JP7516773B2 - 測定装置、及び測定方法 - Google Patents
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Description
本願は、測定装置、及び測定方法に関する。
近年、世界中で糖尿病患者が増加しており、採血を伴わない非侵襲的な血糖値測定が望まれている。 光を用いて血糖値等の生体情報を測定する方法としては、近赤外を用いたもの、中赤外を用いたもの、ラマン分光を用いたもの等、様々な方式が提案されている。このうち、中赤外領域はグルコースの吸収が大きい指紋領域であり、近赤外領域よりも測定の感度を高めることができる。
中赤外領域の光源として量子カスケードレーザ（ＱＣＬ：Quantum Cascade Laser）等の発光デバイスが利用可能であるが、使用する波長の数だけレーザ光源が必要になる。装置の小型化の観点からは、中赤外領域の波長を数波長に絞ることが望ましい。
中赤外領域等の特定波長領域で全反射減衰（ＡＴＲ：Attenuated Total Reflection）法によりグルコース濃度測定を精度良く行うために、グルコースの吸光ピークの波長（１０３５ｃｍ-1、１０８０ｃｍ-1、１１１０ｃｍ-1）を用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような測定装置では、装置に含まれる光学部に被検者の唇等の被測定物が接触した際に、被測定物の温度が変化することで吸収スペクトルが変化し、測定の信頼性が低下する場合がある。
これに対し、被測定物の温度を調節するために、被測定物の領域の少なくとも一部の温度を温度調整層によって調節する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２の技術では、光学部の周辺領域における被測定物の温度を調節するため、全反射部材等の光学部と被測定物との間で温度差が生じる場合がある。その結果、被測定物が接触した際に被測定物の温度が変化することで、測定の信頼性が低下する場合がある。
本発明は、全反射部材と被測定物との間での温度差を抑制することを課題とする。
本発明の一態様に係る測定装置は、生体を被測定物とする測定装置であって、入射されるプローブ光を前記生体に接触した状態で全反射させる全反射部材と、前記全反射部材における前記生体との接触領域の温度を所定温度に上昇させて維持する温度調節部材と、を備え、温度調節部材は、前記生体と前記接触領域が接触される際の前記生体と前記接触領域との温度差を、温度調整されない状態の前記温度差よりも小さくするよう温度調節し、 前記温度調節部材及び前記接触領域は長手方向に長く、前記プローブ光は前記長手方向の一側から前記全反射部材に入射し、前記温度調節部材の前記長手方向における長さは、前記接触領域の前記長手方向の長さに合致する。
本発明によれば、全反射部材と被測定物との間での温度差を抑制できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
＜実施形態の用語の説明＞
（中赤外領域）
中赤外領域とは、２～１４μｍの波長領域をいい、特定波長領域の一例である。
（中赤外領域）
中赤外領域とは、２～１４μｍの波長領域をいい、特定波長領域の一例である。
（プローブ光）
プローブ光とは、吸光度測定及び生体情報測定のために用いられる光をいう。実施形態では、全反射部材で全反射され、生体により減衰された後、光強度検出部で検出される光に該当する。
プローブ光とは、吸光度測定及び生体情報測定のために用いられる光をいう。実施形態では、全反射部材で全反射され、生体により減衰された後、光強度検出部で検出される光に該当する。
（ＡＴＲ法）
ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection；減衰全反射又は全反射吸収）法とは、被測定物に接触して配置されたＡＴＲプリズム等の全反射部材で全反射が起きる際に、全反射面からしみ出した界（エバネッセント波）を利用して被測定物の吸収スペクトルを取得する手法をいう。
ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection；減衰全反射又は全反射吸収）法とは、被測定物に接触して配置されたＡＴＲプリズム等の全反射部材で全反射が起きる際に、全反射面からしみ出した界（エバネッセント波）を利用して被測定物の吸収スペクトルを取得する手法をいう。
（吸光度）
吸光度とは、物体を光が通過した際に光強度がどの程度低下するかを示す無次元量をいう。実施形態では、ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection；減衰全反射又は全反射吸収）法により、全反射面からしみ出した界の生体による減衰が吸光度として測定される。
吸光度とは、物体を光が通過した際に光強度がどの程度低下するかを示す無次元量をいう。実施形態では、ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection；減衰全反射又は全反射吸収）法により、全反射面からしみ出した界の生体による減衰が吸光度として測定される。
（血糖値）
血糖値とは、血液中に含まれるブドウ糖（グルコース）の濃度をいう。
血糖値とは、血液中に含まれるブドウ糖（グルコース）の濃度をいう。
（検出値）
実施形態では、光強度検出部による検出値を指すものとする。
実施形態では、光強度検出部による検出値を指すものとする。
（波数）
波長λ（μｍ）と波数ｋ（ｃｍ-1）の関係は、ｋ＝１００００／λである。
波長λ（μｍ）と波数ｋ（ｃｍ-1）の関係は、ｋ＝１００００／λである。
以下、ＡＴＲプリズム（全反射部材の一例）を用いて測定した吸光度に基づき、血糖値（生体情報の一例）を測定する血糖値測定装置（生体情報測定装置の一例）を例に、実施形態を説明する。
［実施形態］
まず、実施形態に係る血糖値測定装置１００について説明する。
まず、実施形態に係る血糖値測定装置１００について説明する。
実施形態では、生体に接触して設けられた全反射部材に、中赤外領域で波長の異なる複数のプローブ光を入射させ、ＡＴＲ法に基づいて、複数のプローブ光のそれぞれの吸光度を取得し、取得された吸光度に基づき血糖値を測定する。
＜血糖値測定装置１００の全体構成例＞
図１は、血糖値測定装置１００の全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、血糖値測定装置１００は、測定部１と、処理部２とを備える。
図１は、血糖値測定装置１００の全体構成の一例を示す図である。図１に示すように、血糖値測定装置１００は、測定部１と、処理部２とを備える。
測定部１は、ＡＴＲ法を行うための光学ヘッドであり、生体で減衰されたプローブ光の検出信号を処理部２に出力する。処理部２はこの検出信号に基づいて、吸光度データを取得し、また吸光度データに基づいて血糖値を取得して出力する処理装置である。
測定部１は、第１光源１１１と、第２光源１１２と、第３光源１１３と、第１シャッタ１２１と、第２シャッタ１２２と、第３シャッタ１２３とを備える。また、第１ハーフミラー１３１と、第２ハーフミラー１３２と、カップリングレンズ１４と、第１中空光ファイバ１５１と、ＡＴＲプリズム１６と、第２中空光ファイバ１５２と光検出器１７とを備える。
処理部２は、吸光度取得部２１と、血糖値取得部２２とを備える。吸光度測定装置１０１は、破線で囲って示したように、測定部１と、吸光度取得部２１とを含んで構成される。
測定部１における第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３は、それぞれ処理部２に電気的に接続され、処理部２からの制御信号に応じて中赤外領域のレーザ光を射出する量子カスケードレーザである。
実施形態では、第１光源１１１は波数１０５０ｃｍ-1のレーザ光を第１プローブ光として射出し、第２光源１１２は波数１０７０ｃｍ-1のレーザ光を第２プローブ光として射出し、第３光源１１３は、波数１１００ｃｍ-1のレーザ光を第３プローブ光として射出する。
波数１０５０ｃｍ-1、１０７０ｃｍ-1及び１１００ｃｍ-1のレーザ光は、それぞれグルコースの吸光ピークの波数に対応し、これらの波数を利用して吸光度を測定することで、吸光度に基づくグルコース濃度の測定を精度よく行うことができる。
また、第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３は、それぞれ処理部２に電気的に接続され、処理部２からの制御信号に応じて開閉制御される電磁シャッタである。
第１シャッタ１２１が開放されると、第１光源１１１からの第１プローブ光は第１シャッタ１２１を通過して第１ハーフミラー１３１に到達する。一方、第１シャッタ１２１が閉鎖されると、第１プローブ光は第１シャッタ１２１に遮光されて、第１ハーフミラー１３１に到達しなくなる。
また、第２シャッタ１２２が開放されると、第２光源１１２からの第２プローブ光は第２シャッタ１２２を通過して第１ハーフミラー１３１に到達する。一方、第２シャッタ１２２が閉鎖されると、第２プローブ光は第２シャッタ１２２に遮光されて、第１ハーフミラー１３１に到達しなくなる。
同様に、第３シャッタ１２３が開放されると、第３光源１１３からの第３プローブ光は第３シャッタ１２３を通過して第２ハーフミラー１３２に到達する。一方、第３シャッタ１２３が閉鎖されると、第３プローブ光は第３シャッタ１２３に遮光されて、第２ハーフミラー１３２に到達しなくなる。
第１ハーフミラー１３１及び第２ハーフミラー１３２は、入射する光の一部を透過し、残りを反射させるための光学素子である。このような光学素子は入射光に対して透過性を有する基板に、入射光の一部を透過し、残りを反射させる光学薄膜を設けて構成できる。
但し、光学薄膜に限定されるものではなく、入射光に対して透過性を有する基板に、入射光の一部を透過し、残りを反射（回折）させる回折構造を形成して構成してもよい。回折構造を利用すると、光吸収を抑制できる点で好適である。
第１ハーフミラー１３１は、第１シャッタ１２１を通過した第１プローブ光を透過させ、第２シャッタ１２２を通過した第２プローブ光を反射させる。また、第２ハーフミラー１３２は、第１プローブ光と第２プローブ光のそれぞれを透過させ、第３シャッタ１２３を通過した第３プローブ光を反射させる。
第１ハーフミラー１３１及び第２ハーフミラー１３２のそれぞれにおける透過光と反射光の光強度比は略１対１になるように構成することが好ましいが、各光源の射出するプローブ光強度等に応じて、上記の光強度比を調整することもできる。
第１ハーフミラー１３１又は第２ハーフミラー１３２を経由した第１～第３プローブ光は、カップリングレンズ１４を介して第１中空光ファイバ１５１内に導かれ、第１中空光ファイバ１５１内を伝搬してＡＴＲプリズム１６の入射面１６１を介してＡＴＲプリズム１６内に導光される。
ＡＴＲプリズム１６は、入射面１６１から入射される第１～第３プローブ光を全反射させながら出射面１６４に向けて伝搬させ、出射面１６４から出射する光学プリズムである。図１に示すように、ＡＴＲプリズム１６は、第１全反射面１６２を生体Ｓ（被測定物の一例）に接触させて配置される。
ＡＴＲプリズム１６内に導光された第１～第３プローブ光は、第１全反射面１６２と、第１全反射面１６２に対向する第２全反射面１６３のそれぞれで全反射を繰り返し、出射面１６４を介して第２中空光ファイバ１５２内に導かれる。
光検出器１７は第２中空光ファイバ１５２により導光された第１～第３プローブ光は光検出器１７に到達する。光検出器１７は、中赤外領域の波長の光を検出可能な検出器であり、受光した第１～第３プローブ光を光電変換して、光強度に応じた電気信号を検出信号として処理部２に出力する。光検出器１７は、赤外線用のＰＤ（Photo Diode）やＭＣＴ（Mercury Cadmium Telluride）検出素子、ボロメータ等により構成される。ここで、光検出器１７は光強度検出部の一例である。なお、以下では、第１～第３プローブ光を区別しない場合に、単にプローブ光という場合がある。
処理部２は、ＰＣ（Persdonal Computer）等の情報処理装置により構築されている。処理部２における吸光度取得部２１は、光検出器１７の検出信号に基づき、各プローブ光の吸光度データを取得して血糖値取得部２２に出力する。血糖値取得部２２は各プローブ光の吸光度データに基づき、生体の血糖値データを取得する。
なお、図１では、測定部１の構成と吸光度測定装置１０１に含まれる構成要素を分かりやすく示すために、測定部１を実線の枠で囲み、また吸光度測定装置１０１を破線の枠で囲ったが、これらは筐体を示すものではない。ＡＴＲプリズム１６は筐体内に収納されたものではなく、第１全反射面１６２、又は第２全反射面１６３の少なくとも一方を生体の任意の部位に接触させることが可能である。
＜ＡＴＲプリズム１６等の作用、構成＞
次に、図２を参照してＡＴＲプリズム１６の作用を説明する。図２に示すように、測定部１のＡＴＲプリズム１６は、生体Ｓに接触して配置される。ＡＴＲプリズム１６に入射したプローブ光は、それぞれ生体Ｓの赤外吸光スペクトルに対応する減衰を受ける。減衰を受けたプローブ光は光検出器１７で受光され、プローブ光毎に光強度が検出される。検出信号は処理部２に入力され、処理部２は検出信号に基づき、吸光度データ及び血糖値データを取得して出力する。
次に、図２を参照してＡＴＲプリズム１６の作用を説明する。図２に示すように、測定部１のＡＴＲプリズム１６は、生体Ｓに接触して配置される。ＡＴＲプリズム１６に入射したプローブ光は、それぞれ生体Ｓの赤外吸光スペクトルに対応する減衰を受ける。減衰を受けたプローブ光は光検出器１７で受光され、プローブ光毎に光強度が検出される。検出信号は処理部２に入力され、処理部２は検出信号に基づき、吸光度データ及び血糖値データを取得して出力する。
グルコースの吸収光強度が得られる中赤外領域で、分光による検出を行うには、赤外減衰全反射（ＡＴＲ）法が有効である。赤外ＡＴＲ法は、高屈折率のＡＴＲプリズム１６に赤外光であるプローブ光を入射させ、ＡＴＲプリズム１６と外界（例えば生体Ｓ）の境界面で全反射が起きる際に現れる界の「しみ出し」を利用したものである。ＡＴＲプリズム１６に被測定物である生体Ｓが接触した状態で測定を行えば、しみ出した界が生体Ｓによって吸収される。
プローブ光として２～１２μｍの広い波長域の赤外光を用いれば、生体Ｓの分子振動エネルギーに起因する波長の光が吸収され、ＡＴＲプリズム１６を透過したプローブ光の対応する波長で光吸収がディップとして現れる。この手法では、ＡＴＲプリズム１６を透過した検出光のエネルギーを大きく取れるため、微弱なパワーのプローブ光を用いた赤外分光法では特に有利である。
赤外光を用いた場合、ＡＴＲプリズム１６から生体Ｓへ光がしみ出す深さはわずか数ミクロン程度であり、深さ数百ミクロン程度に存在する毛細血管までは光が到達しない。しかし、皮膚や粘膜細胞中には血管中の血漿などの成分が組織液（間質液）としてにじみ出ていることが知られている。その組織液中に存在するグルコース成分を検出することで、血糖値の測定が可能となる。
組織液中のグルコース成分の濃度は、毛細血管に近くなるほど大きくなると考えられ、測定の際には常に一定の圧力でＡＴＲプリズムを押し付ける。このような押し付けに有利なように、実施形態では、台形の断面をもつ多重反射のＡＴＲプリズムを採用する。
ここで、図３は、実施形態に係るＡＴＲプリズムの構造を示す斜視図である。図３に示すように、ＡＴＲプリズム１６は台形型のプリズムである。ＡＴＲプリズム１６内での多重反射回数が増えるほど、グルコースの検出感度が増す。また、生体Ｓとの接触面積を大きくとれるため、ＡＴＲプリズム１６を押圧する圧力の変化による検出値の変動を小さく抑えることができる。ＡＴＲプリズム１６の底面の長さＬは、たとえば２４ｍｍである。厚さｔは、１．６ｍｍ、２．４ｍｍなど、多反射が生じるように薄く設定される。
ＡＴＲプリズム１６の材料としては、人体に対して毒性がなく、グルコースの吸収帯である波長１０μｍ付近で高い透過特性を示すものが候補となる。一例として、これらの条件を満たす材料の中から、光のしみ出しが大きく、より深部までの検出が可能で、屈折率が２．２のＺｎＳ（硫化亜鉛）のプリズムを用いることができる。ＺｎＳは、赤外材料として一般的に利用されているＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）と異なり、発がん性が無いことが示されており、無毒な染料（リトポン）として歯科材料にも利用されている。
一般的なＡＴＲ測定装置では、ＡＴＲプリズムが比較的大型の装置に固定されているため、被測定物となる生体の部位は、指先や前腕部などの体表に制限される。しかし、これらの部位の皮膚は、厚さ２０μｍ程度の角質層で覆われているため、検出されるグルコース濃度が小さくなる。また、角質層は汗や皮脂の分泌状態の影響を受けるため、測定の再現性が制限される。そこで、血糖値測定装置１００では赤外光であるプローブ光を低損失で伝送可能な第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２を用い、それぞれの一端をＡＴＲプリズム１６に当接させて用いる。
第１中空光ファイバ１５１は、一端がＡＴＲプリズム１６に当接されることで、ＡＴＲプリズム１６の入射面１６１に光学的に接続され、第１中空光ファイバ１５１からの出射光がＡＴＲプリズム１６の入射面１６１に入射されるようになっている。
また、第２中空光ファイバ１５２は、一端がＡＴＲプリズム１６に当接されることで、ＡＴＲプリズム１６の出射面１６４に光学的に接続され、ＡＴＲプリズム１６の出射面１６４からの出射光が第２中空光ファイバ１５２内に導光されるようになっている。
ＡＴＲプリズム１６を用いることで、皮膚表面に比較的近いところに毛細血管が存在し、汗や皮脂の影響が少ない耳たぶや、角質が存在しない口腔粘膜での測定が可能になる。
図４は、血糖値測定装置１００で用いられる中空光ファイバの構造の一例を示す斜視図である。グルコース測定に用いる比較的波長の長い中赤外光は、石英ガラス光ファイバではガラスに光が吸収されてしまい伝送できない。これまで、特殊な材料を用いた各種の赤外伝送用光ファイバが開発されてきたが、材料に毒性、吸湿性・化学的耐久性などの問題があり、医療分野に利用することは難しかった。
一方、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２は、ガラス、プラスチック等の無害の材料で形成されたチューブ２４３の内面に、金属薄膜２４２と誘電体薄膜２４１がこの順で配置されている。金属薄膜２４２は、銀などの毒性の低い材料で形成され、誘電体薄膜２４１で被覆することで、化学的、機械的耐久性が付与されている。また、中赤外光を吸収しない空気をコア２４５としているため、広い波長域で中赤外光の低損失伝送が可能となっている。
＜処理部２の構成＞
次に、処理部２の構成について、図５及び図６を参照して説明する。
次に、処理部２の構成について、図５及び図６を参照して説明する。
図５は、実施形態に係る処理部２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、処理部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３と、ＨＤ（Hard Disk）５０４と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)コントローラ５０５と、ディスプレイ５０６とを備えている。また、外部機器接続Ｉ／Ｆ(Interface)５０８と、ネットワークＩ／Ｆ５０９と、データバス５１０と、キーボード５１１と、ポインティングデバイス５１２と、ＤＶＤ－ＲＷ(Digital Versatile Disk Rewritable)ドライブ５１４と、メディアＩ／Ｆ５１６と、光源駆動回路５１７と、シャッタ駆動回路５１８と、検出Ｉ／Ｆ５１９とを備えている。
これらのうち、ＣＰＵ５０１は、処理部２全体の動作を制御する。ＲＯＭ５０２は、ＩＰＬ（Initial Program Loader）等のＣＰＵ５０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される。
ＨＤ５０４は、プログラム等の各種データを記憶する。ＨＤＤコントローラ５０５は、ＣＰＵ５０１の制御にしたがってＨＤ５０４に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。ディスプレイ５０６は、カーソル、メニュー、ウィンドウ、文字、又は画像などの各種情報を表示する。
外部機器接続Ｉ／Ｆ５０８は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリやプリンタ等である。ネットワークＩ／Ｆ５０９は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。バスライン５１０は、図５に示されているＣＰＵ５０１等の各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。
また、キーボード５１１は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えた入力手段の一種である。ポインティングデバイス５１２は、各種指示の選択や実行、処理対象の選択、カーソルの移動などを行う入力手段の一種である。ＤＶＤ－ＲＷドライブ５１４は、着脱可能な記録媒体の一例としてのＤＶＤ－ＲＷ５１３に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御する。なお、ＤＶＤ－ＲＷに限らず、ＤＶＤ－Ｒ等であってもよい。メディアＩ／Ｆ５１６は、フラッシュメモリ等の記録メディア５１５に対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御する。
光源駆動回路５１７は、第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３のそれぞれと電気的に接続され、制御信号に応じて、これらに赤外光を射出させるための駆動電圧を出力する電気回路である。シャッタ駆動回路５１８は、第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３のそれぞれと電気的に接続され、制御信号に応じて、これらを開閉駆動させる駆動電圧を出力する電気回路である。
検出Ｉ／Ｆ５１９は、光検出器１７の検出信号を取得するためのインターフェースとなるＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路等の電気回路である。なお、検出Ｉ／Ｆ５１９は、光検出器１７だけでなく、図５では図示を省略する圧力センサや温度センサ等の各種センサによる検出信号を取得すためのインターフェースとしての機能も有する。
次に、図６は実施形態に係る処理部２の機能構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、処理部２は、吸光度取得部２１と、血糖値取得部２２とを備える。
また吸光度取得部２１は、光源駆動部２１１と、光源制御部２１２と、シャッタ駆動部２１３と、シャッタ制御部２１４と、データ取得部２１５と、データ収録部２１６と、吸光度出力部２１７とを備える。
これらのうち、光源駆動部２１１の機能は光源駆動回路５１７等により、シャッタ駆動部２１３の機能はシャッタ駆動回路５１８等により、データ取得部２１５の機能は検出Ｉ／Ｆ５１９等により、データ収録部２１６の機能はＨＤ５０４等により、それぞれ実現される。また、光源制御部２１２、シャッタ制御部２１４及び吸光度出力部２１７の各機能は、ＣＰＵ５０１が所定のプログラムを実行すること等により実現される。
光源駆動部２１１は、光源制御部２１２から入力される制御信号に基づき駆動電圧を出力して、第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３のそれぞれに赤外光を射出させる。光源制御部２１２は、制御信号により赤外光の射出タイミングや光強度を制御する。
シャッタ駆動部２１３は、シャッタ制御部２１４から入力される制御信号に基づき駆動電圧を出力して、第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３のそれぞれを開閉駆動させる。シャッタ制御部２１４は、制御信号によりシャッタを開放させるタイミングや期間を制御する。ここで、シャッタ制御部は入射制御部の一例である。
データ取得部２１５は、光検出器１７が連続して出力する検出信号を所定周期でサンプリングして取得した光強度の検出値を、データ収録部２１６に出力する。データ収録部２１６は、データ取得部２１５から入力した検出値を収録する。
吸光度出力部２１７は、データ収録部２１６から読み出した検出値に基づき所定の演算処理を実行して吸光度データを取得し、取得した吸光度データを血糖値取得部２２に出力する。
但し、吸光度出力部２１７は、取得した吸光度データを、外部機器接続Ｉ／Ｆ５０８を介してＰＣ等の外部装置に出力してもよいし、ネットワークＩ／Ｆ５０９及びネットワークを通じて外部サーバ等に出力してもよい。また、ディスプレイ５０６（図５参照）に出力して表示させてもよい。
また、血糖値取得部２２は、出力部の一例としての生体情報出力部２２１を備える。生体情報出力部２２１は、吸光度取得部２１から入力した吸光度データに基づき所定の演算処理を実行して血糖値データを取得し、取得した血糖値データをディスプレイ５０６等に出力して表示させる。
但し、生体情報出力部２２１は外部機器接続Ｉ／Ｆ５０８を介して血糖値データをＰＣ等の外部装置に出力してもよいし、ネットワークＩ／Ｆ５０９及びネットワークを通じて血糖値データを外部サーバ等に出力してもよい。また、血糖値測定の信頼度を併せて出力するように、生体情報出力部２２１を構成してもよい。
吸光度データから血糖値データを取得するための処理には、特開２０１９－０３７７５２号公報等に開示された技術を適用できるため、ここではさらに詳細な説明を省略する。
＜血糖値測定装置１００の動作例＞
次に、血糖値測定装置１００の動作について、図７～図８を参照して説明する。
次に、血糖値測定装置１００の動作について、図７～図８を参照して説明する。
（プローブ光の切替動作例）
図７は、プローブ光の切替動作の一例を説明するための図である。（ａ）は第１プローブ光を使用する場合、（ｂ）は第２プローブ光を使用する場合、（ｃ）は第３プローブ光を使用する場合のそれぞれにおける測定部１の状態を示している。
図７は、プローブ光の切替動作の一例を説明するための図である。（ａ）は第１プローブ光を使用する場合、（ｂ）は第２プローブ光を使用する場合、（ｃ）は第３プローブ光を使用する場合のそれぞれにおける測定部１の状態を示している。
実施形態では、各光源によるプローブ光のＡＴＲプリズム１６への入射を各シャッタの開閉で制御するため、吸光度及び血糖値の測定時には、第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３は常時赤外光を射出している。
図７（ａ）では、第１シャッタ１２１は制御信号に応答して開放されている。第１光源１１１が射出した第１プローブ光は、第１シャッタ１２１を通過し、第１ハーフミラー１３１及び第２ハーフミラー１３２のそれぞれを透過して、カップリングレンズ１４を介して第１中空光ファイバ１５１に導光される。その後、第１中空光ファイバ１５１を伝搬した後に、ＡＴＲプリズム１６内に入射する。
一方、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３は、それぞれ閉鎖されているため、第２プローブ光及び第３プローブ光は、ＡＴＲプリズム１６には入射しない。従って、この状態では、ＡＴＲプリズム１６での減衰による第１プローブ光の吸光度が測定される。
図７（ｂ）では、第２シャッタ１２２は制御信号に応答して開放されている。第２光源１１２が射出した第２プローブ光は、第２シャッタ１２２を通過し、第１ハーフミラー１３１で反射され、第２ハーフミラー１３２を透過して、カップリングレンズ１４を介して第１中空光ファイバ１５１に導光される。その後、第１中空光ファイバ１５１を伝搬した後に、ＡＴＲプリズム１６内に入射する。
一方、第１シャッタ１２１及び第３シャッタ１２３は、それぞれ閉鎖されているため、第１プローブ光及び第３プローブ光は、ＡＴＲプリズム１６には入射しない。従って、この状態では、ＡＴＲプリズム１６での減衰による第２プローブ光の吸光度が測定される。
図７（ｃ）では、第３シャッタ１２３は制御信号に応答して開放されている。第３光源１１３が射出した第３プローブ光は、第３シャッタ１２３を通過し、第２ハーフミラー１３２で反射され、カップリングレンズ１４を介して第１中空光ファイバ１５１に導光される。その後、第１中空光ファイバ１５１を伝搬した後に、ＡＴＲプリズム１６内に入射する。
一方、第１シャッタ１２１及び第２シャッタ１２２は、それぞれ閉鎖されているため、第１プローブ光及び第２プローブ光は、ＡＴＲプリズム１６には入射しない。従って、この状態では、ＡＴＲプリズム１６での減衰による第３プローブ光の吸光度が測定される。
第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２、第３シャッタ１２３の全てが閉鎖された場合は、第１プローブ光、第２プローブ光及び第３プローブ光は、何れもＡＴＲプリズム１６に入射せず、光検出器１７に到達しなくなる。
このようにして、入射制御部としてのシャッタ制御部２１４（図６参照）は、各シャッタの開閉を制御して、第１～第３プローブ光が順次ＡＴＲプリズム１６に入射する状態と、第１～第３プローブ光の全てがＡＴＲプリズム１６に入射しない状態を切り替えることができる。
（血糖値測定装置１００の動作例）
図８は、血糖値測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
図８は、血糖値測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ８１において、光源制御部２１２の制御信号に応答して、第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３の全てが赤外光を射出する。但し、この初期の状態では、第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３は、何れも閉鎖している。
続いて、ステップＳ８２において、シャッタ制御部２１４は、第１シャッタ１２１を開放させ、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３を閉鎖させる。
続いて、ステップＳ８３において、データ収録部２１６は、データ取得部２１５が取得した光検出器１７による検出値（第１検出値）を収録する。
続いて、ステップＳ８４において、シャッタ制御部２１４は、第２シャッタ１２２を開放させ、第１シャッタ１２１及び第３シャッタ１２３を閉鎖させる。
続いて、ステップＳ８５において、データ収録部２１６は、データ取得部２１５が取得した光検出器１７による検出値（第２検出値）を収録する。
続いて、ステップＳ８６において、シャッタ制御部２１４は、第３シャッタ１２３を開放させ、第１シャッタ１２１及び第２シャッタ１２２を閉鎖させる。
続いて、ステップＳ８７において、データ収録部２１６は、データ取得部２１５が取得した光検出器１７による検出値（第３検出値）を収録する。
続いて、ステップＳ８８において、吸光度出力部２１７は、第１～第３検出値に基づき、第１～第３プローブ光の吸光度データを取得して、生体情報出力部２２１に出力する。
続いて、ステップＳ８９において、生体情報出力部２２１は、第１～第３プローブ光の吸光度データに基づき所定の演算処理を実行して血糖値データを取得し、取得した血糖値データをディスプレイ５０６（図５参照）に出力して表示させる。
このようにして、血糖値測定装置１００は、血糖値データを取得して出力することができる。
なお、実施形態では、電磁シャッタである第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２及び第３シャッタ１２３を制御して、ＡＴＲプリズム１６へのプローブ光の入射を切り替える例を示したが、これに限定されるものではない。複数の光源のオン（射出）とオフ（不射出）を切り替える制御により、ＡＴＲプリズム１６へのプローブ光の入射を切り替えてもよい。また、複数の波長の光を射出する１つの光源を用い、波長毎で光源のオンとオフとを切り替えてもよい。
また、実施形態では、プローブ光の一部を透過し、残りを反射させる素子として第１ハーフミラー及び第２ハーフミラーを用いる例を示したが、これに限定されるものではなく、ビームスプリッタや偏光ビームスプリッタ等を用いてもよい。
また、プローブ光を透過する高屈折率材料、たとえばゲルマニウム等は、材料特性上表面反射率が高い。例えば基板の面方向に対し、垂直方向に偏光した光(s偏光)は、基板に対して４５度の入射角で入射すると、透過と反射の比がほぼ１：１となる。このことを利用して、ゲルマニウム板を４５度の入射角になるよう設置して、ハーフミラーの代わりとすることが出来る。なお裏面でも同様に５０％の反射成分があるため、裏面には無反射防止膜を施しておく。
＜実施形態に係る各種変形例＞
ここで、実施形態における各構成部は、各種の変形が可能であるため、以下において、各種変形例を説明する。
ここで、実施形態における各構成部は、各種の変形が可能であるため、以下において、各種変形例を説明する。
（光検出器１７の線形性誤差の影響抑制）
血糖値測定装置１００で用いられる光検出器１７は、線形性誤差を含む場合があり、光検出器１７の線形性誤差は血糖値の測定誤差を生じさせる。そのため、プローブ光強度を予め定めた３つ以上の段階に変化させ、プローブ光強度と光検出器１７による検出値とを比較することで線形性誤差の影響を低減させることもできる。
血糖値測定装置１００で用いられる光検出器１７は、線形性誤差を含む場合があり、光検出器１７の線形性誤差は血糖値の測定誤差を生じさせる。そのため、プローブ光強度を予め定めた３つ以上の段階に変化させ、プローブ光強度と光検出器１７による検出値とを比較することで線形性誤差の影響を低減させることもできる。
図９は、このように３つ以上の段階に変化させたプローブ光強度の一例を説明する示す図であり、（ａ）は比較例に係るプローブ光強度を示す図、（ｂ）は３つ以上の段階に変化させたプローブ光強度を示す図である。図９において、斜線ハッチングで示した部分は第１プローブ光強度、格子ハッチングで示した部分は第２プローブ光強度、ハッチングなしで示した部分は第３プローブ光強度を表している。
図９（ａ）では各プローブ光強度が一定であるのに対し、図９（ｂ）では各プローブ光強度が３つ以上の段階で、段階的に徐々に小さくなっている。光源の駆動電圧又は駆動電流を予め定めた３つ以上の段階（図９（ｂ）では６段階）に変化させることで、射出されるプローブ光強度を３つ以上の段階に変化させることができる。なお、この場合のプローブ光は、シャッタ制御部２１４によるプローブ光の切替制御周期（例えば、図８のステップＳ８２～Ｓ８４までの周期）より短い周期で光強度が変化している。
光検出器１７が線形性誤差を含まない場合は、プローブ光強度の変化に対して光検出器１７による検出値は線形に変化する。一方、光検出器１７が線形性誤差を含む場合は、プローブ光強度の変化に対して光検出器１７による検出値が非線形に変化する。
従って、３つ以上の段階に光強度を変化させながらプローブ光を射出し、各段階での光検出器１７による検出値を取得して、射出したプローブ光強度データと光検出器１７による検出値とを比較して、線形性が確保される光強度範囲を特定する。そして、３つ以上の段階に変化するプローブ光強度のうち、線形性が確保される部分のみを用いて、吸光度及び血糖値を測定する。これにより、光検出器１７の線形性誤差の影響を低減させて吸光度及び血糖値を測定できる。
線形性が確保される光強度範囲を特定する動作は、血糖値測定に先立って行ってもよいし、血糖値測定中にリアルタイムで行ってもよい。
また、プローブ光が複数あるのに対して光検出器１７は１つであるため、光検出器１７の線形性誤差の影響の低減処理は、複数のプローブ光の全てを用いて行わなくてもよく、複数のプローブ光のうちの少なくとも１つを用いて実行すればよい。
（イメージセンサによるプローブ光の検出）
光検出器１７は、１つの画素（受光素子）を用いるものに限定されるものではなく、画素がライン状に配列されたライン状のイメージセンサや、画素が２次元に配列されたエリア状のイメージセンサを用いることもできる。
光検出器１７は、１つの画素（受光素子）を用いるものに限定されるものではなく、画素がライン状に配列されたライン状のイメージセンサや、画素が２次元に配列されたエリア状のイメージセンサを用いることもできる。
ここで、光検出器１７の検出信号は、受光したプローブ光強度の積分値であるため、ＡＴＲプリズム１６に生体Ｓが接触した際にＡＴＲプリズム１６における入射光や出射光の光路が変化すると、変化前後のプローブ光強度が積分されて検出誤差が生じ、正確な吸光度データが得られなくなる場合がある。
図１０（ａ）、（ｂ）は、このようなプローブ光の位置ずれを示しており、領域１７１は、光検出器１７によるプローブ光の受光領域である。プローブ光が図１０（ｂ）の白抜き矢印方向にずれると、領域１７１におけるプローブ光強度分布が変化して、光検出器１７による検出信号が変化する。
これに対し、光検出器１７にイメージセンサを用いると、イメージセンサで撮像したプローブ光画像からプローブ光の位置ずれ量が分かるため、位置ずれ後のプローブ光の光強度分布の積分値を検出信号とすることで、プローブ光の位置ずれの影響を補正できる。図１０（ｂ）の領域１７２は、位置ずれ後のプローブ光で光強度分布の積分値を取得する領域を示している。
また、プローブ光にレーザ光等の可干渉性（コヒーレント）の光を用いると、プローブ光にスペックルと呼ばれる斑状の細かい光強度分布が重畳される場合がある。図１０（ｃ）はスペックルを含むプローブ光の断面光強度分布の一例を示している。１７４は、スペックル画像に含まれる場合がある光強度の特異点を示し、特異点１７４は領域１７３に含まれている。
図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）のプローブ光が白抜き矢印方向に位置ずれした場合を示している。この状態では、特異点１７４が領域１７３に含まれなくなり、位置ずれ前後での検出信号の変化が顕著になる。これに対し、プローブ光画像から検出したプローブ光の位置ずれ量に応じて、領域１７５でのる光強度分布の積分値を検出信号とすることで、より好適にプローブ光の位置ずれの影響を補正できる。
また、イメージセンサ上でのプローブ光強度分布に基づき、生体ＳとＡＴＲプリズム１６との接触領域を推定し、測定開始前に予め取得して記憶しておいたＡＴＲプリズム１６面内の感度分布から、イメージセンサの検出信号に基づく検出値を補正することで、測定のばらつき誤差を低減することも可能になる。
（全反射部材への入射面）
上述した実施形態では、ＡＴＲプリズム１６の入射面１６１が平坦面である例を示したが、これに限定されるものではなく、入射面１６１を拡散面や曲率を有する面等のさまざまな形状にしてもよい。
上述した実施形態では、ＡＴＲプリズム１６の入射面１６１が平坦面である例を示したが、これに限定されるものではなく、入射面１６１を拡散面や曲率を有する面等のさまざまな形状にしてもよい。
図１１（a）に示すように、入射面１６１が平坦面であると、ＡＴＲプリズム１６内でのプローブ光の進行方向は、入射面１６１への入射角度に従って一様な状態となる。そのため、生体Ｓが接触するＡＴＲプリズム１６の全反射面において、領域毎で測定感度が異なる領域依存性が生じる場合がある。
光検出器１７の検出信号は、ＡＴＲプリズム１６に対する生体Ｓの接触面積の大きさ等、接触状態に依存する。特に、唇や指等の生体Ｓが被測定物である場合には、接触状態の再現性は低くなりやすいため、測定感度の領域依存性により測定ばらつきが増大する場合がある。
これに対し、 入射面１６１を拡散面とすることでＡＴＲプリズム１６内でのプローブ光の進行方向をランダムに異ならせることで、図１１（ｂ）に示すように、測定感度の領域依存性を緩和させ、測定ばらつきを低減させることができる。
また入射面１６１は、図１１（ｃ）に示す拡散面のほかにも、図１１（ｄ）に示す凹面や、図１１（ｅ）に示す凸面にすることもできる。図１１（ｄ）の凹面や図１１（ｅ）の凸面は曲率を有する入射面の一例である。この場合にも、拡散面と同様にプローブ光の光路を異ならせることができ、測定感度の領域依存性を緩和させて、測定ばらつきを低減させることができる。
なお、ＡＴＲプリズム１６にプローブ光が入射する前の光路上に拡散板やレンズ等を配置する構成にしても同様の効果が得られるが、この場合、装置の構成部品点数が増えることで組付け誤差による装置間での測定値の差（機差）やコスト高を招く場合がある。ＡＴＲプリズム１６の入射面１６１を拡散面や曲面にすると、このような機差やコスト高を押させることができるため、より好適である。
（導光部と全反射部材の支持部）
ＡＴＲプリズム１６に生体Ｓが接触する際に、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６との相対位置がずれると、ＡＴＲプリズム１６に対するプローブ光の入射効率や出射効率が変動し、測定ばらつきが増大する場合がある。
ＡＴＲプリズム１６に生体Ｓが接触する際に、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６との相対位置がずれると、ＡＴＲプリズム１６に対するプローブ光の入射効率や出射効率が変動し、測定ばらつきが増大する場合がある。
図１２は、このような第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２と、ＡＴＲプリズム１６との相対位置ずれを説明する図である。（ａ）はＡＴＲプリズム１６が生体Ｓに接触していない場合、（ｂ）はＡＴＲプリズム１６の第１全反射面１６２に生体Ｓが接触した場合、（ｃ）はＡＴＲプリズム１６の第２全反射面１６３に生体Ｓが接触した場合をそれぞれ示している。
図１２（ｂ）に示すように、生体ＳがＡＴＲプリズム１６の第１全反射面１６２に接触すると、白抜き矢印で示す下方に押圧力が加わり、ＡＴＲプリズム１６が下方にずれる。その結果、ＡＴＲプリズム１６'に示した状態になって、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６'との相対位置が変化する。
また、図１２（ｃ）に示すように、生体ＳがＡＴＲプリズム１６の第２全反射面１６３に接触すると、白抜き矢印で示す上方に押圧力が加わり、ＡＴＲプリズム１６が上方にずれる。その結果、ＡＴＲプリズム１６"に示した状態になって、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６"との相対位置が変化する。
このような相対位置ずれにより、ＡＴＲプリズム１６に対するプローブ光の入射効率や出射効率が変動する。特に、被測定物が生体である場合は、接触圧を一定に保つことは容易ではないため、相対位置ずれによる測定ばらつきが特に増大しやすくなる。
従って、相対位置ずれを抑制するために、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６は、同一の支持部材により支持することが好ましい。
図１３は、第１中空光ファイバ１５１、第２中空光ファイバ１５２及びＡＴＲプリズム１６を支持する部材の構成の一例を説明する図である。図１３における導光支持部材１５３は、第１中空光ファイバ１５１とＡＴＲプリズム１６とを一体に支持する部材である。また、出射支持部材１５４は、第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６とを一体に支持する部材である。
第１中空光ファイバ１５１とＡＴＲプリズム１６とを一体に支持することで、生体ＳをＡＴＲプリズム１６に接触させた場合にも、両者は一体に動くため、相対位置ずれは生じない。また、第２中空光ファイバ１５２とＡＴＲプリズム１６とを一体に支持することで、生体ＳをＡＴＲプリズム１６に接触させた場合にも、両者は一体に動くため、相対位置ずれは生じない。これにより、生体ＳのＡＴＲプリズム１６への接触に伴うプローブ光の入射効率及び出射効率の変動を抑制でき、測定ばらつきを低減させることができる。
なお、上述した例では、導光支持部材１５３と出射支持部材１５４を別々の部材にするものを示したが、第１中空光ファイバ１５１、第２中空光ファイバ１５２及びＡＴＲプリズム１６を、１つの支持部材で支持する構成にしてもよい。
また、導光部として第１中空光ファイバ１５１を用いずに、ミラーやレンズ等の光学素子で導光部を構成する場合においても、光学素子とＡＴＲプリズム１６とを一体に支持することで、上述したものと同様の効果が得られる。
また、導光部だけでなく、第１光源１１１、第２光源１１２、第３光源１１３、光検出器１７も、同一の支持部材で一体に支持することで、測定ばらつきを低減できる効果が得られる。
（光源駆動電流の高周波変調）
プローブ光にスペックルが含まれると、スペックルのパターンに応じて光検出器１７による検出値が変動して測定ばらつきを増大させる場合がある。このスペックルは、プローブ光の散乱光等が干渉して発生するものであるため、プローブ光の可干渉性を低下させることでスペックルの発生を抑制できる。そのため、実施形態では、光源を駆動する電流に高周波変調成分を重畳させることで、血糖値測定装置に含まれる光源の可干渉性を低下させ、プローブ光のスペックルに起因する吸光度の測定ばらつきを低減させることもできる。
プローブ光にスペックルが含まれると、スペックルのパターンに応じて光検出器１７による検出値が変動して測定ばらつきを増大させる場合がある。このスペックルは、プローブ光の散乱光等が干渉して発生するものであるため、プローブ光の可干渉性を低下させることでスペックルの発生を抑制できる。そのため、実施形態では、光源を駆動する電流に高周波変調成分を重畳させることで、血糖値測定装置に含まれる光源の可干渉性を低下させ、プローブ光のスペックルに起因する吸光度の測定ばらつきを低減させることもできる。
図１４は、光源駆動電流の一例を説明する図であり、（ａ）は比較例に係る光源駆動電流を示し、（ｂ）は高周波変調した光源駆動電流を示している。
光源制御部２１２（図６参照）は、第１光源１１１、第２光源１１２、及び第３光源１１３のそれぞれに、図１４（ａ）に示すようなパルス状の駆動電流を周期的に出力することで、これらにパルス状のプローブ光を射出させる。
実施形態では、図１４（ａ）のパルス状の駆動電流に高周波変調成分を重畳させて第１光源１１１、第２光源１１２、及び第３光源１１３に出力する。高周波変調成分の波形は、正弦波状であっても矩形状であってもよい。変調周波数には１ＭＨｚ（メガヘルツ）から数ＧＨｚ（ギガヘルツ）までの任意のものを選択可能である。
高周波変調成分を重畳させることで、第１光源１１１、第２光源１１２、及び第３光源１１３はそれぞれ擬似的にマルチモードのレーザ光をプローブ光として射出させ、プローブ光の可干渉性を低下させることができる。これにより、可干渉性の低下でプローブ光のスペックルが低減され、スペックルに起因する測定ばらつきが低減される。
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る血糖値測定装置について説明する。
次に、第１実施形態に係る血糖値測定装置について説明する。
本実施形態では、入射されるプローブ光を被測定物に接触した状態で全反射させる全反射部材の被測定物との接触領域を、温度調節部材を用いて所定温度に維持することで、全反射部材と被測定物との間での温度差を抑制する。これにより、全反射部材に被検者の唇等の被測定物が接触した際に、被測定物の温度が変化することに起因する吸収スペクトルの変化を抑え、測定信頼性の低下を防ぐ。
＜血糖値測定装置１００ａの構成例＞
まず、本実施形態に係る血糖値測定装置１００ａの構成を説明する。図１５は血糖値測定装置１００ａの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
まず、本実施形態に係る血糖値測定装置１００ａの構成を説明する。図１５は血糖値測定装置１００ａの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図１５に示すように、血糖値測定装置１００ａは測定部１ａを備え、測定部１ａは第１支持部３１と、第２支持部３２と、ＱＣＬ（Quantum Cascade Laser）１１０と、面状発熱素子１８とを備えている。
第１支持部３１は、内部が中空の箱状部材３１１と、箱状部材３１１の＋Ｚ方向側の面に設けられた背板３１２とを含んで構成されている。なお、箱状部材３１１及び背板３１２の材質は特に制限されない。
箱状部材３１１の内部には、ＱＣＬ１１０、第１中空光ファイバ１５１、第２中空光ファイバ１５２及び光検出器１７が支持されている。なお、図１５では、箱状部材３１１の内部を透視して示している。
箱状部材３１１は、内部における底板の＋Ｚ方向側の面に、光源支持台１７６と、光検出器支持台１７７とを固定している。また、光源支持台１７６はその斜面部分にＱＣＬ１１０を固定し、光検出器支持台１７７はその斜面部分に光検出器１７を固定している。これらの固定は接着剤やネジ等により行うことができる。この点は、以降で「固定」の用語を用いる場合においても同様とする。
ＱＣＬ１１０は、波長可変の量子カスケードレーザであり、波数１０５０ｃｍ-1のレーザ光を第１プローブ光として射出し、波数１０７０ｃｍ-1のレーザ光を第２プローブ光として射出し、また波数１１００ｃｍ-1のレーザ光を第３プローブ光として射出する。
換言すると、ＱＣＬ１１０は、上述した実施形態（図１参照）における第１光源１１１、第２光源１１２及び第３光源１１３の機能を兼ね備えている。また本実施形態では、ＱＣＬ１１０による第１～第３プローブ光の射出を制御信号で切り替え可能であるため、図１における第１シャッタ１２１、第２シャッタ１２２、第３シャッタ１２３、第１ハーフミラー１３１及び第２ハーフミラー１３２等の波長を切り替えるための構成が省略されている。なお、以降では第１～第３プローブ光をプローブ光Ｐと総称する。
第１中空光ファイバ１５１は、一端がＱＣＬ１１０に対してプローブ光Ｐを導光可能に固定され、ＱＣＬ１１０によって支持されている。また、第１中空光ファイバ１５１の長さ方向におけるＱＣＬ１１０に接続する側の一部は、箱状部材３１１内に収容されている。一方、残りの部分は箱状部材３１１からＡＴＲプリズム１６に向けて突き出して、突き出した側の端部に該当する第１中空光ファイバ１５１の他端が、ＡＴＲプリズム１６の入射面１６１に当接している。但し、この他端はＡＴＲプリズム１６に固定されておらず、ＡＴＲプリズム１６は第１中空光ファイバ１５１から離間可能になっている。
第２中空光ファイバ１５２は、一端が光検出器１７に対してプローブ光Ｐを導光可能に固定され、光検出器１７によって支持されている。また、第２中空光ファイバ１５２の長さ方向における光検出器１７に接続する側の一部は、箱状部材３１１内に収容され、残りの部分は箱状部材３１１からＡＴＲプリズム１６に向けて突き出している。突き出した側の端部に該当する第２中空光ファイバ１５２の他端は、ＡＴＲプリズム１６の出射面１６４に当接している。但し、この他端はＡＴＲプリズム１６に固定されておらず、ＡＴＲプリズム１６は第２中空光ファイバ１５２の他端から離間可能になっている。
第２支持部３２は、図１５（ｂ）に示すように、Ｘ方向側からみた形状がＬ字型である部材であり、アルミ等の熱伝導性の高い金属部材で構成されている。第２支持部３２におけるＬ字の－Ｚ方向側の先端面が箱状部材３１１の＋Ｚ方向側の面に当接している。また、第２支持部３２における－Ｙ方向側の面は、背板３１２の＋Ｙ方向側の面に当接している。この状態で、第２支持部３２は第１支持部３１に固定されている。但し、第２支持部３２を第１支持部３１に対して着脱可能に構成してもよい。
第２支持部３２におけるＬ字の＋Ｙ方向側の先端面は、ＡＴＲプリズム１６の－Ｙ方向側の面が当接され、ＡＴＲプリズム１６が固定されている。第２支持部３２は、このようにＡＴＲプリズム１６の側面を固定して、ＡＴＲプリズム１６を支持している。ここでＡＴＲプリズム１６の＋Ｚ方向側の上面１６ａは、被測定物としての生体の唇が接触する部分である。
第２支持部３２の＋Ｚ方向側の面には、面状発熱素子１８が固定されている。この面状発熱素子１８は、金属薄板に電流が流れて金属薄板の面全体が発熱する発熱素子であり、「温度調節部材」の一例である。面状発熱素子１８の発熱は第２支持部３２を介して第２支持部３２に接触するＡＴＲプリズム１６に伝熱され、ＡＴＲプリズム１６を加熱する。なお、面状発熱素子１８は発熱するため、安全性を確保するために予め定められた上限温度を超えると電力供給が遮断されるように構成されている。
＜面状発熱素子１８の作用効果＞
次に、面状発熱素子１８の作用効果について、図１６を参照して説明する。図１６はＡＴＲプリズム１６周辺を＋Ｚ方向側から見た上面図であり、ＡＴＲプリズム１６と唇との接触領域を説明する図である。
次に、面状発熱素子１８の作用効果について、図１６を参照して説明する。図１６はＡＴＲプリズム１６周辺を＋Ｚ方向側から見た上面図であり、ＡＴＲプリズム１６と唇との接触領域を説明する図である。
図１６において、第２支持部３２におけるＬ字の＋Ｙ方向側の先端面にＡＴＲプリズム１６の－Ｙ方向側の面が接触して固定されている。また第２支持部３２の＋Ｚ方向側の面に接触して面状発熱素子１８が固定されている。
面状発熱素子１８の発熱は、第２支持部３２におけるＡＴＲプリズム１６と面状発熱素子１８の間に介在する伝熱部３２ａを通ってＡＴＲプリズム１６の－Ｙ方向側の面を加熱する。この加熱によりＡＴＲプリズム１６全体の温度が上昇することで、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａの温度を上昇させることができる。
ここで、生体の温度（体温）に対し、ＡＴＲプリズム１６の温度は一般に低い。例えば、唇の温度は体温に対してやや低めの３３度～３５度程度であるのに対し、ＡＴＲプリズム１６の温度は外気温に応じた２５度程度である。そのため、血糖値測定の際に唇がＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに接触すると、接触部における唇の温度がＡＴＲプリズム１６との熱交換によって低下し、吸収スペクトルが変化する場合がある。このような吸収スペクトルの変化は血糖値に基づくものではないため、吸収スペクトルに基づき取得される血糖値にとって測定誤差となり、測定の信頼性を低下させる。
これに対し、本実施形態では、面状発熱素子１８による加熱によりＡＴＲプリズム１６における唇との接触領域の温度を唇と同等の３３度以上で３５度以下程度に上昇させる。また外気温の変化等によりＡＴＲプリズム１６の温度が変化する場合に、面状発熱素子１８による加熱状態を維持することで、ＡＴＲプリズム１６における唇との接触領域の温度を唇と同程度の所定温度に維持する。
これにより、接触領域におけるＡＴＲプリズム１６と唇との温度差を抑制でき、プリズム１６の上面１６ａに接触した時の唇の温度低下を抑制できる。この結果、唇の温度低下に起因する測定誤差を防ぎ、測定の信頼性低下を防ぐことができる。
上記の所定温度は３３度以上で３５度以下が好適であり、３４度が特に好適である。但し、この３３度以上で３５度以下や３４度の数値は、厳密な一致を要求するものではなく、一般に誤差と認められる程度の差は許容される。
また、ＡＴＲプリズム１６を外気温より加熱することで、ＡＴＲプリズム１６を唇で咥えた際の呼気による結露等の影響を低減できるため、これによっても測定の信頼性を高めることができる。
ここで、図１６に縦線ハッチングで示した接触領域１６５は、ＡＴＲプリズム１６と唇との接触領域を示し、接触長さ１６６は接触領域１６５のＸ方向の長さを示している。また発熱長さ１８１は面状発熱素子１８のＸ方向の長さを示している。
この発熱長さ１８１は接触長さ１６６に合致させることが好ましい。こうすることで、面状発熱素子１８によるＡＴＲプリズム１６のＸ方向における加熱ムラを抑制できる。これにより、Ｘ方向におけるＡＴＲプリズム１６の接触領域１６５の温度を均一に所定温度に維持でき、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａと唇との温度差をより正確に抑制できる。
但し、唇のＡＴＲプリズム１６への接触の仕方が変動して接触長さ１６６が変動したり、生体の個人差で接触長さ１６６は変動したりする場合がある。そのため、発熱長さ１８１と接触長さ１６６の厳密な合致を要求するものではなく、同程度であればよい。
ここで、Ｘ方向は「長手方向」の一例である。また接触長さ１６６は「接触領域の長手方向の長さ」の一例であり、発熱長さ１８１は「温度調節部材の長手方向における長さ」の一例である。
また図１６において、発熱中心１８２は面状発熱素子１８のＸ方向における中心位置を示し、接触中心１６７は接触領域１６５のＸ方向における中心位置を示している。この発熱中心１８２と接触中心１６７をＸ方向において揃える（一致させる）ことが好ましい。このようにすることで、上述したものと同様に、Ｘ方向におけるＡＴＲプリズム１６の接触領域１６５の温度を均一に所定温度に維持でき、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａと唇との温度差をより正確に抑制できる。
但し、上述した接触長さ１６６と同様に、発熱中心１８２と接触中心１６７の厳密な一致を要求するものではなく、発熱中心１８２と接触中心１６７とが所定の位置関係であればよい。
ここで、発熱中心１８２は「温度調節部材の長手方向における中間位置」の一例であり、接触中心１６７は「接触領域の長手方向における中間位置」の一例である。また、発熱中心１８２と接触中心１６７がＸ方向において揃った位置関係は、「所定の位置関係」の一例である。
なお、図１６では接触領域１６５がＡＴＲプリズム１６の上面１６ａの長手方向における一部である例を示したが、上面１６ａの長手方向の全部を接触領域１６５として、このＸ方向の長さに合わせて面状発熱素子１８の長手方向の長さを決定してもよい。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る血糖値測定装置１００ｂについて説明する。
次に、第２実施形態に係る血糖値測定装置１００ｂについて説明する。
本実施形態では、ＡＴＲプリズム１６の温度検出値に基づき、面状発熱素子１８を制御することで、ＡＴＲプリズム１６における唇との接触領域をより正確に所定温度に維持する。
＜血糖値測定装置１００ｂの構成＞
ここで図１７は、血糖値測定装置１００ｂの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は＋Ｘ及び＋Ｚ方向からＡＴＲプリズム周辺を見た斜視図、（ｄ）は＋Ｘ及び－Ｚ方向からＡＴＲプリズム周辺を見た斜視図である。
ここで図１７は、血糖値測定装置１００ｂの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は＋Ｘ及び＋Ｚ方向からＡＴＲプリズム周辺を見た斜視図、（ｄ）は＋Ｘ及び－Ｚ方向からＡＴＲプリズム周辺を見た斜視図である。
図１７に示すように、血糖値測定装置１００ｂは、測定部１ｂと、処理部２ｂとを備えている。また測定部１ｂは温度センサ１９を備えている。
温度センサ１９は、熱電対、サーミスタ又は測温抵抗体等で構成された小型センサであり、第２支持部３２におけるＡＴＲプリズム１６に接触する面に設けられた凹部内に嵌るように設けられている。この温度センサ１９はＡＴＲプリズム１６の－Ｙ方向側の面の一部に接触してＡＴＲプリズム１６の温度を検出し、電気的に接続された処理部２ｂに対して温度検出値を出力できる。この温度センサ１９は、「温度検出部」の一例である。
ここで、上述したように第２支持部３２の＋Ｚ方向側の面には面状発熱素子１８が設けられている。換言すると、温度センサ１９と面状発熱素子１８は同一の保持部材によって保持されている。こうすることで、装置構成を簡略化するとともに、面状発熱素子１８の保持部材を介してＡＴＲプリズム１６の温度を制御する場合に、温度センサ１９で保持部材の温度を精度よく検出できるようになっている。このような第２支持部３２は、「保持部材」の一例である。
次に、図１８は処理部２ｂの機能構成の一例を説明するブロック図である。図１８に示すように、処理部２ｂは、温度制御部２３を備えている。温度制御部２３の機能は、図５のＣＰＵ５０１が所定のプログラムを実行すること等により実現できる。
温度制御部２３は、温度センサ１９から入力した温度検出値に基づき、面状発熱素子１８を制御する機能を備える。より具体的には、温度制御部２３は、温度センサ１９から入力した温度検出値に基づき、面状発熱素子１８に制御信号を出力して面状発熱素子１８の発熱を制御する。これにより接触領域におけるＡＴＲプリズム１６と唇との温度差を抑制するようにＡＴＲプリズム１６の接触領域１６５（図１６参照）の温度を制御する。温度制御部２３による制御にはＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御方式等を適用できる。
＜温度制御例＞
次に、処理部２ｂによる温度制御結果の一例を、図１９及び図２０を参照して説明する。図１９及び図２０は、温度センサ１９による出力の時間変化を示している。図１９は、本実施形態を適用しない場合のものであり、図２０は本実施形態を適用した場合のものである。また図１９及び図２０における時刻ｔ１は、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに唇が接触を開始したタイミングを示している。時刻ｔ１以降の時刻では、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに唇が接触し続けている。
次に、処理部２ｂによる温度制御結果の一例を、図１９及び図２０を参照して説明する。図１９及び図２０は、温度センサ１９による出力の時間変化を示している。図１９は、本実施形態を適用しない場合のものであり、図２０は本実施形態を適用した場合のものである。また図１９及び図２０における時刻ｔ１は、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに唇が接触を開始したタイミングを示している。時刻ｔ１以降の時刻では、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに唇が接触し続けている。
図１９に示すように、時刻ｔ１直後の時間領域４０１では温度センサ１９の出力が低下し、その後、時間領域４０２で出力が安定している。時刻ｔ１直後は、接触領域１６５でＡＴＲプリズム１６と唇との間で温度差があり、相互に熱が移動することで、温度センサ１９の出力変化が大きくなる。その後は、ＡＴＲプリズム１６と唇との間での熱の移動が収まることで、出力が安定する。
時間領域４０１では、唇におけるＡＴＲプリズム１６との接触領域も温度が変化するため、これに伴って吸収スペクトルが変化し、血糖値の測定誤差が大きくなる。
一方、図２０におけるグラフＴ１（ｔ）は、ＡＴＲプリズム１６における接触領域１６５の温度が３５度になるように制御した場合の温度センサ出力の時間変化を示している。同様に、グラフＴ２（ｔ）は、接触領域１６５の温度が３４度になるように制御した場合、グラフＴ３（ｔ）は、接触領域１６５の温度が３３度になるように制御した場合の温度センサ出力の時間変化をそれぞれ示している。
グラフＴ１（ｔ）～グラフＴ３（ｔ）の何れにおいても、本実施形態を適用しない場合と比較して、時刻ｔ１直後における温度センサ出力の時間変化が抑制されている。従って、時刻ｔ１の直後から測定誤差を抑制して血糖値測定が行えることが分かる。特に、接触領域１６５の温度が３４度になるように制御した場合のグラフＴ２（ｔ）では、ほぼ温度センサ出力が変化していない。従って、接触領域１６５の温度が３４度になるように制御すると、特に好適であることが分かる。
＜処理部２ｂの作用効果＞
以上説明したように、本実施形態では、温度センサ１９によるＡＴＲプリズム１６の温度検出値に基づき、温度制御部２３が面状発熱素子１８を制御することで、ＡＴＲプリズム１６における唇との接触領域を、より正確に所定温度に維持することができる。これにより、接触領域におけるＡＴＲプリズム１６と唇との温度差を抑制し、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに接触した時の唇の温度低下を抑制できる。その結果、唇の温度低下に起因する測定誤差を防ぎ、測定の信頼性低下を防ぐことができる。
以上説明したように、本実施形態では、温度センサ１９によるＡＴＲプリズム１６の温度検出値に基づき、温度制御部２３が面状発熱素子１８を制御することで、ＡＴＲプリズム１６における唇との接触領域を、より正確に所定温度に維持することができる。これにより、接触領域におけるＡＴＲプリズム１６と唇との温度差を抑制し、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに接触した時の唇の温度低下を抑制できる。その結果、唇の温度低下に起因する測定誤差を防ぎ、測定の信頼性低下を防ぐことができる。
また本実施形態では、温度センサ１９と面状発熱素子１８を同一の保持部材により保持する。これにより血糖値測定装置１００ｂの装置構成を簡略化するとともに、面状発熱素子１８の保持部材を介してＡＴＲプリズム１６の温度を制御する場合に、温度センサ１９によって保持部材の温度を精度よく検出できる。
なお、上述した例では、温度センサ１９がＡＴＲプリズム１６に接触して温度検出する例を示したが、これに限定されるものではない。ＡＴＲプリズム１６の接触領域１６５の温度を検出できれば、温度センサ１９をＡＴＲプリズム１６に必ずしも接触させなくてもよく、また温度センサ１９を任意の位置に配置してもよい。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る血糖値測定装置１００ｃについて説明する。
次に、第３実施形態に係る血糖値測定装置１００ｃについて説明する。
本実施形態では、血糖値測定で唇をＡＴＲプリズム１６に接触させた際に、発熱している面状発熱素子１８に唇が接触することを防止し、安全に血糖値測定を行えるようにする。
図２１は、血糖値測定装置１００ｃの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は＋Ｘ及び＋Ｚ方向からＡＴＲプリズム周辺を見た斜視図である。図２１に示すように、血糖値測定装置１００ｃは、接触防止部材１８３を備えている。
接触防止部材１８３は、面状発熱素子１８の＋Ｘ方向側に壁１８３ａ、面状発熱素子１８の－Ｘ方向側に壁１８３ｂ、面状発熱素子１８の＋Ｙ方向側に壁１８３ｃのそれぞれが配置されるように、壁１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｃが一体化された構造に形成されている。これらの壁１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｃの高さ（Ｚ方向における長さ）は面状発熱素子１８の高さより高くなっている。従って、＋Ｚ方向側からＡＴＲプリズム１６の上面１６ａに唇を近づけた際にも、面状発熱素子１８に唇が接触することはない。
このように接触防止部材１８３における壁１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｃが、面状発熱素子１８の周囲の空間への進入を防止するためのスペーサとして機能することで、唇をＡＴＲプリズム１６に接触させた際に、発熱している面状発熱素子１８に唇が接触することを防止できるようになっている。これにより、血糖値測定を安全に行うことができる。
［各種変形例］
以下に、実施形態の各種変形例を説明する。
以下に、実施形態の各種変形例を説明する。
まず、図２２は、第１変形例に係る血糖値測定装置１００ｄの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２２に示すように、血糖値測定装置１００ｄは測定部１ｄを備え、測定部１ｄは面状発熱素子１８ａを備えている。面状発熱素子１８ａは、３つの発熱部２３１，２３２，２３３から構成されている。発熱部２３１，２３２，２３３のそれぞれは、Ｘ方向における異なる位置に配置され、第２支持部３２の＋Ｚ方向側の面に固定されている。
このように、複数の小さい発熱部２３１，２３２，２３３をＸ方向の異なる位置に配置して面状発熱素子１８ａを構成することで、Ｘ方向におけるＡＴＲプリズム１６の温度差を低減させることができる。
また発熱部が小さくなることで、ＡＴＲプリズム１６に唇が接触した直後の温度変化に対して、より短時間で温度を制御目標値に戻すことが可能になる。
さらに、血糖値測定装置１００ｄが動作モードとしてスリープモードを備える場合に、短時間で且つ少ないオーバーシュートでスリープモードから血糖値測定装置１００ｄを復帰させ、制御目標値に追従させることが可能になる。
ここで、スリープモードとは、血糖値測定装置１００ｄにおいて消費電力を削減した低消費電力の動作モードをいう。例えば、予め定められた時間内にデータや信号の入力がない場合等に、血糖値測定装置１００ｄへの電力供給を停止させることで、血糖値測定装置１００ｂの動作モードをスリープモードに移行させることができる。
次に、図２３は、第２変形例に係る血糖値測定装置１００ｅの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２３に示すように、血糖値測定装置１００ｅは測定部１ｅを備え、測定部１ｅは面状発熱素子１８ｂを備えている。面状発熱素子１８ｂは、第２支持部３２のＬ字における＋Ｙ方向側でＡＴＲプリズム１６の－Ｙ方向側の面に接触する面に設けられた凹部に嵌るようにして固定されている。
このように、面状発熱素子は、ＡＴＲプリズム１６を加熱して接触領域１６５の温度を所定温度に維持できれば、任意の位置に固定されてもよい。また、面状発熱素子がＡＴＲプリズム１６に接触する構成であってもよい。
次に、図２４は、第３変形例に係る血糖値測定装置１００ｆの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２４に示すように、血糖値測定装置１００ｆは、第１中空光ファイバ１５１及び第２中空光ファイバ１５２を何れも備えない構成にしている。ＱＣＬ１１０から射出されたプローブ光は第１中空光ファイバ１５１等の導光部材を介することなくＡＴＲプリズム１６に入射する。またＡＴＲプリズム１６から出射されたプローブ光は第２中空光ファイバ１５２等の導光部材を介することなく光検出器１７に入射する。このように血糖値測定装置１００ｆを構成することもできる。
次に、温度センサに係る変形例を、図２５～図２７を参照して説明する。
まず、図２５は、第４変形例に係る血糖値測定装置１００ｇの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２５に示すように、血糖値測定装置１００ｇは、測定部１ｇを備え、測定部１ｇは温度センサ１９ａを備えている。温度センサ１９ａは、ＡＴＲプリズム１６の＋Ｙ方向側の面に固定されている。
また、図２６は、第５変形例に係る血糖値測定装置１００ｈの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２６に示すように、血糖値測定装置１００ｈは、測定部１ｈを備え、測定部１ｈは温度センサ１９ｂを備えている。温度センサ１９ｂは、ＡＴＲプリズム１６の－Ｘ方向側の端部付近で、ＡＴＲプリズム１６の－Ｚ方向側の面に固定されている。
また、図２７は、第６変形例に係る血糖値測定装置１００ｉの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２７に示すように、血糖値測定装置１００ｉは、測定部１ｉを備え、測定部１ｉは温度センサ１９ｃを備えている。温度センサ１９ｃは、被検物の温度を非接触で検出可能な放射温度計等の温度センサである。
このように、温度センサの配置は各種変形が可能であり、また非接触式の温度センサを適用することも可能である。
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
上述した実施形態では、面状発熱素子１８を温度調節部材の一例として説明したが、ＡＴＲプリズム１６の上面１６ａの温度を「所定温度」に維持できるものであれば、温度調節部材は面状発熱素子１８に限定されるものではない。セラミックヒータやハロゲンヒータ等の他の発熱素子であってもよい。ＡＴＲプリズム１６の近傍に配置できるように小型の発熱素子であると好適である。
また外気温が高くＡＴＲプリズム１６の温度が唇の温度より高い場合には、発熱素子に代えて冷却素子を温度調節部材として設けてもよい。この冷却素子にはペルチェ素子等が挙げられる。また発熱素子と冷却素子を組み合わせて温度調節を行ってもよいし、ペルチェ素子の発熱機能と冷却機能の両方を利用して温度調節を行うこともできる。
また、実施形態では、血糖値を測定する例を示したが、これに限定されるものではなく、ＡＴＲ法に基づいて測定できれば、他の生体情報の測定や、生体情報以外の測定においても実施形態を適用できる。またＡＴＲプリズム１６に唇を接触させる例を示したが、唇以外の部位をＡＴＲプリズム１６に接触させて測定を行ってもよい。
生体の場合には、面状発熱素子１８等の温度調節部材によって維持する接触領域の「所定温度」を生体の体温や３３～３５度の温度にしたが、生体以外の被測定物の場合には、「所定温度」を被測定物の表面近傍の温度に設定することができる。
また実施形態では、吸光度取得部２１、血糖値取得部２２、温度制御部２３等の機能を１つの処理部２が実現する例を示したが、これに限定されるものではない。これらの機能を別々の処理部により実現してもよいし、吸光度取得部２１及び血糖値取得部２２の機能を複数の処理部に分散させて実現してもよい。また、処理部の機能や、データ収録部２１６等の記憶装置の機能をクラウドサーバ等の外部装置が実現する構成にすることも可能である。
また、光源で射出された後や中空光ファイバから出射された後に、プローブ光の一部を分岐させるビームスプリッタ等の光学素子と、分岐された一部のプローブ光強度を検出する検出素子とを設け、プローブ光強度の変動を抑制するように、光源の駆動電圧又は駆動電流をフィードバック制御する構成にしてもよい。これにより、光源の出力変動を抑え、より正確な生体情報の測定が可能になる。
また、血糖値測定装置が１つの光源を備え、１つの光源から１つの波長のプローブ光を射出させて測定する場合にも実施形態を適用可能である。
また、上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。
１、１ａ 測定部
１００、１００ａ 血糖値測定装置（生体情報測定装置の一例）
１０１ 吸光度測定装置
１１０ ＱＣＬ（光源の一例）
１１１ 第１光源（光源の一例）
１１２ 第２光源（光源の一例）
１１３ 第３光源（光源の一例）
１２１ 第１シャッタ
１２２ 第２シャッタ
１２３ 第３シャッタ
１３１ 第１ハーフミラー
１３２ 第２ハーフミラー
１４ カップリングレンズ
１５１ 第１中空光ファイバ
１５２ 第２中空光ファイバ
１５３ 導光支持部材
１５４ 出射支持部材
１６ ＡＴＲプリズム
１６ａ 上面
１６１ 入射面
１６２ 第１全反射面
１６３ 第２全反射面
１６４ 出射面
１６５ 接触領域
１６６ 接触長さ
１６７ 接触中心
１７ 光検出器（光強度検出部の一例）
１７６ 光源支持台
１７７ 光検出器支持台
１８ 面状発熱素子（温度調節部材の一例）
１８１ 発熱長さ
１８２ 発熱中心
１８３ 接触防止部材
１９ 温度センサ（温度検出部の一例）
２ 処理部
２１ 吸光度取得部
２１１ 光源駆動部
２１２ 光源制御部
２１３ シャッタ駆動部
２１４ シャッタ制御部
２１５ データ取得部
２１６ データ収録部
２１７ 吸光度出力部
２２ 血糖値取得部
２２１ 生体情報出力部（出力部の一例）
２３ 温度制御部
３１ 第１支持部
３１１ 箱状部材
３１２ 背板
３２ 第２支持部
３２ａ 伝熱部
Ｓ 生体（被測定物の一例）
Ｐ プローブ光
Ｔ１（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３５度にする場合）
Ｔ２（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３４度にする場合）
Ｔ３（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３３度にする場合）
１００、１００ａ 血糖値測定装置（生体情報測定装置の一例）
１０１ 吸光度測定装置
１１０ ＱＣＬ（光源の一例）
１１１ 第１光源（光源の一例）
１１２ 第２光源（光源の一例）
１１３ 第３光源（光源の一例）
１２１ 第１シャッタ
１２２ 第２シャッタ
１２３ 第３シャッタ
１３１ 第１ハーフミラー
１３２ 第２ハーフミラー
１４ カップリングレンズ
１５１ 第１中空光ファイバ
１５２ 第２中空光ファイバ
１５３ 導光支持部材
１５４ 出射支持部材
１６ ＡＴＲプリズム
１６ａ 上面
１６１ 入射面
１６２ 第１全反射面
１６３ 第２全反射面
１６４ 出射面
１６５ 接触領域
１６６ 接触長さ
１６７ 接触中心
１７ 光検出器（光強度検出部の一例）
１７６ 光源支持台
１７７ 光検出器支持台
１８ 面状発熱素子（温度調節部材の一例）
１８１ 発熱長さ
１８２ 発熱中心
１８３ 接触防止部材
１９ 温度センサ（温度検出部の一例）
２ 処理部
２１ 吸光度取得部
２１１ 光源駆動部
２１２ 光源制御部
２１３ シャッタ駆動部
２１４ シャッタ制御部
２１５ データ取得部
２１６ データ収録部
２１７ 吸光度出力部
２２ 血糖値取得部
２２１ 生体情報出力部（出力部の一例）
２３ 温度制御部
３１ 第１支持部
３１１ 箱状部材
３１２ 背板
３２ 第２支持部
３２ａ 伝熱部
Ｓ 生体（被測定物の一例）
Ｐ プローブ光
Ｔ１（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３５度にする場合）
Ｔ２（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３４度にする場合）
Ｔ３（ｔ） グラフ（接触領域の温度を３３度にする場合）
Claims (11)
- 生体を被測定物とする測定装置であって、
入射されるプローブ光を前記生体に接触した状態で全反射させる全反射部材と、
前記全反射部材における前記生体との接触領域の温度を所定温度に上昇させて維持する温度調節部材と、を備え、
温度調節部材は、前記生体と前記接触領域が接触される際の前記生体と前記接触領域との温度差を、温度調整されない状態の前記温度差よりも小さくするよう温度調節し、
前記温度調節部材及び前記接触領域は長手方向に長く、前記プローブ光は前記長手方向の一側から前記全反射部材に入射し、
前記温度調節部材の前記長手方向における長さは、前記接触領域の前記長手方向の長さに合致する
測定装置。 - 前記プローブ光を射出する光源と、
前記全反射部材から出射される前記プローブ光の光強度を検出する光強度検出部と、
前記光強度に基づき取得される測定値を出力する出力部と、を備える
請求項１に記載の測定装置。 - 前記温度調節部材は、前記全反射部材の温度を調節することで、前記接触領域を前記所定温度に維持する
請求項１、又は２に記載の測定装置。 - 前記温度調節部材の前記長手方向における中間位置と、前記接触領域の前記長手方向における中間位置は、所定の位置関係で配置されている
請求項１乃至３の何れか１項に記載の測定装置。 - 前記所定温度は、前記被測定物の表面近傍の温度である
請求項１乃至４の何れか１項に記載の測定装置。 - 前記所定温度は、前記被測定物としての前記生体の体温である
請求項１乃至５の何れか１項に記載の測定装置。 - 前記所定温度は、３３度以上で３５度以下である
請求項１乃至６の何れか１項に記載の測定装置。 - 前記全反射部材の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部による検出値に基づき、前記温度調節部材を制御する温度制御部と、を備える
請求項１乃至７の何れか１項に記載の測定装置。 - 前記温度検出部と、前記全反射部材と、を保持する保持部材を備える
請求項８に記載の測定装置。 - 前記温度調節部材と前記被測定物との接触を防止するための接触防止部材を備える
請求項１乃至９の何れか１項に記載の測定装置。 - 生体を被測定物とする測定方法であって、
温度調節部材により、全反射部材の接触領域の温度を所定温度に上昇させて維持し、生体と前記接触領域との温度差を、温度調整されない状態の前記温度差よりも小さくするよう温度調節するステップと、
温度調節された前記接触領域に前記生体を接触させるステップと、
前記接触領域に前記生体を接触させた状態でプローブ光を入射するステップと、を備え、
前記温度調節部材及び前記接触領域は長手方向に長く、前記プローブ光は前記長手方向の一側から前記全反射部材に入射し、
前記温度調節部材の前記長手方向における長さは、前記接触領域の前記長手方向の長さに合致する
測定方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020027444A JP7516773B2 (ja) | 2020-02-20 | 測定装置、及び測定方法 | |
| US17/162,010 US20210259586A1 (en) | 2020-02-20 | 2021-01-29 | Measurement apparatus and biological information measurement apparatus |
| CN202110177712.0A CN113349768A (zh) | 2020-02-20 | 2021-02-07 | 测定装置以及生物体信息测定装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020027444A JP7516773B2 (ja) | 2020-02-20 | 測定装置、及び測定方法 |
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|---|---|
| JP2021131334A JP2021131334A (ja) | 2021-09-09 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004205484A (ja) | 2002-05-01 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 生体情報検出用接触装置、生体情報測定装置、生体情報測定方法 |
| JP2005530986A (ja) | 2002-04-03 | 2005-10-13 | ヨハン ヴォルフガング ゲーテ−ウニヴェルジテート フランクフルト アム マイン | 特に水性系、好ましくは多成分系の分光測定法のための赤外線測定装置 |
| JP2009264744A (ja) | 2008-04-21 | 2009-11-12 | Olympus Corp | 表面プラズモン共鳴測定装置 |
| JP2018205156A (ja) | 2017-06-06 | 2018-12-27 | 日本電信電話株式会社 | 誘電分光装置 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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