述べたように、実施形態にかかるグルコース測定装置は、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の第１の光を発する第１の光源としての第１のレーザダイオード２と、端面１０－１を含む２つの端面を備え、第１の光を端面１０－１から生体に射出するとともに、生体から戻ってきた第１の光を端面１０－１で受ける導光ロッド１０と、端面１０－１で受けた第１の光の強度を検出するセンサとしてのフォトダイオード１２と、センサが検出した第１の光の強度に基づいて生体の血液中に含まれるグルコースの濃度を演算する処理部としての制御回路１３と、を備える。

１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲内の波長の光が使用されるので、第１の光源として、ＹＡＧ光源などに比べて安価な、例えば赤外線通信用のレーザダイオードが使用できる。

また、内部で使用される光学系（例えば第１のコリメートレンズ４、第２のコリメートレンズ５、ダイクロイックミラー６、偏光ビームスプリッタ８、１／４波長板９、導光ロッド１０、および集光レンズ１１など）としては、１５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲の光を透過する性質を有する材質のものであれば、任意の材質のものを採用することができる。例えばガラスなどの安価な材質でできた光学系が、上記の光学系として使用できる。

よって、９．２６μｍの波長の光を用いる特許文献１に開示された技術に比べて、装置の価格を低減することが可能となる。

また、生体に光を照射する光学部品として導光ロッド１０を採用したことから、最も強度が強い、真皮層内で反射して照射位置に戻ってくる光を、漏れなく集めることができる。これによって、真皮層の間質液に含まれるグルコースの濃度の検出精度が向上する。

つまり、実施形態によれば、安価でかつ精度が高い測定が可能なグルコース測定装置を得ることができる。

また、実施形態によれば、端面１０－１の半径Ｒｒは、生体に射出される第１の光の光線束の半径Ｒｂよりも大きく、第１の光は、端面１０－１の中心部分１０－３から射出される。

これによって、グルコース測定装置１は、照射位置に戻ってくる光のみならず、照射位置から離間した位置に戻ってくる光をも集めることができる。つまり、真皮層内で反射して戻ってくる光を効率的に集めることができる。

なお、端面１０－１の半径Ｒｒと、生体に射出される第１の光の光線束２０の半径Ｒｂと、の差は４ｍｍ以内とすることができる。

これによって、導光ロッド１０のコストを抑制しつつ、真皮層内で反射して戻ってくる光をすべて集めることが可能となる。

また、実施形態によれば、グルコース測定装置１は、１５００ｎｍ～１７００ｎｍとは異なる範囲から選択された第２の光を発する第２の光源としての第２のレーザダイオード３と、第１の光が導光ロッド１０によって生体に射出される前に第２の光の光路と第１の光の光路とを合成する合成光学系としてのダイクロイックミラー６と、をさらに備える。そして、導光ロッド１０は、第２の光を端面１０－１から生体に射出するとともに、生体に射出され生体から戻ってきた第２の光を端面１０－１で受け、センサとしてのフォトダイオード１２は、端面１０－１に受けた第２の光の強度を検出する。処理部としての制御回路１３は、第１の光の強度と、第２の光の強度と、に基づいて血液中のグルコースの濃度を演算する。

これによって、皮膚の構成成分など、測定対象であるグルコースの他の物質による光の吸収の影響を低減した精度の高い測定が可能となる。

なお、以上の説明では、第２の光として１種類の波長の光を用いる例について説明した。第２の光として複数種類の波長の光を用いることが可能である。第２の光として複数種類の波長の光を用いれば、血液中のグルコースの濃度の測定の精度のさらなる向上が期待できる。

また、実施形態では、処理部としての制御回路１３は、第１の光の強度と、第２の光の強度と、血液中のグルコースの濃度と、の間の予め求められた関係を示す対応関係情報１７が格納される記憶部としてのメモリ１６を備える。制御回路１３は、対応関係情報１７に基づいて血液中のグルコースの濃度を演算する。

これによって、皮膚の構成成分など、測定対象であるグルコースの他の物質による光の吸収の影響を低減した精度の高い測定が可能となる。

また、第２の光の波長は、１０００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲から選択され得る。

これによって、第２の光源として、ＹＡＧ光源などに比べて安価な、例えば赤外線通信用のレーザダイオードが使用できる。

また、内部で使用される光学系（例えば第１のコリメートレンズ４、第２のコリメートレンズ５、ダイクロイックミラー６、偏光ビームスプリッタ８、１／４波長板９、導光ロッド１０、および集光レンズ１１など）としては、１０００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲の光を透過する性質を有する材質のものであれば、任意の材質のものを採用することができる。例えばガラスなどの安価な材質でできた光学系が、上記の光学系として使用できる。

よって、９．２６μｍの波長の光を用いる特許文献１に開示された技術に比べて、装置の価格を低減することが可能となる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ グルコース測定装置、２ 第１のレーザダイオード（第１の光源）、３ 第２のレーザダイオード（第２の光源）、４ 第１のコリメートレンズ、５ 第２のコリメートレンズ、６ ダイクロイックミラー（合成光学系）、７ ミラー、８ 偏光ビームスプリッタ、９ １／４波長板、１０ 導光ロッド、１０－１ 端面（第１の端面）、１０－２ 端面、１０－３ 中心部分、１１ 集光レンズ、１２ フォトダイオード（センサ）、１３ 制御回路（処理部）、１４ 表示装置、１５ プロセッサ、１６ メモリ（記憶部）、１７ 対応関係情報（情報）、２０ 光線束、１００，１０１ 範囲、２００～２０８ 光。

Claims (7)

1. １５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の第１の光を発する第１の光源と、
   生体が押し当てられる第１の端面を含む２つの端面を備え、前記第１の光を前記第１の端面から前記生体に射出するとともに、前記生体に射出され前記生体から戻ってきた前記第１の光を前記第１の端面の前記第１の光を射出する位置を含む領域で受ける導光ロッドと、
   前記第１の端面の前記領域で受けた前記第１の光の強度を検出するセンサと、
   前記センサが検出した前記第１の光の強度に基づいて前記生体の血液中に含まれるグルコースの濃度を演算する処理部と、
   を備えるグルコース測定装置。
2. 前記第１の端面の半径は、前記生体に射出される前記第１の光の光線束の半径よりも大きく、前記第１の光は、前記第１の端面の中心部分から射出される、
   請求項１に記載のグルコース測定装置。
3. 前記第１の端面の半径と、前記生体に射出される前記第１の光の光線束の半径と、の差は４ｍｍ以内とされる、
   請求項２に記載のグルコース測定装置。
4. １５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲とは異なる範囲から選択された波長の第２の光を発する第２の光源と、
   前記第１の光が前記導光ロッドによって前記生体に射出される前に前記第２の光の光路と前記第１の光の光路とを合成する合成光学系と、
   を備え、
   前記導光ロッドは、前記第２の光を前記第１の端面から前記生体に射出するとともに、前記生体に射出され前記生体から戻ってきた前記第２の光を前記第１の端面の前記第１の光を射出する位置を含む領域で受け、
   前記センサは、前記第１の端面の前記領域に受けた前記第２の光の強度を検出し、
   前記処理部は、前記センサが検出した前記第１の光の強度と、前記センサが検出した前記第２の光の強度と、に基づいて前記濃度を演算する、
   請求項１から３の何れか一項に記載のグルコース測定装置。
5. 前記処理部は、前記第１の光の強度と、前記第２の光の強度と、前記濃度と、の間の予め求められた関係を示す情報が格納される記憶部を備え、当該情報に基づいて前記濃度を演算する、
   請求項４に記載のグルコース測定装置。
6. 前記第２の光の波長は、１０００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲から選択される、
   請求項４または５に記載のグルコース測定装置。
7. １５００ｎｍ～１７００ｎｍの範囲から選択された波長の光を発するステップと、
   第１の端面を含む２つの端面を備える導光ロッドの前記第１の端面に生体が押し当てられた状態で前記第１の端面から前記生体に前記光を射出するステップと、
   前記生体に射出され前記生体から戻ってきた前記光を前記第１の端面の前記光を射出する位置を含む領域で受けるステップと、
   前記第１の端面の前記領域で受けた前記光の強度を検出するステップと、
   検出された前記光の強度に基づいて前記生体の血液中に含まれるグルコースの濃度を演算するステップと、
   を備えるグルコース測定方法。

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